Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Xác định một số hợp chất Hydrocacbon đa vòng thơm (PAH) trong thịt và sản phẩm từ thịt bằng kỹ thuật sắc ký khí khối phổ hai lần (GC-MS/MS)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm 2 mục tiêu: Xây dựng quy trình phân tích một số PAH trong mẫu thịt áp dụng kỹ thuật QuEChERS cho giai đoạn xử lý mẫu và phân tích bằng GC-MS/MS; áp dụng quy trình đã thiết lập để phân tích một số PAH trong một số mẫu thịt lưu hành trên thị trường.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Xác định một số hợp chất Hydrocacbon đa vòng thơm (PAH) trong thịt và sản phẩm từ thịt bằng kỹ thuật sắc ký khí khối phổ hai lần (GC-MS/MS)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------- Nguyễn Thị Tâm XÁC ĐỊNH MỘT SỐ HỢP CHẤT HYDROCACBON ĐA VÒNG THƠM (PAH) TRONG THỊT VÀ SẢN PHẨM TỪ THỊT BẰNG KỸ THUẬT SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ HAI LẦN (GC-MS/MS) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------- Nguyễn Thị Tâm XÁC ĐỊNH MỘT SỐ HỢP CHẤT HYDROCACBON ĐA VÒNG THƠM (PAH )TRONG THỊT VÀ SẢN PHẨM TỪ THỊT BẰNG KỸ THUẬT SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ HAI LẦN (GC-MS/MS) Chuyên ngành : Hóa phân tích Mã số : 60 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ ĐÌNH CHI Hà Nội - 2015 2
LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và biết ơn sâu sắc đến TS. Lê Đình Chi – người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên, dành nhiều thời gian đọc bản thảo, đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn quý báu của mình đến TS. Lê Thị Hồng Hảo, TS. Trần Cao Sơn, ThS. Nguyễn Thị Hà Bình và các cán bộ của Khoa Độc học dị nguyên, Viện Kiểm nghiệm An toàn Vệ sinh thực phẩm Quốc gia nơi tôi thực hiện đề tài đã giúp đỡ tôi trong thời gian qua. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau Đại học, Ban Chủ nhiệm Khoa Hóa học trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên - Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Viện Kiểm nghiệm An toàn Vệ sinh thực phẩm Quốc gia đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi tham gia học tập và hoàn thành luận văn đúng thời gian quy định. Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thiện luận văn này. Thái Bình, tháng 12 năm 2015 Học viên Nguyễn Thị Tâm 3
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN......................................................................... 12 1.1. Tổng quan về PAH ................................................................................. 12 1.1.1. Giới thiệu chung về PAH .............................................................. 12 1.1.2. Tính chất vật lý và hoá học của PAH ........................................... 12 1.1.2.1. Tính chất vật lý ......................................................................... 12 1.1.2.2. Tính chất hoá học ..................................................................... 15 1.1.3.Độc tính của PAH và ảnh hưởng của PAH tới môi trường sống 16 1.1.3.1.Ảnh hưởng đối với thực vật ....................................................... 16 1.1.3.2.Ảnh hưởng đối với động vật, con người .................................... 