Nghiên cứu xác định oxalat trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản

Nghiên cứu xác định oxalat trong thực phẩm bằng điện di mao quản và detector đo độ dẫn không tiếp xúc, mang lại phương pháp phân tích hiệu quả.

• Tác giả: Trần Đăng Tuấn
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Ánh Hường
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Nghiên cứu xác định oxalate trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu chung về các chất phụ gia thực phẩm
• 1.2. Giới thiệu chung về phụ gia thực phẩm
• 1.3. Phân loại phụ gia thực phẩm
• 1.3.1. Phân loại theo nguồn gốc
• 1.3.2. Phân loại theo tác dụng. Lợi ích và tác hại của phụ gia thực phẩm
• 1.4. Thông tin chung về oxalate, tartrate và citrate
• 1.5. Ứng dụng và tác hại của các oxalate, tartrate và citrate
• 1.6. Vấn đề sử dụng oxalate, tartrate và citrate trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.6.1. Vấn đề sử dụng oxalate trên thế giới
• 1.6.2. Vấn đề sử dụng tartrate và citrate trên thế giới
• 1.6.3. Vấn đề sử dụng oxalate ở Việt Nam
• 1.6.4. Vấn đề sử dụng tartrate và citrate ở Việt Nam
• 1.7. Các phương pháp xác định oxalate, tartrate và citrate
• 1.7.1. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
• 1.7.2. Phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC-MS)
• 1.7.3. Phương pháp sắc ký ion
• 1.7.4. Các phương pháp điện di mao quản
• 1.7.4.1. Phương pháp điện di mao quản
• 1.7.4.2. Dung dịch đệm pH và pha động trong phương pháp điện di mao quản
• 1.7.4.3. Nguồn điện thế cao
• 1.7.4.4. Kỹ thuật bơm mẫu trong phương pháp điện di mao quản
• 1.7.4.5. Phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.1.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp xử lý mẫu
• 2.3. Hóa chất và thiết bị
• 2.3.1. Hóa chất dung môi
• 2.3.2. Chuẩn bị các dung dịch hóa chất
• 2.3.3. Thiết bị dụng cụ
• 2.4. Các thông số đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích
• 2.4.1. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp phân tích
• 2.4.2. Độ chụm của phương pháp
• 2.4.3. Độ đúng của phương pháp
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu khảo sát tối ưu điều kiện phân tích
• 3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của hệ đệm
• 3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bơm mẫu và chiều cao bơm mẫu
• 3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của thế tách
• 3.1.4. Khảo sát các chất ảnh hưởng
• 3.2. Đánh giá phương pháp phân tích
• 3.2.1. Lập đường chuẩn
• 3.2.2. Giới hạn LOD, LOQ của phương pháp
• 3.2.3. Đánh giá độ chụm (độ lặp lại) độ đúng (độ thu hồi)
• 3.3. Phân tích mẫu thực tế
• 3.3.1. Phân tích mẫu bia
• 3.3.2. Phân tích mẫu mì gói
• 3.3.3. Phân tích mẫu trà túi lọc lipton (trà trái cây, vị dâu)
• 3.3.4. Phân tích mẫu nước trà khô vỉa hè
• 3.3.5. Phân tích đối chứng phương pháp CE-C4D với phương pháp HPLC
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu xác định oxalat trong thực phẩm

Nghiên cứu xác định oxalat trong thực phẩm là một lĩnh vực quan trọng trong hóa phân tích. Oxalat là một hợp chất có thể gây hại cho sức khỏe con người, đặc biệt là liên quan đến bệnh sỏi thận. Việc xác định hàm lượng oxalat trong thực phẩm giúp đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Phương pháp điện di mao quản (CE) đã được áp dụng để phân tích oxalat một cách hiệu quả và nhanh chóng.

1.1. Tầm quan trọng của việc xác định oxalat trong thực phẩm

Việc xác định oxalat trong thực phẩm là cần thiết để ngăn ngừa các vấn đề sức khỏe liên quan đến tiêu thụ thực phẩm chứa hàm lượng cao oxalat. Nghiên cứu cho thấy oxalat có thể kết hợp với canxi trong cơ thể, tạo thành sỏi thận. Do đó, việc kiểm soát hàm lượng oxalat trong thực phẩm là rất quan trọng.

1.2. Các phương pháp xác định oxalat hiện nay

Có nhiều phương pháp để xác định oxalat trong thực phẩm, bao gồm sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), sắc ký khí khối phổ (GC-MS) và điện di mao quản. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, nhưng điện di mao quản được ưa chuộng nhờ tính hiệu quả và chi phí thấp.

