Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xác định một số chất tạo ngọt trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng Detector đo độ dẫn không tiếp xúc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:73

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài luận văn nhằm nghiên cứu ứng dụng thiết bị điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc nhằm mục đích xác định đồng thời hàm lượng một số chất tạo ngọt (Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin) trong mẫu thực phẩm. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xác định một số chất tạo ngọt trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng Detector đo độ dẫn không tiếp xúc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHẤT TẠO NGỌT TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHẤT TẠO NGỌT TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118. LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THỊ ÁNH HƯỜNG Hà Nội – 2014
LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Thị Ánh Hường đã giao đề tài, nhiệt tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn GS. Peter C. Hauser, TS. Mai Thanh Đức và ThS. Bùi Duy Anh đã thiết kế lắp đặt và hỗ trợ các trang thiết bị cũng như tư vấn kỹ thuật trong quá trình thực hiện nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy cô trong Bộ môn Hóa Phân tích nói riêng và trong khoa Hóa học nói chung đã dạy dỗ, chỉ bảo và động viên tôi trong thời gian học tập tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn Nguyễn Thị Liên – sinh viên K56A khoa Hóa học đã đã phối hợp thực hiện nghiên cứu cùng với tôi. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn gia đình, các bạn học viên và sinh viên bộ môn Hóa phân tích đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu này. Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Học viên Nguyễn Đức Thắng
MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................... 3 1.1. Chất phụ gia thực phẩm .................................................................................... 3 1.1.1. Giới thiệu chung về phụ gia thực phẩm .......................................................... 3 1.1.2. Phân loại phụ gia thực phẩm .......................................................................... 3 1.1.2.1. Phân loại theo chức năng ............................................................................ 3 1.1.2.2. Phân loại dựa trên sức khỏe người tiêu dùng ............................................... 4 1.1.3. Những nguy hại của phụ gia thực phẩm ......................................................... 5 1.2. Tổng quan về chất tạo ngọt ............................................................................... 5 1.2.1. Phân loại chất tạo ngọt ................................................................................... 6 1.2.2. Giới thiệu chung về các chất phân tích: Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin ...................................................................................................... 7 1.2.2.1. Thông tin chung .......................................................................................... 7 1.2.2.2. Tính chất, ứng dụng và tác hại của Aspartam, Acesulfam kali, Cyclamat, Saccharin ...................................................................................................... 8 1.2.3. Quy định về các chất tạo ngọt ...................................................................... 10 1.2.4. Vấn đề sử dụng chất tạo ngọt trong thực phẩm hiện nay .............................. 11 1.3. Tổng quan các phương pháp phân tích ............................................................ 12 1.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS .................................................. 12 1.3.2. Phương pháp phổ hồng ngoại chuyển hóa fourier (FT-IR) ........................... 12 1.3.3. Phương pháp sắc ký lỏng (HPLC) ................................................................ 13 1.3.4. Phương pháp điện di mao quản (CE) ........................................................... 15 1.4. Phương pháp điện di mao quản ....................................................................... 17 1.4.1. Cấu tạo của một hệ CE cơ bản ..................................................................... 17 1.4.2. Các kỹ thuật bơm mẫu trong CE .................................................................. 19
