Tổng quan nghiên cứu

An toàn thực phẩm hiện là mối quan tâm hàng đầu của xã hội, đặc biệt trong các sản phẩm chăn nuôi như thịt gia súc, gia cầm. Theo ước tính, lượng thực phẩm từ động vật tiêu thụ hàng ngày rất lớn, tuy nhiên, dư lượng thuốc kháng sinh nhóm sulfonamides (SAs) trong thịt vẫn là vấn đề nan giải, gây nguy cơ tích lũy độc hại lâu dài cho người tiêu dùng. Sulfonamides là nhóm kháng sinh tổng hợp được sử dụng phổ biến trong chăn nuôi nhằm phòng và điều trị bệnh, cũng như kích thích tăng trưởng vật nuôi. Tuy nhiên, việc sử dụng không đúng cách dẫn đến tồn dư kháng sinh vượt ngưỡng cho phép, gây ra các tác hại như kháng thuốc, ung thư tuyến giáp, sốc phản vệ và các bệnh lý khác.

Mục tiêu nghiên cứu là phát triển và tối ưu phương pháp sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS/MS) để xác định dư lượng một số kháng sinh nhóm sulfonamides trong thịt gia súc, gia cầm. Nghiên cứu được thực hiện trên các mẫu thịt lấy từ các chợ nội thành Hà Nội trong năm 2012, nhằm cung cấp công cụ phân tích nhanh, chính xác phục vụ công tác kiểm tra, giám sát an toàn thực phẩm. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả quản lý dư lượng kháng sinh, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và đáp ứng yêu cầu xuất khẩu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Cơ chế tác động của sulfonamides (SAs): SAs là hợp chất chứa nhóm -SO₂NH-, có cấu trúc tương tự acid p-aminobenzoic (PABA), cạnh tranh với PABA trong quá trình tổng hợp acid folic của vi khuẩn, từ đó ức chế sự phát triển và sinh sản của vi khuẩn. Sulfonamides có tác dụng tĩnh khuẩn, hiệu quả trên vi khuẩn Gram dương, Gram âm và một số protozoa.

  • Phân loại sulfonamides: Dựa trên thời gian tác dụng và khả năng hấp thu, SAs được chia thành nhóm tác động nhanh, nửa chậm, chậm, kháng khuẩn đường ruột, tác động tại chỗ và trị cầu trùng.

  • Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS/MS): Kỹ thuật phân tích hiện đại, kết hợp sắc ký lỏng hiệu năng cao với khối phổ tứ cực ba lần (triple quadrupole), cho phép xác định đồng thời nhiều hợp chất với độ nhạy và độ chính xác cao. Ion hóa phun điện tử (ESI) được sử dụng để ion hóa mẫu trong pha lỏng sang pha khí.

  • Kỹ thuật xử lý mẫu QuEChERS: Phương pháp chiết pha rắn phân tán, nhanh, dễ thực hiện, sử dụng ít dung môi, giúp làm sạch mẫu hiệu quả trước khi phân tích LC-MS/MS.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Mẫu thịt lợn, gà, bò và phủ tạng được lấy ngẫu nhiên tại các chợ nội thành Hà Nội, khối lượng mỗi mẫu từ 100 đến 500g, bảo quản ở 0-2°C và xử lý trong vòng 24 giờ.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng hệ thống LC-MS/MS Shimadzu 20 AXL kết hợp khối phổ ABI 5500 QQQ. Cột sắc ký Agilent C18 (150mm x 2,1mm, 3,5µm) với pha động gồm acid formic 0,1% trong nước (kênh A) và acetonitril (kênh B) theo chương trình gradient. Ion hóa phun điện tử chế độ dương (ESI+). Thể tích tiêm mẫu 10 µL, tốc độ dòng pha động 0,4 mL/phút.

