Đang tải... (xem toàn văn)
xác định melamine trong sữa bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (hplc)
LỜI MỞ ĐẦU Có lẽ ai trong chúng ta cũng đã từng uống sữa và cũng biết được những lợi ích mà việc uống sữa mang lại cho sức khỏe của con người. Sữa đáp ứng nhu cầu của cơ thể về acid amin không thay thế, acid béo không no, khoáng (đặc biệt là canxi và phốt pho) và vitamin. Sữa không những bổ dưỡng mà còn có tác dụng giải độc. Trong số các thức ăn tự nhiên của con người, không có sản phẩm nào mà các chất cần thiết cho cơ thể lại được phối hợp một cách hiệu quả như sữa. Chính nhờ giá trị dinh dưỡng cùng với sự tiện lợi mà sữa được hầu như mọi người ưa chuộng và sử dụng hằng ngày. Nhưng gần đây, dư luận trong và ngoài nước xôn xao về nhiều loại sữa bột có nguồn gốc từ Trung Quốc có chất melamine gây độc hại cho cơ thể. Vậy melamine là chất gì? Tác hại của nó như thế nào? Và làm sao để xác định được sự có mặt của melamine trong sữa? Chúng tôi sẽ giải đáp những thắc mắc đó cũng như giới thiệu đến mọi người một phương pháp xác định melamine trong sữa sử dụng phổ biến nhất hiện nay – đó là phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan về chất Melamine 1. 1. Melamine là gì? Melamine được tổng hợp lần đầu tiên năm 1834, Melamine (tên đầy đủ 1,3,5 -triazine-2,4,6-triamine) là một bazơ hữu cơ có công thức hóa học C 3 H 6 N 6 tạo thành từ 3 phân tử cyanamide (CN 2 H 2 ). Nếu tính tỷ lệ các nguyên tố cácbon (C), nitơ (N) và hydro (H) thì nitơ chiếm tới 66% theo khối lượng. Melamine tan ít trong nước, có khả năng giải phóng N khi gặp nhiệt độ cao và được sử dụng làm chất chống cháy. Melamine còn là dẫn chất của thuốc trừ sâu cyromazine và có thể được hình thành trong cơ thể động vật có vú từ cyromazine. Có nghiên cứu cho rằng melamine cũng được hình thành từ cyromazine khi cyromazine có mặt trong mô thực vật. Melamine được tổng hợp từ chất urê - một chất có thành phần nitrogen cao - là chất rắn màu trắng, chịu nhiệt cao đến 350 O C. Melamine là thành phần chính của công nghệ sản xuất các vật dụng gia đình (chén đĩa), formica (dùng trong công nghệ bàn ghế, tấm vách ), bao bì, nhựa, melamine dùng làm chất keo dán Hình 1.1: melamine được sử dụng trong sản xuất đồ nhựa Melamine có độc tính qua thử nghiệm: gây ngộ độc cấp trên chuột với liều chết (LD50), qua đường uống là trên 3.000mg cho mỗi kg. Một nghiên cứu ở Liên Xô trước đây, vào những năm 1980, cho rằng chất muối sinh ra khi melamine kết hợp với acid cyanuric là cyanurat melamine, dùng sản xuất chất chống cháy, có thể độc hại hơn nhiều lần so với melamine dùng đơn độc hay acid cyanuric dùng đơn độc. Một nghiên cứu khác về ngộ độc học nêu lên rằng trong thức ăn của các vật nuôi trong nhà (chó, mèo) có nhiễm hỗn hợp hai chất melamine và acid cyanuric sẽ gây ra suy thận cấp. Hình 1.2: công thức cấu tạo của melamine C 3 H 6 N 6 Hình 1.3: công thức khai triển của melamine 1. 