Xác định mức độ ô nhiễm các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs) trong trà, cà phê tại việt nam và đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------------------------

Nguyễn Thị Quỳnh

XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT
HYDROCARBONS THƠM ĐA VÒNG (PAHs) TRONG TRÀ,
CÀ PHÊ TẠI VIỆT NAM VÀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐẾN SỨC
KHOẺ CON NGƯỜI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------------------------

Nguyễn Thị Quỳnh

XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT
HYDROCARBONS THƠM ĐA VÒNG (PAHs) TRONG TRÀ,
CÀ PHÊ TẠI VIỆT NAM VÀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐẾN SỨC
KHOẺ CON NGƯỜI

Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 8440301.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
GS.TS. Phạm Hùng Việt
TS. Nguyễn Minh Phương

Hà Nội - 2019


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Phạm Hùng Việt là giảng
viên hướng dẫn chính và TS. Nguyễn Minh Phương là giảng viên đồng hướng dẫn đã
giao đề tài, quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực
hiện luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các anh chị đồng nghiệp trong Trung tâm Nghiên cứu Công
nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD), Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc biệt là Ths. Nguyễn Thúy Ngọc đã chỉ bảo và
giúp đỡ tận tình để em hoàn thành luận văn này.
Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Môi trường – Trường Đại học Khoa
học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung và Bộ môn Công nghệ môi trường
nói riêng đã giảng dạy và trang bị cho em những kiến thức quý giá trong suốt khóa học.
Luận văn này được thực hiện trong khuôn khổ nhiệm vụ thường xuyên theo chức năng
năm 2018: “Nghiên cứu sự có mặt của các hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng ngưng
tụ (PAHs) trong mẫu cà phê và mẫu chè thương phẩm”, của PTN trọng điểm Công
nghệ phân tích phục vụ kiểm định môi trường và an toàn thực phẩm, Trường ĐH Khoa
học Tự nhiên.
Em xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn chia sẻ, ủng hộ và động
viên em trong suốt thời gian qua.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Hội đồng khoa học đã tạo điều
kiện để em bảo vệ luận văn này.
Nguyễn Thị Quỳnh

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU........................................................................................................................ 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN...........................................................................................3
1.1. Tổng quan về các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs).........................3
1.1.1. Giới thiệu về nhóm hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs)................3
1.1.2. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm các hợp chất PAHs..........................................5
1.1.3. Ứng dụng của các hợp chất PAHs..................................................................7
1.1.4. Khả năng tích lũy và độc tính của các hợp chất PAHs...................................8
1.2. Quy trình sản xuất và phân loại các loại trà, cà phê............................................12
1.2.1. Các loại trà và công đoạn sản xuất trà phổ biến...........................................12
1.2.2. Các công đoạn sản xuất cà phê phổ biến......................................................15
1.3. Một số nghiên cứu về mức độ ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê......................17
1.4. Phương pháp xác định PAHs trong trà và cà phê................................................18
1.4.1. Nguyên tắc phương pháp sắc ký..................................................................18
1.4.2. Phương pháp xử lý mẫu...............................................................................21
1.5. Đánh giá rủi ro sức khỏe (Health Risk Assessment – HRA)..............................23
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................29
2.1. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................29
2.2. Nội dung nghiên cứu..........................................................................................29
2.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................................29
2.3.1. Đối tượng nghiên cứu..................................................................................29
2.3.2. Phạm vi nghiên cứu......................................................................................30
2.4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................30
2.4.1. Tham khảo tài liệu........................................................................................30
2.4.2. Điều tra và khảo sát thực tế..........................................................................30
2.5. Phương pháp xử lý mẫu trà, cà phê....................................................................30
2.5.1. Hóa chất và thiết bị......................................................................................30
2.5.2. Xử lý mẫu....................................................................................................32
2.6. Phân tích sắc ký khí khổi phổ GC/MS................................................................35

2.6.1. Điều kiện chạy máy GC...............................................................................35
2.6.2. Điều kiện chạy máy MS...............................................................................35
2.6.3. Các thống số đánh giá độ tin cậy của phương pháp.....................................37
2.6.4. Đường chuẩn................................................................................................38
2.6.5. Tính toán PAHs trong trà và cà phê..............................................................38
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN......................................41
3.1. Kết quả khảo sát khu vực nghiên cứu.................................................................41
3.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm các hợp chất PAHs trong trà ở Việt Nam..................48
3.2.1. Hàm lượng các hợp chất PAHs trong trà ở Việt Nam...................................48
3.2.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs trong các mẫu trà Việt Nam.....................49
3.2.3. Tỷ lệ phần trăm các hợp chất PAHs trong trà ở Việt Nam............................54
3.3. Đánh giá mức độ ô nhiễm các hợp chất PAHs trong cà phê Việt Nam...............55
3.3.1. Hàm lượng các hợp chất PAHs trong cà phê Việt Nam................................55
3.3.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs trong các mẫu cà phê Việt Nam...............57
3.3.3. Tỷ lệ phần trăm các hợp chất PAHs trong cà phê rang ở Việt Nam..............61
3.4. Đánh giá hàm lượng PAHs trong trà, cà phê thôi ra nước pha và cà phê hòa tan63
3.4.1. Đánh giá hàm lượng PAHs trong trà thôi ra nước pha..................................63
3.4.2. Đánh giá hàm lượng PAHs trong cà phê thôi ra nước pha ở Việt Nam........66
3.5. Đánh giá rủi ro sức khỏe khi sử dụng trà và cà phê............................................70
3.5.1. Nhận diện mối nguy hại...............................................................................70
3.5.2. Đánh giá liều – phản ứng.............................................................................70
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................................77
 KẾT LUẬN........................................................................................................77
 KIẾN NGHỊ.......................................................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................79
PHỤ LỤC.....................................................................................................................87
PHỤ LỤC 1. DANH SÁCH MẪU TRÀ VÀ MẪU CÀ PHÊ ĐƯỢC SỬ DỤNG
TRONG NGHIÊN CỨU

