Quy trình sản xuất nước tương soyu va 3 MCPD

Quy trình sản xuất Nước tương Soyu và 3 MCPD Thực phẩm là yếu tố quan trọng và song hành theo sự sinh tồn của loài người. Theo dòng thời gian phát triển của khoa học công nghệ, công nghệ chế biến thực phẩm cũng phát triển vượt bậc. Song song với sự phát triển đó, có nhiều mối nguy cơ độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Tuy nhiên, chung quy lại có thể chia thành 2 nhóm chính: nhóm vi sinh vật và nhóm hóa chất. Nếu tác hại đến sức khỏe từ nguồn vi sinh vật do tạp nhiễm hay ký sinh thì gây độc từ nguồn hóa chất là do thành phần trong thực phẩm được chế biến hay do phát sinh những chất độc hại trong dây chuyền sản xuất. Nguồn nguy cơ phát sinh chất độc hại trong quy trình chế biến có thể do tai nạn nghề nghiệp hay do nhà sản xuất cố ý để đạt đến hiệu ứng thành phẩm.Thực phẩm hiện nay đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng không chỉ ở thành phần dinh dưỡng mà còn phải đảm bảo tính an toàn tuyệt đối đến sức khỏe. Trong thời gian vừa qua, có rất nhiều tin tức liên quan đến vấn đề 3MCPD có nồng độ vượt mức cho phép trong các sản phẩm nước tương, dầu hào và một số thực phẩm khác như súc xích, ngũ cốc rang, pho mát…, có thể gây nguy hại đến sức khỏe cộng đồng. Từ những vấn đề đáng quan tâm 3MCPD là gì, nó ảnh hưởng đến sức khỏe con người ra sao, … chúng tôi xin thảo luận chuyên đề về chất 3MCPD trong shoyu.

`

Quy trình sản xuất Nước tương Soyu và 3-MCPD

MỤC LỤC

I GIỚI THIỆU 1

II NỘI DUNG 2

1 3-MCPD là gì? 2

2 Giới thiệu về nước tương SHOYU 3

2.1 Nguồn gốc 3

2.2 Thành phần dinh dưỡng 5

2.3 Công dụng 6

2.4 Phương pháp sản xuất nước tương Shoyu 8

2.4.1 Phương pháp công nghệ hóa học 9

2.4.1.1 Công nghệ acid 9

2.4.1.2 Công nghệ Kiềm 11

2.4.2 Phương pháp công nghệ vi sinh 11

2.4.3 Phương pháp công nghệ enzym 12

3 Quá trình hình thành 3-MCPD 14

3.1 Điều kiện hình thành độc tố 14

3.2 Sự hình thành 3-MCPD trong nước tương và thực phẩm 15

4 Tác hại của 3-MCPD 17

4.1.Ảnh hưởng của 3-MCPD đến sức khỏe 17

4.2 Giới hạn cho phép của 3-MCDP trong nước tương 19

4.3 Sự khác biệt trong nồng độ giới hạn cho phép giữa các quốc gia? 20

III KẾT LUẬN 21

I GIỚI THIỆU

Thực phẩm là yếu tố quan trọng và song hành theo sự sinh tồn của loài người.Theo dòng thời gian phát triển của khoa học công nghệ, công nghệ chế biến thực phẩmcũng phát triển vượt bậc Song song với sự phát triển đó, có nhiều mối nguy cơ độc hạiảnh hưởng đến sức khỏe của con người Tuy nhiên, chung qui lại có thể chia thành 2nhóm chính: nhóm vi sinh vật và nhóm hóa chất Nếu tác hại đến sức khỏe từ nguồn visinh vật do tạp nhiễm hay ký sinh thì gây độc từ nguồn hóa chất là do thành phần trongthực phẩm được chế biến hay do phát sinh những chất độc hại trong dây chuyền sản xuất.Nguồn nguy cơ phát sinh chất độc hại trong quy trình chế biến có thể do tai nạn nghềnghiệp hay do nhà sản xuất cố ý để đạt đến hiệu ứng thành phẩm

Thực phẩm hiện nay đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng không chỉ ở thànhphần dinh dưỡng mà còn phải đảm bảo tính an toàn tuyệt đối đến sức khỏe

Trong thời gian vừa qua, có rất nhiều tin tức liên quan đến vấn đề 3-MCPD cónồng độ vượt mức cho phép trong các sản phẩm nước tương, dầu hào và một số thựcphẩm khác như súc xích, ngũ cốc rang, pho mát…, có thể gây nguy hại đến sức khỏecộng đồng Từ những vấn đề đáng quan tâm 3-MCPD là gì, nó ảnh hưởng đến sức khỏecon người ra sao, … chúng tôi xin thảo luận chuyên đề về chất 3-MCPD trong shoyu

1

II NỘI DUNG

1 3-MCPD là gì?

3-MCPD là tên viết tắt của 3 - Monochloropropane- 1,2 - diol

Độc tố 3-MCPD thuộc nhóm hóa chất gây độc có tên gọi là chloropropanols

3-MCPD được hình thành từ phản ứng thủy phân giữa protein thực vật và acidcholohydric Chất Triglyceride (C3H5(OH)3) trong chất béo khi tác dụng với acidchlohydric (HCl) thì tạo thành 3-MCPD và 3 dẫn xuất khác (1,3-DCP; 2,3-DCP; và 2-MCPD) Phản ứng được thúc đẩy nhanh hơn khi xảy ra ở nhiệt độ cao (gia nhiệt) Do đóthường gặp trong nước tương, bánh mì, pho mát, súc xích… Tuy nhiên, trong nước tươngxác định là có hàm lượng 3-MCPD cao vì các nhà sản xuất sử dụng protein thực vật (đậunành hay các váng đậu) có chứa hàm lượng chất béo cao thủy phân bằng HCl Tóm lạiđộc tố 3-MCPD được hình thành tổng hợp 3 yếu tố bao gồm: chất béo + HCl và gia nhiệt.[9]

Công thức chung: C3H7ClO2

Khối lượng phân tử: 110

Khối lượng riêng: 1.32g.cm-3

đích sử dụng bởi màu nâu đậm, mùi dễ chịu vàđáp ứng được nhiều vị khác nhau, cùng với acid

biến thay thế cho muối để làm tăng hương vị của món ăn

2

Cả phương Đông lẫn phương Tây, qua nhiều thế kỷ tìm kiếm cách tốt nhất để bảoquản thực phẩm, theo kinh nghiệm có được, người ta thấy rằng công dụng của muốikhông chỉ dùng để bảo quản mà còn làm tăng thêm vị cho thực phẩm Bởi vì proteintrong thực phẩm được vi sinh vật cắt nhỏ ra, đi vào thành phần làm tăng vị của thựcphẩm.

Vào thời Trung Quốc cổ đại, thực phẩm bảo quản và gia vị của chúng được biếtđến với tên là jiang hay xì dầu ngày nay Có nhiều loại jiang được chế biến từ các sảnphẩm khác nhau như thịt, hải sản, rau xanh và các loại hạt Trong các nguyên liệu này, thìhạt dễ dàng tìm thấy và chế biến nhất Do đó, jiang được làm từ đậu nành và lúa mì đượcphát triển rất nhanh Qui trình chế biến jiang từ hạt được lan rộng từ Trung Quốc sangNhật Bản và các nước lân cận Ngày nay, xì dầu được biết đến như là gia vị gốc [8]

Sau khi được du nhập vào Nhật Bản, quy trình chế biến và phát triển jiang chuyểnsang một bước ngoặc mới; vào giữa thế kỷ 17, một quy trình sản xuất xì dầu bằng cách ủ

tự nhiên đã ra đời và lan truyền khắp cả nước

Trong suốt 100 năm từ giữa thế kỷ 17 đến giữa thế kỷ 18, quy trình sản xuất xì dầuđược nắm giữ bởi hai gia đình Mogi và Takanashi ở thành phố Noda Vào năm 1917, cácgia đình Mogi, Takanashi và Horikiri liên kết với nhau tạo nên công ty Noda Shoyu Vàonăm 1964, Noda Shoyu được đổi tên thành Kikkoman Shoyu Và vào năm 1980,Kikkoman trở thành thương hiệu xì dầu của Tập đòan Kikkoman [12, 18]

Như vậy, trong các loại xì dầu thì Kikkoman là sản phẩm đầu tiên và được chế biến từviệc lên men đậu nành, lúa mì và muối cùng với một loại nấm mốc đặc biệt có tên là koji Tùy theo phương pháp và thời gian lên men mà sản phẩm shoyu có khác nhau

3

Tamari, Saishikomi, Koikuchi, Usukuchi and Shiro Shoyu

2.2 Thành phần dinh dưỡng

Shoyu có các thành phần dinh dưỡng sau: [15]

Năng lượng 53 kcal Zinc, Zn 0.37 mg

Hình 3: Shoyu làm gia vị tẩm ướp [10,19]

Hình 4: shoyu làm nguyên liệu chế biến thực phẩm [16,17]

Ramen Tamago

Burger Cá

2.4 Phương pháp sản xuất nước tương Shoyu

Sự thủy phân protein là cơ sở của các phương pháp công nghệ chế biến nước tương

Bản chất của sự thủy phân protein là sự thủy phân liên kết peptide Do liên kết

peptide là một liên kết mạnh, sự thủy phân xảy ra trong điều kiện có xúc tác

Tác nhân xúc tác hóa học là acid hoặc kiềm và tác nhân xúc tác hoá sinh học lànhóm enzym thủy phân protein có tên chung là protease

7

Hình 5: Shoyu dùng trong sản xuất kẹo [13]

Trong chế biến, sự thủy phân protein được ứng dụng để thu nhận các sản phẩm thủyphân hoàn toàn hoặc thu nhận các sản phẩm thủy phân chưa hoàn toàn Các sản phẩmthủy phân chưa hoàn toàn (Protein hydrolysates) hay bị đắng, nhất là khi nó được thủyphân bởi các protease của vi khuẩn Vị đắng liên quan tới các peptide chứa các acid amin

kỵ nước Sản phẩm có vị đắng khi mức độ thủy phân chỉ đạt từ 4 đến 40% Vị đắng chỉảnh hưởng đến tính chất cảm quan, không ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng

8 Quy trình sản xuất Shoyu tại Nhật Bản

Nén lấy nước Dùng nhiệt để khử trùng và

điều chỉnh màu sắc, mùi vị

Kiểm tra chất lượng Đóng chai

Để sản xuất nước tương có tới 3 phương pháp công nghệ: công nghệ vi sinh, côngnghệ hóa học và công nghệ enzym

2.4.1 Phương pháp công nghệ hóa học

Trong thực tế phương pháp thuỷ phân bằng acid đã được ứng dụng trong kỹ nghệsản xuất nước tương hóa giải còn gọi là xì dầu hay tàu vị yểu Phương pháp thuỷ phânbằng acid có ưu điểm là rẻ và nhanh, hiệu suất thuỷ phân cao từ 85 đến 90%, thời gian vàquy trình sản xuất được rút ngắn, sản phẩm giàu acid amin và dễ bảo quản Mùi vị nướctương rất ngọt và thơm Nhược điểm của thuỷ phân bằng acid là: Chi phí năng lượng vàthiết bị cao do phải chịu nhiệt và chống acid ăn mòn, việc sử dụng HCl đặc độc hại và

9 Thêm nước

Đóng chai Đậu nành Lúa mì Muối Nước

Nấu đậu nành

Xay lúa mì

Hỗn hợp Xúc tác

nấm mốc

Nuôi ủ tạo Koji

Lên men monori vài tháng

Aspergillus

oryzae

Hình 6: Quy trình sản xuất Shoyu tại Nhật

gây ô nhiễm môi trường, trong quá trình thuỷ phân ở nhiệt độ cao với xúc tác acid HClđặc, sẽ làm phân hủy hoàn toàn Trp và một phần Thr, Ser, Met, Cys Ngoài ra khi nồng

độ HCl cao và nhiệt độ cao thường xảy ra phản ứng giữa Cl2 hoặc HCl với glycerol cótrong chất béo sinh độc tố 3-MCPD

10

Kiềm xúc tác cho phản ứng tạo lysinoalanine làm giảm lysine trong thực phẩm Vìvậy trong sản xuất thực phẩm ít khi dùng kiềm để thủy phân protein

2.4.2 Phương pháp công nghệ vi sinh

Giống như sản xuất nước mắm, tận dụng nguồn enzym ngay trong bản thânnguyên liệu, trong sản xuất tương, người ta sử dụng nguồn enzym protease do vi sinh vậtsinh ra trong quá trình lên men

Đặc điểm của việc lên men bởi vi sinh vật là hiệu suất thuỷ phân thấp và thời gianthuỷ phân kéo dài Vì vậy sản phẩm proteolysat là hỗn hợp gồm cả protein, pepton,peptide và acid amin, mà điển hình là tương Bắc Các sản phẩm này thường khó bảoquản, do trong sản phẩm có nhiều enzym khác gây nên sự biến đổi chất lượng vì vậy cần

có biện pháp ức chế enzym hay thanh trùng sản phẩm khi đã thủy phân đạt yêu cầu

Các enzym endoprotease của vi khuẩn thủy phân đặc hiệu tại vị trí liên kết cácacid amin kỵ nước Vì vậy các peptides tạo thành sẽ có acid amin kỵ nước ở đầu chuỗi,làm tăng khả năng bị đắng

Cũng có thể kết hợp công nghệ vi sinh và acid để khắc phục nhược điểm

11

Hình 7: Quy trình sản xuất nước tương bằng công nghệ acid [14]

Để rút ngắn thời gian và ổn định chất lượng sản phẩm thì nên sử dụng chế phẩmenzym thay thế lên men bằng vi sinh vật.

2.4.3 Phương pháp công nghệ enzym

Quy trình công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp enzym như sau:Theo đề nghị của công ty Novo quy trình enzyme với 5 enzym được phối hợp sử dụnggồm protease, cellulase, amylase Quy trình này có ưu điểm là điều kiện thủy phân ônhòa, hoàn toàn không sử dụng hóa chất, không làm biến đổi thành phần acid amin banđầu, nhưng hiệu suất tối đa chỉ đat 70%

Để khắc phục nhược điểm của cả hai phương pháp trên và bổ sung ưu điểm chonhau, ta kết hợp thủy phân bằng acid với thủy phân bằng enzym

12

Hình 8: Qui trình sản xuất nước tương bằng công nghệ vi sinh và acid [14]

 Công nghệ enzym kết hợp acid

Có thể thực hiện thuỷ phân bằng enzym trước rồi sau đó mới thuỷ phân bằng acidhoặc thuỷ phân bằng acid rồi sau đó thuỷ phân bằng enzym Quy trình được lựa chọnnhư sau:

13

Hình 9: Quy trình công nghệ Enzym kết hợp acid [14]

Việc sử dụng enzym protease kết hợp acid xúc tác quá trình thủy phân có ưu điểm

là giảm thiểu sử dụng hóa chất độc hại, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, rút ngắn thờigian sản xuất Có thể sản xuất trên hệ thống thiết bị sẵn có

Ngoài 3 phương pháp chính nêu trên còn có những phương pháp công nghệ tương tựsản xuất từ nguyên liệu đậu nành hạt bằng phương pháp vi sinh, hay thay đổi thành phầnnguyên liệu bã dầu đậu nành, bã dầu đậu phụng, kết hợp gluten bột mì

Mỗi phương pháp sản xuất sẽ cho một sản phẩm có tên gọi khác nhau và mùi vị cũngkhác nhau Tùy vào thị trường mà nhà sản xuất sẽ chọn loại sản phẩm thích hợp nhưngcần phải đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm

3 Quá trình hình thành 3-MCPD

3.1 Điều kiện hình thành độc tố

Nghiên cứu phản ứng hình thành và phân hủy 3-MCPD thấy rằng:

14

Phản ứng này tạo ra các sản phẩm: monochloropropanol, dichloropropanol,monochloropropanediol, nhưng nhiều nhất là 1,3- dichloro- 2- propanol (1,3- DCP) và 3-monochloropropanol (3- MCPD).

