Dư lượng là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Khái niệm dư lượng

Dư lượng là phần hợp chất hóa học hoặc sinh học còn sót lại sau khi đã thực hiện một quá trình xử lý, sản xuất hoặc tiêu dùng. Trong lĩnh vực an toàn thực phẩm và môi trường, khái niệm dư lượng thường đề cập đến những chất không mong muốn còn tồn tại trên thực phẩm, trong nước, đất hoặc cơ thể sống sau khi tiếp xúc với thuốc bảo vệ thực vật, thuốc thú y, kim loại nặng hoặc các phụ gia công nghiệp.

Các dư lượng này không còn giữ chức năng công nghệ ban đầu nhưng vẫn có khả năng gây ảnh hưởng đến sinh học, sức khỏe hoặc chất lượng sản phẩm. Khác với tạp chất vốn có nguồn gốc không kiểm soát, dư lượng thường bắt nguồn từ quá trình có chủ đích như xử lý sâu bệnh, bảo quản, chăn nuôi hoặc xử lý môi trường.

Dư lượng trở thành vấn đề nghiêm trọng khi hàm lượng tích lũy vượt qua ngưỡng an toàn. Do đó, chúng là đối tượng giám sát chặt chẽ trong chuỗi sản xuất thực phẩm toàn cầu. Dư lượng có thể ở dạng hữu cơ (như thuốc trừ sâu, kháng sinh) hoặc vô cơ (như chì, arsen, cadimi).

Phân loại dư lượng

Dư lượng được phân loại dựa trên bản chất hóa học, mục đích sử dụng và lĩnh vực phát sinh. Việc phân loại giúp xây dựng quy chuẩn kiểm soát và lựa chọn phương pháp phân tích phù hợp. Dưới đây là các nhóm dư lượng phổ biến nhất trong sản xuất và tiêu dùng:

• Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật (pesticide residues): Bao gồm thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm, thuốc diệt cỏ. Thường xuất hiện trên rau quả, trái cây và ngũ cốc.
• Dư lượng kháng sinh và hóa chất thú y: Xuất hiện trong thịt, sữa, trứng do sử dụng thuốc trong điều trị hoặc kích thích tăng trưởng ở vật nuôi.
• Dư lượng kim loại nặng: Chì (Pb), thủy ngân (Hg), arsen (As), cadimi (Cd) có thể tích tụ trong thủy sản, rau củ do nước hoặc đất ô nhiễm.
• Dư lượng phụ gia thực phẩm: Natri nitrit, benzoat, sulfit nếu sử dụng vượt liều cho phép có thể để lại dư lượng ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng.

Ngoài ra, còn có dư lượng chất bảo quản, chất tạo màu hoặc các chất chuyển hóa trung gian từ hợp chất gốc. Một số chất có thể tích lũy trong mô mỡ hoặc tích tụ lâu dài trong gan, thận.

Bảng sau cung cấp ví dụ minh họa về các nhóm dư lượng:

Nhóm dư lượng	Ví dụ	Sản phẩm thường phát hiện
Thuốc trừ sâu	Chlorpyrifos, Cypermethrin	Rau xanh, cam, táo
Kháng sinh	Tetracycline, Sulfamethazine	Thịt gà, thịt lợn, sữa
Kim loại nặng	Pb, Hg, Cd	Cá biển, rau vùng khai thác khoáng
Phụ gia	Nitrit, Benzoate	Thịt chế biến, nước giải khát

Các nguồn gây ra dư lượng

Dư lượng có thể bắt nguồn từ nhiều giai đoạn trong chuỗi sản xuất – từ đầu vào nông nghiệp, quá trình chăn nuôi, chế biến thực phẩm đến bảo quản và vận chuyển. Nguồn phát sinh có thể trực tiếp hoặc gián tiếp từ môi trường sống.

Một số nguồn chính gồm:

1. Phun/xịt thuốc hóa học không đúng liều hoặc sai thời gian cách ly.
2. Chăn nuôi sử dụng thuốc kháng sinh, hormon tăng trưởng mà không theo dõi dư lượng.
3. Ô nhiễm công nghiệp xâm nhập vào chuỗi thức ăn qua nước tưới, thức ăn gia súc, hoặc không khí.
4. Vệ sinh chế biến và bảo quản không đảm bảo, dẫn đến tích tụ chất bảo quản hoặc ô nhiễm chéo.

Một số vùng có mức ô nhiễm cao như vùng gần nhà máy luyện kim, bãi rác hoặc khu công nghiệp thường có nguy cơ nhiễm dư lượng kim loại nặng trong sản phẩm nông nghiệp, bất kể phương pháp canh tác.

Ảnh hưởng của dư lượng đến sức khỏe con người

Khi tích lũy trong cơ thể vượt qua ngưỡng an toàn, dư lượng có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Mức độ tác động phụ thuộc vào loại chất, thời gian phơi nhiễm, hàm lượng tích tụ và độ nhạy cảm sinh học cá thể.

Một số ảnh hưởng đã được ghi nhận lâm sàng bao gồm:

• Rối loạn nội tiết do hoạt động giả hormone (estrogen-like)
• Kháng kháng sinh do dư lượng thuốc thú y
• Rối loạn phát triển ở trẻ em do tiếp xúc lâu dài với thuốc trừ sâu
• Tổn thương gan, thận, hệ miễn dịch
• Tăng nguy cơ ung thư (ví dụ: glyphosate – thuốc diệt cỏ – có thể liên quan đến lymphoma)

Theo EFSA, các nghiên cứu chỉ ra rằng dư lượng có thể gây ảnh hưởng tích lũy khi tiêu thụ qua nhiều loại thực phẩm cùng lúc, kể cả khi mỗi loại đều dưới ngưỡng cho phép.

Các nhóm có nguy cơ cao bao gồm phụ nữ mang thai, trẻ nhỏ, người già và người mắc bệnh mạn tính. Do đó, kiểm soát dư lượng không chỉ là vấn đề chất lượng thực phẩm mà còn là yếu tố bảo vệ sức khỏe cộng đồng bền vững.

Giới hạn dư lượng tối đa (MRL)

Giới hạn dư lượng tối đa (Maximum Residue Limit – MRL) là hàm lượng tối đa của một chất tồn dư được phép tồn tại trong thực phẩm mà không gây nguy hại cho sức khỏe con người. Mức MRL được xác định thông qua các nghiên cứu độc tính, đánh giá nguy cơ và dữ liệu tiêu thụ thực phẩm trung bình của một cộng đồng. MRL là công cụ pháp lý quan trọng giúp các quốc gia và tổ chức quốc tế quản lý an toàn thực phẩm.

MRL thường được tính toán từ liều lượng chấp nhận hàng ngày (Acceptable Daily Intake – ADI), theo công thức:

$MRL = \frac{ADI \times BW}{SF}$

Trong đó:

• ADI: liều lượng chấp nhận hàng ngày (mg/kg thể trọng/ngày)
• BW: trọng lượng cơ thể trung bình (thường lấy 60–70 kg cho người lớn)
• SF: hệ số an toàn (safety factor)

Ví dụ, Codex Alimentarius do FAO/WHO thiết lập cung cấp bộ tiêu chuẩn quốc tế về MRL cho hàng trăm loại thuốc bảo vệ thực vật. Các cơ quan như EFSA ở châu Âu và FDA ở Hoa Kỳ cũng có bảng MRL riêng phù hợp với đặc điểm tiêu dùng và môi trường từng khu vực.

Phương pháp phát hiện và đo lường dư lượng

Việc xác định chính xác hàm lượng dư lượng trong sản phẩm là yếu tố then chốt để đảm bảo tuân thủ quy định MRL. Các kỹ thuật phân tích hiện đại kết hợp giữa tách, chiết và định lượng đang được ứng dụng rộng rãi trong các phòng kiểm nghiệm đạt chuẩn ISO/IEC 17025.

Các phương pháp phổ biến:

• Sắc ký khí (GC – Gas Chromatography): phân tích hợp chất dễ bay hơi, thường dùng cho thuốc trừ sâu nhóm organophosphate.
• Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC – High Performance Liquid Chromatography): áp dụng cho hợp chất khó bay hơi hoặc phân cực như kháng sinh.
• Phổ khối (Mass Spectrometry – MS): được tích hợp với GC hoặc HPLC để tăng độ nhạy và độ chính xác.
• ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay): phương pháp miễn dịch sinh học thường dùng để sàng lọc nhanh kháng sinh.