PHỤ LỤC 2. MỘT SỐ HÌNH ẢNH XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH MẪU TRÀ VÀ CÀ
PHÊ


PHỤ LỤC 3. SẮC ĐỒ CHUẨN CỦA MỘT SỐ MẪU TRÀ VÀ CÀ PHÊ TRONG
NGHIÊN CỨU
PHỤ LỤC 4. CÁC CÔNG BỐ KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN NGHIÊN CỨU


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Danh sách 16 PAHs cần quan tâm trong môi trường (theo US EPA).............3
Bảng 1.2. Nguồn gốc phát sinh PAHs theo tỷ lệ.............................................................5
Bảng 1.3. Mức hàm lượng tối đa PAHs trong thực phẩm.............................................11
Bảng 2.1. Thời gian lưu và mảnh phổ đặc trưng của các cấu tử PAHs.........................35
Bảng 3.1. Số lượng các loại mẫu được thực hiện trong nghiên cứu..............................42
Bảng 3.2. Tên, ký hiệu, thương hiệu và xuất xứ của mẫu trà........................................43
Bảng 3.3. Tên, ký hiệu, thương hiệu và xuất xứ của mẫu cà phê..................................46
Bảng 3.4. Tổng độ độc tương đương của PAHs trong các mẫu trà (µg/kg)..................51
Bảng 3.5. Hàm lượng trung bình nhóm PAH4 trong trà của Vệt Nam và một số quốc
gia khác ( g/kg)...........................................................................................................52
Bảng 3.6. Tổng độ độc tương đương của PAHs trong các mẫu cà phê Việt Nam (µg/kg)
...................................................................................................................................... 58
Bảng 3.7. Hàm lượng trung bình nhóm PAH4 trong cà phê của Vệt Nam và một số
quốc gia khác (µg/kg)...................................................................................................60
Bảng 3.8. Hàm lượng 15 cấu tử PAHs trong mẫu nước trà pha và mẫu khô (µg/kg)....63
Bảng 3.9. Phần PAHs thôi ra trong mẫu nước trà pha (%)............................................64
Bảng 3.10. Hàm lượng 15 cấu tử PAHs trong mẫu nước cà phê pha và mẫu khô (g/kg)
...................................................................................................................................... 67
Bảng 3.11. Phần PAHs thôi ra trong mẫu nước cà phê pha (%)....................................69
Bảng 3.12. Giá trị HQ trong các loại mẫu....................................................................72

Bảng 3.13. Giá trị của các yếu tố rủi ro........................................................................73
Bảng 3.14. Giá trị ILCR trong các loại mẫu.................................................................74


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Con đường phát thải và tích lũy PAHs trong môi trường................................8
Hình 1.2. “Vùng vịnh” của PAHs...................................................................................9
Hình 1.3. Cơ chế gây ung thư của Benzo[a]pyren [43].................................................10
Hình 1.4. Quy trình sản xuất các loại trà......................................................................13
Hình 1.5. Quy trình sản xuất các loại cà phê................................................................16
Hình 1.6. Thiết bị GC-MS 2010, Shimadzu..................................................................19
Hình 1.7. Sơ đồ hệ thiết bị GC-MS..............................................................................20
Hình 1.8. Cơ chế tách chất của cột GPC.......................................................................22
Hình 2.1. Sắc đồ của dung dịch chuẩn nồng độ 200 ppb..............................................37
Hình 3.1. Một số mẫu trà được phân tích trong nghiên cứu..........................................43
Hình 3.2. Một số hãng cà phê được bày bán ở siêu thị Việt Nam.................................46
Hình 3.3. Tổng hàm lượng 15 PAHs được nghiên cứu trong trà (µg/kg)......................49
Hình 3.4. Hàm lượng nhóm PAH4 trong trà Việt Nam (µg/kg)....................................50
Hình 3.5. Tỷ lệ phần trăm PAHs có 3, 4, 5, 6 vòng thơm trong mẫu trà.......................54
Hình 3.6. Tỷ số của một số PAHs trong mẫu trà...........................................................55
Hình 3.7. Tổng hàm lượng 15 PAHs được nghiên cứu trong cà phê.............................57
Hình 3.8. Hàm lượng nhóm PAH4 trong cà phê Việt Nam (µg/kg)..............................58
Hình 3.9. Tỷ lệ phần trăm PAHs có 3, 4, 5, 6 vòng thơm trong mẫu cà phê.................61
Hình 3.10. Tỷ số của một số PAHs trong mẫu cà phê...................................................62


