TỔNG QUAN
Tổng quan về phụ gia thực phẩm
Hình 1.1: Một số phụ gia thực phẩm
Phụ gia thực phẩm là các chất được thêm vào thực phẩm nhằm bảo quản, cải thiện hương vị và bề ngoài Nhiều phụ gia đã được sử dụng từ hàng thế kỷ, như việc làm chua với dấm, ướp muối cho thịt, hoặc sử dụng điôxít lưu huỳnh trong rượu vang Từ nửa sau thế kỷ 20, sự phát triển của ngành chế biến thực phẩm đã dẫn đến việc giới thiệu nhiều phụ gia mới, bao gồm cả tự nhiên và nhân tạo.
Theo FAO, phụ gia thực phẩm là những chất không cung cấp dinh dưỡng, được thêm vào sản phẩm với nhiều mục đích khác nhau Những chất này thường có hàm lượng thấp và được sử dụng để cải thiện các đặc tính như cảm quan, cấu trúc, mùi vị và khả năng bảo quản của sản phẩm.
Theo WHO, phụ gia thực phẩm là các chất không phải là thực phẩm nhưng có mặt trong thực phẩm do quá trình sản xuất, chế biến, bao gói và bảo quản Những chất này không bao gồm các tạp chất hay chất bẩn bị nhiễm vào thực phẩm.
Theo Viện thông tin y học trung ương:
Phụ gia thực phẩm là các chất không có hoặc có giá trị dinh dưỡng, không được tiêu thụ như thực phẩm thông thường và không phải là sản phẩm cuối cùng Chúng được bổ sung vào thực phẩm với mục đích công nghệ nhằm cải thiện quy trình sản xuất, chế biến, bao gói và bảo quản, từ đó nâng cao kết cấu và các đặc tính kỹ thuật của sản phẩm thực phẩm.
+ Phụ gia thực phẩm tồn tại trong thực phẩm với một giới hạn tối đa cho phép đã được qui định
Theo Ủy ban Tiêu chuẩn hóa Thực phẩm Quốc tế (Codex Alimentarius Commission - CAC), phụ gia thực phẩm là những chất không được tiêu thụ như thực phẩm thông thường và không được sử dụng như thành phần thực phẩm Chúng được bổ sung vào thực phẩm với mục đích công nghệ trong sản xuất, chế biến, bao gói, bảo quản và vận chuyển, nhằm cải thiện kết cấu hoặc đặc tính kỹ thuật của thực phẩm Lưu ý rằng phụ gia thực phẩm không bao gồm chất ô nhiễm hay những chất được thêm vào để duy trì hoặc cải thiện giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.
Phụ gia thực phẩm không phải là thực phẩm mà được bổ sung một cách có chủ đích vào thực phẩm để cải thiện kết cấu hoặc đặc tính kỹ thuật Chúng tồn tại như một thành phần trong thực phẩm, với giới hạn tối đa cho phép theo quy định của Bộ Y tế về các chất phụ gia được sử dụng.
Chất phụ gia thực phẩm có thể được chiết xuất từ thiên nhiên, tổng hợp hóa học như bicarbonate de sodium, hoặc sản xuất từ vi sinh vật như các enzyme trong sản xuất yogurt Ngoài ra, các vitamin cũng thường được thêm vào thực phẩm nhằm tăng cường giá trị dinh dưỡng.
1.1.2 Phân loại phụ gia thực phẩm
Quyết định số 3742/2001/QĐ-BYT ngày 31/8/2001 của Bộ Y tế đã ban hành "Quy định danh mục các chất phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm", phân loại phụ gia thực phẩm theo chức năng thành 23 nhóm chất khác nhau Việc phân loại này giúp dễ dàng quản lý và đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.
1 Chất điều chỉnh độ axit
Các chất điều chỉnh độ chua được sử dụng để thay đổi hay kiểm soát độ chua và độ kiềm của thực phẩm
Người ta thường sử dụng các chất có tính axit hoặc kiềm để điều chỉnh độ chua của thực phẩm, nhằm tạo ra hương vị hấp dẫn và phù hợp với khẩu vị của người tiêu dùng.