II. Vấn đề và thách thức trong xác định oxalat

Mặc dù có nhiều phương pháp để xác định oxalat, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong quá trình phân tích. Một trong những vấn đề chính là sự hiện diện của các chất khác trong mẫu thực phẩm có thể ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Ngoài ra, việc chuẩn bị mẫu cũng là một yếu tố quan trọng quyết định độ chính xác của phương pháp.

2.1. Ảnh hưởng của các chất khác đến kết quả phân tích

Sự hiện diện của các ion kim loại và các hợp chất khác trong mẫu thực phẩm có thể gây ra sự can thiệp trong quá trình phân tích oxalat. Điều này có thể dẫn đến kết quả không chính xác, do đó cần có các biện pháp xử lý mẫu phù hợp.

2.2. Thách thức trong việc chuẩn bị mẫu

Chuẩn bị mẫu là một bước quan trọng trong quy trình phân tích. Việc lựa chọn phương pháp chiết xuất và xử lý mẫu không đúng có thể làm giảm độ chính xác của kết quả. Cần có các quy trình chuẩn hóa để đảm bảo tính nhất quán trong việc chuẩn bị mẫu.

III. Phương pháp điện di mao quản trong xác định oxalat

Phương pháp điện di mao quản (CE) là một trong những phương pháp hiệu quả để xác định oxalat trong thực phẩm. Phương pháp này sử dụng dòng điện để tách các ion trong mẫu, cho phép xác định hàm lượng oxalat một cách nhanh chóng và chính xác. CE có nhiều ưu điểm như thời gian phân tích ngắn, độ nhạy cao và chi phí thấp.

3.1. Nguyên lý hoạt động của phương pháp điện di mao quản

Phương pháp CE hoạt động dựa trên nguyên lý tách các ion trong mẫu bằng cách sử dụng dòng điện. Các ion sẽ di chuyển với tốc độ khác nhau trong mao quản, cho phép phân tách và xác định hàm lượng oxalat trong mẫu thực phẩm.

3.2. Ưu điểm của phương pháp điện di mao quản

Phương pháp CE có nhiều ưu điểm như độ nhạy cao, thời gian phân tích ngắn và khả năng phân tích nhiều mẫu cùng lúc. Điều này làm cho CE trở thành một lựa chọn lý tưởng cho việc xác định oxalat trong thực phẩm.

IV. Ứng dụng thực tiễn của phương pháp điện di mao quản

Phương pháp điện di mao quản đã được áp dụng thành công trong việc xác định hàm lượng oxalat trong nhiều loại thực phẩm như rau củ, bia và mì gói. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng oxalat trong các mẫu thực phẩm này có sự biến động lớn, cần được kiểm soát để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

4.1. Phân tích oxalat trong rau củ

Nghiên cứu cho thấy hàm lượng oxalat trong rau củ có thể dao động từ 10,7 đến 1809 mg/kg. Việc xác định chính xác hàm lượng oxalat trong rau củ là cần thiết để đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng.

4.2. Phân tích oxalat trong bia và mì gói

Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng oxalat trong bia và mì gói cũng có sự biến động lớn. Cần có các biện pháp kiểm soát để đảm bảo hàm lượng oxalat trong các sản phẩm này không vượt quá giới hạn cho phép.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu xác định oxalat

Nghiên cứu xác định oxalat trong thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản đã cho thấy nhiều triển vọng trong việc đảm bảo an toàn thực phẩm. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện độ chính xác và độ nhạy của phương pháp. Tương lai của nghiên cứu này có thể mở ra nhiều cơ hội mới trong việc phát triển các phương pháp phân tích hiện đại.

5.1. Triển vọng phát triển phương pháp điện di mao quản

Phương pháp CE có tiềm năng lớn trong việc phát triển các kỹ thuật phân tích mới. Cần có thêm nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và nâng cao độ chính xác của phương pháp.

5.2. Tầm quan trọng của việc kiểm soát hàm lượng oxalat

Việc kiểm soát hàm lượng oxalat trong thực phẩm là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Cần có các quy định chặt chẽ hơn về việc sử dụng oxalat trong thực phẩm để đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo số liệu giám sát của Cục An toàn thực phẩm công bố ngày 19/12/2013, có tới 22,05% số mẫu thực phẩm thương mại được kiểm tra phát hiện chứa axit oxalic với hàm lượng dao động mạnh từ 10,7 mg/kg đến 1809 mg/kg. Axit oxalic và các muối oxalat là mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe cộng đồng do khả năng tạo kết tủa bền vững với canxi, hình thành sỏi canxi oxalat chiếm tới 80% khối lượng các ca sỏi thận trong y học. Bên cạnh oxalat, các phụ gia điều vị và chống oxy hóa như tartrat (E334) và citrat (E330) thường xuyên hiện diện đồng thời trong chế biến thực phẩm. Sự có mặt của citrat đóng vai trò quan trọng trong việc ức chế quá trình kết tinh canxi oxalat, giúp giảm thiểu đáng kể nguy cơ hình thành sỏi.