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT

STT
1

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Tên viết tắt
Acn
Acy
Ant
BaA
BaP
BbF
BghiP
BkF
Chr
DahA
DCM
EDI

Tên tiếng việt
Acenaphthen
Acenaphthylen
Anthracen

Benzo[a]anthracen
Benzo[a]pyren
Benzo[b]fluoranthen
Benzo[ghi]perylen
Benzo[k]fluoranthen
Chrysen
Dibenzo[a,h]anthracen
Diclometan
Liều tiếp nhận hàng ngày

Tên tiếng anh
Acenaphthene
Acenaphthylene
Anthracene
Benzo[a]anthracene
Benzo[a]pyrene
Benzo[b]fluoranthene
Benzo[ghi]perylene
Benzo[k]fluoranthene
Chrysene
Dibenzo[a,h]anthracene
Dichloromethane
Estimated Daily Intakes

13
14
15
16
17

Fla
Flu
GC
GPC
HQ

Fluoranthen
Fluoren
Sắc ký khí
Cột thẩm thấu qua gel
Thương số rủi ro

Fluoranthene
Fluorene
Gas Chromatography
Gel Permeation Chromatography
Hazard Quotient

18
19

IP
ILCR

Indeno[1,2,3-cd]pyren
Rủi ro ung thư suốt đời

Indeno[1,2,3-cd]pyrene
Incremental Lifetime Cancer

20
21
22
23
24

IS
LOD
LOQ
MS
OSF

Chất nội chuẩn
Giới hạn phát hiện
Giới hạn định lượng
Khối phổ
Hệ số độ dốc

Risk
Internal Standard
Limit of Detection
Limit of Quantitation
Mass Spectrometry
Oral Slope Factor

25

PAHs

Các hợp chất thơm đa vòng

Polycyclic Aromatic

26
27
28

Pyr
Phe
RfD

ngưng tụ
Pyren
Phenanthren
Liều tham chiếu

Hydrocarbons
Pyrene
Phenanthrene
Reference dose

29

RSD

Độ lệch chuẩn tương đối

Relative Standard Deviation

30

31
32

SD
TEF
TEQ

Độ lệch chuẩn
Chỉ số độc hại
Độ độc hại tương đương

Standard Deviation
Toxic Equipment Factor
Toxic Equivalent


33

US EPA

Cơ quan Bảo vệ Môi trường

United States Environmental

Hoa Kỳ

Protection Agency


MỞ ĐẦU

Các hợp chất hydrocacbons thơm đa vòng (Polycyclic Aromatic Hydrocacbons
– PAHs) được biết đến là một nhóm các hợp chất hữu cơ độc hại có mặt khắp nơi trong
môi trường với hai hoặc nhiều vòng thơm hợp nhất, được tạo ra trong quá trình đốt
cháy không hoàn toàn hoặc nhiệt phân các vật liệu hữu cơ [52, 54]. PAHs có thể được
hình thành từ nguồn tự nhiên bởi các hoạt động như phun trào núi lửa, cháy rừng, dầu
thô hoặc từ nguồn nhân tạo bao gồm đốt than, đốt gỗ, đốt cháy không hoàn toàn xăng,
dầu diesel, dầu lỏng và rò rỉ nhiên liệu [8]. PAHs là các hợp chất bền, do đó chúng có
thể tồn tại trong môi trường nước mặt, nước ngầm, đất, trầm tích, không khí, …. Qua
quá trình lắng đọng và tích lũy sinh học [35], PAHs được tìm thấy với hàm lượng vết
trong nhiều loại thực phẩm khác nhau như: hải sản biển [19], dầu thực vật, trái cây, thịt
nướng, cá hun khói, trà và cà phê [53]. Do có khả năng gây ung thư, gây đột biến và
gây độc tế bào, Ủy ban Khoa học Thực phẩm châu Âu đã đưa một số PAHs vào danh
sách chất gây ô nhiễm ưu tiên [54]. Năm 2008, bốn PAHs bao gồm: chrysene (Chr),
benzo[a]anthracene (BaA), benzo[b]fluoranthene (BbF) và benzo[a]pyrene (BaP) đã
được Cơ quan an toàn thực phẩm châu Âu (EFSA) xác định là chỉ số đại diện của
PAHs gây ung thư trong thực phẩm, tổng bốn chất PAHs này thường được gọi là PAH4
[44].
Hiện nay, an toàn vệ sinh thực phẩm đang nhận được rất nhiều sự quan tâm từ
cả người tiêu dùng và các nhà quản lý. Đặc biệt là ở Việt Nam khi mà các vấn đề như
dư lượng thuốc trừ sâu, thực phẩm được bơm tẩm hóa chất, thuốc bảo quản thực phẩm
ngày càng phổ biến. Bên cạnh thức ăn, đồ uống cũng là thực phẩm tiềm ẩn nhiều rủi ro
sức khỏe cho người sử dụng.
Ở Việt Nam, trà và cà phê là hai trong những loại đồ uống được sử dụng phổ
biến nhất. Theo báo cáo năm 2016, tổng sản lượng cà phê Việt Nam đạt 1,76 triệu tấn
và có 90 – 95 % trong số đó được xuất khẩu [28]. Cà phê được chứng minh có thể

