hiện 27.0±1.04
Các mẫu nước sốt được chiếu xạ với các liều lượng khác nhau như 0, 5, 10, 15 và 20 kGy, với sai số là ± 2% có nồng độ N – nitrosamine trong mẫu sau khi chiếu xạ với liều chiếu xạ khác nhau sau 4 tuần bảo quản được cho ở bảng sau:
Bảng 5.7: Hàm lượng N – nitrosamine (µg/kg) trong mẫu sau khi chiếu xạ với liều chiếu xạ khác nhau Thời gian
bảo quản (tuần)
Liều lượng chiếu xạ (kGy)
0 5 10 15 20 NDMA 0 4.76 2.51 2.63 1.57 0.84 4 2.01 1.54 1.48 0.77 0.50 NPYR 0 3.19 2.33 1.75 1.99 0.42 4 2.84 2.00 1.26 0.78 Không phát hiện
Từ bảng trên ta thấy rằng hàm lượng N – nitrosamine trong mẫu giảm đáng kể ngay sau quá trình chiếu xạ và lượng N – nitrosamine càng giảm khi chiếu xạ với độ chiếu xạ càng cao. Không những vậy lượng N – nitrosamine trong mẫu còn có thể giảm từ 13 – 60% (so với lượng N – nitrosamine ngay sau quá trình chiếu xạ) sau 4 tuần bảo quản thực phẩm.
Nguyên nhân của sự giảm hàm lượng N – nitrosamine trong mẫu sau quá trình chiếu xạ là do bị quang phân bởi các tia chiếu xạ gamma khi có mặt nước. Do đó đây có thể là một phương pháp hữu hiệu để giảm hàm lượng N – nitrosamine dễ bay hơi trong thực phẩm [48].
5.7.3.Hạn chế bằng các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh:
Công thức cấu tạo của một số các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh trong thí nghiệm này là:
Hình 5.5: Công thức cấu tạo của một số hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh
Khi bổ sung các hợp chất trên với nồng độ thay đổi vào phản ứng giữa 50 mM acid amine và 100 mM nitrite ở pH 3.5, 250C trong 1 giờ. Kết quả ảnh hưởng của các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N - pyrrolidine (NPYR), N – piperidine (NPIP) và N – morpholine (NMOR) lần lượt được minh họa bằng các đồ thị sau [78]:
% NPYR bị ức chế
Hình 5.6: Đồ thị ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N - pyrrolidine (NPYR) với các ký hiệu cysteine (CE - º -), cystine (Cl -ª -), glutathione (GU - + -), cysteamine (CEA -O-), cystamine (CEI - ^ -), cysteic acid (CIA - x -), acid thioglycolic (TGA -~-)
Hình 5.7: Đồ thị ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N – piperidine (NPIP), với các ký hiệu cysteine (CE - º -), cystine (Cl -ª -), glutathione (GU - + -), cysteamine (CEA -O-), cystamine (CEI - ^ -), cysteic acid (CIA - x -), acid thioglycolic (TGA -~-) % NMOR bị ức chế Nồng độ (mM) % NM OR bị ức chế
Nồng độ (mM)
Hình 5.8: Đồ thị ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N – morpholine (NMOR) với các ký hiệu cysteine (CE - º -), cystine (Cl -ª -), glutathione (GU - + -), cysteamine (CEA -O-), cystamine (CEI - ^ -), cysteic acid (CIA - x -), acid thioglycolic (TGA -~-)
Nhìn vào các đồ thị trên ta thấy rằng hầu hết các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đều có thể giảm đáng kể hàm lượng N - pyrrolidine (NPYR), N – piperidine (NPIP) và N – morpholine (NMOR) sinh ra ngoại trừ acid cysteic. Trong đó thì cysteine (CE), glutathione (GU) và acid thiolglycolic (TGA) là có ảnh hưởng mạnh hơn cystine (CI) và cysteamine (CEA), có thể giảm hoàn toàn 100% hàm lượng N - pyrrolidine (NPYR), N – piperidine (NPIP) và N – morpholine (NMOR) sinh ra khi nồng độ sử dụng đạt đến 100 mM (tương đương với hàm lượng nitrite sử dụng). Giữa cystine (CI) và cysteamine (CEA) thì cystine (CI) có ảnh hưởng mạnh hơn cysteamine (CEA) một tí còn acid cysteic thì gần như không làm thay đổi hàm lượng nitrosoamine sinh ra.
