Trong thời gian qua, nhất là kể từ đầu thập kỳ 90, diện tích rau, quả của Việt Nam phát triển nhanh chóng và ngày càng có tính chuyên canh cao. Tính đến năm 2004, tổng diện tích trồng rau, đậu trên cả nước đạt 600 nghìn ha, gần gấp 3 lần so với năm 1991. Bên cạnh rau, diện tích cây ăn quả cũng tăng nhanh trong thời gian gần đây. Tính đến năm 2004, diện tích cây ăn quả đạt 550 nghìn ha. Trong đó, Đồng Bằng sông Cửu long là vùng cây ăn quả quan trọng nhất của Việt Nam chiếm trên 30% diện tích cây ăn quả của cả nước.

Khảo sát của Hội Khoa học và Công nghệ Lương thực Thực phẩm Việt Nam cho thấy tại nhiều vùng người nông dân có thói quen phun nhiều lần trong mùa vụ cho đến sát thời vụ thu hoạch. Các phun này để lại lượng dư độc hại khá cao trong rau, quả. Không chỉ lạm dụng hóa chất trong chăm bón cây trồng, thói quen dùng nước cống, nước thải, nước sông bị ô nhiễm tại nhiều địa phương có diện tích đất trồng lớn cũng là vấn đến dẫn đến ô nhiễm rau, quả nghiêm trọng.

Rau, quả ô nhiễm thường xảy ra do: dư lượng thuốc hóa học, dư lượng đạm nitrat, hoặc dư lượng các kim loại năng… Nếu rau, quả có hàm lượng thuốc hóa học vượt ngưỡng có phép thì khi ăn sẽ bị ngộ độc ngay lập tức. Trong khi đó, nếu mẫu rau, quả có hàm lượng kim loại năng cao thì kim loại sẽ tích lũy đến một mức độ nào đó mới biểu hiện ra ngoài, nhưng khi đã biểu hiện ra ngoài thì thường là khó chữa.

Trong quá trình này, các kim loại nặng được tiến hành nghiên cứu nhằm xây dựng quá trình phân tích trên thiết bị ICP-MS và áp dụng tại Phòng thí nghiệm trọng điểm về An toàn thực phẩm và Môi trường thuộc Trung tâm Nghiên cứu và Chuyển giao công nghệ.

1. Định nghĩa

  • Rau là tên gọi chung của các loại thực vật có thể ăn được dưới dạng lá là phổ biến tuy trong thực tế có nhiều loại ăn hoa, củ, quả cũng có thể gộp chung vào các loại rau

  • Theo từ điển Khoa học Kĩ thuật do Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật Hà Nội năm 2000, kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3. Một số kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật, chúng được xem là nguyên tố vi lượng. Một số không thiết cho sự sống, khi đi vào cơ thể sinh vật có thể không gây độc hại. Kim loại nặng gây độc hại với môi trường và cơ thể sinh vật khi hàm lượng của chúng vượt quá tiêu chuẩn cho phép.

Quy trình phân tích này tập trung vào các Kim loại nặng bao gồm: Asen (As), Cadmium (Cd), Chì (Pb), Kẽm (Zn), Crom (Cr), Đồng (Cu).
2. Các yếu tô gây ô nhiễm

a. Trong quá trình sản xuất

Các loại cây được trồng trên các khu đất bị ô nhiễm, tưới nguồn nước không đảm bảo, sử dụng quá nhiều thuốc bảo vệ thực vật và thuốc kích thích tăng trưởng; tiến hành thu hoạch khi thời gian sử dụng thuốc bảo vệ thực vật vẫn còn trong giai đoạn gây độc…
b. Trong quá trình chế biến bảo quản

Người ta sử dụng một số hóa chất, phụ gia trong khi chế biến, bảo quản nhằm mục địch kéo dài hạn sử dụng của sản phẩm, tránh nấm mốc, hình thức bắt mắt hơn… Tuy nhiên nếu lạm dụng quá sẽ gây nên tác hại cho người sử dụng.

