Báo cáo tiểu luận độc tính của các chất hình thành trong quá trình biến đổi của thực phẩm

Độc tính của LAL sản sinh ra trong quá trình xử lý protein bằng kiềm thì không thể nội suy với người, và trong điều kiện chế biến bình thường một lượng nhỏ LAL hình thành cũng không thể

ĐỘC TÍNH CỦA CÁC CHẤT HÌNH THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH

BIẾN ĐỔI THỰC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Họ và tên học viên MSHV

Nguyễn Thị Nhân Bằng 1570417 Nguyễn Thị Liên 1570427 Lưu Hồ Yến Ngọc 1570432 Nguyễn Hồng Phương Thảo 1570441 Nguyễn Thị Thúy Vy 1570446

GVHD: TS.Phan Ngọc Hòa

1. Độc tính của các chất hình thành trong quá trình biến

4. Độc tính của các chất hình thành trong quá trình biến

đổi vitamin, khoáng

NỘI DUNG

I Độc tính của các chất hình thành trong quá trình biến

đổi protein

Từ dehydroprotein thực hiện phản ứng kết hợp với nhóm ε- NH2 của lysine tại vị trí nối đôi C – C bằng liên kết chéo tạo LAL.

Lysinoalanine

VD: sự hình thành LAL từ axit amin cystine và serine

Protein thực vật thủy phân 40-500

Protein đậu nành (Soya protein isolates) 0-370

Hàm lượng LAL trong protein của các thực phẩm

qua xử lý nhiệt

Theo Gould và MacGregor 1977, Woodard 1975 thì Lysinoalanine

có thể gây hại cho thận của chuột Và khi ăn với liều lượng rất cao thì thấy có dấu hiệu bị hoại tử biểu mô tiểu cầu và ống thận trông dày hơn Đặc biết thấy những tế bào bất thường hình thành ở nội tạng và lớp thành biểu mô

Độc tính của LAL sản sinh ra trong quá trình xử lý protein bằng kiềm thì không thể nội suy với người, và trong điều kiện chế biến bình thường một lượng nhỏ LAL hình thành cũng không thể gây hai với thận

Làm tổn thất giá trị dinh dưỡng của thực phẩm

Tác hại của Lysinoalanine

 Có công thức

 Điều kiện hình thành: Vì mục đích bảo quản và tạo màu người ta thường bổ sung các muối nitrat vào các sản phẩm thịt

 Nitrat sẽ chuyển thành nitrit và nitrit lại tiếp tục phản ứng với các amin bậc hai và bậc ba để tạo thành nitrosamin

2 Nitrosanin

 Được tạo thành bởi tác động của axit nitro và ion nitrit lên các amin bậc 2 hoặc bậc 3

Nguyên nhân hình thành

 Các chất sinh ung thư được hoạt hóa bởi cytocrom P-450

ở vi thể tế bào, các chất gây ung thư biến thành các chất

ưa nước, ái điện tử dễ dàng được đào thải ra ngoài, nhưng cũng có thể kết hợp với nhân tế bào gây dị dạng, ung thư

 Ngày nay đã tách và định lượng được một số nitrosamin đặc hiệu trong thuốc lá, chúng hình thành từ nicotin, amin bậc 4 là tác nhân chính gây ung thư phổi, thực quản, tụy khi hút thuốc lá

Tác hại

Các amin thơm dị vòng (HCAs) là các chất gây đột biến

và gây ung thư đã được tìm thấy trong thịt và cá nấu chín

ở nhiệt độ trên 1500C Hiện nay đã xác định hơn 25 loại HCAs trong các sản phẩm thịt.

HCAs có thể được phân thành hai nhóm chính

 Loại IQ HCAs hay amino-imidazo-azoarenes (AIAs)

 Loại HCAs phi IQ hay amino-carbolines(β-Carboline)

3 Các amin thơm dị vòng (HCAs)

HCA là chất có thể gây ung thư cho con người gồm các loại HCAs như: MeIQ, MeIQx, PhIP, IQ

Khả năng gây đột biến của HCAs (MeIQ, MeIQx) được đánh giá bằng cách kiểm tra trên Salmonella cho thấy HCAs có khả năng gây đột biến cao gấp 100 so với aflatoxin B1 và hơn 2000 lần so với benzo [a] pyrene (PAH).