16 1.1.4. Giới hạn cho phép PAH trong thực phẩm.................................... 17 1.1.5. Hiện trạng ô nhiễm PAH trên thế giới và ở Việt Nam ................. 19 1.2. Các phƣơng pháp xác định PAH .......................................................... 20 1.2.1. Các phương pháp chiết tách hợp chất PAH ................................. 20 1.2.1.1. Phương pháp chiết lỏng – lỏng ................................................ 20 1.2.1.2. Phương pháp chiết pha rắn....................................................... 12 1.2.1.3. Phương pháp chiết QuEChERS ................................................ 22 1.2.2. Phương pháp phân tích dư lượng PAH trong thực phẩm........... 23 1.2.2.1. Sắc ký khí .................................................................................. 23 1.2.2.2. Sắc ký lỏng ................................................................................ 25 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......... 27 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................. 27 2.2. Thiết bị, dụng cụ và hoá chất ................................................................ 27 2.2.1. Thiết bị và dụng cụ ........................................................................ 27 2.2.1.1. Thiết bị chính ............................................................................ 27 2.2.1.2. Dụng cụ thí nghiệm................................................................... 27 2.2.2. Hoá chất ......................................................................................... 28 4
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................... 29 2.3.1. Phương pháp lấy mẫu.................................................................... 29 2.3.2. Phương pháp xử lý mẫu ................................................................ 29 2.3.3. Phân tích PAH bằng GC-MS/MS ................................................. 30 2.3.4. Phương pháp xác nhận giá trị hiệu lực phương pháp ................ 31 2.3.4.1. Tính chọn lọc ............................................................................ 31 2.3.4.2. Giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) .......... 31 2.3.4.3. Khoảng tuyến tính, đường chuẩn ............................................. 32 2.3.4.4. Độ lặp lại (độ chụm), độ thu hồi (độ đúng).............................. 33 2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu.............................................................. 34 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 35 3.1. Khảo sát điều kiện phân tích PAH bằng GC-MS/MS ........................ 35 3.1.1. Lựa chọn các điều kiện tách của GC ............................................ 35 3.1.2. Lựa chọn các điều kiện phân tích MS/MS ................................... 38 3.2. Khảo sát quy trình xử lý mẫu ............................................................... 42 3.2.1. Lựa chọn dung môi chiết và hỗn hợp muối chiết ........................ 43 3.2.2. Khảo sát bước làm sạch ................................................................. 43 3.3. Xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp ....................................... 46 3.3.1. Đánh giá tính đặc hiệu, chọn lọc của phương pháp phân tích .. 46 3.3.2. Khảo sát khoảng tuyến tính và lập đường chuẩn ........................ 