Tài liệu Xây dựng quy trình định lượng ca, mg, k, fe, cu, zn, mn trong viên thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất bằng phương pháp quang phổ nguyên tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH ----------------- BỘ Y TẾ NGUYỄN THỊ NGỌC HÂN XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn TRONG VIÊN THỰC PHẨM CHỨC NĂNG BỔ SUNG KHOÁNG CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ Chuyên ngành: Kiểm nghiệm thuốc và Độc chất Mã số: 60720410 LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. PHAN VĂN HỒ NAM Thành phố Hồ Chí Minh - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Thị Ngọc Hân Luận văn Thạc sĩ Dược học – Năm học 2015 – 2017 XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu TRONG VIÊN THỰC PHẨM CHỨC NĂNG BỔ SUNG KHOÁNG CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ Nguyễn Thị Ngọc Hân Giáo viên hướng dẫn: TS. Phan Văn Hồ Nam Đặt vấn đề Thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất đang được sử dụng rộng rãi, kéo theo tình trạng hàng kém chất lượng, hàng giả rất phổ biến trên thị trường, nên việc xây dựng một quy trình định lượng các nguyên tố trong thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất là cần thiết. Phương pháp quang phổ nguyên tử với nhiều ưu điểm, được ứng dụng để định lượng các nguyên tố. Do đó đề tài lựa chọn phương pháp quang phổ nguyên tử để xây dựng quy trình định lượng Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu trong viên thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất, góp phần vào công tác kiểm tra chất lượng thực phẩm chức năng hiện có trên thị trường. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: viên nén bao phim Hasantrum Advance. Phương pháp nghiên cứu: chọn điều kiện đo các nguyên tố theo thông số tối ưu máy đưa ra (K đo F-AES; Ca, Mg, Fe, Zn, Mn, Cu đo F-AAS). Khảo sát nồng độ acid làm dung môi pha mẫu. Khảo sát phương pháp vô cơ hóa và các yếu tố ảnh hưởng quy trình vô cơ hóa. Sau đó tiến hành xây dựng, thẩm định và ứng dụng quy trình phân tích. Kết quả và bàn luận Quy trình xử lý mẫu: vô cơ hóa ướt với HNO3 16%, gồm hai giai đoạn: đun hỗn hợp mẫu thử - acid đến cắn ẩm và đun cắn đuổi khí NO2. Thời gian xử lý mẫu khoảng 2 giờ, tiết kiệm nhiều thời gian và lượng acid đặc, thao tác đơn giản. Quy trình đã được đánh giá tính tuyến tính; có tính đặc hiệu; độ lặp lại và độ chính xác trung gian (RSD ≤ 3%); độ đúng cao (tỷ lệ phục hồi nằm trong khoảng 90 - 110%); giới hạn định lượng của Ca 0,42 ppm, Mg 0,23 ppm, K 0,34ppm, Fe 0,77ppm, Zn 0,16ppm, Mn 0,53ppm và Cu 0,99ppm. Khi ứng dụng quy trình trên cho các chế phẩm thực phẩm chức năng khác, kết quả hàm lượng Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu nằm trong khoảng 90 - 125% so với hàm lượng trên nhãn. Kết luận Đã xây dựng được quy trình định lượng Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu trong viên thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất bằng phương pháp quang phổ nguyên tử tử, với một quy trình xử lý mẫu chung cho tất cả nguyên tố. Quy trình xử lý mẫu thời gian ngắn, tốn ít acid đặc, đơn giản, dễ thực hiện. Quy trình phân tích được đánh giá có tính tuyến tính, tính đặc hiệu, độ lặp lại, độ chính xác trung gian và độ đúng cao, đáp ứng đầy đủ yêu cầu một quy trình định lượng trong kiểm nghiệm. Final assay for the degree of MS Pharm – Academic year 2015 – 2017 DETERMINATION OF CALCIUM, MAGNESIUM, POTASSIUM, IRON, ZINC, MANGANESE, COPPER IN MULTIMINERAL DIETARY SUPPLEMENTS TABLETS BY ATOMIC SPECTROSCOPY Nguyen Thi Ngoc Han Supervisor: Dr. Phan Van Ho Nam Introduction Multimineral dietary supplements are being widely used, resulting in poor quality and fake products are becoming more and more popular in the market, so the identification and quantitation of metals in multimineral dietary supplements are necessary. Atomic spectroscopic method with a variety advantages is commonly used to quantify metals. Therefore, the aim of this study was to develop atomic spectroscopic method for the determination of Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn and Cu in multimineral dietary supplements, contributing to the quality control of dietary supplements Materials and methods Subjects: HASANTRUM ADVANCE film-coated tablets. Methods: F-AES of K and F-AAS of Ca, Mg, Fe, Zn, Mn, Cu. Survey the acid concentration as the solute solution. Investigate the digestion method and the factors that influence the process of digestion. Then quantitative analysis of these minerals was applied by F-AAS/AES. Results and discussion Digestion process: wetting digestion with 16% HNO3, consisting of two stages: boiling the sample mixture - acid to bite moisture and boiling to release NO2. The sample degestion time is about 2 hours, enabling to save a lot of time and concentrated acid with simple operation. Validation results showed that the method was suitable for the linearity; specificity; repeatability and intermediate precision (RSD ≤ 3%); accuracy (the recoveries is in the range of 90 - 110%); limit of quantitation of Mg 0.23 ppm, K 0.34 ppm, Fe 0.77 ppm, Zn 0.16 ppm, Mn 0.53 ppm and Cu 0.99 ppm. All the calculations concerning the quantitative analysis showed that three batches of Hasantrum Advance and other dietary supplements contain an amount of Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn and Cu in the range of 90-125% of the labeled amounts. Conclusion A quantitative analysis of Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu in dietary supplements by atomic spectroscopy was successfully developed with a sample digestion procedure for all metals. Wet digestion method takes less time and acid, simple with easy-tocarry sample preparation. The proposed method is linearly, selective, repeatabilitive, intermediate precise and accurate, and can be applied for routine quality control of dietary supplements containing these components. i MỤC LỤC MỤC LỤC ............................................................................................................. i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. iv DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vi DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... viii ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .....................................................................................3 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................4 1.1. TỔNG QUAN THỰC PHẨM CHỨC NĂNG .............................................4 1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC KHOÁNG CHẤT Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn. ....5 1.2.1. Calci (Ca) ......................................................................................................5 1.2.2. Magnesi (Mg) ................................................................................................6 1.2.3. Kali (K) ..........................................................................................................7 1.2.4. Sắt (Fe) ..........................................................................................................8 1.2.5. Đồng (Cu) ....................................................................................................10 1.2.6. Kẽm (Zn) .....................................................................................................11 1.2.7. Mangan (Mn) ...............................................................................................12 1.3. PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn ..................13 1.3.1. Phương pháp phân tích khối lượng..............................................................13 1.3.2. Phương pháp phân tích thể tích ...................................................................14 1.3.3. Phương pháp cực phổ ..................................................................................15 1.3.4. Phương pháp Volt - ampe hòa tan ...............................................................15 1.3.5. Phương pháp quang phổ hấp thu phân tử UV-Vis ......................................16 1.3.6. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) .....................................16 1.3.7. Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS) ....................................17 1.3.8. Phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng ICP-MS ...........................18 1.4. XỬ LÝ MẪU XÁC ĐỊNH CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI .....................19 1.4.1. Vô cơ hóa khô ..............................................................................................19 ii 1.4.2. Vô cơ hóa ướt ..............................................................................................21 1.4.3. Vô cơ hóa khô - ướt kết hợp ........................................................................22 1.5. AAS CÁC NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP .....................................................................................................................22 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................25 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .....................................................................25 2.2. HÓA CHẤT VÀ TRANG THIẾT BỊ .........................................................25 2.2.1. Hóa chất .......................................................................................................25 2.2.2. Trang thiết bị ...............................................................................................26 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................................................26 2.3.