1.4.3. Các đại lượng trong phương pháp điện di mao quản: độ điện di, tốc độ điện di và thời gian diện di ..................................................................................... 20 1.4.4. Phương pháp điện di mao quản với detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE- C4D) ........................................................................................................... 21 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ............................................................................. 23 2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ................................................................ 23 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................... 23 2.1.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................... 23 2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 23 2.2.1. Phương pháp xử lý mẫu sơ bộ ..................................................................... 23 2.2.2. Phương pháp xử lý số liệu........................................................................... 24 2.3. Trang thiết bị và hóa chất............................................................................ 24 2.3.1. Các dụng cụ và thiết bị được sử dụng ......................................................... 24 2.3.2. Hóa chất ..................................................................................................... 26 2.3.2.1. Chất chuẩn ............................................................................................ 26 2.3.2.2. Hóa chất dung môi ................................................................................ 26 2.3.2.3. Chuẩn bị các dung dịch hóa chất ........................................................... 26 2.4. Phương pháp phân tích ............................................................................... 27 2.5. Các thông số đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích. ..................... 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 29 3.1. Khảo sát điều kiện tối ưu phân tích đồng thời Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (CE-C4D) .................................. 29 3.1.1. Khảo sát thành phần và pH của dung dịch đệm điện di ............................... 29 3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của thế đặt vào hai đầu mao quản ............................... 34 3.1.3. Khảo sát lựa chọn thời gian bơm mẫu ......................................................... 36 3.2. Đánh giá phương pháp phân tích................................................................. 38 3.2.1. Xây dựng đường chuẩn ............................................................................... 38 3.2.2. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp 41