1


mang đến hiệu quả chống lại một số loại bệnh như bệnh Parkinson, Alzheimer, rối loạn

tiêu hóa, rối loạn chức năng gan [11] nhờ cà phê có chứa các chất chống oxy hóa, chất
khử gốc tự do như cafein, trigonelline, axit chlorogen, cafestol, kahweol [42] và các vi
chất có lợi như magiê, kali, vitamin E và niaxin [15]. Quy hoạch diện tích trồng trà ở
Việt Nam là 130.000 ha, sản xuất khoảng 0,26 triệu tấn lá trà khô vào năm 2015 và
được xếp hạng là nước xuất khẩu chè lớn thứ 12 trên thế giới [59]. Trà đã được báo cáo
với nhiều lợi ích sức khỏe, chẳng hạn như tác dụng chống oxy hóa và chống ung thư do
sự hiện diện của flavonoid [13, 44]. Bên cạnh các tác dụng có lợi, các nhà nghiên cứu
đã tìm thấy một số chất gây ô nhiễm trong trà như kim loại nặng, florua, thuốc trừ sâu
và PAHs có thể gây ra mối đe dọa cho sức khỏe người tiêu dùng [51]. Nguyên nhân
chính dẫn đến sự có mặt của PAHs trong trà, cà phê là do sự lắng đọng từ không khí
cùng với việc sử dụng nhiệt trong quá trình chế biến [45].
Trà và cà phê là những loại đồ uống mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe người
sử dụng. Tuy nhiên, một số hợp chất hữu cơ được hình thành từ quá trình chế biến như
PAHs có thể gây ra rủi ro sức khỏe không mong muốn cho người tiêu dùng trà, cà phê.
Do vậy, mục tiêu của nghiên cứu này là xác định mức độ ô nhiễm PAHs trong trà, cà
phê tại Việt Nam và đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người. Xuất phát từ thực tiễn
trên, đề tài: “Xác định mức độ ô nhiễm các hợp chất Hydrocarbons thơm đa vòng
(PAHs) trong trà, cà phê tại Việt Nam và đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người”
đã được thực hiện.

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs)
1.1.1. Giới thiệu về nhóm hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs)
Hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs) là nhóm hợp chất ô nhiễm hữu cơ, chứa ít
nhất hai vòng benzen liên kết với nhau, đồng phẳng, hợp nhất [7]. Các hợp chất này có
những đặc tính như kỵ nước, ưa mỡ, có thể gây ung thư và bền vững trong môi trường
[39]. PAHs được tìm thấy có mặt trong môi trường nước, không khí, đất và cả thực

phẩm [9].
Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) đã xác định 16 PAHs là chất gây
ô nhiễm môi trường ưu tiên bao gồm: naphthalen, acenaphthen, acenaphthylen, fluoren,
anthracen,

phenanthren,

benzo[b]fluoranthen,

fluoranthen,

chrysen,

benzo[k]fluoranthen,

benzo[a]anthracen,

benzo[a]pyren,

pyren,

dibenzo[a,h]anthracen,

indeno[1,2,3-cd]pyren và benzo[g,h,i]perylen [53]. Công thức cấu tạo của 16 PAHs này
được trình bày trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Danh sách 16 PAHs cần quan tâm trong môi trường

STT

Tên

Ký
hiệu

Hệ số độc
tương
đương
(TEF)

1

Naphthalen

Nap

0,001

2

Acenaphthylen

Acy

0,001

3

Cấu tạo

3

Acenaphthen

Ace

0,001

4

Fluoren

Flu

0,001

5

Phenanthren

Phe

0,001

6

Anthracen

Ant

0,01

7

Fluoranthen

Fla

0,001

8

Pyren

Pyr

0,001

9

Benz[a]anthracen

BaA

0,1

10

Chrysen

Chr

0,01

11

Benzo[b]fluoranthen

BbF

0,1

12

Benzo[k]fluoranthen

BkF

0,1

13

Benzo[a]pyren

BaP

1

14

Indeno[1,2,3-cd]pyren

IcdP

0,1

4


15

Dibenz[a,h]anthracen

DahA

1

16

Benzo[ghi]perylen

BghiP

0,01

Nguồn: US EPA
PAHs được chia thành hai nhóm chính là: PAHs có trọng lượng phân tử cao
(HMW PAHs) với số vòng thơm phân tử từ 4 đến 6 vòng và PAHs có trọng lượng phân
tử thấp (LMW PAHs) với số vòng thơm trong phân tử từ 2 đến 4 vòng. LMW PAHs dễ
bay hơi hơn và tồn tại chủ yếu trong pha khí. HMW PAHs hóa hơi không đáng kể và