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng phương pháp AAS .....................................26 2.3.2. hóa Khảo sát phương pháp vô cơ hóa và các yếu tố ảnh hưởng quy trình vô cơ .....................................................................................................................27 2.3.3. Xây dựng quy trình định lượng ...................................................................30 2.3.4. Thẩm định quy trình định lượng ..................................................................33 2.4. ỨNG DỤNG QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG...............................................37 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................38 3.1. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG PHƯƠNG PHÁP AAS .........38 3.1.1. Nồng độ acid làm dung môi pha mẫu ..........................................................38 3.1.2. hóa Khảo sát phương pháp vô cơ hóa và các yếu tố ảnh hưởng quy trình vô cơ .....................................................................................................................39 3.1.3. Kiểm tra quy trình vô cơ hóa mẫu đã chọn .................................................51 3.2. THẨM ĐỊNH QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG .............................................52 3.2.1. Tính tuyến tính.............................................................................................52 3.2.2. Tính đặc hiệu ...............................................................................................56 3.2.3. Độ lặp lại và độ chính xác trung gian ..........................................................57 3.2.4. Độ đúng .......................................................................................................58 3.2.5. Giới hạn định lượng (LOQ) .........................................................................61 3.3. ỨNG DỤNG QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG...............................................61 iii Chương 4. BÀN LUẬN ......................................................................................69 4.1. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHÉP PHÂN TÍCH AAS .................69 4.1.1. Yếu tố dung môi hòa tan mẫu ......................................................................69 4.1.2. Quy trình xử lý mẫu .....................................................................................69 4.1.3. Điều kiện phân tích ......................................................................................71 4.2. THẨM ĐỊNH QUY TRÌNH PHÂN TÍCH .................................................72 4.3. ỨNG DỤNG TRÊN CÁC CHẾ PHẨM THỰC PHẨM CHỨC NĂNG ....72 Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................73 5.1. KẾT LUẬN .................................................................................................73 5.2. ĐỀ NGHỊ .....................................................................................................73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................74 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt AAS Tên đầy đủ Nghĩa tiếng Việt Atomic Absorption Quang phổ hấp thu nguyên tử Spectrophotometry Abs Absorption Cường độ hấp thu nguyên tử AES Atomic Emission Spectrophotometry Quang phổ phát xạ nguyên tử BP British Pharmacopeia Dược điển Anh DĐVN Dược điển Việt Nam E Emission Cường độ phát xạ nguyên tử F-AAS Flame Atomic Absorption Quang phổ hấp thu nguyên tử Spectrophotometry dùng ngọn lửa Graphite Furnace Atomic Absorption Quang phổ hấp thu nguyên tử Spectrometry dùng lò Graphit Flame Atomic Emission Quang phổ phát xạ nguyên tử Spectrophotometry dùng ngọn lửa Hollow Cathode Lamp Đèn cathod rỗng GF-AAS F-AES HCL ICP-AES Inductively Coupled Plasma-automic Emission Spectrocopy Quang phổ phát xạ nguyên tử dùng plasma cảm ứng cao tần mg/v Số Miligam có trong một viên PL Phụ lục ppb Part per billion Nồng độ phần tỉ v ppm Part per million Nồng độ phần triệu Phương pháp PP RSD Relative standard deviation Độ lệch chuẩn tương đối SD Standard deviation Độ lệch chuẩn STT Số thứ tự TNHH Trách nhiệm hữu hạn TPCN Thực phẩm chức năng TT-BYT Thông tư - Bộ Y Tế Dược điển Mỹ USP The United States Pharmacopeia UV - Vis Ultraviolet – visible Spectrophometry Quang phổ tử ngoại khả kiến VCH Vô cơ hóa vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1: Dạng kết tủa và dạng cân trong một số trường hợp phân tích khối lượng ...................................................................................................................................13 Bảng 1. 