Acrylamide, Furan trong thực phẩm

Tác giả Lauren Posnick Robin, Sc.D. Biên tập sê-ri: Sebastian Clanci

Vào tháng 4 năm 2002, các nhà khoa học Thụy Điển đã làm cả thế giới ngạc nhiên khi tuyên bố phát hiện ra một lượng đáng kể chất acrylamide trong nhiều loại thực phẩm nấu chín.

Acrylamide là một chất gây ung thư động vật và chất độc thần kinh ở người và phát hiện ra acrylamide trong thực phẩm đã nhận được sự phản ứng ngay lập tức các chính phủ trên toàn thế giới, cũng như các phương tiện truyền thông. Tại Hoa Kỳ, gần 200 bài viết về acrylamide trong thực phẩm xuất hiện trên các tờ báo hàng ngày trong năm 2002.

Acrylamide là một hóa chất công nghiệp được sử dụng trong các sản phẩm để lọc nước, phân nhóm, đóng gói và nghiên cứu khoa học. Vậy chất này đã làm gì trong thực phẩm? Các nhà khoa học sớm phát hiện ra rằng acrylamide đang hình thành trong thực phẩm là kết quả của phản ứng cảm ứng nhiệt giữa hai thành phần tự nhiên là axit amin asparagine và đường khử. Nói cách khác, acrylamide là kết quả của quá trình nấu hoặc xử lý nhiệt thực phẩm.

Acrylamide trong thực phẩm được theo dõi ngay sau khi phát hiện bởi các nhà khoa học của Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) rằng furan, một hóa chất liên quan đến nấu ăn khác, xảy ra với số lượng lớn hơn và trong nhiều loại thực phẩm hơn so với báo cáo trước đây. Acrylamide và furan trong thực phẩm đã trở thành vấn đề quan trọng đối với FDA, với một hoặc cả hai hợp chất xuất hiện trong mỗi danh sách ưu tiên của Chương trình ưu tiên an toàn thực phẩm và dinh dưỡng ứng dụng (CFSAN) của FDA kể từ năm 2003. Sau đây là đánh giá về công việc của FDA về acrylamide và furan.

Acrylamide

Acrylamide hình thành trong thực phẩm do phản ứng giữa axit amin asparagine và đường khử như glucose và fructose. Sự hình thành của acrylamide là một phần của phản ứng Maillard, dẫn đến sự hóa nâu và thay đổi hương vị trong thực phẩm nấu chín. Sự hình thành acrylamide xảy ra chủ yếu ở nhiệt độ nấu cao được sử dụng khi chiên hoặc nướng (trên 120 độ C) và trong điều kiện độ ẩm thấp. Ngoài ra còn có một số loại thực phẩm mà trong đó acrylamide dường như hình thành trong điều kiện độ ẩm cao ở nhiệt độ thấp hơn, chẳng hạn như nước ép mận và ô liu chín đóng hộp. FDA đã phát hiện acrylamide trong những thực phẩm này trong quá trình lấy mẫu thực phẩm là một phần của chương trình Nghiên cứu chế độ ăn uống tổng hợp của FDA.

Acrylamide đã được tìm thấy chủ yếu trong thực phẩm có nguồn gốc thực vật, đáng chú ý là các sản phẩm khoai tây chiên; thực phẩm ngũ cốc như bánh quy, bánh quy giòn, ngũ cốc ăn sáng và bánh mì nướng; và cà phê. Các nhà khoa học của FDA ước tính rằng lượng acrylamide tiêu thụ trung bình của người tiêu dùng ở Mỹ là 0,4 microgam / kg trọng lượng cơ thể / ngày, trong khi ước tính quốc tế cho người tiêu dùng trung bình dao động từ 0,2 đến 1,4 năm 2005.

Acrylamide trong thực phẩm là một mối quan tâm vì nó đã được xác định là chất gây ung thư ở loài gặm nhấm và được coi là chất gây ung thư tiềm năng cho con người. Một đánh giá quốc tế về acrylamide của Ủy ban chuyên gia FAO / WHO về phụ gia thực phẩm (JECFA) năm 2005 đã kết luận rằng mức độ acrylamide trong thực phẩm là đáng lo ngại, do tỷ lệ gây ung thư được thấy ở loài gặm nhấm.  Acrylamide cũng là một chất gây độc thần kinh ở người. và chất độc sinh sản và phát triển động vật. Tuy nhiên, acrylamide được coi là không có tác dụng về thần kinh, sinh sản hoặc phát triển ở mức độ gặp phải trong thực phẩm của con người, mặc dù nhiều nghiên cứu đang được thực hiện ở những khu vực này.