Nghiên cứu được thực hiện tại Hà Nội vào năm 2015 nhằm xây dựng quy trình phân tích đồng thời ba anion oxalat, tartrat và citrat trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (CE-C4D) trên hệ thiết bị bán tự động tự chế tạo. Phạm vi khảo sát bao gồm các nền mẫu thực phẩm tiêu thụ phổ biến: 5 mẫu bia, 2 nhãn hàng mì ăn liền, mẫu trà túi lọc và nước trà khô vỉa hè tại khu vực Hoàn Kiếm.

Công trình mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi cung cấp giải pháp phân tích vi lượng với giới hạn phát hiện đạt 2,5 micromol/L, thời gian phân tách dưới 7 phút cho một mẫu thử, cắt giảm trên 80% chi phí phân tích so với phương pháp HPLC truyền thống, mở ra hướng đi khả thi cho việc kiểm soát an toàn vệ sinh thực phẩm tại các phòng thí nghiệm tuyến địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết điện di mao quản vùng (Capillary Zone Electrophoresis - CZE) kết hợp cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection - C4D). Quá trình phân tách điện di dựa trên sự khác biệt về độ linh động điện di của các ion mang điện tích trong dung dịch đệm dưới tác dụng của điện trường ngoài từ 150 V/cm đến 550 V/cm. Độ linh động này tỷ lệ thuận với điện tích ion và tỷ lệ nghịch với bán kính hydrat hóa cùng độ nhớt môi trường.

Ba khái niệm cốt lõi chi phối hệ thống bao gồm: dòng điện di thẩm thấu (EOF) sinh ra từ lớp điện tích kép trên bề mặt mao quản silica 60 cm (chiều dài hiệu dụng 50 cm, đường kính trong 75 micromét); chất hoạt động bề mặt cation cetyl trimethyl amonium bromide (CTAB) dùng để biến đổi chiều và tốc độ dòng EOF; các chỉ số thống kê phân tích gồm giới hạn phát hiện (LOD tại tỷ số tín hiệu trên nhiễu S/N = 3) và giới hạn định lượng (LOQ tại S/N = 10). Thế điện di một chiều -15 kV được thiết lập nhằm duy trì cường độ dòng điện ổn định từ 10 đến 75 microampe, ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt Joule.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ tháng 3/2015 đến tháng 10/2015 tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Hóa phân tích, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội với sự hỗ trợ kỹ thuật từ Đại học Basel (Thụy Sĩ). Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 10 đối tượng mẫu thực phẩm được thu thập ngẫu nhiên trên thị trường Hà Nội: 5 loại bia (bia lon Hà Nội, bia chai Hà Nội, Halida, Sài Gòn Special, Haliken), 2 loại mì gói phổ biến (Hảo Hảo, Ba Miền), trà túi lọc Lipton và nước trà khô vỉa hè. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng được áp dụng nhằm bao quát các sản phẩm có nguy cơ cao chứa oxalat.

Quy trình xử lý mẫu được tối ưu hóa theo từng dạng nền: mẫu lỏng được lọc qua màng lọc cellulose 0,45 micromét và pha loãng theo tỷ lệ phù hợp; mẫu mì gói được đồng nhất hóa, cân chính xác 0,5 gam trên cân phân tích độ chính xác 0,1 mg, chiết siêu âm 30 phút với 4 mL nước khử ion, sau đó ly tâm 8000 vòng/phút trong 30 phút và lọc qua màng 0,45 micromét. Phương pháp CE-C4D nạp mẫu thủy động lực học kiểu xiphông ở độ cao 25 cm trong thời gian 30 giây được lựa chọn vì tính ưu việt vượt trội: lượng dung môi tiêu thụ dưới 5 mL/ngày, không sử dụng hóa chất độc hại, chi phí đầu tư thiết bị chỉ bằng 15% so với hệ thống sắc ký ion hoặc HPLC.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình thực nghiệm đã làm sáng tỏ 4 phát hiện quan trọng về mặt hóa phân tích và an toàn thực phẩm:

Thứ nhất, việc thiết lập hệ đệm His 50 mM kết hợp MES 30 mM ở pH = 6,3 và bổ sung 25 micromol/L CTAB đã tạo ra bước đột phá về hiệu năng phân tách. Thời gian di chuyển của citrat giảm mạnh từ 1200 giây xuống chỉ còn 408 giây, rút ngắn hơn 65% tổng thời gian phân tích đồng thời 3 chất với các pic tách rời hoàn toàn và đường nền phẳng tuyệt đối.

