Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá độc tính của sodium benzoate, propyl gallate, Tartrazine, amaranth, monosodium glutamate và formaldehyde trên mô hình phát triển phôi cá ngựa vằn

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

91
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn nhằm mục tiêu đánh giá được độc tính của các phụ gia thực phẩm đang được sử dụng là Sodium benzoate, Propyl gallate, Tartrazine, Amaranth, Monosodium glutamate cùng với một chất phụ gia đã bị cấm sử dụng là Formaldehyde dựa trên các biến đổi về hình thái và một số hoạt động chức năng của phôi và ấu thể cá ngựa vằn. Kết quả đề tài cũng góp phần bổ sung thông tin cho nguồn dữ liệu độc tính của các chất này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá độc tính của sodium benzoate, propyl gallate, Tartrazine, amaranth, monosodium glutamate và formaldehyde trên mô hình phát triển phôi cá ngựa vằn

ĐẠI ĐẠIHỌC HỌCQUỐC QUỐCGIA GIAHÀ HÀNỘI NỘI BÌA TRƯỜNG TRƯỜNGĐẠI ĐẠIHỌC HỌCKHOA KHOAHỌC HỌCTỰ TỰNHIÊN NHIÊN --------------------- --------------------- Vũ AnhTiến Nguyễn TuấnLung ĐÁNH GIÁ ĐỘC SỬ DỤNG KỸTÍNH CỦAFISH THUẬT SODIUM ĐỂ BENZOATE, KIỂM TRA PROPYL GALLATE, TARTRAZINE, AMARANTH, SỰ HỘI NHẬP CỦA GEN IL–6 PHÂN LẬP TỪ NGƯỜI MONOSODIUM GLUTAMATE VÀ FORMALDEHYDE TRONG TRÊN MÔ TẾ BÀO HÌNH GỐC PHÁT PHÔI TRIỂN GÀCÁ PHÔI CHUYỂN GEN NGỰA VẰN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015 Hà Nội – 2013
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Vũ Anh Tuấn ĐÁNH GIÁ ĐỘC TÍNH CỦA SODIUM BENZOATE, PROPYL GALLATE, TARTRAZINE, AMARANTH, MONOSODIUM GLUTAMATE VÀ FORMALDEHYDE TRÊN MÔ HÌNH PHÁT TRIỂN PHÔI CÁ NGỰA VẰN Chuyên ngành: Sinh học Thực nghiệm Mã số: 60.42.0114 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. Nguyễn Lai Thành TS. Hoàng Thị Mỹ Hạnh Hà Nội – 2015
LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS. TS. Nguyễn Lai Thành, người thầy đã thu nhận, hướng dẫn, truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm trong suốt thời gian học tập nghiên cứu tại phòng thí nghiệm. Thầy đã luôn theo sát, chỉ bảo cho tôi những góp ý quý báu để tôi có thể hoàn thành tốt công việc. Tôi cũng rất biết ơn TS. Hoàng Thị Mỹ Hạnh đã chỉ bảo, hướng dẫn tôi kiến thức, kỹ năng mới để tôi hoàn thiện được luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến NCS. Đinh Duy Thành, người đã chỉ dạy, hướng dẫn cho tôi từ những ngày đầu tôi vào làm việc tại phòng, truyền đạt cho tôi những kinh nghiệm trong công việc cũng như trong cuộc sống. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô công tác tại bộ môn Sinh học Tế bào cũng như các thầy cô trong khoa Sinh học đã truyền đạt cho tôi những kiến thức cơ sở, làm nền tảng cho việc thực hiện nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn tất cả các anh chị, các bạn và các em sinh viên đang học tập và công tác tại phòng Công nghệ Tế bào Động vật - Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Sự sống, đặc biệt là học viên cao học Lưu Hàn Ly đã luôn bên cạnh giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong thời gian thực hiện nghiên cứu. Tôi xin được chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân, đã luôn ở bên, động viên cho tôi có thêm nghị lực để vượt qua được khó khăn trong suốt thời gian qua. Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Học viên Vũ Anh Tuấn
MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG BẢNG KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................3 1.1. THỰC TRẠNG SỬ DỤNG HÓA CHẤT ........................................................... 3 1.2. PHỤ GIA THỰC PHẨM ....................................................................................... 4 1.2.1. Sơ lược về phụ gia thực phẩm .................................................................. 4 1.2.2. Các loại phụ gia thực phẩm được sử dụng trong nghiên cứu ............... 