Khoa K�?thuật Thực phẩm và Môi trường Archives - Đại học Nguyễn Tất Thành

nhquang — Mon, 29 May 2023 03:42:31 +0000

Có bao gi�?bạn tưởng tượng rằng ch�?với một chiếc smartphone trong tay, bạn có th�?phân tích được một s�?thành phần dinh dưỡng hoặc độc t�?của các loại thực phẩm đang bày bán trong ch�? Nghiên cứu mới của các nhà khoa học �?Trường Đại học Nguyễn Tất Thành (Tp. H�?Chí Minh) đang giúp chúng ta tiến gần hơn đến ứng dụng này.

Khi muốn đưa một sản phẩm ra th�?trường, các doanh nghiệp sản xuất thực phẩm đều phải trải qua bước phân tích kiểm định. Thông thường, h�?s�?gửi mẫu đến một đơn v�?phân tích nào đó, sau đó s�?nhận được kết qu�?của các ch�?tiêu kiểm nghiệm nhằm phản ánh và chứng minh chất lượng, tính an toàn của các sản phẩm. Tưởng chừng điều này chẳng có gì đáng bàn, song thực chất, vẫn còn một s�?vướng mắc đối với nhiều đơn v�?sản xuất quy mô nh�?và vừa tại Việt Nam. “Toàn b�?quy trình gửi mẫu và nhận kết qu�?thường mất vài ngày. Điều này s�?làm gián đoạn quá trình phát triển sản phẩm và đôi khi nếu kết qu�?không đạt thì h�?phải gửi lại mẫu đ�?phân tích lại t�?đầu. Trong bối cảnh đó, hãy tưởng tượng rằng, nếu �?doanh nghiệp có một s�?thiết b�?phân tích đơn giản, gần gũi, d�?thực hiện, tích hợp luôn trên điện thoại thông minh thì thật tuyệt vời – doanh nghiệp có th�?tiết kiệm được thời gian và một phần chi phí. Lúc đó, đ�?đưa sản phẩm ra th�?trường, h�?ch�?cần kiểm định sản phẩm cuối cùng hoặc �?những khâu quan trọng mà không phải gửi quá nhiều sản phẩm trung gian�? ch�?Lê Th�?Anh Đào, từng là k�?thuật viên �?Khoa K�?thuật Thực phẩm và Môi trường, Trường ĐH Nguyễn Tất Thành, hiện đang học cao học �?Viện Khoa học và Công ngh�?Gwangju (GIST) tại Hàn Quốc, k�?lại.

Câu chuyện trên đã dẫn ch�?cùng các đồng nghiệp �?Khoa K�?thuật Thực phẩm và Môi trường, Trường ĐH Nguyễn Tất Thành đến với ý tưởng v�?một thiết b�?phân tích nhanh, hiệu qu�?và ít tốn kém cho tất c�?mọi người. “Chúng tôi mong muốn phát triển quy trình phân tích dựa trên ảnh chụp bằng điện thoại thông minh, có th�?xác định được hàm lượng các chất thông qua s�?thay đổi màu sắc của hình ảnh�? ThS. Nguyễn Công Hậu, giảng viên Khoa K�?thuật Thực phẩm và Môi trường, trường ĐH Nguyễn Tất Thành, hiện là nghiên cứu sinh tại GIST (Hàn Quốc) cho biết. “Mục tiêu cốt lõi của chúng tôi là tạo ra một thiết b�?phân tích cầm tay nh�?gọn, giảm chi phí và rút ngắn thời gian phân tích, nh�?đó giúp mọi người d�?dàng tiếp cận hơn�?

Tìm mối liên h�?giữa màu sắc và hàm lượng

Việc ứng dụng phương pháp phân tích nhanh bằng điện thoại thông minh chưa ph�?biến tại Việt Nam, song đây là lĩnh vực nhận được nhiều s�?quan tâm trên th�?giới trong những năm gần đây. Nguyên lý chung xuất phát t�?các k�?thuật quang ph�? C�?th�? các mẫu cần phân tích s�?được kết hợp với một s�?hóa chất (thuốc th�? đ�?tạo ra s�?thay đổi v�?màu sắc. Sau đó camera trong điện thoại thông minh được dùng đ�?chụp lại hình ảnh của màu sắc đó và x�?lý bằng phần mềm phân tích màu, cường đ�?và thành phần v�?màu sắc s�?phản ánh giá tr�?nồng đ�?của chất đang quan tâm. Phương pháp này đã được nhiều nhà nghiên cứu trên th�?giới ứng dụng trong phân tích thực phẩm và môi trường như phân tích polyphenol trong rượu vang, một s�?ion kim loại trong nước uống hay nước môi trường, curcumin trong thực phẩm, chất hoạt động b�?mặt trong nước�?/p>