Cường độ phản ứng tạo 3-MCPD phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ Ở điều kiện tối ưu

là 2300C thì lượng 3-MCPD tạo thành là 50 mg/kg glycerol tham gia phản ứng Ở 1000Chàm lượng 3-MCPD sinh ra chỉ là 0,6mg/kg

3.2 Sự hình thành 3-MCPD trong nước tương và thực phẩm

Xì dầu (tương): là thực phẩm được sản xuất từ quá trình lên men và chuyển hóadầu tương bởi vi sinh vật (Apsergillus oryxae hay A sojae), tuy nhiên trong công nghệsản xuất hiện nay, người ta thường xuyên sử dụng nguyên liệu là khô dầu tương (đã táchdầu) rồi thủy phân bằng HCl

Trong công nghệ sản xuất nước tương có 2 thành phần chính là protein và chất béo

từ bánh dầu đậu phộng (hoặc là bã đậu nành) Khi nấu ở nhiệt độ trên 1000oC phản ứngphân hủy xảy ra, phân giải các mạch Protein thành các chất bổ dưỡng là các acid amin.Đồng thời chất béo cũng được thủy phân thành các glycerol và acid béo

Glycerol thanh gia các phản ứng thế gốc Clo của acid clohric (HCl) tạo thành MCPD và 1,3-DCP

3-15

Phương trình phản ứng như sau:

Chất độc 3-MCPD cũng được tạo thành một cách gián tiếp khi nhà sản xuất nướctương muốn tăng hương vị sản phẩm, đã thêm vào một lượng lớn acid HVP ngoại sinh (vídụ: Monosodium glutamate) vì lượng HVP bổ sung này được sản xuất bằng cách dùngHCl để phân hủy protein Đây cũng chính là lý do một số thực phẩm khác như xúc xích,kem, bánh bích quy, ngũ cốc rang (lạc đậu), malt đen, dịch chiết malt đen, bơ, … cũng có3-MCPD nhưng với hàm lượng rất nhỏ

Ngoài ra 3-MCPD cũng có thể hình thành trong quá trình nấu nướng thông thườngkhí Clo trong nước (nhiều hệ thống nước dùng khí Cl2 để xử lý) tiếp xúc với chất béo vàđược gia nhiệt trong quá trình nấu nướng

16

Ở nước ta cho tới nay, nước tương công nghiệp được sản xuất từ bánh dầu chủ yếubằng phương pháp thủy phân hóa học: sử dụng tác nhân xúc tác là HCl Quy trình côngnghệ như sơ đồ sau:

Từ qui trình trên cho ta thấy được 3-MCPD được hình thành từ bước thứ 2 trongqui trình chế biến [14]

4 Tác hại của 3-MCPD

4.1.Ảnh hưởng của 3-MCPD đến sức khỏe

17

Lần đầu tiên ở Anh quốc, năm 1999, một loại nước tương nhập từ Trung quốcđược phát hiện có nồng độ 3-MCPD ở mức 6-124mg/kg, sau đó một khảo sát tiến hànhtrên 40 mẫu nước tương trên thị trường (nhập từ Trung Quốc, Hồng Kông, Đài loan,Phillippine), tìm thấy 2/3 lượng mẫu này có chứa hàm lượng 3-MCPD ở mức độ cao hơnliều lượng cho phép [3]