6 1.2.2.1. Chất bảo quản - Sodium benzoate ...................................................6 1.2.2.2. Chất chống ô xy hóa - Propyl gallate ..............................................7 1.2.2.3. Chất tạo màu vàng - Tartrazine ......................................................8 1.2.2.4. Chất tạo màu đỏ - Amaranth ...........................................................9 1.2.2.5. Chất điều vị - Monosodium glutamate ............................................9 1.2.2.6. Chất bảo quản đã bị cấm sử dụng - Formaldehyde ......................10 1.3. CÁC MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ ĐỘC TÍNH HÓA CHẤT ................................. 10 1.3.1. Sử dụng động vật thí nghiệm trong đánh giá độc tính hóa chất ........ 11 1.3.2. Mô hình thay thế động vật thí nghiệm trong đánh giá độc tính hóa chất ............................................................................................................ 12 1.3.2.1. Mô hình đánh giá độc tính sử dụng tế bào nuôi cấy in vitro .........12 1.3.2.2. Mô hình phôi cá ngựa vằn trong đánh giá độc tính ......................12 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................................18 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ............................................................................. 18
2.2. DỤNG CỤ, HÓA CHẤT, THIẾT BỊ ................................................................. 18 2.2.1. Dụng cụ, thiết bị ....................................................................................... 18 2.2.2. Hóa chất .................................................................................................... 19 2.3. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM ............................................................................... 21 2.3.1. Quy trình nuôi cá bố mẹ và thu phôi ..................................................... 21 2.3.2. Phơi nhiễm với hóa chất ......................................................................... 21 2.3.3. Đánh giá sự ảnh hưởng của các chất phụ gia tới sự phát triển phôi dựa trên hình thái và sức sống ............................................................... 23 2.3.4. Đánh giá sự ảnh hưởng của các chất đến nhịp tim phôi/ấu thể cá ngựa vằn ............................................................................................................. 25 2.3.5. Phân tích thống kê ................................................................................... 25 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................................27 3.1. SỰ BIẾN ĐỔI HÌNH THÁI VÀ SỨC SỐNG CỦA PHÔI CÁ NGỰA VẰN KHI PHƠI NHIỄM VỚI CÁC CHẤT PHỤ GIA ............................................. 29 3.1.1. Hình thái phôi cá ngựa vằn đối chứng .................................................. 29 3.1.2. Hình thái phôi khi phơi nhiễm với nhóm chất tạo màu ...................... 30 3.1.2.1. Phơi nhiễm với chất tạo màu vàng Tartrazine (E102) ..................30 3.1.2.2. Phơi nhiễm với chất tạo màu đỏ Amaranth (E123) .......................34 3.1.3. Hình thái phôi khi phơi nhiễm với nhóm chất bảo quản .................... 36 3.1.3.1. Phơi nhiễm với sodium benzoate (E211) .......................................36 3.1.3.2. Phơi nhiễm với propyl gallate (E310) ...........................................39 3.1.4. Nhóm chất điều vị - Monosodium glutamate (E621) .......................... 41 3.1.5. Chất bảo quản đã bị cấm sử dụng – Formaldehyde (E240) ............... 43 3.1.6. Sự ảnh hưởng của hóa chất đến tỷ lệ phôi nở ...................................... 47
3.2. SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC HÓA CHẤT THỬ NGHIỆM ĐẾN NHỊP TIM PHÔI CÁ NGỰA VẰN ............................................................................... 49 3.3. ĐỘC TÍNH CỦA CÁC CHẤT PHỤ GIA TRONG NGHIÊN CỨU ............. 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................59