2: Một số nghiên cứu kim loại bằng AAS đã thực hiện ..............................23 Bảng 2. 1: Hàm lượng Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn trong viên Hasantrum Advance ...................................................................................................................................25 Bảng 2. 2: Danh mục hóa chất và dung môi .............................................................25 Bảng 2. 3: Điều kiện phân tích của Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn ..............................26 Bảng 2. 4: Dãy dung dịch chuẩn của Ca ...................................................................34 Bảng 2. 5: Dãy dung dịch chuẩn của Mg ..................................................................34 Bảng 2. 6: Dãy dung dịch chuẩn của K .....................................................................34 Bảng 2. 7: Dãy dung dịch chuẩn của Fe .................................................................344 Bảng 2. 8: Dãy dung dịch chuẩn của Cu ...................................................................35 Bảng 2. 9: Dãy dung dịch chuẩn của Zn. ..................................................................35 Bảng 2. 10: Dãy dung dịch chuẩn của Mn ................................................................35 Bảng 3. 1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HCl trong phân tích Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu; (a) kết quả giá trị trung bình cường độ hấp thu/phát xạ ; (b) kết quả RSD% của cường độ hấp thu/phát xạ đo được .........................................................38 Bảng 3. 2: Kết quả khảo sát phương pháp vô cơ hóa; (a) kết quả cường độ hấp thu/phát xạ ; (b) tỷ lệ % hàm lượng đo được so với hàm lượng nhãn trên 1 viên ....40 Bảng 3. 3: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ HNO3 ; (a) kết quả cường độ hấp thu/phát xạ ; (b) tỷ lệ % hàm lượng đo được so với hàm lượng nhãn trên 1 viên ...................................................................................................................................43 Bảng 3. 4: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thể tích HNO3 16% ; (a) kết quả cường độ hấp thu/phát xạ ; (b) tỷ lệ % hàm lượng đo được so với hàm lượng nhãn trên 1 viên ................................................................................................................455 vii Bảng 3. 5: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian vô cơ hóa giai đoạn 1 ; (a) kết quả cường độ hấp thu/phát xạ ; (b) tỷ lệ % hàm lượng đo được so với hàm lượng nhãn trên 1 viên ..............................................................................477 Bảng 3. 6: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng thời gian đuổi khói NO2 ở giai đoạn 2 ; (a) kết quả cường độ hấp thu/phát xạ ; (b) tỷ lệ % hàm lượng đo được so với hàm lượng nhãn ...............................................................................................................499 Bảng 3. 7: Kết quả kiểm tra quy trình vô cơ hóa ....................................................511 Bảng 3. 8: Kết quả khảo sát tính tuyến tính của Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu .........522 Bảng 3. 9: Kết quả khảo sát tính đặc hiệu của Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn ...........566 Bảng 3. 10: Kết quả khảo sát độ chính xác của 3 ngày...........................................577 Bảng 3. 11: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của Ca ....................................588 Bảng 3. 12: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của Mg ...................................588 Bảng 3. 13: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của K ......................................599 Bảng 3. 14: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của Fe .....................................599 Bảng 3. 15: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của Zn ......................................60 Bảng 3. 16: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của Mn .....................................60 Bảng 3. 17: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của Cu ......................................61 Bảng 3. 18: Giới hạn định lượng của Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu ...........................62 Bảng 3. 19: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng Ca .........................................622 Bảng 3. 20: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng Mg ........................................633 Bảng 3. 21: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng K ..........................................644 Bảng 3. 22: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng Fe .........................................655 Bảng 3. 23: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng Cu .........................................666 Bảng 3. 24: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng Zn .........................................677 Bảng 3. 25: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng Mn ........................................688 viii DANH MỤC HÌNH Hình 3. 1: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của HCl 0,5 - 5% đến cường độ hấp thu Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu .......................................................................................39 Hình 3. 2: Kết quả khảo sát phương pháp vô cơ hóa trong phân tích Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu ..............................................................................................................411 Hình 3. 3: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ HNO3 trong phân tích Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu ..............................................................................................44 Hình 3. 4: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thể tích HNO3 16% trong phân tích Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu .....................................................................................466 Hình 3. 5: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian vô cơ hóa giai đoạn 1 trong phân tích Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu ................................................488 Hình 3. 6: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng thời gian đuổi khói NO 2 ở giai đoạn 2 trong phân tích Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu ..............................................................50 Hình 3. 7: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ hấp thu của dung dịch chuẩn Ca và nồng độ..........................................................................................................533 Hình 3. 8: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ hấp thu của dung dịch chuẩn Mg và nồng độ ........................................................................................................533 Hình 3. 9: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ phát xạ của dung dịch chuẩn K và nồng độ .............................................................................................................54 Hình 3. 10: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ hấp thu của dung dịch chuẩn Fe và nồng độ ..........................................................................................................544 Hình 3. 11: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ hấp thu của dung dịch chuẩn Cu và nồng độ. ........................................................................................................555 Hình 3. 12: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ hấp thu của dung dịch chuẩn Zn và nồng độ..........................................................................................................555 Hình 3. 