Nghiên cứu chế tạo bộ kit phát hiện nhanh hàn the trong thực phẩm trung tâm phát triển khoa học công nghệ trẻ

Bảng 5: Kết quả khảo sát sự chuyển màu của giấy tẩm Curcumin Bảng 6: Kết quả khảo sát sơ bộ giới hạn phát hiện của sản phẩm Bảng 7: Kết quả khảo sát giới hạn phát hiện của sản phẩm Bả

MỤC LỤC

CHƯƠNG TRÌNH VƯỜN ƯƠM SÁNG TẠO KHCN NGHỆ TRẺ

BÁO CÁO NGHIỆM THU

Đề tài:

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỘ KÍT PHÁT HIỆN NHANH HÀN THE TRONG THỰC PHẨM

(Đã chỉnh sửa theo góp ý Hội đồng nghiệm thu)

Cơ quan chủ trì:

Chủ nhiệm đề tài:

TT Phát triển Khoa học và Công nghệ Trẻ ThS Phùng Văn Trung

THÁNG 4 - 2007

I GIỚI THIỆU

II TỔNG QUAN

II.1 Tính chất lý hoá của hàn the

II.2 Phương pháp phân tích hàn the trong thực phẩm

II.3 Các nghiên cứu về bộ “Kít thử hàn the nhanh”

II.3.1 Một số phương pháp phân tích có thể phát triển thành bộ

kít thử nhanh tại hiện trường

II.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

II.3.3 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

II.3.4 Lợi ích đối với kinh tế-xã hội của bộ “Kít thử hàn the

nhanh“

III THỰC NGHIỆM

III.1 Khảo sát sơ bộ phản ứng màu của các chất chỉ thị

III.2 Khảo sát các dạng sản phẩm

III.3 Khảo sát giới hạn phát hiện của sản phẩm

III.4 Khảo sát thời gian hiện màu của giấy thử

III.5 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích

III.6 Đánh giá độ tin cậy của sản phẩm

III.7 Sản phẩm

IV KẾT LUẬN

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Độc tính của borax đối với bacteria, protozoa và algae

Bảng 2: Xuất khẩu các hợp chất Bo của Mỹ và Thổ Nhĩ Kỳ

Bảng 3: Xuất khẩu các hợp chất Bo củaArgentina, Chile và Peru

Bảng 4: Lượng tiêu thụ các hợp chất của Bo ở Mỹ (1992) và EU (1993)

Bảng 5: Kết quả khảo sát sự chuyển màu của giấy tẩm Curcumin

Bảng 6: Kết quả khảo sát sơ bộ giới hạn phát hiện của sản phẩm

Bảng 7: Kết quả khảo sát giới hạn phát hiện của sản phẩm

Bảng 8: Kết quả phân tích hàm lượng Bo tự nhiên bằng AAS

Bảng 9: Hàm lượng Bo tự nhiên được công bố

Bảng 10: Kết quả khảo sát thời gian hiện màu của giấy thử đối với các

dung dịch hàn the có nồng độ khác nhau

Bảng 11: Kết quả khảo sát thời gian hiện màu của giấy thử đối với các

mẩu thật

Bảng 12: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các anion

Bảng 13: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các cation

Bảng 14: Kết quả phân tích hàn the trong thực phẩm bằng phương pháp

quang phổ và Kít thử hàn the nhanh

Bảng 15: Bảng chiết tính chi phí cho 01 hộp “Kít thử hàn the nhanh“

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Hình 1: Cấu tạo của hàn the

Hình 2: “Test kit for borax” của Thái Lan và “Giấy nghệ” của Đức

Hình 3: Giấy tẩm Curcumin và Carmine

Hình 4: Sự chuyển màu của giấy Curcumin và giấy Carmine

Hình 5: Sự chuyển màu của dung dịch Curcumin và Carmine

Hình 6: Các phản ứng tạo ra phức màu cam đỏ để nhận biết hàn the

Hình 7: Sự chuyển màu của giấy theo nồng độ Curcumin

Hình 8: Sự chuyển màu của các dd Curcumin có nồng độ khác nhau

Hình 9: Sự chuyển màu của giấy Curcumin theo nồng độ hàn the

Hình 10: Aûnh hưởng của pH dung dịch

Hình 11: Aûnh hưởng của các anion

Hình 12: Aûnh hưởng của các cation

Hình 13: Phân biệt sự chuyển màu do Fe3+, Fe2+, pH và hàn the

Hình 14: Đường biểu diễn tương quan giữa ∆A và số µgB

Hình 15: Một số hình ảnh kiểm tra mẫu mua ngoài thị trường

Hình 16: Sản phẩm “Kít thử hàn the nhanh”