47 3.3.3. Giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) .............. 50 3.3.4. Độ lặp lại và độ thu hồi ................................................................. 52 3.4. Ứng dụng phƣơng pháp để phân tích mẫu .......................................... 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 59 1. Kết luận ...................................................................................................... 59 2. Kiến nghị .................................................................................................... 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 61 5
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Một số tính chất vật lý của PAH 4 Bảng 1.2. Giới hạn mới được ấn định tại Quy chế EC 835/2011 cho 9 benzo (a)pyren và tổng của 4PAH trong thực phẩm. Bảng 1.3. So sánh QuEChERS với phương pháp truyền thống 13 Bảng 1.4. Một số nghiên cứu sử dụng sắc ký khí xác định dư lượng 15 PAH trong mẫu thực phẩm Bảng 1.5. Một số ứng dụng của phương pháp sắc ký lỏng trong xác 16 định các PAH trên nền mẫu béo Bảng 2.1. Danh sách các chất chuẩn PAH và nồng độ 19 Bảng 2.2. Giới hạn sai lệch cho phép tối đa của tỷ lệ ion 22 Bảng 2.3. Độ lặp lại tối đa chấp nhận tại các nồng độ khác nhau 24 (theo AOAC) Bảng 2.4. Độ thu hồi chấp nhận ở các nồng độ khác nhau 25 theo AOAC Bảng 3.1. Bảng các chương trình nhiệt độ được khảo sát sử dụng 27 Bảng 3.2. Thời gian lưu và điều kiện MS/MS để phân tích PAH 29 Bảng 3.3. Tỷ lệ ion của các PAH 38 Bảng 3.4. Các phương trình hồi quy tuyến tính mối tương quan giữa 39 diện tích pic và nồng độ các PAH. Bảng 3.5. MDL và MQL của các PAH trên nền mẫu thịt 42 Bảng 3.6. Độ lặp lại và độ thu hồi của các PAH trên nền mẫu thịt 44 Bảng 3.7. Kết quả xác định PAH trong thịt và sản phẩm thịt 45 6
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Công thức cấu tạo của benzo(a)pyren 3 Hình 2.1. Sơ đồ xử lý mẫu 20 Hình 3.1. Sắc ký đồ tổng của hỗn hợp 16 PAH tại nồng độ 28 1000 ng/mL Hình 3.2. Sắc ký đồ MRM của từng PAH 32 Hình 3.3. Quy trình dự kiến xử lý mẫu phân tích các PAH 33 Hình 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng PSA và C18 trong bước 35 làm sạch đến độ thu hồi của các PAH Hình 3.5. Quy trình xử lý mẫu phân tích các PAH 36 Hình 3.6. Sắc đồ của 16 PAH trên nền mẫu trắng, mẫu trắng thêm 37 chuẩn và mẫu chuẩn Hình 3.7. Một số đường chuẩn phân tích PAH 41 Hình 3.8. Sắc đồ một số mẫu phân tích tại nồng độ LOQ 43 Hình 3.9. Sắc đồ tổng ion phân tích một số mẫu thực 47 Hình 3.10. Kết quả phân tích tổng PAH trong các mẫu thịt quay, thịt 48 xiên, thịt xông khói Hình 3.11. Kết quả phân tích benzo(a)pyren trong các mẫu thịt quay, 48 thịt xiên, thịt xông khói 7
DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Chữ viết tắt Nội dung đầy đủ 1 ACN Acetonitril 2 AOAC Hiệp hội các cộng đồng phân tích (Association of Analytical Communities) 3 APCI Ion hóa hóa học ở áp suất khí quyển (Atmospheric Pressure Chemical Ionization) 4 APPI Ion hóa quang hóa ở áp suất khí quyển (Atmospheric Pressure Photo Ionization) 5 d-SPE Chiết phân tán pha rắn (Dispersive Solid Phase Extraction) 6 EC Uỷ ban Châu Âu (European Commission ) 7 FLD Detector huỳnh quang (Fluorescence Detector) 8 GC Sắc ký khí (Gas chromatography) 9 GC-MS/MS