từ dược liệu
3.3.1. Công nghệ blockchain
Blockchain được đánh giá là công nghệ có nhiều triển vọng ứng dụng trong lĩnh vực đảm bảo chất lượng dược liệu và thuốc từ dược liệu. Hiện nay, các ứng dụng của blockchain chủ yếu vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu. Lợi ích của blockchain là truy xuất tận gốc lịch sử giao dịch trên chuỗi, lịch sử giao dịch đảm bảo minh bạch, độ tin cậy của các giao dịch tăng lên, các tổ chức sẽ có dữ liệu tin cậy và quy trình quản lý hiệu quả, tiết kiệm chi phí hơn. Công nghệ này sẽ giúp chống gian lận trong việc buôn bán các dược liệu giả, không rõ nguồn gốc, kém chất lượng. Các quy trình phân phối sản phẩm sẽ được thay thế bằng các hợp đồng thông minh làm giảm số lượng trung gian, cắt giảm chi phí, đảm bảo nguồn gốc rõ ràng cho sản phẩm. Theo Michael Heinrich cùng cộng sự, một số rủi ro đang tồn tại đối với thuốc cổ truyền Trung Quốc là chất lượng kém, pha trộn nhiều tạp chất, trồng ở khu vực nhiễm kim loại nặng, … Để giải quyết việc này, công nghệ blockchain có thể được áp dụng để lập hồ sơ ghi lại tiến trình truy xuất nguyên liệu thô dược liệu theo chuỗi. Mỗi chuỗi khối sẽ cho phép ghi lại và xác minh rằng nguyên liệu đã được thực hiện theo các thủ tục, đạt các tiêu chuẩn đã được xác minh rõ ràng. Sử dụng hệ thống blockchain, một quy trình áp dụng cho các sản phẩm từ dược liệu trong thị trường toàn cầu hóa có thể được ghi lại rõ ràng, cung cấp sự minh bạch cho các nhà cung cấp, nhà sản xuất và người dùng cuối cùng [40].
3.3.2.Phát hiện không xâm lấn aflatoxin trong dược liệu bằng học máy kết hợp với một số kỹ thuật huỳnh quang
Các sản phẩm nông nghiệp cũng như dược liệu dễ bị nấm mốc sản sinh aflatoxin (AF) trong quá trình thu hoạch, sấy khô, chế biến và bảo quản. AF là một độc tố nấm mốc có thể gây ung thư khi nồng độ quá giới hạn cho phép [20], [50]. Các vết mốc thường tạo ra cả acid kojic và AF [50]. Acid kojic là một hợp chất phát huỳnh quang màu vàng lục sáng (Bright greenish yellow fluorescence - BGYF) dưới tia cực tím (UV). Một ví dụ cho việc ứng dụng đặc tính huỳnh quang này là việc các nhà máy chế biến có thể loại bỏ các quả sung nhiễm AF thể hiện thông qua việc dương tính với BGYF (BGYF+). Tuy nhiên, nếu thực hiện kiểm tra thủ công thì công nhân sẽ dễ bị phơi nhiễm với tia UV, trong một thời gian dài sẽ có những ảnh hưởng xấu tới sức khỏe. Do đó,
40
công nghệ hình ảnh đa kính kết hợp với việc xử lý hình ảnh của học máy được sử dụng để phát hiện không xâm lấn các mẫu sung bị nhiễm AF. Tuy kết quả không cao hơn so với việc làm thủ công bằng tay nhưng phương pháp này có thể được thực hiện một cách tự động, giảm chi phí nhân công và tránh được ảnh hưởng của tia cực tím lên cơ thể [50]. Tương tự, FR. Bertani và cộng sự đã sử dụng quang phổ huỳnh quang kết hợp với thuật toán học máy vecto hỗ trợ (Support vector machine – SVM) để phát hiện aflatoxin B trong hạt hạnh nhân và cho kết quả có độ chính xác khoảng 94%. Kỹ thuật quang phổ cùng với phân tích của học máy có tiềm năng lớn trong việc kiểm tra độ nhiễm nấm mốc của dược liệu và thực phẩm với chi phí thấp và dễ sử dụng, giúp có thể dự đoán thời hạn sử dụng của các thực phẩm tươi sống [20].
Hình 3.3. Hệ thống thu nhận hình ảnh để phát hiện aflatoxin trong quả sung [50] 3.3.3.Phát hiện không xâm lấn dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong dược liệu
Dư lượng thuốc trừ sâu trong dược liệu là một trong những chỉ tiêu đánh giá chất lượng được quan tâm nhiều trong những năm gần đây. Tiêu thụ sản phẩm có hàm lượng thuốc trừ sâu vượt quá giới hạn cho phép có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe tiềm ẩn như ung thư và một số bệnh khác [25], [56]. Do đó, cần phải có các kỹ thuật phân tích để phát hiện dư lượng thuốc trừ sâu trong nông sản, dược liệu một cách nhanh chóng [27]. Một cảm biến găng tay được phát triển để giám sát không xâm lấn thuốc trừ sâu phospho hữu cơ bởi công nghệ phát hiện huỳnh quang. Thiết bị “lab on a glove” này được tích hợp CMC aerogel có 2 trung tâm huỳnh quang (EuMOFs cho màu đỏ và nano
41
CDs cho tia phát xạ màu xam lam). Chỉ cần vuốt nhẹ lên sản phẩm cần nghiên cứu, sau 30 giây có thể phát hiện bằng mắt thường (màu đỏ chuyển sang màu xanh lam cho thấy nồng độ photpho hữu cơ tăng lên) [87]. Các phương pháp kiểm nghiệm truyền thống như HPLC, sắc kí khí, … thường có nhiều hạn chế như các bước chiết xuất phức tạp, quá trình phân tích tốn thời gian, cồng kềnh và đắt đỏ. Do đó, cảm biến gắn trên găng tay để tự động đo huỳnh quang của mẫu vượt trội hơn so với phương pháp phân tích cũ ở tính nhỏ gọn, nhanh chóng và tiết kiệm chi phí, từ đó dễ dàng kiểm tra thuốc trừ sâu trong nông sản chỉ bằng cách chạm nhẹ đơn giản.
Gần đây, phổ Raman tăng cường bề mặt (Surface enhanced Raman spectroscopy - SERS) được đánh giá là một phương pháp đầy hứa hẹn để phát hiện nhanh chóng, không xâm lấn các mẫu vật. Các nanocellulose (NC) đã được sử dụng làm chất nền hoạt tính SERS trong các nghiên cứu gần đây. Ví dụ, hạt nano bạc (AgNPs) được phủ trên màng CNF làm chất nền SERS để phát hiện thiabendazole (TBZ) trong táo (Liou và cộng sự, 2016) [53]. CNFs có gắn AuNPs được ứng dụng phát hiện thiram trong nước táo (Xiong cùng cộng sự, 2018) [86] và melamin trong sữa (Xiong và cộng sự, 2017) [85]. Jie Chen và cộng sự cũng đã phát triển một chất nền Ag/NC SERS giống như thạch, linh động và nhạy cảm để đánh giá tại chỗ dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật.
Hình 3.4. Phương pháp đo SERS trên táo [27]
Phương pháp SERS kết hợp với chất nền Ag/NC có hiệu quả cao trong việc phát hiện nhiều loại thuốc trừ sâu. Phương pháp này đơn giản, nhanh chóng, chi phí thấp và không xâm lấn, có tiềm năng lớn để phát hiện dư lượng thuốc trừ sâu và các hóa chất độc hại khác trong thực phẩm, dược liệu [27].
42