3.  Ảnh hưởng của kim loại nặng lên con người và động vật.
a. Vùng tác động
Enzym:
Kim loại gây độc bằng cách kìm hãm hoạt động của enzym. Hiệu ứng độc của nhiều kim loại thường do kết quả của tương tác giữa kim loại và nhóm tiol của enzym, hoặc do chuyển đổi mất một cofactor kim loại cần thiết của enzym. Ví dụ, chì làm chuyển đổi mất kẽm của enzym dehydratase của axit δ-aminolevulinic. Một cơ chế gây độc khác của kim loại là kìm hãm sự tổng hợp của enzym. Ví dụ, niken và platin làm kìm hãm sự tổng hợp ra enzym δ-aminolevulinic-synthetase, do đó phong toả tổng hợp vốn là thành phần quan trọng của hemoglobin và cytocrom.
Các bào quan dưới tế bào 
Nói chung hiệu ứng độc của kim loại là do phản ứng của chúng với các hợp chất nội bào. Muốn gây độc, kim loại phải xâm nhập vào bên trong tế bào, do đó nếu nó là một chất ưa béo, như metyl thủy ngân chẳng hạn, thì sẽ được vận chuyển qua màng tế bào một cách dễ dàng. Khi kim loại liên kết với một protein nó sẽ được hấp thu qua đường nội thấm tế bào. Sau khi xâm nhập vào trong tế bào, các kim loại sẽ tác động đến các bào quan. Các bào quan dưới tế bào có thể làm tăng cường hay làm giảm chuyển động của kim loại qua màng sinh học và làm thay đổi độc tính của nó. Hơn nữa, một số protein có mặt trong bào tương, trong lyzosom và trong nhân tế bào có thể liên kết với các kim loại độc như Cd, Pb, Hg do đó làm giảm hoạt tính sinh học của các protein này các. Một số kim loại độc có thể gây hư hỏng cấu trúc của lưới nội thất. Các ti thể do có hoạt động trao đổi chất cao và có khả năng vận chuyển qua màng một cách mạnh mẽ nên là một bào quan đích chính, vì vậy các enzym hô hấp của chúng dễ dàng bị kìm hãm bởi các kim loại.

b. Các yếu tố làm thay đổi độc tính
Mức độ và thời gian nhiễm độc
Cũng như đối với các chất độc khác, tác dụng độc của kim loại liên quan đến mức độ và thời gian nhiễm độc. Nói chung, mức độ nhiễm độc càng cao thì thời gian ảnh hưởng càng kéo dài vì hiệu ứng độc càng lớn. Nếu thay đổi liều lượng và thời gian nhiễm độc thì có thể thay đổi bản chất của tác dụng độc. Ví dụ, khi tiêu hoá dù chỉ một lần nhưng với lượng lớn Cadimin sẽ dẫn tới rối loạn dạ dày-ruột, trong khi đó nếu hấp thụ một lượng nhỏ Cadimin trong một thời gian dài sẽ làm rối loạn chức năng thận. 
Dạng tồn tại hoá học 
Dạng tồn tại hoá học của kim loại ảnh hưởng rất lớn đến độc tính của nó. Thuỷ ngân là một ví dụ điển hình. Khi ở dạng vô cơ, thuỷ ngân chủ yếu là những chất gây độc cho thận, nhưng khi ở dạng hữu cơ như metyl thuỷ ngân hay etyl thuỷ ngân sẽ gây độc hệ thần kinh.  
Các yếu tố sinh lý 
Cũng như đối với nhiều chất độc khác, động vật non hay động vật già thường nhạy cảm với kim loại hơn động vật trưởng thành. Ví dụ, trẻ em đặc biệt nhạy cảm với chì do độ nhạy cảm cao hơn, do hấp thu qua đường dạ dày-ruột lớn hơn (có tài liệu cho rằng lớn hơn 4-5 lần so với người trưởng thành). Nhiều bằng chứng cho thấy trẻ em ở giai đoạn trước khi sinh thường bị nhiễm các kim loại như chì, thủy ngân ở mức độ lớn hơn mẹ chúng nhiều.
c. Các tác động của kim loại