Trong sản xuất thực phẩm, các chất như acid acetic, acid citric, acid fumaric, acid lactic, acid malic, acid tartaric và muối sodium được sử dụng để điều chỉnh độ axit và kìm hãm vi sinh vật Những chất này có thể được thêm vào thực phẩm dưới dạng dung dịch pha loãng hoặc nguyên chất Đặc biệt, acid lactic, acid citric, acid tartaric và các muối của chúng không chỉ đóng vai trò là tác nhân axit hóa mà còn hỗ trợ cho các chất chống oxy hóa như BHT và BHA.
Liều dùng của các chất phụ thuộc vào chức năng cụ thể, không có quy định chung, ngoại trừ một số chất như axit tactric và các tactrat với liều 30 mg/kg thể trọng, và gluconodeltalacton của axit gluconic với liều 50 mg/kg thể trọng.
- Axit lactic (-CH 3 CHOH-COOH-) Axit lactic được hình thành từ các sản phẩm sữa lên men trong sản xuất yaourt…
Axit acetic (CH3COOH), hay còn gọi là dấm tây, khi sử dụng với liều lượng hợp lý sẽ mang lại vị chua, tăng cường hương vị và giúp món ăn trở nên ngon miệng hơn Tuy nhiên, việc lạm dụng axit acetic có thể gây ảnh hưởng xấu đến dạ dày.
- Axit tartric (C 6 H 3 O 6 ) có nhiều trong quả nho, mùi của nó thích hợp để sản xuất rượu mùi
Các chất điều vị làm tăng hương vị sẵn có của thực phẩm
Theo quyết định số 3742/2001/QĐ-BYT ngày 31 tháng 8 năm 2001 của Bộ trưởng Bộ Y tế, axit glutamic nằm trong danh mục các chất điều vị được phép sử dụng trong thực phẩm.
(620), Mononatri glutamat (621), Monokali glutamat (622), Caxi glutamat (623), Axit guanylic
(626), Đinatri guanylat (627), Axit inosinic (630), Đinatri inosinat (631), Maltol (636), Ety maltol (637)
Trong số các chất điều vị, bột ngọt (621), Disodium Guanylate (627) và Disodium Inosinate (631) là những chất phổ biến được phép sử dụng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Chúng thường xuất hiện trong các sản phẩm như hạt nêm, nước tương, mì ăn liền và thực phẩm chế biến sẵn Chức năng chính của hai chất này là tăng cường hương vị cho thực phẩm.
Trong ngành sản xuất thực phẩm, chất 627 và 631 là hai loại chất tăng vị, thường được sử dụng cùng với bột ngọt, nhưng có độ ngọt cao hơn nhiều lần, được coi là “siêu bột ngọt” Nếu thực phẩm có chứa hai chất này mà không có bột ngọt, có thể bột ngọt đã được cung cấp qua các nguyên liệu khác hoặc từ các chất chiết xuất như men (yeast extract) hoặc phô mai Parmesan.
Phụ gia bảo quản thực phẩm
Hình 1.2 Phụ gia bảo quản
- Các chất chống vi sinh vật
- Các chất chống sự oxy hoá chất béo
- Các chất chống sự hoá nâu
Các phụ gia thực phẩm có tính chất bảo quản thường được sử dụng độc lập hoặc kết hợp với các phương pháp bảo quản khác Có sự phân biệt giữa bảo quản kháng khuẩn, ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn, nấm mốc và côn trùng, và bảo quản chống ôxi hóa, ngăn chặn quá trình ôxi hóa trong thực phẩm Các chất kháng khuẩn phổ biến bao gồm nitrat natri, nitrit natri, muối sulfit và EDTA đinatri Trong khi đó, các chất chống ôxi hóa như BHA và BHT cũng được sử dụng rộng rãi Ngoài ra, một số chất bảo quản khác như fomanđêhít, glutaralđêhít, diatomit, etanol và metylcloroisothiazolinon cũng được áp dụng Tuy nhiên, lợi ích và độ an toàn của nhiều phụ gia thực phẩm nhân tạo, bao gồm cả chất bảo quản, vẫn là chủ đề gây tranh cãi trong cộng đồng khoa học thực phẩm và độc tính học.
