Tiểu luận độc tố thực phẩm melamine

I.Tổng quan về melamine: I.1.Melamine là gì? Melamine là một chất hữu cơ, màu trắng pha lê, và khó hòa tan trong nước. Tên khoa học của melamine là 1,3,5triazine2,4,6triamine, có khi còn gọi là cyanuramide hay cyanurotriamine, với cấu trúc hóa học gồm 3 nguyên tử carbone, 6 nguyên tử hydrogen và 6 nguyên tử nitrogen. Trọng lượng phân tử của melamine chỉ 126; trong đó, 66% là nitrogen. Công thức tổng quát C 3H6N6 . Công thức khai triển:. I.2.Điều chế: Nhà hóa học người Đức Liebig là người tổng hợp melamine đầu tiên vào năm 1834. Ban đầu, calcium cyanamide được biến đổi thành dicyandiamide, sau đó được đốt nóng trên nhiệt độ tan chảy của nó thành melamine. Tuy nhiên, hiện nay các nhà máy sản xuất sử dụng ure trong các phản ứng như sau để tạo ra melamine. Có 2 cách để sản xuất melamine từ urea: dùng áp suất cao hoặc dùng áp suất thấp+xúc tác. Quá trình hóa học bằng phương pháp áp suất cao (90150 bar): Đầu tiên urea phân hủy tạo acid isocyanic. Acid isocyanic kết hợp thành cyanuric acid. Acid cyanuric kết hợp NH3 tạo melamine.

MỤC LỤC

I.Tổng quan về melamine -2

I.1.Melamine là gì? -2

I.2.Điều chế -2

I.3.Melamine được sử dụng như thế nào? -3

I.4.Melamine và ngành công nghiệp thực phẩm -4

I.5.Tác dụng của melamine đối với cơ thể -5

I.6.Chỉ tiêu cho phép -9

II.Các phương pháp phân tích hàm lượng melamine - 10

II.1.Phương pháp Kjedahl - 10

II.2.Phương pháp Dumas - 10

II.3.Phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao - 10

II.4.Phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ - 14

III.Các biện pháp khắc phục khi thực phẩm bị nhiễm melamine - 18

IV.Một số giải pháp hạn chế - 18

I.Tổng quan về melamine:

I.1.Melamine là gì?

Melamine là một chất hữu cơ, màu trắng pha lê, và khó

hòa tan trong nước Tên khoa học của melamine là

1,3,5-triazine-2,4,6-triamine, có khi còn gọi là cyanuramide

hay cyanurotriamine, với cấu trúc hóa học gồm 3

nguyên tử carbone, 6 nguyên tử hydrogen và 6 nguyên tử

nitrogen Trọng lượng phân tử của melamine chỉ 126;

trong đó, 66% là nitrogen

Công thức tổng quát C3H6N6

Công thức khai triển:

I.2.Điều chế:

Nhà hóa học người Đức Liebig là người tổng hợp melamine đầu tiên vào năm

1834 Ban đầu, calcium cyanamide được biến đổi thành dicyandiamide, sau đó được đốt nóng trên nhiệt độ tan chảy của nó thành melamine Tuy nhiên, hiện nay các nhà máy sản xuất sử dụng ure trong các phản ứng như sau để tạo ra melamine

Có 2 cách để sản xuất melamine từ urea: dùng áp suất cao hoặc dùng áp suất

*Quá trình hóa học bằng phương pháp áp suất cao (90-150 bar): Đầu tiên

urea phân hủy tạo acid isocyanic Acid isocyanic kết hợp thành cyanuric acid

*Quá trình hóa học bằng phương pháp áp suất thấp (1-10 bar) + xúc tác Al2O3 hoặc aluminosilicate biến tính: Đầu tiên urea phân hủy tạo acid

isocyanic Acid isocyanic hấp phụ lên chất xúc tác và chuyển hóa thành cynamide hoặc carbodiimide 2 chất này sau đó chuyển hóa thành melamine

I.3.Melamine được sử dụng như thế nào:

Melamine (CAS No.108-78-1) được sử dụng

trong quá trình sản xuất các loại nhựa dẻo

melamine, đặc trưng là bằng cách cho phản ứng

với formaldehyde Rất nhiều ngành công nghiệp

sử dụng chất này, kể cả trong sản xuất hồ, nhựa

ép, giấy dán, hợp chất gắn kết, vật liệu bọc ngoài

và chất chống cháy Tại Hoa Kỳ, melamine là một

chất phụ gia thực phẩm gián tiếp chỉ sử dụng như

một thành phần kết dính (21CFR 175.105; Cục

Lưu trữ và Hồ sơ quốc gia Hoa Kỳ,

Administration's Electronic Code of Federal Regulations http://www.gpoaccess.gov/ecfr 18/6/2007)

Melamine cũng có thể được hình thành (như là dẫn chất) từ thuốc trừ sâu cyromazine nếu chất này có mặt trong mô của động vật, thực vật (JMPR Báo cáo 2006)

Nó cũng được sử dụng trong sản xuất bêtông nhằm làm giảm hàm lượng nước, tăng khả năng chịu lực, hạn chế tạo xốp và tăng độ bền của bêtông

Do sở hữu hàm lượng nitơ cao nên ngay từ những năm 50, melamine được sử dụng làm phân bón Tuy nhiên, do phản ứng thủy phân melamine nên tác dụng của nó đối với đất trồng rất hạn chế Melamine cũng có mặt trong thuốc có gốc asen được dùng trong điều trị xoắn trùng Châu Phi Đã từ lâu người ta dùng melamine như một nguồn cung cấp nitơ không phải là protein cho động vật nhai lại (tuy nhiên, quan điểm về ứng dụng này còn chưa nhất quán)

Một điều cần lưu tâm là nhựa melamine thường được sử dụng trong đóng gói thực phẩm của người và động vật cũng như làm nguyên liệu chế tạo các dụng cụ ăn uống như thìa, dĩa nên melamine có thể xâm nhập từ dụng cụ bao gói hay đồ dùng ăn uống vào thực phẩm với hàm lượng rất nhỏ (tính bằng phần triệu)

Sản phẩm cuối cùng bao gồm tấm phủ máy tính (coutertops), bảng xoá khô (dry erase board), giàn khung, keo dán, dụng cụ gia đình, chất làm cháy chậm Melamine là một trong những thành phần chính của chất vàng sắc tố 150 (Pigment Yellow 150), một chất màu trong mực và nhựa Trừ sự cố về an toàn thực phẩm hiện nay, người tiêu dùng tiếp xúc với melamine ở mức được coi là thấp Ngoài mức dư lượng thấp do việc chuyển hoá cyromazine, nó còn có thể xuất hiện thông qua sự thâm nhập melamine từ các mối hàn thiết bị do thực phẩm có tính axit, chẳng hạn như nước chanh, nước cam hoặc sữa chua ở nhiệt độ cao Từ những nguồn này, ước tính người

ta ăn vào một lượng melamine khoảng 0,007mg/kg trọng lượng cơ thể/ngày (OECD 1998)

Axit Cyanuric (CAS No 108-80-5) là chất

có cấu trúc tương tự như melamine.Trong thực

tế, một điều đáng để chúng ta quan tâm là chất đồng hành với melamine đó là axit Cyanuric

có tên khoa học 1.3.5 triazinane 2.4.6 trione và công thức hóa học C3H3N3O3 cấu trúc gồm: 3 nguyên tử C, 3 nguyên tử H, 3 nguyên tử N, 3 nguyên tử O Axit cyanuric là một thành phần trong thức ăn chăn nuôi biuret, một phụ gia thức ăn chăn nuôi dành cho động vật nhai lại,

đã được FDA chấp nhận Người ta còn phát hiện nó có trong nước của bể bơi như một sản phẩm phân tách của dichloroisoycyanurate được sử dụng để khử trùng nước Nó được đưa vào cơ thể con người thông qua việc nuốt nước bể bơi, qua nước uống được sản xuất từ nước bề mặt, và qua việc hoá chất này tích tụ trong cá (OECD 1999) Khi được sử dụng vào mục đích khử trùng nước uống, dichloroisocyanurate Na sẽ nhanh chóng khử chlorinate thành cyanurate Melamine có thể tác dụng với axit cyanuric tạo ra chất melamine cyanurat

là thủ phạm gây ra hiện tượng sỏi thận

I.4.Melamine và ngành công nghiệp thực phẩm:

Melamine hay cyanurotriamide (C3H6N6) là một hợp chất hóa học tan rất

ít trong nước, khi hòa trong nước cùng với bột sẽ tạo thành một hỗn dịch hơi sánh, trắng đục như sữa Đây là chất thường được sử dụng để sản xuất các thành phần của plastic (đồ nhựa, keo dán )

Do trong công thức có lượng nitơ cao (6N), nên khi xét nghiệm bằng phương

pháp đồng vị phóng xạ thì kết quả thu được tương tự như kết quả thử nghiệm một thực phẩm có nồng độ "protein" cao Thực chất nitơ trong melamine là một non-protein nitrogen, tức nitơ không phải chất đạm, cho nên nó không có tác dụng dinh dưỡng như chất đạm

Vì hàm lượng nitơ cao nên melamine được những nhà sản xuất "gian dối" đưa vào thực phẩm Cơ sở để họ thực hiện điều này là những phương pháp kiểm tra như phương pháp Kjeldahl và phương pháp Dumas đo hàm lượng đạm trong thực phẩm (một chỉ số dinh dưỡng) qua việc xác định hàm lượng nitơ Chính vì vậy melamine được dùng để "lừa" phương pháp kiểm tra, lừa các cơ quan kiểm tra và tất nhiên là lừa người tiêu dùng Vậy tại sao nhà sản xuất lại đưa melamine vào trong thực phẩm mà nhất là sữa

và các sản phẩm dùng sữa làm nguyên liệu.? Câu trả lời ngắn gọn là: để tăng giá sản phẩm Đơn giản là lượng protein trong sữa càng nhiều thì nhà sản xuất càng có lý do để tăng giá sữa từ đó có thể nâng giá sản phẩm lên

Ngoài sữa melamine còn có thể xuất hiện trong các sản phẩm dùng sữa làm nguyên liệu như trong cà rem, sữa chua, kẹo, bánh biscuit, v.v… Đương nhiên, theo nguyên tắc phòng ngừa, bất cứ thực phẩm nào cũng không nên hàm chứa melamine Do đó, việc kiểm tra và kiểm nghiệm các sản phẩm lưu hành trong thị trường nước ta không chỉ tập trung vào sữa mà còn xem xét đến các thực phẩm vừa kể

I.5 Tác dụng của melamine đối với cơ thể:

*Độc tính của melamine:

Melamine được biết đến như một chất gây hại nếu nuốt, hít và có thể hấp thụ qua

da Mắt, da và đường hô hấp có thể gây kích thích khi tiếp xúc với melamine, nếu tiếp xúc lâu dài với melamine có thể gây ung thư và ảnh hưởng đến bộ phận sinh sản Liều độc của melamine khá cao với LD 50 là hơn 3 gr/kg trọng lượng cơ thể

Không có số liệu nào của con người liên quan đến độc tính của melamine Các dữ liệu có sẵn từ các công trình nghiên cứu thức ăn chăn nuôi được thực hiện trên chuột đen, chột bạch và chó Ảnh hưởng độc chủ yếu do thức ăn có

melamine trên chuột và loài gặm nhấm là tạo thành sỏi thận, phản ứng viêm

nhiễm và sự tăng sinh trong bàng quang(OECD 1998, Melnick và cộng sự 1984; Bingham và cộng sự 2001, IARC 1986) Sự tạo tinh thể melamine trong nước tiểu đã được ghi nhận trên loài chó

Đi tiểu ra máu đã được thấy trên loài gặm nhấm (IUCLID 2000) Mức thấp nhất không gây ảnh hưởng (NOEL) đối với sỏi bàng quang là 63mg/kg/ngày trong một nghiên cứu trong 13 tuần trên loài chuột (OECD 1998) Các nghiên cứu trong loài gặm nhấm cho thấy có một sự khác biệt giữa con đực và con cái

bị ảnh hưởng, con đực có nhiều khả năng phát triển sỏi thận hơn (DHSS/NTP) Cũng có sự khác nhau giữa các loài về sự tạo sỏi bàng quang, được cho rằng

do sự khác biệt về cơ chế nhiễm độc

Phân tích sỏi bàng quang cho thấy chúng được tạo nên do melamine và axit uric, hoặc melamine trong một chất nền của protein, axit uric và phosphat (Ogasawara H và cộng sự 1995; OECD 1999)

Nhiễm độc của melamine đối với thận

Hầu hết các nghiên cứu thức ăn chăn nuôi trong thời gian dài trên động vật

đã không cho thấy được bất cứ một sự nhiễm độc nào đối với thận Ở chuột cái, tuy nhiên một nghiên cứu trong 13 tuần đã tìm thấy lớp vôi hoá trong các tiểu quản và có liên quan đến liều lượng, và sau đó một nghiên cứu 2 năm đã cho thấy có viêm mãn tính của thận (DHSS/NTP)

Trong chuột và chó, liều melamine cao có đặc điểm của chất lợi tiểu, nhưng không gây ra nhiễm độc thận (Lipschitz và Stokey, 1945)

Khả năng gây ung thư

Việc tạo ra các biểu mô gây ung thư cho bàng quang xuất hiện trong chuột đồng đực được nuôi bằng thức ăn có melamine ở mức 4500ppm (tương đương với 225mg/kg trọng lượng cơ thể/ngày) trong 103 tuần, nhưng không có ở chuột cái hoặc ở chuột bạch (JMPR 2006) Các khối u có liên quan đáng kể với sự phát triển của sỏi thận (DHHS/NTP 1983) và liên quan đến liều lượng cao

Melamine không gây độc cho gen trong ống nghiệm và trong cơ thể sống

Cơ quan quốc tế nghiên cứu về ung thư của WHO đã kết luận là có những bằng chứng đầy đủ trong thử nghiệm trên động vật về tính gây ung thư của melamine trong điều kiện nó có gây ra sỏi thận Đối với con người thì chưa

có đầy đủ bằng chứng về khả năng gây ung thư (IARC 1999)

Độc tính của axit cyanuric:

Axit cyanuric có độc tính thấp trong động vật có vú, với liều cho ăn LD50 trên chuột đồng là khoảng 7.700mg/kg trọng lượng cơ thể (OECD 1999) Một

số nghiên cứu về độc tính ngắn hạn đã cho thấy nó làm hỏng các mô của thận,

kể cả làm giãn nở các ống nhỏ trong thận, hoại tử hoặc tăng sinh các biểu mô mạch, làm tăng các tế bào ưa kiềm, tăng tế bào neurophil, lắng cặn khoáng hoặc xơ hoá Những thay đổi này có thể do các tinh thể muối cyanurate trong ống dẫn của thận (OECD 1999) Mức ảnh hưởng không quan sát được (NOAEL) đối với những tác động này với liều 150mg/kg/ngày (OECD 1999)

Ở người, hơn 98% liều axit cyanuric được bài tiết đều đặn ra cùng nước tiểu trong thời gian 24 giờ (Allen và cộng sự 1982)

Cyanurate natri được thử nghiệm trong một số nghiên cứu dài hạn và ngắn hạn trên chuột và loài gặm nhấm Nó không gây ra bất cứ một tác động nào về độc tố, ung thư hoặc gây dị dạng Những ảnh hưởng quan sát được ở chuột và loài gặm nhấm ở liều cao là sự xuất hiện của các viên sỏi thận, tăng sinh các

mô mạch của bàng quang và tại các nghiên cứu trong thời gian lâu hơn cũng cho thấy các dấu hiệu ảnh hưởng đến ống dẫn của thận NOAEL đối với cyanurate natri từ nghiên cứu 2 năm ở loài gặm nhấm là 154mg/kg trọng lượng

cơ thể/ngày (WHO 2004)

Độc tính kết hợp

Trong khi melamine và axit cyanuric là những chất có độc tính cấp thấp, các bằng chứng từ vụ dịch suy thận cấp ở chó và mèo năm 2007 do tiêu thụ thức ăn dành cho vật nuôi bị nhiễm cho rằng khi melamine và axit cyanuric cùng được tiêu hoá sẽ gây ảnh hưởng đến thận Trong sự cố về thức ăn cho vật nuôi, việc phân tích thức ăn cho thấy có một lượng chất triazin trong thức ăn bao gồm cả melaminee và axit cyanuric Một nghiên cứu nhỏ trong đó mèo được nuôi bằng thức ăn với lượng melaminee và axit cyanuric với liều ngày càng tăng đã có kết quả là có chứng suy thận và xuất hiện sỏi thận (Brown và cộng sự, 2007; Puschnerr và cộng sự, 2007) Điều này đã được khẳng định bởi Dobsson và cộng sự (2008), họ đã thực hiện một nghiên cứu trên chuột chỉ cho

ăn melamine, ammelamine hoặc chỉ ammelide (cả hai là chất giống melamine), hỗn hợp melamine và axit cyanuric hoặc hỗn hợp cả 4 chất trên Nếu chỉ có ammelamine hoặc chỉ có ammelide thì không gây ra bất cứ một ảnh hưởng nào đến thận, nhưng hỗn hợp nói trên thì gây ra những ảnh hưởng có hại đến thận

và tạo ra sỏi thận Quá trình phân tích khẳng định rằng có melamine và axit cyanuric trong thận Xét nghiệm hiển vi quang phổ thấp đối với các tinh thể lấy

từ thận của mèo và chuột đã khẳng định rằng chúng là các tinh thể kết hợp của melamine và axit cyanuric

Trong cơ thể melamine có thể bị thủy phân hoặc được vi khuẩn chuyển hóa thành Cyanuric acid

Trong môi trường pH trong thận (4.5 -8), melamine và acid cyanuric kết hợp tạo muối Melamine cyanurate và rất dễ kết tinh trong môi trường pH này, tạo các tinh thể nhỏ làm tắc nghẽn và phá hủy cấu trúc thận

Melamine sẽ tích tụ trong thận, dần dần hình thành sỏi thận và làm tổn thương cũng như hạn chế chức năng bài tiết của thận Việc chữa trị cũng rất khó khăn vì việc lấy sỏi trong thận sẽ làm tổn thương thận vĩnh viễn Người ta cũng có thể dùng phương pháp lọc máu tuần hoàn nhằm loại dần lượng Melamine đã hấp thụ vào cơ thể

I.6.Chỉ tiêu cho phép:

Cục quản lý thực phẩm dược phẩm Hoa Kỳ và Cơ quan an toàn thực phẩm Châu Âu (EFSA) đã tiến hành những đánh giá ban đầu năm 2007 Cục Quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ đã công bố một công trình đánh giá tạm thời nguy cơ an toàn về melamine và các chất tương tự và đã xây dựng một mức tiêu thụ hàng ngày cho melamine (TDI) là 0,63mg/kg trọng lượng cơ thể/ngày (đối với người lớn ) và 0,32 mg/kg trọng lượng cơ thể /ngày (đối với trẻ em) EFSA đã công bố một tuyên bố tạm thời và khuyến cáo liều 0,5mg/kg trọng lượng cơ thể/ngày đối với tổng melamine và các chất đồng dạng của nó (ammelaminee, ammelamide, axit cyanuric)

Công bố mới nhất của EFSA về nguy cơ đối với sức khoẻ do có melamine trong sữa và các sản phẩm sữa khác dành cho trẻ nhỏ ở Trung quốc đã được công bố vào ngày 24/9

