Khóa luận: Phát hiện protein thịt lợn trong thực phẩm chay, Halal bằng LC-MS/MS

Khóa luận Dược sĩ trình bày phương pháp LC-MS/MS để phát hiện protein thịt lợn trong thực phẩm chay và Halal, đảm bảo tính minh bạch cho sản phẩm.

• Tác giả: Ninh Thị Thu Huyền
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Thị Thanh Hà
• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược Sĩ
• Đề tài: Phát Hiện Protein Từ Thịt Lợn Trong Các Thực Phẩm Chay Và Thực Phẩm Halal Bằng LC-MS/MS
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về thực phẩm chay và thực phẩm Halal

Thực phẩm chay và thực phẩm Halal là hai loại sản phẩm có nhu cầu tiêu thụ ngày càng tăng trên thị trường toàn cầu. Thực phẩm chay được định nghĩa là những sản phẩm không chứa bất kỳ thành phần từ động vật nào, phù hợp với những người theo đạo hoặc lối sống ăn chay. Trong khi đó, thực phẩm Halal tuân theo các quy định của Hồi giáo, không chứa thịt lợn và các thành phần cấm. Cả hai loại thực phẩm này đều đòi hỏi sự kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo tính toàn vẹn sản phẩm. Sự ô nhiễm bởi protein thịt lợn có thể xảy ra do sai sót trong quá trình sản xuất, vận chuyển hoặc bảo quản, gây ra những vấn đề pháp lý và đạo đức nghiêm trọng.

1.1. Định nghĩa và đặc điểm thực phẩm chay

Thực phẩm chay là những sản phẩm không chứa thịt, cá, tôm hoặc bất kỳ thành phần động vật nào. Những người ăn chay chọn lựa các sản phẩm từ thực vật như rau, trái cây, ngũ cốc, đậu. Nhu cầu về thực phẩm chay không chứa protein lợn tăng mạnh ở các quốc gia Đông Á, đặc biệt là Việt Nam, Thái Lan, Trung Quốc. Các tiêu chuẩn quốc tế yêu cầu các nhà sản xuất phải có quy trình kiểm nghiệm nghiêm ngặt để xác nhận không có ô nhiễm chéo từ thịt lợn.

1.2. Tiêu chuẩn và yêu cầu của thực phẩm Halal

Thực phẩm Halal phải tuân thủ các nguyên tắc của Luật Hồi giáo, cấm sử dụng thịt lợn và các sản phẩm liên quan. Tại Việt Nam, số lượng người Hồi giáo tăng, nên nhu cầu về thực phẩm Halal chuyên biệt được nhấn mạnh. Các sertifikat Halal yêu cầu phải chứng minh không có ô nhiễm protein lợn thông qua các phương pháp kiểm nghiệm khoa học. Việc phát hiện protein từ thịt lợn bằng LC-MS/MS trở thành công cụ quan trọng đảm bảo chất lượng sản phẩm.

II. Tính chất và đặc điểm protein thịt lợn

Protein thịt lợn là một đối tượng phân tích phức tạp với cấu trúc đa phân tử. Các loại protein chính trong thịt lợn bao gồm myosin, actin, tropomyosin, và các enzyme khác. Khi thịt lợn được chế biến, protein bị biến tính qua nhiệt độ cao hoặc các quá trình hóa học khác, điều này ảnh hưởng đến tính chất và khả phát hiện. Mặc dù protein bị thay đổi cấu trúc, các đoạn peptid đặc trưng vẫn có thể được giữ lại và phát hiện bằng các phương pháp hiện đại. Sự hiểu biết sâu sắc về cấu trúc và tính chất này là cơ sở để xây dựng các phương pháp phát hiện protein lợn chính xác trong thực phẩm chay và Halal.

2.1. Cấu trúc cơ bản của protein thịt lợn

Protein thịt lợn bao gồm các amino acid được liên kết bằng các bond peptid. Các peptid đặc trưng của lợn như NPLF, ATGF được xác định qua nghiên cứu. Khi thịt lợn được chế biến, peptid này vẫn tồn tại trong dạng phân tử nhỏ hơn. LC-MS/MS có khả năng phát hiện các đoạn peptid này với độ nhạy rất cao, giúp xác định sự ô nhiễm từ thịt lợn.

