Tổng quan nghiên cứu

Cà phê là một trong những mặt hàng nông sản được thương mại hóa rộng rãi và là đồ uống phổ biến nhất trên thế giới. Tại Việt Nam, lượng tiêu thụ cà phê đã tăng từ 0,43 kg/người/năm năm 2005 lên 1,38 kg/người/năm năm 2015, dự báo đạt 2,6 kg/người/năm vào năm 2021, mức tăng trưởng cao nhất trong các quốc gia xuất khẩu cà phê hàng đầu. Song song với sự phát triển này, vấn đề ô nhiễm độc tố acrylamide trong cà phê ngày càng được quan tâm do tính độc hại và khả năng gây ung thư của chất này. Acrylamide được hình thành trong quá trình rang cà phê ở nhiệt độ cao (120–230ºC) qua phản ứng Maillard giữa đường khử và acid amin, với hàm lượng dao động từ 50 đến 560 µg/kg trong các sản phẩm cà phê rang xay và hòa tan. Theo báo cáo của Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA), mức acrylamide trung bình trong cà phê hòa tan là 1499 µg/kg, trong khi cà phê hạt là 522 µg/kg. Tại thị trường Thành phố Hồ Chí Minh, khảo sát thực tế cho thấy 51,47% mẫu cà phê có chứa acrylamide, trong đó 10,29% vượt ngưỡng cho phép theo tiêu chuẩn Châu Âu.

Mục tiêu nghiên cứu là cải tiến quy trình phân tích acrylamide trong cà phê bằng kỹ thuật sắc ký lỏng ghép khối phổ LC-MS/MS, thẩm định các thông số kỹ thuật theo tiêu chuẩn CEN và ISO/IEC 17025:2017, đồng thời ứng dụng quy trình này để đánh giá thực trạng ô nhiễm acrylamide trong các sản phẩm cà phê trên thị trường Thành phố Hồ Chí Minh. Nghiên cứu tập trung vào các mẫu cà phê hạt rang và cà phê hòa tan, với phạm vi khảo sát từ năm 2022 tại Thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả nghiên cứu cung cấp dữ liệu quan trọng cho công tác kiểm soát an toàn thực phẩm, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình phân tích hóa học hiện đại, trong đó nổi bật là:

  • Phản ứng Maillard: Giải thích cơ chế hình thành acrylamide trong quá trình rang cà phê qua tương tác giữa đường khử và acid amin ở nhiệt độ cao.
  • Phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ LC-MS/MS: Kỹ thuật phân tích hiện đại cho phép định lượng chính xác acrylamide mà không cần tạo dẫn xuất, giảm thiểu sai số và tăng độ nhạy.
  • Tiêu chuẩn thẩm định phương pháp phân tích: Áp dụng các tiêu chuẩn CEN EN 16618:2015 và ISO/IEC 17025:2017 để đảm bảo tính chính xác, độ lặp lại, độ tuyến tính và giới hạn phát hiện của phương pháp.
  • Khái niệm về hiệu suất thu hồi, độ lặp lại (RSD%), độ không đảm bảo đo: Các chỉ số quan trọng đánh giá chất lượng và độ tin cậy của quy trình phân tích.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng 68 mẫu cà phê gồm 19 mẫu arabica, 23 mẫu robusta, 16 mẫu hỗn hợp và 10 mẫu cà phê hòa tan được thu thập từ thị trường Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Phương pháp lấy mẫu và bảo quản: Mẫu được bảo quản trong túi polyethylene có van khí một chiều, chiết trong vòng 7 ngày và phân tích trong vòng 1 ngày sau khi chiết để đảm bảo độ ổn định của acrylamide.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng sắc ký lỏng ghép khối phổ LC-MS/MS với nội chuẩn acrylamide-d3, quy trình xử lý mẫu bao gồm chiết lỏng-lỏng bằng nước cất và ethyl acetate, làm sạch bằng cột chiết pha rắn C18, loại bỏ tạp chất bằng thuốc thử Carrez.
  • Thẩm định phương pháp: Xác định tính đặc hiệu, độ tuyến tính (50-1000 µg/L), giới hạn phát hiện (30 µg/L), hiệu suất thu hồi (85,15% - 97,30%), độ lặp lại (RSD < 3,55%) và độ không đảm bảo đo (12,3%).
  • Phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm Masshunter và Excel để xử lý dữ liệu, đánh giá ảnh hưởng nền mẫu, so sánh kết quả với tiêu chuẩn quốc tế.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 3 đến tháng 9 năm 2022 tại Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm Thành phố Hồ Chí Minh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phương pháp LC-MS/MS được cải tiến và thẩm định thành công với khoảng tuyến tính từ 50 đến 1000 µg/L, giới hạn phát hiện 30 µg/L, hiệu suất thu hồi đạt 85,15% đến 97,30%, độ lặp lại RSD dưới 3,55%, đáp ứng tiêu chuẩn CEN và ISO/IEC 17025:2017.

