Luận văn thạc sĩ hus xác định đồng thời axit xitric benzoic và sorbic trong thực phẩm bằng phương pháp ce c4d

Luận văn thạc sĩ phân tích hus xác định đồng thời axit xitric benzoic và sorbic trong thực phẩm bằng phương pháp ce c4d, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả

• Tác giả: Trịnh Thị Như
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Thị Hồng Hảo
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Xác định đồng thời axit xitric, benzoic và sorbic trong thực phẩm bằng phƣơng pháp CE- C4D
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về các chất bảo quản
• 1.2. Lợi ích và tác hại của phụ gia thực phẩm
• 1.3. Tổng quan về axit xitric, benzoic và sorbic
• 1.4. Ứng dụng và tác hại của axit xitric, axit benzoic, axit sorbic
• 1.5. Tình hình sử dụng chất bảo quản trong thực phẩm hiện nay
• 1.6. Các phương pháp xác định axit xitric, benzoic và sorbic
• 1.6.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis)
• 1.6.2. Phương pháp sắc kí
• 1.6.3. Phương pháp điện di mao quản
• 1.6.3.1. Phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc
• 1.6.3.2. Nguyên lý hoạt động C4D
• 1.6.3.3. Giới thiệu chung phương pháp
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 2.2. Hóa chất và thiết bị
• 2.3. Thiết bị dụng cụ
• 2.4. Phương pháp xử lý mẫu phân tích
• 2.5. Các thông số đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích
• 2.5.1. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp phân tích
• 2.5.2. Độ chụm của phương pháp
• 2.5.3. Độ đúng của phương pháp
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Tối ưu hóa các điều kiện phân tích
• 3.1.1. Khảo sát dung dịch đệm điện di
• 3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bơm mẫu và chiều cao bơm mẫu
• 3.1.3. Khảo sát một số chất ảnh hưởng trong quá trình phân tích mẫu thực tế
• 3.2. Xây dựng đường chuẩn cho các chất phân tích và đánh giá phương pháp
• 3.2.1. Xây dựng đường chuẩn
• 3.2.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp
• 3.3. Phân tích mẫu thực tế
• 3.3.1. Phân tích đối chứng phương pháp CE – C4D với phương pháp HPLC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về phương pháp CE C4D trong phân tích thực phẩm

Phương pháp CE-C4D (Điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc) là một kỹ thuật hiện đại trong phân tích hóa học, đặc biệt là trong lĩnh vực thực phẩm. Phương pháp này cho phép xác định đồng thời nhiều chất trong một mẫu, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. CE-C4D có khả năng phân tích chính xác các axit hữu cơ như axit xitric, benzoic và sorbic, những chất thường được sử dụng làm chất bảo quản trong thực phẩm.

1.1. Giới thiệu về phương pháp CE C4D

CE-C4D là một phương pháp phân tích hóa học tiên tiến, sử dụng điện di mao quản để tách biệt các thành phần trong mẫu. Phương pháp này có ưu điểm là độ nhạy cao và khả năng phân tích nhanh chóng, giúp phát hiện các chất bảo quản trong thực phẩm một cách hiệu quả.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng CE C4D trong phân tích thực phẩm

Việc áp dụng CE-C4D trong phân tích thực phẩm mang lại nhiều lợi ích, bao gồm độ chính xác cao, khả năng tự động hóa và tiết kiệm chi phí. Phương pháp này cũng giúp phát hiện nhanh chóng các chất bảo quản, từ đó đảm bảo an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng.

II. Vấn đề an toàn thực phẩm liên quan đến axit xitric benzoic và sorbic

Sự gia tăng sử dụng các chất bảo quản như axit xitric, benzoic và sorbic trong thực phẩm đã đặt ra nhiều vấn đề về an toàn thực phẩm. Mặc dù các chất này có tác dụng bảo quản hiệu quả, nhưng việc sử dụng không đúng liều lượng có thể gây hại cho sức khỏe con người. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc tiêu thụ quá nhiều các chất này có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.

2.1. Tác hại của axit xitric trong thực phẩm

Axit xitric, mặc dù được sử dụng rộng rãi, nhưng nếu tiếp xúc quá nhiều có thể gây kích ứng da và mắt. Ngoài ra, việc tiêu thụ quá mức có thể ảnh hưởng đến men răng và gây tổn hại cho tóc.

2.2. Nguy cơ từ axit benzoic và axit sorbic

Axit benzoic có thể gây ra các phản ứng dị ứng và ảnh hưởng đến màu sắc của thực phẩm. Trong khi đó, axit sorbic nếu sử dụng quá liều có thể gây ra các triệu chứng như đầy bụng, khó tiêu và thậm chí là ung thư.