1.2.1 Các chất chống vi sinh vật (antimicrobial agents):
Propanoate canxi được sử dụng như một loại thuốc diệt nấm trên hoa quả, nhưng nghiên cứu cho thấy axit propanoic khi truyền vào não động vật gặm nhấm gây ra hành vi đảo ngược và thay đổi ở não bộ, có thể mô phỏng bệnh tự kỷ Tương tự, sodium nitrate tạo ra nitrosamine, một chất gây thương tổn DNA và tăng nguy cơ ung thư, đặc biệt là ung thư dạ dày và thực quản Nghiên cứu chỉ ra rằng hàm lượng nitrat cao liên quan đến tăng tử vong do nhiều bệnh, bao gồm Alzheimer, tiểu đường và Parkinson, có thể do tác hại của nitrosamine đối với DNA.
Sodium nitrate và nitrit có liên quan đến nguy cơ cao ung thư đại trực tràng Quỹ Nghiên cứu ung thư thế giới của Anh chỉ ra rằng thịt chế biến chứa nitrat, một chất bảo quản, có thể làm tăng nguy cơ ung thư đại tràng Khi được thêm vào thịt, nitrat sẽ phân hủy thành nitrit, sau đó nitrit phản ứng với protein trong thịt để tạo ra các hợp chất N-nitroso (NOC), một số trong đó đã được xác định là có khả năng gây ung thư N-nitroso có thể hình thành trong thịt ướp tẩm hoặc trong cơ thể người trong quá trình tiêu hóa.
Sulfite ngày càng được sử dụng phổ biến như một chất bảo quản thực phẩm, tuy nhiên, chúng cũng nằm trong danh sách 9 chất gây dị ứng thực phẩm hàng đầu Người tiêu dùng có thể gặp phải khó thở chỉ trong vài phút sau khi tiêu thụ thực phẩm có chứa sulfite Những bệnh nhân hen suyễn và những người nhạy cảm với salicylate (aspirin) có nguy cơ cao bị phản ứng với sulfite Mặc dù trường hợp phản ứng quá mẫn hiếm gặp, nhưng chúng có thể đe dọa đến tính mạng Các triệu chứng khác có thể bao gồm hắt hơi, viêm phù nề hầu họng và phát ban.
Nhiều người thường khó nhận biết thực phẩm chứa sulfite và không biết mình có nhạy cảm với chất này Sulfite còn được xem là yếu tố gây hại cho vitamin B1 (thiamin), một vitamin thiết yếu cho quá trình chuyển hóa carbohydrate và rượu.
Sodium metabisulfite là một thành phần phổ biến trong các loại rượu vang thương mại, giúp ngăn chặn quá trình ôxy hóa và bảo tồn hương vị Ngoài ra, sodium bisulfite cũng được một số nhà cung cấp và sản xuất rượu sử dụng với mục đích tương tự.
Trong trái cây đóng hộp, bisulfite natri được sử dụng để ngăn ngừa hiện tượng biến màu nâu do quá trình oxy hóa và tiêu diệt vi khuẩn.
Sodium bisulfite được sử dụng trong rau xanh để bảo quản độ tươi, nhưng nồng độ cao có thể gây ra phản ứng dị ứng nghiêm trọng.
Năm 1980, sodium bisulfite đã bị cấm sử dụng trên trái cây tươi và rau quả tại Hoa Kỳ do cái chết của 13 người sau khi tiêu thụ các sản phẩm bị xử lý quá mức bằng hóa chất này.
EDTA là một chất bảo quản phổ biến, nhưng cũng được coi là một chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường dai dẳng Khi phân hủy, EDTA chuyển hóa thành axit ethylenediaminetriacetic và sau đó biến đổi thành diketopiperizide, dẫn đến sự tích lũy của các hợp chất ô nhiễm trong môi trường.
Methylchloroisothiazolinone là một chất bảo quản thuộc nhóm isothiazolinones, có khả năng kháng khuẩn và kháng nấm, hiệu quả đối với cả vi khuẩn gram dương và gram âm, cùng với nấm men và nấm mốc Tuy nhiên, khoảng 2-3% dân số có thể bị dị ứng với chất này, với triệu chứng phổ biến là chàm, gây tấy đỏ và ngứa ở các vùng tiếp xúc Những triệu chứng này thường sẽ giảm dần và biến mất sau vài tuần khi ngừng tiếp xúc với dị nguyên.
