Tổng quan nghiên cứu

Sữa ong chúa là một sản phẩm tự nhiên quý giá, được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm chức năng và mỹ phẩm nhờ các tác dụng sinh học đa dạng như chống oxy hóa, kháng viêm, chống ung thư và cải thiện sức khỏe tổng thể. Thành phần đặc trưng và quan trọng nhất của sữa ong chúa là axit 10-Hydroxy-2-decenoic (10-HDA), một axit béo không bão hòa có hoạt tính sinh học cao. Hàm lượng 10-HDA được xem là chỉ số chất lượng quan trọng để phân biệt sữa ong chúa nguyên chất với các sản phẩm giả mạo hoặc kém chất lượng. Theo quy định của Bộ Nông nghiệp Trung Quốc, hàm lượng 10-HDA tối thiểu là 1,4% đối với sữa ong chúa dạng kem và 4,2% đối với dạng đông khô.

Tại Việt Nam, việc phân tích 10-HDA vẫn còn mới mẻ và chưa có tiêu chuẩn quốc gia chính thức. Các phương pháp phân tích truyền thống như sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và sắc ký khí khối phổ (GC-MS) tuy có độ chính xác cao nhưng đòi hỏi thiết bị phức tạp, chi phí đầu tư lớn và sử dụng nhiều dung môi hữu cơ. Do đó, nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích hàm lượng 10-HDA bằng phương pháp điện di mao quản kết hợp detector đo độ dẫn không tiếp xúc kiểu tụ điện (CE-C4D) được xem là giải pháp tiềm năng, đáp ứng yêu cầu phân tích nhanh, kinh tế và dễ áp dụng trong điều kiện Việt Nam.

Luận văn tập trung khảo sát và tối ưu các điều kiện phân tích 10-HDA trong các mẫu sữa ong chúa thực tế, đồng thời so sánh kết quả với phương pháp HPLC tiêu chuẩn. Nghiên cứu có phạm vi thực hiện tại Trung tâm Nghiên cứu Môi trường và Phát triển Bền vững, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội trong năm 2019. Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện quy trình phân tích chất lượng sữa ong chúa, hỗ trợ kiểm soát chất lượng sản phẩm và phát triển ngành nuôi ong tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

  • Lý thuyết điện di mao quản (Capillary Electrophoresis - CE): Phương pháp tách các ion dựa trên sự di chuyển khác nhau trong điện trường dưới tác dụng của dòng điện di thẩm thấu (EOF). Tốc độ di chuyển của ion tỷ lệ thuận với điện tích và tỷ lệ nghịch với bán kính hydrat của ion.

  • Mô hình detector đo độ dẫn không tiếp xúc kiểu tụ điện (C4D): Sử dụng hai điện cực không tiếp xúc với mao quản để đo tín hiệu điện dẫn của các ion trong dung dịch, cho phép phát hiện các chất mang điện tích với độ nhạy cao và không làm ảnh hưởng đến mẫu.

  • Khái niệm pH và dung dịch đệm điện ly: pH ảnh hưởng đến trạng thái ion hóa của 10-HDA (pKa = 6,5), do đó dung dịch đệm với pH kiềm (8,5) được sử dụng để đảm bảo 10-HDA ở dạng anion, thuận lợi cho quá trình điện di.

  • Khái niệm giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ): Đánh giá độ nhạy và khả năng định lượng của phương pháp phân tích.

  • Khái niệm độ chụm và độ đúng: Đánh giá độ lặp lại và độ chính xác của phương pháp thông qua các chỉ số thống kê như độ lệch chuẩn tương đối (RSD) và độ thu hồi mẫu.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng 7 mẫu sữa ong chúa thực tế gồm sữa ong chúa tươi, đông khô dạng bột, dạng gel và mật ong có bổ sung sữa ong chúa, thu mua từ các nhà sản xuất trong và ngoài nước.

  • Phương pháp phân tích: Phương pháp điện di mao quản kết hợp detector C4D (CE-C4D) được xây dựng và tối ưu. Các điều kiện phân tích như thành phần dung dịch đệm, pH, nồng độ đệm, thời gian bơm mẫu, điện thế tách được khảo sát chi tiết.

  • Xử lý mẫu: Mẫu được hòa tan trong dung môi thích hợp, ly tâm 1500 rpm trong 15 phút, lọc qua màng nilon 0,2 µm trước khi phân tích.

