Tiểu luận Xác định hàm lượng melamine trong thực phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỬU LONG KHOA KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TIỂU LUẬN MÔN HỌC PHÂN TÍCH THỰC PHẨM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MELAMINE TRONG THỰC PHẨM GVHD: Đặng Xuân Đào Trương Quốc Khánh MSSV: 1111032039 Nguyễn Thị Trúc Ly MSSV: 1111032049 Lớp: CNTP-K11 Niên khóa: 2011-2012 MỤC LỤC Chương I. TỔNG QUAN VỀ MELAMINE TRONG SỮA Tổng quan về sữa nhiễm Melamine: Gần đây việc tìm thấy Melamine, một chất có hại cho sức khoẻ có trong sữa và các sản phẩm sữa như bánh, kẹo… đã gây nhiều lo lắng cho người dân và cả các nhà quản lý về an toàn vệ sinh thực phẩm, vì đây là loại thực phẩm rất phổ biến được nhiều người sử dụng, nhất là trẻ em. Kiểm soát hàm lượng Melamine trong sữa và các sản phẩm từ sữa hiện nay là việc cần thiết để bảo vệ sức khoẻ người dân. Việc thêm Melamin vào sữa tại Trung Quốc trong thời gian gần đây với mục đích tăng “đạm” đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người tiêu dùng. Theo thông tấn xã Pháp (AFP) tại Beijing, cho đến nay gần 13.000 trẻ em đã nhập viện tại Trung Quốc sau khi uống sữa có chứa Melamine, trong đó 104 trẻ bệnh rất nặng và có ít nhất 4 trẻ bị tử vong. Melamine đã được phát hiện trong sữa hộp trẻ em, sau đó phát hiện trong cả sữa lỏng đóng hộp, yoghurt và kem tại Trung Quốc. Hàm lượng nhiễm Melamine trong khoảng từ 0.09 mg/kg đến 2.560 mg/kg. Gần đây, việc nhập khẩu một lượng sữa và nguyên liệu sữa từ Trung Quốc và các nước khác vào tiêu thụ tại thị trường Việt Nam gây nhiều bất an cho người dân và cả cho các cơ quan chức năng về an toàn vệ sinh thực phẩm. Melamine có tìm thấy trong các loại sữa và sản phẩm sữa đang tiêu thụ tại nước ta không? Đây là vấn đề thật sự cần được quan tâm. Vì thế việc kiểm tra, giám sát Melamine nhiễm trong sữa và sản phẩm sữa là điều cần thiết phải thực hiện nhằm bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Tầm quan trọng của sữa đối với đời sống con người: Sữa chứa rất nhiều thành phần khác nhau, bao gồm protein, lipid, đường lactose, các chất khoáng, các men và các hoạt chất sinh học khác. Nếu tính theo khối lượng thì 1 lít sữa bò với thành phần đặc trưng như sau:  - Nước: 900-910g.  - Vật chất khô, bao gồm:  + Các chất béo (37-38g) bao gồm 99% là các lipid đơn (glycerit) và từ 0,5 đến 1% là các lipid phức. + Gluxit đặc thù của sữa là đường đôi lactose (33-48g).  + Vật chất chứa nitơ (33-38g)  bao gồm: 80% cazein, 18% protein trong nước sữa (lactoserum) và 2% nitơ phi protein. + Sữa chứa nhiều khoáng và vitamin, thành phần của chúng trong 1 lít sữa như sau: Kali 1,34 - 1,70g Vitamin D 15 - 20  IU Canxi  1,00 - 1,40g Vitamin B3 1 - 2 mg Natri 0,35 - 0,60g Vitamin B1 0,3 - 1 mg Magnê 0,10 - 0,15g Vitamin B2 0,3 – 3 mg Clo 0,80 - 1,10g Vitamin B6 0,3 - 1mg Photpho 0,75 - 1,10g Vitamin B12 1 - 8 mg Vitamin A 1000 - 3000 IU Vitamin C 10 - 20 mg  + Ngoài ra, sữa còn chứa các nguyên tố vi lượng như: nhôm, brom, đồng, sắt, flo, iốt, mangan, molipden, silic, kẽm. Nói chung, sữa là nguồn thực phẩm thiết yếu cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho con người. Quy trình sản xuất sữa: Thuyết minh quy trình: Nguyên liệu: + Nguyên