Thứ hai, phương pháp đạt độ tuyến tính xuất sắc trong khoảng nồng độ từ 8,3.10^-6 M đến 7,5.10^-5 M với hệ số tương quan R2 đạt 0,9996 đối với oxalat, 0,9997 đối với tartrat và 0,9999 đối với citrat. Giới hạn phát hiện LOD đạt 2,5 micromol/L cho oxalat, tartrat và 5,0 micromol/L cho citrat; giới hạn định lượng LOQ tương ứng là 8,3 micromol/L và 16,7 micromol/L.

Thứ ba, độ chụm của phương pháp đạt độ tin cậy rất cao với độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của diện tích pic sau 6 lần tiêm lặp lại chỉ dao động từ 1,19% đến 2,46% tại cả 3 mức nồng độ khảo sát (10 micromol/L, 50 micromol/L và 75 micromol/L). Hiệu suất thu hồi thực tế khi thêm chuẩn vào nền mẫu bia đạt từ 96,5% đến 102,8%, khẳng định phương pháp không bị thất thoát chất trong quá trình xử lý.

Thứ tư, khảo sát mẫu thực tế phát hiện oxalat hiện diện trong toàn bộ 5 mẫu bia với hàm lượng từ 12,4 mg/L đến 24,8 mg/L, song song với hàm lượng citrat cao từ 110,5 mg/L đến 245,2 mg/L. Đối với mì ăn liền, hàm lượng oxalat trong mẫu Hảo Hảo là 45,2 mg/kg và Ba Miền là 38,7 mg/kg, nằm trong ngưỡng giám sát thực tế của ngành y tế.

Thảo luận kết quả

Sự cải thiện vượt bậc về thời gian phân tích và hình dạng pic khi thêm 25 micromol/L CTAB được giải thích bởi cơ chế tương tác tĩnh điện: CTAB hấp phụ lên bề mặt silica mang điện tích âm, làm đảo chiều và làm chậm dòng EOF tự nhiên, giúp các anion phân tích di chuyển nhanh hơn về cực dương mà không bị kéo ngược lại. Khi đánh giá ảnh hưởng của các ion nền, clorua chỉ bắt đầu gây nhiễu pic oxalat khi nồng độ vượt quá 3,0.10^-3 M, tuy nhiên nồng độ thực tế trong các mẫu pha loãng đều thấp hơn ngưỡng này.

So sánh đối chứng với phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC tiêu chuẩn, sai số tương đối giữa hai phương pháp trên cùng một mẫu mì tôm chỉ đạt dưới 3,5%. Kết quả này chứng minh hệ CE-C4D tự chế có độ chính xác hoàn toàn tương đương với các máy HPLC thương mại trị giá hàng tỷ đồng. Toàn bộ dữ liệu thực nghiệm được trình bày nhất quán thông qua các bảng hồi quy tuyến tính, bảng kiểm định Fisher (với giá trị F tính từ 1,18 đến 1,74 nhỏ hơn F lý thuyết 4,21 chứng minh phương pháp không mắc sai số hệ thống) và hệ thống biểu đồ điện di đồ minh họa rõ nét sự tách biệt của từng hợp chất.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm tăng cường công tác quản lý an toàn thực phẩm và nhân rộng ứng dụng công nghệ phân tích tiên tiến, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị trọng tâm:

1. Ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: Bộ Y tế và Cục An toàn thực phẩm cần chủ trì xây dựng ngưỡng giới hạn tối đa cho phép của axit oxalic trong thực phẩm chế biến và đồ uống trong vòng 12 tháng tới, cụ thể đặt trần kiểm soát oxalat trong mì ăn liền dưới 50 mg/kg và trong đồ uống lên men dưới 30 mg/L.
2. Chuyển giao công nghệ phân tích CE-C4D bán tự động: Các viện nghiên cứu và trường đại học cần phối hợp với Trung tâm Kiểm nghiệm các tỉnh thành triển khai dự án chuyển giao thiết bị CE-C4D trong thời gian 24 tháng. Mục tiêu giúp các phòng kiểm nghiệm tuyến địa phương tiết kiệm 70% ngân sách đầu tư thiết bị và đạt năng lực phân tích tối thiểu 50 mẫu thực phẩm mỗi ngày.
3. Kiểm soát nguyên liệu đầu vào tại các doanh nghiệp: Các nhà máy sản xuất bia, mì gói và nước giải khát cần thiết lập quy trình kiểm nghiệm oxalat và citrat định kỳ cho 100% các lô nguyên liệu bột mì, hoa bia và malt nhập kho, đảm bảo tỷ lệ sản phẩm đạt tiêu chuẩn an toàn trước khi lưu thông ra thị trường đạt 99,9%.
4. Mở rộng giám sát thị trường thực phẩm đường phố: Chi cục An toàn vệ sinh thực phẩm các địa phương định kỳ 6 tháng một lần thực hiện các đợt kiểm tra đột xuất, thu thập tối thiểu 200 mẫu nước giải khát, trà vỉa hè và thức ăn nhanh tại các khu dân cư đông đúc để kịp thời phát hiện, xử lý các cơ sở sử dụng phụ gia không rõ nguồn gốc.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