IQ,8-Độc tính của HCAs

Các nghiên cứu thời gian dài ở chuột cho thấy PhIP gây ung thư ruột kết và tuyến vú ở chuột ở liều lượng

50 – 100ppm.

MeIQ có liên quan với ung thư trực tràng và đại tràng, MeIQx với ung thư phổi, IQ với bệnh ung thư vú.

β-Carboline tìm thấy trong các loại thịt, đã được chứng minh là có đặc tính độc thần kinh mạnh, được tìm thấy ở nồng độ cao hơn khoảng 50% ở những bệnh nhân bị những cơn chấn động thần kinh.

Hàm lượng HCAs trong thịt nấu chín thường cao hơn trong cá, và trong thịt tinh khiết cao hơn trong các sản phẩm thịt hỗn hợp như thịt viên hoặc xúc xích.

Sự hiện diện của IQx trong dịch chiết thịt (2,1 ± 5,9 ng/g), thịt bò nướng (1,5 ng/g) và xúc xích Merguez (0,7 ng/g) cùng với 7,8-DiMeIQx trong thịt bò nướng (0,1 ng/g) và xúc xích Merguez (0,1 ng/g)

HCAs trong thực phẩm

Loại IQ-HCAs được hình thành bằng phản ứng nâu hóa phi enzyme hay còn gọi là phản ứng Maillard trong đó bao gồm creatinine, axit amin tự do và đường khử ở nhiệt độ trên 1500C.

 Các yếu tố ảnh hưởng đến hình thành IQ-HCAs gồm: nồng độ đường <50%, ẩm>40%, sự hiện diện các hợp chất chống oxy hóa như: epigallocatechin gallate và flavonoid ngăn chặn sự hình thành HCAs  ướp gia vị giảm lượng HCAs

Cơ chế hình thành HCAs trong thực phẩm

 Bổ sung sắt (Fe 2+ và Fe 3+ ) vào hỗn hợp creatine, glycine, glucose, tăng sự hình thành của IQx, MeIQx và DiMeIQx lên khoảng 2 lần.

 Nhiệt độ càng cao, thời gian càng dài sự hình thành HCAs càng nhiều

 Chiên áp chảo và nướng thường tạo lượng HCAs cao hơn nấu trong lò nướng, chiên ngập trong dầu mỡ, đun sôi hoặc dùng lò vi sóng.

Con đường hình thành HCAs IQ và IQx

Con đường hình thành HCAs β-carbolinecarboline

Độc tố hình thành trong quá trình

bảo quản

Cơ chế tác động

Histamin bị các bạch cầu hạt mast hoặc bạch cầu ái kiềm giữ, khi các tế bào bạch cầu nhạy cảm và liên kết với các kháng nguyên LgE trên màng -> giải phòng histamin

Histamin còn được tích lũy trong các synape, trong đó có các enzyme acetaldehyde dehydrogenase phân hủy nó, khi có sự thiếu hụt enzym , dẫn đến sự tích lũy lớn -> giải phóng ra khỏi synape

=> lượng lớn histamin được giải phóng -> gây ngộ độc

Triêu chứng

 - Mặt thường đỏ, mắt đỏ Khó thở do phù nề và co thắt khí quản

 - Nổi mẩn đỏ, ngứa, có thể phát ban ngoài da

 - Cảm giác nóng ran trong miệng, tăng tiết nước bọt, kích thích tiết dịch vị của dạ dày, gây buồn nôn, nôn, tiêu chảy

 - Mạch nhanh, hạ huyết áp do giãn mạch

 - Có thể Histamine ảnh hưởng trực tiếp lên hệ thần kinh, gây ra biểu hiện nôn nao, chóng mặt, đau đầu

II Độc tính của các chất hình thành trong quá trình

biến đổi lipit

Các acid béo không no có 2 kiểu đồng phân hình học:

1 Chất béo chuyển hóa (Trans-carbolinefat) -carboline

TFAs

Độc tố hình thành trong quá trình

chế biến

 TFAs trong chất béo tự nhiên: được tạo ra

trong ruột của một số động vật nhai lại (trâu,

bò, dê, cừu, lạc đà, hươu, nai…) và tích tụ trong cơ thể chúng

 TFAs được tìm thấy trong mỡ động vật và các

sản phẩm động vật như sữa, sản phẩm từ sữa

và thịt (chất béo sữa từ 2% đến 8%, và từ 2% đến 5% trong thịt bò).