liệu chính: Bột sữa gầy, Sữa tươi. + Nguyên liệu phụ: Dầu bơ, Đường, Nước. + Phụ gia: Chất ổn định . + Muối phosphat và citrat của Natri, Kali. Gia nhiệt chuẩn hóa: Điều chỉnh thành phần sữa gầy, dầu bơ, đường… phù hợp với từng loại sản phẩm sữa. Trộn tuần hoàn: Mục đích: Tán, hòa tan đồng đều các thành phần, nguyên liệu. Yêu cầu kỹ thuật: + Nhiệt độ: 600C. + Thời gian: 1 giờ - 1 giờ 30 phút. + Thiết bị: Hệ thống bồn trộn có cánh khuấy. Lọc: Mục đích: Loại bỏ những cặn bã hay tạp chất có trong nguyên liệu. Yêu cầu kỹ thuật: Kích thước lỗ lọc < 300 µm, cặn được tách ra, không có sự biến đổi nào của sữa. Thiết bị: Lọc dạng túi tháo rời. Đồng hóa: Đồng hóa là quá trình xử lý cơ học, dùng lực tác dụng lên các hạt béo. Yêu cầu kỹ thuật: + Nhiệt độ: 700C. + Áp suất: 100-110 bar. + Kích thước hạt béo giảm, các hạt chất béo phân phối đồng đều trong khối sữa làm cho trạng thái hệ nhũ tương trong sữa bền hơn. Thiết bị: Thiết bị đồng hóa hai cấp. Thanh trùng: Mục đích: Tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh cho người và tăng thời gian bảo quản. Cải thiện tính ổn định của protein, tạo cấu trúc cho sản phẩm. Yêu cầu kỹ thuật: + Nhiệt độ: 1500C. + Áp suất làm việc: 9 bar. + Thời gian: 5 phút. + Chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện màng cream, sữa sẫm màu (tuy nhiên do lượng nước trong sữa khá lớn nên khó quan sát đuợc). +VSV bị phá hủy hoàn toàn, ức chế hoạt động các bào tử.+ Vô hoạt hoàn toàn các enzyme trong sữa. Thiết bị: Vỉ trao đổi nhiệt PHE (plate heat exchanger). Cô đặc, làm nguội: Tăng nồng độ chất khô của sữa từ nồng độ chất khô của dịch trộn ban đầu 23,46 % lên giá trị yêu cầu của sản phẩm sữa đặc (72-73%). Loại bỏ khí hòa tan trong dịch sữa nhờ quá trình bốc hơi trong chân không. Yêu cầu kỹ thuật: + Nhiệt độ: < 440C. + Áp suất: Chân không, Sữa có màu vàng kem. Thiết bị: Tháp cô đặc hoạt động ở áp suất chân không. Kết tinh: Tạo điều kiện cho lactose trong sữa kết tinh một cách triệt để. Hoàn thiện sản phẩm, giúp cho sữa sau cô đặc có một trạng thái đặc mịn. Yêu cầu kỹ thuật: Nhiệt độ: 30 – 320C. Thời gian: nhanh, có sự chuyển pha của đường từ dạng hòa tan thành tinh thể. Tinh thể lactose tạo thành thật nhỏ và không thể phát hiện khi cảm quan. Thiết bị: Bồn chứa vô trùng có áo cách nhiệt và cánh khuấy. Chuẩn hóa: Kiểm tra các tính chất hóa lý của sữa như độ nhớt, hàm lượng chất khô. Yêu cầu kỹ thuật: + Chất béo: 8%. + Đường: 45%. + Nước: 27%. + Chất khô: 20%. Đóng hộp: Quá trình rót và đóng hộp phải hạn chế tối đa việc để sữa tiếp xúc trực tiếp với không khí chưa được khử trùng. Hộp sữa và nắp sữa phải được tiệt trùng trước khi đóng hộp. Nhiệt độ đầu rót: 12.5-190C. Thiết bị chiết rót. Chương II. PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG MELAMINE TRONG SỮA Tổng quan chất Melamine: Melamine tên đầy đủ là 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine. Là một bazơ hữu cơ dạng tinh thể trắng. Có công thức hóa học C3H6N6 tạo thành từ 3 phân tử cyanamide (CN2H2). Khối lượng phân tử: 126.12g/mol. Hòa tan yếu trong nước (ở 200C, 3.1g/l). Tan chảy ở 3500C. Nếu tính tỷ lệ các nguyên tố cacbon (C), nitơ (N) và hydro (H) thì nitơ chiếm tới 66% theo khối lượng. Công thức cấu tạo và công thức