Báo cáo tổng quan về 3 MCPD

Hình 1.2: Phản ứng hình thành 3-MCPD - MCPD 3-monochloropropane-1,2-diol là một hoá chất thuộc nhóm chlorpropanol được hình thành và hiện diện trong thực phẩm thông qua các quá trình phả

Lời mở đầu

Thực phẩm là yếu tố quan trọng song hành với sự sinh tồn của loài

người Theo quá trình tiến hoá và phát triển của loài người, thực phẩm cũng

được phát triển theo Cùng với sự tiến triển của khoa học công nghệ, công

nghệ chế biến thực phẩm cũng phát triển Nguy cơ tác hại đến sức khoẻ của

thực phẩm từ nguồn thức ăn thô là nguy cơ tự nhiên đến từ chính thành phần

chứa trong thực phẩm hoặc tạp nhiễm môi trường, cũng biến đổi theo quy

trình chế biến thực phẩm công nghiệp là tạp nhiễm và phát sinh

Có nhiều nguồn nguy cơ tác hại đến sức khoẻ của thực phẩm, nhưng

tập trung lại có thể sắp thành hai nhóm chính là nhóm vi sinh vật và nhóm

hoá chất Nếu như thực phẩm thô nguồn vi sinh vật là do tạp nhiễm hay do

ký sinh thì nguồn hoá chất là do nội tại, là thành phần chứa trong thực phẩm

đó Thí dụ như nấm; trong các loại nấm độc, thành phần alkaloid là hoá chất

gây ngộ độc chết người Trong khi đó, nguy cơ vi sinh vật và hoá chất trong

thực phẩm công nghiệp thì đa dạng và khó đánh giá hơn nhiều Đối với

nguồn độc tố là hoá chất, ngoài nguồn nguy cơ do tạp nhiễm hoặc tự sinh thì

còn do phát sinh trong dây chuyền chế biến Nguồn nguy cơ do phát sinh

trong dây chuyền chế biến có thể lại là một tai nạn nghề nghiệp mà cũng có

thể do nhà sản xuất cố ý để đạt được hiệu ứng thành phẩm

Nhu cầu về một thực phẩm đáp ứng không những về dinh dưỡng mà

còn về tính an toàn và không gây hại cho sức khoẻ đối với người tiêu dùng

là cần thiết Vì vậy mà các kỹ thuật đánh giá mối nguy hại của một thực

phẩm đối với sức khoẻ cũng đòi hỏi phải phát triển để bắt kịp với công nghệ

chế biến thức ăn ngày càng cao và đa dạng nhằm phát hiện và loại trừ bớt

những nguy cơ tác hại đến cơ thể người tiêu dùng

1 Tổng quan về 3-MCPD:

1.1 Nguồn gốc, tác dụng của 3-MCPD: [5]

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

có công thức phân tử chung C3H7ClO2, khối lượng phân tử 110,5 Chloropropanols có các dẫn xuất 1,3-DCP; 2-MCPD; 2,3-DCP và 3-MCPD

Trong đó, 3-MCPD có hàm lượng cao nhất và tồn tại dưới dạng hỗn hợp

racemic của 2 đồng phân (R) và (S) (hàm lượng của 2 đồng phân đối quang

Hình 1.2: Phản ứng hình thành 3-MCPD

- MCPD (3-monochloropropane-1,2-diol) là một hoá chất thuộc

nhóm chlorpropanol được hình thành và hiện diện trong thực phẩm thông

qua các quá trình phản ứng giữa một nguồn có chứa clorine (ví dụ như muối

ăn hoặc kể cả nước) trong thực phẩn hoặc một thành phần nào đó trong thực

phẩm với các chất béo Ngoài 3-MCPD, còn có 1,3-DCP

(1,3-dichloro-2-propanol), cũng thuộc nhóm này Phản ứng này được xúc tác bởi nhiệt độ