Sắc ký khí khối phổ hai lần (Gas chromatography tandem Mass Spectrometry) 10 HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid Chromatography) 9 LC-MS/MS Sắc ký lỏng khối phổ hai lần (Liquid chromatography tandem Mass Spectrometry) 11 LOD Giới hạn phát hiện (Limit of Detection) 12 LOQ Giới hạn định lượng (Limit of Quantification) 13 MRM Kiểm soát đa phản ứng (Multireaction mornitoring) 14 MS Khối phổ (Mass Spectrometry) 15 NCI Ion hóa hóa học âm (Negative Chemical Ionization) 16 NPD Detector nitơ phosphor (Nitrogen Phosphorus Detector) 8
TT Chữ viết tắt Nội dung đầy đủ 17 PAH Hydrocarbon thơm đa vòng (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) 18 PCI Ion hóa hóa học dương (Positive Chemical Ionization) 19 POP Các chất hữu cơ gây ô nhiểm tồn dư dai dẳng (Persistant Organic Pollutants) 20 PSA Các amin bậc 1 và bậc 2 (Primary Secondary Amines) 21 PS-DVB Polystyren divinylbenzen 22 QuEChERS ? 23 RSD Độ lệch chuẩn tương đối (Relative Standard Deviation) 24 R(%) Độ thu hồi (Recovery) 25 SD Độ lệch chuẩn (Standard Deviation) 26 S/N Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu (Signal to Noise ratio ) 27 tR Thời gian lưu (Retention Time) 28 USEPA Cục Bảo vệ môi trường Mỹ (Environmental Protection Agency) 29 UV Tử ngoại (Ultra Violet) 30 WHO Tổ chức Y tế thế giới (World Health Organization) 9
MỞ ĐẦU Các chất hydrocacbon thơm đa vòng (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons – PAH) là một nhóm hợp chất ô nhiễm nguy hiểm do chúng có độc tính cao và có mặt khắp nơi trong môi trường (đất, không khí, các nguồn nước, các lớp trầm tích và đặc biệt trong thực phẩm). Các hợp chất PAH ít tan trong nước, dễ dàng hòa tan trong các chất béo, dung môi hữu cơ hay axit hữu cơ. PAH hấp thụ vào cơ thể thông qua các chuỗi thức ăn, tuỳ theo cấu tạo của các PAH và đối tượng tác động mà PAH có các mức độ tác động khác nhau. Sự có mặt ở những liều lượng nhất định của PAH thường gây ra những tác động không tốt đến sự sinh sản, sinh trưởng, phát triển và khả năng miễn dịch. Sau một thời gian dài tích tụ trong cơ thể, PAH sẽ gây ảnh hưởng trực hoặc gián tiếp đến sức khỏe con người thông qua một số con đường khác nhau. Tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA) đã xếp PAH vào nhóm những chất ô nhiễm điển hình và tiến hành kiểm soát sự có mặt của PAH trong các hệ sinh thái dưới nước cũng như trên cạn. Trong chế biến thực phẩm có sử dụng nhiệt như chiên, nướng... hay trong quá trình bảo quản thịt, cá bằng xông khói thường làm cho thực phẩm bị nhiễm PAH. Điều này rất nguy hại khi người tiêu dùng hiện nay có thói quen sử dụng nhiều thực phẩm chiên, nướng hay những thực phẩm chế biến sẵn như đồ hun khói… Hàm lượng PAH trong mẫu sinh phẩm, môi trường có thể xác định bằng các phương pháp như: sắc ký khí (GC), sắc ký khí khối phổ (GC-MS), sắc ký khí khối phổ hai lần (GC-MS/MS), sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), quang phổ hấp thụ phân tử (UV)...Trong đó, GC-MS là công cụ được lựa chọn để phát hiện các hợp chất hữu cơ ô nhiễm trong môi trường. Chi phí vận hành thiết bị GC-MS đã giảm đáng kể và đồng thời độ tin cậy cũng tăng cho nên việc sử dụng GC-MS trong các nghiên cứu về môi trường ngày càng nhiều. Trong đó, kỹ thuật GC-MS/MS là một lựa chọn lý tưởng về độ nhạy và độ đặc hiệu, đáp ứng được việc phân tích ở nồng độ thấp. Nhằm thiết lập một quy trình phân tích đáng tin cậy để xác định hàm lượng 10