tồn tại chủ yếu ở dạng hạt [6]. HMW PAHs có độc tính gây ung thư cao hơn so với
LMW PAHs [23].
1.1.2. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm các hợp chất PAHs
PAHs có thể được tạo thành từ nguồn tự nhiên và nhân tạo. Nguồn tự nhiên bao
gồm núi lửa phun trào, cháy rừng, v.v... So với các nguồn tự nhiên, nguồn nhân tạo là
nguồn PAHs chính trong môi trường, chủ yếu từ sự đốt cháy không hoàn toàn của
nhiên liệu hóa thạch, sinh khối [55]. Cháy rừng và rò rỉ dầu tự nhiên cũng có thể đóng
góp PAHs cho môi trường và được phân loại là nguồn tự nhiên [14].
PAHs trong môi trường có thể chia thành hai loại chính là nguồn đốt và nguồn
từ dầu mỏ. Nguồn đốt của PAHs được đặc trưng bởi sự đốt cháy ở nhiệt độ cao hoặc
nhiệt phân nhiên liệu hóa thạch hoặc chất hữu cơ, giải phóng PAHs vào khí quyển
thông qua khí thải và bồ hóng. PAHs được giải phóng từ các quá trình nhiệt độ cao có
xu hướng có trọng lượng phân tử cao và bền hơn trong môi trường với số vòng thơm
trong phân tử từ 4 đến 6 vòng. PAHs có nguồn gốc dầu mỏ được hình thành từ dầu mỏ
(thô và tinh chế) và xảy ra từ sự cố tràn dầu, đốt dầu. Nguồn dầu mỏ (được tạo thành

5


bởi các quá trình nhiệt độ thấp hơn) có xu hướng có trọng lượng phân tử thấp hơn với
số vòng thơm trong phân tử từ 2 đến 3 vòng.
Nguồn gốc của PAHs còn có thể dự đoán qua tỷ lệ của một số PAHs được trình
bày trong bảng 1.2 [26]:
Bảng 1.2. Nguồn gốc phát sinh PAHs theo tỷ lệ
Tỷ lệ
Fla/(Fla + Pyr) < 0,4
0,4 < Fla/(Fla + Pyr) < 0,5
Fla/(Fla + Pyr) > 0,5
BaA/(BaA + Chr) < 0,2
0,2 < BaA/(BaA + Chr) < 0,35

BaA/(BaA + Chr) > 0,35

Nguồn gốc
Dầu mỏ
Đốt cháy nhiên liệu hóa thạch lỏng
Đốt sinh khối
Phát thải dầu
Đốt cháy dầu
Đốt cháy của cỏ, gỗ và than

Bên cạnh đó, một số hoạt động như hút thuốc, nấu ăn, sưởi ấm và đốt nhang,
v.v. cũng là nguồn phát sinh PAHs [6]. PAHs chủ yếu xâm nhập vào môi trường bằng
cách giải phóng ban đầu vào khí quyển từ các quá trình đốt cháy không hoàn toàn và
sau đó xâm nhập vào đất, trầm tích và các vùng nước từ các quá trình khác nhau bao
gồm khuếch tán, lắng đọng khô, lắng đọng ướt và các quá trình thủy văn khác. Việc
con người khai thác nhiên liệu hóa thạch cũng đã góp phần tạo ra PAHs trong môi
trường toàn cầu [14].
Sự có mặt của PAHs trong môi trường là từ quá trình lắng đọng trong khí quyển
và một phần được hình thành trong các quá trình đốt sử dụng nhiệt độ lớn hơn 220 oC,
ví dụ như sấy khô, nướng, chiên, rang và hun khói thực phẩm. Trong cà phê, sự hiện
diện của PAHs được cho là hình thành trong quá trình rang hạt [24]. PAHs luôn luôn có
mặt trong khí đốt, do đó quy trình sản xuất lá trà cũng có thể dẫn PAHs vào sản phẩm,
vì phần lớn trà được sấy khô bằng cách sử dụng nhiệt từ đốt gỗ, dầu hoặc than [36].
1.1.3. Khả năng tích lũy và độc tính của các hợp chất PAHs
PAHs được sinh ra từ các hoạt động tự nhiên và nhân tạo, qua quá trình bay hơi
nó sẽ khuếch tán vào không khí, đi vào sông, hồ, đại dương và lắng đọng xuống mặt

6

đất. Con đường phát thải và tích lũy PAHs trong môi trường được biểu diễn trong hình
1.1. Con người có thể bị phơi nhiễm PAHs qua các con đường như: hít thở không khí,
tiếp xúc qua da, qua đường tiêu hóa bởi ăn uống các thực phẩm bị nhiễm PAHs. Các
hợp chất PAHs đã được phát hiện trong nước [5], không khí, trầm tích, một số loại thực
phẩm như thịt hun khói [16], trà, cà phê và cả trong tóc, sữa mẹ [47].

Thảm thực vật

Hình 1.1. Con đường phát thải và tích lũy PAHs trong môi trường
Một số nghiên cứu đã cho thấy tiếp xúc với PAHs có thể gây ra các vấn đề sức
khỏe khác nhau, ví dụ như sự rối loạn nội tiết, bất thường trong hệ thống sinh sản, rối
loạn phát triển, rối loạn thần kinh, dị ứng da, hen suyễn, sinh non. Một số PAHs có liên

7


quan đến các đặc tính gây ung thư, gây đột biến và gây quái thai. Do đó việc tiếp xúc
với chúng có nguy cơ nghiêm trọng đối với sức khỏe con người [6].
IARC (Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế) đã phân loại 7 PAHs là hợp chất
gây ung thư gồm: nhóm 1 (benzo[a]pyren), nhóm 2A (dibenz[a,h]anthracen) và nhóm
2B

(benz[a]anthracen,

benzo[b]fluoranthen,

benzo[k]fluoranthen,

chrysen

và

indeno[1,2,3-cd]pyren) [10].
Vị trí không gian tương đối của các vòng trong phân tử PAHs có vai trò quan
trọng khi xác định khả năng gây ung thư của chúng tới động vật. Trong phân tử những
PAHs có khả năng gây ung thư cao, các vòng benzen tiếp giáp nhau theo kiểu nhánh
tạo thành “vùng vịnh”. Các nguyên tử cacbon được sắp xếp theo kiểu “vùng vịnh” làm
tăng hoạt tính sinh học của các PAHs [31].

