Tổng quan về melamine

1 MỤC LỤC Nội dung Trang I.Tổng quan về melamine ---------------------------------------------------------2 I.1.Melamine là gì? ---------------------------------------------------------2 I.2.Điều chế ------------------------------------------------------------------2 I.3.Melamine được sử dụng như thế nào? ----------------------------3 I.4.Melamine và ngành công nghiệp thực phẩm ---------------------4 I.5.Tác dụng của melamine đối với cơ thể ----------------------------5 I.6.Chỉ tiêu cho phép-------------------------------------------------------9 II.Các phương pháp phân tích hàm lượng melamine --------------------- 10 II.1.Phương pháp Kjedahl --------------------------------------------- 10 II.2.Phương pháp Dumas ----------------------------------------------- 10 II.3.Phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao ------------------------ 10 II.4.Phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ ------------------------- 14 III.Các biện pháp khắc phục khi thực phẩm bị nhiễm melamine ------ 18 IV.Một số giải pháp hạn chế --------------------------------------------------- 18 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 2 I.Tổng quan về melamine: I.1.Melamine là gì? Melamine là một chất hữu cơ, màu trắng pha lê, và khó hòa tan trong nước. Tên khoa học của melamine là 1,3,5- triazine-2,4,6-triamine, có khi còn gọi là cyanuramide hay cyanurotriamine, với cấu trúc hóa học gồm 3 nguyên tử carbone, 6 nguyên tử hydrogen và 6 nguyên tử nitrogen. Trọng lượng phân tử của melamine chỉ 126; trong đó, 66% là nitrogen. Công thức tổng quát C3H6N6. Công thức khai triển:. I.2.Điều chế: Nhà hóa học người Đức Liebig là người tổng hợp melamine đầu tiên vào năm 1834. Ban đầu, calcium cyanamide được biến đổi thành dicyandiamide, sau đó được đốt nóng trên nhiệt độ tan chảy của nó thành melamine. Tuy nhiên, hiện nay các nhà máy sản xuất sử dụng ure trong các phản ứng như sau để tạo ra melamine. Có 2 cách để sản xuất melamine từ urea: dùng áp suất cao hoặc dùng áp suất thấp+xúc tác. *Quá trình hóa học bằng phương pháp áp suất cao (90-150 bar): Đầu tiên urea phân hủy tạo acid isocyanic. Acid isocyanic kết hợp thành cyanuric acid. Acid cyanuric kết hợp NH3 tạo melamine. *Quá trình hóa học bằng phương pháp áp suất thấp (1-10 bar) + xúc tác Al2O3 hoặc aluminosilicate biến tính: Đầu tiên urea phân hủy tạo acid isocyanic. Acid isocyanic hấp phụ lên chất xúc tác và chuyển hóa thành cynamide hoặc carbodiimide. 2 chất này sau đó chuyển hóa thành melamine. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 3 I.3.Melamine được sử dụng như thế nào: Melamine (CAS No.108-78-1) được sử dụng trong quá trình sản xuất các loại nhựa dẻo melamine, đặc trưng là bằng cách cho phản ứng với formaldehyde. Rất nhiều ngành công nghiệp sử dụng chất này, kể cả trong sản xuất hồ, nhựa ép, giấy dán, hợp chất gắn kết, vật liệu bọc ngoài và chất chống cháy. Tại Hoa Kỳ, melamine là một chất phụ gia thực phẩm gián tiếp chỉ sử dụng như một thành phần kết dính (21CFR 175.105; Cục Lưu trữ và Hồ sơ quốc gia Hoa Kỳ, Administration's Electronic Code of Federal Regulations. 18/6/2007). Melamine cũng có thể được hình thành (như là dẫn chất) từ thuốc trừ sâu cyromazine nếu chất này có mặt trong mô của động vật, thực vật (JMPR Báo cáo 2006). Nó cũng được sử dụng trong sản xuất bêtông nhằm làm giảm hàm lượng nước, tăng khả năng chịu lực, hạn chế tạo xốp và tăng độ bền của bêtông. Do sở hữu hàm lượng nitơ cao nên ngay từ những năm 50, melamine được sử dụng làm phân bón. Tuy nhiên, do phản ứng thủy phân melamine nên tác dụng của nó đối với đất trồng rất hạn chế. Melamine cũng có mặt trong thuốc có gốc asen được dùng trong điều trị xoắn trùng Châu Phi. Đã từ lâu người ta dùng melamine như một nguồn cung cấp nitơ không phải là protein cho động vật nhai lại (tuy nhiên, quan điểm về ứng dụng này còn chưa nhất quán). Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 4 Một điều cần lưu tâm là nhựa melamine thường được sử dụng trong đóng gói thực phẩm của người và động vật cũng như làm nguyên liệu chế tạo các dụng cụ ăn uống như thìa, dĩa... nên melamine có thể xâm nhập từ dụng cụ bao gói hay đồ dùng ăn uống vào thực phẩm với hàm lượng rất nhỏ (tính bằng phần triệu). Sản phẩm cuối cùng bao gồm tấm phủ máy tính (coutertops), bảng xoá khô (dry erase board), giàn khung, keo dán, dụng cụ gia đình, chất làm cháy chậm. Melamine là một trong những thành phần chính của chất vàng sắc tố 150 (Pigment Yellow 150), một chất màu trong mực và nhựa. Trừ sự cố về an toàn thực phẩm hiện nay, người tiêu dùng tiếp xúc với melamine ở mức được coi là thấp. Ngoài mức dư lượng thấp do việc chuyển hoá cyromazine, nó còn có thể xuất hiện thông qua sự thâm nhập melamine từ các mối hàn thiết bị do thực phẩm có tính axit, chẳng hạn như nước chanh, nước cam hoặc sữa chua ở nhiệt độ cao. Từ những nguồn này, ước tính người ta ăn vào một lượng melamine khoảng 0,007mg/kg trọng lượng cơ thể/ngày (OECD 1998). Axit Cyanuric (CAS No. 108-80-5) là chất có cấu trúc tương tự như melamine.Trong thực tế, một điều đáng để chúng ta quan tâm là chất đồng hành với melamine đó là axit Cyanuric có tên khoa học 1.3.5 triazinane 2.4.6. trione và công thức hóa học C3H3N3O3 cấu trúc gồm: 3 nguyên tử C, 3 nguyên tử H, 3 nguyên tử N, 3 nguyên tử O. Axit cyanuric là một thành phần trong thức ăn chăn nuôi biuret, một phụ gia thức ăn chăn nuôi dành cho động vật nhai lại, đã được FDA chấp nhận. Người ta còn phát hiện nó có trong nước của bể bơi như một sản phẩm phân tách của dichloroisoycyanurate được sử dụng để khử trùng nước. Nó được đưa vào cơ thể con người thông qua việc nuốt nước bể bơi, qua nước uống được sản xuất từ nước bề mặt, và qua việc hoá chất này tích tụ trong cá (OECD 1999). Khi được sử dụng vào mục đích khử trùng nước uống, dichloroisocyanurate Na sẽ nhanh chóng khử chlorinate thành cyanurate. Melamine có thể tác dụng với axit cyanuric tạo ra chất melamine cyanurat là thủ phạm gây ra hiện tượng sỏi thận. I.4.Melamine và ngành công nghiệp thực phẩm: Melamine hay cyanurotriamide (C3H6N6) là một hợp chất hóa học tan rất ít trong nước, khi hòa trong nước cùng với bột sẽ tạo thành một hỗn dịch hơi sánh, trắng đục như sữa. Đây là chất thường được sử dụng để sản xuất các thành phần của plastic (đồ nhựa, keo dán...). Do trong công thức có lượng nitơ cao (6N), nên khi xét nghiệm bằng phương Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 5 pháp đồng vị phóng xạ thì kết quả thu được tương tự như kết quả thử nghiệm một thực phẩm có nồng độ "protein" cao. Thực chất nitơ trong melamine là một non-protein nitrogen, tức nitơ không phải chất đạm, cho nên nó không có tác dụng dinh dưỡng như chất đạm. Vì hàm lượng nitơ cao nên melamine được những nhà sản xuất "gian dối" đưa vào thực phẩm. Cơ sở để họ thực hiện điều này là những phương pháp kiểm tra như phương pháp Kjeldahl và phương pháp Dumas đo hàm lượng đạm trong thực phẩm (một chỉ số dinh dưỡng) qua việc xác định hàm lượng nitơ. Chính vì vậy melamine được dùng để "lừa" phương pháp kiểm tra, lừa các cơ quan kiểm tra và tất nhiên là lừa người tiêu dùng. Vậy tại sao nhà sản xuất lại đưa melamine vào trong thực phẩm mà nhất là sữa và các sản phẩm dùng sữa làm nguyên liệu.? Câu trả lời ngắn gọn là: để tăng giá sản phẩm. Đơn giản là lượng protein trong sữa càng nhiều thì nhà sản xuất càng có lý do để tăng giá sữa từ đó có thể nâng giá sản phẩm lên. Ngoài sữa melamine còn có thể xuất hiện trong các sản phẩm dùng sữa làm nguyên liệu như trong cà rem, sữa chua, kẹo, bánh biscuit, v.v… Đương nhiên, theo nguyên tắc phòng ngừa, bất cứ thực phẩm nào cũng không nên hàm chứa melamine. Do đó, việc kiểm tra và kiểm nghiệm các sản phẩm lưu hành trong thị trường nước ta không chỉ tập