 Axit béo vaccenic (C18: 1 t11) chiếm 67 – 86

% tổng TFAs

TFAs trong thực phẩm

TFAs hình thành trong quá trình chế biến thực phẩm: chủ yếu tạo ra trong quá trình Hydro hóa dầu thực vật để chuyển thành chất béo rắn (shortening, margarin)

 Nhiều chất béo hydro hóa thậm chí có thể chứa đến 50% chất béo ở dạng đồng phân trans

 TFAs còn được tạo ra trong các quá trình xử lí nhiệt khác như: khử mùi, nấu nướng, chiên

TFAs trong thực phẩm

 Bánh cracker, cookies, bánh ngọt, bánh nướng và các thực phẩm nướng khác

 Khoai tây chiên và các loại snack khác

 Socola, một số loại kẹo

 Thức ăn nhanh

 Bơ thực vật (Shortening và margarin)

 Các lớp phủ kem trên bánh ngọt

TFAs trong thực phẩm

 TFAs gây tăng cholesterol xấu (LDL-carbolineC) trong máu,

xơ cứng động mạch, nhồi máu cơ tim, đột quỵ

 Tăng LDL-C, giảm HDL-C Các phần LDL có thể bám vào bên trong mạch máu và dẫn đến xơ cứng động mạch  đột quỵ

Tác hại của TFAs lên sức khỏe

 TFAs làm phát triển các bệnh ung thư vú, tuyến tiền liệt và ruột già

 TFAs gây tăng tỉ lệ trẻ sinh non, làm giảm cân nặng

và sức khỏe của trẻ sơ sinh

WHO, FAO, Hiệp hội Tim mạch Mỹ (AHA), đề nghị lượng TFAs sử dụng không được vượt quá 1% tổng lượng năng lượng tiêu thụ hàng ngày.

 Đan Mạch và Canada có quy định lượng TFAs trong thực phẩm công nghiệp không được quá 2% tổng

lượng chất béo của sản phẩm

 Cơ quan thực phẩm và dược phẩm Mỹ (FDA) TFAs không quá 0.5g trên mỗi sản phẩm

Kiến nghị hàm lượng TFAs tiêu thụ

2 3-carbolinemonochloropropane-carboline1,2 diol (3-carbolineMCPD)

Được hình thành trong thực phẩm do phản ứng giữa chất béo với các hợp chất chứa chlorine (ví dụ như muối), thường xảy ra trong quá trình chế biến nhiệt, thủy phân đạm thực vật bằng acid HCl.

Cơ chế các dẫn xuất hóa học chuyển thành 3-carbolineMCPD

Tác hại

• Hiện nay, vẫn chưa có nghiên cứu dịch tễ học hay lâm sàng

về tác hại của 3-MCPD trên người

• Nghiên cứu trên tế bào tinh trùng người tỏng phòng thí

nghiệm cho thấy có hiệu ứng hợp lực giữa 3-MCPD với

nguyên tố Cu làm giảm khả năng di chuyển của tinh trùng.

• 3-MCPD được xem là hóa

chất có thể gây ung thư nhưng

hoạt năng theo cơ chế không

gây độc cho gen.

Quy định:

VN 1mg/kg sản phẩm

EU 0.2mg/kg TT/ngày

Arolein là một aldehyde không bão hòa đơn giản nhất, tên quốc tế là propenal, công thức hóa học C3H4O.