phân tử: Trong tự nhiên, Melamine là sản phẩm trao đổi chất hình thành trong cơ thể động vật có vú khi ăn vào cyromazine. Melamine được tổng hợp đầu tiên do nhà hoá học Đức Justus von Liebig (1834). Ngày nay, việc tổng hợp được công nghiệp hoá sử dụng urea ((NH2)2CO), theo phản ứng:  Sản phẩm hình thành là khí và dung dịch, khí được tái thu hồi để giảm thải tiết NH3 và dung dịch được tinh thể hoá để cho ra 70% Melamine, 23% oxytriazines (ammeline, ammelide và cyanuric acid), 0.7% polycondensates (melem, melam và melon). Độc tính của Melamine: Melamine (màu xanh) dễ dàng kết hợp với acid cyanuric (màu đỏ) qua liên kết hydro tạo kiểu liên kết phân tử hình thành mái ngói, lắng đọng và gây sỏi thận. Melamine tự nó không được xem là một độc chất. Nhưng khi kết hợp với Acid cyanuric thì nó trở nên độc hại. Khi Melamine kết hợp với cyanamide sẽ cho ra Melamine cyanurate có khả gây sỏi thận thậm chí dẫn tới tử vong. Acid cyanuric là chất tổng hợp, dùng nhiều trong công nghiệp, có nhiều tên gọi khác nhau, có màu trắng, không mùi, là dẫn chất trong ngành nhuộm vải, thuốc tẩy, thuốc diệt cỏ. Acid cyanuric hiện được nghiên cứu đi đôi với Melamine, là thủ phạm kết hợp với Melamine làm thành một hỗn hợp có độc tính cao hơn, gây ra cơn sốt về ngộ độc sữa Melamine hiện nay. Ảnh hưởng của Melamine đến sức khỏe: Gây sỏi thận: Ngộ độc Melamine cấp tính: Vai trò của Melamine: Melamine là chất có nitrogen chiếm 66% theo khối lượng, chính là cơ sở cho việc thêm Melamine vào sữa để tăng hàm lượng nitrogen nhằm thổi phồng là sữa giàu protein. Vì hàm lượng nitơ cao nên Melamine được những nhà sản xuất "gian dối" đưa vào thực phẩm, đưa 1% Melamine vào trong thực phẩm thì làm tăng lên 4,13% protein thô. 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). Xác định hàm lượng Melamine trong mẫu sữa bằng phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ (GC-MS): Sắc kí khí ghép khối phổ (GC-MS_Gas Chromatography Mass Spectometry) là một trong những phương pháp sắc kí hiện đại nhất hiện nay với độ nhạy và độ đặc hiệu cao, được sử dụng trong các nghiên cứu và phân tích kết hợp. Thiết bị GC-MS được cấu tạo thành 2 phần: phần sắc ký khí (GC) dùng để phân tích hỗn hợp các chất và tìm ra chất cần phân tích, phần khối phổ (MS) mô tả các hợp phần riêng lẽ bằng cách mô tả số khối. Bằng sự kết hợp kỹ thuật này, các nhà hóa học có thể đánh giá, phân tích định tính, định lượng và có cách giải quyết 1 số hóa chất. Ngày nay, người ta ứng dụng kỹ thuật GC-MS rất nhiều và sử dụng rộng rãi trong các ngành như y học, môi trường, nông sản, kiểm nghiệm thực phẩm… Máy Sắc kí khí ghép khối phổ (GC-MS) Nguyên tắc: Melamine trong mẫu được chiết bằng nước cất – aceonitril. Mẫu được làm sạch bằng cột chiết pha rắn SPE amino, sau đó tạo dẫn xuất bằng cột bằng N,O-BIS (Trimethylsilyl) trifloracetamid (BSTFA) với 1% trimethylclosilan (TMCS) dẫn xuất của Melamine được xác định trên máy sắc kí khí ghép khối phổ. Giới hạn phát hiện của phương pháp là 50 ppb. Thiết bị và dụng cụ: Micropipet. Lọ đựng mẫu cho máy GC-MS. Giấy lọc thô. Phễu lọc. Tube thủy tinh nút nhám 50, 100, 150 ml. Bình định mức 20, 50, 100, 500 ml. Cột chiết pha rắn SPE amino (Strata-NH2 500mg*3ml – phenomenex). Máy sắc kí khí ghép