  • So sánh phương pháp: Kết quả phân tích CE-C4D được so sánh với phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) để đánh giá độ chính xác và độ tin cậy.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2019 tại Trung tâm Nghiên cứu Môi trường và Phát triển Bền vững, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: 7 mẫu thực tế được lựa chọn đại diện cho các dạng sản phẩm phổ biến trên thị trường nhằm đảm bảo tính ứng dụng rộng rãi của quy trình phân tích.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Lựa chọn dung dịch đệm và pH tối ưu:
    Các hệ đệm Tris/CHES, Tris/Lac, Tris/MES, Tris/MOPS và Tris/Ace được khảo sát ở pH 7,5 - 9,0. Kết quả cho thấy hệ đệm Tris/Ace 20 mM tại pH 8,5 cho diện tích pic 10-HDA lớn nhất và đường nền ổn định, phù hợp với detector C4D. Tín hiệu 10-HDA tại pH 8,5 cao hơn khoảng 15-20% so với pH 8,0 và 9,0.

  2. Ảnh hưởng nồng độ dung dịch đệm:
    Khi tăng nồng độ đệm từ 20 mM lên 100 mM, thời gian di chuyển của 10-HDA tăng từ khoảng 5,2 phút lên 6,8 phút, nhưng diện tích pic giảm khoảng 25%, do độ dẫn điện nền tăng làm giảm tín hiệu. Nồng độ 20 mM được chọn làm tối ưu.

  3. Tối ưu thời gian bơm mẫu:
    Thời gian bơm mẫu từ 10 đến 60 giây được khảo sát. Diện tích pic tăng gần gấp 3 lần khi tăng thời gian bơm từ 10s lên 30s, nhưng tăng thêm thời gian bơm trên 30s không làm tăng đáng kể diện tích pic mà có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của mao quản. Do đó, 30 giây được chọn làm thời gian bơm mẫu tối ưu.

  4. Đánh giá độ nhạy và độ chính xác:
    Giới hạn phát hiện (LOD) của phương pháp CE-C4D đạt khoảng 0,5 mg/L, giới hạn định lượng (LOQ) khoảng 1,5 mg/L. Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của thời gian di chuyển và diện tích pic dưới 3%, độ thu hồi mẫu thêm chuẩn đạt 95-102%, cho thấy độ chính xác và độ đúng cao.

  5. So sánh với phương pháp HPLC:
    Kết quả phân tích hàm lượng 10-HDA trong 7 mẫu thực tế bằng CE-C4D và HPLC có sự tương quan cao với sai số trung bình dưới 5%, chứng tỏ phương pháp CE-C4D có thể thay thế hiệu quả cho HPLC trong phân tích 10-HDA.

Thảo luận kết quả

Việc lựa chọn hệ đệm Tris/Ace 20 mM pH 8,5 là phù hợp do đảm bảo ion hóa tối ưu của 10-HDA và độ dẫn điện nền thấp, giúp detector C4D phát hiện tín hiệu rõ ràng. Nồng độ đệm cao làm tăng thời gian phân tích và giảm tín hiệu do tăng độ dẫn nền, ảnh hưởng đến độ nhạy. Thời gian bơm mẫu 30 giây cân bằng giữa lượng mẫu đủ lớn và tránh hiện tượng giãn pic do khuếch tán.

So với các nghiên cứu trước đây sử dụng HPLC và GC-MS, phương pháp CE-C4D có ưu điểm về chi phí đầu tư thấp, sử dụng ít dung môi, quy trình xử lý mẫu đơn giản và thời gian phân tích nhanh hơn. Biểu đồ so sánh diện tích pic và thời gian di chuyển giữa các điều kiện đệm và thời gian bơm mẫu minh họa rõ sự ảnh hưởng của các yếu tố này đến hiệu quả phân tích.

Phương pháp CE-C4D đáp ứng tốt yêu cầu phân tích định lượng 10-HDA trong các mẫu sữa ong chúa đa dạng, góp phần nâng cao khả năng kiểm soát chất lượng sản phẩm trong ngành nuôi ong và chế biến thực phẩm chức năng tại Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng quy trình phân tích CE-C4D trong kiểm soát chất lượng sản phẩm sữa ong chúa:
    Các cơ sở sản xuất và kiểm nghiệm nên triển khai phương pháp CE-C4D với điều kiện dung dịch đệm Tris/Ace 20 mM pH 8,5 và thời gian bơm mẫu 30 giây để xác định hàm lượng 10-HDA, nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm và phát hiện hàng giả, hàng kém chất lượng. Thời gian thực hiện: trong vòng 6 tháng.

  2. Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về hàm lượng 10-HDA trong sữa ong chúa:
    Cơ quan quản lý nhà nước cần phối hợp với các viện nghiên cứu để xây dựng tiêu chuẩn QCVN dựa trên hàm lượng 10-HDA làm chỉ tiêu chất lượng, góp phần bảo vệ người tiêu dùng và phát triển ngành nuôi ong bền vững. Thời gian đề xuất: 1-2 năm.

  3. Đào tạo và nâng cao năng lực cho cán bộ kỹ thuật:
    Tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật điện di mao quản và vận hành thiết bị CE-C4D cho cán bộ phòng thí nghiệm kiểm nghiệm và các nhà sản xuất để đảm bảo quy trình phân tích được thực hiện chính xác và hiệu quả. Thời gian: 3-6 tháng.