  2. Hàm lượng acrylamide trong mẫu cà phê khảo sát: 51,47% mẫu có chứa acrylamide với nồng độ từ 50,99 đến 560,48 µg/kg. Trong đó, 10,29% mẫu vượt ngưỡng tối đa cho phép (400 µg/kg đối với cà phê rang, 850 µg/kg đối với cà phê hòa tan theo tiêu chuẩn EU).

  3. Ảnh hưởng của mức độ rang cà phê: Mức độ ô nhiễm acrylamide cao nhất ở cà phê rang vừa (medium), vượt trội so với cà phê rang nhạt (light) và rang đậm (medium dark). Điều này phù hợp với cơ chế hình thành acrylamide qua phản ứng Maillard, khi acrylamide tăng nhanh ở giai đoạn đầu rang và giảm dần khi rang quá lâu.

  4. Ảnh hưởng nền mẫu và quy trình xử lý mẫu: Việc sử dụng thuốc thử Carrez giúp loại bỏ hiệu quả protein và polysaccharide, giảm nhiễu nền, nâng cao độ chính xác. Dung môi ethyl acetate và cột chiết pha rắn C18 được lựa chọn tối ưu cho quá trình chiết và làm sạch mẫu.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp LC-MS/MS cải tiến có độ nhạy và độ chính xác cao, phù hợp để phân tích acrylamide trong nền mẫu phức tạp như cà phê. Hàm lượng acrylamide trong cà phê rang vừa cao hơn so với các mức rang khác do sự cân bằng giữa quá trình hình thành và phân hủy acrylamide trong quá trình rang. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, mức acrylamide trong cà phê Việt Nam tương đương hoặc thấp hơn một số báo cáo của EFSA và FAO, tuy nhiên vẫn có mẫu vượt ngưỡng cho phép, cảnh báo nguy cơ an toàn thực phẩm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố hàm lượng acrylamide theo loại cà phê và mức độ rang, bảng so sánh hiệu suất thu hồi và độ lặp lại của phương pháp thẩm định, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả quy trình phân tích. Kết quả cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát quy trình rang xay và sản xuất cà phê để giảm thiểu hàm lượng acrylamide, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng quy trình phân tích LC-MS/MS cải tiến làm phương pháp chuẩn trong các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm thực phẩm, nhằm đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy trong việc phát hiện acrylamide trong cà phê và các sản phẩm thực phẩm khác. Thời gian thực hiện: ngay lập tức; Chủ thể: Trung tâm phân tích, cơ quan quản lý chất lượng thực phẩm.

  2. Xây dựng và triển khai quy định giới hạn hàm lượng acrylamide trong cà phê theo tiêu chuẩn quốc tế, đồng thời cập nhật các hướng dẫn kỹ thuật cho nhà sản xuất về quy trình rang xay an toàn, giảm thiểu hình thành acrylamide. Thời gian: 1-2 năm; Chủ thể: Bộ Công Thương, Bộ Y tế.

  3. Tăng cường giám sát và kiểm tra định kỳ hàm lượng acrylamide trên thị trường cà phê tại các địa phương trọng điểm như Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, nhằm phát hiện sớm và xử lý kịp thời các sản phẩm vượt ngưỡng. Thời gian: hàng năm; Chủ thể: Cơ quan quản lý thị trường, Chi cục An toàn vệ sinh thực phẩm.