Kết quả phân tích cần được xử lý thống kê với các chỉ tiêu chất lượng như độ phục hồi, độ lặp lại và giới hạn phát hiện (LOD). Một số phòng thí nghiệm còn sử dụng QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe) như một kỹ thuật tiền xử lý mẫu đơn giản và hiệu quả cho nhiều loại dư lượng.

Quản lý và kiểm soát dư lượng

Kiểm soát dư lượng là một phần trong chính sách an toàn thực phẩm quốc gia, đòi hỏi sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng, nhà sản xuất và người tiêu dùng. Các quốc gia và tổ chức quốc tế áp dụng hệ thống kiểm nghiệm, truy xuất nguồn gốc và xử phạt nếu phát hiện vượt MRL.

Ví dụ:

• Liên minh châu Âu yêu cầu khai báo loại và liều lượng hóa chất nông nghiệp sử dụng trong sản xuất.
• FDA thực hiện chương trình giám sát dư lượng thường xuyên, bao gồm cả sản phẩm nhập khẩu.
• ASEAN đang phát triển bộ tiêu chuẩn MRL chung nhằm tăng cường thương mại nội khối và giảm xung đột pháp lý.

Tại Việt Nam, Bộ Y tế và Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn ban hành danh mục giới hạn MRL tại các văn bản như QCVN 8-2:2011/BYT hoặc Thông tư 50/2016/TT-BYT.

Dư lượng trong sản phẩm nông nghiệp và thực phẩm

Một số loại nông sản và thực phẩm có nguy cơ tồn dư cao hơn do phương pháp canh tác, sinh lý cây trồng hoặc đặc tính hấp thu bề mặt. Các nghiên cứu cho thấy nhóm rau lá (xà lách, rau muống), quả mọng (dâu tây, việt quất) và gia cầm thường xuyên vượt ngưỡng MRL nếu không kiểm soát chặt.

Danh sách "Dirty Dozen" của Environmental Working Group (EWG) thống kê những loại rau quả có lượng dư thuốc trừ sâu cao nhất mỗi năm. Dưới đây là một số nhóm thực phẩm thường cần lưu ý:

Nhóm thực phẩm	Nguy cơ dư lượng	Biện pháp giảm thiểu
Rau lá xanh	Thuốc trừ sâu nhóm pyrethroid	Ngâm nước muối loãng, rửa kỹ
Thịt gà công nghiệp	Kháng sinh nhóm tetracycline	Tuân thủ thời gian ngưng thuốc
Trái cây mọng	Chất bảo quản, thuốc nấm	Dùng thực phẩm hữu cơ có chứng nhận

Các phương pháp chế biến như luộc, hấp, gọt vỏ có thể làm giảm dư lượng tan trong nước hoặc dễ bị phân hủy bởi nhiệt, nhưng không loại bỏ hoàn toàn các chất bền vững như DDT hay kim loại nặng.

Xu hướng nghiên cứu và công nghệ kiểm soát dư lượng

Trong bối cảnh nhu cầu thực phẩm sạch ngày càng tăng, nhiều công nghệ đang được phát triển để kiểm soát dư lượng từ khâu sản xuất đến tiêu dùng. Một số hướng nghiên cứu tiêu biểu gồm:

• Ứng dụng cảm biến sinh học (biosensor) để phát hiện dư lượng nhanh chóng tại hiện trường.
• Truy xuất nguồn gốc bằng blockchain giúp xác minh lịch sử sử dụng hóa chất trên từng lô hàng.
• Sử dụng vật liệu hấp phụ từ sinh khối như than hoạt tính từ vỏ cà phê để loại bỏ dư lượng trong nước rửa.
• Tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) vào kiểm soát chất lượng nông sản tại kho hoặc trên dây chuyền đóng gói.

Các tổ chức như FAO Innovation khuyến khích nông nghiệp chính xác (precision agriculture) để giảm phụ thuộc vào hóa chất và tối ưu hóa sử dụng đầu vào, từ đó giảm nguy cơ dư lượng ngay từ gốc.

Tài liệu tham khảo

1. European Food Safety Authority – Pesticides
2. U.S. FDA – Pesticide Residue Monitoring Program
3. Codex Alimentarius – FAO/WHO
4. EWG – Shopper's Guide to Pesticides in Produce
5. FAO – Agricultural Innovation