  4. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng phương pháp CE-C4D:
    Khuyến khích nghiên cứu áp dụng phương pháp CE-C4D để phân tích các thành phần hoạt chất khác trong sản phẩm ong và thực phẩm chức năng nhằm đa dạng hóa công cụ phân tích, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả kiểm soát chất lượng. Thời gian: 1-3 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Hóa phân tích:
    Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về phương pháp điện di mao quản và ứng dụng trong phân tích thực phẩm chức năng, giúp nâng cao kỹ năng nghiên cứu và phát triển phương pháp phân tích mới.

  2. Cơ sở sản xuất và kinh doanh sữa ong chúa:
    Thông tin về quy trình phân tích hàm lượng 10-HDA giúp các doanh nghiệp kiểm soát chất lượng sản phẩm, đảm bảo uy tín và đáp ứng yêu cầu thị trường trong nước và quốc tế.

  3. Phòng thí nghiệm kiểm nghiệm thực phẩm và dược phẩm:
    Luận văn là tài liệu tham khảo hữu ích để triển khai phương pháp phân tích nhanh, chính xác, tiết kiệm chi phí, phục vụ công tác kiểm tra chất lượng sản phẩm.

  4. Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn thực phẩm và tiêu chuẩn chất lượng:
    Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và quy định quản lý chất lượng sản phẩm sữa ong chúa, góp phần bảo vệ quyền lợi người tiêu dùng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Phương pháp điện di mao quản CE-C4D có ưu điểm gì so với HPLC?
    CE-C4D có thiết bị nhỏ gọn, chi phí đầu tư và vận hành thấp hơn, sử dụng ít dung môi, quy trình xử lý mẫu đơn giản và thời gian phân tích nhanh hơn, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm tại Việt Nam.

  2. Hàm lượng 10-HDA trong sữa ong chúa có ý nghĩa gì?
    10-HDA là chỉ tiêu chất lượng quan trọng, phản ánh tính nguyên chất và hoạt tính sinh học của sữa ong chúa, giúp phân biệt sản phẩm thật và giả, đồng thời đánh giá giá trị dinh dưỡng và dược tính.

  3. Làm thế nào để xử lý mẫu sữa ong chúa trước khi phân tích?
    Mẫu được hòa tan trong dung môi thích hợp (nước deion hoặc hỗn hợp dung môi), ly tâm ở 1500 rpm trong 15 phút, lọc qua màng nilon 0,2 µm để loại bỏ tạp chất và đảm bảo độ trong suốt trước khi bơm vào thiết bị CE-C4D.

  4. Giới hạn phát hiện (LOD) và định lượng (LOQ) của phương pháp CE-C4D là bao nhiêu?
    LOD khoảng 0,5 mg/L và LOQ khoảng 1,5 mg/L, đủ nhạy để phân tích hàm lượng 10-HDA trong các mẫu sữa ong chúa thực tế với độ chính xác cao.

  5. Phương pháp CE-C4D có thể áp dụng cho các sản phẩm ong khác không?
    Có thể, phương pháp này có tiềm năng ứng dụng để phân tích các thành phần hoạt chất khác trong mật ong, phấn hoa và keo ong, giúp đa dạng hóa công cụ kiểm soát chất lượng sản phẩm ong.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công quy trình phân tích hàm lượng 10-HDA trong sữa ong chúa bằng phương pháp điện di mao quản kết hợp detector đo độ dẫn không tiếp xúc kiểu tụ điện (CE-C4D) với điều kiện tối ưu: dung dịch đệm Tris/Ace 20 mM, pH 8,5, thời gian bơm mẫu 30 giây, điện thế tách -15 kV.

  • Phương pháp có độ nhạy cao với LOD khoảng 0,5 mg/L, độ chính xác và độ đúng tốt với RSD dưới 3% và độ thu hồi mẫu thêm chuẩn đạt 95-102%.

  • Kết quả phân tích 10-HDA trên 7 mẫu thực tế tương quan tốt với phương pháp HPLC, chứng minh tính khả thi và hiệu quả của phương pháp CE-C4D.

  • Quy trình phân tích đơn giản, nhanh chóng, tiết kiệm chi phí, phù hợp áp dụng trong các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm và sản xuất tại Việt Nam.

  • Đề xuất triển khai áp dụng phương pháp CE-C4D trong kiểm soát chất lượng sản phẩm sữa ong chúa, đồng thời xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về hàm lượng 10-HDA để nâng cao uy tín và phát triển bền vững ngành nuôi ong.

Hành động tiếp theo: Các cơ sở sản xuất và phòng thí nghiệm nên phối hợp triển khai đào tạo và áp dụng quy trình phân tích CE-C4D, đồng thời phối hợp với cơ quan quản lý để xây dựng tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm dựa trên hàm lượng 10-HDA.