Hình 1.2. “Vùng vịnh” của PAHs
Bản thân phân tử PAHs không phải là chất gây ung thư, để trở thành dạng gây
ung thư nó cần chuyển hóa trong cơ thể qua một số bước trao đổi chất. PAHs có thể
được chuyển hóa và trở thành các chất phản ứng điện di trung gian tạo thành các chất
gây nghiện PAH-DNA, một dấu ấn sinh học gây tổn thương DNA có liên quan đến ung
thư [27]. Sản phẩm đầu tiên của quá trình chuyển hóa PAHs là epoxyt được tạo ra do
thêm một nguyên tử oxy vào cấu trúc PAHs. Các mảnh phân tử epoxyt sau đó được gắn
thêm H2O để tạo thành hai nhóm OH- tại hai cacbon cạnh nhau. Phản ứng chuyển hóa
tạo thành epoxyt và thêm H2O là nỗ lực của cơ thể để đưa nhóm OH- vào các phân tử kị
nước như PAHs, làm cho chúng trở nên dễ hòa tan trong nước và sau đó có thể loại bỏ.
Liên kết đôi còn lại trong vòng có chứa hai nhóm OH - sau đó bị epoxy hóa để tạo thành

8


dạng phân tử có hoạt tính ung thư. Nếu thêm H + vào phân tử này sẽ tạo thành dạng
cation bền vững có thể gắn vào trung tâm của các phân tử sinh học như DNA và
hemoglobin, dẫn tới nguyên nhân tạo thành các khối u [31].

Hình 1.3. Cơ chế gây ung thư của Benzo[a]pyren [43]
Quá trình này có thể thấy rõ đối với BaP. Hình 1.3 trình bày cơ chế gây ung thư

của benzo[a]pyren. Hoạt hóa BaP tạo thành BaPdiol-epoxide-10-N2dG liên quan đến
việc hình thành vùng diol-epoxide – được cho là dạng chuyển hóa gây nên ung thư.
Diol-epoxides được hình thành do kết quả của quá trình oxy hóa 2 electron của BaP bởi
cytochromeP450, đặc biệt là P450IA1 và P450IA2. Ban đầu dưới tác động của
cytochromeP450, BaP bị oxy hóa thành BaP-arene oxides, sau đó dưới tác dụng xúc tác
của men epoxide hydrolase (EH), BaP-arene oxides chuyển hóa thành BaPdihydrodiols, sau đó dưới tác dụng của P450, chúng bị oxy hóa tạo thành BaP-diolepoxides. Chất này phản ứng với nhóm NH2 của axit amin trong phân tử DNA và tạo
nên DNA lỗi từ đó gây ra các khối u và dẫn đến ung thư.

9


Trong số 16 PAHs được quan tâm, BaP được xem là chất gây ung thư hàng đầu
với chỉ số độc hại lớn nhất là 1. Tuy nhiên, BaP không thể dùng làm chỉ số mang tính
đại diện để đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs trong thực phẩm. Cơ Quan An Toàn thực
phẩm Châu Âu (EFSA) năm 2008 xác định nhóm PAH4 (BaP + Chr + BaA + BbF) là
những PAHs có chỉ só độc hại (TEFs) cao và PAH4 cũng là chỉ số được dùng để đánh
giá mức độ ô nhiễm PAHs trong thực phẩm. Năm 2015, Uỷ Ban Châu Âu đưa ra quy
định mới nhất về mức hàm lượng BaP và nhóm PAH4 tối đa trong một số thực phẩm
được tình bày trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Mức hàm lượng tối đa PAHs trong thực phẩm
Thứ

Thực phẩm

tự
1

Dầu và chất béo ( không bao gồm
bơ ca cao và dầu dừa)

Tổng PAH4*

BaP

(µg/kg)

(µg/kg)
10,0

2,0

2

Hạt cacao và các sản phẩm từ cacao

30,0

5,0

3

Dầu dừa

20,0

2,0

12,0

2,0

12,0

2,0

30,0

5,0

35,0

6,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

4

5

6

7
8

Thịt nướng và các sản phẩm từ thịt
nướng
Cá hun khói và các sản phẩm thủy
sản hun khói ( áp dụng cho phần thịt
cơ)
Cá trích cơm hun khói và sản phẩm
đóng hộp liên quan
Động vật thân mềm hai mảnh vỏ
(hun khói)
Thực phẩm chế biến từ ngũ cốc và

9

thực phẩm cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ
Sữa cho trẻ sơ sinh

10

Thực phẩm ăn kiếng cho mục đích y

10


tế đặc biệt
11
12

Thảo dược khô
Thực phẩm bổ sung có chứa sáp
ong, sữa ong chúa

50,0

10,0

50,0

10,0

13

Gia vị khô

50,0

10,0

14

Chuối sấy

20,0

2,0

* PAH4= BaP+ BaA+ BbF+ Chr
Nguồn: EC. COMMISSION REGULATION (EU) [21].