PAH trong một số đối tượng mẫu thực phẩm, chúng tôi tiến hành nghiên cứu thực hiện đề tài “Xác định một số hydrocarbon đa vòng thơm (PAH) trong thịt và sản phẩm từ thịt bằng kỹ thuật sắc ký khí khối phổ hai lần (GC-MS/MS)” nhằm mục đích: - Xây dựng quy trình phân tích một số PAH trong mẫu thịt áp dụng kỹ thuật QuEChERS cho giai đoạn xử lý mẫu và phân tích bằng GC-MS/MS. - Áp dụng quy trình đã thiết lập để phân tích một số PAH trong một số mẫu thịt lưu hành trên thị trường. 11
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về PAH 1.1.1. Giới thiệu chung về PAH Các chất hydrocarbon thơm đa vòng (PAH – Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) là các hợp chất hữu cơ có chứa ít nhất hai vòng benzen và có thể có thêm các nhóm thế. PAH được chia làm hai nhóm: PAH phân tử lượng thấp có hai hoặc ba vòng trong cấu trúc (naphthalen, acenaphthen, acenaphthylen, fluoren, phenanthren, và anthracen), PAH phân tử lượng cao có bốn, năm hoặc sáu vòng trong cấu trúc (fluoranthen, pyren, benzo(a)anthracen, chrysen, benzo(b) flouranthen, benzo(k)fluoranthen, benzo(a)pyren và dibenzo(a,h)anthracen) [73] [79]. Các PAH đã được xác định là tác nhân gây ung thư, gây đột biến và quái thai [6][11][30]. Đáng chú ý nhất trong nhóm này là benzo(a)pyren (C20H12) (hình 1.1) Hình 1.1. Công thức cấu tạo của benzo(a)pyren Các PAH được xếp vào nhóm chất hữu cơ gây ô nhiễm tồn dư dai dẳng (Persistant organic pollutants – POP). Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng PAH có thể nhiễm vào nhiều loại thực phẩm như ngũ cốc, các loại dầu, chất béo, rau và thịt [39][66]. 1.1.2. Tính chất vật lý và hoá học của PAH 1.1.2.1. Tính chất vật lý Các PAH nguyên chất là chất rắn không màu, màu trắng, hoặc vàng nhạt ở nhiệt độ phòng [6][11][26]. Các PAH có áp suất hơi thấp, giảm dần theo khối lượng phân tử tăng, có nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy cao. Ngoại trừ naphtalen, các PAH rất ít tan trong nước, độ tan giảm theo khối lượng phân tử tăng, nhưng tan tốt trong 12
dung môi hữu cơ thân dầu. Một số tính chất vật lý của các PAH được cho trong bảng 1.1. Bảng 1.1. Một số tính chất vật lý của PAH CTPT, Độ tan Cấu Nhiệt Nhiệt Khối trong trúc độ độ nóng Tên gọi lượng Màu nước ở hóa sôi chảy phân tử 25oC học (oC) o ( C) (g/mol) (μg/L) C10H8 Naphtalen Trắng 81 217,9 3,17.104 128 Acenaphthylen C12H8 92-93 152 C12H10 Acenaphthen Trắng 95 279 3,93.103 154 C13H10 Fluoren Trắng 115 295 1,98.103 166 Phenanthren C14H10 100,5 340 1,29.103 Không 178 Màu Anthracen C14H10 Không 216,4 342 73 178 Màu 13
CTPT, Độ tan Cấu Nhiệt Nhiệt Khối trong trúc độ độ nóng Tên gọi lượng Màu nước ở hóa sôi chảy phân tử 25oC học (oC) (oC) (g/mol) (μg/L) Vàng Fluoranthen C16H10 108,8 375 260 nhạt 202 Pyren C16H10 Không 150,4 393 135 202 Màu Benzo C18H12 Không 160,7 400 14 (a)anthracen 228 Màu Chrysen C18H12 Không 253,8 448 2,0 228 Màu Benzo(b)fluora C20H12 Không 168,3 481 1,2 nthen 252 Màu Benzo(k)fluora Vàng C20H12 215,7 480 0,76 nthen nhạt 252 14
CTPT, Độ tan Cấu Nhiệt Nhiệt Khối trong trúc độ độ nóng Tên gọi lượng Màu nước ở hóa sôi chảy phân tử 25oC học (oC) (oC) (g/mol) (μg/L) Benzo(a)pyren C20H12 Hơi vàng 178,1 496 3,8 252 Dibenzo(a,h)ant C22H14 Không 266,6 524 0,5 hracen 278 Màu (27oC) Benzo(g,h,i)per Vàng C22H12 278,3 545 0,26 ylen nhạt 276 Indeno(1,2,3- C22H12 Vàng 163,6 536 62 c,d)pyren 276 1.1.2.2. Tính chất hoá học Các PAH tương đối trơ về hoá học. Các PAH bị phân hủy quang học trong không khí, tạo thành nhiều sản phẩm oxi hóa, bao gồm quinon và endopeoxit. Các PAH có thể hình thành các dẫn xuất nitơ, sunfinic và axit sunfonic, phản ứng với ozon và gốc hydroxyl trong không khí. Việc tạo thành hợp chất nitro – PAH rất quan trọng vì các hợp chất này có thể có hoạt tính sinh học và gây đột biến gen [48]. Một số PAH được sử dụng để sản xuất thuốc nhuộm, polyme, thuốc bảo vệ thực vật, trong công nghiệp dược phẩm [6][11][26][28][45]. 15
1.1.3.Độc tính của PAH và ảnh hưởng của PAH tới môi trường sống 1.1.3.1.Ảnh hưởng đối với thực vật Hầu hết các loại thực vật đều nhạy cảm với các PAH khi hấp thụ từ môi trường đất, nước và không khí qua thân, rễ, lá của chúng. Các PAH làm giảm khả năng sinh trưởng, sinh sản và phát triển của các loài thực vật và tích tụ trong thực vật, từ đó đi vào chuỗi thức ăn của động vật gây ra những tác hại lâu dài và nghiêm trọng hơn [52]. 1.1.3.2.Ảnh hưởng đối với động vật, con người Từ hệ thực vật, PAH được hấp thụ vào cơ thể của động vật thông qua các chuỗi thức ăn. Sự phơi nhiễm với PAH ở mức độ nhất định thường gây ra những tác động không tốt đến sự sinh sản, sinh trưởng, phát triển, khả năng miễn dịch hay làm chết các động vật [61]. Độc tính của các PAH đã được con người biết đến từ những năm 30 của thế kỷ XX, khi Hieger và Cook cùng những cộng sự khác nghiên cứu và thấy tinh thể benzo(a)pyren màu vàng gây khối u ở động vật thí nghiệm [28]. Với con người, PAH có thể là tác nhân gây đột biến dẫn đến ung thư, gây đột biến gen [17][28][45] [51]. Trong tự nhiên, các PAH tồn tại chủ yếu dưới dạng hỗn hợp, thâm nhập vào cơ thể con người thông qua chuỗi thức ăn, đường hô hấp hoặc qua sự tiếp xúc trực tiếp với nguồn ô nhiễm [74]. Trong số các PAH, người ta đặc biệt chú ý đến benzo(a)pyren vì độc tính của chất này. Benzo(a)pyren là một thành phần của khói thuốc lá, và là một tác nhân gây ung thư phổi [28][45]. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh benzo(a)pyren có thể chuyển hóa thành các loại oxit nhờ cytochrom P450, mà những oxit này có thể tấn công cấu trúc ADN gây đột biến [28][45][55]. Với đối tượng thực phẩm, việc chế biến có sử dụng nhiệt như rán, nướng... hoặc bảo quản bằng xông khói thường làm cho thực phẩm bị nhiễm PAH. [6][11][17][43]. Tác động của PAH lên con người phụ thuộc vào nhiều yếu tố như liều lượng, thời gian phơi nhiễm, đường phơi nhiễm (ăn, uống, tiếp xúc qua da,…), 16
các hợp chất khác bị phơi nhiễm đồng thời, các đặc điểm cá thể của người bị phơi nhiễm (độ tuổi, giới tính, lối sống, tình trạng sức khỏe…) [45]. Trong nhóm PAH, naphthalen gây ảnh hưởng tới một loạt các cơ quan như phổi, thận, da, mắt và kìm hãm quá trình hô hấp trên người, dẫn tới bệnh thiếu máu và viêm thận [45][66]. Phenanthren gây yếu các nhiễm sắc thể tương đồng và kìm hãm sự nối liền các kẽ hở gian bào [45][66]. Benzo(a)pyren, benzo(a)anthracen, benzo(b)fluoranthren, benzo(k)fluoranthren, dibenzen(a,h)anthracen và indenol(1,2,3-c,d)pyren đã được chứng minh gây ung thư cho người [11][45][76]. 