Nhiều nghiên cứu đã tập trung vào các cách để giảm thiểu sự hình thành acrylamide trong thực phẩm. Các kỹ thuật được đề xuất thường rơi vào một trong một số lĩnh vực: giảm sự sẵn có của đường, sửa đổi các thành phần khác và thay đổi thời gian nấu hoặc nhiệt độ. Các kỹ thuật khác nhau có vẻ hữu ích cho các loại sản phẩm khác nhau: đối với các sản phẩm khoai tây, chọn khoai tây ít đường, kiểm soát điều kiện bảo quản và giảm thời gian hoặc nhiệt độ nấu là các phương pháp thường được trích dẫn, trong khi đối với các sản phẩm ngũ cốc, điều chỉnh thời gian hoặc nhiệt độ nấu ăn, tránh sử dụng ammonium bicarbonate. Các kỹ thuật được đề xuất khác để giảm thiểu acrylamide bao gồm sử dụng các thành phần nhỏ (ví dụ: axit amin, canxi, axit citric) can thiệp vào sự hình thành acrylamide, và việc sử dụng asparaginase để giảm mức asparagine trước khi nấu. Không có kỹ thuật tốt được xác định để giảm acrylamide trong cà phê trong khi vẫn giữ được hương vị. Điều quan trọng, hầu hết các biện pháp được đề xuất để giảm acrylamide vẫn chưa được chứng minh về mặt thương mại. Ngoài ra, các nhà sản xuất sẽ cần biết liệu các biện pháp này có ảnh hưởng đến hương vị, tính ổn định và an toàn của sản phẩm hay không.

Sau khi phát hiện ra acrylamide trong thực phẩm vào năm 2002, FDA đã khởi xướng một loạt các hoạt động về acrylamide. Thành tựu của FDA bao gồm phát triển một phương pháp phân tích; phân tích nồng độ acrylamide trong thực phẩm; đánh giá phơi nhiễm; nghiên cứu về độc tính, hình thành và giảm thiểu acrylamide.

Một khía cạnh đáng chú ý trong công việc của FDA là xây dựng cơ sở dữ liệu lớn (hơn 2.600 mẫu) nồng độ acrylamide trong thực phẩm, từ việc phân tích cả các sản phẩm thực phẩm và mẫu mua riêng lẻ từ Nghiên cứu về chế độ ăn kiêng. Cơ sở dữ liệu này bao gồm các mẫu đại diện cho thực phẩm từ các nhà chế biến thực phẩm, nhà hàng và nấu ăn tại nhà, cũng như các loại thực phẩm từ ba món ăn phổ biến trong chế độ ăn uống của người Mỹ: Châu Á, Tây Ban Nha và Nam / Creole / Cajun. Ước tính phơi nhiễm của FDA vẫn ổn định trong nhiều năm qua, ngay cả khi nhiều kết quả acrylamide đã được thêm vào cơ sở dữ liệu. Do đó, vào mùa hè năm 2006, không có mẫu mới nào được lên kế hoạch, mặc dù có thể thêm nhiều mẫu trong tương lai nếu cần.

FDA cũng đang theo đuổi công việc quan trọng về acrylamide trong lĩnh vực độc tính acrylamide. Từ năm 2002, các nhà khoa học của FDA tại Trung tâm nghiên cứu độc chất quốc gia (NCTR) của FDA đã xuất bản 11 bài báo về độc tính acrylamide trong các lĩnh vực độc tính, sinh khả dụng, gây đột biến và nhiễm độc thần kinh. Trong năm 2008, NCTR dự kiến sẽ hoàn thành các xét nghiệm gây ung thư chuột và chuột dài hạn mới, sẽ giải quyết các thiếu sót trong các xét nghiệm gây ung thư trước đó và cung cấp dữ liệu đáng tin cậy hơn về nguy cơ gây ung thư khi tiếp xúc với acrylamide. NCTR cũng đã hoàn thành việc phát triển mô hình dược động học dựa trên sinh lý (PBPK) cho acrylamide. Dữ liệu về tiềm năng mới và mô hình PBPK sẽ được sử dụng cùng với dữ liệu phơi nhiễm thực phẩm trong đánh giá rủi ro nhằm ước tính nguy cơ ung thư từ acrylamide trong thực phẩm.