Ngoài ra, để đánh giá tiềm năng độc hại của PAHs trong từng mẫu, tổng hàm
lượng PAHs thường được biểu thị qua tổng độ độc tương đương so với benzo[a]pyrene
(ƩTEQ). Giá trị ƩTEQi được tính cho mỗi PAHs từ hàm lượng của PAHs trong mẫu
(CPAHi) nhân với hệ số độc tương đương của chất đó (TEFPAH i).
ƩTEQ = ∑(TEQi) = ∑(CPAHi x TEFPAHi)
1.2. Quy trình sản xuất và phân loại các loại trà, cà phê
1.2.1. Các loại trà và công đoạn sản xuất trà phổ biến
Trà là một loại đồ uống rất phổ biến, các đặc tính dinh dưỡng, chức năng và
dược liệu của nó đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ [25]. Hiện nay, trên thế giới có
hàng nghìn loại trà, nhưng chúng đều được làm từ lá cây trà (Camellia sinensis) [37].
Các loại trà thành phẩm khác nhau bởi hình dáng và thành phần hóa học của lá sau khi
chế biến. Theo quy trình chế biến, trà có thể được phân loại thành trà xanh (không lên
men), trà ô long (bán lên men), trà đen (lên men hoàn toàn). Chế biến trà gồm 5 bước
cơ bản: hái, làm héo, vò, oxy hóa và sấy. Trong đó, công đoạn sấy là nguyên nhân
chính tạo thành PAHs, do quá trình nhiệt phân không hoàn toàn các vật liệu chứa
cacbon như gỗ, dầu hoặc than [57]. Ngoài ra, sự lắng đọng của PAHs trong khí quyển

11


cũng là một nguồn ô nhiễm PAHs trong trà [17]. Quy trình chế biến trà xanh, trà ô long
và trà đen được trình bày trong hình 1.4.

Diệt men

Hình 1.4. Quy trình sản xuất các loại trà
Trà xanh được sản xuất qua các bước: diệt men, vò sàng, sấy. Diệt men là công
đoạn sử dụng nhiệt hoặc hơi nước nóng hoặc không khí nóng để phá hủy hệ thống
enzym trong trà, đình chỉ sự oxy hóa các chất, đặc biệt là tannin, giữ màu xanh tự nhiên
và vị chát của trà. Điều kiện của công đoạn diệt men là diễn ra trong thời gian từ 5 ÷ 6

phút, ở nhiệt độ 80 oC. Sau đó, trà được vò sàng để làm dập tế bào của lá trà, làm dịch
trà thoát ra bề mặt để sau khi sấy sẽ làm cho cánh trà bóng hơn và khi pha nước dịch

12


trà chuyển trà nước pha dễ dàng hơn. Cuối cùng, trà được sấy khô để loại bớt ẩm, tạo
hương thơm, tạo màu và thuận lợi cho việc bảo quản trà.
Khác với trà xanh, trà ô long đặc thù ở công đoạn bán lên men lá trà. Đây là quá
trình kích thích để enzym xúc tác quá trình tự biến đổi phân giải các hợp chất trong trà,
tạo thành hương thơm đặc trưng của trà ô long. Cụ thể, quy trình sản xuất trà ô long
gồm 6 bước: héo nắng, héo mát, oxy hóa (lên men), xào trà, tạo hình, sấy định lượng.
Công đoạn héo nắng lợi dụng nhiệt năng của mặt trời để tăng tốc độ bốc hơi, làm giảm
lượng nước trong trà, trọng lượng trà búp tươi giảm xuống từ 25 – 30 %, bắt đầu kích
thích quá trình lên men của trà, giúp tạo hương thơm, đọt trà mềm dẻo. Sau đó, trà
được héo mát bằng cách trải mỏng trong phòng lạnh, đảo trộn nhẹ nhàng, giúp cho trà
từ từ thoát hơi nước, qua đó rút dần các chất chát đắng của trà ra ngoài. Tiếp theo trà
được oxy hóa, lên men bằng cách cho vào máy quay làm ma sát, tạo hương thơm tràn
phủ búp trà, tiếp xúc với oxy trong không khí để đẩy mạnh quá trình lên men. Khi trà
đã đạt độ lên men cần thiết, đưa trà vào ống xào để dùng nhiệt chấm dứt quá trình lên
men. Trà được cho vào máy ép, vận dụng lực xoay tròn của máy làm cho trà chuyển
động và ma sát lẫn nhau tạo thành hình viên tròn đặc trưng của trà ô long. Cuối cùng,
trà được sấy nhiều lần để làm giảm tỷ lệ nước còn 3 – 5 %, ổn định các chỉ tiêu về chất
lượng và tăng hương thơm cho trà.
Trà đen là loại trà được lên men hoàn toàn. Các công đoạn chủ yếu của quy trình
chế biến trà đen gồm: làm héo, vò sàng, lên men, sấy khô. Công đoạn làm héo mục
đích làm cho lượng nước trong trà bốc hơi, lá trà sẽ trở nên mềm và dai hơn. Ngoài ra,
lượng nước trong trà giảm làm hàm lượng chất khô trong nguyên liệu trà trở nên đậm
đặc, từ đó tăng cường khả năng hoạt động của các enzym có trong nguyên liệu trà.
Công đoạn vò trà để làm dập tổ chức tế bào các mô trong lá trà để sau khi sấy các dịch