trung vào sữa mà còn xem xét đến các thực phẩm vừa kể. I.5. Tác dụng của melamine đối với cơ thể: *Độc tính của melamine: Melamine được biết đến như một chất gây hại nếu nuốt, hít và có thể hấp thụ qua da. Mắt, da và đường hô hấp có thể gây kích thích khi tiếp xúc với melamine, nếu tiếp xúc lâu dài với melamine có thể gây ung thư và ảnh hưởng đến bộ phận sinh sản. Liều độc của melamine khá cao với LD 50 là hơn 3 gr/kg trọng lượng cơ thể. Không có số liệu nào của con người liên quan đến độc tính của melamine. Các dữ liệu có sẵn từ các công trình nghiên cứu thức ăn chăn nuôi được thực hiện trên chuột đen, chột bạch và chó. Ảnh hưởng độc chủ yếu do thức ăn có melamine trên chuột và loài gặm nhấm là tạo thành sỏi thận, phản ứng viêm nhiễm và sự tăng sinh trong bàng quang(OECD 1998, Melnick và cộng sự 1984; Bingham và cộng sự 2001, IARC 1986). Sự tạo tinh thể melamine trong nước tiểu đã được ghi nhận trên loài chó. Đi tiểu ra máu đã được thấy trên loài gặm nhấm (IUCLID 2000). Mức thấp nhất không gây ảnh hưởng (NOEL) đối với sỏi bàng quang là 63mg/kg/ngày trong một nghiên cứu trong 13 tuần trên loài chuột (OECD 1998). Các nghiên cứu trong loài gặm nhấm cho thấy có một sự khác biệt giữa con đực và con cái Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 6 bị ảnh hưởng, con đực có nhiều khả năng phát triển sỏi thận hơn (DHSS/NTP). Cũng có sự khác nhau giữa các loài về sự tạo sỏi bàng quang, được cho rằng do sự khác biệt về cơ chế nhiễm độc. Phân tích sỏi bàng quang cho thấy chúng được tạo nên do melamine và axit uric, hoặc melamine trong một chất nền của protein, axit uric và phosphat (Ogasawara H và cộng sự 1995; OECD 1999). Nhiễm độc của melamine đối với thận Hầu hết các nghiên cứu thức ăn chăn nuôi trong thời gian dài trên động vật đã không cho thấy được bất cứ một sự nhiễm độc nào đối với thận. Ở chuột cái, tuy nhiên một nghiên cứu trong 13 tuần đã tìm thấy lớp vôi hoá trong các tiểu quản và có liên quan đến liều lượng, và sau đó một nghiên cứu 2 năm đã cho thấy có viêm mãn tính của thận (DHSS/NTP). Trong chuột và chó, liều melamine cao có đặc điểm của chất lợi tiểu, nhưng không gây ra nhiễm độc thận (Lipschitz và Stokey, 1945). Khả năng gây ung thư Việc tạo ra các biểu mô gây ung thư cho bàng quang xuất hiện trong chuột đồng đực được nuôi bằng thức ăn có melamine ở mức 4500ppm (tương đương với 225mg/kg trọng lượng cơ thể/ngày) trong 103 tuần, nhưng không có ở chuột cái hoặc ở chuột bạch (JMPR 2006). Các khối u có liên quan đáng kể với sự phát triển của sỏi thận (DHHS/NTP 1983) và liên quan đến liều lượng cao. Melamine không gây độc cho gen trong ống nghiệm và trong cơ thể sống. Cơ quan quốc tế nghiên cứu về ung thư của WHO đã kết luận là có những bằng chứng đầy đủ trong thử nghiệm trên động vật về tính gây ung thư của melamine trong điều kiện nó có gây ra sỏi thận. Đối với con người thì chưa có đầy đủ bằng chứng về khả năng gây ung thư (IARC 1999). Độc tính của axit cyanuric: Axit cyanuric có độc tính thấp trong động vật có vú, với liều cho ăn LD50 trên chuột đồng là khoảng 7.700mg/kg trọng lượng cơ thể (OECD 1999). Một số nghiên cứu về độc tính ngắn hạn đã cho thấy nó làm hỏng các mô của thận, kể cả làm giãn nở các ống nhỏ trong thận, hoại tử hoặc tăng sinh các biểu mô mạch, làm tăng các tế bào ưa kiềm, tăng tế bào neurophil, lắng cặn khoáng hoặc xơ hoá. Những thay đổi này có thể do các tinh thể muối cyanurate trong ống dẫn của thận (OECD 1999). Mức ảnh hưởng không quan sát được (NOAEL) đối với những tác động này với liều 150mg/kg/ngày (OECD 1999). Ở người, hơn 98% liều axit cyanuric được bài tiết đều đặn ra cùng nước tiểu trong thời gian 24 giờ (Allen và cộng sự 1982). Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 7 Cyanurate natri được thử nghiệm trong một số nghiên cứu dài hạn và ngắn hạn trên chuột và loài gặm nhấm. Nó không gây ra bất cứ một tác động nào về độc tố, ung thư hoặc gây dị dạng. Những ảnh hưởng quan sát được ở chuột và loài gặm nhấm ở liều cao là sự xuất hiện của các viên sỏi thận, tăng sinh các mô mạch của bàng quang và tại các nghiên cứu trong thời gian lâu hơn cũng cho thấy các dấu hiệu ảnh hưởng đến ống dẫn của thận. NOAEL đối với cyanurate natri từ nghiên cứu 2 năm ở loài gặm nhấm là 154mg/kg trọng lượng cơ thể/ngày (WHO 2004). Độc tính kết hợp Trong khi melamine và axit cyanuric là những chất có độc tính cấp thấp, các bằng chứng từ vụ dịch suy thận cấp ở chó và mèo năm 2007 do tiêu thụ thức ăn dành cho vật nuôi bị nhiễm cho rằng khi melamine và axit cyanuric cùng được tiêu hoá sẽ gây ảnh hưởng đến thận. Trong sự cố về thức ăn cho vật nuôi, việc phân tích thức ăn cho thấy có một lượng chất triazin trong thức ăn bao gồm cả melaminee và axit cyanuric. Một nghiên cứu nhỏ trong đó mèo được nuôi bằng thức ăn với lượng melaminee và axit cyanuric với liều ngày càng tăng đã có kết quả là có chứng suy thận và xuất hiện sỏi thận (Brown và cộng sự, 2007; Puschnerr và cộng sự, 2007). Điều này đã được khẳng định bởi Dobsson và cộng sự (2008), họ đã thực hiện một nghiên cứu trên chuột chỉ cho ăn melamine, ammelamine hoặc chỉ ammelide (cả hai là chất giống melamine), hỗn hợp melamine và axit cyanuric hoặc hỗn hợp cả 4 chất trên. Nếu chỉ có ammelamine hoặc chỉ có ammelide thì không gây ra bất cứ một ảnh hưởng nào đến thận, nhưng hỗn hợp nói trên thì gây ra những ảnh hưởng có hại đến thận và tạo ra sỏi thận. Quá trình phân tích khẳng định rằng có melamine và axit cyanuric trong thận. Xét nghiệm hiển vi quang phổ thấp đối với các tinh thể lấy từ thận của mèo và chuột đã khẳng định rằng chúng là các tinh thể kết hợp của melamine và axit cyanuric. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 8 Trong cơ thể melamine có thể bị thủy phân hoặc được vi khuẩn chuyển hóa thành Cyanuric acid. Trong môi trường pH trong thận (4.5 -8), melamine và acid cyanuric kết hợp tạo muối Melamine cyanurate và rất dễ kết tinh trong môi trường pH này, tạo các tinh thể nhỏ làm tắc nghẽn và phá hủy cấu trúc thận. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 9 Melamine sẽ tích tụ trong thận, dần dần hình thành sỏi thận và làm tổn thương cũng như hạn chế chức năng bài tiết của thận. Việc chữa trị cũng rất khó khăn vì việc lấy sỏi trong thận sẽ làm tổn thương thận vĩnh viễn. Người ta cũng có thể dùng phương pháp lọc máu tuần hoàn nhằm loại dần lượng Melamine đã hấp thụ vào cơ thể.. I.6.Chỉ tiêu cho phép: Cục quản lý thực phẩm dược phẩm Hoa Kỳ và Cơ quan an toàn thực phẩm Châu Âu (EFSA) đã tiến hành những đánh giá ban đầu năm 2007. Cục Quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ đã công bố một công trình đánh giá tạm thời nguy cơ an toàn về melamine và các chất tương tự và đã xây dựng một mức tiêu thụ hàng ngày cho melamine (TDI) là 0,63mg/kg trọng lượng cơ thể/ngày (đối với người lớn ) và 0,32 mg/kg trọng lượng cơ thể /ngày (đối với trẻ em) EFSA đã công bố một tuyên bố tạm thời và khuyến cáo liều 0,5mg/kg trọng lượng cơ thể/ngày đối với tổng melamine và các chất đồng dạng của nó (ammelaminee, ammelamide, axit cyanuric). Công bố mới nhất của EFSA về nguy cơ đối với sức khoẻ do có melamine trong sữa và các sản phẩm sữa khác dành cho trẻ nhỏ ở Trung quốc đã được công bố vào ngày 24/9. Những giá trị về số liệu này đều dựa trên các nghiên cứu thử nghiệm về độc tính của melamine. Vì chưa có nghiên cứu nào điều tra về độc tính kết hợp của melamine và axit cyanuric cùng với nhau để đưa ra một mức tiêu thụ cho từng chất, nên người ta khuyến cáo nên sử dụng giá trị TDI khuyến cáo ở trên. Giả sử melamine không được thêm vào có chủ định nhưng mẫu xét nghiệm vẫn có melamine thì sao? Trường hợp này có thể do melamine từ bao gói, dụng Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 10 cụ chứa đã xâm nhập vào thực phẩm với hàm lượng rất