Hiện tại, FDA vẫn đang trong giai đoạn thu thập thông tin về acrylamide và chưa đưa ra bất kỳ hành động pháp lý nào. Lời khuyên về chế độ ăn uống hiện tại của FDA về acrylamide là không thay đổi kể từ năm 2002, tức là người tiêu dùng ăn một chế độ ăn uống cân bằng, lựa chọn nhiều loại thực phẩm ít chất béo chuyển hóa và chất béo bão hòa, và giàu ngũ cốc, trái cây và rau quả giàu chất xơ.

Cần lưu ý rằng sự hiện diện của acrylamide trong thực phẩm thể hiện một số vấn đề độc đáo để quản lý rủi ro. Acrylamide được tìm thấy ở mức độ cao hơn trong thực phẩm so với một số chất gây ô nhiễm khác do xử lý nhiệt. Acrylamide được tìm thấy trong một loạt các loại thực phẩm, bao gồm cả thực phẩm chủ yếu như khoai tây và các sản phẩm ngũ cốc; nó hình thành thông qua các thực hành nấu ăn truyền thống, cả trong quá trình chế biến thực phẩm và ở nhà; nó hình thành từ các chất dinh dưỡng trong thực phẩm; và nó có liên quan đến các phản ứng Maillard tạo hương vị. Các thuộc tính như vậy làm cho việc đối phó với acrylamide là một thách thức đối với tất cả các cơ quan quản lý, bao gồm cả FDA.

Tại EU (Liên minh châu Âu), Ủy ban châu Âu (EC) đã thành lập Cơ sở thông tin Acrylamide để tóm tắt các hoạt động nghiên cứu của EU và tổ chức một số hội thảo và các cuộc họp để chia sẻ thông tin về rủi ro acrylamide và các chiến lược giảm thiểu tiềm năng. Trung tâm nghiên cứu chung của EC điều hành một cơ sở dữ liệu về mức độ acrylamide và tọa độ hoạt động trên các phương pháp phân tích, chẳng hạn như nghiên cứu thành thạo và phát triển tài liệu tham khảo. EC cũng đã thành lập chương trình HEATOX để điều tra các rủi ro về sức khỏe từ acrylamide và các hóa chất khác được hình thành trong thực phẩm được xử lý nhiệt. Ngoài ra, một liên minh công nghiệp châu Âu, Liên minh các ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống (CIAA) của EU, đã phát triển Hộp công cụ Acrylamide chứa thông tin sâu rộng từ ngành về các kỹ thuật có thể hữu ích để giảm mức acrylamide trong thực phẩm.

FDA đã tích cực tham gia vào một số sáng kiến quốc tế. Cả WHO và JECFA đều đã tiến hành đánh giá sơ bộ về rủi ro từ acrylamide trong thực phẩm và các chuyên gia của FDA đã tham gia vào các cuộc tham vấn này. Ủy ban Codex Alimentarius, một tổ chức thiết lập tiêu chuẩn thực phẩm quốc tế, hiện đang chuẩn bị Quy tắc thực hành về giảm Acrylamide trong thực phẩm và Hoa Kỳ (đại diện bởi FDA) là đồng chủ trì trong nhóm làm việc cho dự án này. Viện nghiên cứu chung về an toàn thực phẩm và dinh dưỡng ứng dụng, một tập đoàn giữa FDA và Đại học Maryland, cũng đã tổ chức một số hội thảo quốc tế về acrylamide và điều phối Acrylamide InfoNet của Tổ chức Y tế Thế giới.

Furan

Furan là một hóa chất công nghiệp được sử dụng trong sản xuất các hóa chất khác, bao gồm tetrahydrofuran, nhựa, sơn mài và các sản phẩm nông nghiệp. Trước năm 2004, sự hiện diện của furan do sưởi ấm đã được báo cáo trong một số lượng hạn chế thực phẩm.  Vào đầu năm 2004, các nhà khoa học của FDA tuyên bố rằng họ đã tìm thấy furan trong một loạt các loại thực phẩm, đặc biệt là các loại thực phẩm bị đóng hộp lại trong lon và lọ. Furan sau đó cũng được xác định trong một số loại thực phẩm có độ ẩm thấp, bao gồm cả bánh quy giòn, khoai tây chiên và khoai tây chiên tortilla. Các mức được phát hiện bởi FDA dao động từ <0,2 phần tỷ (ppb) đến hơn 170 ppb và FDA đã ước tính mức tiêu thụ trung bình cho người tiêu dùng Hoa Kỳ là 0,2 g / kg-bw / d.

Sự hình thành của furan không được hiểu rõ như acrylamide. Nhiều cơ chế đã được đề xuất, bao gồm quá trình oxy hóa axit béo không bão hòa đa, phân hủy các dẫn xuất axit ascobic, phân hủy carbohydrate và phân hủy axit amin khi có hoặc không có đường khử. Nghiên cứu về giảm thiểu sự hình thành furan là hạn chế, nhưng thực tế là furan dường như hình thành bởi các cơ chế khác nhau có thể làm phức tạp các nỗ lực giảm thiểu.

Furan trong thực phẩm là một mối quan tâm bởi vì nó được liệt kê trong Báo cáo của Bộ Y tế về Chất gây ung thư, dựa trên các xét nghiệm trên động vật và bởi vì nó được Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế coi là có thể gây ung thư cho con người. Một đánh giá của Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu đã kết luận rằng có một sự khác biệt tương đối nhỏ giữa phơi nhiễm ở người và liều gây ung thư ở động vật, mặc dù nhấn mạnh rằng cả độc tính và dữ liệu phơi nhiễm đều bị hạn chế và cần thêm dữ liệu để đưa ra kết luận. FDA tuyên bố vào năm 2004 rằng ước tính sơ bộ về mức độ phơi nhiễm của người tiêu dùng thấp hơn nhiều so với những gì FDA mong đợi sẽ gây ra tác động có hại.

Cho đến nay, việc xác định furan trong thực phẩm đã tạo ra ít sự chú ý và ít nghiên cứu hơn acrylamide. Tuy nhiên, nó có thể thay đổi khi độc tính bổ sung và dữ liệu phơi nhiễm sẽ có sẵn trên furan trong tương lai.

Hoạt động của FDA. Các hoạt động liên quan đến furan của FDA đã đi theo con đường tương tự như acrylamide Cơ quan này đã phát hành bộ dữ liệu furan đầu tiên vào tháng 5 năm 2004, kết hợp với yêu cầu thông tin từ công chúng về furan trong thực phẩm. Sau đó, FDA đã tổ chức một cuộc họp của Ủy ban Tư vấn Thực phẩm (FAC) vào tháng 6 năm 2004 để tìm kiếm lời khuyên về những dữ liệu cần thiết để đánh giá đầy đủ rủi ro cho người tiêu dùng, nếu có. FDA đã xây dựng Kế hoạch hành động cho Furan trong thực phẩm, mở rộng bộ dữ liệu furan lên khoảng 600 mẫu thực phẩm, hợp tác với Cục thương mại và thuế rượu và thuốc lá để thu thập dữ liệu về mức độ furan trong đồ uống có cồn và tiến hành đánh giá phơi nhiễm trên furan. Các kế hoạch trong tương lai yêu cầu thử nghiệm bổ sung hạn chế nồng độ furan trong thực phẩm, tiến hành nghiên cứu độc chất tại Trung tâm nghiên cứu về phương pháp nghiên cứu quốc gia của FDA, bao gồm nghiên cứu về độc tính và gây đột biến gen của furan và phát triển đánh giá rủi ro đối với furan để xác định nguy cơ tiềm ẩn của sự hiện diện Furan trong thực phẩm.

Như với acrylamide, FDA đã không khởi xướng bất kỳ hành động pháp lý nào đối với furan. Lời khuyên về chế độ ăn uống hiện tại của FDA cũng giống như đối với acrylamide; Người tiêu dùng ăn một chế độ ăn uống cân bằng, lựa chọn nhiều loại thực phẩm ít chất béo chuyển hóa và chất béo bão hòa, và giàu ngũ cốc, trái cây và rau quả giàu chất xơ.

Các hoạt động của Châu Âu về furan bao gồm đánh giá độc tính về furan của Hội đồng Khoa học về Chất gây ô nhiễm trong Chuỗi Thực phẩm, xây dựng cơ sở dữ liệu về mức độ furan trong thực phẩm, bao gồm thông tin do CIAA cung cấp; xây dựng cơ sở dữ liệu về các dự án nghiên cứu furan trên toàn EU; một cuộc họp do EC tài trợ về các phương pháp phân tích để phát hiện furan; và làm việc trên furan như một phần của dự án HEATOX. Một số quốc gia khác cũng đã công bố dữ liệu về mức độ furan trong thực phẩm, bao gồm Canada và Thụy Sĩ.

Kết luận

Acrylamide và furan đều là những chất gây ung thư tiềm tàng ở người xảy ra trong thực phẩm do nấu ăn hoặc chế biến nhiệt. Cả hai hợp chất xuất hiện như là chất gây ô nhiễm thực phẩm quan trọng trong vài năm qua, và nghiên cứu đang được tiến hành trong các lĩnh vực độc chất, phơi nhiễm, hình thành và giảm thiểu. Tác động đầy đủ của những phát hiện này đối với các nhà chế biến và quản lý thực phẩm sẽ không rõ ràng cho đến khi nghiên cứu quan trọng được hoàn thành. Với nghiên cứu về các chất gây ô nhiễm liên quan đến nấu ăn vẫn tiếp tục, có vẻ như nhiều hợp chất như vậy sẽ được phát hiện trong tương lai.

Tài liệu tham khảo

1. Tareke, E., et al. 2002. Phân tích acrylamide, một chất gây ung thư được hình thành trong thực phẩm được đun nóng.

2. Hội đồng khoa học và công nghệ nông nghiệp. 2006. Acrylamide trong thực phẩm.

3. Viện nghiên cứu chung về an toàn thực phẩm và ứng dụng Acrylamide Nutri-tion trong xưởng thực phẩm. 2004.

4. DS, et al. 2002. Acrylamide được hình thành trong phản ứng Maillard.

5. Stadler, rh, et al. 2002. Acrylamide từ các sản phẩm phản ứng Maillard.

6.US Chương trình nghiên cứu chế độ ăn uống tổng hợp của FDA.

7. US FDA 2006. Đánh giá phơi nhiễm năm 2006 đối với acrylamide.

8. Ủy ban chuyên gia FAO / WHO về phụ gia thực phẩm. 2005. Tóm tắt và kết luận: Cuộc họp thứ 64.

9. Trung tâm Chương trình Chất độc Quốc gia (NTP) để đánh giá rủi ro đối với sinh sản của con người (CERHR). 2005. Chuyên khảo về NTP-CERHR về tác động sinh sản và phát triển tiềm năng của con người đối với acrylamide.

10. Ủy ban Codex về phụ gia thực phẩm và chất gây ô nhiễm (CCFAC). 2006. Tài liệu thảo luận về acrylamide và Phụ lục I, Phác thảo dự thảo quy tắc thực hành để giảm acrylamide trong thực phẩm.

11. Liên minh các ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống của EU (CIAA). 2006. Hộp công cụ acrylamide

12. Taeymans, D., et al. 2005. Acrylamide: cập nhật về các hoạt động nghiên cứu được lựa chọn thực hiện bởi ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống châu Âu.

13. Jägerstad, M. và K. Skog. 2005. Độc tính di truyền của thực phẩm chế biến nhiệt. .

15. Rulis, A. 2005. Furan và FDA. Bài trình bày tại Diễn đàn độc chất mùa hè hàng năm lần thứ 31, Aspen, CO, ngày 10 đến 14 tháng 7 năm 2005.

16. Tổng cục Bảo vệ Sức khỏe Người tiêu dùng và Ủy ban Châu Âu (EC). 2004. Báo cáo SCOOP về chloropropanols trong thực phẩm.

17. Slayne, MA và DR Lineback. 2005. Acryla-mide: cân nhắc về quản lý rủi ro.

18. Ủy ban châu Âu (EC). 2006. Chất gây ô nhiễm thực phẩm.

19. Dự án HEATOX. 2006.

20. Maga, JA 1979. Furan trong thực phẩm.

21. Becalski, A. và S. Seaman. 2004. Tiền chất Furan trong thực phẩm: một nghiên cứu mô hình và phát triển một phương pháp khoảng trống đơn giản để xác định furan.

22. Perez-Locas, C. và VA Yaylayan. 2004. Nguồn gốc và con đường cơ học của sự hình thành furan Một chất độc thực phẩm.

23. Cơ quan an toàn thực phẩm châu Âu. 2004. Báo cáo của Hội đồng khoa học về chất gây ô nhiễm trong chuỗi thực phẩm về những phát hiện tạm thời của furan trong thực phẩm. Tạp chí EFSA

24. FDA Hoa Kỳ. 2004. Furan trong thực phẩm, xử lý nhiệt; yêu cầu dữ liệu và thông tin. 2004.