1. Kiểm nghiệm viên và chuyên viên phân tích hóa học: Nắm bắt chi tiết các thông số kỹ thuật tối ưu (thế tách -15 kV, hệ đệm His-MES pH 6,3, CTAB 25 micromol/L) để áp dụng trực tiếp vào việc định lượng đồng thời các axit hữu cơ mà không cần đầu tư hệ thống sắc ký đắt tiền.
2. Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn thực phẩm: Sử dụng bộ số liệu khảo sát thực tế về tỷ lệ oxalat (22,05% mẫu phát hiện trên thị trường) làm căn cứ khoa học vững chắc để sửa đổi Quyết định 46/2007/QĐ-BYT và xây dựng các tiêu chuẩn kiểm tra vệ sinh an toàn thực phẩm.
3. Kỹ sư nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D) ngành thực phẩm: Khai thác cơ chế cân bằng giữa oxalat và citrat để tối ưu hóa công thức sản xuất bia, trà đóng chai và mì ăn liền, chủ động điều chỉnh hàm lượng phụ gia E330 nhằm vô hiệu hóa nguy cơ kết tủa canxi oxalat.
4. Học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Hóa phân tích: Tham khảo một mô hình nghiên cứu chuẩn mực về quy trình thẩm định phương pháp theo tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 17025, từ bước lập đường chuẩn, đánh giá độ chụm RSD dưới 3%, tính toán hiệu suất thu hồi đến kiểm định F-test loại trừ sai số hệ thống.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần phân tích đồng thời oxalat cùng với tartrat và citrat trong cùng một quy trình? Oxalat là nguyên nhân hàng đầu gây nên 80% trường hợp sỏi thận do tạo kết tủa canxi oxalat, trong khi citrat có tác dụng ức chế trực tiếp quá trình kết tinh này. Việc phân tích đồng thời giúp đánh giá chính xác mức độ an toàn thực phẩm và tỷ lệ tương quan giữa chất gây hại và chất ức chế chỉ trong một lần tiêm mẫu kéo dài 408 giây.

2. Ưu điểm vượt trội của đầu dò đo độ dẫn không tiếp xúc C4D so với đầu dò quang học UV là gì? C4D đo độ dẫn thông qua các điện cực hình trụ bọc ngoài mao quản silica mà không tiếp xúc với chất lỏng bên trong. Kỹ thuật này phát hiện trực tiếp các axit hữu cơ không có nhóm hấp thụ quang như oxalat mà không cần hóa chất tạo dẫn xuất độc hại, giảm 85% chi phí vận hành và bảo vệ điện cực không bị ăn mòn.

3. Vai trò quyết định của chất hoạt động bề mặt CTAB trong nghiên cứu là gì? CTAB với nồng độ 25 micromol/L đóng vai trò biến tính và kiểm soát cường độ dòng điện di thẩm thấu EOF trong mao quản silica. Nhờ đó, thời gian phân tách chất giảm hơn 65% từ 1200 giây xuống 408 giây, ngăn ngừa triệt để hiện tượng doãng pic và giúp các chất phân tách sắc nét với độ phân giải cao.

4. Phương pháp CE-C4D tự chế có đảm bảo độ chính xác tương đương thiết bị HPLC thương mại không? Thực nghiệm so sánh đối chứng trên cùng mẫu mì ăn liền cho thấy sai số giữa CE-C4D và HPLC chỉ dưới 3,5%. Cả hai phương pháp đều đạt hiệu suất thu hồi từ 96,5% đến 102,8% với hệ số tương quan R2 trên 0,999, chứng minh thiết bị tự chế đạt độ tin cậy chuẩn mực của phòng thí nghiệm quốc tế.

5. Giới hạn phát hiện LOD và định lượng LOQ của phương pháp là bao nhiêu? Phương pháp CE-C4D đạt giới hạn phát hiện LOD là 2,5 micromol/L đối với oxalat, tartrat và 5,0 micromol/L đối với citrat. Giới hạn định lượng LOQ đạt 8,3 micromol/L cho oxalat, tartrat và 16,7 micromol/L cho citrat, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu phân tích vết và siêu vết trong các nền mẫu thực phẩm phức tạp.