3.2.3. Đánh giá độ chụm (độ lặp lại) và độ đúng (độ thu hồi) ................................ 42 3.3. Phân tích mẫu thực thực tế .......................................................................... 43 3.3.1. Mẫu nước giải khát ..................................................................................... 44 3.3.2. Mẫu nước chè đỗ đen .................................................................................. 45 3.3.3. Mẫu nước mắm ........................................................................................... 46 3.3.4. Mẫu thạch ................................................................................................... 48 3.3.5. Kết quả phân tích đối chứng phương pháp CE-C4D với phương pháp HPLC49 KẾT LUẬN ........................................................................................................... 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 52 PHỤ LỤC.............................................................................................................. 56
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Phân loại phụ gia thực phẩm theo chức năng ........................................... 3 Bảng 1.2. Phân loại chất tạo ngọt............................................................................. 6 Bảng 1.2. Thông tin chung về bốn chất tạo ngọt được lựa chọn trong nghiên cứu .... 7 Bảng 3.1. Tỉ lệ thành phần đệm Tris/Ches và pH. .................................................. 30 Bảng 3.2. Tỉ lệ thành phần đệm Tis/ His và pH...................................................... 31 Bảng 3.3. Tỉ lệ thành phần đệm Arg/Mes và pH. ................................................... 32 Bảng 3.4. Tỉ lệ thành phần đệm Arg/CAPS và pH. ................................................ 33 Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng thế tách (E) đến thời gian di chuyển của các chất phân tích ........................................................................................ 35 Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian bơm mẫu đến diện tích pic (Spic) và thời gian di chuyển (tdc) của Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin .............................................................................. 37 Bảng 3.7. Điều kiện tối ưu cho phân tích hỗn hợp Ace-K, Asp, Cyc, Sac bằng phương pháp điện di mao quản CE-C4D ............................................... 38 Bảng 3.8. Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin .............................................................................. 39 Bảng 3.9. Phương trình đường chuẩn của Ace-K, Asp, Cyc, Sac ........................... 41 Bảng 3.10. Giới hạn phát hiện Ace-K, Asp, Cyc, Sac bằng phương pháp điện di mao quản CE-C4D ................................................................................. 41 Bảng 3.11. Độ lặp lại và độ thu hồi trong mẫu thạch của Aspatam, Cyclamat, Saccharin, Acesulfam kali ..................................................................... 43 Bảng 3.12. Thông tin về mẫu phân tích ................................................................. 44 Bảng 3.13. Kết quả xác định hàm lượng Acesulfam kali trong mẫu nước mắm Ông Tây ................................................................................................ 47 Bảng 3.14. Kết quả xác định hàm lượng Aspartam và Acesulfam kali trong mẫu thạch...................................................................................................... 49 Bảng 3.15. Kết quả phân tích đối chứng với phương pháp HPLC .......................... 50
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo của một hệ thiết bị phân tích điện di mao quản ................. 17 Hình 1.2. Mặt cắt ngang bề mặt mao quản ............................................................. 18 Hình 1.3. Lớp điện tích kép trên bề mặt mao quản ................................................. 18 Hình 1.4. Các kĩ thuật bơm mẫu trong phương pháp điện di mao quản .................. 20 Hình 1.5. Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc ................ 21 Hình 1.6. Sơ đồ biểu diễn cấu trúc (A) và mạch điện tương đương (B) của cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc .......................................................................... 22 Hình 2.1. Ảnh chụp hệ thiết bị CE-C4D triển khai tại Việt Nam ............................ 