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sự tương đồng về gen hoạt động giữa người, chuột, gà và cá ngựa vằn ..13 Hình 1.2: So sánh kết quả từ thử nghiệm độc tính trên các loài cá và thử nghiệm trên phôi cá ngựa vằn ...............................................................................15 Hình 1.3. Các lĩnh vực nghiên cứu sử dụng phôi cá ngựa vằn và số lượng nghiên cứu được công bố từ 1992 đến 2015 .......................................................17 Hình 2.1. Hình thái cá ngựa vằn trưởng thành ..........................................................18 Hình 2.2. Phân bố nồng độ trên đĩa 24 giếng ............................................................22 Hình 2.3. Hình thái phôi cá ngựa vằn ở một số giai đoạn theo Kimmel ..................24 Hình 3.1. Hình thái phôi và ấu thể cá ngựa vằn đối chứng .......................................29 Hình 3.2. Phôi cá ngựa vằn khi phơi nhiễm với Tartrazine nồng độ 8 g/l ................30 Hình 3.3. Tỷ lệ phôi còn sống và tỷ lệ phôi dị dạng khi phơi nhiễm với Tartrazine ở thời điểm 24, 48 và 72 giờ sau thụ tinh ...................................................31 Hình 3.4. Phôi cá ngựa vằn khi phơi nhiễm với Tartrazine ......................................32 Hình 3.5. Tỷ lệ phôi còn sống và tỷ lệ phôi dị dạng khi phơi nhiễm với Tartrazine ở thời điểm 96 giờ sau thụ tinh ...................................................................34 Hình 3.6. Tỷ lệ phôi còn sống và tỷ lệ phôi dị dạng khi phơi nhiễm với Amaranth 35 Hình 3.7. Phôi cá ngựa vằn sau 96 giờ phơi nhiễm với Amaranth ...........................36 Hình 3.8. Phôi cá ngựa vằn phơi nhiễm với Sodium benzoate .................................37 Hình 3.9. Tỷ lệ phôi sống và tỷ lệ phôi dị dạng khi phơi nhiễm với Sodium benzoate .................................................................................................................38 Hình 3.10. Tỷ lệ phôi sống và tỷ lệ phôi dị dạng khi phơi nhiễm với Propyl gallate .................................................................................................................39 Hình 3.11. Phôi cá ngựa vằn phơi nhiễm với Propyl gallate ....................................40 Hình 3.12. Phôi cá ngựa vằn phơi nhiễm với Monosodium glutamate ....................41 Hình 3.13. Tỷ lệ phôi còn sống và tỷ lệ phôi dị dạng khi phơi nhiễm với Monosodium glutamate ...........................................................................42 Hình 3.14. Phôi cá ngựa vằn phơi nhiễm với Formaldehyde ...................................44
Hình 3.15. Tỷ lệ phôi sống và tỷ lệ phôi dị dạng khi phơi nhiễm với Formaldehyde .................................................................................................................45 Hình 3.16. Tỷ lệ các loại dị dạng quan sát được ở 96 giờ sau thụ tinh .....................46 Hình 3.17. Tỷ lệ phôi nở ở thời điểm 72 giờ sau thụ tinh .........................................48 Hình 3.18. Nhịp tim/phút của ấu thể cá ngựa vằn khi phơi nhiễm với các phụ gia ..50 Hình 3.19. Chỉ số LC50 thu được ở các thời điểm của các chất ...............................53 Hình 3.20. Các chỉ số độc học của các chất ở thời điểm 96 giờ sau thụ tinh ...........54 Hình 3.21. Chỉ số độc học TI của các chất ở thời điểm 96 giờ sau thụ tinh .............55
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Phân loại phụ gia thực phẩm ......................................................................4 Bảng 2.1. Dụng cụ, thiết bị được sử dụng trong luận văn ........................................18 Bảng 2.2. Các loại hóa chất được thử nghiệm ..........................................................20 Bảng 2.3. Một số tiêu chí đánh giá sự phát triển phôi cá ngựa vằn ..........................23 Bảng 3.1. Các dải nồng độ thí nghiệm của các chất .................................................28 Bảng 3.2. Liều lượng an toàn để sử dụng hàng ngày chấp nhận được .....................56
BẢNG KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Viết đầy đủ ADI Acceptable Daily Intake - Lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận EC50 được Median effective concentration - Nồng độ gây ảnh hưởng 50% cá LC50 thể thí nghiệm Median lethal concentration - Nồng độ gây chết 50% cá thể thí LOEC nghiệm Lowest observed effect concentration - Nồng độ thấp nhất quan sát NOEC thấy ảnh hưởng đáng kể so với đối chứng No Observed Effect Concentration - Nồng độ cao nhất không quan OECD sát thấy sự ảnh hưởng đáng kể so với đối chứng Organization for Economic Co-operation and Development – Tổ TI chức hợp tác và phát triển Kinh tế Teratogenic index – chỉ số gây quái thai
MỞ ĐẦU Hóa chất được sản xuất ra trên toàn cầu đang tăng lên nhanh chóng cả về số hợp chất và sản lượng tạo ra mỗi năm. Cùng với những lợi ích đối với nền kinh tế, nhiều hóa chất cũng có thể là mối nguy hại tiềm tàng với sức khỏe con người và môi trường. Việc sử dụng các chất chưa biết độc tính có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng như việc sử dụng thalidomide dẫn đến hàng ngàn trường hợp chết non hoặc khuyết tật bẩm sinh [39] hay việc sử dụng DDT đã đe dọa đến sức khỏe của rất nhiều động vật hoang dã và cả con người [87]... Do đó, việc đánh giá ảnh hưởng của các hóa chất là rất cần thiết, đòi hỏi phải có các phương pháp kiểm định toàn diện ở nhiều mức độ. Việc xác định độc tính hóa chất cho đến nay vẫn đang gặp phải nhiều thách thức. Thứ nhất, số lượng lớn các hóa chất đã được đăng kí trên thị trường cùng với những hóa chất mới được tổng hợp chưa được đánh giá độc tính một cách kĩ lưỡng, chưa kể đến khả năng tương tác giữa các chất có thể gây ra những ảnh hưởng kết hợp khó đoán trước, do đó đòi hỏi sự ra đời các phương pháp kiểm nghiệm nhanh chóng và ít tốn kém. Thứ hai, cho đến nay vẫn chưa có một mô hình hoàn hảo để dự đoán tác động của hóa chất đối với cơ thể người. Mô hình gần nhất với con người là thử nghiệm trên động vật có vú thì không thể thực hiện trên quy mô lớn do các vấn đề chi phí và các rào cản bảo vệ động vật. Mô hình thực hiện trên tế bào nuôi cấy lại không mang tính đại diện cho toàn bộ cơ thể phức tạp, không đánh giá được ảnh hưởng của các sản phẩm chuyển hóa trong cơ thể [12], thử nghiệm trên động vật không xương sống thì lại có sự khác biệt rất lớn với con người về các mặt di truyền, sinh lý, chuyển hóa. Phôi cá ngựa vằn là mô hình thử độc tính đầy hứa hẹn có thể khắc phục được những khó khăn trên. Phôi cá ngựa vằn 4-5 ngày sau thụ tinh vẫn chưa được coi là động vật do đó không bị ràng buộc bởi các quy định nghiêm ngặt đối với động vật thí nghiệm, phôi có thể được chủ động sản xuất với số lượng lớn, sự phát triển phôi sớm và hình thành cơ quan ở cá ngựa vằn rất giống với các động vật có xương sống 1
khác nhưng tốc độ phát triển nhanh hơn nhiều: chỉ sau 3 ngày từ phôi đã phát triển thành ấu thể; phôi cá trong suốt cho phép quan sát được sự ảnh hưởng của hóa chất trong suốt quá trình phát triển phôi sớm [40], bộ gen cá ngựa vằn cũng có nhiều điểm tương đồng với động vật có xương sống cao hơn, đặc biệt có trên 12 nghìn gen tương đồng với con người [32]. Ngoài ra, mô hình phôi cá ngựa vằn không chỉ có thể đưa ra dự đoán nguy cơ đối với sức khỏe con người mà còn cho phép đánh giá các ảnh hưởng đến môi trường nói chung [79]. Vì thế mô hình này ngày càng nhận được sự chú ý của các nhà khoa học trong thử nghiệm độc tính. Một nhóm hóa chất được có vai trò rất quan trọng trong đời sống hàng ngày của con người là nhóm các phụ gia thực phẩm. Không ai có thể phủ nhận những ưu điểm của chúng trong việc cải thiện màu sắc, hương vị của thức ăn cũng như bảo quản thức ăn trong thời gian dài. Tuy nhiên, mức độ an toàn cũng như độc tính của chúng đối với sức khỏe con người vẫn là điều cần phải xem xét, những chất đang được sử dụng hàng ngày có thể có những tác động không mong muốn. Trên cơ sở đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá độc tính của sodium benzoate, propyl gallate, Tartrazine, amaranth, monosodium glutamate và formaldehyde trên mô hình phát triển phôi cá ngựa vằn” nhằm mục tiêu đánh giá được độc tính của các phụ gia thực phẩm đang được sử dụng là Sodium benzoate, Propyl gallate, Tartrazine, Amaranth, Monosodium glutamate cùng với một chất phụ gia đã bị cấm sử dụng là Formaldehyde dựa trên các biến đổi về hình thái và một số hoạt động chức năng của phôi và ấu thể cá ngựa vằn. Kết quả đề tài cũng góp phần bổ sung thông tin cho nguồn dữ liệu độc tính của các chất này. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. THỰC TRẠNG SỬ DỤNG HÓA CHẤT Cùng với sự phát triển của khoa học, kỹ thuật và nhu cầu ngày càng cao của xã hội, việc sản xuất hóa chất đặc biệt là các hóa chất mới hàng năm đang tăng lên một cách đáng kể. Theo thống kê của Nordbeck và cộng sự, từ năm 1930 đến 2001, lượng hóa chất toàn cầu đã tăng từ 1 triệu tấn lên hơn 400 triệu tấn và riêng trên thị trường liên minh châu Âu EU có khoảng 143 nghìn hợp chất đã được đăng ký, trong số đó có 30 đến 70 nghìn chất được dùng hàng ngày [59]. Trước khi có quy định mới trong EU – REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals), tất cả các hóa chất trên thị trường trước năm 1981 đều được sử dụng mà không có bất kì thử nghiệm nào theo quy định của luật để chứng minh sự an toàn với con người [7]. Mặc dù những hóa chất được sản xuất với khối lượng lớn trên 1000 tấn một năm đã được kiểm tra, đánh giá kỹ lưỡng hơn nhưng khoảng 21% trong số này không có bất kì dữ liệu an toàn nào và 65% có rất ít thông tin [59]. Theo cùng với những lợi ích đối với sự phát triển kinh tế, nhiều hóa chất còn có thể trở thành mối nguy hại tiềm tàng với sức khỏe con người và môi trường. Việc sử dụng các chất mà chưa được nghiên cứu đầy đủ mức độ độc tính có thể gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng. Hai trường hợp được biết đến nhiều là sử dụng thalidomide như một chất điều hòa miễn dịch, thuốc an thần dẫn đến hàng ngàn trường hợp thai nhi chết non hoặc khuyết tật bẩm sinh [6, 45] và việc sử dụng dichloro diphenyl trichlorothane (DDT) đã đe dọa đến sức khỏe của rất nhiều động vật hoang dã và cả con người [87, 89]... Điều đáng nhắc đến ở đây là có rất nhiều loại hóa chất mà độc tính của chúng còn chưa được tìm hiểu một cách đầy đủ vẫn đang được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày của con người, chưa kể đến tác động đồng thời khi chúng kết hợp lại với nhau. 3
1.2. PHỤ GIA THỰC PHẨM 1.2.1. Sơ lược về phụ gia thực phẩm Phụ gia thực phẩm là nhóm chất được sử dụng hàng ngày, hàng giờ trong cuộc sống của con người. Theo Ủy ban Bảo vệ Thực phẩm Hoa Kỳ (Food Protection Committee – FPC), phụ gia thực phẩm là một chất hoặc một hỗn hợp các chất tuy không phải thành phần cơ bản của thực phẩm nhưng chúng được thêm vào trong thực phẩm một cách có chủ đích trong các công đoạn của quá trình sản xuất thực phẩm như chế biến, bảo quản và đóng gói sản phẩm [4]. Ước tính trên thị trường có hơn 2.500 chất phụ gia khác nhau đang được sử dụng trong thực phẩm [4]. Tại Châu Âu và một số nước trên thế giới, tất cả các loại phụ gia thực phẩm được quản lý theo hệ thống E, theo đó, mỗi chất được phê duyệt sẽ được kí hiệu là “E cộng số”, ví dụ Propyl gallate là E310, sodium benzoate là E211, Tartrazine là E102… Chúng có thể được chia thành sáu nhóm chính là chất bảo quản, chất phụ gia bổ sung dinh dưỡng, chất tạo màu, chất điều vị, các chất hỗ trợ chế biến và nhóm các chất khác (Bảng Error! No text of specified style in document..1). Bảng Error! No text of specified style in document..1. Phân loại phụ gia thực phẩm [4, 30] Phân loại Chức năng Ví dụ Chất chống oxy Ngăn chặn quá trình oxy hóa Butylated hydroxy hóa lipid và vitamin hydroxyanisole (E320) Chất kháng sinh Tránh sự ảnh hưởng của vi Sodium acetate Chất bảo sinh vật và nấm (E262), sodium quản benzoate (E211) Chất chống các Chống lại sự hình thành màu Sodium sulfite phản ứng hóa nâu, đen, xám, đỏ không mong (E221), Sodium nâu muốn bisulfite (E222) 4
Chất bổ Bổ sung vitamin, các amino Vitamin B12; sung axit, các axit béo và các Glutamic acid dinh khoáng chất Manganese sulfate dưỡng Chất tạo Cải thiện màu sắc, tăng độ hấp Tartrazine (E102) màu dẫn cho món ăn Amaranth (E123) Bổ sung vị ngọt, vị chua, và Monosodium Chất điều làm cho món ăn ngon miệng glutamate (E621) vị hơn Saccharin (E954) Chất nhũ hóa Giúp các thành phần phân tán Polyoxyethene đều trong thực phẩm (40) stearate Các chất (E431) hỗ trợ Chất ổn định Tạo kết cấu mong muốn, giữ Oat gum (E411) chế biến hương vị lâu hơn Chất giữ ẩm Sodium silicoaluminate Các enzyme, Amylase (E1100) Các loại chất tạo phức, Proteases (E1101) khác tạo bọt Theo Cansın Güngörmüş và cộng sự, trung bình mỗi năm, tính cả các loại đường, muối, tiêu, mật ong … một người tiêu thụ khoảng 139 lbs (khoảng 63kg); nếu không tính những chất phổ biến đó thì khoảng 2,27 kg phụ gia được sử dụng [24]. Mặc dù các chất phụ gia thực phẩm đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ qua do các ưu điểm trong việc cải thiện màu sắc, mùi vị thực phẩm, giúp bảo quản, giảm thiểu sự hư hỏng thực phẩm do tác động của vi khuẩn và nấm nhưng về cơ bản, chúng cũng như tất cả các loại hóa chất khác đều tiềm ẩn nguy cơ gây hại cho sức khỏe con người đặc biệt là khi sử dụng với liều lượng lớn. Ảnh hưởng này có thể ngay lập tức hoặc tác động về lâu dài nếu sử dụng liên tục trong thời gian dài. Các tác dụng ngay lập tức có thể bao gồm đau đầu, giảm sự tập trung, thay đổi hành vi 5
hoặc các phản ứng miễn dịch. Ảnh hưởng về lâu dài có thể làm tăng nguy cơ ung thư, các bệnh tim mạch… [4, 22]. Nghiên cứu của McCann và cộng sự trên 297 trẻ em cho thấy việc sử dụng hỗn hợp các chất phụ gia gồm hai nhóm là E102/E110/E122/E124/E211 và E104/E110/E122/E129/E211 có liên quan đến chứng tăng động ở những đứa trẻ này [49]. Sự tương tác của một số chất khi chúng kết hợp với nhau cũng đã được Lau Karen và cộng sự nghiên cứu. Cụ thể, hai hỗn hợp là E104/E951 và E133/L-glutamic axit được cho là ức chế sự biệt hóa dòng nguyên bào thần kinh chuột NB2a thành các sợi thần kinh và làm tăng tỷ lệ tế bào chết của dòng tế bào nuôi cấy [44]. Ngoài ra gần đây, một số phụ gia thực phẩm chậm phân hủy có trong chất thải ra môi trường từ hoạt động của con người đã tích tụ, gây ô nhiễm và ảnh hưởng đến môi trường nước như butylated hydroxyanisole (E320) và butylated hydroxytoluene (E321) hay propyl gallate (E310) ảnh hưởng đến hệ sinh thái trong nước [53, 93]. Vì vậy, việc kiểm tra đánh giá ảnh hưởng của các phụ gia thực phẩm lên sức khỏe con người và tìm giới hạn an toàn của chúng trong sản xuất và chế biến thực phẩm là điều rất cần thiết. 1.2.2. Các loại phụ gia thực phẩm được sử dụng trong nghiên cứu Trong nghiên cứu này, chúng tôi đánh giá độc tính của năm loại phụ gia đang được sử dụng thuộc ba nhóm là nhóm chất bảo quản với hai đại diện là Sodium benzoate và Propyl gallate, nhóm chất tạo màu với hai đại diện là Tartrazine và Amaranth và nhóm chất điều vị với đại diện là Monosodium glutamate cùng với một phụ gia đã bị cấm sử dụng là Formaldehyde để kiểm chứng lại độc tính của một phụ gia đã được xác định là độc tới mức không được phép đưa vào trong thực phẩm. 1.2.2.1. Chất bảo quản - Sodium benzoate Sodium benzoate có công thức phân tử là NaC6H5CO2, được tạo ra bằng phản ứng giữa natri hydroxit và axit benzoic. Đây là một chất phụ gia thực phẩm được kí hiệu là E211, có tác dụng bảo quản thực phẩm tránh khỏi bị hư hỏng bằng cách kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn và nấm trong môi trường có tính axit. Trung bình mỗi năm, khoảng 100 nghìn tấn E211 có thể được sản xuất trên toàn thế 6
giới. Theo ủy ban chuyên về phụ gia thực phẩm (JECFA - Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives), liều lượng an toàn để sử dụng hàng ngày với Sodium benzoate tối đa là 5mg/kg trọng lượng [82]. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng Sodium benzoate có tiềm năng thấp gây ra chứng mề đay do sự hình thành axit benzoate tiếp xúc trên da [57]. E211 cũng được cho là làm thay đổi nồng độ ion kẽm trong não dẫn đến sự thay đổi hành vi ở chuột [3, 16]; ảnh hưởng đáng kể đến sợi trục tế bào thần kinh và các nút thần kinh từ đó gây độc thần kinh ở ấu thể cá ngựa vằn [8]. 1.2.2.2. Chất chống ô xy hóa - Propyl gallate Propyl gallate (E310) là propyl este của axit 3,4,5-trihydroxybenzoic có công thức cấu tạo là C12H12O5, tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng hoặc màu kem, không mùi. Propyl gallate còn có tên gọi khác là gallic acid propyl ester hay Progallin P, được sử dụng với vai trò là chất chống oxy hóa trong các loại thực phẩm (chủ yếu có trong thực phẩm chứa hàm lượng chất béo cao), dược phẩm và mỹ phẩm [71]. Vai trò của Propyl gallate trong việc bảo quản nhiều loại sản phẩm phục vụ đời sống con người là không cần bàn cãi. Tuy nhiên, việc sử dụng như thế nào và liều lượng là bao nhiêu thì cần phải có các nghiên cứu rất cẩn thận và chi tiết. Trong bản báo cáo khoa học đánh giá về propyl gallate của ủy ban an toàn thực phẩm châu Âu năm 2014, lượng được phép sử dụng mỗi ngày trên 1 ki-lô-gam trọng lượng cơ thể (Intake Acceptable Daily - ADI) chỉ ở mức 0,5 mg/kg/ngày [15]. Cùng với đó, nhiều nghiên cứu về tác động của propyl gallate theo các cách khác nhau cũng đã được công bố. Speijers và cộng sự năm 1993, sau 13 tuần thử nghiệm trên chuột đã đưa ra nồng độ không quan sát thấy tác dụng phụ (NOAEL) của E310 là 135 mg/kg/ngày và nồng độ cao nhất trong thử nghiệm (527 mg/kg/ngày) đã gây ảnh hưởng xấu tới hệ thống tạo máu. Khả năng gây đột biến, ung thư của phụ gia thực phẩm này cũng đã được một số nhà khoa học phát hiên thấy khi có mặt của Cu(II) và Fe(III) EDTA thông qua sản phẩm chuyển hóa là axit gallic [41]. Tuy nhiên, một số thử nghiệm khác trên động vật lại không cho thấy propyl gallate có khả năng gây 7
ung thư [85]. Ngoài ra, trên lĩnh vực bảo vệ an toàn môi trường thì E310 đã được đề nghị xếp vào nhóm gây độc cho sinh vật thủy sinh [93]. 1.2.2.3. Chất tạo màu vàng - Tartrazine Tartrazine có tên hóa học là 3-carboxy-5-hydroxy-1-(4'-sulphophenyl)-4-(4'- sulphophenylazo) pyrazole trisodium với công thức phân tử C16H9N4Na3O9S2 và khối lượng phân tử (mole) là 534,36 gam, được kí hiệu là E102 trong danh mục các phụ gia thực phẩm. Đây là một trong những phẩm màu nhân tạo đươc sử dụng rộng rãi, không chỉ được dùng để tạo màu vàng cho thực phẩm, đồ uống mà còn được tìm thấy trong các loại thuốc và mỹ phẩm [51]. Tartazine được các nước thuộc Liên minh Châu Âu (EU) công nhận là một phụ gia thực phẩm được cho phép và đã được đánh giá bởi Ủy ban chuyên về phụ gia thực phẩm của FAO/WHO (JECFA) năm 1996 và Ủy ban Khoa học về thực phẩm (SCF) năm 1984. Các tổ chức này đều đưa ra lượng Tartrazine được phép đưa vào cơ thể trong một ngày trên 1 kg cân năng cơ thể (ADI) là 7,5 mg [43]. Tuy nhiên, nhiều báo cáo đã được công bố về việc Tartrazine có thể gây ra một số phản ứng tiêu cực khi sử dụng như gây ra bệnh hen suyễn, đau nửa đầu hoặc lupus [66, 74, 84]. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trên cả in vitro và in vivo về khả năng gây đột biến hoặc gây ung thư của Tartrazine cho những kết quả khác nhau. Nghiên cứu của Das năm 2004 sử dụng thử nghiệm đột biến Ames và thử nghiệm trên tủy xương chuột cùng với nghiên cứu của Poul năm 2009 sử dụng phương pháp kiểm tra vi nhân tế bào ruột (gut micronucleus test) cho thấy rằng Tartrazine không gây ảnh hưởng đến genome [11, 67]. Trong khi đó, kết quả nghiên cứu của Sasaki và cộng sự năm 2002 và nghiên cứu của Mpountoukas năm 2010 lại cho rằng Tartrazine gây ra một số ảnh hưởng như tăng sai hỏng trong nhiễm sắc thể, ức chế phân bào và tổn thương DNA ở niêm mạc ruột và bàng quang [52, 77]. Năm 2011, Gao và cộng sự công bố Tartrazine còn ảnh hưởng tới khả năng học tập và ghi nhớ ở chuột [20]. Do còn nhiều ý kiến trái ngược về tác động của Tartrazine nên rất cần thêm nhiều nghiên cứu chuyên sâu, toàn diện về phụ gia thực phẩm này. 8