2. Sự ra đời và phương pháp tổng hợp melamine Nhà hóa học người Đức tên Justus von Liebig là người đầu tiên tổng hợp melamine vào năm 1834. Trong phương pháp tổng hợp của Justus von Liebig, calcium cyanamide (CaCN 2 ) được chuyển thành dicyandiamide sau đó được nung nóng để tạo melamine. Ngày nay urê được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất melamine. Phương trình hóa học như sau: 6(NH 2 ) 2 CO → C 3 H 6 N 6 + 6NH 3 + 3CO 2 Trước hết, urê được phân tách tạo axit cyanic (HNCO) (phản ứng cần nhiệt độ cao : (NH 2 ) 2 CO → HCNO + NH 3 Tiếp theo là phản ứng polyme hóa axit cyanic tạo dioxit cácbon và melamine (phản ứng tỏa nhiệt): 6HCNO → C 3 H 6 N 6 + 3CO 2 Xét toàn bộ quá trình, phản ứng tạo melamine là phản ứng cần nhiệt độ cao. Chính vì vậy, melamine cũng là tạp chất trong sản xuất urê. Quy trình kết tinh và rửa melamine làm sản sinh một lượng lớn nước thải có hại nếu chúng được xả trực tiếp vào môi trường. Thông thường nước thải được cô thành dạng rắn (có thể chứa đến 75% melamine) nhưng thuận tiện và an toàn hơn trong cho quản lý và xử lý. 1.3. Tại sao melamine lại được cho vào sữa tươi và sữa bột trẻ em? Đối với nhà sản xuất, melamine và cả với acid cyanuric, là hai chất giúp làm tăng “nồng độ đạm” trong sản phẩm dù nồng độ đạm thật trong đó chả có bao nhiêu! Vì lợi nhuận, nhà sản xuất thực phẩm đã đánh lừa nhà kiểm định bằng cách cho melamine vào thực phẩm. Do lòng tham không đáy, một số nhà sản xuất còn cho vào cả hai chất melamine và acid cyanuric. Thế là gây ra thảm họa ngộ độc hàng loạt. Acid cyanuric rẻ hơn melamine nhiều, đó cũng là lý do có thể có sự hiện diện cả đôi trong thực phẩm dẫn tới gây độc mà người ta không ngờ đến. Hình 1.4: sữa nhiễm melamine bị tiêu hủy 1.4. Ảnh hưởng của melamine đến sức khỏe? Chưa có nghiên cứu nào về tác động của melamine đối với sức khỏe. Thế nhưng, tình trạng của trẻ em Trung Quốc dùng sữa nhiễm melamine đã cho thấy tác động của hóa chất này lên con người gần giống với kết quả thử nghiệm trên súc vật. Đặc biệt, Bản thân melamine không có tính độc ở liều thấp nhưng khi kết hợp với axit cyanuric (cũng có trong sữa bột) sẽ tạo thành muối tinh thể đóng trong các ống thận nhỏ gây bít tắc, sỏi thận, ảnh hưởng đến sự tạo nước tiểu và gây suy thận, tử vong. Một số nghiên cứu trên súc vật cho thấy melamine có khả năng gây ung thư. Nghiên cứu còn cho thấy melamine có khả năng hủy hoại hệ thống miễn dịch của con người. Hình 1.5: Melamine (màu xanh) dễ dàng kết hợp với axít cyanuric (màu đỏ) qua liên kết hydro tạo kiểu liên kết phân tử hình mái ngói, lắng đọng và gây sỏi thận. Hình 1.6: Melamine gây sỏi thận Melamine thường gây ngộ độc mãn tính do khó tan trong nước và cần thời gian dài để thải trừ. Tổn thương hệ sinh sản, sỏi bàng quang, sỏi thận và ung thư bàng quang là những hậu quả của việc sử dụng melamine trong thời gian dài. Hình 1.7: melamine ảnh hưởng đến sức khỏe trẻ nhỏ 1.5. Triệu chứng của nhiễm độc melamine? Bị kích thích ở da, mắt, hô hấp, tiểu ra máu, tiểu ít, tiểu khó hoặc không tiểu được, có dấu hiệu nhiễm trùng tiểu (sốt, đau lưng, tiểu gắt, tiểu giắt), huyết áp tăng là các dấu hiệu cần cảnh giác sau khi sử dụng sản phẩm. 1. 