khối phổ (GC-MS) có chế độ tiêm mẫu chia / không chia dòng (Split/Splitless Injector). Cột sắc kí phân tích DB-5MS, đường kính trong 0.25 mm, bề dày lớp phim 0.25µm. Cân phân tích 4 số lẻ (chính xác đến 0.1mg). Bếp cách thủy. Bể siêu âm. Máy lắc vortex. Máy cô quay chân không. Hóa chất và thuốc thử: Chuẩn Melamine (Mr.Ehrenstoefer GmbH). Pyridine (Merck). Dung dịch N,O-bis (trimethylsilyl) trifluoacetamide (BSTFA) voiws 1% trimethylchlorosilane (TMCS) Alltech-18089. Acetoonitril tinh khiết HPLC (Merck). Nước cất 2 lần. 2,6 diamino-4-chlropyrimidine (DACP)-Sigma. Pha chế dung dịch: Dung dịch chuẩn Melamine 600 ppm: Cân chính xác 30mg Melamine cho vào bình định mức 50 ml, thêm vào khoảng 20 ml pyridine. Hòa tan hòa toàn và định mức đến vạch bằng pyridine. Dung dịch chuẩn Melamine 6 ppm: Hút 1ml dung dịch chuẩn Melamine 600 ppm cho vào bình định mức 100 ml, định mức đến vạch bằng pyridine. Dung dịch chuẩn Melamine 600 ppb: Hút 1ml dung dịch chuẩn Melamine 6 ppm cho vào bình định mức 10ml, định mức đến vạch bằng pyridine. Dung dịch nội chuẩn 2,6 diamino-4-chloropyrimidine(DACP) 600 ppm: cân chính xác 30 mg DACP cho vào bình định mức 50 ml, thêm vào khoảng 20 ml pyridine. Hòa tan hoàn toàn rồi định mức đến vạch bằng pyridine. Dung dịch nội chuẩn 2,6 diamino-4-chloropyrimidine (DACP) 6 ppm: hút 1 ml dung dịch nội chuẩn DACP 600 ppm cho và bình định mức 100ml, định mức đén vạch bằng pyridine. Dung dịch nội chuẩn 2,6 diamino-4-chloropyrimidine (DACP) 6 ppb: hút 1ml dung dịch nội chuẩn DACP 6 ppm cho vào bình định mức 10 ml, định mức đến vạch bằng pyridine. Tiến hành phân tích: Chuẩn bị mẫu: Cân 5 mg mẫu cho vào cốc thủy tinh 50 ml. Hòa tan mẫu bằng 15 ml nước cất, đánh siêu âm cho đến khi mẫu đồng nhất. Cho tất cả dịch mẫu vào bình định mức 50 ml, định mức đến vạch bằng acetonitril. Sau đó lọc qua giấy lọc thô. Lấy dịch lọc qua cột SPE amino như sau: Hoạt hoá cột bằng 2 ml ethanol (để chảy từ từ không dùng áp suất). Cho 2 ml dung dịch lọc ở trên qua cột (để chảy từ từ không dùng áp suất). Sau khi mẫu đã qua cột dùng bơm chân không hút cột cho khô hẳn. Dịch chiết qua cột SPE được cho vào bình cô quay 50 ml. Cô quay tại 700C cho đến khi khô hoàn toàn. Sau đó cho vào bình cô quay 2 ml methanol, siêu âm 2 phút, chuyển lượng methanol này vào tube 15 ml có nắp vặn, đun khí nitơ thổi khô hoàn toàn dung dịch methanol có chứa Melamine. Sau đó thêm vào tube 100 µm pyridine đậy nắp kĩ tránh bay hơi. Tạo dẫn xuất cho chuẩn và mẫu: Lấy 100 µm dung dịch chuẩn Melamine 0.6 ppm cho vào tube thủy tinh có nắp vặn hoặc 100 µm dung dịch mẫu kiểm tra, thêm vào 100 µl dung dịch DACP 600 ppb và 400 µl dung dịch BSTFA với 1% TMCS. Đậy kín lọ, lắc đều, tạo dẫn xuất tại 700C-45 phút . Lấy ra để nguội về nhiệt độ phòng. Cho vào lọ đựng mẫu phân tích trên máy GC-MS. Phân tích trên máy sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS): + Cột phân tích DB-5MS. + Chế độ tiêm: không chia dòng (splitless). Mở xả khí sau một phút. Tốc độ chia 40 ml/phút. + Nhiệt độ buồng tiêm : 2800C. + Thể tích tiêm: 1 µl. + Khí mang: He. + Tốc độ khí 1.5 ml/phút. + Áp suất: 17.5 psi. + Chế độ chạy: đẳng dòng (constant flow). + Nhiệt độ ban đầu: 750C. + Thời gian giữ: 1 phút . + Bước tăng