13: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ hấp thu của dung dịch chuẩn Mn và nồng độ ........................................................................................................566 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người càng được nâng cao và sức khỏe trở thành mối quan tâm hàng đầu. Từ đó, chế độ dinh dưỡng hàng ngày – nhằm bổ sung các chất cần thiết từ thực phẩm mà cơ thể không tự tổng hợp được con người chú trọng hơn cả. Khoáng chất – chỉ chiếm 4% trọng lượng cơ thể nhưng rất cần thiết cho sự tồn tại và sinh trưởng bình thường của con người. Thiếu hụt khoáng chất sẽ gây ra sự bất thường trong cơ thể, dẫn tới các loại bệnh tật và ảnh hưởng rất nhiều đến cuộc sống, như thiếu calci gây chuột rút, viêm khớp, sâu răng, loãng xương, sỏi thận; thiếu Sắt khiến cơ thể mệt mỏi, mất ngủ, đau đầu, chóng mặt và chậm phát triển ; thiếu magnesi dẫn đến stress, trầm cảm, các bệnh lý tim mạch; thiếu kali gây yếu cơ, tụt huyết áp, nôn mửa, tiêu chảy, rối loạn nhịp tim; thiếu kẽm hệ miễn dịch kém, dễ bị cảm cúm, vết thương lâu lành; thiếu Mangan làm sụt cân, mất ngủ, mệt mỏi; thiếu Đồng làm da tái xanh, trẻ em tiêu chảy, mất vị giác v.v… Tuy nhiên khoáng chất khi thừa lại gây ra những tác hại đáng kể cho cơ thể, như thừa calci tác động xấu đến chức năng thận; thừa sắt sẽ biến sắt thành độc tố ảnh hưởng gan, tim, tuyến nội tiết ; bổ sung quá nhiều kẽm gây rụng tóc, u nang buồng trứng, co thắt cơ; thừa đồng gây nhức đầu, mất ngủ và trầm cảm… Để phòng tránh các tình trạng trên, hàng ngày cơ thể cần được bổ sung một chế độ dinh dưỡng với hàm lượng khoáng chất đầy đủ và hợp lý từ các loại thực phẩm (thịt, cá, trứng, sữa, rau quả…). Nhưng vì một số điều kiện chủ quan và khách quan như thói quen ăn uống, tình trạng sức khỏe (mang thai, người già yếu), chất lượng thực phẩm không đảm bảo (ô nhiễm môi trường, đất, nước…) nên tình trạng thiếu hụt khoáng chất vẫn thường xuyên xảy ra. Thực phẩm chức năng bổ sung vitamin và khoáng chất hiện nay đang là xu hướng mới, với ưu điểm nổi trội bổ sung đầy đủ dưỡng chất cần thiết cho cơ thể một cách thuận tiện nhất với nhiều dạng bào chế và liều lượng phù hợp trên từng đối tượng (trẻ em, phụ nữ mang thai, người lớn tuổi), được quảng cáo rộng rãi và dễ dàng tìm mua ở các nhà thuốc, siêu thị, cửa hàng tiện lợi... Dù vậy người tiêu dùng vẫn cần 2 thận trọng trong việc sử dụng các thực phẩm chức năng này, tránh lạm dụng và đề phòng với các sản phẩm kém chất lượng, giả mạo trôi nổi trên thị trường gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe. Nắm bắt vấn đề đó, đề tài mong muốn đề xuất một quy trình xác định hàm lượng các khoáng chất có trong thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất, nhằm đáp ứng công tác kiểm tra chất lượng sản phẩm và bảo vệ sức khỏe cho người tiêu dùng. Hiện nay có nhiều phương pháp phân tích xác định hàm lượng nguyên tố kim loại. Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS) là một phương pháp phân tích hiện đại với độ nhạy, độ ổn định và tính chọn lọc cao, đang được sử dụng rộng rãi để xác định hàm lượng các nguyên tố kim loại trên nhiều đối tượng mẫu đa dạng như đất, nước, thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm... Trong dược điển USP 38 sử dụng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử để định lượng các nguyên tố kim loại trong thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất, với phương pháp xử lý mẫu là vô cơ hóa khô nung mẫu trong 6 - 12 giờ, tốn nhiều thời gian và khác biệt cho mỗi nguyên tố. Trong các công trình khoa học đã công bố cũng chưa có nghiên cứu nào đưa ra được một quy trình xử lý mẫu chung để định lượng nhiều nguyên tố kim loại bằng phương pháp AAS, hay chỉ thực hiện trên mẫu thực phẩm, dược phẩm mà chưa thực hiện trong nền mẫu thực phẩm chức năng phức tạp với thành phần nhiều vitamin và khoáng chất. Như vậy, dựa trên những ưu điểm và ứng dụng thực nghiệm của phương pháp AAS, cùng với nhu cầu thực tế đã nêu trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: ʻʻXây dựng quy trình định lượng Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn trong viên thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tửʼʼ. 3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU I. MỤC TIÊU TỔNG QUÁT Ứng dụng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử để xây dựng quy trình định lượng Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn trong viên thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất. II. MỤC TIÊU CỤ THỂ - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng và các điều kiện phân tích Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử với ngọn lửa; đối với K sử dụng phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử. - Xây dựng một quy trình xử lý mẫu phù hợp để định lượng được tất cả các nguyên tố Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn bằng phương pháp phân tích đã chọn. - Thẩm định quy trình phân tích. - Ứng dụng quy trình phân tích đã xây dựng để xác định hàm lượng Ca, K, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn trong một số chế phẩm thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất dạng viên có mặt trên thị trường. 4 CHƯƠNG 1. 