MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, đã có sự gia tăng ô nhiễm các kim loại nặng độc hại như chì, cadimi, kẽm, thủy ngân, đồng … trong lương thực và thực phẩm. Ô nhiễm do các chất hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón, chất phụ gia liên quan đến các sản phẩm tiêu dùng đã ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người và môi trường. Các nguyên tố vi lượng như chì, cadimi, đồng, kẽm là thành phần rất cần trong cơ thể, nhưng nếu dư thừa hoặc thiếu hụt sẽ gây ra một số bệnh như bệnh Schizophrenia, bệnh Willson hay biểu hiện tím tái người ngất xiủ đột ngột do nhiễm độc chì,… Sữa là một thực phẩm quan trọng có nguồn gốc từ động vật, nó có hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể, đặc biệt cho trẻ sơ sinh và người già. Tuy nhiên do nhu cầu tiêu thụ sản phẩm về sữa ngày càng gia tăng nên đã có một số loại sữa không đủ chất lượng, hàm lượng một số kim loại nặng trong sữa cao hơn mức cho phép.
Để đánh giá chính xác hiện tượng này trong các sản phẩm về sữa, người ta phải sử dụng một số thiết bị đo có độ chính xác cao để phân tích như AAS, AES, ICP-AES, UV-VIS, ICP-MS … vì hàm lượng của chúng khá nhỏ (dạng vết). Trong đó ICP-MS có tính ưu việt hơn các phương pháp khác về khả năng phân tích nhanh, phân tích đồng thời được nhiều nguyên tố kim loại ở dạng vết trong cùng một mẫu với độ chính xác cao, ít bị ảnh hưởng bởi các nguyên tố khác. Bằng kĩ thuật pha loãng đồng vị ICP-MS có thể xác định chính xác hơn nồng độ các kim loại trong mẫu. Để xác định thật chính xác lượng vết các ion kim loại chì, cadimi và kẽm trong sữa, việc xây dựng một quy trình phân tích hoàn thiện từ quá trình chuẩn bị mẫu, xử lý mẫu và phép phân tích là hết sức cần thiết.
Chính vì vậy đề tài “Phân tích xác định hàm lƣợng Pb, Cd và Zn trong sữa bằng phƣơng pháp pha loãng đồng ICP-MS” được lựa chọn. Nội dung chính của luận văn gồm những phần sau: Nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu để định lượng các kim loại chì, cadimi và kẽm trong sữa. Nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trên thiết bị ICP-MS để kết quả phân tích nồng độ chì, cadimi và kẽm đạt độ chính xác cao bằng phương pháp pha loãng đồng vị. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nghiên cứu khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình phân tích các nguyên tố kim loại nói trên.
Đưa ra quy trình phân tích chì, cadimi và kẽm trong sữa bằng phương pháp pha loãng đồng vị trên thiết bị ICP-MS. Áp dụng phân tích một số đối tượng mẫu thực tế. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1. Thành phần hóa học chính trong sữa [14, 18].
Trong sữa có một số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất khoáng, vitamin, ngoài ra còn có chất màu và nhiều chất khác. Chất béo: Chất béo là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa. Hàm lượng chất béo của sữa thay đổi trong một phạm vi khá rộng. Có loại sữa ít béo, khoảng 3g/100ml sữa, có loại sữa nhiều chất béo khoảng 5-6g/100ml sữa.
Khoảng 98% chất béo trong sữa là một hỗn hợp của triacyl glycerides. Ngoài ra còn có chất béo trung tính, các vitamin tan trong chất béo và các chất màu (ví dụ như carotene cho bơ màu vàng của nó), sterol và sáp. Chất béo cung cấp cho cơ thể một nguồn tập trung năng lượng: quá trình oxy hóa của chất béo trong cơ thể mang lại 9 calo/g. Ngoài ra chất béo làm dung môi hòa tan các vitamin A, D, E, K trong chất béo và cũng cung cấp các axit béo thiết yếu (linoleic, linolenic và arachidonic).