  • Xử lý mẫu: Áp dụng kỹ thuật QuEChERS với dung môi chiết acetonitril acid hóa, sử dụng chất hấp phụ PSA để loại bỏ tạp chất. Mẫu được đồng nhất, chiết, làm sạch và lọc trước khi tiêm vào hệ thống LC-MS/MS.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2012, bao gồm các giai đoạn tối ưu điều kiện sắc ký, xử lý mẫu, thẩm định phương pháp và phân tích mẫu thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tối ưu điều kiện LC-MS/MS:

    • Thế phun điện tử 4,5 kV, nhiệt độ đầu phun 5000°C, nhiệt độ mao quản 350°C, khí màn 35 psi, khí va chạm 9 eV, nguồn khí ion 1 và 2 lần lượt 25 psi và 10 psi, thế phân nhóm 80 eV, thế đầu vào 10 eV.
    • Tốc độ dòng pha động 0,4 mL/phút cho sắc ký sắc nét, áp suất hệ thống ổn định.
    • Chương trình gradient pha động tối ưu giúp tách đồng thời 10 sulfonamides trong vòng 18 phút.

  2. Ảnh hưởng của acid formic trong pha động:

    • Nồng độ acid formic 0,1% trong pha động cho diện tích pic lớn nhất, tăng độ nhạy và tín hiệu ion hóa.
    • Khi không có acid formic, tín hiệu giảm mạnh, ảnh hưởng đến độ chính xác định lượng.

  3. Hiệu suất xử lý mẫu bằng QuEChERS:

    • Các quy trình chiết và làm sạch mẫu được khảo sát với các nồng độ acid acetic, methanol và khối lượng PSA khác nhau.
    • Hiệu suất thu hồi sulfonamides đạt từ 86% đến 106,8%, độ lặp lại (RSD) dưới 13%, phù hợp với tiêu chuẩn phân tích quốc tế.

  4. Phân tích mẫu thực tế:

    • Trong 400 mẫu thịt và phủ tạng phân tích, khoảng 15% mẫu có chứa sulfonamides với hàm lượng trên 5 µg/kg.
    • Khoảng 3,75% mẫu vượt giới hạn tồn dư tối đa cho phép (100 µg/kg).
    • Sulfamethazine là sulfonamide có hàm lượng cao nhất, lên tới 774,9 µg/kg trong một số mẫu.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phương pháp LC-MS/MS kết hợp xử lý mẫu QuEChERS có độ nhạy cao, độ chính xác và độ lặp lại tốt, phù hợp để xác định dư lượng sulfonamides trong thịt gia súc, gia cầm. Việc tối ưu acid formic trong pha động không chỉ cải thiện hiệu quả tách sắc ký mà còn tăng cường ion hóa, nâng cao tín hiệu phân tích. So với các phương pháp truyền thống như HPLC-UV hay sắc ký khí, LC-MS/MS vượt trội về độ nhạy và khả năng phân tích đa thành phần.

Tỷ lệ mẫu có dư lượng sulfonamides vượt ngưỡng phản ánh thực trạng sử dụng kháng sinh chưa kiểm soát chặt chẽ trong chăn nuôi tại địa phương. Kết quả này tương đồng với báo cáo của ngành về tình hình dư lượng kháng sinh trong thực phẩm, đồng thời cảnh báo nguy cơ kháng thuốc và ảnh hưởng sức khỏe cộng đồng. Biểu đồ phân bố hàm lượng sulfonamides trong mẫu thực tế có thể minh họa rõ ràng mức độ ô nhiễm và tỷ lệ mẫu vượt chuẩn.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường kiểm tra, giám sát dư lượng kháng sinh:

    • Áp dụng phương pháp LC-MS/MS đã tối ưu để kiểm tra định kỳ tại các cơ sở chăn nuôi và thị trường.
    • Mục tiêu giảm tỷ lệ mẫu vượt ngưỡng xuống dưới 1% trong vòng 2 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Cục Quản lý chất lượng nông lâm thủy sản, các trung tâm kiểm nghiệm.

  2. Đào tạo, hướng dẫn người chăn nuôi sử dụng kháng sinh hợp lý:

    • Tổ chức các khóa tập huấn về sử dụng thuốc thú y an toàn, đúng liều lượng và thời gian ngưng sử dụng trước thu hoạch.
    • Mục tiêu nâng cao nhận thức, giảm thiểu dư lượng kháng sinh trong sản phẩm.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, các tổ chức khuyến nông.

  3. Xây dựng quy định pháp lý chặt chẽ hơn về sử dụng kháng sinh:

    • Ban hành các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật về giới hạn tồn dư kháng sinh trong thực phẩm chăn nuôi.
    • Tăng cường xử phạt vi phạm để răn đe.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Y tế.

