Độc tố hình thành trong quá trình chế biến thực phẩm time new roman

Các tài liệu về độc tố xuất hiện trong quá trình chế biến ở nước ta còn rất hạn chế. Vì vậy việc tập hợp tài liệu về đề tài này là một yêu cầu cấp thiết nhằm tìm ra kỹ thuật chế biến thực phẩm an toàn nhất và giảm thiểu đến mức thấp nhất những nguy cơ tác hại đến sức khỏe người tiêu dùng.

LỜI CÁM ƠN

Em có được kiến thức và sự trưởng thành như ngày hôm nay là nhờ công lao rất lớn của các thầy cô Khoa Công nghệ Hoá học & Dầu khí, nhất là các thầy cô thuộc Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM Do vậy, lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết

ơn chân thành đến quý thầy cô – những người đã hết lòng dìu dắt em trên con đường học vấn

Đặc biệt, em xin tỏ sự ghi ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Lại Mai Hương,

cô đã tận tình hướng dẫn, quan tâm chỉ dạy để em hoàn thành luận văn này

Tp HCM, ngày 02 tháng 01 năm 2008

Nguyễn Thụy Nhã Phương

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Thực phẩm là yếu tố quan trọng song hành với sự sinh tồn của loài người Theo quá trìnhtiến hoá và phát triển của loài người, thực phẩm cũng phát triển theo Cùng với sự tiến triểncủa khoa học công nghệ, công nghệ chế biến thực phẩm cũng phát triển Tuy nhiên thực phẩmkhông chỉ cung cấp nguồn dinh dưỡng mà còn chứa những nguy cơ tìm ẩn có thể ảnh hưởngkhông tốt đến sức khỏe người tiêu dùng, đó chính là các loại độc tố dù tồn tại trong thực phẩmvới hàm lượng rất nhỏ cũng có thể gây ảnh hưởng rất lớn đến cơ thể

Nhu cầu về một thực phẩm đáp ứng không những về dinh dưỡng mà còn về tính an toàn

và không gây hại cho sức khoẻ đối với người tiêu dùng là cần thiết Nếu như các loại độc tố

có sẵn trong nguyên liệu hoặc bị nhiễm vào sản phẩm trong quá trình chế biến thì có thể kiểmsoát và phòng ngừa, còn các loại độc tố hình thành trong quá trình chế biến thì đa dạng và khókiểm soát hơn nhiều Tuy nhiên các tài liệu về độc tố xuất hiện trong quá trình chế biến ởnước ta còn rất hạn chế Vì vậy việc tập hợp tài liệu về đề tài này là một yêu cầu cấp thiếtnhằm tìm ra kỹ thuật chế biến thực phẩm an toàn nhất và giảm thiểu đến mức thấp nhất nhữngnguy cơ tác hại đến sức khỏe người tiêu dùng

Mục đích của luận văn này là tập hợp tất cả tài liệu về độc tố xuất hiện trong quá trìnhchế biến, thống nhất và sắp xếp thành một hệ thống rõ ràng, đầy đủ Nội dung luận văn đượcchia thành 6 chương như sau:

- Chương 1: Giới thiệu chung về độc tố

- Chương 2: Tổng quan tài liệu về acrylamide

- Chương 3: Tổng quan tài liệu về nhóm hợp chất amine vòng thơm (HAAs)

- Chương 4: Tổng quan tài liệu về nhóm hợp chất hydrocarbon nhiều vòng thơm(PAHs)

- Chương 5: Tổng quan tài liệu về nhóm nitrosamine

- Chương 6: Tổng quan tài liệu về nhóm 3 – MCPD

Trong mỗi chương của luận văn là phần tìm hiểu về công thức cấu tạo, nguồn gốc, táchại, cơ chế sinh ra độc tố, các yếu tố ảnh hưởng, các phương pháp phân tích và biện phápgiảm hàm lượng độc tố

Hy vọng nội dung luận văn đáp ứng được các yêu cầu đề ra Do thời gian thực hiện luậnvăn quá ngắn, kinh nghiệm và kiến thức của em vẫn còn hạn chế, các sai sót gặp phải làkhông thể tránh khỏi Mong các thầy cô giúp đỡ chỉnh lý để luận văn của em được hoàn thiệnhơn

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 2.1: Công thức cấu tạo và cấu trúc mạng tinh thể của acrylamide 3Hình 2.2: Phản ứng của acrylamide (1) chuyển hoá thành glycidamide (2) bởi cytochrome P450 6Hình 2.3: Các phản ứng minh họa các cơ chế tạo acrylamide (1) theo phản ứng kiểu Maillard (A) và oxy hoá chất béo (B) 7Hình 2.4: Quá trình tạo thành acrylamide từ Asparagine với đường khử ( – hydroxy –

carbonyls) 8Hình 2.5: Kết quả tóm tắt của phương pháp đánh dấu phân tử 9Hình 2.6: Sự tạo thành của acrylamide (1), 3 – aminopropanamide (9), và andehyde 3 – oxopropanamide (8) từ asparagines với sự tham gia của nhóm – carbonyl 11Hình 2.7: Ảnh hưởng của nồng độ asparagine và glucose lên sự hình thành acrylamide trongkhoai tây chiên ở 1650C trong 4 phút 16Hình 2.8: Anh hưởng của thời gian và nhiệt độ dầu chiên đến hàm lượng acrylamide trong khoai tây chiên dưới điều kiện chiên thông thường 17Hình 2.9: Ảnh hưởng của thời gian chiên và nhiệt độ lên hàm lượng acrylamide có trongkhoai tây chiên ở áp suất chân không (10 Torr) 17Hình 2.10: Hàm lượng acrlamide ở các điều kiện nhiệt độ và thời gian khác nhau 18Hình 2.11: Ảnh hưởng của phương pháp chiên và thời gian chiên đến hàm lượng của

acrylamide trong khoai tây chiên 19Hình 2.12: Mối tương quan giữa hàm lượng acrylamide và hàm ẩm ban đầu của nguyên liệu 19Hình 2.13: Hàm lượng acrylamide tạo thành trong quá trình chiên bắp - được xử lý với dungdịch acid citric nồng độ 0, 0.1, 0.2% 20Hình 2.14: Hàm lượng acrylamide trong khoai tây chiên sau khi ngâm trong dung dịch acidcitric nồng độ 0, 1, 2% 21Hình 2.15: Ảnh hưởng của pH lên sự hình thành acrylamide với sự có mặt của asparagine (0.5mmol) và glucose (0.5 mmol) trong 1 mL phosphate trong suốt quá trình gia nhiệt ở 1500C trong 30 phút 21Hình 2.16: Ảnh hưởng của các cation hoá trị 1, 2, 3 đến hàm lượng acrylamide sau khi gia nhiệt với hỗn hợp glucose và asparagine (mỗi loại 10µL) ở 1500C trong 20 phút 23Hình 2.17: Ảnh hưởng của các cation hoá trị 1, 2, 3 đến hàm lượng hydroxymethylfurfural sau khi gia nhiệt với hỗn hợp glucose và asparagine (mỗi loại 10µL) ở 1500C trong 20 phút 24

Hình 2.18: Ảnh hưởng của các cation hoá trị 1, 2, 3 đến hàm lượng furfural sau khi gia nhiệtvới hỗn hợp glucose và asparagine (mỗi loại 10µL) ở 1500C trong 20 phút 24Hình 2.19: Sự hình thành acrylamide trong quá trình nhiệt phân hỗn hợp glucose và asparagin 25Hình 2.20: Quá trình trích ly, tinh sạch và tiền xử lý mẫu trước quá trình chạy sắc ký GC –

MS, LC – MS/MS 27Hình 2.21: Quá trình tinh sạch điển hình dùng cột có chất mang rắn SPE dùng trong phân tích hàm lượng acrylamide 28Hình 2.22: Quá trình phát hiện acrylamide bằng phương pháp LC/MS/MS 34Hình 2.23: Hàm lượng acrylamide sinh ra ở sản phẩm khoai tây chiên khi xử lý nguyên liệu trước quá trình chế biến bằng nước và dung dịch acid citric nồng độ 0, 1, 2% 37Hình 2.24: Anh hưởng của Lysine (A) và Glycine (B) đến hàm lượng acrylamide ở sản phẩmchip khoai tây chiên 38Hình 2.25: Anh hưởng của các loại acid amine khác nhau (nồng độ 0.5%) đến lượng

acrylamide sinh ra trong hệ thống thí nghiệm với 50 mM glucose và 50 mM asparagine xử lý nhiệt ở 1500C, 20 phút 39Hình 2.26: Biểu diễn sự ảnh hưởng của dung dịch lysine (A), glysine (B) và cystein (C) lênhàm lượng acrylamide có trong mẫu chiên ở 1800C 40

Hình 3.1: Cơ chế của quá trình tạo imidazo – quinoline và quinoxaline 47

Hình 3.2: Cơ chế hình thành của PhIP và MeIQx 49

Hình 3.3: Cấu trúc của một số các biến dị DNA của IQ và PhIP 50

Hình 3.4: Cơ chế hình thành biến dị DNA của Norharman 51

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn hàm lượng MeIQx, PhIP và dẫn xuất của chúng trong nước tiểu sau bữa ăn 51

Hình 3.6: Các hợp chất PhIP trong thịt và nước tiểu, cơ chế loại bỏ độc tố và phản ứng thuận nghịch của chúng trong môi trường acid 52

Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn hàm lượng MeIQx và PhIP ở thịt bò bít tếch được chế biến theo ba phương pháp khác nhau ở bốn mức độ (thời gian) khác nhau 54

Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn hàm lượng MeIQx và PhIP ở thịt bò hamburger được chế biến theo ba phương pháp khác nhau ở bốn mức độ (thời gian) khác nhau 54

Hình 3.9: Hàm lượng MeIQx và PhIP ở thịt heo được chế biến theo ba phương pháp khác nhau ở ba mức độ (thời gian) khác nhau 55

Hình 3.10: Anh hưởng của hàm lượng nước đến lượng độc tố sinh ra trong phản ứng giữa hỗn hợp 0.2 M glucose, 0.4 M glycine và 0.4 M creatinine trong dung môi diethyleneglycol – nước ở 1200C trong 2 giờ 56

Hình 3.11: Hàm lượng HAAs sinh ra với các nồng độ glucose khác nhau 56

Hình 3.12: Anh hưởng của các loại đường khử khác nhau, glucose (A), fructose (B), lactose (C) và sucrose (D) đến lượng độc tố hình thành trong quá trình chế biến thịt bo

57

Hình 3.13: Hàm lượng HAAs sinh ra với các nồng độ creatinine khác nhau 58

Hình 3.14: Hàm lượng HAAs sinh ra với các nồng độ glycinie khác nhau 58

Hình 3.15: Cơ chế hoạt động của các chất chống oxy hóa/chất kìm hãm đối với các cation tự do pyrazine 60

Hình 3.16: Hàm lượng HAAs tạo thành trong sản phẩm hamburger (thịt bò nạc) chế biến ở 2000C, 20 phút khi có bổ sung chất chống kìm hãm là ascorbate () và erythorbate (^) 60

Hình 3.17: Quá trình trích ly và tinh sạch HAAs bằng phương pháp sử dụng cột với chất mang rắn SPE 61

Hình 3.18: Cấu trúc phân tử của blue cotton 62

Hình 3.19: Hàm lượng creatine còn lại sau các chế độ xử lý nhiệt bằng bị lò vi sóng khác nhau 66

Hình 3.20: Cấu trúc của một số các chất chống oxy hóa 69

Hình 3.21: Anh hưởng của các chất chống oxy hóa khác nhau đến hàm lượng MeIQx và tổng lượng HAAs sinh ra trong phản ứng giữa creatine, glycine và glucose 70

Hình 4.1: Cấu trúc ba chiều của một phân tử PAHs 73

Hình 4.2: Cấu trúc mạng tinh thể của một phân tử PAHs 73

Hình 4.3: Cấu trúc phân tử của một số các hợp chất PAHs 75

Hình 4.4: Phân loại các hợp chất PAHs theo thuyết cấu trúc Clar 76

Hình 4.5: Cấu trúc phân tử của liên kết giữa DNA với BaP ở vị trí C8 và N7 của guanine và N7 của adenine 82

Hình 4.6: Cơ chế tạo thành 3,4 – benzopyrene 83

Hình 4.7: Sự tạo thành các hợp chất PAHs có nhiều vòng thơm từ naphthalene 83

Hình 4.8: Hàm lượng BaP sinh ra ở các loại sản phẩm khác nhau 85

Hình 4.9: Hàm lượng PAHs sinh ra ở phương pháp nướng với nhiều loại nhiên liệu khác nhau 86

Hình 4.10: Hàm lượng BaP ở thịt bò hamburger và thịt bò bít tếch theo 3 phương pháp chế biến ở nhiều thời gian nấu khác nhau 87

Hình 4.11: Cấu tạo của thiết bị trích ly gia tốc ASE 300 88

Hình 5.1: Một số cấu trúc phân tử của các hợp chất N-nitrosamine 99

Hình 5.2: Cơ chế biến dưỡng của các hợp chất N – nitroso 100

Hình 5.3: Các phản ứng tạo nitrosamine (M/M+ là kim loại chuyển tiếp như Fe2+/ Fe3+) 102

Hình 5.4: Khả năng giảm lượng NDMA đối với các nồng độ epicatechin monomer và

epicatechin dimmer khác nhau 107

Hình 5.5: Công thức cấu tạo của một số hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh 109

Hình 5.6: Đồ thị ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N -pyrrolidine (NPYR) 109

Hình 5.7: Đồ thị ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N – piperidine (NPIP) 110

Hình 5.8: Đồ thị ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N – morpholine (NMOR) 110

Hình 6.1: Cơ chế tạo chloropropanol dưới điều kiện thủy phân bằng acid 115

Hình 6.2: Sơ đồ hình thành monochloropropanol dưới xúc tác của enzym lipase 116

Hình 6.3: Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl (16, 67% nước; 2000C) lên sự hình thành 3-MCPD 118

Hình 6.4: Ảnh hưởng của muối đến hàm lượng 3-MCPD trong các loại thực phẩm 119

Hình 6.5: Ảnh hưởng của nước đến hàm lượng 3-MCPD (3,47%NaCl, 2000C) 120

Hình 6.6: Ảnh hưởng của nước lên hàm lượng 3-MCPD trong các thực phẩm khác nhau

120 Hình 6.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng 3-MCPD (3,47%NaCl, 2000C) 121

Hình 6.8: Ảnh hưởng của béo lên hàm lượng 3-MCPD trong các thực phẩm khác nhau

122

Hình 6.9: Hàm lượng 3-MCPD (mg/kg) trong một số nhóm thực phẩm khác nhau 123

Hình 6.10: Anh hưởng của thời gian chế biến đến hàm lượng 3 – MCPD 123

Hình 6.11: (a) Phản ứng của 1,3-DCP và (b) 3-MCPD với HFBA 125

Hình 6.12: Phản ứng phân hủy của 3-MCDP 128

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Tính chất của acrylamide ở điều kiện lý tưởng 250C, 100 kPa 3

Bảng 2.2: Độ hòa tan của acrylamide (g/L) trong một số dung môi ở 300C 4

Bảng 2.3: Hàm lượng acrylamide trước và sau thời gian bảo quản 4

Bảng 2.4: Hàm lượng acrylamide ở một số thực phẩm 5

Bảng 2.5: Tỷ lệ lượng tiêu thụ acrylamide bình quân ở các loại thực phẩm khác nhau từ năm 1994 – 1998 5

Bảng 2.6: Hàm lượng acrylamide hình thành ở các hỗn hợp tác nhân khác nhau 9

Bảng 2.7: Hàm lượng acrylamide hình thành trong phản ứng giữa đường khử và các loại acid amine khác nhau 10

Bảng 2.8: Acrylamide được tổng hợp từ L – aspargine với sự có mặt của nhóm carbonyl dưới xúc tác nhiệt (1800C, 5 phút, 20µL nước) 11

Bảng 2.9: Các hệ số của phương trình động học biểu diễn quá trình hình thành acrylamide trong khoai tây chiên ở áp suất khí quyển 12

Bảng 2.10: Các hệ số của phương trình động học biểu diễn quá trình hình thành acrylamide trong khoai tây chiên áp suất chân không (10 Torr) 13

Bảng 2.11: Sự thay đổi của hàm lượng đường khử ở nhiệt độ bảo quản < 80C 15

Bảng 2.12: Hàm lượng acrylamide (ng/g) khi chiên với các loại dầu khác nhau 22

Bảng 2.13: Thành phần các acid béo có trong các loại dầu mỡ thường dùng để chiên khoai tây và chân gà 22

Bảng 2.14: Khả năng ngăn cản của các cation hoá trị 1, 2, 3 lên sự tạo thành base Schiff của aspargine 23

Bảng 2.15: Tóm tắt một số các phương pháp sắc ký dùng trong phân tích hàm lượng acrylamide ở các loại thực phẩm khác nhau 29

Bảng 2.16: Một số các chương trình chạy sắc ký khí kết hợp với phương pháp khối phổ (GC – MS) khi phân tích hàm lượng acrylamide trong các loại thực phẩm khác nhau 32

Bảng 2.17: Một số các chương trình chạy sắc ký lỏng cao áp kết hợp với phương pháp khối phổ (LC – MS/MS) khi phân tích hàm lượng acrylamide trong các loại thực phẩm khác nhau 35

Bảng 2.18: Ảnh hưởng của dung dịch lysine, glysine và cystein lên hàm lượng acrylamide trong quá trình chế biến bánh snack 40

Bảng 3.1: Tên viết tắt và tên đầy đủ của một số phân tử HAAs phổ biến 43

Bảng 3.2: Hàm lượng Quinolines và Quinoxalines ở các loại thực phẩm khác nhau 46

Bảng 3.3: Tác nhân và điều kiện thí nghiệm của các phản ứng tạo HAAs trong quá trình xử lý nhiệt giữa createine và acid amine có hoặc không có sự tham gia của đường 47

Bảng 3.4: Kết quả thí nghiệm của một số hợp chất HAAs trên chuột 50

Bảng 3.5: Hàm lượng MeIQx và dẫn xuất trong nước tiểu sau bữa ăn 51

Bảng 3.6: Hàm lượng PhIP và dẫn xuất trong nước tiểu sau bữa ăn 52

Bảng 3.7: Anh hưởng của các chất chống oxy hóa đến hàm lượng cation tự do pyrazine và lượng độc tố HAAs nói chung 59

Bảng 3.8: Một số các phương pháp dùng trong phân tích hàm lượng HAAs ở các loại thực phẩm khác nhau bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp 63

Bảng 3.9: Một số các phương pháp dùng trong phân tích hàm lượng HAAs ở các loại thực phẩm khác nhau bằng phương pháp sắc ký khí hoặc phương pháp mao dẫn điện tử 64

Bảng 3.10: Hàm lượng HAAs sinh ra trong quá trình chế biến thịt bò (chiên ở 200 hoặc 2500C) thể hiện qua độc tính đối với Salmonella thuộc giống TA98 khi có và không có quá trình xử lý nhiệt sơ bộ bằng thiết bị lò vi sóng 66

Bảng 3.11: Thành phần hóa học và hoạt lực chống oxy hóa trung bình của một số loại mật ong 67

Bảng 3.12: Anh hưởng của các loại mật ong khác nhau đến hàm lượng HAAs (ng/g) ở sản phẩm thịt bò 67

Bảng 3.13: Anh hưởng của các loại nước sốt khác nhau đến hàm lượng HAAs (ng/g) ở sản

phẩm thịt bò chiên 68

Bảng 3.14: Anh hưởng của hỗn hợp các loại nước sốt khác nhau đến hàm lượng HAAs (ng/g) ở sản phẩm thịt bò chiên 68

Bảng 3.15: Anh hưởng của các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh đến hàm lượng HAAs (ng/g) sinh ra trong quá trình chế biến thịt bò 71

Bảng 4.1: Công thức cấu tạo của một số hợp chất PAHs 74

Bảng 4.2: Tóm tắt tính chất của một số PAHs 76

Bảng 4.3: Hàm lượng 3,4 – benzpyrene ở các sản phẩm xông khói 77

Bảng 4.4: Hàm lượng BaP ở nhóm các sản phẩm thịt bò 78

Bảng 4.5: Hàm lượng BaP ở nhóm các sản phẩm thịt gà và thủy sản 78

Bảng 4.6: Hàm lượng BaP ở nhóm các sản phẩm thịt heo 78

Bảng 4.7: Hàm lượng BaP ở nhóm các sản phẩm từ sữa, chất béo 79

Bảng 4.8: Hàm lượng BaP ở nhóm các sản phẩm bánh mì, snack, ngũ cốc 79

Bảng 4.9: Hàm lượng BaP ở nhóm các sản phẩm kẹo và thức ăn tráng miệng 79

Bảng 4.10: Hàm lượng BaP ở nhóm các loại rau, quả 80

Bảng 4.11: Các hợp chất PAH có khả năng ảnh hưởng đến cấu trúc gene và gây ung thư 81

Bảng 4.12: Anh hưởng của Benzo[a]pyrene khi thí nghiệm trên động vật ở nhiều con đường hấp thu khác nhau 82

Bảng 4.13: Hàm lượng BaP ở các loại thực phẩm được chế biến bằng nhiều phương pháp khác nhau 84

Bảng 4.14: Hàm lượng PAHs (ng/g) hình thành ở các nhiệt độ khác nhau với các loại dầu khác nhau 87

Bảng 4.15: Tóm tắt một số phương pháp phân tích PAHs trong thực phẩm 90

Bảng 5.1: Một số các hợp chất N – nitroso trong thực phẩm 96

Bảng 5.2: Một số hợp chất N – nitrosamine và hàm lượng cao nhất của chúng trong một số thực phẩm 98

Bảng 5.3: Lượng tiêu thụ hàng ngày của N – nitrosodimethylamine (NDMA) và nguồn thực phẩm chính ở các quốc gia khác nhau 100

Bảng 5.4: Một số tác hại của các hợp chất Nitrosamine trên động vật 101

Bảng 5.5: Một số các chương trình và phương pháp sắc ký dùng trong phân tích hàm lượng nitrosoamine trong thực phẩm 105

Bảng 5.6: pH, độ mặn, thành phần hóa học trung bình của một mẫu nước sốt 108

Bảng 5.7: Hàm lượng N – nitrosamine (µg/kg) trong mẫu sau khi chiếu xạ với liều chiếu xạ khác nhau 108

Bảng 5.8: Anh hưởng của nước ép hành đến hàm lượng NPYR, NPIP và NMOR 111

Bảng 5.9: Anh hưởng của nước ép tỏi đến hàm lượng NPYR, NPIP và NMOR 111

Bảng 6.1: Hàm lượng 3 – MCPD ở một số loại thực phẩm 114

Bảng 6.2: Nồng độ tối đa 3-MCPD cho phép trong một kg nước tương của các nước 118

Bảng 6.3: Thành phần hóa học của các loại thực phẩm khác nhau 122

Bảng 6.4: Các ion chỉ thị trong phương pháp quang phổ EI 126

Bảng 6.5: Tóm tắt một số chương trình chạy sắc ký thường được sử dụng trong phân tích 3-MCPD ở nhóm sản phẩm nước chấm đậu nành 126

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

HAAs (heterocyclic aromatic amines): các hợp chất amine có vòng thơm

PAHs (Polycyclic aromatic hydrocarbons): những hợp chất hydrocarbon chứa nhiều vòngthơm

HPLC (high pressured liquid chromatography): sắc ký lỏng cao áp

GC (gas chromatography): sắc ký khí

3-MCPD: 3-monochloropropane-1,2 diol

LOD (limit of detection): giới hạn phát hiện

LOQ (limit of quantification): giới hạn phân tích

WR (working range of concentrations): khoảng nồng độ phân tích

IS (internal standard): chất nội chuẩn

SPE (solid-phase extraction): Tinh sạch bằng cột với chất mang rắn

LC (liquid chromatography): phương pháp sắc ký lỏng

MS (mass spectrometry): phương pháp khối phổ

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung về độc tố:

1.1.1 Khái niệm độc tố:

 Độc tố hay chất độc hoá học trong thực phẩm là các hợp chất hóa học có trong nguyên liệu, sản phẩm thực phẩm ở một nồng độ nhất định gây ngộ độc cho người hay động vật sử dụng chúng

1.1.2 Phân loại con đường độc tố xâm nhập vào thực phẩm:

 Độc tố tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau, được hình thành và lẫn vào thực phẩm bằng nhiều con đường khác nhau Các độc tố được đưa vào thực phẩm bằng những con đường cơ bản sau:

 Độc tố tạo thành trong thực phẩm do vi sinh vật nhiễm vào thực phẩm gồm vi khuẩn, vi nấm … Trong quá trình nhiễm và phát triển trong thực phẩm, vi sinh vật

có khả năng chuyển hoá các chất dinh dưỡng có trong thực phẩm và tạo ra độc tố

 Độc tố có sẵn trong nguồn nguyên liệu thực phẩm như các loại thực vật và động vật có chứa chất độc, chúng không bị biến đổi hoặc bị biến đổi rất ít trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm

 Do nhiễm kim loại nặng: chì, asen, kẽm, thiếc …

 Do dư lượng thuốc bảo vệ thực vật: thuốc trừ sâu, phân bón, thuốc diệt cỏ, diệt côn trùng …

 Độc tố do thực phẩm bị biến chất, ôi, hỏng:

 Sự biến chất của các acid amine tạo thành các chất gây độc cho cơ thể như: Tryptophane -> Tryptamine, Histidine -> Histamine và các acid hữu cơ, amoniac, indol, scatol, phenol thường gặp ở các thực phẩm giàu protein như thịt cá và các sản phẩm của thịt cá đã chế biến (thịt kho, thịt xào, thịt luộc, thịt băm, chả, pate, lạp xưởng, xúc xích, hay chả cá, cá kho )

 Sự thủy phân và oxy hóa chất béo hình thành nên các sản phẩm glycerin, acid béo tự do, các peroxyt, hydroperoxyt, aldehyd và cetone gây nên mùi ôi khét và vị đắng cho sản phẩm, thường gặp ở các lọai thực phẩm chế biến với dầu

mỡ như các món xào, rán như thịt quay, cá rán

 Thông thường các thực phẩm bị biến chất thường giảm giá trị dinh dưỡng và

có sự thay đổi về tính chất cảm quan như mùi vị không ngon, thay đổi màu sắc nhưng dễ nhận biết được và có thể kiểm soát được

Độc tố hình thành nên trong quá trình chế biến thực phẩm do sự tương tác giữa các tành phần có sẵn trong nguyên liệu với nhau và với các điều kiện của quá trình chế biến Đây là nhóm độc tố rất đa dạng và khó kiểm soát [2]

Trong khuôn khổ luận văn này em chỉ tìm hiểu tổng quan về các nhóm độc tố xuất hiện trong quá trình chế biến thực phẩm mà có khả năng gây độc lâu dài đối với cơ thể con người và được hình thành do các phản ứng đặc trưng trong quá trình chế biến như các nhóm: acrylamide, HAAs, PAHs, 3-MCPD và N – nitrosamine

1.2 Giới thiệu về độc tố xuất hiện trong quá trình chế biến:

 Độc tố xuất hiện trong quá trình chế biến chính là các hợp chất hóa học được tạo ra trong quá trình chế biến từ nguyên liệu ra đến sản phẩm Rất khó để có thể dự đoán hết các loại hợp chất được tạo ra trong quá trình chế biến thực phẩm và có thể gây hại đến sức khỏe người tiêu dùng Nhưng cũng không thể phủ nhận rằng các độc tố xuất hiện trong quá trình

chế biến thực phẩm không tồn tại Đã có một số các nhóm độc tố xuất hiện trong quá trình chế biến thực phẩm đã được phát hiện cho đến nay gồm:

 Acrylamide được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2002, được tìm thấy nhiều ở các sản phẩm khoai tây chiên, nướng và các sản phẩm ngũ cốc khác Acrylamide có khả năng gay ung thư, gây tổn hại hệ thần kinh và các nguyên liệu di truyền khi thí nghiệm trên động vật Tuy nhiên vẫn chưa có bằng chứng rõ ràng từ các thí nghiệm dịch tễ học rằng acrylamide có thể gây ra những tác động này đối với con người

 Các hợp chất HAAs thường được tìm thấy ở các sản phẩm nướng, chiên giàu protein như các các loại sản phẩm thịt, cá và cả các loại nước ép thịt Hầu hết các phân tử HAAs sinh ra trong quá trình chế biến đều cho thấy là có khả năng gây ung thư trên đông vật

 PAHs thường tồn tại nhiều trong môi trường như là sản phẩm của quá trình đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu và cũng được tạo thành trong quá trình chế biến thực phẩm có liên quan đến xử lý nhiệt và xông khói thực phẩm (đặc biệt là các sản phẩm thịt) Các hợp chất này có khả năng gây ung thư cho người và động vật Trong

đó chất có độc tố mạnh nhất và phổ biến nhất trong thực phẩm là benzo[a]pyrene [BaP] Ngoài ra các PAHs còn tồn tại nhiều trong các sản phẩm dầu tinh luyện và các dẫn xuất của dầu mỡ như bơ (hàm lượng BaP khoảng 0.06 g/kg) do bị nhiễm bẩn trong quá trình sấy khô hạt dầu bằng khói lò

 N – nitrosamine được hình thành ở các sản phẩm thực phẩm mà thành phần nguyên liệu có chứa nitrite/nitrate (đặc biệt là sản phẩm thịt, cá có sử dụng chất bảo quản là các muối nitrite/nitrate) Đây là những hợp chất được cho là gây ung thư trong khoảng rộng khi thí nghiệm trên động vật, trong đó có độc tính mạnh nhất chính là hợp chất N-nitrosodimethylamine (NDMA)

 Đây là hợp chất được tìm thấy phổ biến ở các sản phẩm thủy phân bằng acid của protein thực vật đặc biệt là các sản phẩm nước chấm đậu nành 3-MCPD thuộc nhómchloropropanol là một chất độc không gây hại đến nguyên liệu di truyền nhưng lại

có khả năng gây ung thư trên động vật Ngoài ra 3-MCPD còn được tìm thấy trong một số loại nước giải khát bị nhiễm trong quá trình xử lý nước

CHƯƠNG 2: ACRYLAMIDE

2.1 Công thức cấu tạo, tính chất:

2.1.1 Công thức cấu tạo:

 Acrylamide thuộc nhóm amide có công thức phân tử là C3H5NO, C=CC(=O)N và cótên theo IUPAC là 2-propenamide [125]

 Công thức cấu tạo [108] và cấu trúc mạng tinh thể của acrylamide thể hiện theo trục

a với các liên kết hydro được thể hiện bằng nét đậm [86]:

Hình 2.1: Công thức cấu tạo và cấu trúc mạng tinh thể của acrylamide

 Ngoài ra acrylamide còn có một số tên gọi khác đồng nghĩa như [122]:

 Acrylic acid amide;

Khối lượng phân tử71.08 g/mol

Trọng lượng riêng1.13 g/cm³

Nhiệt độ nóng chảy84.50C

Áp suất bay hơi0.009 kPa

Khối lượng riêng1.222 g/cm3

Năng lượng cần cho quátrình polymer hóa19.8 kcal/mol

Độ hòa tan trong nước

Bảng 2.2: Độ hòa tan (g/L) trong một số dung môi ở 300C [102]

Tên dung môi

Độ hòa tan (g/L)

Acetone631

Benzene3.46

Chloroform26.6

Ethyl acetate126

n-heptane0.068

Methanol1550

Nước2155

 Acrylamide tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng, không màu, không mùi có nhiệt độ sôirất cao và rất háo nước, được sử dụng ở nhiều ngành công nghiệp khác nhau Ứng dụng phổ biến nhất của acrylamide là được dùng để tinh sạch nước uống và xử lý rác thải sinhhoạt (acrylamide sẽ liên kết với các tạp chất rắn trong nước và làm tăng hiệu suất của quá trình lọc) Acrylamide cũng được sử dụng trong ngành nhuộm, mỹ phẩm và bao bì, ngành nhựa dẻo và công nghiệp xây dựng [125]

 Phân tử acrylamide tồn tại trong thực phẩm với độ bền rất cao hầu như không đổi sau thời gian dài bảo quản

Bảng 2.3: Hàm lượng acrylamide trước và sau thời gian bảo quản [49]

Tên thực phẩmThời gian bảo

quản (tháng)

Hàm lượng acrylamide (µg/kg)

TrướcSau

Ngũ cốc ăn sáng12

238238

Ngũ cốc rang9

265225

Cà phê rang7

203147

Rau củ sống5

214174

Rau củ rang5

40153395

Ca cao3

180177

Chocolate nhân hạnh đào2

9473

Bột chocolate hòa tan1

5741

2.2 Nguồn gốc:

 Acrylamide lần đầu tiên được cả thế giới biết đến thông qua báo cáo của một nhà khoa học Thụy Điển vào tháng 4 năm 2002, đã thu hút được sự quan tâm đặc biệt do nó được phát hiện có một lượng lớn ở các thực phẩm chiên, rán hoặc nướng lò [8]

 Acrylamide thường được tìm thấy với hàm lượng lớn ở các thực phẩm giàu tinh bột như:khoai tây chiên, bánh mì chiên giòn và cũng được tìm thấy ở các loại thực phẩm khác như: các loại thịt rán heo, gà, bò các loại nước sốt, hamburger nhưng với một lượng nhỏ

Do đó người ta cho rằng các loại thực phẩm giàu tinh bột chính là nguồn tạo ra acrylamide chứ không phải là nhóm thực phẩm giàu protein

 Ngoài ra acrylamide cũng được tìm thấy nhiều ở một số loại ngũ cốc và cà phê rang do

đó người ta cũng cho rằng sự tồn tại của acrylamide có mối liên hệ với phản ứng Maillard xảy ra ở các loại thực phẩm này [36]

 Acrylamide cũng được tìm thấy ở hơn 86 sản phẩm của hạt hạnh nhân như hạnh nhân rang, nướng, trong bánh mì Acrylamide ở những thực phẩm chiên hay nướng được tạo ra

do phản ứng giữa asparagine và các đường khử (fructose, glucose …) Một số nghiên cứu khác cho thấy các phản ứng tự nhiên trong môi trường như phản ứng phân hủy của các loại thuốc diệt cỏ cũng là nguồn tạo ra acrylamide [108]

 Acrylamide còn được tạo ra trong suốt quá trình chế biến thực phẩm bằng lò vi sóng nhưng không được tìm thấy ở những thực phẩm nấu bằng hơi nước hay chưa qua nấu nướng Sự rán vàng trong suốt quá trình chiên, nướng hoặc chiên sâu đều tạo ra acrylamide

và thời gian nấu thực phẩm dài sẽ tạo ra lượng lớn acrylamide [125]

Bảng 2.4: Hàm lượng acrylamide ở một số thực phẩm [24]

Loại thực phẩmHàm lượng acrylamide (ppb)

Bánh mì

12 – 3200

Bánh cracker và biscuit

30 – 2000

dân số

sử dụng(%)

Lượngthực phẩmtiêu thụ (g/

kg/ngày)

Nồng độacrylamide(µg/kg thựcphẩm )

Lượngacrylamidengười sử dụngtiêu thụ(µg/kg/ngày)

0.84133.3

0.110.09

Chip khoai tây75.8

0.17548.0

0.090.07

Thực phẩm rang,

rô ti27.0

1.14207.8

0.240.06

Khoai tây chiên48.9

0.35321.8

0.110.06

Snack khoai tây20.6

0.35663.8

0.230.05

Bánh bisque66.5

0.27221.6

0.060.04

Bánh mì73.0

1.1444.4

0.050.04

Cà phê57.5

4.808.5

0.040.02

2.3 Tác hại:

 Khi tiến hành thí nghiệm cho động vật tiêu thụ acrylamide liều lượng lớn, trong thời gian dài thì acrylamide có thể gây hại đến hệ thần kinh, làm giảm khả năng sinh sản, tổn hại các nguyên liệu di truyền và tăng nguy cơ gây ung thư các bộ phận như: tuyến giáp, miệng, ung thư vú ở phụ nữ và tinh hoàn ở nam giới [125] Bởi vì acrylamide gây ung thư ở động vật với liều lượng lớn nên nó được tổ chức IARC (International Agency for Research

on Cancer) xếp vào nhóm chất có khả năng gây ung thư tiềm ẩn ở người [64] Theo ước tínhcủa tổ chức WHO nguy cơ ung thư đối với người tiêu thụ 1.0µg acrylamide/kg thể

trọng/ngày là 1/1000, theo Đại học Stockholm là 10/1000 Và trong nửa gram chip khoai tâyhoặc trong hai gram khoai tây chiên có thể chứa 1.0 µg acrylamide, do đó những người thường xuyên ăn những thực phẩm này có thể tiêu thụ đến 35 – 40 µg acrylamide/ngày [54]

 Cơ chế loại bỏ acrylamide của hệ thần kinh của con người và đông vật diễn ra theo sơ

đồ sau [49]:

Hình 2.2: Phản ứng chuyển hoá của acrylamide (1) thành glycidamide (2) bởi cytochrome P450 và thioether (3), (4a), (4b)

 Đầu tiên khi vào cơ thể người acrylamide sẽ bị chuyển hóa thành epoxide glycidamine (2) nhờ enzyme P450 cytochrome monooxygenase CYP 2E1, sau đó epoxide glycidamine (2) sẽ kết hợp với glutathione (R – SH) tạo thành các thioether tan trong nước (4a), (4b)

thông qua phản ứng Michael Từ acrylamide cũng trực tiếp tạo thành thioether (3) khi kết hợp với glutathione qua phản ứng Michael [49]

 Acrylamide và các sản phẩm trao đổi chất của nó đặc biệt là glycidamine có thể gây độc

và gây ung thư khi thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và trên cơ thể sống ở liều lượng lớn Khi nghiên cứu trên tế bào acrylamide và glycidamine có ảnh hưởng lớn đến quá trình phân chia các nhiễm sắc thể và tỉ lệ đột biến cụ thể là làm biến đổi các base Nitơ A thành G, G thành C và G thành T Ngoài ra acrylamide và glycidamine còn có thể liên kết với các protein và chuỗi ADN làm thay đổi thông tin di truyền và liên kết với phân tử hemoglobin, làm giảm khả năng vận chuyển oxy đến tế bào Và giữa acrylamide và glycidamine thì glycidamine có hoạt tính cao gấp 100 – 1000 lần so với acrylamide [49] Theo khuyến cáo của tổ chức FAO và WHO lượng acrylamide trung bình mỗi ngày (ADI – average daily food intake) cho dân tộc trên toàn thế giới là từ 0.3 – 0.8 µg/kg thể trọng/ngày Theo nhiều nghiên cứu ở chuột thì mức tiêu thụ acrylamide mà không gây nên bất kỳ tổn thương nào (NOEAL – no observed adverse effect) là 0.2µg/kg thể trọng/ngày [27]

 Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có một bằng chứng nào rõ ràng về tác động của

acrylamide có thể gây ung thư ở người hoặc có thể tác động xấu đến hệ thần kinh khi tiêu thụ acrylamide ở liều lượng thấp hơn liều lượng nghiên cứu [64] Và chỉ có acrylamide tồn tại ở dạng monomer mới gây độc đến con người còn các các polymer của acrylamide được xem là không gây độc [122]

2.4 Cơ chế hình thành acrylamide:

2.4.1 Cơ chế :

 Cho đến nay có nhiều giả thuyết được đặt ra để giải thích cơ chế tạo thành

acrylamide ở các loại thực phẩm khác nhau, được chia làm 3 nhóm lớn như:

1 Sự phân hủy nhiệt của một số các acid amine tự do nhất định như: asparagine, methionine

2 Phản ứng giữa một số acid amine tự do nhất định như: asparagine, methionine, cysteine, glutamine với các loại đường khử thông qua con đường phản ứng Maillard Gồm các phản ứng sau:

 Sự đóng vòng nội phân tử của các base Schiff tạo thành oxazolidin-5-one và

CO2, sự giải phóng các hợp chất beta-elimination các hợp chất Amadori đã bị decarboxyl hóa tạo hoặc sự tạo sản phẩm deamine của 3- aminopropionamide tạo thành acrylamide

 Methionine (hoặc các acid amine khác) trở nên linh động sau quá trình

decarboxyl hóa và deamine hóa tạo thành methional, có khả năng phản ứng như aldehyde với asparagine tạo thành acrylamide

3 Sự oxy hóa chất béo khi có mặt các sản phẩm phân hủy nhiệt của các acid amine

tự do (NH3) Gồm các phản ứng sau:

 Acrolein (từ triolein) + NH3/Asparagine  Acrylamide hay Acrylic acid + NH3 Acrylamide (NH3 từ phản ứng phân hủy nhiệt của các acid amine) phản ứng này chỉ

có hiệu suất bằng 5% so với hiệu suấtcủa Asparagine [80]

 Các phản ứng minh họa các cơ chế phản ứng trên được cho ở hình sau [49]:

Hình 2.3: Các phản ứng minh họa các cơ chế tạo acrylamide (1) theo phản ứng Maillard (A)

và oxy hoá chất béo (B) với asparagine (5), base Schiff (7), oxopropanamide (8), aminopropionamide (9), chất béo (12), acrolein (11) và acid acrylic (10) Sự chuyển hoá (5) -

3-> (8), (7) -3-> (1) và (12) -3-> (11) là kết quả của nhiều phản ứng trung gian

 Theo nhiều nghiên cứu thì trong các cơ chế trên, cơ chế tạo acrylamide giữa

Asparagine với đường khử thông qua phản ứng Maillard (A) là con đường chính tạo acrylamide [49]:

 Cơ chế này gồm một chuỗi các phản ứng khác nhau được minh họa ở hình bên dưới [8]:

(B) Phản ứng oxy hóa chất béo

(A) Phản ứng Maillard

Đường

khử

P.ư Maillard P.ư Strecker

Hình 2.4: Quá trình tạo thành acrylamide từ Asparagine với đường khử ( – hydroxy –

carbonyls, R – là gốc hydrocarbon) I - Sự tạo thành hợp chất Amadori, II – Quá trìnhdecarboxyl hóa, III – Quá trình tautomerize hóa, IV – Quá trình deamine hóa

 Bước quan trọng nhất trong chuỗi phản ứng tạo acrylamide là sự tạo thành các base Schiff và các hợp chất N- glycosyl Khi có mặt nước thì base Schiff sẽ bị thủy phân tạo thành các tác nhân của phản ứng tạo acrylamide (con đường II) hoặc tham gia phản ứng đồng phân hóa để tạo thành hợp chất Amadori (con đường I), đây là hợp chất trung gian của chuỗi các phản ứng Maillard dẫn đến sự tạo thành 1- và 3 – deoxyosones, cuối cùng

là phản ứng phân hủy các hợp chất này tạo ra màu sắc và hương vị đặc trưng cho sản phẩm Do đó mà hiệu suất của phản ứng tạo acrylamide từ Asparagine với đường khử là rất thấp, thông thường là dưới 1% mol

 Thông qua con đường II từ base Schiff qua một trong ba phản ứng sẽ tạo thành hợp chất azomethine ylide, đây là hợp chất rất quan trọng tạo ra acrylamide thông qua nhiều cách: trực tiếp từ hợp chất azomethine ylide, gián tiếp từ hợp chất – emulation (hợp chất trung gian của phản ứng Maillard) hoặc sản phẩm deamine của 3-

aminopropionamide (được tạo thành từ hợp chất azomethine ylide) [8]

 Theo nghiên cứu thì cả asparagine và đường khử đều có vai trò đặc biệt quan trọng trong phản ứng tạo acrylamide, được chứng minh qua thí nghiệm sau:

Trong cùng một điều kiện chế biến, hỗn hợp chỉ gồm tinh bột khoai tây và nước, haytinh bột khoai tây, nước và đường khử tạo ra lượng acrylamide không đáng kể (<50 ppb), khi thêm asparagine vào hỗn hợp tinh bột khoai tây và nước thì một lượng nhỏ acrylamide được xác định (117 ppb) Khi thêm cả asparagine và đường khử vào hỗn hợptinh bột khoai tây và nước thì đã tạo ra một lượng lớn acrylamide (9270 ppb) Từ đó chothấy cả asparagine và đường khử đều là tác nhân không thể thiếu trong phản ứng tạo acrylamide trong thực phẩm [24]

Bảng 2.6: Hàm lượng acrylamide hình thành ở các hỗn hợp tác nhân khác nhau [24]

Hỗn hợp tác nhânHàm lượng acrylamide (ppb)

Tinh bột khoai tây + nước

2.4.2 Vai trò của Asparagine trong phản ứng tạo Acrylamide:

 Bằng phương pháp đánh dấu phân tử, ta xác định được rằng chính Asparagine là phân tử cung cấp nên bộ khung của phân tử acrylamide (cung cấp cả nguồn carbon và nitơ) thông qua phản ứng Maillard được tóm tắt ở hình vẽ sau [49]:

Hình 2.5: Kết quả tóm tắt của phương pháp đánh dấu phân tử

2.4.3 Vai trò của tinh bột:

 Mặc dù acrylamide được tạo thành trong quá trình chế biến những sản phẩm giàu tinh bột, tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có một bằng chứng rõ ràng về mối liên hệ giữa hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu và hàm lượng acrylamide tạo thành Người ta chỉ nhận thấy rằng các sản phẩm có hàm lượng acrylamide cao (do chứa nhiều asparagine

và đường khử) thì có hàm lượng tinh bột cao, do đó rút ra kết luận là acrylamide thường được tạo thành ở các sản phẩm giàu tinh bột [35]

2.4.4 Một số nguồn acid amine khác:

 Khi ta bổ sung vào hệ thống gồm tinh bột khoai tây, nước và thêm vào nhiều tác nhân là các acid amine tự do khác nhau với cùng một loại đường khử, cùng một điều kiện chế biến và sau đó phân tích hàm lượng acrylamide tạo ra đối với các loại acid amine khác nhau ta thu được kết quả như sau:

Bảng 2.7: Hàm lượng acrylamide hình thành trong phản ứng giữa đường khử và các loại acid

amine khác nhauTên acid amine

<50

Glutamine 156

Asparagine9270

 Từ kết quả trên ta thấy ngoài asparagine chỉ có glutamine là acid amine có nhóm amide trong phân tử mới tạo ra một lượng acrylamide có khả năng phát hiện được, bằng 1% so với lượng acrylamide được tạo ra do asparagine ở cùng một điều kiện phản ứng Thí nghiệm trên cho thấy asparagine ở trạng thái tự do là một nhân tố rất quan trọng trong việc tạo ra acrylamide Tuy nhiên khi tiến hành thí nghiệm với phân tử N-acetyl asparagine (có nhóm amine của phân tử asparagine ở dạng liên kết tương tự như cấu tạo trong phân tử protein) thì không có sự tạo thành acrylamide Từ đó ta rút ra kết luận là asparagine phải ở dạng tự do thì nhóm – amine mới phản ứng với đường khử tạo thành acrylamide Còn asparagine tồn tại ở dạng là một phần tử hợp thành của protein thì không tạo thành base Schiff và do đó không có khả năng tham gia vào phản ứng tạo acrylamide

 Ở các sản phẩm khoai tây chiên, rán tạo ra nhiều acrylamide là do trong khoai tây cóchứa hơn 50% lượng acid amine tự do và hơn một nửa lượng acid amine tự do đó là asparagine [24]

2.4.5 Một số nguồn carbon khác:

 Ngoài một số đường khử quen thuộc như glucose và fructose thì cũng có nhiều nguồn carbon khác cũng tham gia vào phản ứng tạo acrylamide Các nguồn carbon này được cho ở bảng sau:

Bảng 2.8: Acrylamide được tổng hợp từ L – aspargine với sự có mặt của nhóm carbonyl dưới

xúc tác nhiệt (1800C, 5 phút, 20µL nước)

Nguồn carbonAcrylamide (mmol/mol aspargine)

2-Hydroxyl-1-butanal15.8

Hydroxyacetone (acetol)3.97

Fructose3.14

Glucose1.90

2-Oxopropanol (methylglyoxal)0.52

Glyoxal0.38

Buatne – 2,3 – dione (biacetyl)0.26

 Từ bảng trên ta có thể thấy rằng lượng acrylamide được tạo ra từ các phân tử –dicarbonyls (Butane – 2,3 – dione, 2 – oxopropanal ) lại thấp hơn rất nhiều so với cácphân tử – hydroxycarbonyls như: 2 – hydroxyaldehydes (glucose, 2 – hydroxyl – 1 –butanal) và 1 – hydroxyaldehydes (fructose, acetol) mặc dù phân tử – dicarbonyls cóhoạt tính cao hơn phân tử – hydroxycarbonyls Điều này có thể được giải thích thôngqua cơ chế của phản ứng tạo acrylamide (theo hình vẽ ở trên): từ hợp chất azomethine

ylide có thể tạo ra hợp chất Amadori decarboxyl (con đường III) khi có mặt của nhóm_OH ở vị trí so với phân tử Nitơ và điều này chỉ xảy ra ở phân tử – hydroxycarbonyls.Ngược lại khi có mặt phân tử – dicarbonyls từ hợp chất azomethine ylide sẽ tạo ra phân

tử 1,2 – proto – tropic H – shift (59) từ đó tham gia chuỗi phản ứng sau, trong đó chỉ cómột nhánh từ 3 – aminopropanamide có thể tạo acrylamide còn nhánh tử 3 –oxopropanamide thì không thể tạo thành acrylamide [49]:

Hình 2.6: Sự tạo thành của acrylamide (1), 3 – aminopropanamide (9) và aldehyde 3 –

oxopropanamide (8) từ asparagine với sự tham gia của nhóm – carbonyl từ azomethine ylide(22) và các hợp chất imines (23), (24)

 Trong nhóm các phân tử – hydroxycarbonyls thì fructose có khả năng tạo ra mộtlượng lớn acrylamide gấp hai lần so với glucose và gấp mười lăm lần lactose trong cùngmột điều kiện phản ứng Điều này là do hợp chất azomethine ylide của fructose có độbền cao hơn do có nhóm hydroxymethyl ở vị trí so với phân tử Nitơ (thông qua sáu liênkết vòng Hydro) do đó ngăn cản phản ứng tự chuyển đồng phân hóa để tạo ra hợp chấtAmadori decarboxyl (con đường III) Ngoài ra có một nguyên nhân khác là do fructose

có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn do đó có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ và khả năng truyềnnhiệt của hỗn hợp [112]

2.4.6 Động học của phản ứng tạo acrylamide trong quá trình chiên, rán các sản phẩm ở điều kiện áp suất khí quyển:

 Động học của phản ứng tạo acrylamide ở các sản phẩm chiên, rán dưới điều kiện ápsuất khí quyển được thiết lập dựa vào mô hình lũy thừa, có thể biểu diễn khá chính xácrằng lượng acrylamide theo thời gian gần như tăng theo hàm số mũ và cũng có lúc đạtgiá trị hằng số cao nhất (hằng số cân bằng):

Trong đó:

C: hàm lượng acrylamide theo thời gian (ppb)

t: thời gian phản ứng, chế biến (s)

A0: hàm lượng acrylamide trước quá trình chế biến (A0=0 ppb)k: hằng số tốc độ (1/s)

A: hằng số chỉ hàm lượng acrylamide ở trạng thái cân bằng (ppb)

t0: hằng số thời gian mà tại đó hàm lượng acrylamide bằng một nửa so vớigiá trị cân bằng A (s)

Bảng 2.9: Các hệ số phương trình động học biểu diễn quá trình hình thành acrylamide trong

khoai tây chiên ở áp suất khí quyển [12]

2570.0292

0.99

165847

1780.0406

0.99

1801123

1140.0431

 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của giá trị hằng số tốc độ k của phản ứng được biểu diễnqua phương trình Arrhenius:

2.4.7 Độ ng h ọ c c ủ a ph ả n ứ ng t ạ o acrylamide trong quá trình chiên rán các s ả n ph ẩ m ở

đ i ề u kiện áp suất chân không:

 Ở điều kiện áp suất chân không sự ảnh hưởng của thời gian đến sự tạo thànhacrylamide được biểu diễn theo phương trình động học bậc 1 sau:

Trong đó:

C: hàm lượng acrylamide theo thời gian (ppb)

t: thời gian phản ứng, chế biến (s)

C0: hàm lượng acrylamide ban đầu (ppb)

k: hằng số tốc độ (1/s)

 Thông qua phương pháp hồi quy không tuyến tính ta biết sự phụ thuộc vào nhiệt độcủa các hệ số trong phương trình động học trên [12]:

Bảng 2.10: Các hệ số phương trình động học biểu diễn quá trình hình thành acrylamide trong

khoai tây chiên ở áp suất chân không (10 Torr)

0.003390.937

1253.688

0.005140.958

1405.671

0.009560.990

 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của giá trị hằng số tốc độ k của phản ứng cũng được biểudiễn qua phương trình Arrhenius:

 Ngoài ra năng lượng hoạt hóa của phản ứng (Ea) ở điều kiện áp suất khí quyển vàchân không là rất khác nhau (21,830.9 và 61,059.2 J/mol), mà năng lượng hoạt hóa càngcao thì chứng tỏ nhiệt độ có ảnh hưởng càng lớn đến sự tạo thành acrylamide Do đó cóthể thấy khi nhiệt độ tăng từ 165 đến 1800C (áp suất khí quyển) thì hằng số tốc độ k chỉtăng 6%, còn khi tăng nhiệt độ từ 125 đến 1400C (áp suất chân không) thì hằng số tốc độ

k tăng khoảng 86% Điều này được giải thích là do ở nhiệt độ càng cao thì tốc độ phânhủy của acrylamide cao, do đó làm giảm dần ảnh hưởng của thời gian đến sự tạo thànhacrylamide [12]

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng:

 Những yếu tố không thuộc bản chất bên trong nguyên liệu: quá trình xử lý nông nghiệp, loại đất trồng, điều kiện chăm sóc, bảo quản

 Những yếu tố thuộc bản chất bên trong nguyên liệu: thành phần hóa học của nguyên liệuđặc biệt là hàm lượng acid amine (asparagine) và đường khử.

 Các thông số công nghệ của quá trình chế biến: nhiệt độ, thời gian, độ ẩm, áp suất, pH [35]

2.5.1 Những yếu tố không thuộc bản chất bên trong nguyên liệu :

 Anh hưởng của thời gian và nhiệt độ bảo quản nguyên liệu đến hàm lượngacrylamide trong sản phẩm khoai tây chiên: Hàm lượng acrylamide ở nguyên liệu khoaitây được bảo quản ở 40C thì cao hơn nguyên liệu khoai tây được bảo quản ở 80C do ởnhiệt độ 40C thì hàm lượng đường khử (đặc biệt là fructose) cao hơn ở 80C Và hàmlượng acrylamide càng tăng tỷ lệ với thời gian bảo quản, thời gian bảo quản càng dài thìhàm lượng đường khử (glucose và fructose) trong nguyên liệu càng tăng do đó lượngacrylamide sinh ra cũng càng tăng

Bảng 2.11: Sự thay đổi của hàm lượng đường khử ở nhiệt độ bảo quản < 80C [28]

Thời gian bảoquản (ngày)

Hệ số tăng hàm lượng đường khử (sovới nguyên liệu sau thu hoạch)

1.71.0

3.73.0

243.2

403.5

693.4

846.2

988.6

11310.2

15510.5

1849.8

20411.5

22011.8

23713.0

25410.3

26713.0

 Tuy nhiên không có sự ảnh hưởng đáng kể của thời gian và nhiệt độ bảo quản đếncác đại lượng như: hàm lượng chất khô, tinh bột, pH, acid, acid amine tự do

 Điều kiện chăm sóc, bón phân khác nhau cũng cho thấy có ảnh hưởng đến hàmlượng acrylamide tạo ra trong quá trình chế biến Các loại khoai tây và ngũ cốc khi gieotrồng được chăm bón bằng phân hữu cơ (có chứa nitơ) thì tạo ra hàm lượng acrylamidecao hơn một ít so với khi không chăm bón bằng phân hữu cơ do làm tăng một lượng nhỏacid amine trong nguyên liệu kể cả hàm lượng asparagine [35]

 Thời gian thu hoạch ngũ cốc và khoai tây cũng có ảnh hưởng đáng kể đến hàmlượng các tác nhân tham gia vào phản ứng tạo acrylamide Khoai tây cùng một giống,cùng một điều kiện gieo trồng nếu được thu hoạch ở thời kỳ trưởng thành có thể giảmđáng kể hàm lượng đường khử do đó giảm hàm lượng acrylamide trong quá trình chếbiến [58]

2.5.2 Những yếu tố thuộc bản chất bên trong nguyên liệu [13]:

 Hàm lượng acrylamide sinh ra phụ thuộc rất nhiều vào thành phần hóa học củanguyên liệu đặc biệt là hàm lượng acid amine (Asparagine) và đường khử Hình vẽ saubiểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ asparagine và glucose (%) đến hàm lượngacrylamide (ppm):

Hình 2.7: Ảnh hưởng của nồng độ asparagine và glucose lên sự hình thành acrylamide ở sản

phẩm khoai tây chiên ở 1650C trong 4 phút

 Ta thấy rằng khi nồng độ asparagine và glucose (%) càng tăng thì hàm lượngacrylamide (ppm) cũng càng tăng Ở cùng nồng độ cố định asparagine trung bình(0.167%) và cao (0.271%) thì lượng acrylamide tăng tương ứng gấp 39 lần và 70 lần khităng lượng glucose, nhưng ở cùng nồng độ glucose trung bình (0.233%) và cao(0.425%) thì lượng acrylamide tăng tương ứng gấp 60 lần và 100 lần khi tăng nồng độasparagine Do đó ta có thể rút ra kết luận là asparagine có ảnh hưởng lớn hơn glucoseđến sự tạo thành acrylamide

2.5.3 Các thông số công nghệ của quá trình chế biến:

a) Kích thước của nguyên liệu hay tỉ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích nguyên liệu (S/ V):

 Theo nhiều nghiên cứu thì khi tỉ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích nguyên liệu (S/V) nhỏ thì hàm lượng acrylamide tạo ra trong quá trình chế biến tăng dần khi tăngnhiệt độ, ví dụ như hàm lượng acrylamide ở miếng khoai tây chiên hình tròn có đường kính 30 mm, chiều cao 15 mm ở nhiệt độ 1800C là 2,000 ppb và ở 2000C là 2,500 ppb sau thời gian 10 giây

 Khi tỉ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích nguyên liệu (S/V) lớn thì hàm lượng acrylamide tạo ra trong quá trình chế biến thường đạt giá trị cực đại ở nhiệt độ chế biến là 160 – 1800C, ví dụ như hàm lượng acrylamide ở miếng khoai tây chiên hình tròn có đường kính 30 mm, chiều cao 3 mm ở nhiệt độ 1800C là 12,000 ppb và ở

2000C là 8,000 ppb sau 7 phút [12]

b) Nhiệt độ và thời gian:

 Khi nhiệt độ và thời gian càng tăng thì hàm lượng acrylamide tạo ra càng nhiều,

có thể thấy rõ qua hình vẽ sau :

Chương 1 : Giới thiệu chung GVHD: T.S Lại Mai Hương

Hình 2.8: Anh hưởng của thời gian và nhiệt độ dầu chiên đến hàm lượng acrylamide trong

khoai tây chiên dưới điều kiện áp suất thường (330 giây ở 1500C, 300 giây ở 1650C và 230giây ở 1800C)

 Ở thời gian đầu của quá trình chiên hàm lượng acrylamide tăng nhanh và sau đó đạt đến cực đại và hầu như không đổi Điều này có thể giải thích là do ở thời gian đầu acrylamide chỉ được tạo thành mà không bị phân hủy nhưng sau một khoảng thời gian acrylamide được sinh ra cũng bị đồng thời bị phân hủy, và khi tốc độ phân hủy acrylamide bằng với tốc độ sinh ra thì hàm lượng acrylamide đạt cân bằng và không thay đổi Ở nhiệt độ phản ứng càng cao thì sự phân hủy acrylamide diễn ra càng nhanh và hàm lượng acrylamide đạt cực đại cũng càng nhanh (140 giây ở nhiệt

độ 1800C, 240 giây ở nhiệt độ 1650C, 300 giây ở nhiệt độ 1500C)

 Khi chiên khoai tây ở cùng một điều kiện hàm ẩm (1.5% ± 0.3%), hàm lượng acrylamide giảm 19% khi nhiệt độ quá trình giảm từ 180 xuống 1650C, giảm 54% khi nhiệt độ quá trình giảm từ 165 xuống 1500C, giảm 62% khi nhiệt độ quá trình giảm từ 180 xuống 1500C

 Ở điều kiện áp suất chân không sự phụ thuộc của hàm lượng acrylamide ở sản phẩm khoai tây chiên vào nhiệt độ và thời gian phản ứng được minh họa qua hình vẽsau:

gian chiên và nhiệt độ lên hàm lượng acrylamide có trong khoai tây chiên ở áp suất chânkhông (10 Torr)

 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đối với hàm lượng acrylamide hình thành ở sản phẩmchiên ở điều kiện áp suất chân không còn rõ rệt hơn rất nhiều so với chiên ở điều kiện áp suất khí quyển Ở nhiệt độ 1180C, hàm lượng acrylamide tăng từ không phát hiện đến nồng độ 48 ± 1 ppb trong suốt 600 giây của quá trình chế biến, ở nhiệt độ

1250C, hàm lượng acrylamide tăng từ 6 ± 1 ppb đến nồng độ 111 ± 18 ppb, khi nhiệt

độ tăng lên 1400C, hàm lượng acrylamide tăng từ 8 ± 1 ppb đến nồng độ 524 ± 26 ppb trong vòng 480 giây

 Như vậy khi nhiệt độ của phản ứng giảm từ 1400C xuống 1250C hay 1180C thì hàm lượng acrylamide tạo thành giảm đi hơn 95%, còn khi giảm nhiệt độ từ 1250C xuống 1180C thì hàm lượng acrylamide tạo thành chỉ giảm đi 17% Từ đó ta có thể rút ra kết luận là nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến hàm lượng acrylamide tạo thành

ở áp suất chân không, lượng acrylamide tạo thành tăng theo quy tắc lũy thừa khi tăng dần nhiệt độ và sự tăng này diễn ra ở mọi thời gian của quá trình chế biến Điềunày có thể giải thích do ở điều kiện áp suất chân không thì nhiệt độ sôi của dầu giảm, do đó tốc độ phân hủy của acrylamide là rất chậm nên hàm lượng acrylamide tăng theo quy tắc lũy thừa ở khoảng thời gian rất dài hơn so với ở điều kiện áp suất khí quyển [12].

 Và giữa hai yếu tố nhiệt độ và thời gian thì nhiệt độ có ảnh hưởng lớn hơn đến hàm lượng acrylamide do tỉ lệ acrylamide tăng khi tăng nhiệt độ thì cao hơn rất nhiều so với khi tăng thời gian có thể thấy rõ qua hình vẽ sau [44]:

Hình 2.10: Hàm lượng acrlamide ở các điều kiện nhiệt độ và thời gian khác nhau

c) Áp suất và phương pháp chế biến:

 Áp suất có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm và đến hàm lượng acrylamide tạo thành do ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi của dầu cũng là nhiệt độ của quá trình phản ứng Nghiên cứu cho thấy sản phẩm được chiên ở áp suất chân không(1180C, 10 Torr) có chất lượng cao hơn so với sản phẩm được chiên ở áp suất khí quyển (1650C) về màu sắc, hàm lượng dầu sót… và cũng chứa hàm lượng

acrylamide bé hơn đến 94% (48 ± 1 ppb so với 847 ± 80 ppb) ở cùng một điều kiện hàm ẩm (1.5% ± 0.3%) [12]

Hình 2.11: Ảnh hưởng của phương pháp chiên và thời gian chiên đến hàm lượng của

acrylamide trong khoai tây chiên

d) Độ ẩm:

 Đến nay vẫn chưa có nghiên cứu rõ ràng về vai trò của nước đối với quá trình tạo acrylamide nhưng có nhiều giả thiết cho rằng hàm lượng nước có ảnh hưởng đếntốc độ phản ứng cũng như khả năng di động của các phần tử trong hỗn hợp Nghiên cứu về ảnh hưởng của hàm lượng nước ban đầu trong nguyên liệu quả hạnh đào đến hàm lượng acrylamide tạo thành trong quá trình rang hạnh đào (ở 1650C, 12.5 phút) được biểu diễn qua đồ thị sau:

Hình 2.12: Mối tương quan giữa hàm lượng acrylamide và hàm ẩm ban đầu của nguyên liệu

(ở hai sản phẩm khác nhau) (165 0C)

 Từ đồ thị trên ta rút ra kết luận là nguyên liệu có hàm ẩm ban đầu càng lớn thì hàm lượng acrylamide tạo ra trong quá trình chế biến càng nhỏ Nhiều nghiên cứu khác cũng cho thấy khi tăng hàm ẩm lên từ 1 – 2% có khả năng giảm đáng kể hàm lượng acrylamide tạo ra trong sản phẩm khoai tây chiên và các sản phẩm rang, nướng từ khoai tây và lúa mì Điều này có thể được giải thích là do khi nguyên liệu ban đầu có hàm ẩm cao thì có thể duy trì nhiệt độ của sản phẩm ở nhiệt độ thấp thời gian lâu hơn do nhiệt được cung cấp cho quá trình bay hơi nước ở đầu giai đoạn chế biến, do đó hàm lượng acrylamide tạo ra thấp hơn [44]

e) pH:

 Để nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến hàm lượng acrylamide sinh ra ta thêm acidcitric, một acid hữu cơ được xem là an toàn đối với thực phẩm, vào nguyên liệu trước quá trình chế biến đối với các sản phẩm chiên và rán từ bắp ngô và khoai tây

 Phương pháp tiến hành: ngâm nguyên liệu vào trong dung dịch chứa acid citric với các nồng độ xác định trong 1 giờ trước quá trình chiên, rán Để tiến hành đo pH của nguyên liệu sau khi ngâm acid citric ta đem nguyên liệu đi nghiền mịn, đem ép lấy nước cốt rồi đo giá trị pH của dung dịch

 Ở sản phẩm chip từ bắp ngô chiên (1210C, 30 phút): pH của nguyên liệu không được xử lý bằng acid và được xử lý với acid citric nồng độ 0.1% và 0.2% lần lượt là:5.7, 4.5 và 4.2 Như vậy thêm 0.1% và 0.2% acid citric có thể giảm 1.2 và 1.5 đơn vị

pH của nguyên liệu Hàm lượng acrylamide trong các mẫu sản phẩm sau quá trình chiên là: 124.8 ± 17.0 µg acrylamide/kg ở nguyên liệu không được xử lý bằng acid citric, 62.8 ±7.4 và 22.2 ±6.0 µg acrylamide/kg ở nguyên liệu được xử lý với dung

dịch acid citric nồng độ 0.1% và 0.2% Vậy giảm pH của nguyên liệu 1.2 và 1.5 đơn

vị có thể giảm 49.7 và 82.2% hàm lượng acrylamide tạo thành sau quá trình chế biến

mà vẫn không làm thay đổi hương vị của sản phẩm ngoại trừ sản phẩm được xử lý với acid citric nồng độ 0.2% có màu hơi nhạt hơn so với các sản phẩm khác Kết quảthí nghiệm được minh họa bằng hình vẽ sau:

Hình 2.13: Hàm lượng acrylamide tạo thành trong quá trình chiên với nguyên liệu được xử lý

bằng dung dịch acid citric nồng độ 0.1, 0.2% và không xử lý (0)

 Ở sản phẩm chip từ bắp ngô nướng (2550C, 100 giây): nguyên liệu được xử lý với acid citric nồng độ 0.1% và 0.2% trước quá trình nướng có thể giảm 58.2 và 72.8% hàm lượng acrylamide tạo thành sau quá trình chế biến

Hình 2.14: Hàm lượng acrylamide trong khoai tây chiên sau khi ngâm trong nước và dung

dịch acid citric nồng độ 1, 2% hoặc không xử lý (0)

 Tiến hành thí nghiệm với phản ứng tạo acrylamide từ glucose và asparagine được chỉnh pH bằng hệ đệm phosphate, ở 1500C và 30 phút ta thu được kết quả như sau:

Hình 2.15: Ảnh hưởng của pH đến sự hình thành acrylamide với sự có mặt của asparagine

(0.5 mmol) và glucose (0.5 mmol) trong 1 mL phosphate trong suốt quá trình gia nhiệt ở

1500C trong 30 phút

 Từ đồ thị trên cho thấy ở pH 7.0 và 8.0 không có sự khác biệt náo đáng kể vềhàm lượng acrylamide sinh ra sau quá trình phản ứng Nhưng khi pH giảm từ 7.0xuống 6.0 thì lượng acrylamide giảm đến 73.3% và khi pH giảm từ 7.0 xuống còn4.0 thì lượng acrylamide giảm đến 99.1% Như vậy khi pH của nguyên liệu cànggiảm thì lượng acrylamide tạo ra càng giảm và sự giảm này chỉ diễn ra rõ ràng khipH≤ 6.0 Anh hưởng của pH đến lượng acrylamide tạo ra là do ở pH thấp thì trungtâm hạt nhân khuyết điện tử tự do của nhóm amine trong phân tử Asparagine (_NH2)

bị chuyển đổi thành amine mang điện tích dương (_NH3+) thay vì tạo thành baseSchiff thông qua việc chuyển hạt nhân của nhóm - amine sang vị trí nối đôi carbonyl(C=C) của phân tử đường khử để tạo thành phân tử acrylamide do đó làm ngừngphản ứng tạo acrylamide trong thực phẩm [76]

f) Phẩm chất dầu và loại dầu sử dụng:

 Anh hưởng của loại dầu sử dụng đối với hàm lượng acrylamide tạo thành sauquá trình chiên (trong cùng một điều kiện chế biến) ở sản phẩm đùi gà chiên vàkhoai tây chiên được cho ở bảng sau:

Bảng 2.12: Hàm lượng acrylamide (ng/g) khi chiên với các loại dầu khác nhau

Nhiệt độ(0C)

Thực phẩm chiên PhápĐùi gà chiên

MỡDầu cọ

Dầu nànhMỡ

Dầu cọDầu nành

16023.3 ±2.1

25.2 ± 0.947.1 ± 0.4

22.7 ±0.448.2 ±0.1

55.1 ±6.9

18070.0 ±3.7

143.5±7.7163.7±0.0

145.2 ±1.9

65.3 ±8.656.7 ±2.3

 Từ bảng trên ta thấy rằng chỉ có một lượng nhỏ acrylamide được tạo ta khi chiênsản phẩm bằng mỡ từ 22.7 ± 0.4 ppb đến 70.0 ± 3.7 ppb, trong khi chiên bằng dầu

cọ lượng acrylamide tạo ra từ 25.2 ± 0.9 ppb đến 143.5 ± 7.7 ppb và khi chiên bằngdầu nành thì lượng acrylamide tạo ra là lớn nhất từ 47.1± 0.4 đến 163.7 ± 0.01 ppb

 Nguyên nhân là do ở dầu nành hàm lượng acid béo không no cao hơn so với dầu

cọ và mỡ lợn, đặc biệt là acid oleic và linoleic (22.5 và 54.3%) Trong quá trình xử

lý nhiệt các triglyceride có thể bị thủy phân tạo thành các acid béo tự do, trong đó cólượng lớn các acid oleic và linoleic, các acid này bị oxy hóa tạo thành cáchydroperoxides và sau đó tạo thành octanal và hexanal, cuối cùng các hợp chất nàytác dụng với asparagine tạo thành acrylamide (cơ chế tạo acrylamide thông qua quá

trình oxy hóa các hợp chất béo) Thành phần acid béo của dầu cọ, dầu nành và mỡlợn được cho ở bảng sau [117]:

Bảng 2.13: Thành phần các acid béo có trong các loại dầu mỡ thường dùng để chiên khoai tây

và chân gàCác loạidầu ănđược

Acid béo bão hoà (%)Chất béo chưa bão

hòa đơn

Chất béo chưa bão

hòa đa

Lauricacid(12:0)

Myristicacid(14: 0)

Palmiticacid(16: 0)

Stearicacid(18:0)

Palmitoleic

acid(16: 1)

Oleicacid(18:1)

Linoleic

acid(18: 2)

Linolenic

acid

(18: 3)

Mỡ lợn0.1

2.225.1

13.13.6

43.711.5

0.7

Dầu cọ0.3

1.030.5

2.1-

49.415.3

1.4

Dầu nành-

11.63.6

22.5

-54.38.1

g) Các cation kim loại:

 Theo nhiều nghiên cứu thì sự có mặt của các cation kim loại có ảnh hưởng lớnđến hàm lượng acrylamide được tạo thành Khi tiến hành thí nghiệm với phản ứngtạo acrylamide từ glucose và asparagine ở 1500C trong 20 phút thì ảnh hưởng củacác cation kim loại khác nhau đến hàm lượng acrylamide thu được như sau:

Hình 2.16: Ảnh hưởng của các cation hoá trị 1, 2, 3 đến hàm lượng acrylamide sau khi gia

nhiệt với hỗn hợp glucose và asparagine (mỗi loại 10µL) ở 1500C trong 20 phút

 Từ đồ thị trên ta thấy rằng các cation kim loại (ngoại trừ Na+) có tác dụng làmgiảm hàm lượng acrylamide khi nồng độ kim loại càng tăng Tác dụng này càng rõrệt đối với kim loại có hóa trị càng cao: Fe3+có thể giảm đến 97% lượng acrylamide.Riêng đối vời Na+ chỉ có tác dụng giảm 59% khi nồng độ cation Na+ tăng từ 0 đến 5µmoles, khi tăng nồng độ Na+ hơn nữa thì lại làm tăng hàm lượng acrylamide

 Anh hưởng của các cation kim loại đến sự tạo thành acrylamide là do các cationnày có khả năng ngăn cản sự tạo thành các base Schiff, một phân tử đóng vai tròquan trọng trong sự hình thành acrylamide Khả năng ngăn cản sự tạo thành các baseSchiff của các cation kim loại khác nhau được cho ở bảng sau:

Bảng 2.14: Khả năng ngăn cản của các cation hoá trị 1, 2, 3 lên sự tạo thành base Schiff của

aspargine Hàm lượngcation µmole

Hàm lượng base Schiff giảm (%)

00

00

0

113

2726

3833

7684

8486

100

1057

83100

100100

100

2025

89100

100100

100

 Mặc dù các cation kim loại có thể giảm đáng kể hàm lượng acrylamide sinh ranhưng nó lại xúc tác cho phản ứng tạo ra các hợp chất khác nhưhydroxymethylfurfural và furfural, những chất cũng được cho là có thể gây độc đốivới con người, sự tăng của các hợp chất này diễn ra đồng thời với sự giảm hàmlượng acrylamide:

Hình 2.17: Ảnh hưởng của các cation hoá trị 1, 2, 3 đến hàm lượng hydroxymethylfurfural

sau khi gia nhiệt với hỗn hợp glucose và asparagine (mỗi loại 10µL) ở 1500C trong 20 phút

Hình 2.18: Ảnh hưởng của các cation hoá trị 1, 2, 3 đến hàm lượng furfural sau khi gia nhiệt

với hỗn hợp glucose và asparagine (mỗi loại 10µL) ở 1500C trong 20 phút

 Cơ chế phản ứng tạo hydromethylfurfural và furfural khi có mặt các cation kimloại được minh họa bằng hình vẽ sau [113]:

Hình 2.19: Cơ chế phản ứng tạo hydromethylfurfural và furfural khi có mặt các cation kim

loại (II)

2.6 Phương pháp phân tích acrylamide:

 Quy trình phân tích hàm lượng acrylamide ở các loại thực phẩm thường tuân theo nhữngbước sau: Trích ly acrylamide khỏi thực phẩm bằng các dung môi phân cực, sau đó tiến hành brôm hóa mẫu, tinh sạch, định tính và định lượng bằng nhiều phương pháp (sắc ký khí,sắc ký lỏng ) Trong các bước trên thì quá trình brôm hóa mẫu và quá trình tạo dẫn xuất là mất rất nhiều thời gian [117]

 Cho đến nay người ta đã phát triển nhiều phương pháp sắc ký để phân tích hàm lượng acrylamide trong quá trình xử lý nhiệt thực phẩm trong đó thì phương pháp sắc ký lỏng cao

áp và phương pháp sắc kí khí kết hợp với phương pháp khối phổ là được sử dụng nhiều nhất[129] Dưới đây là một số kiến thức tổng quan hai phương pháp sắc ký lỏng cao áp và phương pháp sắc kí khí kết hợp với phương pháp khối phổ LC/MS/MS và GC – MS thường được dùng nhiều nhất để phân tích hàm lượng acrylamide trong thực phẩm:

2.6.1 Quá trình trích ly:

 Dung môi trích ly: Nước ở nhiệt độ phòng được sử dụng để trích ly acrylamide

từ nhiều loại thực phẩm khác nhau vì tính chất rất háo nước của acrylamide Ngoài nước ta có thể sử dụng methanol như là một chất trích ly vì thuận lợi trong quá trình bốc hơi dung môi và cô đặc hoặc cũng có thể sử dụng dung dịch nước muối NaCl nồng độ cao để ngăn cản quá trình nhũ hóa có thể xảy ra trong quá trình xử lý mẫu nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi mẫu Ngoài ra trong các phòng thí nghiệm để tăng hiệu quả trích ly người ta cũng sử dụng hỗn hợp nước và acetone làm dung môi trích

ly [129] vì hỗn hợp dung môi (nước và dung môi hữu xơ) thường cho kết quả trích

ly cao hơn khi chỉ đơn lẻ sử dụng nước hoặc dung môi hữu cơ Và tỉ lệ giữa dung môi hữu cơ và nước là 4:1 thì sẽ cho kết quả trích ly cao nhất [117]

 Trong quá trình xử lý mẫu cần hạn chế gia nhiệt hoặc sử dụng sóng siêu âm bởi

vì có thể tạo ra một lượng lớn các phân tử nhỏ có thể làm bão hòa cột trích ly sử dụng chất mang rắn (SPE), làm giảm hiệu quả tinh sạch và giảm tuổi thọ của cột Tuy nhiên dung môi trích ly có thể được gia nhiệt trước đến nhiệt độ 800C nhằm tăng tốc quá trình trích ly vì acrylamide khá bền ở nhiệt độ này

 Ngoài ra để trích ly acrylamide người ta cũng có thể sử dụng phương pháp trích

ly lỏng cao áp (PLE – pressurized liquid extraction), đây là phương pháp trích ly cácchất rắn và bán rắn sử dụng các dung môi lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao để tăng hiệusuất trích ly vì tăng nhiệt độ sẽ tăng động học của quá trình trích ly, đồng thời ápsuất cao sẽ giảm nhiệt độ sôi của dung môi khiến quá trình trích ly diễn ra nhanh và

an toàn Do đó đây cũng là một phương pháp trích ly nhanh và hiệu quả acrylamide

từ nhiều loại thực phẩm khác nhau

 Để kiểm soát hiệu suất thu hồi mẫu và lượng mẫu thất thoát trong suốt quá trình

xử lý mẫu người ta bổ sung chất nội chuẩn sau quá trình đồng hóa mẫu Một số chấtnội chuẩn thường được sử dụng như: [13C3] acrylamide, [13C1] acrylamide, [2H3]acrylamide, N,N – dimethylacrylamide, methacrylamide Yêu cầu đối với chất nộichuẩn là có tính chất hóa, lý học giống như của hợp chất acrylamide chuẩn [129]

 Đối với các thực phẩm giàu béo trước hoặc trong quá trình chiết tách cần thựchiện quá trình tách béo bằng các dung môi như hexane, cyclohexane hoặc petroleumether Còn đối với các loại thực phẩm giàu protein trước quá trình trích ly cần đông

tụ protein bằng các dung dịch methanol, acetonitrile hoặc nước muối nồng độ cao.Ngoài ra cũng có thể loại protein bằng phương pháp Carrez I (thêm 1mL dung dịch0.68M potassium hexacyanoferrate(II) trihydrate) sau đó kết hợp với Carrez II (1mLdung dịch 2M zinc sulfate heptahydrate) trong điều kiện khuấy mạnh liên tục Đây làmột phương pháp loại protein rất nhanh, trong vòng <1 phút

 Sau quá trình trích ly dịch trích được ly tâm trước khi bắt đầu quá trình tinh sạch,một số các chế độ ly tâm như: kết hợp giữa ly tâm và lọc bằng máy li tâm Centriconplus – 20 và lưới lọc PVDF (polyvinylidene fluoride) 0.45 µm hoặc thực hiện quátrình ly tâm hai giai đoạn, giai đoạn một ly tâm ở 4000 rpm trong 10 phút ở 100C,giai đoạn hai ở 10.000 rpm trong 10 phút ở 100C

 Toàn bộ quá trình trích ly và tinh sạch acrylamide trước quá trình chạy sắc ký trong LC/MS/MS và GC – MS điển hình được biểu diễn bằng hình vẽ sau [129]:

2.6.2 Quá trình tinh sạch:

 Quá trình tinh sạch là sự kết hợp của nhiều quá trình tinh sạch sử dụng cột có

chất mang rắn (SPE) Ta có thể tinh sạch bằng cách kết hợp giữa cột Oasis HLB

(Water, Milford, MA, USA) và cột Bond Elut-Accucat (mixedmode: C8, SAX and

SCX) (Varian, Palo Alto, CA, USA) hoặc kết hợp giữa hai cột gồm: Oasis MAX

(mixed-mode anion exchange: kiểu hỗn hợp trao đổi anion ) ( Water), cột Oasis

MCX (mixed-mode cation exchange: kiểu hỗn hợp trao đổi anion ) và cột

ENVI-Carb (nhồi bằng carbon hoạt tính) (Supelco, Bellefonte, PA, USA) hoặc cũng có thể

kết hợp giữa cột Bond Elut C18, cột Bond Elut Jr-PSA (trao đổi anion) và cột Bond

Elut Accucat (Varian)

 Cấu tạo của cột Oasis HLB: chất mang chính là hệ cân bằng hệ ưa nước – kị

nước và chất nhồi pha đảo thấm nước, còn cột Oasis MCX có chất mang chính là

Trích ly SPE

Thu phần dung dịch mẫu sau rửa giải

Bỏ nước rửa đầu

Brôm hóa bằng

100-300 µl hỗn hợp : KBr : 16,2g Hbr : 0,8 ml Bromine: 5ml Nước : 60ml Làm

lạnh 00C

Thêm 10 µl dung dịch Na2S3O3

Thêm vào dịch chiết

4 ml EtAc Pha EtAc

Mẫu

Nghiền mịn

Thêm chất nội chuẩn, 300-400

Bão hòa với nước (2 ml)

Bơm dung dịch mẫu (0.5 – 2 ml)

Rửa giải với nước

Bỏ nước

rửa đầu

Thu phần dung dịch mẫu sau rửa giải

Làm khô

Bốc hơi đến khô bằng máy ly tâm chân không

Hòa tan vào 2µ lượng EtAc

Hình 2 20: Quá trình trích ly,

tinh sạch và xử lý mẫu trước quá trình chạy sắc ký GC – MS, LC – MS/MS, EtAc: ethyl acetate, MeOH : methanol.

chất nhồi pha đảo trao đổi cation hỗn hợp Đây là hai cột được ứng dụng trong hầu

hết các quá trình tinh sạch SPE trong phân tích acrylamide

 Một quá trình tinh sạch sử dụng cột có chất mang rắn SPE điển hình gồm haibước: Bước A sử dụng một ống xả chân không để cài đặt mức chân không, với tốc

độ dòng 2 – 4 ml/phút đối với cột Oasis HLB Còn đối với cột Oasis MCX khôngcần ống xả chân không vì các phân tử kích thước lớn (60 µm) được bơm xuyên quacột tinh sạch Toàn bột quá trình tinh sạch được biểu diễn bằng hình vẽ sau:

Hình 2.21: Quá trình tinh sạch điển hình dùng cột có chất mang rắn SPE dùng trong phân tích

và thời gian trích ly, thành phần nguyên liệu, các bước khác (tách béo, loại protein)

Trong quá trình xử lý mẫu thì quá trình tinh sạch sử dụng cột có chất mang rắn(SPE) đóng một vai trò rất quan trọng thường được sử dụng rộng rãi trong quá trìnhphân tích

Bảng 2.15: Tóm tắt một số các phương pháp sắc ký dùng trong phân tích hàm lượng

acrylamide ở các loại thực phẩm khác nhau

Tên thựcphẩm

Phương pháp trích lyPhương pháp tinh sạch

Phương pháp sắc

ký và chất nội

chuẩn

Ngũ cốc ănsáng,crackers

Trích ly bằng nước, đồng

hóa, ly tâm, thêmacetonitrile đông tụ cácprotein và tạp chất khác,làm bốc hơi acetonitrile

Tinh sạch bằng nước vàmethanol, tinh sạch bằng cộtSPE, lọc bằng dụng cụ lọc

chuẩn, trích ly bằng HPLCvới pha động là nước , lytâm, lắc (30 giây), ly tâmlại và lọc bằng lưới lọc

0.45µm

Sử dụng cột Oasis HLB 6cc,dung môi là nước – methanol(1:1), sau đó tinh sạch bằngcột Bond Elut-Accucat, dungmôi là nước – methanol

Nghiền nhỏ, tách béo bằnghexane, loại dung môi dư,

Cô đặc trong thiết bị bốc hơiđến khi mẫu còn < 2ml, pha

GC–MS[39]

Rửa cột bằng 2ml methanol và

2ml NaCl

Giải hấp bằng 3 ml methanol có

chưa 1% acid formic

Bơm dung dịch đã giải hấp từ bước A

Rửa cột bằng 2ml methanol dfdkfjdflds

Rửa cột bằng 0.8 ml nước vô

khuẩn

dfdkfjdflds

Bơm mẫu vào cột (1.5ml)

dfdkfjdflds

nướngtrích ly bằng methanol (50

mL), khuấy đều 15 phút vàlắc 1 phút trong bồn siêu

Carrez II, ly tâm

ml và sau đó cô đến khô, hòatan vào EtAcd (400µL) thêm

40 µL triethylamine sau đólọc bằng lưới lọc 0.2 µm

GC–MS;

[13C3]acrylamide

[130]

Bột socola,cacao, càphê

Pha loãng với 5µL chất nộichuẩn, loại protein bằngphương pháp Carrez I vàCarrez II, thêm 5 mldichloromethane, ly tâm,chuyển vào ống nghiệmchứa 1.8 g NaCl, trích lybằng EtAc (13 mL), sau đó

cô mẫu đến khô

Sử dụng cột IsoluteMultimode, dung môi lànước – methanol (2:1), rửalại bằng nước, cô mẫu còn 90

Trích ly bằng nước, ly tâm,pha loãng với chất nội

chuẩn,

Tinh sạch bằng cột

strata-X-C, dung môi là nước –methanol (1:1), cô cạn dướiđiều kiện chân không, tái hòa

tan vào 1ml nước

Pha loãng với chất nộichuẩn, ủ ở nhiệt độ phòng(30 phút), trích ly bằngnước, lắc 10 phút trong bồn

siêu âm, ly tâm

Đồng hóa mẫu, pha loãngvới chất nội chuẩn, để hởtrong vòng 30 phút, trích lybằng nước, lắc (30 phút,

600C) trong bồn siêu âm, ly

tâm

Tinh sạch bằng acetonitrile,loại protein bằng phươngpháp Carrez I và Carrez II, lytâm và lọc bằng màng lọc

cá, bánh mì,pizza

Đồng hóa mẫu, bảo quản ởnhiệt độ 200C trước quátrình phân tích, pha loãngvới chất nội chuẩn, trích ly

Đồng hóa mẫu, pha loãngvới chất nội chuẩn, trích lybằng nước, lắc (30 phút,

600C) trong bồn siêu âm

Loại protein bằng phươngpháp Carrez I và Carrez II,tách béo bằng n - hexane,bão hòa bằng dung dịchNaCl, trích ly hai lần bằng50mL EtAc, cô cạn đến 1ml

Đồng hóa mẫu, pha loãngvới chất nội chuẩn, trích lybằng dung dịch methanol

Không cần thêm một bướctinh sạch nào, bơm trực tiếpvào bộ phận trích mẫu

LC–MS/MS;

[13C3]acrylamide

[30]

5%, đặt ở nhiệt độ phòng

trong 1giờ, ly tâm

(136,000×g, 5phút).

Nhiều loạithực phẩm

Nghiền, tách béo bằng iso– hexane, pha loãng vớichất nội chuẩn, ủ ở nhiệt

độ phòng trong vòng 30

phút

Tinh sạch bằng acetonitrile,loại protein bằng phươngpháp Carrez I và Carrez II, ly

chuẩn, trích ly bằng nước,

ly tâm (3500×g, 10 phút)

Tinh sạch bằng cột IsoluteMultimode, dung môi lànước – acetonitrile (4:1), loại

dung môi với tốc độ6ml/phút đến khi còn 2ml

EtAc: ethyl acetate

SPE (solid-phase extraction): Tinh sạch bằng cột với chất mang rắn

PTFE: polytetrafluoroethylene

ESI: electrospray ionization

2.6.3 Quá trình phân tích :

 Quá trình phân tích bằng phương pháp sắc ký khí kết hợp với phương pháp khối

phổ (GC – MS): gồm hai phương pháp nhỏ là sắc ký khí kết hợp với phương pháp

khối phổ (GC – MS) có tạo dẫn xuất và không tạo dẫn xuất [129]

Phương pháp sắc ký khí kết hợp với phương pháp khối phổ (GC – MS) có tạo dẫn

xuất:

 Trong quá trình phân tích acrylamide bằng phương pháp sắc ký khí kết hợp với

phương pháp khối phổ (GC – MS) có tạo dẫn xuất và không tạo dẫn xuất đều thực

hiện phản ứng tạo dẫn xuất của acrylamide với brôm (brôm hóa) trước quá trình tinh

sạch mẫu Mục đích của quá trình brôm hóa là nhằm tạo ra hợp chất dễ bay hơi hơn

làm tăng hiệu quả của phương pháp sắc ký (ít phân cực hơn dễ hòa tan vào các dung

môi hữu cơ không phân cực như ethyl acetate và hexane, tăng thời gian lưu và sự rõ

ràng của các peak) và phương pháp khối phổ (tăng khối lượng các ion) dẫn đến tăng

hiệu quả phân tích nhưng đồng thời mất nhiều thời gian cho quá trình tạo dẫn xuất

[129]

 Nguyên tắc: sử dụng máy sắc ký khí HP 6890, đầu dò HP 5973, cột mao dẫn

MDN- 5 (30 x 0.32 mm, chiều dày 0.32 µm, được nhồi bằng dung dịch PH ME

siloxane 5%) để trích ly acrylamide rồi dùng phổ kế với phương pháp ion bằng điện

tử để định tính và định lượng acrylamide

 Tóm tắt phương pháp: Các quá trình trích ly được thực hiện như trên, riêng quá

trình brôm hóa mẫu được thực hiện bằng các tác nhân brôm hóa (được chuẩn bị

bằng hỗn hợp 50.8 g KBr, 2.8 ml HBr, 16.8 ml nước đã bão hòa brôm và 200 ml

nước vô khuẩn), ở nhiệt độ 40C ở nơi tối trong vòng 12 giờ Sau đó dung dịch

sodium thiosulfate (1M) cho đến khi mất màu vàng trong dung dịch để phân hủy hết

brôm dư [117] Hoặc ta cũng có thể dùng muối KBr và KBrO3 để thực hiện brôm

hóa mẫu Mặc dù phương pháp này an toàn và ít độc hại hơn các phương pháp khác

nhưng lại có hiệu suất thấp [129]

 Sau quá trình trích ly ta thực hiện quá trình tinh sạch: bằng các tác nhân nhưethyl acetate 100%, hoặc hỗn hợp acetate – hexane tỉ lệ 1:4 hay 4:1 về thể tích, trong

đó ethyl acetate 100% cho hiệu quả tinh sạch tốt nhất, sau đó đổ dung dịch vào một

lọ nhỏ chứa 2g anhydrous sodium sulfate lắc đều trong vòng 10 phút để loại hếtnước dư Dịch chiết sau đó được bốc hơi đến khô và được tái hòa tan vào vào dungdịch chứa 150 µl trimethylamine và 150 µl ethyl acetate, nhằm mục đích chuyển hóa2,3 – dibromopropionamide thành 2–dibromopropionamide thông qua quá trìnhdehyrobromine hoá trong suốt quá trình chạy sắc ký

 Bơm mẫu vào bộ phân trích mẫu tiến hành chạy sắc ký

 Chế độ vận hành cột sắc ký thích hợp nhất là: nhiệt độ ban đầu của cột là 700C,tăng từ từ lên đến 1500C với tốc độ 100C/phút, giữ ở 1500C trong 1phút, rồi nâng lên

2400C với tốc độ 300C/phút và giữ ở 2400C trong vòng 5 phút Nhiệt độ của injectorbơm mẫu là 1500C, sử dụng khí mang là He với lưu lượng dòng khí là 8.0 ml/phút

 Tính toán: sử dụng phương pháp kiểm soát ion (dựa vào tỉ lệ giữa khối lượng vàđiện tích [m/z] 106, 108, 149, 151) để định tính và định lượng hàm lượng dẫn xuấtcủa acrylamide là 2– dibromopropionamide và [m/z]=178 và 180 để định lượng hàmlượng N,N- dimethylacrylamide

 Kết quả: Thời gian lưu của 2–dibromopropionamide và dimethylacrylamide lần lượt là 2.7 và 6.8 phút Hiệu suất thu hồi mẫu trung bình là93%, và giới hạn phát hiện là 2 ppb [117]

N,N-Phương pháp sắc ký khí kết hợp với phương pháp khối phổ (GC – MS) không tạo dẫn xuất:

 Ngoài phương pháp tạo dẫn xuất giúp giảm bớt tính phân cực của phân tửacrylamide, người ta cũng có thể các cột phân tích với các pha phân cực nhưpolyethylenglycol để phân tích acrylamide không dẫn xuất có độ phân cực cao.Ngoài sự khác biệt này thì chương trình nhiệt độ trong khi phân tích không khác vớikhi phân tích acrylamide bằng phương pháp sắc ký khí kết hợp với phương phápkhối phổ (GC – MS) có tạo dẫn xuất Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm làkhông tạo ra các peak đặc trưng của ion acrylamide trong phổ kế gây khó khăn choquá trình phân tích [129]

Bảng 2.16: Một số các chương trình chạy sắc ký khí kết hợp với phương pháp khối phổ (GC –

MS) khi phân tích hàm lượng acrylamide trong các loại thực phẩm khác nhau

Tênthựcphẩm

Chất nội chuẩn,Quá trình tạo dẫn

xuất

Loại cột GCChương trình

nhiệt độ cột

Thông số quátrình phân tíchkhối phổ

LOD/LOQ

và WR

Thựcphẩmchiên

acrylamide

N,N-Dimethy-Brôm hóa (7.5 gKBr, chỉnh pHbằng HBr đến pH1–3, 40C, 10 mLnước bromine, 18

giờ)

Cột HP PAS

1701, 25mx0.32mm, bề dàylớp phim 0.25

µm (Emulation,Kungsporten4A S-427 50Billdal Sweden)

Nhiệt độ đầu

650C, giữ 1phút, nâng lên

[13C3]acrylamideBrôm hóa (dùng

200 – 300 ml tácnhân, 00C, 1giờ)đến khi tạo 2-

BPA

Cột StabilwaxCrossbondCarbowax,15mx 0.25mm,

bề dày lớp phim

0.25µm(Thames

Nhiệt độ đầu

400C, nânglên 2200C vớitốc độ 300C/

Restek, HighWycombe, UK)

Nhiềuloạithựcphẩm

[2H3]acrylamideBrôm hóa (15.2 gKBr, 0.8mL HBr,

5mL nướcbromine, 60mLnước, 40C, 1giờ)đến khi tạo 2,3-

DBPA

Cột CP-Sil 24

CB Lowbleed/

MS, 30mx0.25mm, bề dàylớp phim 0.25

µm, (Varian,Palo Alto, CA,

USA)

Nhiệt độ đầu

850C, giữ 1phút, nâng lên

1750C tốc độ

250C/phút giữ

6 phút, nânglên 2500C tốc

độ 400C/phút,giữ 7.2 phút

N,N-dimethyl

acrylamide; hoặc [13C3]acrylamideBrôm hóa (7.5 gKBr, chỉnh pHbằng HBr đến pH1–3, 40C, 10mLnước bromine,

18giờ)

Cột BPX-10,30mx 0.25mm,

bề dày lớp phim

0.25 µm,(Varian)

Nhiệt độ đầu

650C, giữ 1phút, nâng lên

2500C tốc độ

150C/phút,giữ trong 10

MethacrylamideBrôm hóa (15.2 gKBr, 0.8mL HBr,

5mL nướcbromine, 60mLnước, 40C, 18 giờ)

Cột mao dẫn

DB17,30mx0.25m

m, bề dày lớpphim 0.25 µm,(Agilent)

Nhiệt độ đầu

850C, giữ 1phút, nâng lên

1750C tốc độ

250C/phút giữ

6 phút, nânglên 2500C tốc

độ 400C/phút,giữ 7.2 phút

từ ngũcốc

[13C3]acrylamideBrôm hóa (7.5 gKBr, chỉnh pHbằng HBr đến pH1–3, 00C, 10mLnước bromine,1giờ) đến khi tạo

2-BPA

Cột mao dẫnZB-WAX,30mx 0.25mm,

bề dày lớp phim

0.25 µm,(Agilent)

Nhiệt độ đầu

650C, giữ 1phút, nâng lên

acrylamide có độ phân cực cao nên nó sẽ đi qua cột mà không bị giữ lại hoặc nếu bị giữ lại thì cũng bị trùng với các chất khác từ đầu của phổ sắc ký Nhưng cột dC18 Waters Atlantis (Waters, Milford, MA, USA) có thể khắc phục những khó khăn này,đây là cột có chứa chất nhồi là silica có phần đuôi liên kết với các mạch có 18 nguyên tử Carbon, có độ cân bằng tối ưu về thời gian lưu của những hợp chất phân cực và không phân cực trong hệ thống sắc ký pha đảo Do đó cột dC18 có thể cho kết quả phân tích đối với tốt với độ nhiễu peak thấp nhất, thời gian lưu thích hợp và trong khoảng thời gian phân tích là 10 phút.

 Ngoài cột pha đảo ta có thể sử dụng cột trao đổi ion để phân tích hàm lượng acrylamide Trong các cột trao đổi ion thì cột IonPac ICE-AS1 (Dionex, Sunnyvale,

CA, USA) được sử dụng nhiều hơn cả Ưu điểm của cột trao đổi ion so với cột pha đảo là tăng giá trị của hệ số k’ do đó tăng độ phân tách của acrylamide trong nhiều

= 55 và [CH2 =CHC= NH]+ đối với m/z = 54 được phân tích khối lượng ở vùng thứ

hai dựa vào các dynode chuyển đổi, hệ thống đầu dò phosphor và photomultiplier.Tín hiệu đầu ra sau đó được phóng đại, chuyển đổi từ dạng tín hiệu sang dạng số vàhiển thị trên hệ thống dữ liệu Quá trình phân tích bằng khối phổ này được biểu diễnbằng hình vẽ sau [129]:

Hình 2.22: quá trình phát hiện acrylamide bằng phương pháp LC/MS/MS

 Một số các chương tình vận hành tối ưu đối với phương pháp phân tíchacrylamide bằng LC/MS/MS được nêu chi tiết ở bảng sau:

Bảng 2.17: Một số các chương trình chạy sắc ký lỏng cao áp kết hợp với phương pháp khối

phổ (LC – MS/MS) khi phân tích hàm lượng acrylamide trong các loại thực phẩm khác nhauTên thực

phẩm

Chất nội chuẩn,Loại cột LC

Thông số quá trìnhchạy LC

Thông số quá trình phântích khối phổ

LOD/LOQ vàWRThực phẩm

Mẫu

Nguồn ion hóa

Vùng 1 (MS1)

Vùng 2 (MS2)

Lỗ, mắt ion Lọc sơ, tinh Đường hầm va

chạm ion

Phóng đại

Chuyển đổi

Cột Aquasil C18, 250mm x 2.1mm, 5µm (Thermo Hypersil-Keystone, San Ramon, CA, USA)

formate (16/84), lưu lượng 0.175

mL/phút

nhiệt độ phân hủy: 2500C, năng lượng va chạm ứng với m/z, AA: 72 > 55 (11 eV), 54 (11 eV), 44 (14 eV), 27 (16 eV)

Hiệu suất thu hồi: 95%[31]

Khoai tây

chiên

Methacrylamide, Cột Hypercarb, 50mm x 2.1mm 5µm (Thermo Electron, San Jose,

CA, USA)

Pha động: Acid formic 0.1%/

Acetonitrile (98:2), lưu lượng 3 mL/phút

Hiệu điện thế cột mao dẫn:

4.5 kV; nhiệt độ cột mao dẫn: 3000C; năng lượng va chạm ứng với m/z, AA:72

> 55, 54, 44 (14 eV); I.S:

86 > 69, 58, 41 (16 eV)

LOD:1ng/mL;LOQ:

3ng/mL; WR:1–10.000 ng/mL; Hiệu suấtthu hồi: 95–105%

5 µm (Thermo Hypersil-Keystone, San Ramon, CA, USA)

Pha động: methanol/

nước (20:80), lưu lượng

0.4 mL/phút

Hiệu điện thế cột mao dẫn:

2 kV; Hiệu điện thế tối đa:

20 kV, nhiệt độ nguồn:

1250C; nhiệt độ phân hủy:

4000C; năng lượng va chạmứng với m/z, AA: 72 > 72 (0 eV), 55 (9 eV), 54 (16 eV), 44 (20 eV), 27 (14 eV); I.S: 75> 58 (9 eV)

LOD: <10µg/kg; LOQ:

<30µg/kg; WR: 25 –

2000 µg/kg[129]

Thực phẩm

ăn sáng từ

ngũ cốc

[13C3]acrylamide,Cột gel

polymethacrylateShodex RSpak DE-

613, 150mm x 6mm (Showa Denko, Kawasaki, Japan)

Pha động: acid formic 0.01%/

methanol (6:4), lưu lượng 0.75 mL/phút, giảm dần xuống 0.35ml/phút trong vòng

12 phút

Hiệu điện thế cột mao dẫn:

3.1 kV; Hiệu điện thế tối đa: 22 kV, nhiệt độ nguồn:

1000C; nhiệt độ phân hủy:

500C; năng lượng va chạm ứng với m/z, AA: 72 > 55 (11 eV), 54 (20 eV), 27 (20 eV)

LOQ:

45µg/kg; Hiệu suất thu hồi: 58%[110]

Cà phê [13C3]acrylamide,

Cột Synergi Hydro

- RP 80 A0, 250mm

x 2mm, 4 µm (Phenomenex,Torrance, CA, USA)

Pha động: dung dịch methanol 0.5%, lưu lượng 0.2 mL/phút, thời gian 10 phút

Hiệu điện thế cột mao dẫn:

4.1 kV; Hiệu điện thế tối đa: 20 kV, nhiệt độ nguồn:

1200C; nhiệt độ phân hủy:

2500C; năng lượng va chạmứng với m/z, AA: 72 > 72 (5 eV), 55 (10 eV), 27 (19 eV); I.S: 75>75 (5 eV), 58 (10 eV), 29 (19 eV)

LOD:

10µg/kg; WR:8–3600 ng/mL

[107]