qua quá trình nhiệt phân khi chế biến thực phẩm thí dụ như chiên nướng

Cho nên, về lý thuyết, tất cả các loại thực phẩm nào hội đủ 3 điều kiện: “có

chứa thành phần clorine + thành phần chất béo + nhiệt” đều có thể sản sinh

ra 3-MCPD, tuy nhiên với hàm lượng từ mức độ vi lượng, vết hoặc nhiều

vượt mức an toàn, rất khác nhau Những thực phẩm nào ngoài nước tương

và sản phẩm chế bién từ đậu nành qua thuỷ phân bằng acid dưới nhiệt độ có

chứa 3-MCPD sẽ được đề cập trong một bài viết khác Và cho đến hiện nay,

cơ chế nhiễm như thế nào, hình thành như thế nào, ở mức độ nào để có thể

hình thành được 3-MCPD trong thực phẩm vẫn chưa được hiểu ngọn ngành

Tuy nhiên, một khi đã sinh ra thì tính ổn định của cấu trúc 3-MCPD phụ

thuộc vào độ pH và nhiệt độ môi trường Độ pH càng cao (kiềm) và nhiệt độ

càng cao thì tỷ lệ 3-MCPD bị phân huỷ tăng lên

1.2 Tác động đối với cơ thể:

 Khi vào cơ thể người, 3-MCPD sẽ biến đổi thành một số chất khác,

và tất cả chúng đều gây nguy hiểm cho sức khoẻ con người, bao gồm:

 1,3-DCP: Có khả năng gây biến đổi gene và nhiễm sắc thể, làm

tổn thương gan (thậm chí khiến gan bị hoại tử), viêm phế quản và dạ dày Không đợi khi bạn đã đưa nước tương vào cơ thể, chất này xuất hiện ngay trong nước tương nếu sản phẩm chứa 3-MCPD nồng độ cao Cứ 20 phân tử 3-MCPD thì sẽ có một phân tử 1,3-DCP xuất hiện

 Mercapturic acid: Gây hại rất mạnh đối với thận

 Axit Beta – chlorolactic: Làm giảm khả năng di chuyển của tinh

trùng, giảm pH môi trường mào tinh dẫn đến hiếm muộn

 Axit oxalic: Là chất độc đối với thận, vì dạng tinh thể canxi

oxalat gây viêm cầu thận, tắc nghẽn vùng tủy tuyến thượng thận - tuyến nội tiết quan trọng đối với con người

 Glycidol: Làm biến đổi gene và nhiễm sắc thể, gây ung thư

 Một số thí nghiêm kiểm chứng:

 Thử nghiệm trên chuột cống: [4]

Liều gây độc cấp tính qua đường uống của 3-MCPD ở chuột cống

(rat) là 150mg/kg thể trọng Nếu cho chuột cống dùng liều lặp lại (ngắn

hạn) ở nồng độ 1mg/kg thể trọng thì có biểu hiện giảm độ di chuyển của tinh

trùng, thay đổi hình dạng tinh trùng và gây suy giảm khả năng sinh sản ở

chuột cống đực cũng như các loài có vú khác (với liều sử dụng cao hơn liều

trên) Nếu cho chuột nhà (mouse) và chuột cống tiếp xúc với liều 25mg/kg

cơ thể thì có thấy xuất hiện các thương tổn ở hệ thần kinh trung ương

Cũng đã có bốn nghiên cứu dài hạn tường trình về độc tố và khả năng

gây ung thư, hai nghiên cứu trong số đó tiến hành trên chuột nhà và chuột

cống Tuy nhiên chỉ có một nghiên cứu được xác nhận là đủ tiêu chuẩn để có

thể đánh giá được nguy cơ Ngoài ra cũng tìm thấy các tổn thương quá sản

và tân sản ở các tế bào Leydig của tinh hoàn, tuyến vú, tuyến tuỵ và bao quy

đầu Ngoài ra cũng thấy tỷ lệ phát sinh của thương tổn tăng sản hoặc khối u

chịu ảnh hưởng hiệu ứng liều lượng, gặp ở tất cả các nhóm động vật nghiên

cứu có nghĩa là tỷ lệ thương tổn gia tăng khi cho tiếp xúc với liều lượng cao

hơn, và giảm xuống khi giảm liều tiếp xúc Trong nghiên cứu này, các khoa

học gia xác nhận thương tổn tăng sản ống thận là tai biến nhạy nhất

* Với 3-MCPD:

- Liều 1mg/kg thể trọng/ngày (TT/N): tinh trùng giảm khả năng hoạt

động & giảm khả năng sinh sản của chuột đực

- Liều lớn hơn 10mg đến 20mg/kg TT/N: gây tổn thương tinh hoàn

chuột đực, biến đổi hình dạng tinh trùng, giảm khả năng sinh sản của chuột

đực

- Lớn hơn 25mg/kg TT/N: gây tổn thương hệ thần kinh trung ương

- Liều 30mg/kg TT/N: làm tăng trọng lượng thận của chuột

* Với 1,3-DCP:

Hàm lượng lớn hơn 19mg/kg TT/N trong nhiều ngày: gây khối u ở

thận, gan, biểu mô miệng, lưỡi, tuyến giáp và biểu hiện ung thư do biến đổi

gen

 Như vậy với 1,3-DCP độc tính cao hơn 3-MCPD nhưng do có sự

liên quan giữa 2 chất về hàm lượng và 3-MCPD dễ phát hiện hơn nên trong

chỉ tiêu chất lượng thường nhắm vào 3-MCPD

 Các thí nghiệm khác trên động vật cũng cho thấy:

3-MCPD gây hại đến hầu hết các cơ quan như cản trở cơ thể sản xuất

testosterol dẫn đến giảm khả năng tình dục, làm teo tinh hoàn, xuất hiện u

hạt viêm, gây bệnh thận mãn tính, tăng đường niệu, giảm tế bào máu do suy

tủy, tăng nguy cơ ung thư vú của giống đực

Cho đến nay, vẫn chưa có một nghiên cứu dịch tễ học hay lâm sàng

nào về tác hại của 3-MCPD trên người cả Tuy nhiên, nghiên cứu trên tế

bào tinh trùng người trong phòng thí nghiệm cho thấy có hiệu ứng hiệp lực

giữa 3-MCPD với nguyên tố đồng (Cu) làm giảm khả năng di chuyển của

tinh trùng

Nghiên cứu về tính đột biến ở tế bào vú biệt lập cho thấy thường là

dương tính nhưng phải với liều tiếp xúc khá cao (0.1-9mg/ml) Một số thử

nghiệm về tính đột biến trong cơ thể cho thấy kết quả âm tính Tóm lại, uỷ

ban khoa học hiện thời kết luận 3-MCPD chưa phải là độc tố gây tổn hại gen

trong cơ thể

 Nói cách khác, nếu một người nặng 50kg uống 50 kg nước

tương/ngày, trong nhiều ngày liên tục, thì mới ảnh hưởng tới sức khoẻ

1.3.1 Mức độ hiện diện trong thực phẩm:

3-MCPD đầu tiên được phát hiện là một hoá chất tạp nhiễm trong các

sản phẩm gia vị có chứa protein thực vật được thuỷ phân bằng acid Quy

trình sản xuất này sử dụng acid HCl đậm đặc để chiết xuất các loại thực vật

giàu protein như đậu tương (đậu nành) dưới nhiệt độ cao Và vì thế mà

3-MCPD cũng có một hàm lượng nhất định nào đó trong một số loại thực

phẩm hoặc thành phần chế tạo thực phẩm, như các sản phẩm quay rán,

nướng

Đối với sản phẩm nước tương và tương tự, Cục Kiểm nghiêm thực

Phẩm Anh quốc đã tiến hành một số các đánh giá cho thấy đây là sản phẩm

phổ biến nhât có chứa hàm lượng 3-MCPD cao nhất Các thực phẩm khác

cũng tìm thấy phổ biến có chứa 3-MCPD là bánh mì và bánh bích-quy

(biscuit) (chủ yếu là loại nướng hoặc rang) và thịt cá có ướp Thức ăn nấu

nướng trong gia đình cũng tìm thấy có chứa 3-MCPD nhất là những món

nướng lò, nướng điện

Một số thực phẩm có thể bị nhiễm 3-MCPD do tiếp xúc với màng

bao có nước chứa epichlorhyrin như xúc-xích, trà túi lọc, lọc cà phê Tuy

nhiên, với công nghệ cải tiến các màng bao bọc, việc tiếp xúc với chất liệu

có thể gây nhiễm 3-MCPD có thể coi như ít gây hại cho người

1.3.2 Ước tính lượng thu nạp của cơ thể mỗi ngày:

Như đã nêu trên, sản phẩm nước tương và tương tự là những thực

phẩm phổ biến có chứa hàm lượng 3-MCPD cao nhất, do đó việc ước tính

mức độ thu nạp cho cơ thể mỗi ngày chủ yếu dựa trên số liệu tiêu thụ loại

thực phẩm này do các nước cung cấp Có nghĩa là, mỗi quốc gia cần phải có

một khảo sát riêng cho nước mình về lượng nước tương tiêu thụ trung bình

cho mỗi người dân trong một ngày là bao nhiêu; ngoài ra cũng cần phải xác

định lượng tiêu thụ thấp nhất và lượng tiêu thụ cao nhất, để cân nhắc mức độ

lệch của chỉ số tiêu thụ

Đối với các sản phẩm có chứa 3-MCPD khác không phải nước tương,

thì Bộ Nông-Lâm-Ngư nghiệp của Anh và các nước âu châu chấp nhận giả

định là 1/8 trọng lượng thức ăn đó; có nghĩa là 180g/ngày trên 1500g của

lượng thực phẩm khô đó, bao gồm các gia vị có khả năng chứa 3-MCPD

Dựa trên số liệu khảo sát của Anh quốc, nồng độ tồn lưu trung bình của

3-MCPD được tính là 0.012mg/kg, nên có thể ước tính mức tiêu thụ trên mỗi

đầu người/ngày cho các thực phẩm khác có chứa 3-MCPD là 2 microgam

1.3.3 Nồng độ 3-MCPD cho phép: [4]

Châu Âu: 0.020 mg/kg chất 3-MCPD: tính trên nước tương có độ khô

40% và sản phẩm protein thực vật thủy phân acid (CE 466/2001 ngày

Việt Nam (QĐ 11/2005/QĐ-BYT) ngày 25/3/2005: 1mg/kg chất

3-MCPD trong nước tương, xì dầu và dầu hào

Cho đến hiện nay, theo chúng tôi được biết Việt nam hiện vẫn chưa có

một công trình khảo sát nào có tính hệ thống để đánh giá mức tiêu thụ trung

bình, tối thiểu và tối đa đối với sản phẩm nước tương Tuy vậy, nhà nước

cũng có quy định hàm lượng tối đa cho phép sự hiện diện của 3-MCPD

trong 1kg nước tương là 1mg/kg Quy định này được cho là an toàn sức

khoẻ cho người tiêu dùng Nhưng chúng ta cần phải hiểu vấn đề này cho cho

rõ ràng hơn

Quy định 1mg/kg hay 0.02mg/kg 3-MCPD của nước tương như đã nói

trên là được đánh giá dựa vào số liệu khảo sát chung tính trên bình quân đầu

người của một quốc gia, để thuận tiện trong việc ước tính hiệu suất vừa an

toàn cho người tiêu dùng và cũng dung hoà được cho nhà sản xuất có thể

đáp ứng được tiêu chuẩn kỹ thuật Đành rằng quy định cho đến hiện nay của

FAO/WHO vẫn đang chấp nhận mức tiêu thụ tối đa cho mỗi cơ thể (tính

trung bình đối với người khoẻ mạnh trong dân chúng) là 2microgram/kg cơ

thể, có nghĩa là nếu một người nặng 50kg thì lượng 3-MCPD tiêu thụ tối đa

một ngày có thể là 0.1mg; và với một loại nước tương vừa đạt đúng tiêu

chuẩn 1mg/kg (và cho rằng 1kg nước tương cũng bằng 1lít nước tương) thì

người này có thể tiêu thụ tối đa một ngày đến 100ml

Thế nhưng đây là giả định chung tính chung cho trung bình chứ không

riêng cho một cá thể nào cả Do đó chúng ta cần hiểu quy định 1mg/kg hay

0.02mg/kg 3-MCPD trong nước tương hay liều cho phép thu nạp

2microgram/kg cơ thể/ngày đều là trị số tham khảo chứ không phải là trị số

an toàn cho sức khoẻ Trị số này có thể thay đổi một khi có bằng chứng mới

Bởi vì các trị số này đều chỉ mới được ước tính từ mô hình thực nghiệm ở

chuột chứ chưa có nghiên cứu nào tiến hành trên người cả Sở dĩ Liên hiệp

châu Âu lại quy định mức 3-MCPD tối đa cho phép trong sản phẩm nước

tương chỉ là 0.02mg/kg là nhằm mục đích bảo vệ người tiêu dùng nhằm

giảm thiểu yếu tố nguy cơ của nước tương gia tăng tích luỹ vào mức độ cơ

thể tiêu thụ cho phép hàng ngày là 2microgram/kg cơ thể, bởi vì 3-MCPD

còn có thể đến từ các nguồn thức ăn khác nữa

Do đó để dung hoà các khía cạnh, giới chức có thẩm quyền thiết lập

một tiêu chuẩn ở ngưỡng được công nhận là tương đối an toàn để nhà sản

xuất có thể đáp ứng được; còn phía người tiêu dùng, tuỳ cá nhân mình có thể

tự quyết định cho mình là nên dùng bao nhiêu, liều lượng như thế nào là vừa

phải, tuỳ theo thể trạng sức khoẻ Nhưng chúng ta cũng nên hiểu rằng, trong

cuộc sống hàng ngày chúng ta tiếp xúc với rất nhiều nguy cơ gây tổn hại đến

sức khoẻ của chúng ta Các nguy cơ này luôn thường trực, có một phần

chúng ta đã nhận dạng được nhưng đa phần là chưa nhận dạng được Quá

chú trọng đến những chuyện thời sự nóng bỏng này, quên đi những yếu tố

nguy cơ khác thì tổn hại lâu dài chưa xuất hiện, chúng ta có thể bị ảnh hưởng

bởi những nguy cơ tức thời

2 Phân tích:

2.1 Phương pháp phân tích sắc kí kết hợp khố phổ : [6]

2.1.1 Phương pháp sắc kí khí kết hợp khối phổ là gì?

Gas Chromatography Mass Spectometry (viết tắt là GC-MS hoặc

GCMS, tạm dịch là Phương pháp Sắc ký khí kết hợp với Khối phổ) là một

phương pháp mạnh mẽ với độ nhạy cao được sử dụng trong các nghiên cứu

về thành phần các chất trong không khí Bản chất GC-MS, đúng như tên gọi

của nó, là sự kết hợp của Sắc ký khí (Gas Chromatography) và Khối phổ

(Mass Spectometry) Ngưỡng phát hiện của phương pháp này là 1 picogram

(0.000000000001 gram)

2.1.2 GC-MS có thể làm được gì?

Phân tách: GC-MS có thể phân tách các hỗn hợp hóa chất phức tạp

trong không khí hay trong nước Có thể hình dung điều này như một cuộc

chạy đua Tất cả các vận động viên cùng xuất phái tại 1 thời điểm nhưng

người nào chạy nhanh hơn sẽ về đích trước Ở đây, tốc độ được quyết định

bởi tính bay hơi Chất nào có tính bay hơi cao sẽ di chuyển nhanh hơn chất

có tính bay hơi thấp

Định lượng: GC-MS có thể định lượng một chất bằng cách so sánh

với mẫu chuẩn, là chất biết trước và đã được định lượng chuẩn bằng

GC-MS

Nhận dạng: Nếu trong mẫu có một chất lạ xuất hiện, khối phổ có thể

nhận dạng cấu trúc hóa học độc nhất của nó (giống như việc cảnh sát lấy dấu

vân tay của 1 người) Cấu trúc của chất này sau đó được so sánh với một thư

viện cấu trúc của các chất đã biết Nếu không tìm được chất tương ứng trong

thư viện thì nhà nghiên cứu có thể dựa trên cấu trúc mới tìm được để phát

triển các ý tưởng về cấu trúc hóa học Nói cách khác, nhà nghiên cứu thu

một dữ liệu mới và có thể đóng góp vào thư viện cấu trúc nói trên sau khi

tiến hành thêm các biện pháp để xác định được chính xác loại hợp chất mới

này

2.1.3 GC-MS hoạt động như thế nào?

Thiết bị GC-MS được cấu tạo từ 2 thành phần Phần sắc ký khí (GC)

phân tách hỗn hợp hóa chất thành một mạch theo từng chất tinh khiết Phần

khối phổ (MS) xác định cả định tính và định lượng các chất này

Hình 2.1: Máy sắc kí khí kết hợp khố phổ (GC/MS)