  4. Phát triển hệ thống giám sát dư lượng kháng sinh tự động:

    • Ứng dụng công nghệ thông tin và thiết bị phân tích hiện đại để theo dõi liên tục dư lượng kháng sinh trong chuỗi cung ứng thực phẩm.
    • Mục tiêu nâng cao hiệu quả quản lý và minh bạch thông tin.
    • Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu, doanh nghiệp công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn thực phẩm:

    • Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy chuẩn và kế hoạch kiểm tra dư lượng kháng sinh trong thực phẩm.

  2. Các trung tâm kiểm nghiệm và phòng thí nghiệm:

    • Áp dụng phương pháp LC-MS/MS tối ưu để nâng cao chất lượng phân tích, đảm bảo kết quả chính xác và nhanh chóng.

  3. Người chăn nuôi và doanh nghiệp chăn nuôi:

    • Hiểu rõ tác động của việc sử dụng kháng sinh không đúng cách, từ đó điều chỉnh quy trình chăn nuôi an toàn, bền vững.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành hóa phân tích, an toàn thực phẩm:

    • Tham khảo phương pháp phân tích hiện đại, quy trình xử lý mẫu và kết quả thực nghiệm để phát triển nghiên cứu sâu hơn.

Câu hỏi thường gặp

  1. Phương pháp LC-MS/MS có ưu điểm gì so với các phương pháp khác?
    LC-MS/MS có độ nhạy cao, khả năng phân tích đồng thời nhiều hợp chất, độ chính xác và chọn lọc tốt hơn so với HPLC-UV hay sắc ký khí. Ví dụ, giới hạn phát hiện của LC-MS/MS có thể đạt đến ngưỡng ppb, phù hợp với yêu cầu kiểm soát dư lượng kháng sinh.

  2. Tại sao cần tối ưu acid formic trong pha động?
    Acid formic giúp cải thiện ion hóa các sulfonamides trong nguồn ion hóa phun điện tử, tăng cường tín hiệu và độ nhạy phân tích. Nồng độ 0,1% acid formic được xác định là tối ưu trong nghiên cứu này.

  3. Phương pháp QuEChERS có lợi ích gì trong xử lý mẫu?
    QuEChERS nhanh, dễ thực hiện, sử dụng ít dung môi và hóa chất độc hại, đồng thời làm sạch mẫu hiệu quả, giảm nhiễu nền, giúp nâng cao độ chính xác của phân tích LC-MS/MS.

  4. Tỷ lệ mẫu vượt giới hạn tồn dư kháng sinh có ý nghĩa gì?
    Tỷ lệ khoảng 3,75% mẫu vượt ngưỡng cho thấy việc sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi chưa được kiểm soát chặt chẽ, tiềm ẩn nguy cơ ảnh hưởng sức khỏe người tiêu dùng và gây kháng thuốc.

  5. Làm thế nào để giảm dư lượng kháng sinh trong thịt?
    Cần thực hiện sử dụng kháng sinh đúng liều lượng, tuân thủ thời gian ngưng sử dụng trước thu hoạch, tăng cường kiểm tra giám sát và đào tạo người chăn nuôi về an toàn thuốc thú y.

Kết luận

  • Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ LC-MS/MS được tối ưu thành công để xác định đồng thời 10 sulfonamides trong thịt gia súc, gia cầm với độ nhạy cao và độ chính xác tốt.
  • Kỹ thuật xử lý mẫu QuEChERS giúp làm sạch mẫu hiệu quả, nâng cao độ thu hồi và giảm nhiễu nền.
  • Kết quả phân tích mẫu thực tế cho thấy khoảng 15% mẫu có dư lượng sulfonamides, trong đó 3,75% vượt giới hạn cho phép, cảnh báo nguy cơ an toàn thực phẩm.
  • Đề xuất các giải pháp kiểm soát, giám sát và đào tạo nhằm giảm thiểu dư lượng kháng sinh trong sản phẩm chăn nuôi.
  • Nghiên cứu mở hướng phát triển các phương pháp phân tích nhanh, chính xác phục vụ quản lý an toàn thực phẩm trong tương lai.

Hành động tiếp theo: Áp dụng phương pháp LC-MS/MS trong các trung tâm kiểm nghiệm, đồng thời triển khai các chương trình giám sát dư lượng kháng sinh trên diện rộng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.