Kim loại năng thường có tính bền vững rất cao. Do vậy, kim loại nặng sẽ tồn tại rất lâu trong môi trường. Nếu các sinh vật hấp thụ các kim loại nặng này thì chất độc sẽ được tích lũy và chuyển qua các sinh vật khác qua chuỗi thức ăn. Con người thường là mắt xích cuối cùng của chuỗi thức ăn và các kim loại nặng này sẽ đi vào cơ thể và gây ra những triệu chứng cấp tính, mãn tính nghiêm trọng. Dưới đây là những kim loại nặng rất dễ bị ngộ độc:

  • Crom: Nhiễm Crom có thể gây ra khó thở, ho và thở khò khè, đau bụng, ói mửa, xuất huyết trong ruột, ảnh hưởng thần kinh, viêm nướu, kích ứng niêm mạc, viêm loét da, viêm loét vách ngăn mũi, ung thư phổi, các bệnh về gan và bệnh thận, đột biến gen.

  • Thủy Ngân: Nhiễm thủy ngân có thể dẫn đến đau ở hệ tiêu hoá, nôn mửa, tăng bài niệu, thiếu máu, sốc vì giảm lưu lượng máu, nhiễm độc thận, căng thẳng, dễ bị kích thích, rùng mình, mất ngủ, mệt mỏi, viêm lợi, nướu, tim đập nhanh, bướu cổ, thuỷ ngân trong nước tiểu cao, phá huỷ hệ thống thần kinh, gây tổn thương ADN và nhiễm sắc thể, mệt mỏi, đau đầu, ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh sản như làm tổn thương tinh trùng, gây dị tật bẩm sinh và sảy thai.

  • Asen: Nhiễm độc Asen có thể gây ra tổn thương niêm mạc, sốc do giảm lưu lượng máu, sốt, tạo vảy kết, đau ở hệ tiêu hoá, chán ăn, giảm sức lực, gan to, bệnh melanin (bênh hắc tố), loạn nhịp tim, bệnh thần kinh ngoại biên, bệnh mạch máu ngoại vi, ung thư máu gan ác tính, ung thư da và ung thư phổi, dị tật bẩm sinh, gây ung thư: phổi, da, gan, bàng quang. Tổn thương hệ tiêu hoá. Nôn mửa trầm trọng, tiêu chảy. Tử vong.

  • Chì: Ngộ độc Chì dẫn đến buồn nôn, nôn mửa, khát nước, tiêu chảy, táo bón, đau bụng, hemoglobin niệu, giảm niệu (tiểu ít) dẫn đến sốc do giảm lưu lượng máu, đau bụng colic do chì, liệt và bệnh não do chì, thiếu máu (giảm Hemoglobin), tăng huyết áp, tổn thương thận, sảy thai, phá huỷ hệ thống thần kinh, tổn thương não, vô sinh, rối loạn trí tuệ.

  • Cadmium: Ngộ độc cadmiun hiểm xảy ra vì chúng được cơ thể hấp thụ ít. Tuy nhiên, một lượng nhỏ cadmium cũng có thể tích lũy trong thận, lâu ngày sẽ làm suy nhược chức năng thận.

4. Phạm vi ứng dụng

  • Phương pháp này sử dụng hệ thống khối phổ nguyên tử phát xạ plasma (ICP-MS) để xác định kim loại nguồn gốc tự nhiên và tích lũy độc hại trong rau.

  • Các kim loại được xác định trong phương pháp này gồm: Asen(As), cadmium (Cd), chì(Pb), niken(Ni), kẽm(Zn), Crom(Cr), đồng(Cu) trong rau, củ, quả

  • Phương pháp này sử dụng thiết bị ICP- MS Agilent 7900.