Protein: Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất cửa sữa là protein. Hàm lượng protein của các loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm trong giới hạn 3. Các protein của sữa là những protein hoàn thiện. Trong thành phần protein của sữa có đến 19 loại axit amin khác nhau, trong đó có đầy đủ các acid amin không thay thế được như: valin, lơxin, izolơxin, metionin, treonin, phenylalanin, triptophan và lyzin.
Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu: Casein chiếm khoảng 80%, lactalbumin chiếm 12% và lactoglobulin chiếm 6% trong toàn bộ lượng protein có trong sữa và còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng kể. Casein là nhóm protein chủ yếu trong protein của sữa. Nó bao gồm nhiều loại casein khác nhau, -casein, -casein, -casein, -casein là thể phức hợp phosphoryl gồm có S1, S2 , S3, S4, S5, S6–casein. -casein là thành phần chủ yếu có trong sữa bò nhưng lại là thứ yếu trong sữa người.
-casein là một glycoprotein và nó hiện diện khắp nơi trong thể mixen casein. Chính vì vậy mà mixen ở trạng thái ổn định. -casein và - casein không tan trong sữa tươi. Các protein này chứa nhóm photphat (photpho chiếm khoảng 0.8% trong toàn casein) và nhóm photphat này kết hợp với ion Ca2+.
Sự trung hòa một phần lớn các điện tích âm ngăn ngừa -casein và -casein kết khối và kết tủa. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mỗi hạt casein chứa khoảng 70% nước và 30% chất khô. Trong thành phần chất khô casein chiếm khoảng 93% và muối (chủ yếu là canxi photphat) chiếm khoảng 7%. Lactoglobulin còn gọi là globulin của sữa.
Hàm lượng lactoglobulin trong sữa khoảng 0,1% theo khối lượng và chiếm tỉ lệ 3% so với lượng protein chung. Globulin sữa có nhiều trong sữa non, thuộc loại protein đơn giản và là protein hoàn thiện. Trong sữa, globulin tồn tại dưới dạng keo và có độ phân tán kém hơn so với albumin sữa khoảng 18. Globulin có 3 dạng đồng phân: -glactoglobulin, epglobulin và pseudogglobulin.
Chúng khác nhau về khả năng hòa tan nước và tính kháng trùng -lactoglobulin không tan trong nước, hòa tan tốt trong dung dịch muối loãng, epglobulin tan trong nước khi có mặt muối. Pseudoglobulin hòa tan trong nước nguyên chất. Lactoalbumin còn gọi là albumin của sữa. Hàm lượnglactoalbumin trong sữa không nhiều khoảng 0.0% tùy từng loại sữa.
Trong sữa non có nhiều lactoalbumin hơn sữa thường. Khác với casein, lactoalbumin ở trong sữa dưới dạng hòa tan. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao lactoalbumin bị đông tụ. Trong môi trường acid, khi tăng nhiệt độ thì mức độ đông tụ nhanh và mau.
Các enzim làm đông tụ casein không có khả năng làm đông tụ lactoalbumin. Sau khi đông tụ, lactoalbumin mất khả năng hòa tan lại trong nước, nó chỉ có thể hòa tan lại trong một vài loại dung môi. Carbohydrate: Carbohydrate có ở trong sữa chủ yếu là lactose. Hàm lượng lactose trong sữa khoảng 4.1% tùy theo từng loại sữa.
Lactose ở trong sữa dưới dạng hòa tan. Lactose khó bị thủy phân hơn các loại đường khác. Khi bị thủy phân sẽ cho một phân tử glucose và một phân tử galactose: Chất khoáng: Nhiều công trình nghiên cứu đã xác nhận lượng chất khoáng của sữa có thể thỏa mãn đầy đủ nhu cầu về chất khoáng cho cơ thể. Hàm lượng chất khoáng trong sữa khoảng 0.8% tùy từng loại sữa, tồn tại ở dạng hòa tan hoặc dung dịch keo.