1.2.2.4. Chất tạo màu đỏ - Amaranth Amaranth (E123) là chất tạo màu đỏ có công thức cấu tạo C20H11N2Na3O10S3. Danh pháp theo IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) là trisodium 2-hydroxy-1-(4-sulphonato-1-naphthylazo) naphthalene-3,6-disulphonate. Amaranth đã được đánh giá bởi tổ chức SCF Châu Âu năm 1976, 1979, 1883 và tổ chức JECFA vào các năm 1972, 1975, 1978 và 1984 trước khi được cho phép sử dụng như là phụ gia thực phẩm. Dựa trên nghiên cứu trên chuột trong 90 ngày, SCF đưa ra chỉ số ADI cho Amaranth là từ 0- 0,8mg/kg/ngày còn theo nghiên cứu khác trên chuột về khả năng gây ung thư của Amaranth nếu sử dụng trong thời gian dài, JECFA đưa ra chỉ số ADI thấp hơn từ 0- 0,5mg/kg/ngày [14]. Từ những năm 70 và 80, các nhà khoa học đã cho rằng Amaranth có khả năng gây đột biến tuy nhiên nghiên cứu trên vi khuẩn và nấm không phát hiện thấy khả năng này [2]. Gần đây hơn, Sasaki (2002) đưa ra kết luận Amaranth gây tổn thương DNA khi phơi nhiễm với tế bào lympho người và ở chuột [52] trong khi đó, nghiên cứu của Das và cộng sự năm 2004 lại cho thấy kết quả trái ngược [11]. Nghiên cứu của Mohamed và cộng sự năm 2011 trên chuột mang thai còn cho thấy rằng khi cho chuột cái uống Amaranth với liều 47 mg/kg vào ngày thứ sáu đến ngày 15 của thai kỳ, phôi chuột có dấu hiệu chậm phát triển cùng với một số bất thường về tim, phổi và xương [26]. 1.2.2.5. Chất điều vị - Monosodium glutamate Monosodium glutamate có công thức phân tử là C5H8NO4Na, tên hóa học là Sodium 2-aminopentanedioate. Đây là một chất phụ gia thực phẩm (E621) có tác dụng làm tăng cường vị ngọt đặc trưng (vị Umami) cho món ăn. Lượng tiêu thụ glutamate trên toàn thế giới đã tăng lên đáng kể trong những thập kỉ gần đây [27]. Nghiên cứu của He và cộng sự năm 2008 chỉ ra rằng glutamate có thể làm tăng nguy cơ thừa cân béo phì [27] nhưng đến năm 2009, Ebert đã phản đối ý kiến này [13]. Nhiều nghiên cứu lại cho rằng E621 có liên quan đến chứng hen suyễn [19], co thắt phế quản, nổi mề đay và viêm mũi [91] tuy nhiên những kết quả này kém 9
thuyết phục. Nghiên cứu của Narayanan và cộng sự năm 2010 cho rằng E621 gây ra sự thay đổi đáng kể hành vi của chuột [56]. 1.2.2.6. Chất bảo quản đã bị cấm sử dụng - Formaldehyde Formaldehyde đã từng được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, giúp bảo quản thực phẩm khô, khử trùng hộp đựng, bảo quản cá và một số loại dầu, chất béo [36], được ký hiệu là E240. Đây là aldehyde đơn giản nhất có công thức phân tử là CH2O, thường được biết đến ở dạng dung dịch với nồng độ 37-40% bão hòa trong nước hay còn được gọi là dung dịch foocmalin. Trong tự nhiên, Formaldehyde được hình thành từ các chất hữu cơ bởi các quá trình quang hóa trong khí quyển. Nó còn được hình thành do các chất hữu cơ cháy không hoàn toàn nên có thể được tìm thấy trong các quá trình đốt khí như khói ô tô, lò hơi hoặc thuốc lá [73]. Formaldehyde được sử dụng rất phổ biến, có vai trò rất quan trọng trong một loạt các ngành công nghiệp nhựa, ô tô, hàng không, dệt và ngành công nghiệp xây dựng [63, 70]. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong lĩnh vực y tế, nông nghiệp, thuộc da [63].... Trên toàn thế giới năm 1992, lượng E240 được sản xuất ước tính là khoảng 12 triệu tấn [33]. Tuy nhiên, nó cũng gây ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường và sức khỏe con người. Phơi nhiễm với Formaldehyde có thể gây ung thư biểu mô vòm họng, bệnh bạch cầu tủy [58, 81]. 1.3. CÁC MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ ĐỘC TÍNH HÓA CHẤT Việc xác định độc tính các loại hóa chất nói chung và nhóm phụ gia thực phẩm nói riêng cho đến nay vẫn đang gặp phải nhiều thách thức. Thứ nhất, theo ước tính có 1060 phân tử nhỏ [37], trên 61 triệu hợp chất đã được xác định (theo cơ sở dữ liệu PubChem Compound - http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pccompound). Ở các nước thuộc liên minh châu Âu (EU), có khoảng 2700 chất mới được kiểm tra nguy cơ đối với con người và môi trường theo đúng quy định [59]. Yêu cầu kiểm định chất mới được tổng hợp cùng với việc tái kiểm định những hóa chất đang có mặt trên thị trường, chưa kể đến việc phải xem xét sự ảnh hưởng kết hợp khó đoán trước khi chúng tương tác với nhau đòi hỏi phải có một phương pháp xác định độc tính một cách nhanh chóng chính xác. Thứ hai, chưa có một mô hình nào hoàn hảo để dự 10