I GIỚI THIỆU

Hàn the là một loại hóa chất được biết dưới nhiều tên gọi khác nhau như Tinhal, Borax, Bồng sa, Bàng sa, Nguyên thạch… Tên khoa học là Hàn the hay Natrium biboricum (Borate hydraté de sodium), công thức hóa học là

nghiệp dược phẩm dùng để pha thuốc súc miệng, thuốc đánh răng, thuốc mỡ chống nấm ngoài da (10-15%) Trong đông y còn dùng Bồng sa (dung dịch 1-2%) để súc miệng trừ hôi miệng, viêm họng…

Từ lâu, hàn the đã được nhiều người biết đến như một chất phụ gia thực phẩm có tác dụng “thần kỳ” Hàn the vừa có thể làm cho thực phẩm trở nên dai, giòn, ngon miệng vừa tăng được thời gian bảo quản kể cả với thực phẩm tươi sống Thế nhưng ít ai biết rõ hàn the có thể gây nôn mửa, ỉa chảy, co cứng cơ, ban đỏ da, màng niêm dịch, sốc trụy tim… ăn nhiều có thể gây tử vong trong thời gian ngắn Về lâu dài có thể gây khô da, rối loạn dạ dày, suy thận mãn tính, giảm sút trí tuệ thậm chí bị ung thư

Theo Cục quản lý vệ sinh an toàn thực phẩm (thuộc Bộ Y tế) thì khi sử dụng đồ ăn có hàn the chỉ có 81% lượng hàn the được đào thải qua nước tiểu, 1% qua phân, 3% qua mồ hôi, còn lại phần lớn hàn the được tích lũy trong các mô mỡ, mô thần kinh Đây là một chất khó đào thải khi vào cơ thể và được tích lũy từ từ nên rất khó phát hiện, có khi phải mất một thời gian dài sau đó hàn the mới có dấu hiệu ngộ độc

Do tính chất độc hại đó mà từ năm 1970 trở lại đây, các nước tiên tiến

(trong nhóm bảo quản) và không được phép dùng để chế biến thực thực phẩm Đặc biệt là từ năm 1951, Hội đồng tiêu chuẩn thực phẩm quốc tế (FSC) đã cấm triệt để việc dùng hàn the trong chế biến và bảo quản thực phẩm Từ năm 1998, Bộ Y tế nước ta cũng đã lên tiếng cảnh báo, ngăn cấm sản xuất, kinh doanh hàn the Trong pháp lệnh Vệ sinh an toàn thực phẩm bắt đầu có hiệu lực từ tháng 11/2003 cũng đã cấm sử dụng hàn the với bất kì hàm lượng hay cách thức nào

Qui định là vậy nhưng hiện nay việc sử dụng hàn the hình như đã thả nổi và khó bề kiểm soát Nguyên nhân của việc này phần lớn là do thói quen và ý thức thấp kém nên người ta vẫn còn sử dụng hàn the bất chấp những cảnh báo của các tổ chức y tế và sự nghiêm cấm của pháp luật, một phần là do việc phát hiện và chọn lựa thực phẩm không có hàn the quá khó khăn đối với người tiêu dùng khi phải đối diện với một thị trường thực phẩm đa dạng như hiện nay

Để bảo vệ quyền lợi của người tiêu dùng và tránh những trường hợp đáng tiếc xảy ra thì song song với sự quản lý chặt chẻ của các cơ quan chức năng cần nâng cao ý thức vệ sinh an toàn thực phẩm cho tất cả người dân Tuy nhiên, trong hoàn cảnh hiện nay, nhiều cơ sở sản xuất thực phẩm vẫn lén lút vi phạm, gây nhiều khó khăn cho việc kiểm tra, kiểm soát của các cơ quan chức năng vốn đã có lực lượng rất mỏng Giải pháp tối ưu để hạn chế tình trạng này là đưa tận tay người tiêu dùng các công cụ để họ tự bảo vệ Như vậy, việc tạo ra các bộ kít phát hiện nhanh các chất phụ gia độc hại, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và các nguyên nhân gây ngộ độc nói chung và hàn the nói riêng trong thực phẩm là một việc làm cấp thiết, giúp cho người tiêu dùng có thể chọn lựa cho mình những thực phẩm an toàn