Các loại muối khoáng ở trong sữa có nhiều loại, phổ biến là muối photphat, clorua, citrat, caseinat… chứa các nguyên tố đa lượng như Ca, K, 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Na, Mg, P …trong đó nhiều nhất là Ca. Ngoài ra sữa cũng chứa nguyên tố vi lượng như Zn, Si, Al, Fe, Cu, I, Mn, F, Se, Cr, Co … Vitamin: Sữa có chứa rất nhiều loại vitamin cần thiết cho cơ thể, bao gồm nhóm vitamin tan trong chất béo như vitamin A, D, E và K gắn với phần chất béo, nhóm vitamin tan trong nước như vitamin B1, B2, B12, C, PP … 1. Tình hình ô nhiễm kim loại Pb, Cd và Zn trong các sản phẩm tiêu dùng (thực phẩm) ở Việt Nam. Các nhà chuyên môn về vệ sinh an toàn thực phẩm cảnh báo rằng nhiều loại rau sinh trưởng trong vùng đất thấp, ao hồ, kênh rạch như rau muống, rau rút, rau cần, ngó sen dễ tích tụ những kim loại nặng như đồng, chì, kẽm, thủy ngân.
Các chất này có trong nước thải chưa được xử lý triệt để từ các nhà máy, xí nghiệp, cơ sở sản xuất. Đề tài nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng trong bùn đáy, trong nước và trong một số loại rau thủy sinh, của TS Bùi Cách Tuyến, Hiệu trưởng ĐH Nông Lâm TP HCM, thực hiện trong 2 năm (1999-2000) tại TP HCM cho thấy, nhiều mẫu rau được lấy phân tích không an toàn, rất nhiều loại bị ô nhiễm nặng. Hàm lượng kẽm trong mẫu rau muống ở Bình Chánh cao gấp 30 lần mức cho phép, tại các ao rau muống ở Thạnh Xuân cao gấp 2-4 đến 12 lần. Hai mẫu rau rút ở Thạnh Xuân có hàm lượng chì gấp 8,4-15,3 lần mức cho phép, mẫu rau muống ở Thạnh Xuân có hàm lượng chì cao gấp 2,24 lần, mẫu rau muống ở Bình Chánh có hàm lượng chì cao gấp 3,9 lần, mẫu ngó sen ở Tân Bình có hàm lượng chì cao gấp 13,65 lần.
Hàm lượng kim loại đồng tại một ruộng rau muống ở Thạnh Xuân cao gấp 2 lần mức cho phép [15]. Viện Dinh dưỡng Quốc gia vừa công bố số liệu điều tra khẩu phần ăn của trẻ từ 24-36 tháng tuổi ở các phường thuộc 4 quận nội thành Hà Nội, gồm: Ba Đình, Hoàn Kiếm, Đống Đa và Hai Bà Trưng. Kết quả cho thấy, 12 loại thực phẩm như: gạo, thịt lợn, rau muống… có tỷ lệ nhiễm chì và asen rất cao. Theo kết quả xét nghiệm 12 mẫu thực phẩm cho thấy, nhóm thực phẩm ăn hàng ngày bị nhiễm chì cao nhất là ở gạo, thịt lợn, rau muống, tôm dảo, cam, quýt… [6].
Thực phẩm vượt quy định của Bộ Y tế về cadimin nhiều nhất cũng có ở gạo, thịt lợn, thịt bò. Cadimin cũng xuất hiện tại các thực phẩm khác như trứng gà. Nhóm nghiên cứu cũng cho rằng, lượng cadimin trong gạo chiếm tới 358%, trong sữa bột là 31% và trong cam là 15,6% lượng tối đa cho phép ăn vào hàng ngày của trẻ 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dưới hai tuổi (cân nặng trung bình 13kg). Còn trong thịt lợn đã lên tới 177,5%, thịt bò là 60,58%, tôm rảo là 35,73% và thịt gà là 6,84% so với lượng tối đa cho phép ăn hàng tuần của trẻ.
Theo quy định của bộ Y tế, giới hạn chì tối đa trong các loại quả là < 0,1 mg/kg, ngũ cốc, đậu < 0,2 mg/kg, trong sữa thậm chí còn rất thấp 0,02 mg/kg …[2] Theo báo cáo tại hội nghị thường niên Hội y tế Công cộng Việt Nam lần thứ 10 diễn ra vào 11/2014 tại Hà Nội.