2.2. Tính ổn định protein qua quá trình chế biến

Protein bị biến tính do nhiệt độ cao hoặc xử lý hóa học, nhưng các peptid đặc trưng vẫn được bảo toàn. Nghiên cứu cho thấy protein thịt lợn có thể chịu được các điều kiện chế biến khắc nghiệt. Phương pháp phát hiện bằng LC-MS/MS có ưu thế lớn vì nó phát hiện được các peptid dù chúng ở dạng biến tính hay không, đảm bảo an toàn cho thực phẩm chay và Halal.

III. Phương pháp LC MS MS trong phát hiện protein lợn

Sắc ký lỏng khối phổ hai lần (LC-MS/MS) là phương pháp tiên tiến nhất để phát hiện protein thịt lợn trong thực phẩm chay và Halal. Kỹ thuật này kết hợp sắc ký lỏng (LC) để tách chiết các thành phần và khối phổ (MS/MS) để xác định cấu trúc phân tử. LC-MS/MS cho phép phát hiện peptid đặc trưng ở nồng độ rất thấp, thường là trong khoảng nano mol, giúp xác định sự ô nhiễm chéo. Ưu điểm chính của phương pháp này là độ nhạy cao, độ đặc hiệu cao, và khả năng phân tích đồng thời nhiều chất. So với các phương pháp khác như xét nghiệm miễn dịch ELISA, LC-MS/MS cung cấp thông tin chi tiết hơn về cấu trúc peptid, giúp xác định nguồn gốc của protein.

3.1. Nguyên lý hoạt động của LC MS MS

Sắc ký lỏng tách chiết protein thành các peptid qua độ phân cực khác nhau. Khối phổ sau đó phá vỡ các peptid thành các ion con để xác định cấu trúc. Khối phổ hai lần (MS/MS) cho phép chọn lọc peptid cụ thể và phân tích chúng với độ chính xác cao. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong phát hiện peptid đặc trưng của lợn như NPLF, GPVGVQYK.

3.2. Ưu điểm của LC MS MS trong kiểm nghiệm

LC-MS/MS có độ nhạy cao cho phép phát hiện protein lợn ở nồng độ thấp nhất. Độ đặc hiệu cao giúp giảm thiểu kết quả dương tính giả. Khả năng phân tích định lượng chính xác cho phép kiểm soát mức độ ô nhiễm. LC-MS/MS được công nhân bởi các tổ chức quốc tế như AOAC, làm nên phương pháp lý tưởng cho kiểm nghiệm thực phẩm chay và Halal.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu của Trường Đại học Dược Hà Nội đã phát triển một phương pháp phát hiện protein lợn bằng LC-MS/MS áp dụng cho các sản phẩm thực phẩm chay và Halal. Phương pháp này được thẩm định toàn diện bao gồm kiểm tra độ nhạy, độ đặc hiệu, độ lặp lại, và độ tái hiện. Các mẫu thực phẩm chay từ thị trường Việt Nam đã được kiểm nghiệm, phát hiện một số sản phẩm chứa dấu vết protein lợn do sai sót trong quy trình sản xuất. Kết quả cho thấy phương pháp này có độ phát hiện chính xác cao, đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế. LC-MS/MS đã chứng minh là công cụ không thể thiếu để bảo vệ quyền lợi tiêu dùng và đảm bảo tuân thủ các yêu cầu tôn giáo.

4.1. Kết quả phát hiện protein lợn trong mẫu thực địa

Nghiên cứu phát hiện protein lợn trong các sản phẩm chay thương mại cho thấy tỷ lệ ô nhiễm đáng lo ngại. Một số mẫu từ các nhà sản xuất nhỏ chứa nồng độ protein lợn vượt ngưỡng cho phép. LC-MS/MS xác định chính xác các peptid đặc trưng từ thịt lợn, giúp truy nguồn ô nhiễm. Kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng của kiểm nghiệm định kỳ đối với các sản phẩm thực phẩm chay và Halal trên thị trường.

4.2. Hàm ý cho ngành công nghiệp thực phẩm

Phương pháp phát hiện protein lợn bằng LC-MS/MS cung cấp công cụ hiệu quả cho kiểm soát chất lượng của các nhà sản xuất. Việc áp dụng phương pháp này giúp đảm bảo an toàn thực phẩm và bảo vệ quyền lợi người tiêu dùng. Các cơ quan quản lý có thể sử dụng LC-MS/MS để giám sát thị trường và xử lý các sản phẩm giả mạo hoặc ô nhiễm chéo, nâng cao tiêu chuẩn chất lượng thực phẩm chay và Halal tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Trong bối cảnh xã hội ngày càng phát triển, vấn đề an toàn thực phẩm và minh bạch nguồn gốc nguyên liệu ngày càng được quan tâm sâu sắc, đặc biệt đối với các nhóm thực phẩm liên quan đến tôn giáo và đạo đức tiêu dùng như thực phẩm chay và thực phẩm Halal. Thực phẩm Halal đóng vai trò quan trọng trong đời sống tinh thần và văn hoá của cộng đồng Hồi giáo. Các quy định về thực phẩm Halal nghiêm cấm sử dụng bất kỳ thành phần nào có nguồn gốc từ lợn. Tương tự, người ăn chay vì lý do đạo đức, tôn giáo hay sức khỏe cũng mong muốn thực phẩm hoàn toàn không chứa thành phần từ động vật, đặc biệt là thịt.

Với dân số Hồi giáo trên toàn thế giới dự kiến sẽ đạt khoảng 2,2 tỷ người vào năm 2030, nhu cầu đối với các sản phẩm thực phẩm Halal chắc chắn sẽ tiếp tục gia tăng mạnh mẽ [1]. Bên cạnh đó, xu hướng ăn chay vì lý do sức khỏe, đạo đức và tôn giáo cũng đang ngày càng phổ biến ở nhiều quốc gia cũng như tại Việt Nam [2]. Điều này đặt ra yêu cầu cao hơn đối với ngành công nghiệp thực phẩm trong việc đảm bảo tính toàn vẹn, minh bạch và đúng quy định của các sản phẩm đặc thù này. Tuy nhiên, khi chuỗi cung ứng thực phẩm ngày càng rộng rãi và phát triển hơn thì tình trạng gian lận thực phẩm cũng cũng xuất hiện ngày một nhiều.

Trong đó, việc pha trộn bất hợp pháp phổ biến nhất là pha trộn thịt lợn vào các sản phẩm chay hoặc thực phẩm được dán nhãn Halal. Động cơ phổ biến đằng sau hành vi này thường xuất phát từ lợi ích kinh tế: thịt lợn thường có giá rẻ hơn so với các nguyên liệu thay thế hoặc thịt được phép sử dụng trong sản phẩm Halal, đồng thời có khả năng tạo hương vị và kết cấu thu hút người tiêu dùng. Trong một số trường hợp, việc gian lận này còn nhằm đánh lừa người tiêu dùng để tăng lợi nhuận bất chính, đặc biệt khi áp lực chi phí sản xuất ngày càng cao. Nguy cơ này càng gia tăng đối với các sản phẩm thực phẩm chế biến, bởi quá trình chế biến phức tạp và nhiều công đoạn khiến việc kiểm soát nguyên liệu đầu vào trở nên khó khăn hơn, đồng thời các dấu hiệu cảm quan cũng gần như không còn sau quá trình xử lý.

Vấn đề này không chỉ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến niềm tin của người tiêu dùng mà còn vi phạm nghiêm trọng các quy định về đạo đức, tôn giáo và pháp luật. Do đó, việc phát triển các phương pháp phân tích đáng tin cậy để phát hiện thành phần thịt lợn trong các sản phẩm đặc thù như thực phẩm chay và Halal là nhu cầu vô cùng cấp thiết. Các phương pháp truyền thống như PCR và ELISA vẫn thường được sử dụng để kiểm tra thành phần trong thực phẩm. PCR dựa vào việc khuếch đại ADN, tuy có độ nhạy cao nhưng dễ bị ảnh hưởng nếu ADN bị phân hủy trong quá trình chế biến nhiệt.

Trong khi đó, ELISA dựa vào phản ứng giữa kháng nguyên - kháng thể để phát hiện protein đặc hiệu, tuy nhiên kết quả có thể bị âm tính giả do sự thay đổi về hình dạng, biến tính của protein do xử lý nhiệt hoặc khi nồng độ quá thấp. Trước những hạn chế 1 đó, kỹ thuật sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS/MS) trở thành một công cụ mạnh mẽ có khả năng phân tích protein có nguồn gốc từ thịt lợn thông qua việc nhận diện các peptid đặc hiệu vẫn còn tồn tại sau quá trình gia nhiệt. Do vậy, phương pháp này rất phù hợp với các mẫu thực phẩm đã qua chế biến như thực phẩm chay công nghiệp và thực phẩm Halal. Trên cơ sở đó, đề tài "Phát hiện protein thịt lợn trong thực phẩm chay và thực phẩm Halal bằng kỹ thuật LC-MS/MS" đã được thực hiện hướng đến các mục tiêu: 1.

Xây dựng quy trình phân tích và phát hiện protein đặc trưng của thịt lợn. Ứng dụng phương pháp vào việc xác định protein đặc trưng của thịt lợn trong các sản phẩm thực phẩm chay và Halal trên thị trường. Tổng quan về thực phẩm chay và thực phẩm Halal 1. Giới thiệu về thực phẩm chay và thực phẩm Halal Thực phẩm chay là các sản phẩm không chứa thành phần từ động vật (không bao gồm thịt lợn, thịt bò, cá…) nhằm đáp ứng các lý do tôn giáo, đạo đức hoặc sức khỏe.

Ngày càng nhiều người trên thế giới lựa chọn chế độ ăn chay, không chỉ vì niềm tin tôn giáo hay lý do đạo đức như bảo vệ quyền động vật, mà còn vì những lợi ích sức khỏe đã được chứng minh. Theo nghiên cứu của Key và các cộng sự, người ăn chay thường có chỉ số khối cơ thể thấp hơn, mức cholesterol huyết tương thấp hơn, và giảm nguy cơ tử vong do bệnh tim thiếu máu cục bộ khoảng 24% so với người không ăn chay. Những số liệu này cho thấy chế độ ăn chay có thể mang lại lợi ích đáng kể cho sức khỏe, đặc biệt trong việc phòng ngừa các bệnh mạn tính như tim mạch, đái tháo đường và béo phì [3]. Trong khi đó, "Halal" là một thuật ngữ tiếng Ả Rập có nghĩa là "hợp pháp" hoặc "được phép" theo Luật Hồi giáo, áp dụng cho tất cả các khía cạnh của cuộc sống của người Hồi giáo, đặc biệt là thực phẩm và đồ uống [4].

Đối với người Hồi giáo, việc lựa chọn thực phẩm không chỉ nhằm đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng mà còn phản ánh sự tuân thủ giáo lý và niềm tin tâm linh. Nguyên tắc cấm kỵ thịt lợn là một trong những quy định cốt lõi và không thể thay đổi trong luật Hồi giáo. Thịt lợn và tất cả các sản phẩm hoặc công thức có chứa thịt lợn bị cấm tuyệt đối. Ngược lại, thịt từ các loài động vật nhai lại như bò, dê, cừu và các loại gia cầm như gà, vịt, ngỗng, chim bồ câu hay đà điểu cũng được coi là hợp pháp và có thể sử dụng trong bữa ăn hàng ngày với điều kiện được giết mổ đúng nghi lễ Hồi giáo [5] [6].

Sự phân loại này là cơ sở quan trọng trong việc xác định tính hợp pháp của nguyên liệu thịt trong phân tích thực phẩm Halal. Hiện trạng về thực phẩm chay và thực phẩm Halal Sự gia tăng đáng kể của người tiêu dùng thực phẩm chay và Halal trên toàn cầu đã tạo ra một thị trường rộng lớn với tiềm năng phát triển to lớn. Xu hướng ăn chay và thuần chay đang phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu. Theo một cuộc khảo sát của Ipsos Mori, 3% dân số thế giới là người thuần chay, 5% ăn chay và 14% ăn bán chay [7].

Thị trường thực phẩm thuần chay toàn cầu được định giá ở mức 14,2 tỷ đô la vào năm 2018. Theo Grand View Research, thị trường thuần chay thế giới cũng dự kiến sẽ tăng trưởng lên 24 tỷ đô la vào năm 2025, với tốc độ tăng trưởng trung bình là 9,6% hàng năm [8]. Xu hướng chuyển đổi từ chế độ ăn dựa trên động vật sang thực vật đang gia tăng đáng kể ở Việt Nam. Một khảo sát năm 2022 cho thấy hơn 65,6% người Việt Nam đồng ý bảo vệ môi trường, 60,5% tin rằng sản xuất thịt có hại cho môi trường và 84,1% sẵn sàng thử chế độ ăn thực vật [2].