Ngoài các hợp chất trên thì hành, tỏi cũng có khả năng giảm hàm lượng nitrosoamine sinh ra do trong hành tỏi có chứa lượng lớn các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh như diallyldisulphide, allicin, alliin, diallyltrisulphide, diallyltetrasulphide ...Kết quả của nước ép hành tỏi đến hàm lượng N - pyrrolidine (NPYR), N – piperidine (NPIP) và N – morpholine (NMOR) được cho ở bảng sau:
Bảng 5.8: Anh hưởng của nước ép hành đến hàm lượng NPYR, NPIP và NMOR Nồng độ nước ép
hành (mg/ml)
Phần trăm giảm so với khi không sử dụng (%)
NPYR NPIP NMOR
10 28.0 ± 1.5 26.0 ± 2.7 17.4 ± 1.8
25 65.0 ± 3.0 57.9 ± 2.5 41.0 ± 3.0
Nồng độ nước ép hành (mg/ml)
Phần trăm giảm so với khi không sử dụng (%)
NPYR NPIP NMOR
5 42.8 ± 1.5 43.6 ± 2.1 29.4 ± 1.0
10 91.0 ± 3.3 87.0 ± 2.0 66.0 ± 1.9
Cơ chế tác dụng của các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng
nitrosoamine là do: Các hợp chất này có thể cạnh tranh với các acid amine để phản ứng
với các tác nhân nitrosoamine hóa (NOX, với X là các gốc như Cl, Br, OH, NO2- ...) để
tạo thành các nitrosothiol hoặc thiolnitrite ester làm mất tính độc của oxide nitrite và
ngăn cản phản ứng tạo nitrosoamine. Phản ứng này có thể tóm tắt như sau:
Sau đó các dẫn xuất nitroso của lưu huỳnh này sẽ bị phân hủy tạo thành các hợp chất disulphide theo phản ứng tóm tắt:
Các hợp chất disulphide này tiếp tục phản ứng với nitrite để tạo thành các dẫn xuất nitroso trung gian của lưu huỳnh, rồi lại bị phân hủy tạo thành các chất không có độc tính theo phản ứng tóm tắt sau:
Sản phẩm Sản phẩm
Kết luận:
Nitrosoamine là một nhóm tạp chất hóa học xuất hiện trong quá trình chế biến thực phẩm... do phản ứng giữa muối nitrite/nitrate với các acid amine bậc hai trong thịt ở môi trường acid.
Tác hại: Nitrosoamine có khả năng gây ung thư, gây tổn hại hệ thần kinh và các nguyên liệu di truyền khi thí nghiệm trên động vật.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng nitrosoamine sinh ra trong quá trình chế biến gồm: hàm lượng nitrite/nitrate, acid amine có trong nguyên liệu, các thông số công nghệ của quá trình chế biến: nhiệt độ, thời gian, pH...
Để phân tích hàm lượng nitrosoamine trong thực phẩm chủ yếu dùng phương pháp sắc ký lỏng cao áp sử dụng với độ nhạy có thể đạt là 1 - 3 ppb.
Một số phương pháp được dùng để giảm hàm lượng nitrosoamine trong quá trình chế biến: sử dụng các chất kìm hãm phản ứng như các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh, chất chống oxy hóa, các vitamine hoặc sử dụng phương pháp chiếu xạ thực phẩm ...
CHƯƠNG 6: 3-MCPD
6.1. Cấu tạo, tính chất:
6.1.1.Công thức cấu tạo :
3-MCPD (tên gọi hóa học đầy đủ là 3-monochloropropane-1,2 diol) là một hóa chất thường gặp nhất trong nhóm các hóa chất gây ô nhiễm có tên gọi là chloropropanol. 3-MCPD được hình thành trong thức ăn qua phản ứng giữa chất béo với các chất có chứa chlorine trong thức ăn (ví dụ như nước muối hoặc muối). Phản ứng này thường xảy ra trong quá trình chế biến thức ăn bằng nhiệt, trong quá trình thủy phân chất đạm thực vật bằng acid chlohydric HCl.
1,3-DCP (tên gọi hóa học đầy đủ là 1,3 – dichloropropanol) là 1 dẫn xuất của 3-MCPD, vì thế chất này cũng được tìm thấy trong nước tương và trong các thức ăn được chế biến bằng cách thủy phân đạm thực vật bằng acid chlohydric. Chất 3-MCPD có nhiều trong nước tương hơn 1,3-DCP [107].
6.1.2.Tính chất:
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 [107].
6.2. Nguồn gốc:
3-MCPD đầu tiên được phát hiện là một hoá chất tạp nhiễm trong các sản phẩm có chứa protein thực vật được thuỷ phân bằng acid (acid – hydrolysed vegetable protein, acid – HVP). Quy trình sản xuất này lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1886 dùng acid HCl đậm đặc thủy phân các loại thực vật giàu protein như đậu tương (đậu nành) ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thích hợp để sản xuất các sản phẩm như: soup, nước sốt và nước chấm đậu nành. Đến năm 1978 nhóm hợp chất chloropropanols mới lần đầu tiên được phát hiện trong nhóm các sản phẩm acid – HVP trên. Trong đó chất 3 – MCPD (3 – chloropropane – 1,2 – diol) là phổ biến nhất và được phát hiện sớm nhất vào năm 1981, sau đó năm 1987 đồng phân của nó 2 – MCPD (2 – chloropropane – 1,3 – diol) cũng được phát hiện. Gần đây người ta còn phát hiện trong sản phẩm acid – HVP còn chứa các đồng phân quang học của 3 – MCPD là (R) – 3 – MCPD và (S) – 3 – MCPD [84].
Ngoài ra 3-MCPD cũng có một hàm lượng nhất định trong một số loại thực phẩm mà không được thuỷ phân bằng acid như các sản phẩm quay rán, nướng, hoặc phomat nướng, xúc xích lên men, ngũ cốc rang và có một lượng đáng kể trong quá trình sản xuất malt đại mạch (lên đến 200 µg/kg malt đen) và nướng bánh mì [107].
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 nhất có chứa hàm lượng 3-MCPD cao nhất (20 µg/kg). Các thực phẩm khác cũng tìm thấy phổ biến có chứa 3-MCPD là bánh mì, phô mai, bánh biscuit nướng, bánh cracker mặn, bánh cam vòng (doughnut), bơ - gơ (burger)
là những món nướng lò, nướng điện [20].
Một số thực phẩm có thể bị nhiễm 3-MCPD do tiếp xúc với màng bao có chứa epichlorhyrin như xúc-xích, trà túi 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 [97].
Bảng 6.1: Hàm lượng 3 – MCPD ở một số loại thực phẩm[50] Tên thực phẩm Hàm lượng MCPD (µg/kg )
Bánh mì giòn 23
Khoai tây chiên 2399
Chip khoai tây 415
Malt đen 608
Salami (xúc xích lên men) 14031
6.3. Cơ chế hình thành 3-MCPD:
3-MCPD (3-monochloropropane-1,2-diol) là một hoá chất thuộc nhóm chlorpropanol được
hình thành trong thực phẩm thông qua các quá trình phản ứng giữa một nguồn có chứa chlorine
(ví dụ như muối ăn, kể cả nước hoặc thành phần khác) trong thực phẩm với chất béo. Phản ứng
này được xúc tác bởi nhiệt độ qua quá trình nhiệt phân khi chế biến thực phẩm như chiên,
nướng. Cho nên, về lý thuyết, tất cả các loại thực phẩm nào hội đủ 3 điều kiện: “có chứa thành
phần chlorine + thành phần chất béo + nhiệt” đều có thể tạo ra 3-MCPD [8].
Sự tạo thành chloropropanol là do phản ứng giữa acid hydrochloric với sản phẩm của sự thủy phân của chất béo (glycerol và acid béo) dưới điều kiện nhiệt độ cao trên 1000C. Phản ứng quan trọng nhất trong chuỗi phản ứng tạo chloropropanol là sự thay thế trung tâm hạt nhân của nhóm acyl bởi anion chloride (Cl-) tại vị trí được hoạt hóa bởi nhóm ester kế bên tạo thành sản phẩm trung gian là chloropropanediol – di – ester dưới điều kiện thủy phân bằng acid sẽ chuyển thành chloropropanol.
Tuy nhiên không phải tất cả các cơ chế hóa tạo chloropropanol đều bắt buộc có sự tham gia của triglycerides. Người ta đã tìm thấy một cơ chế khác liên quan đến nhóm allyl alcohol (pro – 2 - en – 1 - ol) cùng với acid hypochlorous (HOCl) sẽ dẫn đến sự tạo thành chloropropanol. Phản ứng này được tìm thấy nhiều trong quá trình xư lý hành và tỏi vì có chứa acid amine cysteine alliin [(S) – allyl – L- cysteine sulphoxide][8].
Nhiều nghiên cứu đã chứng tỏ rằng sự tạo chloropropanol cũng xuất hiện trong các sản phẩm lên men chứ không phải là trong quá trình xử lý nhiệt như thịt (ham, xúc xích lên men salami), cá và phomat lên men. Cho đến nay vẫn chưa có cơ chế rõ ràng về sự tạo chloropropanol trong các loại thực phẩm này. Người ta vẫn tạm chấp nhận rằng sự tạo chloropropanol có liên quan đến phản ứng thủy phân bởi enzyme ở điều kiện nhiệt độ thấp với sự có mặt của enzyme lipase, dầu, nước, và muối chloride.
Cơ chế bắt đầu từ sự thủy phân các triglyceride tạo thành các acid béo tự do thông qua nhiều bước: đầu tiên là sự tạo thành các phức chất dưới xúc tác của enzyme, tiếp theo là sự tấn công vào các trung tâm hạt nhân của phức chất tạo thành các hợp chất trung gian của tetrahedral và hemiacetal, cuối cùng thì các oxyanion được làm bền bằng hai hoặc ba liên kết hydro dẫn đến việc bẻ gãy các liên kết ester của cơ chất làm cho tetrahedral ngay lập tức bị phân tách tạo thành acyl – enzyme. Cuối cùng acyl – enzyme bị bẻ gãy, nhóm được giải phóng ra sẽ được proton hóa (nhận thêm proton) và tạo thành các acid béo tự do. Từ các acid béo tự do kết hợp với các gốc chlorine tạo thành các hợp chất chloropropanol.
Phản ứng tạo 3 – MCPD trong các sản phẩm lên men phụ thuộc vào độ hoạt động và tính đặc hiệu của enzyme lipase, pH, Cl-, nhiệt độ và hoạt độ nước trong thực phẩm. Thường những enzyme lipase kỹ thuật hay trong thực phẩm có xu hướng thủy phân các mạch trung bình ngắn và các acid béo bão hòa. Độ hoạt động của enzyme lipase trong thành phần thực phẩm và trong nước sốt có mối tương quan rõ với hàm lượng 3 – MCPD trong suốt quá trình bảo quản của các sản phẩm chiên xào. Cơ chế phản ứng tạo 3 – MCPD trong các sản phẩm lên men bởi enzyme lipase được cho ở hình vẽ sau [8]:
6.4. Tác hại:
Cho đến hiện nay, 3-MCPD được xem là hoá chất hoạt năng theo cơ chế không gây độc cho gen trong nghiên cứu trên cơ thể sống (tìm thấy cơ chế này trên thực nghiệm mô biệt lập với liều tiếp xúc cao); nhưng lại có tác động lên chức năng sinh sản của chuột đực, cũng như làm tổn thương tăng sinh và tạo khối u ở thận ở mô hình thực nghiệm động vật.
Vào năm 2001, Uỷ ban Khoa học Thực phẩm Âu châu và Uỷ ban Chuyên gia liên kết giữa FAO/WHO đã đánh giá nguy cơ hợp chất 3-MCPD kết quả tóm lược như sau:
Nhận dạng độc hại và mô tả đặc tính độc hại:
6.4.1.Nghiên cứu thực nghiệm về độc tính:
Theo tư liệu mà Cục Quản lý chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm (Bộ Y tế) cập nhật được từ các kết quả nghiên cứu trên thế giới cho thấy: thí nghiệm về tính độc hại của 3- MCPD bằng cách cho chuột cống uống 3-MCPD liên tục với liều 1 mg/kg thể trọng/ngày thì thấy tinh trùng giảm khả năng hoạt động và giảm khả năng sinh sản của chuột đực. Với liều từ 10 mg - 20 mg/kg thể trọng/ngày hoặc cao hơn sẽ gây tổn thương tinh hoàn chuột đực, biến đổi hình dạng tinh trùng, giảm khả năng sinh sản của con đực và động vật có vú khác. Với liều 25 mg hoặc cao hơn liên quan đến tổn thương thần kinh trung ương. Với liều 30 mg/kg kéo dài trong 4 tuần sẽ làm tăng trọng lượng thận của chuột. Liều gây độc cấp tính qua đường uống của 3-MCPD ở chuột cống (rat) là 150 mg/kg thể trọng.
Những nghiên cứu khác cũng cho thấy chuột cống phơi nhiễm dài hạn với 3-MCPD sẽ bị tổn thương thận tiến triển mãn tính, tăng sản ống thận và u tuyến. Ngoài ra cũng tìm thấy các tổn thương quá sản và tân sản ở các tế bào Leydig của tinh hoàn, tuyến vú, tuyến tụy và bao quy đầu. Tỷ lệ phát sinh của thương tổn tăng sản hoặc khối u chịu ảnh hưởng hiệu ứng
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.
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- 9 mg/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 [97].
6.4.2.Nghiên cứu quan sát trên người
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 [97].
6.4.3.Tổng hợp đặc tính nguy cơ
Theo kiến thức hiện hành, 3-MCPD được xem là hoá chất có thể gây ung thư nhưng hoạt năng theo cơ chế không gây độc cho gen trong nghiên cứu trên cơ thể sống (tìm thấy cơ chế này trên thực nghiệm mô biệt lập với liều tiếp xúc cao). Với hoá chất có cơ chế hoạt động theo mô thức này thì cho phép xác định ngưỡng liều có thể gây hiệu ứng sinh học, và từ đó có thể ước tính được liều thu nạp hàng ngày cho mỗi cơ thể và liều tối đa cho phép hiện diện trong thực phẩm.
Trên mô hình thực nghiệm có phản ứng tăng sinh ống thận, có xu hướng phụ thuộc liều lượng tiếp xúc, mặc dù không có ý nghĩa thống kê đối với liều thấp nhất. Cho đến hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu tác hại của 3-MCPD trên người, nên chưa có cơ sở dữ liệu để có