3 Acrolein

Công thức hóa học C 3 H 4 O

Khối lượng

phân tử 56,06 g mol

-1

Trạng thái chất lỏng không màu hoặc màu vàng, không màu ở dạng khí

Mùi hăng, khó chịu

Một lượng nhỏ của Acrolein có thể được hình thành và phát tán trong không khí khi đốt cháy chất hữu cơ như cây (thuốc lá) bị đốt cháy hoặc các nhiên liệu như xăng, dầu bị đốt cháy hoặc các chất béo động thực vật

xử lí ở nhiệt độ cao

Acrolein được hình thành một cách tự nhiên trong cơ thể với lượng rất nhỏ như một sản phẩm của quá trình oxy hóa lipid và sự trao đổi chất của α-hydroxy axit amin

 Acrolein tác động theo đường hô hấp, tiêu hóa, và da

 Các triệu chứng do hít phải Acrolein gồm: kích ứng mũi, cổ họng trong vài giây ở nồng độ 0,3 ppm và 2 - 5 ppm phù phổi, xuất huyết phổi, và có thể dẫn đến tử vong

 Tiếp xúc acrolein theo đường miệng ở nồng độ 0,75mg/ kg thể trọng, có thể dẫn đến khó chịu đường tiêu hóa, nôn mửa, ở 2 mg/kg gây loét, xuất huyết dạ dày

Độc tính của Acrolein

Tiếp xúc qua da với hơi hoặc dạng lỏng Acrolein có thể gây nhức mắt, chảy nước mắt, và đỏ, lở loét, hoại tử da (ở dung dịch nồng độ10% acrolein).

 Các nghiên cứu phòng thí nghiệm cho thấy acrolein là yếu gây đột biến, có khả năng can thiệp tới các cơ chế sửa chữa của DNA Một nghiên cứu cho thấy có một tỷ

lệ đáng kể khối u được tìm thấy ở động vật, được cho uống nước chứa Acrolein Tuy nhiên bằng chứng gây ung thư của Acrolein là chưa rõ ràng

 Acrolein hình thành do sự phân hủy của glycerin ở nhiệt

độ lớn hơn 180oC (xử lí nhiệt quá mức các chất béo) Một lượng nhỏ của Acrolein cũng có thể được tìm thấy trong: các loại thực phẩm chiên, dầu ăn, và cà phê rang

Acrolein trong thực phẩm

Loại dầu Lượng Acrolein sinh

34

180 240

Dầu oliu nguyên

chất

9 24

180 240

Hàm Acrolein trong dầu chiên

 Malondialdehyde, một trong những sản phẩm chính của quá trình oxy hóa các axit béo đa không bão hòa

 Tổ chức IARC đã xếp nó vào nhóm chất có khả năng gây ung thư cho người vào năm1985

MDA được tạo ra trong cơ thể người, và là dấu hiệu cho stress oxy hóa ở người

MDA cũng là một sản phẩm phụ của quá trình sinh tổng hợp prostaglandin và thromboxan (phản ứng viêm, sốc phản vệ)

4 Malondialdehyde -carboline MDA

Công thức hóa học C3 H4 O2

Khối lượng phân tử 72,06 g · mol -1

Trạng thái Tinh thể hình kim

Tỉ trọng 0,991 g/ml

Nhiệt độ sôi 72°C (162°F; 345 K)

Điểm sôi 108°C (226°F; 381 K)

Malondialdehyde là chất có khả năng gây đột biến và ung thư ở người

 MDA gây ra các khối u tuyến giáp ở chuột với liều 50 hoặc 100 mg MDA/kg thể trọng trong 5 ngày mỗi tuần, trong 105 tuần

Một số nghiên cứu cho thấy giác mạc của bệnh nhân bị thoái hóa điểm vàng có sự gia tăng Malondialdehyde

MDA cũng có thể được tìm thấy trong phần mô của các khớp xương của bệnh nhân viêm xương khớp

Độc tính của MDA

 MDA có mặt ở mức cao trong các loại thực phẩm bị oxy hóa như thịt cá, dầu cá, dầu cá hồi, hạt có dầu, bột, nước cam, dầu thực vật, chất béo, đậu xanh đông lạnh tươi, sữa, chất béo sữa, bánh mì lúa mạch đen, lúa mạch đen, thịt ướp muối và nấu chín.

Hàm lượng MDA trong thực phẩm

MDA là một trong những sản phẩm cuối của quá trình oxy hóa các axit béo không bão hòa đa

Phản ứng này có thể xảy ra ngay ở điều kiện nhiệt độ thường do sự tiếp xúc của thực phẩm chứa acid béo không bão hòa với oxy không khí

Xảy ra mạnh hơn trong điều kiện nhiệt độ cao (gia nhiệt trong quá trình chế biến thực phẩm)

Cơ chế hình thành MDA trong thực

phẩm

Độc tố hình thành trong quá trình

bảo quản

Nguyên nhân: sự ôi hóa chất béo

Cơ chế phản ứng oxy hóa chất béo xảy ra phức tạp, có thể chia thành 3 giai đoạn là: Khởi tạo, lan truyền – tạo các sản phẩm trung gian và kết thúc phản ứng.