6. Liều lượng dung nạp melamine an toàn cho một người Nhiều hàng hóa lưu hành trên thị trường đều hàm chứa một ít melamine. Điều này cũng dễ hiểu, bởi vì hóa chất này được sử dụng trong các quy trình sản xuất giấy và bao bì cho nhiều loại hàng hóa gia dụng. Do đó, không có gì đáng ngạc nhiên khi tìm thấy melamine trong các vật gia dụng này. Vấn đề là liều lượng melamine cỡ nào có thể gây tác hại đến sức khỏe cho con người. Câu hỏi này khó có câu trả lời dứt khoát, bởi vì phần lớn dữ liệu về tác hại của melamine trong quá khứ được thu thập qua thí nghiệm trên chuột, chó và mèo, chứ không phải trên người (và cũng chẳng có nhà khoa học nào dám làm thí nghiệm trên người). Tuy nhiên, sau khi các chuyên gia về an toàn thực phẩm trên thế giới thảo luận, họ nhất trí rằng nồng độ melamine dung nạp hàng ngày có thể chấp nhận được (tiếng Anh là tolerable daily intake hay TDI) là 0.5 mg/kg cân nặng. Ở Mĩ, Cục quản lí thực phẩm và dược phẩm (FDA) đề nghị TDI 0.63 mg/kg cân nặng. Khái quát hóa từ tiêu chuẩn trên, chúng ta có thể nói cứ mỗi kg cân nặng, một người có thể hấp thu 0.5 mg melamine mỗi ngày. Chẳng hạn như một em bé cân nặng 20 kg thì liều lượng melamine an toàn là 10 mg/ngày; hay một người lớn nặng 60 kg thì có thể dùng 30 mg/ngày mà không gây tác hại đến sức khỏe. 1. 7. Nồng độ an toàn cho sữa và thực phẩm Theo tiêu chuẩn mới về an toàn thực phẩm, hàm lượng an toàn melamine tối đa là 0,15 mg/kg với sữa nước dành cho trẻ em, 1 mg/kg với sữa bột dành cho trẻ em và 2,5 mg/kg với thức ăn cho động vật và các thực phẩm khác. Đó là tiêu chuẩn mới do Ủy ban luật quốc tế về chất lượng và an toàn thực phẩm của LHQ (CAC) công bố ngày 5/7/2012. CHƯƠNG 2: Phương pháp xác định melamine trong sữa bằng sắc ký lỏng cao áp HPLC 2.1. Các phương pháp xác định melamine trong sữa Dùng máy sắc ký khí khối phổ GC/MS để kiểm nghiệm melamine Phương pháp Dumas Phương pháp Kjedal Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC Tại sao lại chọn Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC? Vì sắc lỏng kí hiệu năng cao là phương pháp rất thuận lợi để định lượng một chất trong hỗn hợp vì chất đó tách ra khỏi chất khác. HPLC được sử dụng rộng rãi hơn cả trong phân tích lương thực thực phẩm như xác định các hóa chất bị cấm, các chất tồn dư và kiểm soát chất lượng, nó mang lại độ chính xác cao cũng như thời gian tiến hành ngắn và thỏa mãn các tiêu chí: [...]... thực tế của máy sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) Kí mã hiệu: LC – 20AD Hãng sản xuất: Shimazhu – Nhật Bản 2.3 Xác định melamine trong sữa bằng sắc ký lỏng cao áp HPLC 2.3.1 Hóa chất và thuốc thử Chất chuẩn: Melamine (99,0%) Dung môi: Methanol Dung môi rửa giải: Trifluoroacetic và Methanol Mẫu thử (sữa dạng bột hoặc lỏng) Nước sử dụng cho việc chuẩn bị pha động và pha loãng được lọc bằng hệ thống Q-pod... là trái tim của của hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao Cột pha tĩnh thông thường làm bằng thép không rỉ, chiều dài cột thay đổi từ 5-25cm đường kính trong 1-10mm, hạt nhồi cỡ 0.3-5µm,… Chất nhồi cột phụ thuộc vào loại cột và kiểu sắc ký Detector - Đầu dò Là bộ phận phát hiện các chất khi chúng ra khỏi cột và cho các tín hiệu ghi trên sắc ký đồ để có thể định tính và định lượng Tùy theo tính chất... phát hiện được chất cần xác định có vượt quá giới hạn cho phép so với mẫu chuẩn hay không Chương 3: Các biện pháp khắc phục khi sữa bị nhiễm melamine Tại Việt Nam hiện nay, việc xử lý sữa nhiễm melamine được thực hiện bằng phương pháp đốt, còn tại Trung Quốc xử lý bằng cách đóng gạch tiêu tốn 100$/tấn (đốt rẻ hơn 70%) Ngoài ra có thể xử lý sữa nhiễm