thấp. EU quy định lượng melamine cho phép xâm nhập là 30mg/kg-1 (giới hạn cho formaldehyde là 15mg/kg-1). Còn đối với các loại thực phẩm cho gia súc thì theo quy định mới nhất của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (Quyết định số 3762/QĐ-BNN-CN), thức ăn chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản nếu có chất melamine vượt quá ngưỡng 2,5mg/kg sẽ bị cấm nhập khẩu, sản xuất kinh doanh và lưu hành sử dụng. Ngày 12/12/2008, Bộ Y tế Việt Nam đã ban hành ngưỡng melamine tối đa là 1 mg/kg đối với thực phẩm dành cho trẻ dưới 36 tháng tuổi và 2,5 mg với các thực phẩm khác II.Các phương pháp phân tích hàm lượng melamine có trong thực phẩm: Các xét nghiệm nồng độ protein tiêu chuẩn như Kjeldahl và Dumas đánh giá hàm lượng protein trong thực phẩm dựa trên hàm lượng nitơ, do đó các phương pháp này không nhận biết được sự có mặt của các chất có hàm lượng nitơ cao như melamine. Tuy nhiên, các phương pháp này vẫn được sử dụng trong công nghiệp vì giá rẻ và dễ thực hiện. Để phát hiện melamine trong thực phẩm phải sử dụng các phương pháp phức tạp và khá tốn kém. Năm 2007, the FDA bắt đầu dùng phương pháp sắc ký lỏng (high performance liquid chromatography - HPLC) để xét nghiệm các chất melamine, ammeline, ammelide và axit cyanuric trong thực phẩm. Một phương pháp khác là dùng phổ Raman (surface-enhanced Raman spectroscopy - SERS). Tại Việt Nam, các trung tâm xét nhiệm đang sử dụng 3 phương pháp nhận biết melamine là HPLC, sắc ký khí ghép khối phổ và sắc ký lỏng ghép khối phổ II.1.Phương pháp Kjeldahl: Protein được phân hủy bằng H2SO4 tạo (NH4)+. Sau đó NaOH được thêm vào để chuyển (NH4)+ thành NH3. NH3 được cho phản ứng với lượng dư acid boric theo phản ứng H3BO3 + NH3 --> NH4+ + BO-. BO2- là baz nên được chuẩn lại bằng HCl. Từ đó xác định được hàm lượng N hay protein trong mẫu (VD: mẫu sữa). II.2.Phương pháp Dumas: Mẫu được đốt cháy hoàn toàn ở nhiệt độ cao và xúc tác tạo nước, CO2, N2 và các khí khác. Hỗn hợp khí được dẫn qua nhiều cột để hấp thu lần lượt các khí. 1 đầu dò dẫn nhiệt được đặt cuối cũng để đo hàm lượng của N2, từ đó biết được hàm lượng Nitrogen trong mẫu. II.3.Phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao: (high performance liquid chromatography-HLPC) HPLC là phương pháp sắc ký được phát triển dựa trên phương pháp ghi sắc ký cột (column chromatography). Thay vì để dung môi nhỏ giọt qua một cột ghi sắc ký dưới tác dụng của trọng lực, người ta đặt lên dung môi áp suất khoảng 400at để sự dịch chuyển xảy ra nhanh hơn. Phương pháp này cho phép chúng ta sử dụng các hạt có kích thước nhỏ trong cột hấp phụ (column packing Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 11 material) và làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa pha tĩnh (stationary phase) và các phân tử đi qua nó. Điều này sẽ tăng cường khả năng phân tích các chất có trong hỗn hợp. II.3.1.Phân loại : Tùy theo tính chất phân cực của cột ghi sắc ký và dung môi, người ta phân ra hai loại HPLC : + HPLC pha thuận (normal phase HPLC): cột hấp phụ chứa các hạt silic dioxit (silica – một hợp chất phân cực) rất nhỏ, dung môi là chất không phân cực, ví dụ hexan. Thông thường cột hấp phụ có đường kính trong 4,6 mm, chiều dài 150 – 250 mm. Các hợp chất không phân cực sẽ di chuyển qua ống nhanh hơn các hợp chất phân cực. Tuy nhiên phương pháp này ít khi được sử dụng. + HPLC đảo pha (reversed phase HPLC): kích thước cột như phương pháp pha thường nhưng các hạt silica được biến trở thành không phân cực bằng cách gắn các chuỗi hydrocacbon lên các hạt này. Thông thường, mỗi hat gắn khoảng 8-18 nguyên tử cacbon. Dung dịch là chất phân cực, ví dụ hỗn hợp nước + rượu. Các hợp chất không phân cực trong hỗn hợp có xu hướng gắn kết với các nhóm hydrocacbon nhờ lực Van de Waals. Các hợp chất không phân cực cũng khó hòa tan hơn trong dung môi phân cực. Do đó, các hợp chất không phân cực sẽ di chuyển qua ống chậm hơn các hợp chất phân cực. Phương pháp này thường được sử dụng phổ biến hơn phương pháp pha thường. II.3.2. Quá trình tiến hành: Nguyên tắc hoạt động: Pha động sau khi bài khí được bơm đưa vào hệ thống sắc kí. Hệ thống sẽ tự động bơm mẫu vào cột. Pha động khi đi ngang qua sẽ cuốn theo mẫu cần phần tích đi theo. Khi vào trong cột sắc kí, chất nào có ái lực mạnh với pha động sẽ theo pha động đi ra trước, chất nào có ái lực yếu hơn sẽ đi ra sau. Đầu dò phát hiện các cấu tử đi ra khỏi cột, chuyễn tín hiệu cho máy ghi kết quả. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 12 Sơ đồ lý thuyết quá trình tiến hành (Nguồn : www.chemguide.co.uk) Trong quá trình này chúng ta cần lưu ý một số điểm sau: Đưa mẫu vào : bước này khá phức tạp vì áp suất đầu vào rất cao. Thời gian lưu của mẫu (**) (retention time): Là khoảng thời gian từ lúc đưa mẫu vào đến khi đỉnh (peak) của hiển thị rõ nét. Khoảng thời gian này bị chi phối bởi các yếu tố : + Áp suất đầu vào + Tính chất của pha tĩnh (hợp chất, kích thước hạt) + Thành phần dung môi + Nhiệt độ cột. Máy dò (Detector) : Có nhiều phương pháp để nhận biết các thành phần trong hỗn hợp sau khi đi qua cột. Phương pháp hay được sử dụng là phương pháp hấp thụ tia cực tím (tia UV). Các hợp chất hữu cơ thường hấp thụ tia UV, mỗi chất hấp thụ mạnh nhất đối với một bước sóng nhất định. Chiếu tia UV xuyên qua dòng hỗn hợp ở đầu ra, ở phía đối diện đặt một máy dò ta có thể đo được mức độ hấp thụ tia UV. Từ đó có thể tính toán nồng độ các chất. Nên nhớ dung môi cũng hấp thụ tia UV, vì vậy nên lựa chọn các bước sóng sao cho thích hợp. Dịch kết quả từ máy dò : Kết quả ra thường gồm một dãy peak, mỗi peak đại diện cho một hợp chất trong hỗn hợp đi qua cột hấp phụ và hấp thụ tia UV. Ta có thể điều khiển điều kiện của cột hấp phụ và thời gian lưu để xác định sự có mặt của các hợp chất. Những tham số điều khiển này đã được đo trước với các mẫu thử. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 13 Tuy nhiên, từ các peak này ta còn có thể định lượng được các hợp chất. Giả sử có một hợp chất X. Chúng ta đưa một dung dịch có một lượng hợp chất X đã biết trước vào máy. Từ đó có thể xác định được thời gian lưu cũng như sự tương ứng giữa khối lượng chất X và hình ảnh của peak. Diện tích bên dưới peak ứng với số lượng chất X đi qua máy dò và diện tích này có thể tính được nhờ máy tính nối với màn hình (như hình sau): Nếu nồng độ chất X nhỏ hơn trong mẫu, nếu ta vẫn giữ nguyên các tham số máy ta sẽ thu được một peak nhỏ hơn (như hình sau): Kết quả này là sự so sánh tương đối với mẫu thử nên cũng có nghĩa ta có thể điều chỉnh máy đo để có thể nhận ra các chất có hàm lượng rất nhỏ. Kết hợp với một máy ghi phổ khối : Một máy ghi phổ khối sẽ biến đổi các peak thành các vạch. Từ đó so sánh với dữ liệu có sẵn, chúng ta sẽ biết được sự có mặt của nhiều hợp chất mà không cần quan tâm đến thời gian lưu của chất đó khi đi qua cột hấp phụ. II.3.3. HPLC và melamine: HPLC là phương pháp xét nghiệm melamine trong thực phẩm được sử dụng phổ biến trên thế giới từ khá lâu, các trung tâm xét nghiệm melamine tại Việt Nam cũng đang sử dụng phương pháp này. Nồng độ có thể phát hiện : theo các báo cáo phương pháp này có thể phát hiện melamine với nồng độ khoảng vài chục ppb. Các tham số thao khảo khi dùng HPLC xét nghiệm melamine : [1] - Theo tiêu chuẩn của FDA : + Cột hấp phụ: VenusilASBC8 (một loại cột hấp phụ của công ty Agela Technology, cột này chứa silica) kích thước : 4.6 × 250mm; pha động: buffer: acetonitrile = 85:15; Buffer: 10mM citric acid, 10mM sodium octane, pH = 3.0; tốc độ chảy: 1.0mL/min. + Bước sóng tia UV : 240nm + Nhiệt độ : 40oC + Máy dò : DA (diode array) - Theo tiêu chuẩn của Bộ Nông nghiệp Trung Quốc : Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 14 + Cột hấp phụ: VenusilASB-C18 kích thước 4.6 × 250mm; Buffer: 10mM