DINH DƯỠNG VÀ AN TOÀN THỰC PHẨM TÌM HIỂU VỀ độ độc 3 MCPD TRONG THỰC PHẨM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM  MÔN HỌC: DINH DƯỠNG VÀ AN TỒN THỰC PHẨM TÌM HIỂU VỀ ĐỘ ĐỘC 3-MCPD TRONG THỰC PHẨM GVHD: Ths Nguyễn Đặng Mỹ Duyên SVTH: MSSV Nguyễn Hoàng Vĩnh Phước 18116150 Trần Thị Phượng 18116159 Phạm Lê Diễm Quỳnh 18116203 Trần Thị Thu Hường 18116175 Trần Thị Thu Hường 18116175 Lớp thứ 6, tiết 1-2, phòng A105 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2020 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN NỘI DUNG Khái quát 3-MCPD 1.1 Tính chất vật lí 1.2 Tính chất hóa học 1.2.1 Cấu trúc 1.2.2 Sự ổn định suy thoái 1.2.3 Phản ứng Cơ chế hành thành 3-MCPD .7 2.1 Sự hình thành 3-MCPD từ glycerol 11 2.2 Sự hình thành 3-MCPD từ allyl alcohol .12 2.3 Sự hình thành 3-MCPD từ lipid hydrochloric acid 13 2.4 Sự hình thành 3-MCPD từ carbohydrates với dung dịch hydrochloric acid .15 2.5 Hình thành polyamidoamine-epichlorohydrin resin (PAAE) 15 3-MCPD thực phẩm 16 3.1 Sản phẩm lên men từ đậu nành .16 3.1.1 Sự hình thành 3-MCPD nước tương 16 3.1.2 Phương pháp giảm lượng 3-MCPD sản xuất nước tương acid-HVP 17 3.1.3 Tiêu chuẩn sử dụng 20 3.2 Sản phẩm dầu ăn chất béo 21 3.2.1 3-MCPD sản phẩm dầu ăn chất béo .21 3.2.2 Phương pháp làm giảm lượng 3-MCPD dầu ăn chất béo .22 3.2.3 Tiêu chuẩn sử dụng 25 3.3 Thức ăn cho trẻ sơ sinh sữa mẹ ( sữa công thức dành cho trẻ sơ sinh) .25 3.3.1 Độc tố 3-MCPD sữa công thức dành cho trẻ sơ sinh (infant formula) 25 3.3.2 Phương pháp giảm lượng 3-MCPD glycidyl este sữa công thức 30 3.3.3 Tiêu chuẩn sử dụng 31 Khả hấp thụ, chuyển hóa độ độc 3-MCPD thể 33 4.1 Sự hình thành 3-MCPD thể 33 4.2 Phân tích 3-MCPD .33 4.3 Đánh giá mức độ phơi nhiễm mãn tính 33 4.4 Khả chuyển hóa 3-MCPD thể .35 4.5 Độc tính động vật thí nghiệm 35 4.6 Phương thức tác động 38 Phương pháp xác định 3-MCPD thực phẩm 39 PHẦN KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 DANH MỤC HÌNH Hình 1 Cơng thức hóa học 3-MCPD Hình Phép chiếu Fisher đồng phân Monoloropropanediol từ phân tử Lglycerol Hình Phản ứng phân hủy 3-MCPD 2-MCPD trong dung dịch kiềm (DolezÏal and VelõÂsÏek 1992, 1995) Hình Các phản ứng đặc trưng 3-MCPD Hình 3-MCPD monoester 3-MCPD diester .6 Y Hình Sự hình thành chloropropanediol từ glycerol (Collier et al., 1991) 12 Hình 2 Phản ứng allyl alcohol (prop-2-en-1-ol) hypochlorous acid (HOCl): ưu tiên hình thành 3- MCPD từ carbenium ion bền (Allinger et al., 1976) 13 Hình Sự hình thành chloropropanediol từ phospholipids (Collier et al.,1991) 14 Hình Sự hình thành chloropropanediol from triacylglycerol 14 Hình Cân 2-chlormethyl-oxirane, hình thành 3-MCPD 16 Hình Sơ đồ quy trình sản xuất nước tương acid-HVP thơng thường 19 Hình Các chế phản ứng để hình thành este axit béo ‐ MCPD .21 Hình 3 Bổ sung dầu thực vật tinh chế làm nguồn chất béo sữa cơng thức 26 Hình Sự phát triển mức trung bình (𝜇g kg − 1) este 3-MCPD GE (tất biểu thị dạng gốc tự do) loại dầu chất béo khác Châu Âu giai đoạn 2010-2015 27 DANH MỤC BẢNG Bảng Tiêu chuẩn lượng 3-MCPD tối đa thực phẩm nước 20 Bảng Sự kết hợp khác phương pháp tẩy trắng .24 Bảng 3 Quy định giới hạn GE tối đa dầu thực vật, sữa bột, thức ăn công thức thực phẩm sử dụng với mục đích y tế đặc biệt cho trẻ sơ sinh trẻ nhỏ 32 LỜI MỞ ĐẦU 3-Monochloropropane-1,2-diol (3-MCPD) độc tố thực phẩm sinh q trình xử lí nhiệt nghiên cứu rộng rãi nhiều thập kỹ Bài tiểu luận nhóm chúng tơi sâu tìm hiểu độc tố 3-MCPD thực phẩm Bao gồm: khái quát 3MCPD; chế hình thành 3-MCPD, xuất loại thực phẩm khác (sản phẩm lên men từ đậu nành, sản phẩm dầu ăn chất béo, thức ăn cho trẻ sơ sinh sữa mẹ); khả hấp thụ chuyển hóa độ độc 3-MCPD thể phương pháp xác định 3-MCPD thực phẩm Cho đến nay, 3-MCPD xác định dạng tự liên kết thực phẩm qua xử lý nhiệt, dầu ăn chất béo thực phẩm dành cho trẻ sơ sinh bao gồm sữa mẹ Các chất ô nhiễm thực phẩm dành cho trẻ sơ sinh sữa mẹ nhấn mạnh vấn đề nghiêm trọng, gây mối nguy hiểm tiềm tàng cho trẻ sơ sinh Cách tiếp cận phân tích xác định 3-MCPD sửa đổi cải tiến để hoàn thiện Ngày nay, việc xác định dẫn xuất hợp chất phương pháp sắc ký khí khối phổ sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, nhu cầu lớn việc phát triển phương pháp tạo kết có độ xác cao Một số khía cạnh độc tính liên quan đến 3-MCPD chưa biết Một số nghiên cứu khả gây ung thư độc tính di truyền 3-MCPD thực loài gặm nhấm; nhiên, khơng có nghiên cứu lâm sàng người báo cáo 3-MCPD có tác dụng bất lợi thận khả sinh sản báo cáo rộng rãi Sự hấp thụ 3MCPD vào thể mô đường trao đổi chất xác định từ nghiên cứu khác Mặc dù nhiều nghiên cứu thực 3-MCPD, cần phải nghiên cứu thêm nhiều khía cạnh lĩnh vực PHẦN NỘI DUNG Khái quát 3-MCPD 3-Monochloropropane-1,2-diol (3-MCPD) độc tố thực phẩm thuộc nhóm chloropropanol khơng bay Nó hình thành q trình chế biến sản xuất số thực phẩm 3-MCPD phát lần vào năm 1978 dạng tự (Velisek et al., 1978) Dạng liên kết (este hóa) xác định vào năm 1980 (Davídek et al., 1980) Cả hai dạng tìm thấy protein thực vật thủy phân acid (HVP acid) Khả gây ung thư độc tính di truyền 3-MCPD vấn đề trội, nhiều người quan tâm Do năm 2001, tổ chức giới như: Tổ chức Nông lương Liên hợp (FAO); Tổ chức Y tế Thế giới (WHO); Ủy ban Chuyên gia Phụ gia Thực phẩm (JECFA); Ủy ban Châu Âu (EC) thiết lập mức tối đa dung nạp hàng ngày từ lượng thức ăn (TDI) 3-MCPD µg/kg lượng thể (Food Standards, 2003) EC đưa mức giới hạn quy định 0,02 mg/kg 3-MCPD thực phẩm liên quan đến HVP nước tương (European Commission Regulation, 2001) 3MCPD độc tố nguy hiểm xuất nhiều loại thực phẩm mà người tiêu thụ với lượng lớn hàng ngày Do đó, ngành cơng nghiệp thực phẩm phải nỗ lực để giảm hàm lượng 3-MCPD thực phẩm thành phần thực phẩm xuống mức thấp (European Commission Regulation, 2001) 3-MCPD hình thành dạng sản phẩm phụ trình sản xuất protein thực vật dạng nước (HVP) nước tương cách sử dụng acid để thủy phân Các tiền chất 3-MCPD dùng để hình thành HVP nước tương bao gồm: hydrochloric acid lipid dư từ nguyên liệu thô sử dụng (VelõÂsÏek et al 1978) Các chế hình thành (Collier et al 1991) suy thoái (DolesÏal VelõÂsÏek 1992, 1995) sản xuất HVP nghiên cứu Kể từ ô nhiễm HVP chloropropanols giải thỏa đáng ngành công nghiệp sản xuất đồng thời tồn số phương pháp cấp sáng chế để loại bỏ hiệu chúng (Faesi et al.,1986) 3-MCPD hình thành loại thực phẩm chế biến khác, đặc biệt loạt sản phẩm ngũ cốc qua xử lý nhiệt nướng, rang sấy khơ 1.1 Tính chất vật lí Ở nhiệt độ phịng, 3-MCPD chất lỏng nhớt khơng màu màu vàng nhạt Nó có tỉ trọng 1,32 g/cm3, điểm nóng chảy 40°C điểm sơi 213°C 760 mm Hg 3-MCPD có tính hút ẩm cao, tan nước dung mơi hữu có độ phân cực từ trung bình đến cao bao gồm: metanol, etanol, chloroform ethyl acetate 1.2 Tính chất hóa học 1.2.1 Cấu trúc Về mặt hóa học, 3-MCPD glycerol chlorohydrin, hình thành nhóm hydroxyl phân tử glycerol thay nguyên tử chlorine (Hamlet et al., 2002) Tên IUPAC 3-chloropropane-1,2-diol (3-CPD) Nó gọi α-chlorohydrin glycerol α-monolorohydrin Cơng thức phân tử C3H7ClO2 phân tử lượng 110,5 3-MCPD phân tử bất đối xứng tồn dạng hỗn hợp đồng phân đối quang (R) - (S) - có nguồn gốc từ prochiral L-glycerol là: (R) - (-) - 3chloropropane-1,2-diol (S) - (+) -3-chloropropane-1,2-diol Chúng có mặt theo tỷ lệ 1: acid-HVP Hoạt tính sinh học chất đối quang có khác 3-MCPD phản ứng dễ dàng với alcohol, aldehyde, ammonia, hợp chất amino, ketone thiol (Velısek et al., 1991) 3- MCPD hợp chất khơng bay có nhiệt độ sơi cao 213oC Nó dễ hịa tan nước có độ hịa tan cao chất béo chất béo (National Toxicology Programme, 2013) Hình 1 Cơng thức hóa học 3-MCPD Hình Phép chiếu Fisher đồng phân Monoloropropanediol từ phân tử L-glycerol 1.2.2 Sự ổn định suy thoái 3-MCPD tương đối khơng ổn định mơi trường kiềm Nó bị phân hủy thành gly-cerol thông qua hợp chất trung gian epoxide glycidol trung gian theo phản ứng 1.3 Phản ứng thường sử dụng để giảm mức độ 3-MCPD HVP thương mại (Brown et al 1989) Hình Phản ứng phân hủy 3-MCPD 2-MCPD trong dung dịch kiềm (DolezÏal and VelõÂsÏek 1992, 1995) Nghiên cứu phản ứng phân huỷ monochloropropanediol môi trường dung dịch lỏng có pH khoảng - nhiệt độ từ 25 - 85°C cho thấy rằng: 3-MCPD bị phân hủy theo động học bậc đồng thời độ ổn định nhạy cảm với pH nhiệt độ Phản ứng phân huỷ tuân theo phụ thuộc nhiệt độ Arrhenius với lượng hoạt hố khơng đổi (E) 119,2 kJ mol -1 khoảng pH - (DolesÏal and VelõÂsÏek , 1992) 1.2.3 Phản ứng 3-MCPD thực phản ứng đặc trưng alcohol alkyl chloride Nó phản ứng dễ dàng với acid, alcohol, aldehyde, ammonia, hợp chất amino, ketone thiol (VelõÂsÏek et al 1991) Một số số tóm tắt hình 1.4 Ví dụ, 3-MCPD dẫn xuất từ amino alcohol amino acid xác định HVP (VelõÂsÏek et al 1991) Khơng có chứng chắn hợp chất có hình thành loại thực phẩm khác hay khơng Hình Các phản ứng đặc trưng 3-MCPD Sau dùng nhiều liều lượng 3-MCPD 3-MCPD lưỡng cực, thay đổi sinh hóa liên quan đến ngộ độc thận giống kiểu hình mức độ Cả hai hợp chất tạo mảng mô bệnh học thận bao gồm tổn thương cầu thận tăng sản biểu mô ống (Akane H, 2013) Có số chứng hạn chế số este 3-MCPD có tác dụng chống vô sinh nam giới liều lượng phân tử tương tự 3-MCPD thay đổi thoái hóa ống sinh tinh ghi nhận sau điều trị este axit béo 3-MCPD (Kwack SJ, 2001-2011) Khơng có nghiên cứu độc tính di truyền in vitro este axit béo 3MCPD xác định Từ chứng hạn chế (một nghiên cứu với điểm cuối khác nhau) có sẵn, khơng có dấu hiệu cho thấy este axit béo 3-MCPD độc tố gen in vivo (Kwack SJ, 2001-2011) Glycidol Độc tính thần kinh quan sát thấy sau 28 ngày điều trị chuột cống với 200mg glycidol / kg thể trọng ngày (Kwack SJ, 2001-2011) Glycidol gây độc tính thận nghiên cứu liều lặp lại chuột cống chuột nhắt với liều khoảng 150–400mg / kg thể trọng ngày Nghiên cứu khả gây ung thư kéo dài hai năm chuột nhắt (25-50mg/kg thể trọng/ngày) chuột cống (37.5-75 mg/kg thể trọng ngày) cho thấy khởi phát khối u nhiều quan hai giới Bằng chứng hỗ trợ khả gây ung thư glycidol cung cấp nghiên cứu ngắn hạn dòng chuột chuyển gen (Kwack SJ, 2001-2011) Tác dụng chống sinh sản nam ghi nhận chuột cống chuột nhắt LOAEL thấp 25 mg/kg bw ngày chuột, dẫn đến giảm 36% số lượng tinh trùng mào tinh Điều chuyển đổi glycidol thành 3-MCPD dày (Akane H, 2013) Glycidol gây độc cho mẹ chuột mà không tạo bất thường bên ngồi lớn thai nhi Độc tính thần kinh quan sát thấy chuột đực tiếp 37 xúc với mẹ với liều 49 mg glycidol / kg thể trọng ngày thời kỳ mang thai cai sữa (Akane H, 2013) Có chứng mạnh mẽ từ liệu in vitro số chứng từ nghiên cứu in vivo cho thấy glycidol hợp chất gây độc cho gen.(Kwack SJ, 2001-2011) Quan sát người Khơng có liệu độc tính liên quan xác định 4.6 Phương thức tác động 3-MCPD este axit béo 3-MCPD Tác dụng độc thận tinh hồn có liên quan đến chuyển hóa oxy hóa 3-MCPD thành b-chlorolactaldehyde axit b-chlorolactic Sự ức chế đường phân chất chuyển hóa liên quan đến đường bchlorolactate cho có chế gây độc cho thận 3-MCPD giải thích giảm khả vận động tinh trùng (Kwack SJ, 2001-2011) Ở chuột, giảm hoạt động glutathione reductase có chọn lọc theo vùng hàm lượng glutathione xác định chế thay gây độc thần kinh Trong não chuột cống chuột nhắt, độc tính 3-MPCD ảnh hưởng đến tế bào thần kinh đệm với việc tế bào thần kinh xảy sau tế bào hình chết Các khối u tuyến vú, khối u thận lành tính chuột có liên quan đến tăng sản ống, phương thức hoạt động khơng gây độc gen Glycidol este axit béo glycidyl Glycidol chất điện phân mạnh, phản ứng dễ dàng với nucleophile tế bào Việc phát nồng độ 3-MCPD cao glycidol huyết sau cho chuột dùng glycidol cho thấy số độc tính glycidol chuyển đổi phần thành 3-MCPD in vivo (Kwack SJ, 2001-2011) Sự suy giảm glutathione gan đáng kể quan sát thấy sau tiếp xúc với glycidol 38 Phương pháp xác định 3-MCPD thực phẩm Sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS/MS) 3-MCPD phân tích máy dò số khúc xạ sắc ký lỏng hiệu cao, khơng có mang màu Do đó, việc phân tích 3-MCPD hầu hết thực máy dị bắt điện tử sắc ký khí (GC-ECD) sắc ký khí-khối phổ (GC-MS) để xác định lượng vết Sử dụng kỹ thuật này, phương pháp phân tích trực tiếp yêu cầu cột GC khác để phân tích đồng thời định lượng lượng vết Nhiều nghiên cứu có xu hướng phát triển phương pháp phân tích tạo dẫn xuất thuốc thử bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide, heptafluorobutyric anhydride (HFBA), heptafluorobutyrylimidazole (HFBI), xeton axit phenylboronic (PBA) (20-23) HFBA HFBI hầu hết sử dụng, ưu điểm phân tích đồng thời độ đặc hiệu cao liên quan đến phát khối phổ mảnh có khối lượng lớn Xeton tạo dẫn xuất PBA thường sử dụng xác định 3-MCPD chúng phản ứng với diols Hơn nữa, tạo dẫn xuất PBA có ưu điểm thời gian phân tích ngắn so với phương pháp tạo dẫn xuất khác thực pha nước Vật liệu phương pháp nghiên cứu Thuốc thử vật liệu 3-MCPD đường chuẩn tạo phương pháp pha loãng đồng vị Dung dịch gốc chất chuẩn đồng vị (1000μg/mL) chuẩn bị etyl axetat (J.T Baker, center valley, PA, Hoa Kỳ) Các dung dịch chuẩn bị cách pha loãng dung dịch chuẩn sử dụng etyl axetat PBA (dung dịch 25%), chuẩn bị cách sử dụng 2,5 g PBA (SigmaAldrich, St Louis, MO, Hoa Kỳ), 9,5 mL axeton (PA, Hoa Kỳ) 0,5 mL nước cất (MA, USA) sử dụng để tạo dẫn xuất 3-MCPD Methyl tert-butyl ether hexan lấy từ J T Baker (center valley, PA, Hoa Kỳ) acetonitril để khử protein mua từ Burdick & Jackson (Gangnam-gu, Seoul, Hàn Quốc) Natri clorua natri sunfat lấy từ Junsei (Chuo-ku, Tokyo, Nhật Bản) 39 Mẫu chất lỏng cồn không béo: Dung dịch PBA (25%, 100μL) thêm vào mẫu (10g), bổ sung thêm dung dịch chuẩn nội (3-MCPD-d 5, 100 μg / mL, 10μL ) Phản ứng tạo dẫn xuất thực nhiệt độ phịng 10 phút cách lắc Sau tạo dẫn xuất, mẫu chiết 2g NaCl 2mL hexan (hai lần) Các chất chiết xuất khử nước cách sử dụng 0,5 g Na 2SO4 khan, lọc, làm bay đến 100μL dòng nitơ nhẹ Mẫu chất béo lỏng chất béo rắn: 10 μL dung dịch nội chuẩn 100 μg / mL (3 MCPD-d5) thêm vào mẫu (10 g ) dung dịch thu được chiết 10 mL nước cất 10 phút cách lắc Chất lỏng lipoprotein: Để khử protein, 15 mL axetonitril thêm vào mẫu (10g) với dung dịch nội chuẩn (3-MCPD-d 5, 100μg/mL, 10 μL) Các mẫu khử protein 30 phút cách lắc ly tâm phút Pha nước chuyển sang ống khác, thêm 2g NaCl Acetonitril loại bỏ cách sử dụng ly tâm, pha acetonitril đồng để hòa tan NaCl pha nước Để làm thành phần ưa béo, pha nước làm hai lần mL hexan Sau đó, pha nước làm xử lý theo cách tương tự mẫu khác Điều kiện GC-MS: 3-MCPD, Agilent 7890B-5977A GC-MS (Palo Alto, CA, USA) trang bị cột Ultra-2 (Palo Alto, CA, USA) 17 m sử dụng Kết 3-MCPD chủ yếu phát mẫu chất béo rắn thịt, hải sản sản phẩm liên quan Những kết tương ứng với kết từ Chung et al (26) 3-MCPD phát mẫu chất béo rắn cua, thịt lợn xúc xích Nghiên cứu chứng minh 3-MCPD tạo số loại thực phẩm thơng qua q trình nấu nướng chiên hấp Ủy ban chuyên gia hỗn hợp FAO / WHO phụ gia thực phẩm (JECFA) tóm tắt nồng độ 3- MCPD thực phẩm từ quốc gia khác vào năm 2001 ~ 2006 Các sản phẩm làm từ nước tương có giá trị lớn (9,84mg/kg) giá trị trung 40 bình cao (0,11mg/kg) so với sản phẩm khác 3-MCPD có tỷ lệ phát 100% cà phê rang, với giá trị tối đa cao (1779mg / kg) giá trị trung bình (8,39 mg/kg) nước tương sản phẩm làm từ nước tương (27) Connat Quayle et al (5,6) báo cáo 3-MCPD xảy glycerol Do đó, phân tích tương quan thực 3-MCPD mẫu mà hai phát (n = 13), hầu hết sản phẩm thủy sản Kết cho thấy 3-MCPD, với hệ số tương quan 0,72 41 PHẦN KẾT LUẬN 3-Monochloro-propane-1,2-diol (3-MCPD) thành viên nhóm chất gây ô nhiễm gọi chloropropanols, bao gồm chất gây ung thư động vật có độc tính gen 1,3-dichloropropan-2-ol 3-MCPD sản phẩm phụ nước tương protein thực vật thủy phân tạo thơng qua q trình thủy phân axit, thường có dạng vi lượng (