5. Tiêu chuẩn trích dẫn

  • EPA method 200.8 Determination of trace elements in waters and wastes by Inductively coupled plasma - Mass spectrometry.

  • AOAC 2015.01 Heavy Metals in Food. Inductively Coupled Plasma–Mass Spectrometry.

  • Phương pháp phân tích tiến hành trên cơ sở tham khảo các tài liệu của hãng Agilent.

6. Nguyên tắc

  • Mẫu phân tích được đồng hóa, axit hóa về dạng dung dịch

  • Dẫn dung dịch mẫu vào buồng tạo thể sol khí

  • Dẫn sol khí lên Plasma tourch

  • Trong Plasma

  • Hóa hơi

  • Nguyên tử hóa

  • Ion, sinh ion M+

  • Thu đám ion, lọc, dẫn vào buồng phân giải phổ khối (m/Z)

  • Thu và phát hiện phổ khối m/Z ( bằng detector)

  • Ghi lại, thu được phổ khối ICP-MS từ đó xác định được nồng độ ion của chất cần phân tích

7. Các yếu tố ảnh hưởng

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới kết quả phân tích, người phân tích cần nắm bắt được để tìm hướng khắc phục.

  • Nhiễu đa phân tử từ các ion trong mẫu, trong không khí và trong khí Argon tới các nguyên tố có m/z trong khoảng 40-80 có thể khắc phục bằng He mode. Các nền mẫu thường gây nhiễu đa phân tử gồm: bromit, clorit, suphat, photphat, mẫu nhiều Na, K, Ca hòa tan.

  • Ảnh hưởng bởi đồng vị, rất nhiều ion bị ảnh hưởng từ đồng vị của các nguyên tố khác cần chọn lựa ion thích hợp để phân tích.

  • Nhiễm chéo giữa các mẫu do thời gian rửa không đủ, dây bơm mẫu quá cũ hoặc không dùng đúng dung dịch rửa. Có thể dùng vàng với lượng nhỏ để khắc phục hiệu ứng nhớ của thủy ngân.

  • Ảnh hưởng bởi các yếu tố vật lý như tuột dây bơm, tắc nebulizer, tắc ống bơm mẫu, skimmer cone bị bẩn gây tắc lỗ hoặc dùng lâu làm lỗ bị rộng...

  • Bật plasma liên tục có thể làm giảm tín hiệu, sau 8 giờ bật plasma liên tục tín hiệu có thể giảm từ 5%-10% nên cần có nội chuẩn để kiểm soát ảnh hưởng lên kết quả đo mẫu.

8. Dụng cụ thiết bị và hoá chất 
8.1 Dụng cụ, thiết bị
Thực hiện bảo dưỡng định kỳ cho các thiết bị sử dụng. Cần tiến hành trong môi trường phòng thí nghiệm siêu sạch, tránh để các vật liệu kim loại trong phòng thí nghiệm. Có biện pháp ngăn chặn bụi bẩn từ bên ngoài. Thuốc thử, vật tư phòng thí nghiệm, trang thiết bị và kỹ thuật xử lý mẫu được yêu cầu để giảm thiểu ô nhiễm để đạt được các giới hạn phát hiện dấu vết cấp được mô tả trong tài liệu này.
Tất cả các dụng cụ bằng thủy tinh và nhựa cần phải được rửa và làm sạch kỹ. Làm sạch các dụng cụ thủy tinh và nhựa: Trước tiên, rửa bằng nước và chất tẩy rửa, tiếp theo tráng dưới dòng nước chảy, tráng tiếp bằng nước cất, sau đó tráng bằng dung dịch axit nitric loãng 7-8% Cuối cùng tráng 4 lần đến 5 lần bằng nước.
Làm sạch bình phân hủy Teflon: Tráng bình bằng axeton sau đó rửa bằng nước, cho axit nitric vào bình và để ít nhất 30 phút, tráng bằng nước và để khô bình. Sử dụng các bình khác nhau cho các mẫu khác nhau, phụ thuộc vào nồng độ của các kim loại. Tuy nhiên, nếu dùng cùng một bình phân hủy cho các mẫu nhiễm bẩn nặng, ví dụ: bị đóng cặn thì các bình này cần phải làm sạch vài lần.