Vì vậy, năm 2006 Sở Khoa học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh và Trung Tâm Phát Triển Khoa Học và Công Nghệ Trẻ đã giao cho chúng tôi thực

hiện đề tài “Nghiên cứu, chế tạo bộ kít phát hiện nhanh hàn the trong thực

phẩm ”

II TỔNG QUAN

II.1 Tính chất lý hoá của hàn the

a Cấu tạo:

Hình 1: Cấu tạo của hàn the (Na2B4O7.10 H2O)

b Tính chất và trạng thái tự nhiên

Trạng thái tự nhiên có dạng đơn tinh thể, màu trắng ngà, tan trong nước và cồn, có tính kiềm

Điểm tan chảy (mp): 75oC

c Tác dụng sinh học của hàn the

Nhiều nghiên cứu cho thấy hàn the gây khô da, rối loạn dạ dày, suy thận mãn tính, giảm sút trí tuệ, teo tinh hoàn, thậm chí bị ung thư…

Dưới đây là một số số liệu về độc tính của hàn the [3,4,5]

- Hoạt tính kháng khuẩn:

Bảng 1: Độc tính của borax đối với bacteria, protozoa và algae

Chủng loại Thời

Nồng độ (mg/l)

16g 72g 72g

Ức chế sinh trưởng Ức chế sinh trưởng Ức chế sinh trưởng Ức chế sinh trưởng

72g 72g 72g

Ức chế sinh trưởng Ức chế sinh trưởng Ức chế sinh trưởng

Algae, Scenedesmus subspicatus - Ức chế sinh trưởng

Ức chế sinh trưởng Ức chế sinh trưởng

(ghi chú: p-phút; g-giờ; n-ngày; EC: Effected Concentration)

- Liều gây chết ở chuột nhắt LD 50

d Ứng dụng của hàn the

Hàn the và các muối Bo khác có khả năng tẩy sạch và làm trắng rất tốt

do các muối này phản ứng với nước để sinh ra hydroxiperoxit Khi hoà tan trong

tẩy trắng cũng được gia tăng Trong một số trường hợp, hàn the hoạt động như

một chất đệm, giữ pH cần thiết cho phản ứng Muối Bo còn có khả năng ức chế quá trình trao đổi chất của nhiều loại vi sinh vật

Hàn the có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp thủy tinh, giấy, gốm sứ, keo, chất đánh bóng, tinh chế vàng và các chất tẩy rữa trong sinh hoạt… Hàn the được thêm vào phân bón để tạo nguyên tố vi lượng cho cây Các muối borate khác có độ tinh khiết cao được dùng trong mỹ phẩm, các sản phẩm trang điểm, thuốc nhuộm tóc và trong các tụ điện Người ta cũng dùng hàn the để làm tăng tính chất chống cháy cho các vật liệu …

Mỹ và Thổ Nhĩ kỳ là 2 nước sản xuất các hợp chất của Bo lớn nhất thế giới

Bảng 2: Xuất khẩu các hợp chất Bo của Mỹ và Thổ Nhĩ Kỳ (ngàn tấn)

Xuất khẩu boric acid của Nga là 49.988 tấn năm 2000 và 69.275 tấn năm

2001 trong khi của Argentina, Chile và Peru như sau:

Khu vực tiêu thụ mạnh nhất là Tây Aâu chiếm 46%, tiếp theo là Bắc Mỹ 25%, Châu Á 11% và châu Mỹ Latin 10%

Ở nước ta, hàn the được biến đến như là một hoá chất độc hại, cần phải

“tẩy chay”, “cấm buôn bán”… Rất ít người biết rằng hàn the có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống Các vật dụng hằng ngày đều ít nhiều có mặt hàn the hay các hợp chất của Bo Vậy thì, chúng ta nên “tẩy chay”, “cấm buôn bán”… hay nên sử dụng hàn the theo đúng chức năng tuyệt vời của nó!