Kết luận

• Chế tạo và vận hành thành công hệ thiết bị điện di mao quản CE-C4D bán tự động với chi phí thấp, phục vụ phân tích thực phẩm hiệu quả.
• Tối ưu hóa điều kiện phân tách hoàn hảo: hệ đệm His 50 mM - MES 30 mM pH 6,3, bổ sung CTAB 25 micromol/L, thế tách -15 kV, thời gian phân tích dưới 7 phút.
• Phương pháp đạt độ tin cậy vượt trội: hệ số tương quan R2 trên 0,9996, độ lặp lại RSD dưới 2,46%, hiệu suất thu hồi đạt từ 96,5% đến 102,8%.
• Ứng dụng định lượng thành công hàm lượng oxalat, tartrat và citrat trên 10 mẫu thực phẩm thương mại gồm bia, mì ăn liền và trà tại Hà Nội.
• Cung cấp phương pháp phân tích xanh, tiêu tốn ít dung môi dưới 5 mL/ngày, mở ra giải pháp kiểm nghiệm tại chỗ cho các cơ sở y tế dự phòng.

Đề tài là đóng góp quan trọng cho ngành hóa phân tích thực phẩm Việt Nam, kết nối thành công công nghệ hiện đại với điều kiện kinh tế thực tế. Trong giai đoạn 6 đến 12 tháng tới, quy trình cần được chuẩn hóa thành tiêu chuẩn ngành và chuyển giao rộng rãi. Các đơn vị kiểm nghiệm và doanh nghiệp hãy liên hệ bộ môn Hóa phân tích để tiếp nhận chuyển giao quy trình phân tích CE-C4D ngay hôm nay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Hiện nay, tình hình an toàn vệ sinh thực phẩm ở nƣớc ta đang rất đƣợc quan tâm, với nhiều vụ ngộ độc tập thể xảy ra hàng loạt và ở nhiều khu vực khác nhau. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến mất an toàn thực phẩm, trong đó có nguyên nhân xuất phát từ việc sử dụng các chất phụ gia thực phẩm. Gần đây, dƣ luận đặc biệt quan tâm đến sự xuất hiện của oxalate trong một số sản phẩm thực phẩm nhƣ bia, mỳ tôm,…gây ảnh hƣởng xấu tới sức khỏe ngƣời sử dụng. Theo các nghiên cứu, oxalate là một trong những tác nhân chính gây nên bệnh sỏi thận [12, 23] do tạo kết tủa với các ion kim loại nhƣ magie, canxi… (kết tủa này chiếm tới 80% về khối lƣợng của sỏi thận).

Cùng với oxalate, axit tƣơng ứng của tartrate, citrate là những chất phụ gia thực phẩm thƣờng xuất hiện đồng thời trong nhiều loại thực phẩm. Sự xuất hiện của citrate đồng thời với oxalate sẽ làm giảm nguy cơ hình thành sỏi thận do citrate có khả năng ức chế quá trình kết tinh hình thành canxi oxlate [13]. Vì vậy, ngoài việc phân tích, kiểm tra hàm lƣợng oxalate, quy trình sẽ kết hợp phân tích, kiểm tra xác định đồng thời hàm lƣợng của tartrate và citrate trong mẫu thực phẩm. Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để xác định hàm lƣợng các chất oxalate, tartrate, citrate nhƣ: sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC), phƣơng pháp sắc ký khối phổ (GC-MS), sắc ký ion [13, 15],.Các phƣơng pháp này thƣờng chỉ đƣợc trang bị ở các phòng thí nghiệm hiện đại với chi phí khá lớn và yêu cầu đội ngũ kỹ thuật cao.

Trong nghiên cứu này, với mục tiêu xây dựng một phƣơng pháp phân tích nhanh, hiệu quả, đơn giản với chi phí thấp, hƣớng tới nhu cầu phân tích ở tuyến địa phƣơng, chúng tôi đã xây dựng, phát triển quy trình phân tích đồng thời các chất oxalate, tartrate, citrate trong thực phẩm bằng phƣơng pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (CE-C4D) trên cơ sở hệ thiết bị tự chế, bán tự động. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về các chất phụ gia thực phẩm 1. Giới thiệu chung về phụ gia thực phẩm Chất phụ gia thực phẩm là những chất không đƣợc coi là thực phẩm hoặc một thành phần của thực phẩm; Ít hoặc không có giá trị dinh dƣỡng; Bổ sung vì mục đích công nghệ trong quá trình sản xuất, chế biến… [3].

Nhƣ vậy, PGTP không phải là thực phẩm mà nó đƣợc thêm vào nhằm đáp ứng yêu cầu nhất định của sản phẩm. Việc sử dụng PGTP phải tuân theo quy định hiện hành của các cơ quan chức năng, ở Việt Nam là Bộ Y tế. Phân loại phụ gia thực phẩm Tùy vào từng cơ sở mà có nhiều cách phân loại phụ gia thực phẩm khác nhau nhƣ: 1. Phân loại theonguồn gốc  Dạng tự nhiên: có nguồn gốc động vật và thực vật  Dạng tổng hợp: Do con ngƣời tạo ra 1.

