MỞ ĐẦU Crom hiện diện ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta, trong không khí, trong đất, trong nước và trong khá nhiều loại thực phẩm. Cũng giống như những nguyên tố vi lượng khác, Crom chỉ tồn tại với lượng khá nhỏ trong thực phẩm và nồng độ dao động phụ thuộc vào quá trình phơi nhiễm của loại thực phẩm đó với Crom trong môi trường và trong quá trình sản xuất. Vì vậy cần phải phân tích, kiểm soát hàm lượng Crom cũng như các kim loại nặng khác trong thực phẩm. Độc tính của các kim loại phụ thuộc vào dạng tồn tại của chúng, Cr(III) là dạng có lợi cho sức khỏe con người (tham gia vào quá trình điều tiết và chuyển hóa đường, protein trong cơ thể, ngăn ngừa các bệnh lý về tim mạch, .) trong khi Cr(VI) lại là thành phần độc tố đối với con người (Cr(VI) được cho là nguyên nhân gây các bệnh về da, các bệnh đường tiêu hóa, hô hấp, ung thư, đột biến gen, …).
Chính vì vậy xác định dạng tồn tại của nó là việc hết sức cần thiết, đặc biệt là dạng tồn tại của nó trong thực phẩm. Trong những năm gần đây, nhu cầu đòi hòi có các phương pháp và quy trình phân tích chính xác, nhạy để xác định Cr(VI) trong các nền mẫu khác nhau ngày càng cấp bách dẫn đến sự phát triển của nhiều quy trình mới. Một số các kỹ thuật xác định Cr(VI) bao gồm các phương pháp quang phổ, quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS), quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (ETA-AAS), phổ khối nguồn plasma cao tần cảm ứng (ICP-MS), quang phổ phát xạ nguồn plasma cao tần cảm ứng kết hợp với hóa hơi không ngọn lửa, sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR). tuy nhiên các phương pháp này đòi hỏi đầu tư trang thiết bị tốn kém, kinh phí vận hành, duy trì cao, thao tác phức tạp.
không phù hợp với hầu hết các phòng thí nghiệm hiện nay. Việc xác định hàm lượng siêu vết có thể thực hiện được bằng cách kết hợp các kỹ thuật tách chiết trong giai đoạn đầu trước khi phân tích. Nhiều kỹ thuật tách chiết đã được nghiên cứu và phát triển để định lượng Cr(VI) bao gồm: chiết lỏng-lỏng, vi chiết đơn giọt, chiết pha rắn, đồng kết tủa, phân tích dạng bằng sắc ký ion, các phương pháp phân tích dạng không ngọn lửa và 2 quang học. Các kỹ thuật trên khá tương đồng về độ nhạy và độ chọn lọc nhưng một số gặp nhiều khó khăn do sử dụng lượng lớn dung môi độc hại cho sức khoẻ con người và gây ô nhiễm môi trường.
Vì vậy nhằm đưa ra một phương pháp tách chiết, làm giàu chất phân tích một cách đơn giản, dễ thực hiện và thân thiện với môi trường, chúng tôi đã sử dụng kỹ thuật chiết điểm mù để tách và làm giàu chất phân tích. Kỹ thuật chiết điểm mù (cloud point extraction – CPE) có nhiều ưu điểm hơn hẳn các phương pháp tách chiết kể trên do đơn giản, có hiệu quả kinh tế cao, sử dụng dung môi thân thiện môi trường, lượng dung môi sử dụng ít, có thể kết hợp với nhiều phương pháp khác phù hợp với điều kiện trang thiết bị phòng thí nghiệm tại Việt Nam hiện nay. Vì vậy chúng tôi đã chọn đề tài “Ứng dụng kỹ thuật chiết điểm mù để phân tích một số dạng Crom trong thực phẩm”. Trong nghiên cứu này Cr(VI) sẽ tạo phức với 1,5-diphenylcarbazide (DPC) tạo thành phức chất có màu tím đỏ và được chiết với Triton X-100 là một chất hoạt động bề mặt không ion.