Bên cạnh đó, dựa trên báo cáo tháng 1 năm 2023 có thể thấy cộng đồng Hồi giáo toàn cầu lớn mạnh với khoảng 1,9 tỷ tín đồ (chiếm 25% dân 3 số thế giới) [1]. Chi tiêu toàn cầu cho thực phẩm Halal được ước tính đạt khoảng 1400 tỷ USD vào năm 2020, và dự báo có thể vượt 15000 tỷ USD vào năm 2050 [9]. Những con số này cho thấy thị trường Halal đang ngày càng mở rộng, trở thành một lĩnh vực tiềm năng và có tính sinh lời cao tại nhiều quốc gia trên thế giới. Số lượng người ăn chay và người Hồi giáo trên thế giới ngày càng tăng nhanh kéo theo nhu cầu cao hơn đối với các loại thực phẩm phù hợp với chế độ ăn và quy định tôn giáo của họ.

Tuy nhiên, xu hướng này cũng đặt ra thách thức đáng kể đối với ngành công nghiệp thực phẩm trong việc đảm bảo tính toàn vẹn và minh bạch của nguyên liệu. Trong bối cảnh cạnh tranh và chạy theo lợi nhuận, nguy cơ thịt lợn bị pha trộn dù là do vô tình hay cố ý vào các sản phẩm được dán nhãn chay hoặc Halal đang trở nên phổ biến hơn. Đặc biệt, trong các sản phẩm chay và Halal chế biến sẵn, việc nhận biết thành phần thịt bằng cảm quan trở nên rất khó khăn. Điều này làm tăng nguy cơ bị pha trộn thịt lợn mà người tiêu dùng không thể phát hiện.

Vào cuối tháng 11/2023, Cơ quan Y tế Địa phương Napoli đã tiến hành kiểm tra tại năm nhà bán lẻ thực phẩm ở khu vực Naples. Kết quả cho thấy một số sản phẩm thực phẩm chay nhập khẩu từ Trung Quốc có nhãn mác bằng tiếng Ý ghi là "chay", nhưng thực tế lại chứa thịt gà và thịt lợn. Hơn nữa, một số mẫu thịt trong các sản phẩm này còn bị nhiễm virus dịch tả lợn châu Phi (ASF), mặc dù ASF không lây sang người qua tiêu thụ thực phẩm, nhưng con người có thể là vật chủ mang mầm bệnh [10]. Một nghiên cứu tại Bồ Đào Nha năm 2017 đã phân tích các mẫu thực phẩm chế biến sẵn và phát hiện rằng có tới 54% sản phẩm chứa thành phần thịt lợn không được khai báo trên nhãn.

Trong số các mẫu vi phạm này, khoảng 40% mang nhãn chứng nhận Halal, cho thấy nguy cơ gian lận nghiêm trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến niềm tin của người tiêu dùng Hồi giáo [11]. Tại Thái Lan, theo nghiên cứu của Mohd Hafidz và cộng sự về thức ăn đường phố vào năm 2020 đã phát hiện 8,3% các mẫu sản phẩm được dán nhãn Halal có kết quả dương tính với thịt lợn [12]. Những trường hợp này phản ánh thực trạng đáng lo ngại về sự lẫn tạp nguyên liệu trong thực phẩm, có thể bắt nguồn từ quá trình nhiễm chéo trong sản xuất hoặc hành vi gian lận liên quan đến ghi nhãn. Về bản chất, các hành vi gian lận thực phẩm thường xuất phát từ động cơ kinh tế.

Trong đó, thịt lợn do có chi phí thấp hơn đáng kể so với các loại thịt khác như thịt bò hoặc thịt gà, thường bị sử dụng để thay thế mà không được khai báo rõ ràng trên nhãn sản phẩm. Những hành vi này có thể xuất hiện dưới nhiều hình thức như thay thế nguyên liệu, ghi nhãn sai về thành phần hoặc nguồn gốc, thậm chí là sử dụng thịt không đảm bảo chất lượng và an toàn.