Phân loại theo tác dụng  Tác dụng trực tiếp: Bao gồm các chất có tác dụng bảo quản (nhƣ chống lại quá trình oxy hóa, chống tác hại của vi sinh vật, côn trùng, ký sinh gây hại…) và tác dụng cảm quan (nhƣ tạo màu, tạo mùi, tăng thêm hƣơng vị tăng thêm vị ngọt, vị mặn, làm giảm bớt vị đắng, tạo vị chua…)  Tác dụng gián tiếp: Bao gồm các loại axit, kiềm, dung môi chiết xuất, các chất làm trong, làm lắng cặn, chất chống đông đặc, các chất trao đổi ion, chất men sinh học, các chất chống tạo bọt. [2] Ngoài ra còn nhiều cách phân loại khác nhƣ phân loại theo sức khỏe ngƣời sử dụng, phân loại theo chức năng, phân loại theo nhóm chất… 1. Lợi ích và tác hại của phụ gia thực phẩm 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Nếu sử dụng đúng loại, đúng liều lƣợng, các phụ gia thực phẩm có tác dụng tích cực, nhƣ: tạo đƣợc nhiều sản phẩm phù hợp với sở thích và khẩu vị của ngƣời tiêu dùng, giữ đƣợc chất lƣợng toàn vẹn của thực phẩm cho tới khi sử dụng, tạo sự dễ dàng trong sản xuất, chế biến thực phẩm và làm tăng giá trị thƣơng phẩm hấp dẫn trên thị trƣờng, kéo dài thời gian sử dụng của thực phẩm,…. Tuy nhiên, khi sử dụng phụ gia thực phẩm không đúng liều lƣợng, chủng loại nhất là những phụ gia không cho phép dùng trong thực phẩm sẽ gây những tác hại cho sức khỏe nhƣ: Gây ngộ độc cấp tính nếu dùng quá liều cho phép.

Gây ngộ độc mạn tính dù dùng liều lƣợng nhỏ, thƣờng xuyên, liên tục, một số chất phụ gia thực phẩm tích lũy trong cơ thể, gây tổn thƣơng lâu dài. Nguy cơ gây hình thành khối u, ung thƣ, đột biến gen, quái thai, nhất là các chất phụ gia tổng hợp. Nguy cơ ảnh hƣởng tới chất lƣợng thực phẩm nhƣ phá huỷ các chất dinh dƣỡng, vitamin. Vì vậy, Khi sử dụng chất PGTP phải tuân thủ các quy định sử dụng dựa trên các tiêu chuẩn cụ thể theo ISO (International Standard Organization) và Hội đồng tiêu chuẩn thực phẩm CAC (Codex Alimentarius Commision) gồm hơn 130 nƣớc thành viên, trong đó có Việt Nam.

Mỗi quốc gia sẽ qui định cụ thể về các chất PGTP đƣợc dùng cho nƣớc mình. Tóm lại, ở Việt Nam, các chất PGTP phải nằm trong danh mục cho phép sử dụng và đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật, hàm lƣợng và vệ sinh an toàn thực phẩm theo quy định do Bộ Y tế ban hành. Thông tin chung về oxalate, tartrate và citrate Các chất oxalic, tartric và citric là một trong số các chất phụ gia thực phẩm nằm trong danh mục đƣợc phép sử dụng ở Việt Nam với hàm lƣợng nhất định. Thông tin chung về 3 hợp chất oxalic, tartaric và citric Tên chất Axit oxalic Axit tartaric Axit citric Danh pháp Axit etanedioic Axit 2,3- Axit 2- (IUPAC) dihidroxibutandioic hydroxypropan- 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 1,2,3-tricacboxylic Công thức C2H2O4 (khan) C4H6O6 C6H8O7 phân tử C2H2O4.

Ứng dụng và tác hại của các oxalate, tartrate và citrate 1. Oxalate  Ứng dụng  Là chất hỗ trợ chế biến thực phẩm, phụ gia thực phẩm  Axit oxalic đƣợc sử dụng trong một số sản phẩm hóa chất dùng trong gia đình, chẳng hạn một số chất tẩy rửa hay trong việc đánh gỉ sét  Dung dịch axit oxalic đƣợc dùng để phục chế đồ gỗ 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail]  Axit oxalic là một chất đƣợc sử dụng trong quá trình nhuộm vải, phân bón.  Tác hại  Ở liều cao, axit oxalic (muối oxalate) có khả năng gây ra ngô ̣ đ ộc cấ p tính, có thể dẫn đến tử vong với hàm lƣợng 4-5g. Liề u ng ộ độc (LD50) của axit oxalic nguyên chất đƣợc ƣớc kho ảng 378 mg/kg thể trọng (khoảng 22,68 g/ngƣời 60 kg).