Bảng 4: Lượng tiêu thụ các hợp chất của Bo ở Mỹ (1992) và EU (1993)

II.2 Phương pháp phân tích hàn the trong thực phẩm

a Phương pháp chuẩn độ [9]

– Nguyên tắc: chuyển hóa borax thành acid boric và chuẩn độ bằng

NaOH với sự có mặt của mannitol

b Phương pháp so màu [1,2,7]

– Nguyên tắc: Tạo bảng màu chuẩn bằng cách nhúng giấy tẩm

cucurmin vào các dung dịch acid boric chuẩn So sánh màu của giấy thử sau khi nhúng vào dung dịch thử với bảng màu chuẩn

c Phương pháp quang phổ [8,11]

– Nguyên tắc: Đo độ hấp thu của phức acid boric – chất chỉ thị

(cucurmin, carmin, Azomethine H) của mẫu và so sánh độ hấp thu

của phức acid boric – chất chỉ thị chuẩn

d Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử AAS [10]

II.3 Các nghiên cứu về bộ “Kít thử hàn the nhanh”

II.3.1 Một số phương pháp phân tích có thể phát triển thành bộ kít thử nhanh tại hiện trường

- Nguyên tắc: Các phương pháp hóa học có thể phát triển thành bộ kít thử nhanh

ở hiện trường là những phương pháp phải tạo ra các dấu hiệu được nhận ra bằng mắt thường như: đổi màu, kết tủa, sủi bọt…

- Phương pháp phát triển thành bộ “Kít thử hàn the nhanh”: Dựa vào các

phương pháp phân tích hàn the nêu trên, có thể phát triển phương pháp chuẩn

độ và phương pháp so màu để chế tạo bộ “Kít thử hàn the nhanh” Tuy nhiên,

phương pháp so màu đơn giản hơn nên được ưu tiên chọn lưạ để nghiên cứu Phương pháp này dựa trên các chất chỉ thị như sau:

- Curcumin

- Tạo phức có màu cam đỏ với acid boric ở pH 1

- Giới hạn phát hiện 0,1 – 1,0 mgB/l

- Carmine

- Tạo phức màu xanh với acid boric ở pH 5.1

- Giới hạn phát hiện 1–10 mgB/l (phương pháp quang phổ)

- Azomethine H

- Tạo phức có màu vàng cam với acid boric ở pH 5.1

- Giới hạn phát hiện: 0.5 – 10 mgB/l (phương pháp quang phổ)

II.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Theo các thông tin mới nhất mà chúng tôi thu thập được thì trên thị trường Việt Nam đđã có 3 đơn vị nghiên cứu sản xuất sản phẩm này Một số cơ quan chức năng cũng đã nhập của nước ngoài về để phục vụ công tác nghiên cứu và quản lý thị trường Các sản phẩm này được cải tiến dựa trên các phương pháp xác định hàn the đã được công bố trên các tạp chí chuyên ngành quốc tế như

AOAC, ASTM và trong nước như Bộ Thủy sản (28 TCN 183 : 2003) hay Bộ

Y tế (Quyết định số 3390/QĐ-BYT ngày 28/9/2000), TCVN 6635-2000

Hiện nay, các sản phẩm trên chưa được phổ biến rộng rãi và việc sử dụng sản phẩm này cũng rất hạn chế, chủ yếu là các cơ quan chức năng dùng để kiểm tra các cơ sở chế biến và mua bán thực phẩm

II.3.3 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Phương pháp phân tích các phụ gia thực phẩm nói chung và hàn the nói riêng đã được rất nhiều nhà khoa học nghiên cứu và công bố trên các tạp chí chuyên ngành như ASTM, AOAC (Hiệp hội các nhà hóa học phân tích quốc tế)… làm tiêu chuẩn để xác định hàm lượng hàn the hay nguyên tố Bo trong thực phẩm, trong nước sinh hoạt và nước thải… Dựa trên các phương pháp này, một số công ty ở Nhật, Đức hay Thái Lan… cũng đã cho ra các sản phẩm ở dạng Test Kit với giá 400.000đ/ Kit 50 test (Aquarium Guys), 600.000đ Kit/ 100 test (Merck) rẻ nhất là của Thái Lan với giá 80.000đ/ kit 100 test

Hình 2: Sản phẩm “Test kit for borax” của Thái Lan và “Giấy nghệ” của Đức

II.3.4 Lợi ích đối với kinh tế-xã hội của bộ “Kít thử hàn the nhanh“

Sản phẩm “Kít thử hàn the nhanh“ nói riêng và các sản phẩm kiểm tra

nhanh các phụ gia thực phẩm đã bị cấm sử dụng và các hóa chất độc hại khác trong thực phẩm nói chung rất cần thiết và có ý nghiã to lớn đối với kinh tế – xã hội