Các nhà quản lý hóa chất đã cấm sử dụng carbendazim trong bảo quản trái cây do những nguy cơ tiềm ẩn cho sức khỏe Chất kháng nấm này cũng được áp dụng trong công nghệ bảo quản sân cỏ Nghiên cứu cho thấy, phơi nhiễm với liều cao carbendazim gây vô sinh ở một số chuột đực, dẫn đến quyết định nhanh chóng từ Cơ quan Quản lý chất bảo vệ thực vật và thuốc thú y Australia để hạn chế việc sử dụng chất này Đồng thời, cơ quan yêu cầu ghi rõ tác hại của carbendazim đối với sức khỏe trên nhãn bao bì sản phẩm.
Các chất chống ôxy hóa
Butylated hydroxyanisole (BHA) và butylated hydroxytoluene (BHT) là những hợp chất phenolic được sử dụng phổ biến trong ngành thực phẩm để bảo quản chất béo Mặc dù có khả năng chống oxi hóa, BHA và BHT cũng có thể hòa tan trong chất béo, nhưng chúng đã được nghiên cứu và liên kết với nguy cơ gây u bướu và ung thư.
Bảng 1.1: Phổ hoạt động của một số chất bảo quản trên vi sinh vật
Chất chống vi sinh vật Vi khuẩn Nấm men Nấm mốc
Benzoic acid ++ +++ +++ p-Hydroxybenzoic acid esters ++ +++ +++
– Không tác dụng + tác dụng yếu ++ tác dụng trung bình +++ tác dụng mạnh
Hình 1.3: công thức cấu tạo Natri benzoate
- Acid benzoic (C 6 H 5 COOH) có dạng tinh thể hình kim không màu, dễ tan trong rượu và ête, ít tan trong nước
- Acid benzoic là chất sát trùng mạnh đối với nấm men và nấm mốc và có tác dụng yếu hơn đối với vi khuẩn
- Tác dụng bảo quản chỉ xảy ra ở môi trường acid pH 2.5 - 3.5 (nồng độ gây tác dụng là 0.05%)
- Natri benzoate (C 6 H 5 COONa) dễ tan trong nước
Acid benzoic và muối Natri benzoate được công nhận là an toàn cho sức khỏe (GRAS) với nồng độ sử dụng tối đa từ 0.1 đến 0.12% Thông thường, nồng độ sử dụng là 0.05 đến 0.075% cho nước quả chua và từ 0.075 đến 0.1% cho nước quả ít chua.
- Có nhược điểm là có mùi kim loại dễ bị phát hiện, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm a Khái niệm Natri benzoat :
Natri benzoat (E211) là muối natri của axit benzoic, tồn tại ở dạng hòa tan trong nước Chất này được sản xuất thông qua phản ứng giữa natri hydroxit và axit benzoic.
Bảng 1.2: Thông số kĩ thuật của Natri benzoate
Tên gọi khác E211, benzoat natri Công thức phân tử C 6 H 5 COONa Phân tử gam 144.11 g/mol
Tỷ trọng 1.497 g/cm 3 Điểm nóng chảy 300 °C Độ hòa tan Tan được trong nước, etanol Độ axít(pK a ) 8.0 Điểm bắt lửa 100 °C
LD 50 4100 mg/kg (chuột, đường miệng) b Tính chất vật lý:
Acid benzoic là chất rắn không màu, không mùi, dễ bay hơi, dễ thăng hoa, khó tan trong nước, dễ tan trong rượu và ete, t o nc = 121,7 o C, t o s = 249,2 o C
Tổng quan về tương ớt – xì dầu – bánh quy – nước giải khát
Tương ớt là một loại nước chấm cay, đặc sệt và có màu đỏ, được chế biến từ ớt xay nhuyễn cùng với các gia vị khác Các vùng trồng ớt thường có truyền thống làm tương ớt, tạo nên hương vị đặc trưng cho món ăn Quy trình sản xuất tương ớt bao gồm việc chọn lựa nguyên liệu tươi ngon và pha trộn một cách tỉ mỉ để đạt được độ cay và hương vị hoàn hảo.