Đ�?bắt kịp với xu hướng này, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn đối tượng th�?nghiệm là phân tích các hợp chất phenolic trong trà và cà phê �?những đ�?uống ph�?biến �?Việt Nam cũng như th�?giới. Các hợp chất phenolic hay polyphenol chiếm hàm lượng lớn trong trà và cũng khá cao trong cà phê, có hoạt tính chống oxy hóa mạnh, được ứng dụng nhiều trong ngành thực phẩm, dược phẩm, m�?phẩm. Do vậy, việc xác định hàm lượng phenolic tổng (TPC) là một trong những yếu t�?quan trọng đ�?biết được chất lượng và lợi ích v�?v�?sức kho�?của trà và cà phê.

Th�?nghiệm hộp chụp ảnh tích hợp với điện thoại

Mỗi chất hay nhóm hợp chất cần phân tích s�?cần đến một loại thuốc th�?khác nhau, và kết qu�?là tạo ra những hỗn hợp có màu sắc khác nhau. C�?th�?như phenolic sau khi phản ứng với chất th�?s�?tạo thành phức có màu xanh lam. Nhóm nghiên cứu lý giải: “Việc chọn chất th�?s�?tùy vào bản chất của chất cần phân tích. Vì mỗi chất s�?có các tiêu chất (chẳng hạn như TCVN, ISO hay AOAC) hướng dẫn v�?quy trình xác định, hoặc có th�?căn c�?trên các bài báo đã công b�? Có những ch�?tiêu có nhiều quy trình xác định, lúc đó đương nhiên mình s�?chọn quy trình nào có giá thành thấp nhất, đơn giản nhất vì mục tiêu cuối cùng là đưa ứng dụng đến tay của người dân, những người có th�?không ‘rành�?v�?công việc chuyên môn phân tích hay hoá học. Nhưng nếu với các ch�?tiêu ch�?có một quy trình, lúc này bạn s�?không có lựa chọn v�?hóa chất, việc của chúng ta là tối ưu hóa quy trình như giảm lượng hóa chất s�?dụng, giảm thời gian phản ứng�? TS. Đ�?Minh Huy, từng công tác tại Khoa K�?thuật Thực phẩm và Môi trường (Trường ĐH Nguyễn Tất Thành), hiện nay đang làm việc tại Khoa Hoá học, Trường ĐH Khoa học t�?nhiên (ĐHQG TP.HCM), lý giải.

S�?đậm nhạt trong màu sắc có mối liên h�?mật thiết với nồng đ�?chất, ví d�?phenolic càng cao thì màu xanh lam của phức s�?càng đậm. Nhưng đ�?biết được con s�?c�?th�? chúng ta cần một công c�?đ�?đọc các giá tr�?màu. �?đây, nhóm nghiên cứu đã s�?dụng h�?màu RGB – một h�?màu ph�?biến và đơn giản, đ�?biểu diễn màu sắc dưới dạng con s�? RGB là viết tắt của ba màu sắc cơ bản là đ�? xanh lá và xanh dương, bất c�?màu sắc nào cũng có th�?được biểu diễn bằng các giá tr�?thành phần của h�?màu này. Nhiệm v�?của nhóm nghiên cứu là phải xây dựng hàm toán học đ�?biểu th�?quan h�?giữa nồng đ�?chất với giá tr�?RGB (có th�?R, G, B đơn l�?hoặc R + G + B hoặc R + G – B). “Như vậy, khi dùng điện thoại chụp lại hình ảnh của phức màu xanh lam hình thành giữa các hợp chất phenolic và thuốc th�? chúng ta s�?thu được giá tr�?R, G, B đ�?áp dụng vào hàm toán học trên đ�?suy ra nồng đ�?phenolic. Đây cũng có th�?nói đơn giản là nguyên lý chung cho các ch�?tiêu khác�? ThS. Nguyễn Công Hậu giải thích.