Sau đó Cr(VI) sẽ được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hoặc ICP-MS. Một số dạng khác của Cr bao gồm tổng Cr và Cr(III) sẽ được xác định bằng các phương pháp tương tự. Trong quá trình sản xuất, đóng gói, Crom rất dễ bị phơi nhiễm vào trong thực phẩm, đo đó cần phải phân tích xác định hàm lượng Cr trong thực phẩm đặc biệt là thực phẩm dành cho trẻ em. Do đó chúng tôi chọn sữa bột công thức dành cho trẻ em là đối tượng nghiên cứu của đề tài.
GIỚI THIỆU VỀ CROM 1. Vai trò của Crom với con người Đặc tính, độc tính của các kim loại phụ thuộc vào dạng của chúng. Crom tồn tại chủ yếu ở hai dạng oxi hóa cơ bản đó là Crom hóa trị +3 (Cr(III)) và Crom hóa trị +6 (Cr(VI)). Trong khi Cr(III) đóng vai trò quan trọng trong chuyển hóa đường, insulin và protein, Cr(VI) lại được coi là tác nhân gây đột biến và ung thư.
Cr(VI) bị nghi ngờ là thể hiện độc tính cao khi hít phải, nó sẽ tác dụng lên đường hô hấp, gan, thận, hệ tiêu hóa và hệ miễn dịch hoặc có thể ở trong máu. Nghiên cứu dịch tễ học của công nhân tiếp xúc với Cr(VI) cho thấy khi hít phải Cr(VI) làm tăng nguy cơ ung thư phổi. Khi tiếp xúc với Cr(VI) gây viêm da, mọc mụn, loét da. Có nhiều nghiên cứu đã chứng minh khả năng gây ung thư của Cr(VI) sau khi tiến hành thí nghiệm cho chuột uống nước có chứa Cr(VI).
Tuy nhiên độc tính của Cr trong thực phẩm còn đang được thảo luận vì Cr(VI) bị giảm đáng kể trong môi trường axit của dạ dày. Vì vậy sự phơi nhiễm Cr(VI) qua hô hấp và tiếp xúc gây ra nhiều vấn đề hơn so với sự phơi nhiễm qua đường ăn uống.[1] Thông thường, hàm lượng crom trong cơ thể động vật và thực vật vào khoảng 10-3 – 10-4 %, còn trong cơ thể người khoảng 10-3 – 10-6 %, nhu cầu crom hằng ngày của cơ thể con người là khoảng 50 – 200 µg. Crom có ích cho cơ thể người lớn trong việc đồng hóa cacbonhydrat và lipit kép. Sự thiếu crom trong cơ thể dẫn đến sự tăng đường huyết.
Y học khuyến cáo phụ nữ đang mang thai và mẹ đang trong thời kì cho con bú, bệnh nhân tiểu đường và người trên 45 tuổi nên sử dụng những thực phẩm chứa nhiều crom như thuốc lên men, gan động vật, rau quả tươi.[2] Crom kích thích hoạt động của insulin, loại hormon giúp tiêu thụ thành phần glucose trong những tế bào để dự trữ hoặc sản sinh năng lượng cho cơ thể. Nó còn hỗ trợ hoạt động của tuyến tuỵ trong việc sản sinh insulin. Hơn thế, Crom tác động đến sự chuyển hoá của chất béo bằng việc đốt cháy lipit, giảm 4 lượng cholesterol có hại trong cơ thể cũng như ngừa béo phì và các bệnh lý về tim mạch, chứng xơ vữa động mạch. Crom hỗ trợ vận chuyển đường huyết (glucose) từ mạch máu đến các tế bào, điều khiển lượng đường trong máu và có thể kiểm soát bệnh tiểu đường loại 2.
Crom tác động tích cực đến thị giác, nếu một người có hàm lượng crom thấp thì nguy cơ mắc bệnh tăng nhãn áp càng cao. Crom làm giảm thiểu quá trình mất canxi, vì thế nó giúp ngăn ngừa tình trạng loãng xương đối với những phụ nữ tiền mãn kinh. Đối với phụ nữ mang thai, mẹ bầu thường mắc chứng tiểu đường thai kỳ, để giữ cho mức đường trong cơ thể ở mức bình thường, Crom sẽ làm việc với hormon insulin để duy trì lượng đường đó. Crom cũng thúc đẩy việc tạo thành các protein trong các mô tế bào đang lớn dần của em bé trong bụng, góp phần vào sự phát triển của thai nhi.