24 Hình 2.2. Sơ đồ kết nối hệ thống C4D phiên bản bán tự động tại Việt Nam ........... 25 Hình 3.1. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Tris/Ches ........ 30 Hình 3.2. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Tris/His ........... 31 Hình 3.3. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Agr/Mes ......... 32 Hình 3.4. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Arg/CAPS ...... 33 Kết quả cho thấy đối với thành phần đệm Arg/CAPS thì độ phân giải kém đồng thời đường nền không ổn định và kết quả phân tích tốt nhất là ở pH 9,2. .. 33 Để có thể lựa chọn được hệ đệm tốt nhất, các kết quả phân tích ở pH = 9,2 của tất cả các hệ đệm khác nhau được trình bày trong trong hình 3.5........................ 33 Hình 3.5. Điện di đồ so sánh các thành phần đệm điện di ở pH = 9,2..................... 34 Hình 3.6. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của điện thế tách đến thời gian di chuyển và sự phân tách các pic ......................................................................... 3635 Hình 3.7. Điện di đồ khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian bơm mẫu đến sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin ............................... 37
Hình 3.8. Đường chuẩn của Acesulfam kali theo diện tích pic .............................. 40 Hình 3.9. Đường chuẩn của Aspartam theo diện tích pic ....................................... 40 Hình 3.10. Đường chuẩn của Cyclamat theo diện tích pic ...................................... 40 Hình 3.11. Đường chuẩn của Saccharin theo diện tích pic ..................................... 40 Hình 3.12. Điện di đồ xác định Acesulfam kali trong mẫu nước giải khát .............. 45 Hình 3.14. Điện di đồ xác định Acesulfam kali trong mẫu nước mắm (NM) bằng cách thêm chuẩn Acesulfam kali ở các nồng độ khác nhau (1: NM + 0 ppm Ace-K; 2: NM + 10,0ppm Ace-K; 3: NM + 20,0 ppm Ace-K; 4: NM + 30,0 ppm Ace-K) .............................................................................................. 47 Hình 3.15. Điện di đồ xác định Aspartam và Acesulfam kali trong mẫu thạch số 1 bằng phương pháp thêm chuẩn (1: Mẫu thạch số 1 không thêm chuẩn; 2: Mẫu thạch số 1 thêm 20,0ppm Asp và 20,0ppm Ace-K ) .......................... 48 Hình 3.16. Điện di đồ xác định Aspartam và Acesulfam kali trong mẫu thạch số 2 bằng phương pháp thêm chuẩn (1: Mẫu thạch số 2 không thêm chuẩn; 2: Mẫu thạch số 2 thêm 20,0ppm Asp và 20,0ppm Ace-K) ........................... 49 Formatted: Centered, Indent: Left: 0"
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ Ace – K Acesulfam kali Arg L- arginin Asp Aspartam CAPS axit 3-( cyclohexylamino)-1-propansunfonic C4D Detectơ độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện CE Phương pháp điện di mao quản Ches axit 2 – (cyclohexylamino)-ethanesunfonic Cyc Cyclamat EOF Dòng điện di thẩm thấu GC Sắc ký khí His Histidin HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao Leff Chiều dài hiệu dụng của mao quản Ltot Tổng chiều dài mao quản LOD Giới hạn phát hiện LOQ Giới hạn định lượng MEKC Điện di mao quản điện động học Mixen Mes Axit 2-morpholino ethanesunfonic PGTP Phụ gia thực phẩm %RSD % độ lệch chuẩn tương đối Sac Saccharin SD Độ lệch chuẩn Tris (hydroxymethyl) aminomethane UPLC Sắc ký lỏng siêu hiệu năng
MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của xã hội, đời sống của con người ngày càng được Formatted: Line spacing: Multiple 1.55 li nâng cao nhu cầu về vật chất của con người cũng ngày càng cao và đòi hỏi sự phong phú và đang dạng sản phẩm, trong đó có nhu cầu về các sản phẩm thực phẩm. Đây là các sản phẩm được sử dụng thường xuyên và có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người. Tuy nhiên, gần đây đã xảy ra liên tiếp nhiều vụ ngộ độc thực phẩm ở nhiều nơi của Việt Nam, gây hoang mang cho người tiêu dùng. Trong quá trình sản xuất ra sản phẩm đáp ứng nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng thì các nhà sản xuất đã sử dụng nhiều loại phụ gia thực phẩm khác nhau, mà các loại phụ gia này có thể ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng nếu không thực hiện đúng quy định trong sử dụng. Một trong số những loại phụ gia thực phẩm được sử dụng phổ biến hiện nay Formatted: Space After: 0 pt, Line spacing: Multiple 1.55 li là chất tạo ngọt. Chất tạo ngọt là một trong những loại phụ gia thực phẩm được sử dụng khá phổ biến để tạo vị ngọt, tăng tính hấp dẫn cho sản phẩm. Một số chất tạo ngọt được dùng ở Việt Nam như: Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin... Các chất này không cung cấp dinh dưỡng cho cơ thể và nếu được sử dụng ở hàm lượng vượt quá quy định có thể gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe. Đặc biệt, trong đó Saccharin là chất được khuyến cáo sử dụng đối với phụ nữ có thai vì nó có thể đi qua hàng rào nhau thai, mặc dù ảnh hưởng của nó đến thai nhi thì chưa được khẳng định. Việc xác định hàm lượng của chúng trong thực phẩm đã được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau như: Sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC), phổ hấp thụ phân tử UV-VIS... Cùng với các phương pháp trên, điện di mao quản cũng là một phương pháp được ứng dụng khá rộng rãi, đặc biệt, phương pháp điện di mao quản tích hợp detetor đo độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D) với trang thiết bị nhỏ gọn, có thể tự động hóa và triển khai tại hiện trường, lượng mẫu và hóa chất sử dụng ít với chi phí thấp, cho thấy tiềm năng phát triển phù hợp với nhu cầu và điều kiện thực tế tại Việt Nam. Do đó, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu xác định một số chất tạo ngọt trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản sử 1
dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc”. Hy vọng sẽ đóng góp một phần nhỏ bé vào việc nghiên cứu, phát triển phương pháp xác định đồng thời các chất tạo ngọt nói riêng và trong lĩnh vực vệ sinh an toàn thực phẩm nói chung. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Chất phụ gia thực phẩm 1.1.1. Giới thiệu chung về phụ gia thực phẩm Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO): Phụ gia là chất không dinh dưỡng được thêm vào các sản phẩm với các ý định khác nhau. Thông thường các chất này có hàm lượng thấp dùng để cải thiện tính chất cảm quan, cấu trúc, mùi vị cũng như bảo quản sản phẩm. Theo Ủy ban Tiêu chuẩn hóa thực phẩm quốc tế (Codex): Phụ gia thực phẩm (PGTP) (food additives) là: “một chất, có hay không có giá trị dinh dưỡng, mà bản thân nó không được tiêu thụ thông thường như một thực phẩm và cũng không được sử dụng như một thành phần của thực phẩm, việc bổ sung chúng vào thực phẩm nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ trong sản xuất, chế biến, đóng gói, bảo quản, vận chuyển thực phẩm nhằm cải thiện kết cấu hoặc đặc tính kĩ thuật của thực phẩm đó. PGTP không bao gồm các chất ô nhiễm hoặc các chất được bổ sung vào thực phẩm nhằm duy trì hay cải thiện thành phần dinh dưỡng của thực phẩm” . Như vậy, PGTP không phải là thực phẩm mà nó được thêm vào nhằm đáp ứng yêu cầu nhất định của sản phẩm. Việc sử dụng PGTP phải tuân theo quy định hiện hành của các cơ quan chức năng, ở đây là Bộ Y tế. 1.1.2. Phân loại phụ gia thực phẩm 1.1.2.1. Phân loại theo chức năng Tùy thuộc vào chức năng mà PGTP được chia thành nhiều loại khác nhau . Thông tin của một số loại phụ gia thực phẩm được thể hiện trong bảng 1.1. Bảng 1.1. Phân loại phụ gia thực phẩm theo chức năng STT Tên nhóm Chức năng công nghệ Tên nhóm phụ Làm thay đổi hoặc kiểm Acid, kiềm, chất Chất điều chỉnh độ chua 1 soát độ acid hoặc kiềm đệm, chất điều Formatted Table (acidity regulator) của thực phẩm chỉnh độ pH 3