Hình 2.2: Cấu tạo của máy GC/MS

 Sắc ký khí (GC):

A Cửa tiêm mẫu (injection port): 1 microliter dung môi chứa hỗn hợp

các chất sẽ được tiêm vào hệ thống tại cửa này Mẫu sau đó được dẫn qua hệ

thống bởi khí trơ, thường là helium Nhiệt độ ở cửa tiêm mẫu được nâng lên

3000C để mẫu trở thành dạng khí

B Vỏ ngoài (oven): Phần vỏ của hệ thống GC chính là một lò nung

đặc biệt Nhiệt độ của lò này dao động từ 400C cho tới 3200C

C Cột (column): Bên trong hệ thống GC là một cuộn ống nhỏ hình trụ

có chiều dài 30 mét với mặt trong được tráng bằng một loại polymer đặc

biệt Các chất trong hỗn hợp được phân tách bằng cách chạy dọc theo cột

này

 Khối phổ (MS):

Khối phổ được dùng để xác định một chất hóa học dựa trên cấu trúc

của nó Hãy tưởng tượng đến một bộ đồ chơi ghép hình Nếu chẳng may bạn

đánh rơi bộ đồ chơi này xuống nền nhà, khi đó một số mảnh ghép bị văng ra

trong khi một số khác vẫn dính với nhau Xem xét lại các mảnh này bạn có

thể tưởng tượng ra được hình ảnh cần ghép Đây cũng chính là nguyên lý

của Khối phổ

A Nguồn Ion (ion source): Sau khi đi qua cột sắc kí khí, các hóa chất

tiếp tục đi vào pha khối phổ Các phân tử phải đi qua một luồng electrons và

vì vậy chúng có thể bị chia thành các mảnh nhỏ hơn và tích điện dương Các

mảnh này được gọi là ion Điều này là quan trọng bởi vì các hạt cần ở trạng

thái tích điện thì mới đi qua được bộ lọc

B Bộ lọc (Filter): Khi các ion di chuyển trong bộ phận khối phổ, dựa

trên khối lượng mà chúng được sàng lọc bởi một trường điện từ Bộ lọc này

có khả năng lựa chọn, tức là chỉ cho phép các hạt có khối lượng nằm trong

một giới hạn nhất định đi qua

C Bộ cảm biến (detector): Thiết bị cảm biến có nhiệm vụ đếm số

lượng các hạt có cùng khối lượng Thông tin này sau đó được chuyển đến

máy tính Tại đây các phép tính được thực hiện và xuất ra kết quả gọi là khối

phổ (mass spectrum) Khối phổ là một biểu đồ phản ánh số lượng các ion

với các khối lượng khác nhau đã đi qua bộ lọc

 Máy tính:

Bộ phận chịu trách nhiệm tính toán các tín hiện do bộ cảm biến cung

cấp và đưa ra kết quả khối phổ

Phân tích kết quả

Làm thế nào để phân tích các kết quả từ máy tính? Dưới đây là một

hình khối phổ Trục X là khối lượng còn trục Y là số lượng Mỗi hóa chất

chỉ tạo ra một mô hình duy nhất, nói cách khác mỗi chất có một “dấu vân

tay” để nhận dạng, dựa trên mô hình ion của nó

Trên hình ta thấy phân tử ban đầu có khối lượng là 5 Trên sơ đồ khối

phổ hạt lớn nhất này được gọi là ion phân tử (molecular ion) Các hạt nhỏ

hơn có khối lượng 1,2,3 và 4 được gọi là các ion phân mảnh (fragment ions)

Trong trường hợp ví dụ trên ta thấy các phân tử của chất này có xu hướng bị

phá vỡ thành các tổ hợp 1-4 hơn là 2-3

Các nhà nghiên cứu có thể so sánh khối phổ thu được trong thí

nghiệm của họ với một thư viện khối phổ của các chất đã được xác đinh

trước Việc này có thể giúp họ định danh được chất đó (nếu phép so sánh tìm

được kết quả tương ứng) hoặc là cơ sở để đăng ký một chất mới (nếu phép

so sánh không tìm được kết quả tương ứng)