citric acid, 10mM sodium heptane; pha động: dung dịch đệm : acetonitrile = 85:15 ; tốc độ chảy: 1.0mL/min. + Bước sóng tia UV : 240nm + Nhiệt độ : 40oC + Máy dò : DA II.3.4.Thiết bị: Như đã giới thiệu ở trên. Một máy phân tích melamine dùng kỹ thuật HPLC sẽ gồm các khối : đưa mẫu vào, cột hấp phụ, máy dò, máy tính phân tích. Bạn có thể thấy rõ hơn qua sơ đồ sau : Sơ đồ nguyên lý (Nguồn : elchem.kaist.ac) II.4.Phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ: Gas Chromatography Mass Spectometry (viết tắt là GC-MS hoặc GCMS, tạm dịch là Phương pháp Sắc ký khí kết hợp với Khối phổ) là một phương pháp mạnh mẽ với độ nhạy cao được sử dụng trong các nghiên cứu về thành phần các chất trong không khí. Bản chất GC-MS, đúng như tên gọi của nó, là sự kết hợp của Sắc ký khí (Gas Chromatography) và Khối phổ (Mass Spectometry). Ngưỡng phát hiện của phương pháp này là 1 picogram (0.000000000001 gram). Tuy nhiên, có rất nhiều chất gây ô nhiễm tồn tại trong không khí ở nồng độ thấp hơn 1 picogram / mét khối. Vì vậy, nhu cầu về một phương pháp có ngưỡng phát hiện dưới 1 picogram vẫn đang rất cấp bách. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 15 GC-MS có thể làm được gì? Phân tách: GC-MS có thể phân tách các hỗn hợp hóa chất phức tạp trong không khí hay trong nước. Có thể hình dung điều này như một cuộc chạy đua. Tất cả các vận động viên cùng xuất phái tại 1 thời điểm nhưng người nào chạy nhanh hơn sẽ về đích trước. Ở đây, tốc độ được quyết định bởi tính bay hơi. Chất nào có tính bay hơi cao sẽ di chuyển nhanh hơn chất có tính bay hơi thấp. Định lượng: GC-MS có thể định lượng một chất bằng cách so sánh với mẫu chuẩn, là chất biết trước và đã được định lượng chuẩn bằng GC-MS. Nhận dạng: Nếu trong mẫu có một chất lạ xuất hiện, khối phổ có thể nhận dạng cấu trúc hóa học độc nhất của nó (giống như việc cảnh sát lấy dấu vân tay của 1 người). Cấu trúc của chất này sau đó được so sánh với một thư viện cấu trúc của các chất đã biết. Nếu không tìm được chất tương ứng trong thư viện thì nhà nghiên cứu có thể dựa trên cấu trúc mới tìm được để phát triển các ý tưởng về cấu trúc hóa học. Nói cách khác, nhà nghiên cứu thu được một dữ liệu mới và có thể đóng góp vào thư viện cấu trúc nói trên sau khi tiến hành thêm các biện pháp để xác định được chính xác loại hợp chất mới này.. II.4.1.Cấu tạo: Thiết bị GC-MS được cấu tạo từ 2 thành phần. Phần sắc ký khí (GC) phân tách hỗn hợp hóa chất thành một mạch theo từng chất tinh khiết. Phần khối phổ (MS) xác định cả định tính và định lượng các chất này. II.4.2.Sơ đồ hoạt động: Mẫu Cửa tiêm mẫu Nguồn ion Bộ lọc Bộ cảm biến Máy tính Nguồn ion Cột Kết quả Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 16 II.4.3.Nguyên tắc hoạt động: 1. Sắc ký khí (GC): A. Cửa tiêm mẫu (injection port): 1 microliter dung môi chứa hỗn hợp các chất sẽ được tiêm vào hệ thống tại cửa này. Mẫu sau đó được dẫn qua hệ thống bởi khí trơ, thường là helium. Nhiệt độ ở cửa tiêm mẫu được nâng lên 300oC để mẫu trở thành dạng khí. B. Vỏ ngoài (oven): Phần vỏ của hệ thống GC chính là một lò nung đặc biệt. Nhiệt độ của lò này dao động từ 40oC cho tới 320oC C. Cột (column): Bên trong hệ thống GC là một cuộn ống nhỏ hình trụ có chiều dài 30 mét với mặt trong được tráng bằng một loại polymer đặc biệt. Các chất trong hỗn hợp được phân tách bằng cách chạy dọc theo cột này. 2. Khối phổ (MS): Khối phổ được dùng để xác định một chất hóa học dựa trên cấu trúc của nó. Hãy tưởng tượng đến một bộ đồ chơi ghép hình. Nếu chẳng may bạn đánh rơi bộ đồ chơi này xuống nền nhà, khi đó một số mảnh ghép bị văng ra trong khi một số khác vẫn dính với nhau. Xem xét lại các mảnh này bạn có thể tưởng tượng ra được hình ảnh cần ghép. Đây cũng chính là nguyên lý của Khối phổ. A. Nguồn Ion (ion source): Sau khi đi qua cột sắc kí khí, các hóa chất tiếp tục đi vào pha khối phổ. Các phân tử phải đi qua một luồng