Cách làm tương ớt không quá phức tạp, vì vậy nó có thể được sản xuất thủ công tại các cơ sở nhỏ hoặc nhà hàng Mặc dù hiện nay có nhiều nhà sản xuất công nghiệp quy mô lớn trên toàn thế giới.
Tương ớt thường được chế biến từ ớt tươi, mặc dù cũng có loại làm từ ớt khô hoặc ớt bột Để làm tương ớt, ớt chín đỏ được rửa sạch, bỏ cuống và hấp hoặc luộc chín Sau đó, ớt được xát nhuyễn hoặc xay mịn để tách hạt Phần thịt ớt xay được trộn với đường, muối, tỏi xay, dấm thanh, và trong sản xuất công nghiệp có thể thêm tinh bột biến tính, acid acetic, acid citric, và vitamin A Cuối cùng, hỗn hợp được đun sôi, để nguội và đóng vào lọ kín.
Tương ớt rất đa dạng về hương vị nhờ sự kết hợp với các phụ gia như tỏi, dấm, đường và cà chua Thường có vị cay, tương ớt thích hợp với các món bún nước và bánh đa nước, được làm từ ớt tươi hoặc ớt khô xay thô và xào trong mỡ Tương ớt chua, với sự kết hợp của cà chua và dấm, giúp giảm độ cay, phù hợp với phở và cơm rang Tương ớt ngọt, chứa nhiều đường, thường dùng với bánh mỳ kẹp thịt Ngoài ra, tương ớt Tabasco nổi tiếng với vị chua và cay, trong khi một số loại tương ớt khác lại có nguyên liệu chính là cà chua.
Giá trị dinh dưỡng trong 100g:
Sản phẩm chứa các thành phần chính như nước, đường, ớt tươi (85g/kg), muối, tỏi tươi (30g/kg) và các chế phẩm tinh bột như tinh bột biến tính, maltodextrin, đường dextrose Ngoài ra, còn có cà chua cô đặc, chất điều vị như monosodium glutamate, disodium guanilate, disodium inosinate, và các chất điều chỉnh độ axit như axit lactic, acetic, citric Hỗn hợp gia vị bao gồm màu tự nhiên như paprika, carmines, canthaxanthin, và chất làm dày xanthan gum Sản phẩm cũng chứa chất bảo quản như sodium benzoate, potassium sorbate, cùng với chất ngọt tổng hợp như acesulfame potassium, aspartame, hương tổng hợp dùng trong thực phẩm, chất chống oxy hóa sodium metabisulfit, và vitamin A (0,02mg/kg).
Sản phẩm chứa các thành phần chính gồm nước, ớt (25%), đường, tỏi, muối ăn, cà chua cô đặc, xanthan gum (chất làm dày), axit acetic và axit citric (chất điều chỉnh độ axit), kali sorbate (chất bảo quản), cùng với màu tự nhiên β-caroten Giá trị dinh dưỡng của sản phẩm được đảm bảo qua các thành phần này.
Tương ớt sản xuất công nghiệp có giá trị dinh dưỡng được ghi rõ trên bao bì, bao gồm hàm lượng protein, lipid và carbohydrate Tuy nhiên, vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm đang được đặt ra khi một số nhà sản xuất không tuân thủ quy định, sử dụng chất sudan - một hóa chất bị cấm trong thực phẩm để tạo màu đỏ đẹp Hơn nữa, thực tế cho thấy tương ớt có thể được làm từ nguyên liệu không đảm bảo, như ớt hỏng hay cà chua thối.
Bà Huỳnh Hồng Nga, Phó Cục trưởng Cục quản lý chất lượng về Vệ sinh an toàn thực phẩm thuộc Bộ Y tế Việt Nam, cho biết rằng gần 100% các loại tương ớt trên thị trường, ngoại trừ sản phẩm đóng chai từ các xí nghiệp có đăng ký, đều chứa phẩm màu công nghiệp độc hại Những chất này có thể gây hại cho gan và thận, với tác động tiêu cực chủ yếu trong tương lai dài.