Nhu cầu Crom đối với phụ nữ có thai và cho con bú là khoảng 55 – 60 µg, thậm chí có tài liệu đề cập còn cao hơn. Thiếu crom sẽ gây ra những triệu chứng như lo lắng, buồn bực, mắc một số bệnh về vành tim, bệnh tiểu đường, bệnh đường huyết thấp hay làm rối loạn chức năng gây béo phì. Thừa crom gây ra một số bệnh liên quan đến dạ dày, hạ đường huyết, nặng hơn là gây tổn thương gan, thận, thần kinh và gây ra nhịp tim bất thường.[2] Crom tồn tại trong men, thịt, khoai tây, phô mai, mật đường, gia vị, các loại ngũ cốc nguyên hạt và trái cây rau củ quả tươi sống. Bên cạnh đó, crom cũng có mặt trong một số loại sữa công thức.
Tỷ lệ Crom có trong thực phẩm như gan bò, lòng đỏ trứng, men bia thường thấp dưới 10µg/100g, tỷ lệ này nhiều hơn một chút trong ngô, khoai tây, bánh mỳ đen, đậu xanh, nấm, thịt bò. Các nguồn thực phẩm giàu Crom Độc tính của Crom đối với con người Các nguồn phát thải Crom vào môi trường (sự phong hóa đất đá, núi lửa hoạt động, hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, thuộc da…) đã thải một lượng Crom vào môi trường tạo ra sự tích lũy Crom trong môi trường (đất, nước, không khí, trầm tích). Khi con người và động thực vật tiếp xúc và trao đổi chất với môi trường làm cho một lượng Crom trong môi trường được đưa vào và tích lũy trong cơ thể người và các loài động thực vật. Sau đó các động thực vật lại được sử dụng làm thực phẩm hay chế phẩm để cung cấp cho con người.
Do đó làm cho lượng Crom tích lũy trong cơ thể người tăng lên. Sự tích lũy trong thời gian dài có thể gây ra một số bệnh ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Với đặc tính hóa lý của Crom (như: nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao, khó oxi hóa, cứng, tính bảo vệ cao…) mà Crom ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống cũng như công nghiệp. Cùng với đó là việc ô nhiễm kim loại Crom trong môi trường ngày càng gia tăng, tác hại của nó gây ra cho con người ngày càng nhiều.
Crom được xếp vào nhóm có khả năng gây ung thư, tùy vào dạng tồn tại của nó mà có sự tác động đến con người khác nhau. Crom thường tồn tại ở dạng Cr(III) và Cr(VI), Cr(III) tham gia vào sự điều tiết insulin và chuyển hóa glucose trong cơ thể trong khi Cr(VI) rất độc (độc gấp 100 lần so 6 với Cr(III)), đây là tác nhân chủ yếu dẫn đến bệnh ung thư, đột biến gen, các bệnh ngoài da cho con người. Tuy nhiên con người lại hấp thụ Cr(VI) nhiều hơn Cr(III), crom kim loại thì không độc.[3, 4] Crom xâm nhập vào con người thông qua ba đường: tiêu hóa, hô hấp và tiếp xúc. Sau khi xâm nhập vào cơ thể thì Crom hòa tan trong máu ở nồng độ 0,001mg/l, sau đó chúng được hòa tan vào hồng cầu (tốc độ hòa tan tăng nhanh từ 10-20 lần).
Từ hồng cầu crom chuyển vào các tổ chức phủ tạng rồi được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại chuyển qua nước tiểu. Ở các cơ quan phủ tạng, crom hòa tan dần vào máu, rồi đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm.[3] Qua tiếp xúc: Khi tiếp xúc với da, các hợp chất của Cr(VI) có thể gây lở loét, mọc mụn cơm.