Làm tăng độ axit và tạo Chất điều hòa độ 2 Acid vị chua với thực phẩm chua Bổ sung hoặc khôi phục 3 Chất tạo màu (colour) Chất tạo màu màu của một thực phẩm Chất tạo ngọt Chất tạo vị ngọt cho thực 4 Chất làm ngọt (sweetener) phẩm Làm ổn định, duy trì Chất giữ màu (colour Chất cố định màu, 5 hoặc tăng màu sắc cho retentiogent) chất ổn định màu thực phẩm Làm tăng hoặc khơi dậy Chất tăng hương Chất tăng hương vị 6 hương vị có trong thực vị, chất điều hương (flavour anhancer) phẩm vị, chất thanh vị Bảo vệ thực phẩm khỏi Chất làm ẩm (foaming bị khô do làm giảm tác Chất giữ nước/ẩm, 7 agent) dụng của môi trường khí chất làm ẩm quyển có độ ẩm thấp Kéo dài thời gian sử Chất chống khuẩn, dụng của thực phẩm Chất bảo quản chống nấm, chất 8 bằng cách chống lại sự (preservative) kiểm soát vi sinh hư hỏng do vi sinh vật vật, chất khử trùng gây ra Tạo khả năng duy trì sự Chất kết dính, chất phân tán đồng nhất của làm cứng, chất giữ 9 Chất ổn định (stabilizer) hai hoặc nhiều chất nước/ ẩm, chất ổn không trộn lẫn được định trong thực phẩm 1.1.2.2. Phân loại dựa trên sức khỏe người tiêu dùng  Loại “liều lượng sử dụng hàng ngày không hạn chế” được qui định đối với 4
các chất mà tính độc hại đã được điều tra nghiên cứu một cách thích đáng, hoặc các tính chất sinh hóa và các giai đoạn chuyển hóa đã được biết một cách tường tận.  Loại “liều lượng sử dụng hàng ngày có điều kiện” được qui định cho một số hóa chất cần thiết để chế biến một số thực phẩm đặc biệt.  Loại “liều lượng dụng hàng ngày tạm thời” được qui định đối với các chất mà tính chất độc hại chưa được chứng minh chắc chắn, với điều kiện các kết quả nghiên cứu phải được công bố trong một thời gian nhất định. Nếu đến thời hạn mà các kết quả nghiên cứu không được trình bày rõ ràng, thì sẽ đình chỉ việc sử dụng các hóa chất này. 1.1.3. Những nguy hại của phụ gia thực phẩm Bên cạnh tác dụng cụ thể đối với sản phẩm thực phẩm, PGTP có những ảnh hưởng không tốt đối với người và súc vật ở một liều nhất định và với liều lượng cao hơn, ngay cả đối với những hóa chất được coi là không độc, chúng cũng gây ra những hậu quả đáng ngại với những triệu chứng không đặc hiệu như cản trở cơ học đường tiêu hóa dạ dày, ruột, thay đổi áp lực thẩm thấu và mất cân bằng dinh dưỡng [7]. Nếu sử dụng phụ gia thực phẩm không đúng liều lượng, chủng loại nhất là những phụ gia không cho phép dùng trong thực phẩm sẽ gây những tác hại cho sức khỏe, cụ thể: - Gây ngộ độc cấp tính: nếu dùng quá liều cho phép. - Gây ngộ độc mãn tính: dù dùng liều lượng nhỏ, thường xuyên, liên tục, một số chất phụ gia thực phẩm tích lũy trong cơ thể, gây tổn thương lâu dài. Một số PGTP thường dùng: màu thực phẩm, chất tạo ngọt, chất bảo quản, điều vị, chất độn, chất tạo xốp, hương liệu…Vì vậy cần kiểm soát chặt chẽ hàm lượng và cách sử dụng của các PGTP trong sản phẩm thực phẩm 1.2. Tổng quan về chất tạo ngọt Chất tạo ngọt là PGTP, được sử dụng khá phổ biến trong công nghệ chế biến và thực phẩm. Chất tạo ngọt có nhiều loại ứng với các cấu trúc và tính chất hóa học khác nhau. Đến nay, các nhà khoa học đã tìm thấy hàng trăm chất hóa học có khả năng 5
tạo vị ngọt. Chúng được chiết tách từ thực vật hoặc được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp. Tuy nhiên, chỉ có một số được phép sử dụng trong công nghệ thực phẩm. Tùy vào quy định của mỗi quốc gia, mà danh mục chất tạo ngọt cho phép sử dụng có thể khác nhau. 1.2.1. Phân loại chất tạo ngọt Có thể phân loại các chất tạo ngọt thành hai nhóm chính : Nhóm có giá trị dinh dưỡng và không có giá trị dinh dưỡng. Bảng 1.2. Phân loại chất tạo ngọt Chất tạo ngọt Có giá trị dinh dưỡng Không có giá trị dinh dưỡng Glucid Polyols Tự nhiên Tổng hợp Monosaccharied Disaccharied Hỗn hợp Đơn giản Hỗn hợp -Glucose -Saccharose -Đường -Xylitol -Glucose -Glycyrrhy – -Saccharin -Fructose -Mantose nghịch đảo -Sorbitol -Syrup zin -Aspartam -Glactose -Lactose Syrup thủy -Mannitol được -Stevioside -Acesulfam phân từ tinh -Maltitol halogen -Thaumatin Kali bột -Lactiol hóa -Monelin -Cyclamat -Mật ong -Isomalt -Miracullin -Sucralose -Dulcine Thông thường, chất lượng chất tạo ngọt được đánh giá trên cơ sở các tiêu chí sau:  Vị ngọt: được đánh giá trên cơ sở sử dụng vị ngọt của Saccharose làm chuẩn.  Ngưỡng phát hiện: là nồng độ thấp nhất của dung dịch chất tạo ngọt để người sử dụng có thể cảm nhận và phát hiện được vị ngọt  Độ ngọt tương đối : là độ ngọt được so sánh với độ ngọt của chất chuẩn saccharose. Việc xác định độ ngọt tương đối được thực hiện bằng cách so sánh tỉ lệ 6