electrons và vì vậy chúng có thể bị chia thành các mảnh nhỏ hơn và tích điện dương. Các mảnh này được gọi là ion. Điều này là quan trọng bởi vì các hạt cần ở trạng thái tích điện thì mới đi qua được bộ lọc. B. Bộ lọc (Filter): Khi các ion di chuyển trong bộ phận khối phổ, dựa trên khối lượng mà chúng được sàng lọc bởi một trường điện từ. Bộ lọc này có khả năng lựa chọn, tức là chỉ cho phép các hạt có khối lượng nằm trong một giới hạn nhất định đi qua. C. Bộ cảm biến (detector): Thiết bị cảm biến có nhiệm vụ đếm số lượng các hạt có cùng khối lượng. Thông tin này sau đó được chuyển đến máy tính. Tại đây các phép tính được thực hiện và xuất ra kết quả gọi là khối phổ (mass spectrum). Khối phổ là một biểu đồ phản ánh số lượng các ion với các khối lượng khác nhau đã đi qua bộ lọc. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 17 3. Máy tính: Bộ phận chịu trách nhiệm tính toán các tín hiện do bộ cảm biến cung cấp và đưa ra kết quả khối phổ. Phân tích kết quả Làm thế nào để phân tích các kết quả từ máy tính? Dưới đây là một hình khối phổ. Trục X là khối lượng còn trục Y là số lượng. Mỗi hóa chất chỉ tạo ra một mô hình duy nhất, nói cách khác mỗi chất có một “dấu vân tay” để nhận dạng, dựa trên mô hình ion của nó. Trên hình ta thấy phân tử ban đầu có khối lượng là 5. Trên sơ đồ khối phổ hạt lớn nhất này được gọi là ion phân tử (molecular ion). Các hạt nhỏ hơn có khối lượng 1,2,3 và 4 được gọi là các ion phân mảnh (fragment ions). Trong trường hợp ví dụ trên ta thấy các phân tử của chất này có xu hướng bị phá vỡ thành các tổ hợp 1-4 hơn là 2-3. Các nhà nghiên cứu có thể so sánh khối phổ thu được trong thí nghiệm của họ với một thư viện khối phổ của các chất đã được xác đinh trước. Việc này có thể giúp họ định danh được chất đó (nếu phép so sánh tìm được kết quả tương ứng) hoặc là cơ sở để đăng ký một chất mới (nếu phép so sánh không tìm được kết quả tương ứng). Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 18 III.Các biện pháp khắc phục khi thực phẩm bị nhiễm melamine: Tại Việt Nam hiện nay, việc xử lý sữa nhiễm melamine thực hiện bằng phương pháp đốt, còn tại Trung Quốc, nơi phát sinh sữa nhiễm melamine đầu tiên, thì xử lý bằng cách đóng gạch với mức tiêu tốn 100 đô la Mỹ/tấn (đốt thì rẻ hơn 70% so với đóng gạch Ngoài ra sữa nhiễm melamine có thể được xử lý thành phân bón hữu cơ bằng giải pháp công nghệ sinh học. Quy trình thực hiện tương tự như sản xuất phân vi sinh, tuy nhiên điểm khác biệt duy nhất (khác với vi sinh thông thường) là phải bổ sung thêm một số chủng vi sinh chọn lọc - chủng vi sinh có enzym (do Công ty Mai Việt sản xuất) có khả năng phân hủy sữa hoàn toàn trong vòng 30 ngày. IV.Một số giải pháp hạn chế sự nhiễm melamine vào cơ thể: - Sữa mẹ là thức ăn tốt nhất cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ. Do đó, bà mẹ nên cho con bú mẹ hoàn toàn ít nhất trong 6 tháng đầu. Trong thời điểm nhạy cảm này, bà mẹ càng phải cố gắng tận dụng tối đa nguồn sữa mẹ. Trong trường hợp đi làm thì có thể vắt sữa mẹ để dành cho con. Dụng cụ chứa sữa có thể bình nhựa hoặc ly thủy tinh đậy kín nắp. -Các nhà sản xuất cần phải công bố rõ ràng thành phần các chất dinh dưỡng,vitamine và các chất khác trên bao bì, nhãn mác -Khuyến khích các doanh nghiệp tự gửi mẫu đến các trung tâm kiểm nghiệm để kiểm tra xem sản phẩm của mình có an toàn hay không. - Bạn hãy chọn những nhãn sữa có nhãn mác ghi đầy đủ các thông tin như tên sản phẩm, tác dụng, hạn sử dụng, nhà sản xuất hay nhà nhập khẩu có địa chỉ rõ ràng, thành phần của sữa, có số chứng nhận công bố chất lượng của Cục An toàn vệ sinh thực phẩm và đã được Bộ Y tế công bố là sữa không nhiễm chất melamine. -Thường xuyên theo dõi báo đài để có kiến thức tiêu dùng và sáng suốt khi lựa chon một sản phẩm nào đó Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 19 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn