Đánh giá nguy cơ tác hại đến sức khoẻ của 3 MCPD một hoá chất đƣợc sản sinh trong khâu chế biến sản phẩm xì dầu nƣớc tƣơng và dầu hào, một ví dụ điển hình của tai nạn nghề nghiệp, là mục tiêu được đề cập trong bài viết này
Mở Đầu Thực phẩm yếu tố quan trọng song hành với sinh tồn loài ngƣời Theo trình tiến hố phát triển lồi ngƣời, thực phẩm đƣợc phát triển theo Cùng với tiến triển khoa học công nghệ, công nghệ chế biến thực phẩm phát triển Nguy tác hại đến sức khoẻ thực phẩm từ nguồn thức ăn thô nguy tự nhiên đến từ thành phần chứa thực phẩm tạp nhiễm môi trƣờng, biến đổi theo quy trình chế biến thực phẩm cơng nghiệp tạp nhiễm phát sinh Có nhiều nguồn nguy tác hại đến sức khoẻ thực phẩm, nhƣng lại thành hai nhóm nhóm vi sinh vật nhóm hố chất Nếu nhƣ thực phẩm thô nguồn vi sinh vật tạp nhiễm hay ký sinh nguồn hố chất nội tại, thành phần chứa thực phẩm Thí dụ nhƣ nấm; loại nấm độc, thành phần alkaloid hoá chất gây ngộ độc chết ngƣời Trong đó, nguy vi sinh vật hố chất thực phẩm cơng nghiệp đa dạng khó đánh giá nhiều Đối với nguồn độc tố hố chất, ngồi nguồn nguy tạp nhiễm tự sinh cịn phát sinh dây chuyền chế biến Nguồn nguy phát sinh dây chuyền chế biến lại tai nạn nghề nghiệp mà nhà sản xuất cố ý để đạt đƣợc hiệu ứng thành phẩm Nhu cầu thực phẩm đáp ứng khơng dinh dƣỡng mà cịn tính an tồn khơng gây hại cho sức khoẻ ngƣời tiêu dùng cần thiết Vì mà kỹ thuật đánh giá mối nguy hại thực phẩm sức khoẻ đòi hỏi phải phát triển để bắt kịp với công nghệ chế biến thức ăn ngày cao đa dạng (1, 2), nhằm phát loại trừ bớt nguy tác hại đến thể ngƣời tiêu dùng Đánh giá nguy tác hại đến sức khoẻ 3-MCPD hoá chất đƣợc sản sinh khâu chế biến sản phẩm xì dầu nƣớc tƣơng dầu hào, ví dụ điển hình tai nạn nghề nghiệp, mục tiêu đƣợc đề cập viết PHẦN TÌM HIỂU VỀ 3MCPD 1.1 Khái niệm 3-MCPD viết tắt 3-MonoCloroPropane-Diol (cịn có tên 3-chloro-1,2 Diol) Độc tố 3-MCPD thuộc nhóm hóa chất gây độc có tên gọi chloropropanols Chloropropanols có dẫn xuất 1,3-DCP; 2-MCPD; 2,3-DCP 3-MCPD Trong đó, 3MCPD có hàm lƣợng cao tồn dƣới dạng hỗn hợp racemic đồng phân (R) (S) (hàm lƣợng đồng phân đối quang 50:50) Độc tố 3-MCPD đƣợc hình thành qua phản ứng chất béo với chất có chứa Clo Phản ứng thƣờng xảy trình thủy phân chất đạm thực vật acid clohidric HCl Do thƣờng gặp nƣớc tƣơng, bánh mì, formage, xúc xích nƣớc tƣơng, nhà sản xuất dùng protein thực vật thủy phân acid clohydric để làm tăng vị mặn tăng hƣơng vị (trong quy trình sản xuất nƣớc tƣơng, khâu thủy phân đạm khơ dầu đậu nành) Do đó, dùng nồng độ acid (không cao) độc tố sinh ít, phù hợp với hàm lƣợng tiêu chuẩn cho phép Theo nhiều nghiên cứu, 3-MCPD có khả gây ung thƣ, gây đột biến gien ngƣời Về lý thuyết, tất loại thực phẩm hội đủ điều kiện: “có chứa thành phần clorine + thành phần chất béo + nhiệt” sản sinh 3-MCPD, nhiên với hàm lƣợng từ mức độ vi lƣợng, nhiều vƣợt mức an tồn, khác Cơng thức phân tử chung C3H7ClO2 khối lƣợng phân tử 110,5 1,3-DCP 3-MCPD Về nguyên tắc 3-MCPD tìm thấy tất loại thực phẩm mà q trình chế biến chúng có kết hợp chất béo, axit chlohydric gia nhiệt 1.2 Quá trình hình thành 3MCPD nước tương thực phẩm Xì dầu (Tƣơng): tƣơng loại thực phẩm quen dùng đƣợc sản xuất từ trình lên men chuyển hoá đậu tƣơng vi sinh vật (Aspergillus oryzae or A sojae), nhiên cộng nghệ sản xuất ngƣời ta thƣờng sử dụng nguyên liệu khô đậu tƣơng (đã tách dầu) thuỷ phân axit chlohydric (HCl) Trong nguyên liệu sản xuất nƣớc tƣơng có thành phần protein chất béo từ bánh dầu đậu phộng (hoặc bã đậu nành) Khi nấu nhiệt độ 1000C phản ứng thuỷ phân xảy ra, phân giải mạch protein thành chất bổ dƣỡng acid amin Đồng thời chất béo đƣợc thuỷ phân thành glycerol (còn gọi glycerin) acid béo Glycerol tham gia phản ứng với gốc Clo acid clohric (HCl) tạo thành 3-MCPD 1,3-DCP Phƣơng trình phản ứng nhƣ sau: tức gốc Cl gắn vào vị trí số propane diol 1,3 DCP viết tắt 1,3-DiChloro-2-Propanol tức gốc Cl gắn vào vị trí số propanol Chất độc 3-MCPD đƣợc tạo cách gián tiếp nhà sản xuất nƣớc tƣơng, để tăng hƣơng vị sản phẩm, thêm vào lƣợng lớn axit HVP ngoại sinh (ví dụ: Monosodium glutamate – mì chính) lƣợng HVP bổ sung đƣợc sản xuất cách dùng HCl để thủy phân protein Đây lý số thực phẩm khác nhƣ xúc xích, kem, bánh bích quy, ngũ cốc rang ( lạc đậu), malt đen dịch chiết malt đen, bơ… có 3-MCPD nhƣng với tỷ lệ thấp Có yếu tố góp phần gia tăng lƣợng 3-MCPD nƣớc tƣơng, thời gian bảo quản sản phẩm sau xuất xƣởng Thời gian dài, tỷ lệ 3- MCDP tạo từ phản ứng muối (NaCl) chất béo có diện axit (ví dụ nhƣ axit acetic) sản phẩm lớn Ngồi 3-MCPD hình thành q trình nấu nƣớng thơng thƣờng khí clo nƣớc (nhiều hệ thống nƣớc dùng khí clo để xử lý) tiếp xúc với chất béo đƣợc gia nhiệt trình nấu nƣớng 1.3 Ảnh hưởng 3MCPD người động vật Phần lớn nghiên cứu độc tính chất 3-MCPD đƣợc thực động vật, vi sinh vật dịng tế bào chuẩn, thí nghiệm động vật cho thấy, 3-MCPD gây hại đến hầu hết quan nhƣ cản trở thể sản xuất testosterol dẫn đến giảm khả tình dục, làm teo tinh hoàn, xuất u hạt viêm, gây bệnh thận mãn tính, tăng đƣờng niệu, giảm tế bào máu suy tủy, tăng nguy ung thƣ vú giống đực, có khả nắng gây ung thƣ, làm thay đổi trình nhân gene Khi vào thể ngƣời, 3-MCPD biến đổi thành số chất khác, tất chúng gây nguy hiểm cho sức khoẻ ngƣời, bao gồm: 1,3-DCP: Có khả gây biến đổi gene nhiễm sắc thể, làm tổn thƣơng gan (thậm chí khiến gan bị hoại tử), viêm phế quản dày Không đợi bạn đƣa nƣớc tƣơng vào thể, chất xuất nƣớc tƣơng sản phẩm chứa 3- MCPD nồng độ cao Cứ 20 phân tử 3-MCPD có phân tử 1,3-DCP xuất hiện, Mercapturic acid: Gây hại mạnh thận Axit Beta – chlorolactic: Làm giảm khả di chuyển tinh trùng, giảm pH môi trƣờng mào tinh dẫn đến muộn Axit oxalic: Là chất độc thận, dạng tinh thể canxi oxalat gây viêm cầu thận, tắc nghẽn vùng tủy tuyến thƣợng thận - tuyến nội tiết quan trọng ngƣời Glycidol: Làm biến đổi gene nhiễm sắc thể, gây ung thƣ 1.3 Liều lượng giới hạn cho phép Trƣớc chuyên gia thực phẩm liên minh châu âu gợi ý 3-MCPD phải mức phát đƣợc phƣơng pháp phân tích đại (nói nơm na “3-MCPD không đƣợc tồn thực phẩm”) Tuy nhiên sau nghiên cứu đƣợc công bố, chuyên gia khuyến cáo mức sử dụng tối đa ngày (Tolerable Daily Intake) 2ug/kg thể trọng 1.3.1 Liều lượng gây ảnh hưởng 3MCPD Các nghiên cứu cho thấy Với 3-MCPD: - Liều 1mg/kg thể trọng/ngày (TT/N): tinh trùng giảm khả hoạt động & giảm khả sinh sản chuột đực - Liều lớn 10mg đến 20mg/kg TT/N: gây tổn thƣơng tinh hồn chuột đực, biến đổi hình dạng tinh trùng, giảm khả sinh sản chuột đực - Lớn 25mg/kg TT/N: gây tổn thƣơng hệ thần kinh trung ƣơng - Liều 30mg/kg TT/N: làm tăng trọng lƣợng thận chuột Với 1,3-DCP: Hàm lƣợng lớn 19mg/kg TT/N nhiều ngày: gây khối u thận, gan, biểu mô miệng, lƣỡi, tuyến giáp biểu ung thƣ biến đổi gen Nhƣ với 1,3-DCP độc tính cao 3-MCPD nhƣng có liên quan chất hàm lƣợng 3-MCPD dễ phát nên tiêu chất lƣợng thƣờng nhắm vào 3-MCPD 3.2 Giới hạn tối đa cho phép chất 3-MCPD nước chấm: Châu Âu: 0.020 mg/kg chất 3-MCPD: tính nƣớc tƣơng có độ khơ 40% sản phẩm protein thực vật thủy phân acid (CE 466/2001 ngày 8/3/2001) Úc New Zealand (24/10/2001) 0,2 mg/kg cho chất 3-MCPD + 0,005mg/kg cho 1,3-DCP Canada (25/11/1999): tiêu có tính cách hƣớng dẫn 1mg/kg chất 3-MCPD Đài loan: 1mg/kg chất 3-MCPD Việt Nam (QĐ 11/2005/QĐ-BYT) ngày 25/3/2005: 1mg/kg chất 3-MCPD nƣớc tƣơng, xì dầu dầu hào PHẦN PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 3- MCPD TRONG THỰC PHẨM 2.1 Nguyên lý 3-MCPD đƣợc tách khỏi thực phẩm, sau cho tác dụng với chất trung gian để tạo thành dẫn xuất, dẫn xuất sau đƣợc tách hệ thống sắc kí khí phân tích phƣơng pháp phổ khối (GC/MS & GC/MS/MS) Do phản ứng chuyển đổi trung gian có hiệu suất thấp khơng cố định với lần lặp lại khác nhau, để xác định xác hàm lƣợng 3-MCPD ngƣời ta phải sử dụng nội chuẩn (internal standard) ngoại chuẩn (external standard) Với thực phẩm dạng lỏng nhƣ tƣơng ngƣời ta hấp phụ 3-MCPD (mẫu nội chuẩn đánh dẫu) lên chất hoạt động bề mặt (diatomacous earth, zeolite) sau trích li diethyl ether, sau đặc phân tích hệ thống GC/MS 2.2 Tiến hành THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT VÀ THUỐC THỬ 2.2.1 Dụng cụ Cân phân tích (chính xác đến mg) Pipet 1ml, 2ml, 3ml, 4ml, 5ml Bình định mức 100ml, 50ml, 20ml, 10ml Ống thủy tinh có nắp vặn 5ml, 10ml Bình cầu cất 250ml Xylanh, Đũa thủy tinh Cốc thủy tinh 10ml, 50ml, 100ml Phễu lọc, giấy lọc 2.2.2 Thiết bị Bộ cất quay chân không Hệ thống máy sắc ký khí khối phổ Yêu cầu hệ thống sắc ký khí khối phổ (GC/MS): Có thể sử dụng hệ thống Trace GC-Trace MS Plus (Hãng sản xuất Thermo Finigan) hệ thống máy sắc ký khí khối phổ tƣơng đƣơng với cấu hình kỹ thuật tối thiểu: Đầu dò khối phổ Bộ phận tiêm mẫu chia/ khơng chia dịng (Split/ Splitless Injector), chƣơng trình nhiệt độ (PTV Injector: Programmed Temperature Vaporation Injector) Cột sắc ký mao quản SPB – 1701, dài 30m, đƣờng kính 0.25mm, lớp film 0.25mm Máy tính điều khiển thiết bị xử lý liệu Điều kiện chạy máy a Điều kiện sắc ký: - Chƣơng trình nhiệt độ cột : + Nhiệt độ đầu 45oC, giữ phút; + Sau tăng lên 120oC với tốc độ gia nhiệt 6oC/ phút; + Tiếp tục tăng nhiệt độ lên đến 250oC; với tốc độ gia nhiệt 15oC / phút, giữ nhiệt độ phút; - Tiêm mẫu : Tiêm mẫu với chế độ khơng chia dịng + Nhiệt độ phận tiêm mẫu : 250oC + Thể tích mẫu tiêm : 2ml - Tốc độ khí mang He : 1,5 ml/phút b Điều kiện khối phổ: * MS Tune file: + Nguồn Ion hóa : EI + Năng lƣợng ion hóa : 70eV + Nhiệt độ nguồn ion : 180oC + Nhiệt độ Interface: 200oC + Giá trị khuếch đại Multiplier : 300 – 500V * MS method - Chế độ quét Fullscan + Thời gian quét : - 15 phút + Khoảng khối quét : 35 - 150 amu - Chế độ quét Ion chọn lọc SIM ( Selected Ion Monitoring) + Số khối lựa chọn để quét: 135 +Thời gian quét : – 10 phút 2.2.3 Hóa chất, thuốc thử Hố chất, thuốc thử Hóa chất sử dụng có độ tinh khiết phân tích (TKPT), dung mơi dung mơi dùng cho sắc ký a) Chất chuẩn 3-MCPD b) Diethyl ete loại dùng cho sắc ký c) Aceton loại dùng cho sắc ký d) Acid toluen -4-Sulfonic đ) Ethyl acetat loại dùng cho sắc ký e) Cột Extrelut: Dùng xylanh 60ml, nhồi bơng thủy tinh vào đầu ống xylanh Sau cho từ từ 10g hạt Extrelut vào xy lanh, dùng đũa thủy tinh gõ nhẹ vào thành ống cho hạt xuống chặt g) Natri clorua: Dung dịch bão hồ nƣớc h) Khí Nitơ 99,999% i) Khí Hêli 99,999% Pha chế dung dịch a) Dung dịch acid toluen - - sulfonic Aceton (1g/L): Cân xác 0,1000g acid toluen - - sulfonic (3.3.1.d) cho vào bình định mức 100ml, định mức đến vạch aceton, lắc b) Dung dịch chuẩn 3-MCPD 100ppm: Cân xác 0,0100g 3-MCPD cho vào bình định mức 100ml, định mức đến vạch ethyl acetat, lắc c) Dung dịch chuẩn 3-MCPD 10ppm: Hút 1ml dung dịch 3-MCPD 100ppm vào bình định mức 10ml Định mức đến vạch ethyl acetat, lắc d) Dung dịch chuẩn 3-MCPD 200ppb: Hút 1ml dung dịch 3-MCPD 10ppm vào bình định mức 50ml Định mức đến vạch ethyl acetat, lắc đ) Dung dịch chuẩn 3-MCPD 20ppb: Hút 2ml dung dịch 3-MCPD 200ppb vào bình định mức 20ml Định mức đến vạch ethyl acetat, lắc Các dung dịch chuẩn đƣợc bảo quản tủ lạnh 2.2.4 TIẾN HÀNH XÁC ĐỊNH a Chuẩn bị mẫu Cân 4g mẫu, xác đến 0,001g vào cốc thủy tinh 50ml Thêm vào 8g dung dịch NaCl bão hòa (3.3.1.g), khuấy Cho toàn dung dịch vào cột extrelut (2.2.3.f) Để ổn định 15 phút cho toàn nƣớc chất dung dịch phân bố bề mặt hạt extrelut Rửa giải 3-MCPD 150ml dietyl ête (2.2.3.b) Thu dịch rửa giải vào bình cầu cất Sau đem quay chân khơng đến gần cạn, dùng khí nitơ thổi khơ (2.2.3.h) b Dẫn xuất hóa Dùng pipet hút xác 2ml dung dịch acid Toluen-4-sulfonic aceton (1g/L) (2.2.3.a) vào bình cầu cất, lắc chuyển toàn dung dịch vào ống nghiệm có nút Đặt ống nghiệm vào bếp cách thủy 40oC 90 phút, lấy để nguội nhiệt độ phịng, sau chuyển vào chai 1,5ml để đo máy GC/MS (dịch thử) c Chuẩn bị mẫu chuẩn Các mẫu chuẩn theo nồng độ xác định cụ thể theo bƣớc bảng sau: Bảng : Chuẩn bị mẫu chuẩn ống 3-MCPD chuẩn (20ppb) cho vào cột 1ml extrelut (3.3.1.f) ống ống ống 2ml 4ml 6ml Dung dịch sau rửa giải dietyl ête Cô quay chân không đến gần cạn, thổi khơ (3.3.1.b) khí Nitơ Dung dịch acid Toluen-4-Sulfonic ml aceton (1g/L) (3.3.2.a) Lắc đều, đặt ống nghiệm vào bếp cách thủy 40oC 90 phút Để nguội nhiệt độ phòng, chuyển vào lọ 1,5ml để đo máy GC/MS Nồng độ 3-MCPD chuẩn (ppb) 10 20 40 ống ống ống ống 3-MCPD chuẩn (20ppb) cho vào cột extrelut (2.2.3.f) 1ml 2ml 4ml 6ml 60 Dung dịch sau rửa giải dietyl ête Cô quay chân không đến gần cạn, thổi khơ khí Nitơ Dung dịch acid Toluen-4-Sulfonic aceton (1g/L).2 ml Lắc đều, đặt ống nghiệm vào bếp cách thủy 40oC 90 phút Để nguội nhiệt độ phòng, chuyển vào lọ 1,5ml để đo máy GC/MS Nồng độ 3-MCPD chuẩn (ppb) 10 20 40 60 d Xây dựng đƣờng chuẩn Kiểm tra thiết bị đƣợc chạy ổn định theo điều kiện mô tả mục, lần lƣợt tiêm mẫu chuẩn đƣợc chuẩn bị mục Ghi lại diện tích pic tƣơng ứng với nồng độ Dựa vào nồng độ diện tích pic chuẩn, thiết lập phƣơng trình biểu diễn tƣơng quan tuyến tính nồng độ chuẩn diện tích pic e Tiến hành phân tích Tiến hành tiêm mẫu phân tích vào máy, ghi lại sắc ký đồ lần tiêm mẫu Ghi lại diện tích có thời gian lƣu phổ khối tƣơng ứng với thơì gian lƣu phổ khối chất chuẩn Dựa vào phƣơng trình biểu diễn tƣơng quan tuyến tính nồng độ chuẩn diện tích pic, tính nồng độ 3-MCPD có dịch thử TÍNH KẾT QUẢ Hàm lƣợng 3-MCPD mẫu thử đƣợc tính theo cơng thức sau : Cx V C (ppm) = F m Trong : Cx : nồng độ 3-MCPD dịch thử (ppm) m : Khối lƣợng mẫu đem phân tích (g) V : Thể tích cuối (ml) F : Hệ số pha lỗng đo (F=1: khơng pha lỗng) PHẦN KHẮC PHỤC Để tránh sử dụng nƣớc tƣơng có chất lƣợng khơng đảm bảo ngƣời tiêu dùng nên lựa chọn tƣơng cơng ty có uy tín không nằm danh sách đen công bố Khơng nên dùng tƣơng cơng ty khơng có tiếng tăm lẽ việc sản phẩm công ty không nằm danh sách đen đơn giản ngƣời ta chƣa lấy mẫu để phân tích mà thơi Khơng nên chế biến thức ăn mà có kết hợp chất béo, axit chlohydric nhiệt độ cao TÀI LIỆU THAM KHẢO AOAC Office Methode 2000.1 D.C.Meierhans, S.Bruehlmann, J.Meili, C.Taeschler, Sensitive method for the determination of 3-Chloropropane –1,2-diol and Chloropropane – 1,3-diol by capillary gas chromatography with mass spectrometric detection, Journal of Chromatography A., 325-333, 1998 Sample preparation and criteria for methods of analysis used in official control of the levels of lead, cadmium, mercury and 3-MCPD in certain foodstuffs, Official Journal of the European Communities, 20 – 21, 2001 Food Law News – EU – 2001 http://www.fst.rdg.ac.uk/foodlaw/news/eu-01125.htm Nguyễn Thanh Khuyến, Giáo trình giảng dạy lý thuyết sắc ký, 1998, Trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên, Tp.HCM Trung Tâm Kỹ Thuật – Kỹ thuật sắc ký khối phổ ... 110,5 1,3-DCP 3-MCPD Về ngun tắc 3-MCPD tìm thấy tất loại thực phẩm mà trình chế biến chúng có kết hợp chất béo, axit chlohydric gia nhiệt 1.2 Quá trình hình thành 3MCPD nước tương thực phẩm Xì...PHẦN TÌM HIỂU VỀ 3MCPD 1.1 Khái niệm 3-MCPD viết tắt 3-MonoCloroPropane-Diol (cịn có tên 3-chloro-1,2 Diol)... độc có tên gọi chloropropanols Chloropropanols có dẫn xuất 1,3-DCP; 2-MCPD; 2,3-DCP 3-MCPD Trong đó, 3MCPD có hàm lƣợng cao tồn dƣới dạng hỗn hợp racemic đồng phân (R) (S) (hàm lƣợng đồng phân