nhiệt: 150C/ phút . + Nhiệt độ cuối: 3200C. + Thời gian giữ 9 phút . + Nhiệt độ buồng chuyển 2000C. Điều kiện phối phổ: + Năng lượng electron: 70eV. + Chế độ chạy: toàn phổ từ 40- 450 amu và lựa chọn ion (SIM) với 4 ion 171 ; 197; 327 ; 342. + Thời gian mở felament: sau 8 phút. + Nhiệt độ tứ cực: 1500C. + Nhiệt độ nguồn ion hóa: 2300C. + Giá trị bộ khuếch đại: 300-500V. Xác định và tính kết quả: Xác định sự hiện diện của Melamine trong mẫu, mẫu chỉ được coi là dương tính với Melamine: + Trong phổ phải có sự hiện diện của cả 4 ion : 171; 197; 327; 342. + Thời gian lưu của chất phân tích phải trùng với thời gian lưu của chất dẫn xuất Melamine. + Tỉ lệ giữa các ion : 171/327; 197/327; 324/ 327 của mẫu phân tích phải tương ứng với dẫn xuất Melamine. Tính hàm lượng Melamin trong mẫu : Hàm lượng Melamine trong mẫu được tính toán theo phương pháp nội chuẩn : Tiêu chuẩn Melamine của bộ y tế là < 0.5 ppm. Trong đó: Smẫu: là diện tích đo trên máy. Snc(chuẩn): diện tích nội chuẩn của chuẩn đo trên máy. Schuẩn: diện tích chuẩn 0.6 ppm đo trên máy. Snc(mẫu): diện tích nội chuẩn của mẫu đo trên máy. 0.6: nồng độ chuẩn Melamine (ppm). 0.1: thể tích pyridin hòa tan mẫu (ml). 2: thể tích mẫu qua cột chiết pha rắn (ml). 50: thể tích dung môi pha loãng mẫu (ml). Kết quả phân tích Melamine. Đánh giá phương pháp phân tích: Ưu điểm: Là phương pháp phân tích Melamine hiện đại nhất hiện nay. Độ nhạy và độ đặc hiệu cao. Giới hạn phát hiện của phương pháp là 50 ppb. Dùng chất nội chuẩn để tăng tính chính xác cho phân tích. Nhược điểm: Phương pháp này dùng chất nội chuẩn nên ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi. Với điều kiện của Melamine thì không phân tích được sắc kí khối phổ trực tiếp nên phải tạo dẫn xuất để phân tích. Giá thành phân tích mẫu khá đắt. Kết luận: Sữa là một thức ăn bổ dưỡng, có thể dùng như một thức uống giải khác. Lợi ích do sữa mang lại là rất lớn, vừa cung cấp năng lượng, vitamin, khoáng chất cần thiết vừa tăng sức đề kháng cho cơ thể. Theo xu hướng phát triển kinh tế ngày càng cao trong xã hội, nhu cầu sử dụng sữa và các sản phẩm sữa sẽ còn gia tăng rất nhiều về cả về số lượng lẫn chất lượng. Hơn bao giờ hết việc kiểm soát Melamine trong loại thực phẩm này phải được quan tâm đúng mức. Kết quả trên cho thấy tình trạng nhiễm Melamine trong sữa và các sản phẩm sữa tiêu thụ tại nước ta hiện nay là đáng lo ngại, kết quả phân tích mẫu Melamine sẽ là cơ sở dữ liệu giúp cơ quan chức năng tiếp tục theo dõi, giám sát trong thời gian tới nhằm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cho người dân. TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng: PGS.TS Dương Thanh Liêm, Bộ môn Dinh dưỡng, Khoa Chăn nuôi Thú y Trường Đại học Nông Lâm, Tp. HCM. www.en.wikipedia.org/wiki/Melamine www.mz-at.de/pdf/MelamineCrisis080926.pdf www.hoahocvietnam.com www.sachdientu.edu.vn www.choluanvan.vn www.tailieu.vn www. dantri.com.vn/c7/s7-251646/su-that-ve-melamine.htm www.tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/Melamine:_Ứng_dụng_và_tác_hại www.ykhoa.net/.../081001_nguyenvantuan_lieuluongmelamime.htm www.hua.edu.vn/khoa/cnts/index.php?option=com...task... www.docsachonline.vn/.../phan-tich-ham-luong-melamine-kem-file-power...