melamine thành phân bón hữu cơ bằng công nghệ sinh học,... không tốn lao động Efficient – hiệu quả Cheap – giá rẻ Low detection limit - Giới hạn phát hiện thấp Simple method – phương pháp đơn giản 2.2 Sơ lược về hệ thống HPLC Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao gồm có các bộ phận cơ bản như sau: Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống HPLC Trong đó: 1: Bình chứa pha động 2: Bộ phận khử khí 3: Bơm cao áp 4: Bộ phận tiêm mẫu 5: Cộ sắc ký (pha tĩnh) 6: Đầu dò – detector... vi sinh vật có enzyme có khả năng phân hủy sữa hoàn toàn Kết luận Phát hiện định lượng melamine có thể được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng bằng cách sử dụng HPLC / UV Phương pháp này có thể được thường được sử dụng như một bài kiểm tra tiêu chuẩn melamine để tránh sản phẩm sữa chết người đi vào thị trường Thị trường sữa hiện nay chuyển động không ngừng, các sản phẩm sữa nội lẫn ngoại được ồ ạt tung... còn lại được bổ sung vào một lọ HPLC để phân tích Các thông số cài đặt 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 ở Việt Nam cũng đang sử dụng phương pháp này Nồng độ có thể phát hiện: theo các báo cáo phương pháp này phát hiện melamine với nồng độ khoảng vài chục ppb (parts per billion - 1 phần tỉ) Các tham... thống Q-pod Millipore 2.3.2 Hệ thống sắc ký - detector Đầu dò UV, cột C18 (150mm x 3.2mm ID, kích thước hạt 5 µm) 2.3.3 Pha dung dịch Dung môi Dung môi 50% methanol (về thể tích) được chuẩn bị bằng cách pha thể tích bằng nhau của methanol và nước Dung dịch chuẩn Melamine Cân chính xác 100mg melamine vào bình định mức 100mL, hòa tan với Methanol 50% bằng cách rung trong bể rung siêu âm 30 phút Lên thể... thu được dung dịch có nồng độ melamine 1000 µgmL-1 Pha loãng 5mL melamine trên (1000 µgmL -1) bằng 50 ml 50% methanol để được nồng độ melamine 100 µgmL-1 Pha loãng tiếp 5mL melamine 100 µgmL-1 bằng 50 ml methanol 50% để được nồng độ melamine 10 µgmL-1 Chuẩn bị mẫu Cho 10 ml (mẫu dạng lỏng) hoặc 1,0 g (mẫu khô) vào bình định mức 100 ml Mẫu được pha với 10 ml dung dịch melamine của 1000 µgmL-1, được... kết quả phân tích Bơm cao áp Mục đích để bơm pha động vào cột thực hiện quá trình chia tách sắc ký Bơm phải đạt được áp suất cao khoảng 250-600bar và tạo dòng liên tục Lưu lượng bơm từ 0.1 đến 10ml/phút Bộ phận tiêm mẫu Để đưa mẫu vào cột phân tích theo với thể tích bơm có thể thay đồi Có 2 cách đưa mẫu vào cột: bằng tiêm mẫu thủ công và tiêm mẫu tự động (autosamper) Cột sắc ký Cột chứa pha tĩnh được... 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 Tuy nhiên, từ peak này ta 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 . Dumas Phương pháp Kjedal Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC Tại sao lại chọn Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC? Vì sắc lỏng kí hiệu năng cao là phương pháp rất thuận lợi để định. 2: Phương pháp xác định melamine trong sữa bằng sắc ký lỏng cao áp HPLC 2.1. Các phương pháp xác định melamine trong sữa Dùng máy sắc ký khí khối phổ GC/MS để kiểm nghiệm melamine Phương pháp. giới thiệu đến mọi người một phương pháp xác định melamine trong sữa sử dụng phổ biến nhất hiện nay – đó là phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan về chất Melamine 1.