III. Phương pháp CE C4D Giải pháp hiệu quả cho phân tích thực phẩm

Phương pháp CE-C4D đã chứng minh được hiệu quả trong việc xác định đồng thời axit xitric, benzoic và sorbic trong thực phẩm. Với khả năng phân tích nhanh chóng và chính xác, CE-C4D trở thành một giải pháp lý tưởng cho các nhà nghiên cứu và sản xuất thực phẩm.

3.1. Nguyên lý hoạt động của CE C4D

CE-C4D hoạt động dựa trên nguyên lý điện di mao quản, nơi các ion trong mẫu được tách biệt dựa trên kích thước và điện tích. Detector độ dẫn không tiếp xúc giúp phát hiện các chất trong mẫu một cách chính xác.

3.2. Các bước thực hiện phân tích bằng CE C4D

Quá trình phân tích bằng CE-C4D bao gồm các bước chuẩn bị mẫu, thiết lập điều kiện điện di, và cuối cùng là phân tích kết quả. Mỗi bước đều cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo độ chính xác của kết quả.

IV. Ứng dụng thực tiễn của CE C4D trong ngành thực phẩm

CE-C4D không chỉ là một phương pháp phân tích mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành thực phẩm. Từ việc kiểm tra chất lượng sản phẩm đến việc đảm bảo an toàn thực phẩm, CE-C4D đã trở thành một công cụ không thể thiếu.

4.1. Kiểm tra chất lượng thực phẩm

CE-C4D được sử dụng để kiểm tra hàm lượng các chất bảo quản trong thực phẩm, từ đó đảm bảo chất lượng và an toàn cho người tiêu dùng. Phương pháp này giúp phát hiện nhanh chóng các chất không đạt tiêu chuẩn.

4.2. Đảm bảo an toàn thực phẩm

Việc áp dụng CE-C4D trong kiểm soát chất lượng thực phẩm giúp ngăn ngừa các vụ ngộ độc thực phẩm do sử dụng quá liều các chất bảo quản. Điều này không chỉ bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng mà còn nâng cao uy tín của các nhà sản xuất.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của CE C4D trong phân tích thực phẩm

Phương pháp CE-C4D đã chứng minh được tính hiệu quả và độ chính xác trong việc xác định đồng thời axit xitric, benzoic và sorbic trong thực phẩm. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, CE-C4D hứa hẹn sẽ tiếp tục được cải tiến và ứng dụng rộng rãi hơn trong ngành thực phẩm.

5.1. Tương lai của CE C4D trong ngành thực phẩm

Với sự phát triển của công nghệ, CE-C4D sẽ ngày càng được cải tiến, giúp nâng cao độ chính xác và tốc độ phân tích. Điều này sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành thực phẩm trong việc đảm bảo an toàn và chất lượng sản phẩm.

5.2. Khuyến nghị cho các nhà sản xuất thực phẩm

Các nhà sản xuất thực phẩm nên áp dụng CE-C4D trong quy trình kiểm tra chất lượng sản phẩm của mình. Việc này không chỉ giúp đảm bảo an toàn thực phẩm mà còn nâng cao uy tín và chất lượng sản phẩm trên thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thực trạng lạm dụng chất phụ gia trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm đang đặt ra nhiều thách thức nghiêm trọng đối với sức khỏe cộng đồng. Theo các báo cáo giám sát an toàn vệ sinh thực phẩm, có tới 20,3% trong tổng số 349 mẫu thực phẩm chế biến sẵn không đạt tiêu chuẩn an toàn do vượt ngưỡng cho phép về natri benzoat và kali sorbat, đặc biệt có những mẫu tương ớt ghi nhận hàm lượng chất bảo quản vượt tới 27 lần so với quy chuẩn. Tại một số địa phương, tỷ lệ mẫu thực phẩm chứa axit benzoic vượt ngưỡng cho phép lên tới 46,4% và axit sorbic là 50%, phản ánh tình trạng kiểm soát chất lượng chưa đồng đều trên thị trường.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm được đặt ra là làm thế nào để phát hiện nhanh chóng, chính xác và đồng thời các hợp chất bảo quản phổ biến gồm axit benzoic, axit sorbic cùng chất điều vị, chống oxy hóa axit xitric trong nhiều nền mẫu thực phẩm phức tạp. Mặc dù các hợp chất này được phép sử dụng theo Thông tư 27/2012/TT-BYT với giới hạn cho phép từ 200 đến 5000 mg/kg đối với axit benzoic và 100 đến 3000 mg/kg đối với axit sorbic, việc lạm dụng quá mức có thể hình thành độc tố benzen khi tương tác với vitamin C, gây suy giảm chức năng gan, thận hoặc tổn thương men răng.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là phát triển và tối ưu hóa quy trình phân tích đồng thời ba axit hữu cơ trên bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D). Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các mặt hàng tiêu dùng thực tế tại thị trường Hà Nội trong năm 2019, bao gồm nước giải khát có ga, trà hòa tan, thạch rau câu và bánh kẹo. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc xây dựng một phương pháp phân tích xanh, rút ngắn thời gian phân tích xuống dưới 6 phút cho mỗi lần chạy mẫu, cắt giảm hơn 90% lượng dung môi độc hại so với các kỹ thuật sắc ký truyền thống, hỗ trợ đắc lực cho công tác kiểm nghiệm lưu động.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết điện di mao quản (Capillary Electrophoresis - CE) kết hợp cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc (C4D). Hiện tượng phân tách ion trong mao quản silica dựa trên sự khác biệt về độ linh động điện tích của các phân tử dưới tác động của điện trường cao thế từ 5 đến 30 kV theo định luật Kohlrausch. Song song với đó, lý thuyết lớp điện tích kép Gouy-Chapman giải thích sự hình thành dòng điện di thẩm thấu (EOF), yếu tố quyết định vận tốc tổng thể của các ion bên trong lòng ống mao dẫn có đường kính trong 50 µm.

Khung lý thuyết về cảm biến C4D hoạt động dựa trên nguyên lý ghép nối tụ điện xoay chiều với tần số cao thông qua hai điện cực hình ống đặt bên ngoài thành mao quản. Tín hiệu độ dẫn thu nhận phụ thuộc trực tiếp vào điện trở dung dịch và nồng độ các ion di chuyển qua vùng đo mà không cần tiếp xúc vật lý, triệt tiêu hoàn toàn hiện tượng ăn mòn điện cực hay biến dạng tín hiệu do điện áp cao. Hệ thống khái niệm chính trong đề tài bao gồm:

• Axit xitric (E330): Axit ba chức có khối lượng phân tử 192,12 g/mol với các hằng số phân ly axit pKa1 = 3,15; pKa2 = 4,77 và pKa3 = 6,40.
• Axit benzoic (E210): Axit cacboxylic thơm có khối lượng phân tử 122,12 g/mol và pKa = 4,21.
• Axit sorbic (E200): Axit béo chưa no có khối lượng phân tử 112,12 g/mol và pKa = 4,76.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ quá trình khảo sát các mẫu chuẩn tinh khiết phân tích (Fluka, Merck với độ tinh khiết trên 99%) và 20 mẫu thực phẩm thương mại thu thập ngẫu nhiên tại chợ dân sinh quận Hoàn Kiếm, Hà Nội. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 10 mẫu dạng lỏng (nước ngọt có ga, trà đóng chai) và 10 mẫu dạng rắn/bán rắn (thạch, ô mai, bánh kẹo). Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng được áp dụng nhằm đảm bảo tính đại diện cho các nhóm thực phẩm có nguy cơ cao chứa chất phụ gia bảo quản.

Lý do lựa chọn phương pháp CE-C4D thay vì sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) hay sắc ký khí (GC) là nhờ khả năng phân tích trực tiếp các hợp chất phân cực mà không cần bước tạo dẫn xuất phức tạp, thể tích mẫu nạp cực nhỏ chỉ ở mức nanolit (nL), và chi phí hóa chất vận hành thấp hơn khoảng 80%. Quy trình phân tích được thực hiện trên hệ thiết bị CE-C4D bán tự động kết hợp với mao quản silica có tổng chiều dài 50 cm (chiều dài hiệu dụng 35 cm). Mẫu dạng lỏng được lọc qua màng PTFE 0,45 µm và pha loãng phù hợp; mẫu dạng rắn (2,0 g) được chiết tách trong hỗn hợp 5 mL methanol và 5 mL nước siêu sạch, rung siêu âm 60 phút và ly tâm 8000 vòng/phút trong 15 phút trước khi bơm vào hệ thống. Toàn bộ timeline nghiên cứu từ tối ưu thông số, thẩm định phương pháp đến khảo sát mẫu thực tế được hoàn thành trong chu kỳ 12 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình thực nghiệm đã làm sáng tỏ các điều kiện tối ưu và chứng minh hiệu năng vượt trội của hệ thống CE-C4D trong phân tích phụ gia thực phẩm:

Thứ nhất, việc thiết lập thành phần dung dịch đệm điện di đóng vai trò quyết định đến độ phân giải pic. Khảo sát trên ba hệ đệm bazơ/axit axetic ở nồng độ 10 mM cho thấy hệ đệm Arginin kết hợp Axit axetic tại pH = 5,0 bổ sung 30 µM chất hoạt động bề mặt cation CTAB mang lại hiệu quả tách vượt trội. Thời gian di chuyển của axit xitric xuất hiện sớm nhất ở khoảng 194 đến 200 giây, tiếp theo là axit benzoic ở 285 đến 287 giây, và axit sorbic ở 354 đến 387 giây với các pic tách rời hoàn toàn, chân pic thon gọn và đường nền ổn định.

Thứ hai, nghiên cứu xác định được điện thế tách tối ưu là -20 kV. Khi so sánh với các mức điện thế -15 kV và -17 kV, mức điện thế -20 kV giúp rút ngắn thời gian phân tích tổng thể khoảng 28,9%, giảm thời gian rửa giải của cấu tử cuối cùng từ 498 giây xuống còn 354 giây mà vẫn duy trì diện tích pic định lượng chính xác (đạt 33,644 mV.s đối với axit xitric và 110,734 mV.s đối với axit sorbic).

Thứ ba, kỹ thuật bơm mẫu thủy động học kiểu xiphông ở độ cao chênh lệch 20 cm trong khoảng thời gian 30 giây đạt độ lặp lại cao nhất. Khi thời gian nạp mẫu tăng lên 40 giây hoặc chiều cao nâng lên 25 cm, hiện tượng giãn rộng dải mẫu bắt đầu xuất hiện do hiệu ứng khuếch tán, làm suy giảm độ phân giải giữa các pic lân cận.

Thứ tư, phương pháp đạt độ tin cậy phân tích xuất sắc với độ thu hồi dao động từ 92% đến 104% trên nền mẫu nước ngọt pha chuẩn. Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của diện tích pic sau 6 lần đo lặp lại liên tiếp (n = 6) đều nhỏ hơn 3,5%, chứng minh độ chụm và độ đúng đáp ứng hoàn toàn các tiêu chuẩn kiểm nghiệm quốc tế như AOAC và ISO 17025.

Thảo luận kết quả

Tại môi trường pH = 5,0, cả ba axit hữu cơ đều phân ly trên 60% thành các anion mang điện tích âm do giá trị pH này cao hơn pKa của axit xitric (pKa1 = 3,15), axit benzoic (pKa = 4,21) và axit sorbic (pKa = 4,76). Khi đặt điện thế âm tại đầu bơm mẫu, các anion di chuyển về phía cực dương. Việc bổ sung 30 µM CTAB giúp các phân tử mang điện dương hấp phụ lên bề mặt silica của mao quản, làm đảo ngược dòng EOF, từ đó gia tốc tốc độ di chuyển của các anion về phía detector C4D mà không làm méo mó hình dạng pic.

Trong các báo cáo khoa học, dữ liệu tối ưu hóa có thể được trình bày sinh động thông qua biểu đồ cột kép so sánh mối tương quan giữa diện tích pic (Spic) và thời gian di chuyển (tdc) theo từng mức điện thế tách (-15 kV, -17 kV, -20 kV). Đồng thời, đồ thị hồi quy tuyến tính của ba chất chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc tuyến tính chặt chẽ giữa diện tích pic và nồng độ trong khoảng từ 10^-5 M đến 10^-3 M với hệ số tương quan R² đều đạt trên 0,999.

Khi đối chứng kết quả phân tích trên 10 mẫu thực phẩm thực tế giữa phương pháp CE-C4D và phương pháp tiêu chuẩn HPLC, độ sai lệch tương đối giữa hai kỹ thuật chỉ dao động trong khoảng từ 1,8% đến 4,5%. Kết quả này khẳng định CE-C4D hoàn toàn có thể thay thế HPLC trong kiểm định chất lượng thường quy với ưu thế vượt trội về tốc độ và chi phí tiêu hao dung môi.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các phát hiện thực nghiệm, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp mang tính ứng dụng cao:

1. Chuẩn hóa quy trình thử nghiệm lưu động: Bộ Y tế và Cục An toàn thực phẩm cần chủ trì xây dựng bộ quy trình thao tác chuẩn (SOP) ứng dụng kỹ thuật CE-C4D trong giám sát phụ gia thực phẩm. Mục tiêu đặt ra là đưa phương pháp này vào mạng lưới kiểm nghiệm tại 63 tỉnh thành trong lộ trình 2024-2026, nâng tỷ lệ phát hiện nhanh thực phẩm không đạt chuẩn tại các chợ đầu mối lên trên 40%.

2. Đẩy mạnh thương mại hóa thiết bị phân tích xách tay: Các viện nghiên cứu phối hợp cùng các doanh nghiệp chế tạo thiết bị đo lường để tích hợp hệ thống CE-C4D thành các bộ thiết bị cầm tay chạy pin 12V. Kế hoạch trong vòng 18 tháng tới cần chế tạo hoàn chỉnh mô-đun phân tích hiện trường với thời gian trả kết quả dưới 5 phút cho mỗi mẫu thử, phục vụ công tác thanh tra liên ngành đột xuất.

3. Nâng cấp quy chuẩn kỹ thuật và danh mục phụ gia: Hội đồng Tiêu chuẩn Thực phẩm Quốc gia cần tiến hành rà soát, cập nhật các ngưỡng giới hạn tối đa (ML) đối với việc phối trộn đồng thời nhiều loại chất bảo quản trong cùng một sản phẩm. Mục tiêu hoàn thành văn bản hướng dẫn bổ sung vào quý IV năm 2025 nhằm kiểm soát chặt chẽ nguy cơ tương tác chéo tạo độc chất giữa axit benzoic và các hợp chất chống oxy hóa.

4. Nâng cao năng lực tự kiểm soát của doanh nghiệp sản xuất: Các cơ sở sản xuất đồ uống và thực phẩm đóng gói cần trang bị hệ thống kiểm soát liều lượng phụ gia nghiêm ngặt, chuyển đổi sang các chất bảo quản sinh học có nguồn gốc tự nhiên. Doanh nghiệp cần cam kết kiểm nghiệm định kỳ 100% các lô hàng xuất xưởng, đảm bảo sai số hàm lượng phụ gia thực tế dưới 3% so với thông tin công bố trên nhãn mác.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn sâu rộng cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Cán bộ kiểm nghiệm và kỹ thuật viên phòng thí nghiệm: Nắm vững quy trình pha chế hệ đệm Arginin/Axit axetic/CTAB và kỹ thuật vận hành hệ điện di mao quản với detector C4D, ứng dụng trực tiếp để phân tích các hợp chất phân cực trong nền mẫu thực phẩm phức tạp.
• Giảng viên và học viên sau đại học chuyên ngành Hóa phân tích, Khoa học thực phẩm: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về cơ chế dòng điện di thẩm thấu, động học di chuyển ion và phương pháp thẩm định các chỉ số đo lường như LOD, LOQ, độ chụm và độ đúng theo chuẩn ISO.
• Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm và đồ uống: Tham khảo quy trình kiểm soát chất lượng nội bộ giá rẻ, giúp tối ưu hóa công thức sản phẩm, kiểm soát dư lượng axit benzoic, sorbic và xitric nhằm đảm bảo tuân thủ nghiêm ngặt các quy định pháp luật.
• Cơ quan quản lý nhà nước và thanh tra an toàn thực phẩm: Có thêm cơ sở khoa học và bằng chứng thực nghiệm vững chắc để đánh giá, ban hành các quy chuẩn kỹ thuật và lựa chọn giải pháp công nghệ phục vụ công tác thanh tra nhanh tại hiện trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp CE-C4D có ưu điểm gì vượt trội so với HPLC truyền thống trong phân tích phụ gia? Phương pháp CE-C4D sở hữu ưu thế vượt trội về tính thân thiện với môi trường khi chỉ tiêu thụ thể tích mẫu ở mức nanolit và không sử dụng dung môi hữu cơ độc hại như acetonitril hay methanol với lượng lớn. Ngoài ra, chi phí đầu tư cột mao quản silica thấp hơn nhiều so với cột sắc ký C18, đồng thời thời gian phân tách đồng thời ba chất chỉ mất dưới 6 phút.

2. Tại sao cần bổ sung chất hoạt động bề mặt CTAB vào dung dịch đệm Arginin/Axit axetic? Trong mao quản silica, bề mặt trong chứa các nhóm silanol mang điện tích âm tạo ra dòng EOF hướng về cực âm. Khi phân tích các anion như xitrat, benzoat và sorbat di chuyển về cực dương, dòng EOF này sẽ cản trở tốc độ di chuyển. Bổ sung 30 µM CTAB giúp làm đảo chiều dòng EOF cùng hướng với chuyển động anion, giúp pic sắc nét và rút ngắn thời gian di chuyển.

3. Nguy cơ sức khỏe chính khi tiêu thụ thực phẩm chứa quá mức axit benzoic và axit sorbic là gì? Nếu sử dụng vượt ngưỡng cho phép (từ 200 đến 5000 mg/kg với axit benzoic), người dùng có thể bị dị ứng cấp tính, mẩn ngứa hoặc co thắt phế quản. Nghiêm trọng hơn, khi axit benzoic kết hợp cùng axit ascorbic (vitamin C) trong nước giải khát sẽ có nguy cơ tạo thành benzen, một hợp chất gây ung thư. Axit sorbic tích tụ lâu dài cũng có thể gây rối loạn tiêu hóa và tổn thương mô gan.

4. Quy trình xử lý đối với các mẫu thực phẩm dạng rắn như thạch hay bánh kẹo diễn ra như thế nào? Mẫu dạng rắn được cắt nhỏ, đồng nhất hóa và cân chính xác khoảng 2,0 g. Sau đó, mẫu được chiết trong 10 mL hỗn hợp dung môi nước siêu sạch và methanol (tỷ lệ 1:1), hỗ trợ bằng rung siêu âm trong 60 phút và ly tâm tách pha ở tốc độ 8000 vòng/phút trong 15 phút. Dịch chiết trong suốt được lọc qua màng 0,2 µm trước khi tiêm trực tiếp vào hệ CE.

5. Hệ thống CE-C4D có thể triển khai để kiểm tra an toàn thực phẩm lưu động tại chợ đầu mối không? Hoàn toàn khả thi. Do cảm biến C4D có kích thước rất nhỏ gọn, không sử dụng hệ thống đèn quang học cồng kềnh như đầu dò UV-Vis và tiêu thụ điện năng thấp, toàn bộ hệ thống có thể tích hợp vào các vali xách tay vận hành bằng ắc quy 12V để thực hiện các phép thử nghiệm nhanh ngay tại hiện trường trong vòng 5 đến 10 phút.

Kết luận

• Đề tài đã xây dựng và thẩm định thành công phương pháp phân tích đồng thời axit xitric, axit benzoic và axit sorbic bằng hệ điện di mao quản sử dụng cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D).
• Các thông số tối ưu hóa được xác lập hoàn chỉnh bao gồm hệ đệm Arginin 10 mM điều chỉnh về pH = 5,0 bằng Axit axetic, chứa 30 µM CTAB, điện thế tách -20 kV và bơm mẫu xiphông 20 cm trong 30 giây.
• Phương pháp đạt giới hạn phát hiện và định lượng ở mức vết, độ thu hồi cao từ 92% đến 104% với độ lặp lại RSD dưới 3,5%, tương đương với phương pháp chuẩn HPLC.
• Đóng góp chính của luận văn là cung cấp một giải pháp công nghệ phân tích xanh, kinh tế, xử lý mẫu nhanh và mở ra tiềm năng lớn cho các ứng dụng kiểm nghiệm an toàn thực phẩm lưu động.
• Kế hoạch tiếp theo cần tập trung mở rộng phân tích đồng thời thêm các nhóm chất bảo quản khác như dẫn xuất paraben và phát triển vi mạch tích hợp (microchip CE-C4D). Hãy liên hệ ngay với các đơn vị nghiên cứu chuyên ngành để tiếp nhận chuyển giao quy trình phân tích tiên tiến này vào thực tiễn kiểm nghiệm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Cùng với xu thế phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa của nƣớc ta hiện nay thì nền công nghệ chế biến, sản xuất thực phẩm cũng đang phát triển với tốc độ chóng mặt, nhằm đáp ứng đƣợc nhu cầu tiêu dùng hàng ngày cũng nhƣ phù hợp với thị yếu của xã hội. Tuy nhiên, bản chất của các loại thực phẩm chế biến sẵn không thể để quá lâu ở điều kiện thƣờng, dễ bị hỏng, mốc… vì vậy các chất phụ gia trong thực phẩm với giá thành không quá cao, thƣờng đƣợc thêm vào để làm tăng thời gian bảo quản thực phẩm, đáp ứng đƣợc nhu cầu của thị trƣờng. Việc lựa chọn sử dụng các chất bảo quản và liều lƣợng phụ thuộc vào bản chất của thực phẩm và cách thức chế biến thực phẩm đó. Nhiều khi các nhà sản xuất đã không tuân thủ đúng mức độ cho phép của chất bảo quản, gây nên nhiều vụ ngộ độc thực phẩm, ảnh hƣởng lớn tới sức khỏe con ngƣời.

Vì vậy, việc kiểm soát các chất bảo quản thực phẩm là cần thiết, bảo vệ quyền lợi ngƣời tiêu dùng và sức khỏe cộng đồng. Để xác định đồng thời hàm lƣợng các chất bảo quản nhƣ axit xitric, benzoic và sorbic trong thực phẩm, có rất nhiều phƣơng pháp có thể đáp ứng nhƣ: phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis), sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), điện di mao quản (CE)… Tuy nhiên, phƣơng pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc CE-C4D là phƣơng pháp mới, hiện đại với thiết bị nhỏ gọn, xử lý mẫu nhanh, có thể tự động hóa và triển khai phân tích tại hiện trƣờng, lƣợng mẫu và hóa chất sử dụng ít, chi phí thấp, đảm bảo đƣợc độ chính xác khi xác định các chất bảo quản trong thực phẩm. Do đó, chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Xác định đồng thời axit xitric, benzoic và sorbic trong thực phẩm bằng phương pháp CE- C4D” với mục đích góp phần đánh giá các chất bảo quản thƣờng đƣợc sử dụng này trong một số loại thực phẩm hiện đƣợc bán trên thị trƣờng, đảm bảo an toàn thực phẩm và sức khỏe con ngƣời. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.

Tổng quan về các chất bảo quản 1. Giới thiệu về chất bảo quản Chất bảo quản là các hợp chất vô cơ hay hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp, chúng không phải là một phần của các thành phần chính trong thực phẩm. Chúng đƣợc phân thành 3 loại là: Chất sát khuẩn, các chất kháng sinh và chất chống oxy hóa. Chất bảo quản đƣợc thêm vào thực phẩm để tạo hƣơng vị, màu sắc và ngăn ngừa hoặc làm chậm lại sự thối rữa, hƣ hỏng gây ra bởi sự phát triển của các vi sinh vật hay do các thay đổi không mong muốn về mặt hóa học.

Trong các loại chất bảo quản thực phẩm tự nhiên là: muối, đƣờng, rƣợu, giấm. Đây là những chất bảo quản truyền thống trong thực phẩm cũng đƣợc sử dụng tại nhà trong khi làm dƣa chua, mứt và nƣớc ép. Ngoài ra, đông lạnh, đun sôi, muối đƣợc coi là những cách tự nhiên để bảo quản thực phẩm. Trong phần này, các chất bảo quản thực phẩm nhƣ axit xitric và axit ascorbic hoạt động trên các enzyme và phá vỡ sự trao đổi chất của chúng dẫn đến việc bảo quản.

Chất bảo quản thực phẩm tổng hợp cũng đang đƣợc sử dụng khá phổ biến. Chúng dƣờng nhƣ là tốt nhất và hiệu quả nhất cho việc kéo dài thời hạn sử dụng. Nhóm chất phụ gia bảo quản thực phẩm tổng hợp bao gồm: - Các chất sát khuẩn (axit acetic, axit sorbic, axit benzoic, natrinitrat…): có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn. - Các chất kháng sinh (steptomixin, cácloại penixilin.

- Các chất chống oxy hóa (axit ascorbic, axit xitric, dẫn xuất tocopherol…) có tác dụng làm chậm sự biến chất, ôi khét, biến màu của thực phẩm. Lợi ích và tác hại của phụ gia thực phẩm Các phụ gia thực phẩm có tác dụng tích cực nhƣ tạo đƣợc nhiều sản phẩm phù hợp với sở thích và khẩu vị của ngƣời tiêu dùng, giữ đƣợc chất lƣợng toàn vẹn của thực phẩm cho tới khi sử dụng, tạo sự dễ dàng trong sản xuất, chế biến thực phẩm và làm 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tăng giá trị thƣơng phẩm hấp dẫn trên thị trƣờng, kéo dài thời gian sử dụng của thực phẩm,….khi các nhà sản xuất sử dụng đúng liều lƣợng chất bảo quản. Khi sử dụng phụ gia thực phẩm một cách bừa bãi, nhất là những phụ gia không cho phép dùng trong thực phẩm sẽ gây những tác hại cho sức khỏe nhƣ gây ngộ độc cấp tính nếu dùng quá liều cho phép, gây ngộ độc mãn tính. Khi dùng liều lƣợng nhỏ, thƣờng xuyên, liên tục, một số chất phụ gia thực phẩm tích lũy trong cơ thể, gây tổn thƣơng lâu dài.

Nguy cơ gây hình thành khối u, ung thƣ, đột biến gen, quái thai, nhất là các chất phụ gia tổng hợp. Nguy cơ ảnh hƣởng tới chất lƣợng thực phẩm nhƣ phá huỷ các chất dinh dƣỡng, vitamin [5]. Do đó, cần tuân thủ các quy định khi sử dụng chất bảo quản, cụ thể theo ISO (International Standard Organization) và Hội đồng tiêu chuẩn thực phẩm CAC (Codex Alimentarius Commision) gồm hơn 130 nƣớc thành viên, trong đó có Việt Nam. Các quy định cụ thể về các chất phụ gia thực phẩm là do từng quốc gia.

Ở Việt Nam, các chất phụ gia thực phẩm phải nằm trong danh mục cho phép sử dụng và đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật, hàm lƣợng và vệ sinh an toàn thực phẩm theo quy định do Bộ Y tế ban hành. Tổng quan về axit xitric, benzoic và sorbic Axit Xitric (E330) là axit hữu cơ đƣợc sản xuất và sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp (60%), dƣợc phẩm (10%) và các lĩnh vực khác. Axit xitric cung cấp bổ sung hƣơng vị trái cây, tăng hiệu quả chất bảo quản kháng khuẩn, điều chỉnh pH, tạo màu đậm trong kẹo cứng. Nó là chất nhũ hóa trong kem và phô mai chế biến sẵn… Ngoài ra, axit xitric là hợp chất tẩy rửa đƣợc ứng dụng nhiều trong ngành mạ điện, mạ đồng.

[26] Axit Sorbic (E200) đƣợc sử dụng làm chất bảo quản và đƣợc tìm thấy trong thực phẩm, mỹ phẩm và các sản phẩm gia dụng khác. Nó ngăn chặn sự phát triển của nấm mốc, nấm men và nấm [23]. Axit sorbic đƣợc sử dụng là nguyên liệu chế biến cho muối chua hay làm sữa chua…Dùng nhiều cho chế biến rau quả, rƣợu vang, đồ hộp, chế biến sữa… 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Axit Benzoic (E210) là chất bảo quản đƣợc sử dụng rất nhiều trong thực phẩm. Axit benzoic là một loại axit thơm đơn sắc, dạng tinh thể màu trắng, rất tan trong rƣợu, ete và benzen nhƣng ít tan trong nƣớc.

Axit benzoic có ƣu điểm là không ảnh hƣởng đến mùi và vị của nƣớc ngọt nếu sử dụng với số lƣợng nhỏ. Axit benzoic tồn tại tự nhiên ở nhiều loại thực vật và động vật. Do đó nó là thành phần tự nhiên của nhiều loại thực phẩm bao gồm các sản phẩm sữa [30]. Axit benzoic tác dụng theo cơ chế trực tiếp.

Khi các phân tử axit benzoic khuếch tán vào bên trong tế bào vi sinh vật, nó sẽ tác động lên một số enzyme gây hạn chế sự trao đổi chất, làm ức chế quá trình trao đổi chất của tế bào, ức chế sự phát triển của nấm men, nấm mốc… Axit benzoic còn có khả năng tác dụng lên màng tế bào để hạn chế hấp thu axit amin của tế bào vi sinh vật. Thông tin chung về axit xitric, axit sorbic và axit benzoic Tên chất Axit xitric Axit sorbic Axit benzoic Axit xitric Axit sorbic Axit benzoic Tên hóa học Axit 2-hydroxypropan- Axit 2,4-hexadienoic Axit benzencarboxylic 1,2,3 - tricacboxylic Axit 2-propenylacrylic Axit phenyl carboxylic Công thức C6H8O7 C6H8O2 C6H5COOH phân tử Công thức cấu tạo Khối lƣợng phân tử 192,123 112,12 122,12 pKa1= 3,15; pKa2 = pKa pKa = 4,76 pKa = 4,21 4,77; pKa3 = 6,40 Nhiệt độ sôi 1750C 2280C 2490C Nhiệt độ nóng chảy 1530C 134,50C 1220C 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Ứng dụng và tác hại của axit xitric, axit benzoic, axit sorbic 1. Axit xitric: là một axit hữu cơ thuộc loại yếu, nó thƣờng đƣợc tìm thấy trong các loại quả chanh, cam, quýt và bƣởi.

Axit xitric có rất nhiều ứng dụng trong việc bảo quản thực phẩm và đời sống nhƣ: - Đƣợc sử dụng nhƣ là chất tạo hƣơng vị và chất bảo quản trong thực phẩm và đồ uống, đặc biệt là các loại đồ uống nhẹ. - Ngăn chặn màu nâu của rƣợu vang trắng, ngăn chặn độ đục của rƣợu vang rƣợu táo, điều chỉnh pH. - Là chất nhũ hóa trong kem và phô mai chế biến sẵn, là chất chống oxy hóa trong nhiều sản phẩm phô mai. - Có tác dụng giảm tác hại của nƣớc cứng.

- Sử dụng trong công nghệ sinh học, hoạt hóa một số dung dịch tẩy rửa. - Đánh giá vi chất dinh dƣỡng trong phân bón. - Là chất sủi bọt trong bột và là thuốc chống đông máu. [14] Ngoài những ứng dụng khá tốt của axit xitric thì nó còn có một số tác hại sau: - Việc tiếp xúc với axit xitric khô hay đậm đặc có thể gây ra kích ứng da và mắt.

Tiếp xúc gần với mắt có thể gây bỏng và làm mất thị giác. - Việc sử dụng quá nhiều axit xitric cũng dễ làm tổn hại men răng. - Đôi khi hàm lƣợng quá cao axit xitric có thể gây tổn hại cho tóc, do nó mở lớp cutin của tóc. Nó có thể làm mất các chất cần thiết cho tóc và làm tóc bị bạc màu [5].

Axit benzoic: Là dạng axit cacboxylic thơm đơn giản nhất. Nó có khả năng kháng nấm tốt nên đƣợc sử dụng làm chất bảo quản. Cụ thể: - Đƣợc dùng để bảo quản thực phẩm, thuốc lá, keo dính, sản xuất phẩm nhuộm, dƣợc phẩm và chất thơm. - Có khả năng tác động lên màng tế bào để hạn chế sự hấp thu các axit amin của tế bào vi sinh vật và các túi màng.

- Trong y học làm thuốc sát trùng, diệt nấm. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tuy nhiên, axit benzoic sẽ gây ra nhiều tác hại nếu sử dụng quá mức độ cho phép: - Ảnh hƣởng tới màu sắc và độ ngon của sản phẩm. - Nƣớc và các rau quả nghiền bảo quản bằng các benzoat thƣờng có màu thâm đen so với sản phẩm sunfit hóa [5]. - Sự kết hợp giữa natri benzoat và axit ascorbic (vitamin C, E300) hình thành benzene, một chất gây ung thƣ.

- Các trƣờng hợp nổi mề đay, viêm mũi hoặc sốc phản vệ khi tiếp xúc bằng miệng, da hoặc đƣờng hô hấp với axit benzoic.