  1. Pipet đơn kênh 0,1 mL, 1 mL, 5 mL.

  2. Bình định mức 20 mL, 25 mL, 50 mL, 100 mL (Đức).

  3. Dao, thớt.

  4. Ống hình trụ (falcon) 50 mL (Đức).

  5. Kính lúp: được làm bằng vật liệu trơ, hay các vật liệu phi kim khác, không thấm ướt dễ dàng làm sạch.

  6. Kẹp, nhíp:  được làm bằng nhựa, Teflon hoặc tráng Teflon.

  7. Lưỡi dao cắt xẻ mô: thường dùng một lần bằng thép không gỉ hoặc nhựa xử lý.

  8. Kéo: thép không gỉ.

  9. Túi zipper polyethylene.

b. Thiết bị

  1. Tủ sấy memmert

  2. Máy đồng hóa mẫu

  3. Lò vi sóng Mars 6

  4. Máy ICP-MS 7900 – Agilent

  5. Khí Argon độ tinh khiết 99,99% (Messer).

  6. Khí Heli độ tinh khiết 99,999% (Messer).

8.2. Hoá chất, chất chuẩn

a.  Axit:
Sử dụng axit độ tinh khiết cao (hoặc tương đương) axit để chuẩn bị các dung dịch chuẩn và xử lý mẫu. Sử dụng cẩn thận trong việc xử lý của các axit trong phòng thí nghiệm để tránh ô nhiễm của các axit có nồng độ vết của kim loại.
Chú ý: axit nitric và axit clohiđric có tính ăn mòn. Khi sử dụng nên trang bị bảo hộ đầy đủ, sử dụng trong tủ hút. Hydrogen peroxide là một chất oxy hóa mạnh có thể phản ứng mạnh với các chất hữu. Nhiều hóa chất có độc tính nên được xử lý cẩn thận.

  1. Axit Nitric, HNO3, (d=1,41).

  2. Axit Nitric, 1 + 1: Thêm 500 ml Nồng độ HNO3 và 500 ml nước siêu sạch.

  3. Nitric acid, 1%: Thêm 15,4 mL HNO3 đặc pha loãng tới 1000 mL.

  4. Nitric acid, 2%: Thêm 7 mL HNO3 đặc pha loãng tới 1000 mL

b.  Nước siêu sạch:
Sử dụng nước của độ tinh khiết cao nhất có thể để chuẩn bị mẫu trắng, mẫu chuẩn và mẫu môi trường.
c.  Dung dịch chuẩn:

  1. Dung dịch nội chuẩn: hỗn hợp 10 mg/mL mỗi Bi, Ge, In, Sc, Tb, Y và Li trong 5% HNO3.

  2. Dung dịch tune máy: 10 mg / mL Li, Co, In, TL trong 5% HNO3.

  3. Chuẩn đơn: Cr nồng độ 100 ppm, (inorganic).

  4. Chuẩn đơn: As, Cu, Pb, Zn nồng độ 1000 ppm, (inorganic).

  5. Chuẩn đơn: Cd nồng độ 1 ppm, (inorganic).

9. Lấy mẫu và bảo quản

Tùy từng mẫu thực phẩm lấy theo TCVN đã ban hành.

  • Mẫu lấy được bảo quản lạnh 4C

  • Tích trong vòng 6 tháng, bảo quản -40
10. Quy trình phân tích

Đăng kí nhận tài liệu đầy đủ về quy trình phân tích qua email: ctcttfoodsafety.gov.vn



 

Bình luận

Tin khác