Những giá trị về số liệu này đều dựa trên các nghiên cứu thử nghiệm về độc tính của melamine Vì chưa có nghiên cứu nào điều tra về độc tính kết hợp của melamine và axit cyanuric cùng với nhau để đưa ra một mức tiêu thụ cho từng chất, nên người ta khuyến cáo nên sử dụng giá trị TDI khuyến cáo ở trên Giả sử melamine không được thêm vào có chủ định nhưng mẫu xét nghiệm vẫn có melamine thì sao? Trường hợp này có thể do melamine từ bao gói, dụng

cụ chứa đã xâm nhập vào thực phẩm với hàm lượng rất thấp EU quy định lượng melamine cho phép xâm nhập là 30mg/kg-1 (giới hạn cho formaldehyde

là 15mg/kg-1)

Còn đối với các loại thực phẩm cho gia súc thì theo quy định mới nhất của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (Quyết định số 3762/QĐ-BNN-CN), thức

ăn chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản nếu có chất melamine vượt quá ngưỡng 2,5mg/kg sẽ bị cấm nhập khẩu, sản xuất kinh doanh và lưu hành sử dụng Ngày 12/12/2008, Bộ Y tế Việt Nam đã ban hành ngưỡng melamine tối đa

là 1 mg/kg đối với thực phẩm dành cho trẻ dưới 36 tháng tuổi và 2,5 mg với các thực phẩm khác

II.Các phương pháp phân tích hàm lượng melamine có trong thực phẩm:

Các xét nghiệm nồng độ protein tiêu chuẩn như Kjeldahl và Dumas đánh giá hàmlượng protein trong thực phẩm dựa trên hàm lượng nitơ, do đó các phương pháp này không nhận biết được sự có mặt của các chất có hàm lượng nitơ cao như melamine Tuy nhiên, các phương pháp này vẫn được sử dụng trong công nghiệp

vì giá rẻ và dễ thực hiện

Để phát hiện melamine trong thực phẩm phải sử dụng các phương pháp phức tạp và khá tốn kém Năm 2007, the FDA bắt đầu dùng phương pháp sắc ký lỏng (high performance liquid chromatography - HPLC) để xét nghiệm các chất

melamine, ammeline, ammelide và axit cyanuric trong thực phẩm Một phương pháp khác là dùng phổ Raman (surface-enhanced Raman spectroscopy - SERS) Tại Việt Nam, các trung tâm xét nhiệm đang sử dụng 3 phương pháp nhận biết melamine là HPLC, sắc ký khí ghép khối phổ và sắc ký lỏng ghép khối phổ

II.1.Phương pháp Kjeldahl: Protein được phân hủy bằng H2SO4 tạo (NH4)+ Sau đó NaOH được thêm vào để chuyển (NH4)+ thành NH3 NH3 được cho phản ứng với lượng dư acid boric theo phản ứng H3BO3 + NH3 > NH4+ + BO- BO2- là baz nên được chuẩn lại bằng HCl Từ đó xác định được hàm lượng N hay protein trong mẫu (VD: mẫu sữa) http://www.coleparmer.com/techinfo/t ics.htm&ID=384

II.2.Phương pháp Dumas: Mẫu được đốt cháy hoàn toàn ở nhiệt độ cao và xúc tác tạo nước, CO2, N2 và các khí khác Hỗn hợp khí được dẫn qua nhiều cột để hấp thu lần lượt các khí 1 đầu dò dẫn nhiệt được đặt cuối cũng để đo hàm lượng của N2, từ đó biết được hàm lượng Nitrogen trong mẫu

II.3.Phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao: (high performance liquid chromatography-HLPC)

HPLC là phương pháp sắc ký được phát triển dựa trên phương pháp ghi

sắc ký cột (column chromatography) Thay vì để dung môi nhỏ giọt qua một cột ghi sắc ký dưới tác dụng của trọng lực, người ta đặt lên dung môi áp suất khoảng 400at để sự dịch chuyển xảy ra nhanh hơn Phương pháp này cho phép chúng ta sử dụng các hạt có kích thước nhỏ trong cột hấp phụ (column packing