Xây dựng hàm toán học không phải là công việc duy nhất mà nhóm nghiên cứu phải giải quyết. Vấn đ�?tiếp theo là ổn định màu sắc của các bức ảnh chụp bằng điện thoại di động. Việc chụp ảnh trong những điều kiện khác nhau, chẳng hạn trong nhà với ngoài trời s�?tạo ra hình ảnh có cường đ�?màu sắc khác nhau. Do vậy, h�?phải thiết k�?một hộp chụp ảnh tích hợp với điện thoại thông minh đ�?c�?định điều kiện chụp ảnh. Chiếc hộp s�?có kích c�?bao nhiêu đ�?cho ra tấm ảnh “tốt�?nhất mà vẫn nh�?gọn? Màu sắc phông nền bên trong chiếc hộp là gì? Cường đ�?ánh sáng của đèn led gắn trong hộp như th�?nào? H�?phải tính toán k�?càng tất c�?những yếu t�?trên vì chúng s�?quyết định chất lượng ảnh chụp. “Việc ch�?tạo các thiết b�?này cũng gặp một s�?khó khăn, nhưng chúng tôi vẫn xoay x�?được. Chúng tôi phải tìm những linh kiện đơn giản, “biến tấu�?một chút, sau đó ghép nối lại cho phù hợp�? TS. Đ�?Minh Huy cho biết.

Trái ngược với v�?ngoài có v�?thô sơ – một chiếc hộp cũ bọc ngoài bằng nhựa đen, vốn là hộp đựng trà và cà phê được nhóm nghiên cứu tận dụng, hiệu qu�?mà chúng mang lại có th�?khiến nhiều người bất ng�? Kết hợp giữa hàm toán học với ảnh chụp t�?thiết b�?trên, nhóm nghiên cứu đã đo được nồng đ�?phenolic trong các mẫu trà với đ�?chính xác tương đương khi đo bằng phương pháp quang ph�?UV-VIS (quang ph�?hấp th�?t�?ngoại kh�?kiến), một phương pháp phân tích được áp dụng rộng rãi trong phân tích thực phẩm và hóa học. H�?cũng đã phối hợp với Công ty CP Warrantek đ�?thực hiện một s�?phép phân tích đối chứng. Một trong những kết qu�?của nghiên cứu đã được công b�?trên tạp chí Food Chemistry – một trong những tạp chí quốc t�?uy tín v�?hoá học thực phẩm, thuộc danh mục ISI Q1 theo xếp hạng của SCImago.

TS. Đ�?Minh Huy (bìa phải) cùng các sinh viên tham gia Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Eureka với nghiên cứu phân tích thành phần thực phẩm bằng smartphone

M�?rộng lĩnh vực ứng dụng

Mục tiêu của nhóm nghiên cứu không ch�?dừng lại �?việc công b�?bài báo. “Chúng tôi muốn hướng đến một phương pháp phân tích nhanh, đơn giản và tiện dụng đ�?phù hợp cho nông dân (những người muốn theo dõi điều kiện canh tác, chất lượng sản phẩm sau thu hoạch) hay những h�?sản xuất gia đình (theo dõi một s�?ch�?tiêu chất lượng trong quá trình phát triển sản phẩm). Với những thiết b�?phân tích nhanh thì có th�?h�?ch�?mất khoảng 1 gi�?đ�?nhận được kết qu�?thay vì mất khoảng 3-7 ngày cho toàn b�?quá trình gửi mẫu và nhận kết qu�?�?các trung tâm phân tích, thông thường là như vậy. Và đương nhiên, sau đó h�?ch�?mất thời gian và chi phí đ�?gửi đi sản phẩm cuối cùng�? ch�?Lê Th�?Anh Đào cho biết.

Đằng sau một giải pháp thuận tiện như vậy là rất nhiều công việc cần làm: t�?tối ưu thiết b�?chụp hình, sản xuất b�?kit, và đặc biệt là phát triển phần mềm phân tích đ�?người dân có th�?d�?dàng tải v�?và s�?dụng. Dù trên th�?giới đã có những phần mềm tương t�?v�?một s�?ch�?tiêu nông nghiệp rồi, song nhóm nghiên cứu cho biết, việc phát triển ứng dụng riêng phù hợp với điều kiện của Việt Nam là điều cần thiết đ�?đảm bảo hiệu qu�?phân tích.

Những thành công bước đầu đã giúp h�?có thêm t�?tin đ�?tiếp tục theo đuổi con đường này. “Hiện tại, nhóm đang chuẩn b�?bản thảo cũng như triển khai thực nghiệm nhằm m�?rộng thêm ch�?tiêu, ứng dụng như phân tích vitamin C trong trái cây, phospho trong đất, sắt trong nước môi trường… Hy vọng trong tương lai gần, chúng tôi s�?tìm thêm được nguồn kinh phí t�?các đ�?tài đ�?đi sâu hơn v�?hướng nghiên cứu này�? ThS. Nguyễn Công Hậu nói.

Theo Báo Khoa học và Phát triển

Phân tích thành phần trong thực phẩm bằng điện thoại thông minh

The post Phân tích thành phần trong thực phẩm bằng điện thoại thông minh appeared first on Đại học Nguyễn Tất Thành.