Về mặt xã hội, khi được phổ biến rộng rãi và được người tiêu dùng chấp nhận thì sẽ giúp ích rất nhiều trong việc ngăn ngừa các nguy cơ gây ngộ độc thực phẩm, ảnh hưởng đến sức khoẻ nhân dân Ngoài ra, trong bối cảnh hiện nay, chính quyền và các tổ chức quan tâm đến sức khỏe con người đang nổ lực tìm cách giảm thiểu các vụ ngộ độc cũng như số nạn nhân thì việc cho ra đời các sản phẩm kiểm tra nhanh các phụ gia thực phẩm độc hại, giá thành rẻ là một việc làm đúng thời cơ, giúp đưa tận tay người tiêu dùng các công cụ để họ tự bảo vệ bản thân và nâng cao ý thức bảo vệ sức khỏe cộng đồng

Về kinh tế, khi có sự nghiên cứu kỹ lưỡng thì chất lượng sẽ đảm bảo, có thể thay thế được hàng ngoại nhập và giá thành giảm đáng kể Mặt khác, bộ

“Kít thử hàn the nhanh” còn ngăn chặn các cơ sở sản xuất thực phẩm vi

phạm, giúp cho các nhà sản xuất thực phẩm đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm cạnh tranh hiệu quả hơn

III THỰC NGHIỆM

Thiết bị

- Quang phổ kế DR2000 (HASH)

- Cân phân tích Precia 220 (Switzerland)

- pH meter WTW 720 (Germany)

- Máy khuấy từ

- Quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS)

- Lò nung chương trình nhiệt VULCAN

III.1 Khảo sát sơ bộ phản ứng màu của các chất chỉ thị

Hình 3: Giấy tẩm Curcumin và Carmine

Hình 4: Sự chuyển màu của giấy Curcumin và giấy Carmine

Carmine Curcumin mo

mo

Kết quả:

- Giấy tẩm dung dich Carmin/EtOH 100mg/ml: màu sắc nhợt nhạt, rất khó

nhận ra sự chuyển màu khi nhúng vào dung dịch hàn the

sắc nhợt nhạt, rất khó nhận ra sự chuyển màu khi nhúng vào dung dịch hàn the

- Dung dich Carmin/EtOH 100mg/ml: rất khó nhận ra sự chuyển màu khi

nhỏ vào dung dịch hàn the

- Dung dịch Carmin/H 2 SO 4 100mg/ml: rất khó nhận ra sự chuyển màu khi

nhúng vào dung dịch hàn the

- Dung dịch Curcumin: chuyển thành màu cam rõ rệt, khi đưa pH xuống

môi trường acid, màu trở lại màu vàng của curcumin

- Giấy tẩm Curcumin: chuyển thành màu cam rõ rệt, bền màu

* Nguyên tắc của phương pháp curcumin

Na 2 B 4 O 7 + 2HCl + 5H 2 O 4H 3 BO 3 + 2NaCl

C H

C H O

CH 2

C C

H C H O

OH OH

OCH 3

OCH 3

C H

C H O CH

C C

H C H HO

OH OH

OCH 3 OCH 3

C H

C H O CH

C C

H C H HO

OH OH

OCH 3

OCH 3

C H

C H O CH

C C

H C H O

OH OH

HO HO

Curcumin (màu vàng)

Hình 6: Các phản ứng tạo ra phức màu cam đỏ để nhận biết hàn the

III.2 Khảo sát các dạng sản phẩm

a Mục tiêu:

Chọn dạng sản phẩm đạt các yêu cầu sau:

- Nhanh

- Nhạy

- Kết quả ổn định, ít sai số

- Thời gian bảo quản lâu dài

Bảng 5: Kết quả khảo sát sự chuyển màu của giấy tẩm Curcumin

Màu sắc tự nhiên của giấy thử Vàng nhạt Vàng nhạt Vàng Vàng đậm

Kết luận: Giấy thử tẩm dung dịch bảo hoà Curcumin cho kết quả tốt

nhất Sự chuyển màu xảy ra ngay sau khi nhúng Màu càng hiện rõ hơn sau 30 phút và vẫn còn giữ màu sau hơn 5 ngày