  4. Nâng cao nhận thức và đào tạo cho người sản xuất, chế biến cà phê về tác hại của acrylamide và các biện pháp kiểm soát trong quá trình rang xay, đồng thời khuyến khích áp dụng công nghệ rang hiện đại, thân thiện môi trường. Thời gian: liên tục; Chủ thể: Hiệp hội cà phê, các trường đại học, trung tâm đào tạo nghề.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và cơ quan kiểm soát an toàn thực phẩm: Sử dụng dữ liệu và phương pháp nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và kế hoạch giám sát chất lượng cà phê trên thị trường.

  2. Phòng thí nghiệm phân tích thực phẩm và các chuyên gia hóa phân tích: Áp dụng quy trình LC-MS/MS cải tiến để nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong phân tích acrylamide và các độc tố khác trong thực phẩm.

  3. Doanh nghiệp sản xuất, chế biến cà phê: Tham khảo để cải tiến quy trình rang xay, kiểm soát chất lượng sản phẩm, giảm thiểu hàm lượng acrylamide nhằm đáp ứng yêu cầu thị trường trong nước và xuất khẩu.

  4. Giảng viên và sinh viên ngành Hóa phân tích, Công nghệ thực phẩm: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo trong giảng dạy, nghiên cứu khoa học và phát triển phương pháp phân tích hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

  1. Acrylamide là gì và tại sao nó lại có trong cà phê?
    Acrylamide là một hợp chất hóa học được hình thành trong quá trình rang cà phê qua phản ứng Maillard giữa đường khử và acid amin ở nhiệt độ cao. Nó có tính độc hại và khả năng gây ung thư, do đó cần được kiểm soát trong thực phẩm.

  2. Phương pháp LC-MS/MS có ưu điểm gì trong phân tích acrylamide?
    LC-MS/MS cho phép phân tích trực tiếp acrylamide mà không cần tạo dẫn xuất, giúp tăng độ nhạy, độ chính xác và giảm thời gian phân tích so với các phương pháp sắc ký khí truyền thống.

  3. Mức acrylamide an toàn trong cà phê là bao nhiêu?
    Theo tiêu chuẩn của Ủy ban Châu Âu, mức tối đa cho phép là 400 µg/kg đối với cà phê rang và 850 µg/kg đối với cà phê hòa tan. Mức vượt ngưỡng có thể gây nguy cơ sức khỏe cho người tiêu dùng.

  4. Làm thế nào để giảm hàm lượng acrylamide trong cà phê?
    Có thể giảm bằng cách kiểm soát nhiệt độ và thời gian rang, lựa chọn mức rang phù hợp (rang đậm thường có hàm lượng acrylamide thấp hơn), áp dụng công nghệ rang hiện đại và quy trình xử lý mẫu hiệu quả.

  5. Tại sao cần thẩm định phương pháp phân tích theo tiêu chuẩn quốc tế?
    Thẩm định giúp đảm bảo phương pháp phân tích có độ chính xác, độ lặp lại và độ nhạy phù hợp, đáp ứng yêu cầu kiểm soát chất lượng và được công nhận rộng rãi trong cộng đồng khoa học và quản lý.

Kết luận

  • Phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ LC-MS/MS được cải tiến và thẩm định thành công, đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế về phân tích acrylamide trong cà phê.
  • Kết quả khảo sát thực tế tại Thành phố Hồ Chí Minh cho thấy hơn 50% mẫu cà phê chứa acrylamide, trong đó khoảng 10% vượt ngưỡng cho phép, đặc biệt ở mức rang vừa.
  • Mức độ ô nhiễm acrylamide phụ thuộc vào loại cà phê và mức độ rang, ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn thực phẩm và sức khỏe người tiêu dùng.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng quy chuẩn, kiểm soát chất lượng và nâng cao nhận thức trong ngành cà phê.
  • Đề xuất áp dụng quy trình phân tích chuẩn, tăng cường giám sát và đào tạo nhằm giảm thiểu rủi ro do acrylamide trong cà phê.

Tiếp theo, các cơ quan quản lý và doanh nghiệp cần phối hợp triển khai các giải pháp kiểm soát hàm lượng acrylamide, đồng thời mở rộng nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích này cho các sản phẩm thực phẩm khác. Để bảo vệ sức khỏe cộng đồng, hãy hành động ngay hôm nay bằng việc áp dụng các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm nghiêm ngặt và nâng cao chất lượng sản phẩm cà phê trên thị trường.