bào sẽ bám lên bề mặt làm lá trà óng ánh hơn và dễ dàng hòa tan vào nước pha tạo nên
hương vị đặc biệt của trà đen. Hơn nữa, do dịch bào thoát ra ngoài nên tannin và các
hợp chất hữu cơ khác có điều kiện tiếp xúc với oxy không khí xảy ra quá trình oxy hóa.

13


Công đoạn lên men là công đoạn rất quan trọng trong quy trình sản xuất trà đen. Mục
đích của công đoạn này là tạo ra những biến đổi sinh hóa, chủ yếu là oxy hóa tannin
dưới tác dụng của men để tạo ra màu sắc, hương vị của nước pha trà đen. Sau cùng, khi
trà đã được lên men đúng mức, hoạt động của các enzym cần được dừng lại để chất
lượng sản phẩm ở mức tốt nhất, thường thì nhiệt độ cao được dùng để thực hiện điều
này. Công đoạn sấy làm bay đi mùi hăng xanh và hình thành mùi của tinh dầu khi ở
nhiệt độ cao, làm giảm độ ẩm của trà lên men để thuận lợi cho việc bảo quản trà sản
phẩm. Nhiệt độ sấy trà thường ở 80 oC, bởi nếu sấy ở nhiệt độ cao hơn thì trà mất đi
hương thơm và màu sắc, nếu sấy thấp hơn thì quá trình sấy kéo dài, các enzym trong
trà không được dừng lại kịp thời, trà dễ bị lên men quá mức.
1.2.2. Các công đoạn sản xuất cà phê phổ biến
Cà phê rang được sản xuất qua 4 công đoạn cơ bản gồm: xử lý, rang, làm nguội,
xay. Quy trình sản xuất cà phê rang được mô tả trong hình 1.5. Hạt cà phê sau khi hái
được loại bỏ các hạt bị đen, bị khuyết tật, hạt mốc, mọt mối không đạt tiêu chuẩn. Tiếp
đó hạt cà phê được đem rang, dưới tác dụng của nhiệt độ, các phản ứng diễn ra tạo nên
màu sắc, hương vị đặc trưng của cà phê. Sau khi rang, độ bền cơ học của hạt cà phê
giảm, độ giòn tăng lên. Bởi vậy, chất lượng cà phê bị ảnh hưởng bởi phương pháp rang
cà phê. Trong công đoạn rang, thời gian là yếu tố quyết định hương vị của cà phê. Dựa
vào thời gian rang có thể chia cà phê rang thành hai loại chính là cà phê rang đậm và cà
phê rang nhạt. Cà phê rang đậm được rang từ 14 đến 16 phút, cà phê có vị đắng cao,
chiết xuất nước cà phê nặng, vị chát và vị chua giảm đi. Cà phê rang nhạt được rang từ
11 đến 14 phút, cả 3 vị chua, vị chát và vị đắng trong cà phê rang nhạt đạt mức cân
bằng. Cà phê sau khi trải qua quá trình rang ở nhiệt độ cao khiến cho các hợp chất tạo

hương mới sinh ra và liên tục bay hơi làm giảm mùi hương. Do vậy để tránh việc thất
thoát hương thơm, sau khi rang cà phê cần làm nguội chúng càng nhanh càng tốt. Cuối
cùng cà phê được xay nhỏ làm giảm kích thước của hạt cà phê, tạo điều kiện thuận lợi
trong quá trình pha chế.

14


Cà phê hòa tan được sản xuất từ bột cà phê rang qua các công đoạn: trích ly, cô
đặc và sấy khô. Để sản xuất cà phê hòa tan trước hết bột cà phê rang được trích ly để
chiết xuất các thành phần hòa tan và dễ bay hơi. Nồng độ dịch cà phê sau trích ly là 20
– 22 %, do đó phải tiến hành cô đặc dịch trích ly đến nồng độ 30 – 33% mới thuận lợi
cho quá trình sấy. Sấy khô nhằm đưa dịch trích ly cà phê cô đặc thành dạng bột khô để
thuận tiện cho quá trình bảo quản và sử dụng.

Hình 1.5. Quy trình sản xuất các loại cà phê
Nhìn chung, trong thời gian trồng dài và chế biến phức tạp, một số chất gây ô
nhiễm môi trường bị hấp phụ, tích lũy bởi lá trà và hạt cà phê từ không khí, đất, nước.
Bên cạnh đó, quá trình chế biến trà và cà phê đều có sử dụng nhiệt để làm khô sản
phẩm. Quá trình tiếp xúc với nhiệt độ, bản thân nguyên liệu trà và cà phê có thể bị đốt

15