nồng độ của chất tạo ngọ cần tính với chất chuẩn sao cho vị ngọt của hai dung dịch là tương đương. Khi xác định độ ngọt tương đối người ta thường sử dụng dung dịch chuẩn saccharose 2,5% hoặc 10%. 1.2.2. Giới thiệu chung về các chất phân tích: Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 1.2.2.1. Thông tin chung Bốn chất tạo ngọt được lựa chọn là bốn chất tạo ngọt tổng hợp không sinh năng lượng. Các chất tạo ngọt này thường được sử dụng để tạo vị ngọt trong thực phẩm hoặc thay thế đường trong các sản phẩm ăn kiêng. Các thông tin chung về bốn chất tạo ngọt được lựa chọn trong nghiên cứu này trình bày trong bảng 1.2 [1, 7, 19]. Bảng 1.2. Thông tin chung về bốn chất tạo ngọt được lựa chọn trong nghiên cứu Acesulfam Tên chất Aspartam Cyclamat Saccharin kali Số INS (mã số quốc tế về 950 951 952 954 PGTP) Potassium 6- N-(L-α- N- Sodium 3-oxo- methyl-2,2- Aspartyl)-L- yclohexylsulfam 3H-1,2- Tên hóa học dioxo- phenylalanine, 1- ate (dạng muối benzothiazol-2- oxathiazin-4- methyl este natri) ide 1,1-dioxide olate Công thức phân tử C4H4KNO4S C14H18N2O5 C6H12NNaO3S C7H5NNaO3S Công thức cấu tạo Khối lượng phân tử 242 294,3 201,22 205,17 (g/mol) pKa1: 3,18 pKa 2 1,71 1,6 pKa2: 7,82 7
1.2.2.2. Tính chất, ứng dụng và tác hại của Aspartam, Acesulfam kali, Cyclamat, Saccharin  Tính chất Aspartam ngọt hơn saccharose khoảng 200 lần [9], vị ngọt của nó kéo dài Formatted: Line spacing: Multiple 1.55 li hơn và cảm nhận chậm hơn so với đường, không để lại dư vị khó chịu. Aspartam là một dipeptide, giống như các dipeptide khác, Aspartam có chứa năng lượng khoảng 4kcal/g (17kJ/g). Tuy nhiên, chỉ cần một lượng rất nhỏ Aspartam đã tạo ra độ ngọt cần thiết. Aspartam được trộn với Saccharin hoặc Acesulfam kali cho hỗn hợp ngọt hơn và ổn định hơn khi 2 chất đứng riêng. Cyclamat (dạng muối natri) có độ ngọt lớn hơn gấp 35 lần độ ngọt của saccharose [9]. Là chất bột tinh thể màu trắng, không mùi, hầu như không hòa tan trong rượu, ete nhưng tan rất tốt trong nước. Ở 25oC có thể thu được dung dịch Natri cyclamat 21%, dung dịch này hầu như trung tính. Bền nhiệt, nó có thể chịu nhiệt độ cao lên đến 500 mà vẫn không bị biến tính, bền với axit và kiềm. Các tính chất của Cyclamat rất ổn định trong khoảng pH rộng (2,0-8,0) . Saccharin có vị ngọt gấp 450 lần Saccharose [9] và có vị chát, khi bị thủy phân bởi nhiệt độ và axit, giải phóng phenol làm thức ăn có mùi khó chịu. Không phản ứng hóa học với các chất khác có trong thành phần thực phẩm. Ổn định trong môi trường axit nhưng không bền khi bị đun nóng. Acesulfam kali dễ tan trong nước đặc biệt trong nước nóng, ở 100oC có thể hòa tan1300 g/1 lít nước. Vị ngọt gấp 200 lần đường saccharose [9] và có dư vị hơi đắng đặc biệt là ở nồng độ cao. Ổn định ở nhiệt độ cao và môi trường axit, hầu như không bị biến đổi tính chất vật lí và hóa học trong thời gian dài [7].  Ứng dụng Aspartam được sử dụng thay thế đường trong thực phẩm ăn kiêng. Nó được sử dụng rộng rãi trên thế giới với sự hiện diện trong hơn 6000 sản phẩm như: bánh, nước giải khát, kẹo... và cả trong dược phẩm. Aspartam được cho phép tại hơn 90 quốc gia để sử dụng trong nhiều loại thực phẩm [9]. 8