Trong hội nghị của ủy ban khoa học về thực phẩm (SCF) lần thứ 17 vào tháng 5năm 2001 Các nhà khoa học đã thông qua ý kiến chưa tìm thấy sự gây độc cho gen của3-MCPD (dựa trên những nghiên cứu in vivo đối với những liều rất cao) Các thương tổnnày đưa đến kết luận là 3-MCPD được xếp vào nhóm hoá chất gây ung thư có đáp ứngtheo liều lượng nhưng không gây độc cho gen (có nghĩa là có nguy cơ gây bệnh đối với

cá thể tiếp xúc chứ chưa có bằng chứng sẽ tạo đột biến gen, di truyền cho thế hệ sau) [7]

Dựa trên kết quả đó, giới khoa học phải chấp nhận suy luận ngoại suy là 3-MCPDvẫn có thể có nguy cơ gây hại cho con người Từ 2002, nhiều quốc gia trên thế giới đãtiến hành nghiên cứu, khảo sát và thiết lập ngưỡng tiếp xúc được cho là tương đối an toànđối với hoá chất này

Theo Kwack và các cộng sự viên , 2004, với nồng độ (5mg/kg) được bơm trựctiếp vào dạ dày của chuột đực Sprague–Dawley trong 4 tuần, gây ra hiện tượng tinh trùnggiảm sự di động, giảm thời gian giao hợp Bên cạnh đó, giảm H+- ATP ở đuôi mào tinhhoàn Từ những kết quả, nhóm đưa đến kết luận 3-MCPD gây ra hiện tượng độc tố tinh.[5]

Tiếp bước, nghiên cứu của Cho và các cộng sự., 2008: tiến hành thí nghiệm trênloài chuột SD (Sprague–Dawley) cho uống nước có bổ sung 3-MCPD với 4 nồng độ khácnhau (0, 25, 100 và 400 ppm 3-MCPD) trong vòng 2 năm Kết quả thu được: trọng lượng

cơ thể và tiêu thụ nước ở cả chuột đực và chuột cái ở nồng độ 400ppm có dấu hiệu giảmhơn so với chuột ở đối chứng Bên cạnh đó, họ cũng quan sát dấu hiệu ung thư ống thận

và tế bào kẽ tinh hoàn đối với những con chuột có sử dụng nước bổ sung 3-MCPD và cao

2 giới chuột ở giai đoạn nghiên cứu tuần thứ 13 Đặc biệt, phân tích chỉ tiêu huyết học,

18

ghi nhận: MCH và tiểu cầu, triglyceride giảm; BUN, ALP, Albumin tăng ở nồng độ 100

và 300/200 ppm [2]

Tóm lại, 3-MCPD gây ảnh hưởng đến quá trình sinh sản, thay đổi trọng lượng cơthể, ảnh hưởng đến các yếu tố miễn dịch Đặc biệt gây ra hiện tượng tăng sinh mô thận,ung thư ống thận và tế bào kẽ tinh hoàn Tuy nhiên, đây chỉ là những nghiên cứu trên loàiChuột, chưa có một kết luận chính xác về sự ảnh hưởng của 3-MCPD lên cơ thể người

4.2 Giới hạn cho phép của 3-MCDP trong nước tương

Trong báo cáo gần đây nhất của Uỷ hội Ô nhiễm thực phẩm trực thuộc liên hiệpFAO/WHO tại phiên họp mới nhất diễn ra ở Bắc kinh mới trong tháng 4/2007 Khuyếncáo hiện hành của FAO/WHO về định mức thu nạp 3-MCPD có thể chấp nhận được chomỗi người là 0.002mg/ngày Dựa vào khuyến cáo đó mà mỗi cơ quan chủ quản của mỗinước sẽ thiết lập ra một định mức chuẩn riêng cho phép nồng độ 3-MCPD riêng cho nướcmình [4]

Lý do tại sao chỉ phải đặt ra cho nước tương vì cho đến nay, trên thế giới cũng chỉmới tìm thấy nước tương sản xuất theo phương pháp thuỷ phân là có dư lượng 3-MCPDcao nhất

Nồng độ tối đa 3-MCPD cho phép trong một kg nước tương của 1 số quốc gia [22]

Liên hiệp Châu Âu, Hà Lan, Hy Lạp, Bồ

Đào Nha, Malaysia, Thụy Điển

0.02mg/kg

19