- Lan truyền - tạo các

sản phẩm trung gian

- Kết thúc phản ứng

- Khởi tạo

Sự ôi hóa chất béo sinh ra các độc tố như

Hợp chất peroxyd ROO

Aldehyde

Acid hữu cơ

Hợp chất peroxyd ROO

Cơ chế gây độc: (gốc tự do)

Điện tử lớp ngoài cùng không ghép cặp nên gốc tự do rất không

ổn định và luôn có xu hướng đạt tới sự ổn định

Tác hại

Oxy hóa các hoạt chất sinh học, làm hư hỏng màng tế bào (lớp kép phospho lipid), bẻ gẫy DNA, mở đường cho các độc tố khác tấn công nhân tế bào gây ung thư

(Thiobarbituric acid)

Sự phá hủy vitamin bởi oxy và peroxyd

Gây mùi khó chịu, làm hư hỏng các acid amin qua liên kết amin với formol, ức chế men tiêu hóa rất mạnh

Acid hữu cơ

Kích thích niêm mạc ruột gây tiêu chảy, thúc đẩy quá trình oxy hóa khử làm thức ăn nhanh hư hỏng hơn

3 Độc tính của các chất hình thành trong quá trình

biến đổi glucid

Furan là một ête vòng nhỏ có nhân thơm đặc trưng, còn được biết với tên gọi là furfuran, 1,4-epoxy-1,3-butadien.

Furan đã được phân loại là chất có thể gây ung thư ở người bởi tổ chức Nghiên cứu Ung thư thế giới (IARC) vào năm 1995

1.Furan

Công thức hóa

học C4H 4O

Khối lượng phân tử 68,08 g · mol -1

Trạng thái Không màu, chất lỏng bay hơi

Tỉ trọng 0,936 g / ml

Điểm nóng chảy -85,6°C (-122,1°F; 187,6 K)

Điểm sôi 31,3°C (88,3°F; 304,4 K)

Cơ chế hình thành Furan trong thực

phẩm

Furan được hình thành từ kết hợp đường đơn và amino axit ở 2500 C Mức độ cao nhất của Furan tạo thành trên mỗi mol nguyên liệu ban đầu được sản xuất từ hỗn hợp của glycoaldehyde với L-alanine

Serine sản xuất khoảng 30% số lượng này khi đun nóng với sucrose hoặc ribose, và khoảng 10- 25% khi đun nóng với fructose hoặc glucose Cysteine và alanin cũng sản xuất Furan đáng kể khi đun nóng với glucose.

Sau khi Furan được hấp thụ vào cơ thể, gan sẽ tiết enzym cytochrome P-450 (CYP2E1) thông qua mở vòng để tạo thành carbon dioxide và cis-2-butene-1,4-dialdehyde

Chính cis-2-butene-1,4-dialdehyde phản ứng với protein

và AND, tạo nên các đột biến và khối u

Cơ chế gây độc

Nghiên cứu trên chuột , cho uống với liều 15 mg/kg thể trọng, trong 13 tuần gây ra giảm cân, tăng trọng lượng gan và thận, giảm trọng lượng tuyến ức, tăng đáng kể trong u trong tế bào gan và gây ung thư gan.

2 PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)

 Là những hợp chất hóa học chứa nhiều vòng thơm cấu tạo dạng thẳng, góc cạnh hay chùm Phần lớn chỉ chứa

C, H ( 1 số ít chứa N, S, O)

PAHs – tính chất

 Tại nhiệt độ thường (15-35oC) rắn, nhiệt độ nóng chảy cao, áp suất hơi thấp, chỉ số hòa tan cao dễ bị hấp thu trong cặn, bùn, đất đá (Aln Y et al, 1999), tan nhiều trong dầu mỡ và bền hóa học

 PAHs có quang phổ hấp phụ UV đặc trưng