1.1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU TỔNG QUAN THỰC PHẨM CHỨC NĂNG [3] Theo thông tư của BYT số 43/2014/TT-BYT, có các định nghĩa như sau: - Thực phẩm bổ sung (Supplemented Food) là thực phẩm thông thường được bổ sung vi chất và các yếu tố có lợi cho sức khỏe như vitamin, khoáng chất, axit amin, axit béo, enzym, probiotic, prebiotic và chất có hoạt tính sinh học khác. - Thực phẩm bảo vệ sức khỏe (Health Supplement, Food Supplement, Dietary Supplement) là sản phẩm được chế biến dưới dạng viên nang, viên hoàn, viên nén, cao, cốm, bột, lỏng và các dạng chế biến khác có chứa một hoặc hỗn hợp của các chất sau đây: + Vitamin, khoáng chất, axit amin, axit béo, enzym, probiotic và chất có hoạt tính sinh học khác; + Hoạt chất sinh học có nguồn gốc tự nhiên từ động vật, chất khoáng và nguồn gốc thực vật ở các dạng như chiết xuất, phân lập, cô đặc và chuyển hóa. - Thực phẩm dinh dưỡng y học còn gọi là thực phẩm dinh dưỡng dùng cho mục đích y tế đặc biệt (Food for Special Medical Purposes, Medical Food) là loại thực phẩm có thể ăn bằng đường miệng hoặc bằng ống xông, được chỉ định để điều chỉnh chế độ ăn của người bệnh và chỉ được sử dụng dưới sự giám sát của nhân viên y tế. - Thực phẩm dùng cho chế độ ăn đặc biệt (Food for Special Dietary Uses) dùng cho người ăn kiêng, người già và các đối tượng đặc biệt khác theo quy định của Ủy ban tiêu chuẩn thực phẩm quốc tế (CODEX) là những thực phẩm được chế biến hoặc được phối trộn theo công thức đặc biệt nhằm đáp ứng các yêu cầu về chế độ ăn đặc thù theo thể trạng hoặc theo tình trạng bệnh lý và các rối loạn cụ thể của người sử dụng. Thành phần của thực phẩm này phải khác biệt rõ rệt với thành phần của những thực phẩm thông thường cùng bản chất, nếu có. 5 Như vậy, theo TT BYT số 43/2014/TT-BYT viên thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất trong đề tài nghiên cứu đã chọn chính là thực phẩm bổ sung và thực phẩm bảo vệ sức khỏe. 1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC KHOÁNG CHẤT Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn [7], [16], [21]. Khoáng chất là những chất vô cơ, rất cần thiết cho sự phát triển, tồn tại bình thường của cơ thể và cần phải được cung cấp đầy đủ từ thức ăn mà ta tiêu thụ mỗi ngày. Căn cứ theo nhu cầu cơ thể, khoáng chất trong đề tài được chia làm 2 nhóm : - Khoáng chất đa lượng: là những chất cơ thể cần với lượng lớn, có thể trên 250 mg mỗi ngày. Bao gồm các nguyên tố: Ca, Mg, K. - Khoáng chất vi lượng: là những chất tuy cơ thể cần lượng nhỏ nhưng rất cần thiết, chỉ cần dưới 20 mg mỗi ngày. Bao gồm Fe, Cu, Zn, Mn. 1.2.1. Calci (Ca) Ca thuộc nhóm kim loại kiềm thổ, là khoáng chất đa lượng cần thiết cho sự sống của con người. Tổng lượng Ca trong cơ thể người lớn ở trạng thái bình thường khoảng 1200 mg, chiếm 2% trọng lượng cơ thể. Ca tham gia vào việc tạo xương mà nó là hợp phần chủ yếu, chiếm 99% thành phần cấu tạo xương, răng, móng. Ca cũng là yếu tố không thể thiếu của máu và dịch mô, có trong thành phẩn của tế bào và đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển và hoạt động của tế bào, tham gia vào quá trình đông máu. Trong mô, huyết tương và trong các dịch sinh học khác, Ca tồn tại ở dạng ion – có tác dụng duy trì khả năng hưng phấn của thần kinh-cơ được bình thường. Giảm nồng độ ion Ca2+ trong huyết thanh xuống sẽ dẫn đến phát sinh chứng co giật-rung và co giật-cứng. Tình trạng thiếu hụt Ca gây ra khoảng 147 loại bệnh khác nhau, một số triệu chứng chủ yếu là mất ngủ, chuột rút, đau và viêm khớp, sâu răng, huyết áp cao, loãng 6 xướng, sỏi thận… Tuy nhiên Ca khi thừa sẽ gây tác động xấu đến chức năng thận, làm giảm sự tổng hợp muối khoáng trong cơ thể. Nhu cầu sử dụng: Nhu cầu Ca cho cơ thể người trưởng thành trung bình 800 - 1000 mg/ngày. Đối với phụ nữ có thai, người cao tuổi là 1200 - 1500 mg/ngày. Trẻ em tùy độ tuổi cần lượng Ca phù hợp, từ 0 - 1 tuổi cần 400 mg - 600 mg/ngày, 1 - 10 tuổi cần 800 mg/ngày. Nguồn cung cấp: Ca có nhiều nhất trong sữa và sản phẩm từ sữa: sữa có 120 mg%, phô mai có 140 mg%, trong hải sản như cua có 221 mg%. Ngoài ra ngũ cốc và các sản phẩm chế biến từ ngũ cốc cũng là nguồn cung cấp Ca quan trọng cho cơ thể. Trong rau, quả chín chứa không nhiều Ca. Sự hấp thu: Ca là nguyên tố khó đồng hóa bởi cơ thể, chỉ được hấp thu 20 - 30% trong đường ruột. Độ đồng hóa của nó phụ thuốc vào sự tương quan với những hợp chất khác của thức ăn như chất béo, Mg, P. Với vitamin D – chất điều hòa đồng hóa Ca, có tác dụng làm tăng độ hấp thụ của Ca và huy động Ca vào máu đưa đến các tổ chức cơ thể, cung cấp lượng Ca cần thiết. 