Xì dầu, hay còn gọi là tàu vị yểu hoặc nước tương, là loại nước chấm được làm từ hạt đậu tương, ngũ cốc rang chín, nước và muối Xuất phát từ Trung Quốc, nước chấm này rất phổ biến trong ẩm thực châu Á, đặc biệt là ở Đông Á và Đông Nam Á Gần đây, xì dầu cũng đã xuất hiện trong một số món ăn phương Tây, đặc biệt là như một thành phần của nước chấm Worcestershire.
Xì dầu đích thực được sản xuất từ hạt đậu tương nguyên vẹn và lên men bằng men nấm Aspergillus oryzae hoặc A.sojae cùng các vi sinh vật khác Nhiều loại xì dầu rẻ tiền lại được làm từ protein đậu tương thủy phân, không có màu sắc tự nhiên và thường được nhuộm caramel để có màu nâu đen Truyền thống, hạt đậu tương được lên men trong điều kiện tự nhiên, nhưng hiện nay, hầu hết xì dầu thương mại được sản xuất trong môi trường kiểm soát bởi máy móc Hầu hết xì dầu đều được thêm một chút rượu khi đóng chai để bảo quản Để duy trì chất lượng, xì dầu nên được bảo quản nơi râm mát, tránh ánh nắng trực tiếp, và chai đã mở nắp cần được giữ ở nhiệt độ thấp để tránh vị đắng.
Xì dầu, mặc dù có nhiều loại, nhưng tất cả đều là chất lỏng màu nâu với vị mặn, thường được sử dụng để tạo gia vị trong nấu ăn và làm nước chấm Đối với người phương Tây, xì dầu có thể được mô tả như một loại vị ngọt thơm, trong khi đối với người phương Đông, nó lại là một vị cơ bản, được gọi là "umami" ở Nhật Bản và "tiên vị" ở Trung Quốc Vị umami này được tạo ra từ glutamat mononatri, một hợp chất tự nhiên có trong xì dầu.
Sản xuất xì dầu tại gia có thể thực hiện giống như các sản phẩm lên men từ đậu tương khác như miso, sữa đậu nành và đậu phụ Phương pháp truyền thống yêu cầu trộn nấm men Aspergillus oryzae với đậu tương để tạo ra xì dầu.
Xì dầu, có nguồn gốc từ Trung Quốc cổ đại, đã trở thành một thành phần quan trọng trong ẩm thực của nhiều nền văn hóa Á Đông như Trung Hoa, Nhật Bản, Philippines và Triều Tiên Mặc dù có vẻ ngoài tương tự, các loại xì dầu từ các khu vực khác nhau lại khác nhau về mùi vị, hương thơm, độ mặn và thời hạn sử dụng Do đó, việc thay thế một loại xì dầu cho loại khác trong ẩm thực của một nền văn hóa cụ thể có thể không hợp lý.
Sản phẩm này bao gồm các thành phần chính như nước, đậu nành, đậu phộng, muối, ớt tươi, tỏi tươi, cùng với các chất điều vị như monosodium glutamate và disodium guanilate Ngoài ra, sản phẩm còn chứa màu tự nhiên caramen, chất điều chỉnh độ axit citric acid, hương chiết xuất tự nhiên và hương tổng hợp, cùng với chất bảo quản sodium benzoate Để tăng độ đặc, sản phẩm sử dụng xanthan gum, và để tạo vị ngọt, có mặt các chất ngọt tổng hợp như aspartame và acesulfame potassium, cùng với màu tổng hợp brown HT Những thành phần này kết hợp lại mang đến hương vị độc đáo và hấp dẫn cho sản phẩm.
Nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Singapore cho thấy xì dầu sẫm màu của Trung Quốc có hàm lượng chất chống ôxi hóa cao gấp 10 lần so với rượu vang đỏ Tuy nhiên, xì dầu không chứa isoflavon, một loại chất có lợi cho sức khỏe thường thấy trong các sản phẩm từ đậu tương như đậu phụ.
Tổng quan về hệ thống sắc ký HPLC
HPLC stands for High Performance Liquid Chromatography, a method previously known as High Pressure Liquid Chromatography.
Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) được phát triển vào năm 1967-1968, dựa trên cải tiến từ phương pháp sắc ký cột cổ điển Hiện nay, HPLC ngày càng hiện đại hóa nhờ vào sự tiến bộ của ngành chế tạo máy phân tích, và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kiểm nghiệm, đặc biệt là trong ngành kiểm nghiệm thuốc Phương pháp này là công cụ quan trọng cho việc phân tích các thuốc đa thành phần, cho phép thực hiện cả định tính và định lượng Những ưu điểm nổi bật của HPLC bao gồm độ chính xác cao và khả năng xử lý mẫu nhanh chóng.
- Điều kiện phân tích khá dễ dàng
- Dễ dàng thu hồi chất phân tích với độ tinh khiết cao
- Thường không phân hủy mẫu
HPLC (High-Performance Liquid Chromatography) là phương pháp tách biệt sử dụng pha động là chất lỏng và pha tĩnh là chất rắn hoặc chất lỏng phủ trên chất mang rắn Phương pháp này ngày càng trở nên phổ biến nhờ vào độ nhạy cao, khả năng định lượng tốt, và khả năng tách các hợp chất khó bay hơi hoặc dễ bị phân hủy nhiệt.
Phương pháp HPLC có ứng dụng rộng rãi trong việc phân tích các hợp chất như thuốc trừ sâu, thuốc kháng sinh và chất phụ gia thực phẩm, trong các lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm và môi trường.
Sắc ký là kỹ thuật dùng để tách và phân tích các thành phần trong hỗn hợp mẫu, dựa trên các tính chất hóa học, vật lý và hóa lý của các chất dưới những điều kiện nhất định Những tính chất này đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân tích sắc ký.
- Tính chất hấp phụ của chất rắn
- Tính chất trao đổi ion, tạo cặp ion
- Sự rây phân tử theo kích thước của chúng
- Sự tạo phức và sự liên hợp phân tử
- Sự phân bố của các chất giữa hai pha không tan vào nhau
Kỷ thuật sắc ký có hai loại dựa theo trạng thái của chất mẫu khi tiến hành tách sắc ký: + Kỷ thuật phân tích sắc ký khí
+ Kỷ thuật phân tích sắc ký lỏng, gồm:
- Sắc ký lỏng áp suất thường (sắc ký cổ điển)
- Sắc ký lỏng hiệu suất cao (áp suất cao: HPLC)
Kỷ thuật phân tích HPLC bao gồm hai nhóm:
+ Sắc ký lớp mỏng áp suất cao (HPTLC)
+ Sắc ký cột lỏng áp suất cao hay sắc ký hiệu suất cao (HPLC)
Dựa vào cơ chế tách chiết sử dụng trong HPLC, người ta chia HPLC thành 4 loại:
- Sắc ký hấp phụ hay sắc ký lỏng rắn (adsorption/liquid chromatography)
- Sắc ký phân bố (partition chromatography)
- Sắc ký ion (ion chromatography)
- Sắc ký rây phân tử (size exclusion/gel permeation chromatography)
Sắc ký phân bố (SKPB) là phương pháp phân tích phổ biến nhất, cho phép xác định các hợp chất từ không phân cực đến rất phân cực, cũng như các hợp chất ion có khối lượng phân tử nhỏ hơn 3000.
Sắc ký pha bình thường (SKPT) và sắc ký pha đảo (SKPĐ) là hai loại sắc ký phân chia dựa trên độ phân cực tương đối giữa pha tĩnh và pha động.
Trong sắc ký phân tích tĩnh (SKPT), pha tĩnh có độ phân cực cao hơn pha động, tạo ra ái lực mạnh mẽ với các hợp chất phân cực Phương pháp SKPT thường được áp dụng để tách và phân tích các hợp chất có độ phân cực cao với phân tử lượng không lớn.