1.1.4. Giới hạn cho phép PAH trong thực phẩm Cho tới nay, nhiều quốc gia trên thế giới đã đưa ra giới hạn kiểm soát các PAH trong thực phẩm. Tây Ban Nha, Ý, Hy Lạp và Thụy Điển đều thống nhất giới hạn 5 µg/kg cho tổng của 8 PAH nặng (benzo(a)pyren, dibenzo(a,h)anthracen, benzo(a)anthracen, benzo(e)pyren, benzo(b)fluoranthen, benzo(k)fluoranthen, indeno(1,2,3-c,d)pyren, và benzo(g,h,i)perylen) và giới hạn 2 µg/kg cho riêng từng PAH trong dầu oliu [66]. Đức đưa ra giới hạn 5 µg/kg cho tổng các PAH nặng và 25 µg/kg cho tổng của 16 PAH trong dầu và chất béo [66]. Canada cũng quy định tổng giới hạn 3 µg/kg cho dư lượng các PAH nặng benzo(a)pyren, dibenzo(a,h)anthracen, benzo(a)anthracen, benzo(b)fluoranthen, benzo(k)fluoranthen, indeno(1,2,3-cd)pyren, chrysen và benzo(g,h,i)perylen trong dầu và chất béo [23]. Nhiều nhà khoa học thống nhất lấy benzo(a)pyren làm quy chiếu khi đánh giá dư lượng của PAH trong thực phẩm [35][36]. Ủy ban châu Âu (EC) đã đưa ra các quy định 208/2005[33], 1881/2006 [34], thống nhất quy định giới hạn PAH tại tất cả các nước thành viên, cũng như giới hạn dư lượng benzo(a)pyren trong các loại thực phẩm khác nhau. Sau đó, EFSA [31][37] kết luận rằng benzo(a)pyren không thể hiện hết nguy cơ các PAH tồn dư trong thực phẩm. Thay vào đó, việc đánh giá dư lượng benzo(a)pyren và tổng dư lượng bốn PAH (benzo(a)anthracen, benzo(b)fluoranthen, chrysen, benzo(a)pyren) đã được đề xuất và chính thức hóa (bảng 1.3) [66]. 17
Bảng 1.2. Giới hạn mới được ấn định tại Quy chế EC 835/2011 cho benzo(a)pyren và tổng của 4 PAH trong thực phẩm. Giới hạn tối đa cho phép Loại sản phẩm Tổng của 4PAH Benzo(a)pyren µg/kg Các loại thực phẩm ngũ cốc chế biến 1 1 dành cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ Sữa công thức dành cho trẻ sơ sinh 1 1 Thực phẩm dùng cho mục đích y tế đặc 2 10 biệt, dành riêng cho trẻ sơ sinh Dầu và chất béo dành cho tiêu dùng trực tiếp hoặc sử dụng như là thành phần 2 10 trong thực phẩm Dầu dừa cho tiêu dùng trực tiếp hoặc sử 2 20 dụng như là thành phần trong thực phẩm a 35b Hạt ca cao và các sản phẩm ca cao 5 30c Cá trích cơm xông khói và cá trích cơm 5 30 xông khói đóng hộp Động vật thân mềm hai mảnh vỏ (tươi, 5 30 ướp lạnh hoặc đông lạnh) Thịt và sản phẩm nướng, và sản phẩm 5 35 thịt hun khói Động vật thân mềm hai mảnh vỏ (hun 6 35 khói) 5d 30e Cá hun khói 2f 12g (a: từ 1/4/2013; b: từ 1/4/2013 đến 31/3/2015, c: từ 1/4/2015; d: từ 31/8/2014; e: từ 1/9/2012 đến 31/8/2014; f: từ 1/9/2014; g : từ 1/9/2014) 18
1.1.5. Hiện trạng ô nhiễm PAH trên thế giới và ở Việt Nam Các PAH đã được tìm thấy ở nhiều môi trường sinh thái khác nhau, bao gồm môi trường không khí [11][54], các hệ sinh thái dưới nước, các lớp trầm tích [45]. Ngoài ra, người ta tìm thấy các PAH nhiều trong đất bề mặt, nguồn chủ yếu là từ xác thực vật do quá trình cháy hay hấp phụ PAH từ không khí. Với đất nông nghiệp mức độ ô nhiễm PAH từ 10 – 100 µg/kg chủ yếu do mưa làm ngưng tụ các hợp chất PAH từ khí quyển và đi vào đất. Nếu tính cho cả đất rừng và đất nông nghiệp, lượng ô nhiễm trung bình là 1000 µg/kg . Thực phẩm có thể bị nhiễm bởi PAH có trong môi trường qua nhiều đường khác nhau, chẳng hạn như thông qua tích tụ PAH lắng đọng từ không khí trên bề mặt của nhiều loại rau, trái cây, hạt ngũ cốc, hay qua tiếp xúc với PAH có trong nước và trầm tích (hải sản)[11] [28]. Mặt khác, PAH có thể nhiễm vào thực phẩm do hệ quả của quá trình chế biến có tiếp xúc trực tiếp giữa thực phẩm và nguồn nhiệt như hun khói, dùng nhiệt mạnh (nướng, quay) và sấy khô [45] [51] [65] cũng như trong các sản phẩm dầu, mỡ thực phẩm chế biến công nghiệp [55]. Tại Việt Nam các thực phẩm hun khói được chế biến và sử dụng tương đối ít hơn so với công nghệ sấy thực phẩm. Tuy nhiên việc chọn kỹ thuật để sấy sẽ có ảnh hưởng lớn đến việc làm nhiễm nhiều hay ít benzo(a)pyren và các PAH vào thực phẩm. Kết quả phân tích thực phẩm ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh cho thấy hầu hết các mẫu thực phẩm chế biến bằng nướng, rán, quay đều nhiễm các chất PAH, trong đó có benzo(a)pyren. Các mẫu thực phẩm có hàm lượng benzo(a)pyren cao hơn 5 µg/kg (giới hạn quy định của EU) gồm chả cá, bánh rán mặn, bánh chưng rán, đậu phụ rán, thịt xiên nướng, nem rán, chân gà nướng, thịt nướng chả, gà nướng và bánh quẩy, trong đó thịt nướng chả và bánh quẩy chứa nhiều benzo(a)pyren nhất, với hàm lượng tương ứng là 14 µg/kg và 9,4 µg/kg [6][11]. 19
1.2. Các phƣơng pháp xác định PAH 1.2.1. Các phương pháp chiết tách hợp chất PAH 1.2.1.1. Phương pháp chiết lỏng – lỏng Năm 1975, Grimmer và Bohnke chiết tách PAH từ cá và thịt xông khói với methanol sau khi thủy phân với dung dịch kali hydroxyt – methanol [44] . Thủy phân kiềm thường mất 2-4 giờ, tùy thuộc vào đặc điểm của mẫu. Các mô nạc mất ít thời gian hơn so với các mô mỡ. Thủy phân kali hydroxyt – methanol cũng được chọn trong các nghiên cứu thử nghiệm của Fretheim (1976) và Simko, Dubravicky, Smirnov(1989) [43],[44]. Mặt khác, Vassilaros và cộng sự [44] cho rằng việc sử dụng methanol là không cần thiết vì góp phần tạo ra các metyl este hình thành từ các axit béo và methanol, do đó khó khăn để loại bỏ ra khỏi phần chứa PAH. Takatsuki và cộng sự [44] thấy rằng trong quá trình thủy phân kiềm benzo(a)pyren có thể được chiết một phần do sự tồn tại của điều kiện kiềm, oxy ánh sáng, và peoxit từ etyl ete. Họ đề xuất bổ sung Na2S làm chất chống oxy hóa, chưng cất etyl ete ngay trước khi sử dụng và tránh không khí tiếp xúc với các chất hấp phụ. Để bảo vệ PAH , Karl và Leinemann (1993) [44] đã sử dụng dụng cụ thủy tinh màu nâu, xúc rửa kỹ với aceton trước khi sử dụng. Ngoài ra, một số tác giả cũng đề xuất phương pháp chiết trực tiếp với các dung môi hữu cơ. Potthast và Eigner (1975) [43] đề xuất một quy trình dựa trên sự pha trộn của mẫu với chloroform và khan Na2SO4 để loại bỏ nước từ chiết. Sau khi thêm Celite, phần mỡ trở nên phân bố đều trên bề mặt của vật liệu hấp phụ một số tác giả đã đạt được độ thu hồi 95-100% của benzo(a)pyren . Chiết từ nền mẫu thịt hun khói cũng được thực hiện bởi Afolabi và cộng sự (1983), Cejpek và cộng sự (1995) [44] đã thử nghiệm hiệu quả của một số dung môi hữu cơ để có được phần chất béo của mẫu thịt. Các dung môi có hiệu quả tốt nhất là hỗn hợp của chloroform-methanol (2: 1). Joe và cộng sự [44] phân loại mẫu thực phẩm hun khói với KOH, và chiết PAH với Freon 113 (1,1,2-trichloro- 1,2,2-trifluoroethane) . Các mẫu được chiết bằng máy chiết Dionex cũng như bộ 20