 Sự kế t hơ ̣p của axit oxalic với canxi ta ̣o ra canxi oxalate, có thể gây k ết tủa lắ ng đo ̣ng ta ̣o thành sỏi ở các cơ quan tiế t niê ̣u, gan mâ ̣t, tụy… [9]. Tartrate  Ứng dụng  Phụ gia thực phẩm (ký hiệu: E334) với tác dụng là chất điều vị, chống oxi hóa  Ứng dụng trong lĩnh vực dƣợc phẩm  Ứng dụng trong công nghiệp và nông nghiệp  Tác hại  Khi sử dụng quá mức có thể gây ra nhiều tác dụng phụ khó chịu nhƣ: nôn mửa, tiểu chảy và gia tăng khả năng viêm đƣờng tiêu hóa. Citrate  Ứng dụng  Phụ gia thực phẩm (ký hiệu: E330): Điều vị, chống oxi hóa  Giảm tác hại của nƣớc cứng  Sử dụng trong công nghệ sinh học, hoạt hóa một số dung dịch tẩy rửa, …  Tác hại Axit citric đƣợc hầu hết các quốc gia và tổ chức quốc tế công nhận là an toàn để sử dụng trong thực phẩm. Nó hiện diện tự nhiên trong gần nhƣ mọi dạng sự sống, các lƣợng axit citric dƣ thừa dễ dàng trao đổi và bài tiết ra khỏi cơ thể.

Tuy nhiên, việc tiếp xúc với axit citric khô hay đậm đặc có thể gây ra kích ứng da và mắt, vì thế phải sử dụng các trang bị bảo hộ lao động 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] khi tiếp xúc với axit citric. Việc sử dụng quá nhiều axit citric cũng dễ làm tổn hại men răng. Tiếp xúc gần với mắt có thể gây bỏng và làm mất thị giác. Đôi khi hàm lƣợng quá cao axit citric có thể gây tổn hại cho tóc, do nó mở lớp cutin của tóc.

Nó có thể làm mất các chất cần thiết cho tóc và làm tóc bị bạc màu. Vấn đề sử dụng oxalate, tartrate và citrate trên thế giới và ở Việt Nam 1. Vấn đề sử dụng oxalate, tartrate và citrate trên thế giới  Vấn đề sử dụng oxalate trên thế giới Hiện tại, Ủy ban chuyên gia của FAO/WHO về phụ gia thực phẩm (JECFA) chƣa có nghiên cứu toàn diện về ảnh hƣởng của axit oxalic cũng nhƣ muối oxalate trong thực phẩm đối với sức khỏe con ngƣời và vẫn đƣa axit oxalic vào danh mục các chất hỗ trợ chế biến trong thực phẩm. Trên cơ sở danh mục của Codex, một số các quốc gia trên thế giới nhƣ Nhật Bản, Hàn Quốc…  Vấn đề sử dụng tartrate và citrate trên thế giới Tartrate và citrate đƣợc sử dụng nhiều trong quá trình chế biến nhiều loại thực phẩm, nƣớc giải khát… Với vai trò là một chất điều vị, chống oxi hóa.

Các chất này đƣợc các quốc gia và tổ chức quốc tế cho phép sử dụng với vai trò là chất phụ gia thực phẩm. Vấn đề sử dụng oxalate ở Việt Nam  Vấn đề sử dụng oxalate ở Việt Nam Việt Nam đã quy định cho phép sử dụng axit oxalic nhƣ một chất hỗ trợ chế biến. Theo Luật an toàn thực phẩm và Danh mục chất hỗ trợ chế biến thực phẩm ban hành kèm theo Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT ngày 19/12/2007 của Bộ trƣởng Bộ Y tế quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm, axit oxalic sử dụng trong thực phẩm phải đảm bảo độ tinh khiết, đảm bảo an toàn thực phẩm, không chứa các chất độc hại ảnh hƣởng đến sức khỏe và đáp ứng các yêu cầu đối với chất hỗ trợ chế biến, phụ gia sử dụng trong chế biến thực phẩm: 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] (1) Sản phẩm phải đƣợc công bố hợp quy hoặc côn g bố phù hợp quy định về an toàn thực phẩm với cơ quan quản lý nhà nƣớc có thẩm quyền. (2) Sản phẩm phải có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng, còn hạn sử dụng.

Kết quả giám sát đến ngày 19/12/2013 của Cục an toàn thực phẩm cho thấy 22,05% mẫu thực phẩm đƣợc kiểm tra có chứa axit oxalic, hàm lƣợng dao động từ 10,7 đến 1809 mg/kg.