1.2.2. Magnesi (Mg) Mg cũng thuộc nhóm kim loại kiềm thổ, là khoáng chất đa lượng với lượng khoảng 20 - 30 g ở cơ thể người lớn, trong đó tập trung ở xương 50 - 75% (Mg kết hợp với Ca và P trong quá trình tạo xương). Khoảng 25% Mg có trong các tổ chức phần mềm, là chất cấu thành và hoạt hóa nhiều enzym đặc biệt kết hợp với sự chuyển hóa những hợp chất phosphat, tham gia vào sự phân hủy glucose, acid béo và các acid amin trong quá trình chuyển hóa năng lượng. Mg đóng vai trò là một bộ phận của màng huyết tương, những màng nội bào và acid nucleic. Ngoài ra ion Mg đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì kết cấu và chức năng bình thường của tim, cùng với Ca, K, Na, duy trì tính hưng phấn của thần kinh cơ bắp. 7 Do có vai trò rất quan trọng trong quá trình trao đổi chất bên trong cơ thể nên sự thiếu hụt Mg sẽ làm rối loạn một số chức năng, dễ cáu gắt, stress, nhịp tim không ổn định, bị chuột rút, mất ngủ, mệt mỏi và trầm cảm, tăng nguy cơ sỏi thận hoặc bệnh lý mạch vành tim. Tuy nhiên khi cơ thể thừa Mg, triệu chứng gặp phải thường là nôn ói, tiêu chảy, chóng mặt và yếu cơ, về lâu dài có thể gây tổn thương tim hoặc suy hô hấp. Nhu cầu sử dụng: Lượng cũng cấp Mg của trẻ em từ 40 - 70 mg/ngày, 10 tuổi tăng lên 250 mg/ngày, người lớn là 300 - 400 mg/ngày. Với phụ nữ mang thai và cho con bú là 450 mg/ngày. Ngoài ra có thể tính toán lượng cung cấp Mg theo tỷ lệ 6 mg/1 kg trọng lượng cơ thể. Nguồn cung cấp: Các loại rau xanh như rau bina cung cấp nhiều Mg vì trung tâm của chất diệp lục là Mg. Các loại thóc không qua chà xát, quả hạch, hạt, một số ngũ cốc đều là nguồn thức ăn giàu Mg. Ngoài ra trong các loại thịt, hải sản cũng chứa nhiều Mg. Việc hấp thu Mg chịu ảnh hưởng của rất nhiều nhân tố, bao gồm các ảnh hưởng về tổng hàm lượng Mg trong thức ăn, thời gian dừng lại của thức ăn trong đường ruột, tỷ lệ hấp thu thủy phân và nồng độ Mg trong đường ruột và hàm lượng Ca, P, lactoza trong thức ăn… Trong các yếu tố trên, sự hấp thu của ruột non và sự bài tiết của thận khống chế sự hấp thu của Mg. Thức ăn thường ngày có đầy đủ số lượng Mg nên thường không thiếu, tuy nhiên nếu bị đi lỏng mãn tính dài ngày, lượng Mg thải ra quá nhiều cơ thể sẽ xuất hiện các triệu chứng thiếu hụt Mg, trẻ nhỏ có thể bị co giật. 1.2.3. Kali (K) Kali là kim loại kiềm nhóm I, thuộc nhóm nguyên tố đa lượng và là chất điện giải chủ yếu cho cơ thể. Phần lớn các quá trình sinh học của cơ thể đều chịu ảnh hưởng của nồng độ K. Như K là chất kiềm tính chủ yếu tồn trữ trong các tổ chức và tế bào máu, đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng acid - base. K cũng sẽ truyền xung động thần kinh đến các sợi cơ để tạo phản ứng co lại. K giữ vai trò quan trọng trong 8 các quá trình chuyển hóa, tham gia hệ thống đệm điều hòa pH của tế bào, giúp điều hòa cân bằng nước và điện giải, giúp duy trì hoạt động bình thường, đặc biệt là của hệ tim mạch, cơ bắp, tiêu hóa, tiết niệu. Do K rất cần trong việc chuyển đường từ máu vào dự trữ ở các mô cơ và gan, nên thiếu K sẽ khiến cơ không sử dụng được glycogen dự trữ để tạo năng lượng vận động, dẫn đến mệt mỏi và yếu cơ, đây là dâu hiệu đầu tiên của thiếu K. Những dấu hiệu thiếu K khác là : nôn mửa, tiêu chảy, yếu các cơ, tụt huyết áp, thường khát nước, sình bụng, giảm tập trung, dễ cáu gắt, tê chân, chuột rút, phản xạ chậm, khô da, có mụn trứng cá, tính tình thay đổi, rối loạn nhịp tim… Khi cơ thể thừa K quá mức có thể gây hịa và tác động đến tim mạch Nhu cầu sử dụng: Cơ thể cần tiêu thụ một lượng K khá lớn với nhu cầu hàng ngày là 3 - 5 g/ngày ở người lớn và 0,5 - 1 g/ngày ở trẻ em. Một chế độ ăn binh thường phải cung cấp mỗi ngày từ 2 - 6 g K. Nguồn cung cấp: Hàm lượng K trong thức ăn từ thực vật tương đối nhiều, đặc biệt trong rau xanh và trái cây rất phong phú nên thường ít gây ra triệu chứng thiếu K. Lượng K trong thức ăn phần lớn sau khi vào đương ruột sẽ được hấp thu nhờ tác dụng khuếch tán, một bộ phận nhỏ thì được hấp thu bằng sự tiêu hao năng lượng chủ động của gradient nồng độ nghịch qua thành mao mạch. K sau khi được bài tiết hoặc lọc ở tế bào sẽ đi vào nước tiểu và thải ra, chỉ có một lượng nhỏ K là thải ra ngoài qua phân. 1.2.4. Sắt (Fe) Fe – có hàm lượng lớn nhất trong số những nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể người (4 – 5 g). Fe là nguyên liệu tổng hợp Hemoglobin – thành phần của tế bào hồng cầu, đóng vai trò vận chuyển Oxy đến các tế bào trong cơ thể. Fe còn dự trữ oxy cho cơ bắp, vô hiệu hóa một số thành phần lạ xâm nhập vào cơ thể, tham gia tổng hợp các hóc-môn tuyến tiền liệt. Ba chức năng này sẽ tham gia vào kênh năng lượng của hiện tượng oxy hóa. Fe cũng là thành phần cấu tạo của một số loại