Cylamat Có thể sử dụng phối hợp với gelatin, tinh bột, anginit natri... hoặc phối hợp với các chất ngọt khác như đường Saccharin, Sacchrose để tạo vị ngọt, Formatted: Expanded by 0.1 pt che đi các vị khó chịu cho thực phẩm. Cyclamat dễ quyện mùi với các hoa quả và nhiều khi còn làm tăng vị tự nhiên của hoa quả. Có thể được dùng cho người bị đái đường và là một chất ngọt tốt để sản xuất các sản phẩm thực phẩm có độ calo thấp. Có khoảng 55 nước trên thế giới sử dụng chất này trong thực phẩm. Cyclamat được phép sử dụng ở một số quốc gia nhưng ở Mỹ nó bị cấm do nghi ngờ bị nhiễm độc [9]. Saccharin được sử dụng để tạo vị ngọt trong thức ăn, đồ uống, kem đánh Formatted: Expanded by 0.1 pt răng, nước súc miệng. Nó thường được sử dụng ở nồng độ 0,02-0,5% (về khối lượng). Saccharin thường được dùng chung với Aspartam trong nước giải khát dành cho những người ăn kiêng. Saccharin thường được dùng ở dạng muối Natri và muối Canxi cũng được sử dụng đặc biệt là dành cho những người hạn chế hấp thụ Natri. Saccharin được cho phép sử dụng trong thục phẩm và đồ uống ở ít nhất 90 quốc gia [9]. Acesulfam kali có tính bền nhiệt nên acesulfam kali được sử dụng trong các sản phẩn nướng hoặc các sản phẩm có thời hạn sử dụng lâu. Có thể được sử dụng riêng rẽ hoặc trộn với các đường hóa học khác. Thích hợp với các sản phẩm cần gia công ở nhiệt độ cao. Acesulfam kali được chấp thuận sử dụng trong thực phẩm và đồ uống ở khoảng 90 quốc gia [9].  Tính độc hại Aspartam chuyển hóa thành axit aspartic (40%) trong cơ thể, phenylalanine (50%) và methanol (10%). Chất methanol sau đó tiếp tục chuyển thành formaldehyde. Các thử nghiệm trước đây của Viện Ramazzini cho thấy cả methanol và formaldehyde đều dễ gây bệnh bạch cầu và u lymphô. Điều này khiến các nhà khoa học cần nghiên cứu gấp khả năng gây ung thư của cả methanol, axit aspartic và phenylalanine. Tuy nhiên, trong đánh giá khoa học mới nhất tại Parma, Italy, cơ quan An toàn thực phẩm châu Âu (EFSA) cho biết họ không thấy bằng chứng về mối lo ngại cho sự an toàn của Aspartam tại châu Âu . Vì vậy, EFSA vừa mới đưa 9
ra kết luận (ngày 10/12/2013) rằng Aspartam không có nguy cơ gây thiệt hại cho các gen và ung thư. Cyclamat là một muối không cho năng lượng. Không làm hại đến các men tiêu hóa như diastaza, pepsin, lipaza. Saccharin được xem như một phát hiện quan trọng, đặc biệt đối với những bệnh nhân tiểu đường. Saccharin đi trực tiếp qua hệ tiêu hóa mà không bị hấp thụ, nhưng saccharin lại có thể gây ra sự giải phóng insulin ở người và động vật. Nó không cung cấp năng lượng cho cơ thể nên được xếp vào nhóm chất tạo ngọt không sinh năng lượng. Tuy nhiên cục quản lí thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) khuyến cáo phụ nữ có thai tránh không sử dụng loại đường năng lượng thấp này do nó có thể qua hàng rào nhau thai và những ảnh hưởng của nó trên thai nhi thì chưa được khẳng định. Acesulfam kali không độc, không gây các phản ứng xấu và âm tính với cơ thể. Là chất tạo ngọt không sinh năng lượng, không chuyển hóa trong cơ thể, không nhận thấy ảnh hưởng xấu đối với người mắc bệnh tiểu đường. Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất ngọt tổng hợp, lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận được (chỉ số ADI) với Acesulfam kali, Saccharin lần lượt là: 0 - 15 mg/kg thể trọng, 0 - 5 mg/kg thể trọng [2], Aspatam được Ủy ban chuyên gia quốc tế về phụ gia thực phẩm khuyến cáo ở mức 0 - 40 mg/kg thể trọng, của Cyclamat là 0 - 11 mg/kg thể trọng. 1.2.3. Quy định về các chất tạo ngọt Trên thế giới bốn chất tạo ngọt được lựa chọn trong nghiên cứu này cũng được cho phép sử dụng ở nhiều quốc gia, với hàm lượng trong thực phẩm được quy định chặt chẽ. Ở Việt Nam, Bộ Y tế đã ban hành quy định mức giới hạn tối đa đối với các PGTP trong từng sản phẩm cụ thể, trong đó bao gồm cả bốn chất tạo ngọt[1]: Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin. Theo đó, hàm lượng tối đa Acesulfam kali từ trong 69 nhóm thực phẩm 110 – 5000 mg/kg sản phẩm, của Aspartam trong 73 nhóm thực phẩm từ 200 – 6000 mg/kg sản phẩm, của Cyclamat 10