SKPĐ, hay sắc ký phân cực đảo, là phương pháp sắc ký trong đó pha tĩnh ít phân cực hơn pha động, cho phép phân tích các hợp chất từ không phân cực đến phân cực Phương pháp này đặc biệt phù hợp cho các hợp chất hữu cơ có mạch carbon dài, thường ít phân cực Dung môi phân cực, đặc biệt là nước, đóng vai trò quan trọng và tiết kiệm chi phí trong SKPĐ, giúp phương pháp này trở nên phổ biến hơn so với sắc ký phân cực thông thường (SKPT).
1.4.3 Sơ đồ thiết bị và nguyên tắc hoạt động của hệ thống HPLC: a Sơ đồ thiết bị:
Máy HPLC bao gồm các bộ phận chính như hệ thống cung cấp dung môi, bơm cao áp, bộ trộn dung môi, hệ thống đưa mẫu vào cột, cột sắc ký, detector, và hệ thống ghi nhận tín hiệu để xử lý kết quả.
Hình 1.10: Sơ đồ sắc ký lỏng hiệu năng cao
1.4.4 Nguyên tắc của quá trình sắc ký trong cột:
Pha tĩnh đóng vai trò quyết định trong quá trình sắc ký và xác định loại sắc ký được sử dụng Nếu pha tĩnh là chất hấp phụ, ta có sắc ký hấp phụ pha thuận hoặc pha đảo; nếu là chất trao đổi ion, ta có sắc ký trao đổi ion Khi pha tĩnh là chất lỏng, sắc ký phân bố hoặc sắc ký chiết được áp dụng, trong khi pha tĩnh dạng gel dẫn đến sắc ký gel hoặc rây phân tử Để rửa giải chất phân tích ra khỏi cột, cần có một pha động Khi nạp mẫu phân tích gồm các chất A, B, C vào cột, kết quả sẽ cho thấy sự phân tách của các chất này.
A, B, C sẽ được tách ra khỏi nhau sau khi đi qua cột Quyết định hiệu quả của sự tách sắc ký ở đây là tổng hợp các tương tác F1, F2 và F3
Tổng hợp của ba lực tương tác F1, F2 và F3 quyết định thứ tự rửa giải các chất ra khỏi cột, trong đó F1 và F2 đóng vai trò chính, còn F3 có ảnh hưởng không lớn F1 là lực giữ chất phân tích trên cột, trong khi F2 là lực kéo của pha động giúp chất phân tích thoát ra Mỗi chất có F1 và F2 khác nhau, dẫn đến sự di chuyển với tốc độ khác nhau trong cột, từ đó tạo ra sự tách biệt khi chúng ra khỏi cột.
1.4.5 Các đại lượng đặc trưng:
Kết quả từ quá trình tách các chất được phát hiện bởi Detector và ghi lại dưới dạng sắc ký đồ Từ các thông số của các pic, nhiều đại lượng lý thuyết được sử dụng để đánh giá hiệu quả của quá trình sắc ký Một trong những đại lượng quan trọng là thời gian lưu (Retention time - Rt), ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng phân tích sắc ký Việc điều chỉnh các đại lượng này có thể mang lại lợi ích cho quá trình phân tích.
Thời gian lưu của một chất là khoảng thời gian từ khi mẫu được bơm vào cột cho đến khi chất đó đạt giá trị cực đại khi ra khỏi cột Mỗi chất có thời gian lưu riêng biệt, và các chất khác nhau sẽ có thời gian lưu khác nhau dưới cùng một điều kiện sắc ký Do đó, thời gian lưu là một đại lượng quan trọng để xác định định tính các chất.
Thời gian lưu phụ thuộc vào các yếu tố:
- Bản chất sắc ký của pha tĩnh
- Bản chất, thành phần, tốc độ của pha động
- Cấu tạo và bản chất phân tử của chất tan
Trong phân tích, thời gian lưu phụ thuộc vào pH của pha động, ảnh hưởng đến chất lượng tách Nếu Rt quá nhỏ, sự tách sẽ kém; ngược lại, nếu Rt quá lớn, đỉnh sẽ bị giãn và độ lặp lại kém, dẫn đến thời gian phân tích dài hơn, gây lãng phí dung môi và hóa chất, cũng như giảm độ chính xác Để điều chỉnh thời gian lưu, cần xem xét các yếu tố liên quan, trong đó có hệ số dung lượng K’.
