Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Xác định mức độ ô nhiễm các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (pahs) trong trà,...

Tài liệu Xác định mức độ ô nhiễm các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (pahs) trong trà, cà phê tại việt nam và đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người

.PDF
125
261
140

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------------------------- Nguyễn Thị Quỳnh XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT HYDROCARBONS THƠM ĐA VÒNG (PAHs) TRONG TRÀ, CÀ PHÊ TẠI VIỆT NAM VÀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐẾN SỨC KHOẺ CON NGƯỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------------------------- Nguyễn Thị Quỳnh XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT HYDROCARBONS THƠM ĐA VÒNG (PAHs) TRONG TRÀ, CÀ PHÊ TẠI VIỆT NAM VÀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐẾN SỨC KHOẺ CON NGƯỜI Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 8440301.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS. Phạm Hùng Việt TS. Nguyễn Minh Phương Hà Nội - 2019 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Phạm Hùng Việt là giảng viên hướng dẫn chính và TS. Nguyễn Minh Phương là giảng viên đồng hướng dẫn đã giao đề tài, quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các anh chị đồng nghiệp trong Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc biệt là Ths. Nguyễn Thúy Ngọc đã chỉ bảo và giúp đỡ tận tình để em hoàn thành luận văn này. Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Môi trường – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung và Bộ môn Công nghệ môi trường nói riêng đã giảng dạy và trang bị cho em những kiến thức quý giá trong suốt khóa học. Luận văn này được thực hiện trong khuôn khổ nhiệm vụ thường xuyên theo chức năng năm 2018: “Nghiên cứu sự có mặt của các hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng ngưng tụ (PAHs) trong mẫu cà phê và mẫu chè thương phẩm”, của PTN trọng điểm Công nghệ phân tích phục vụ kiểm định môi trường và an toàn thực phẩm, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên. Em xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn chia sẻ, ủng hộ và động viên em trong suốt thời gian qua. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Hội đồng khoa học đã tạo điều kiện để em bảo vệ luận văn này. Nguyễn Thị Quỳnh MỤC LỤC MỞ ĐẦU........................................................................................................................ 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN...........................................................................................3 1.1. Tổng quan về các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs).........................3 1.1.1. Giới thiệu về nhóm hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs)................3 1.1.2. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm các hợp chất PAHs..........................................5 1.1.3. Ứng dụng của các hợp chất PAHs..................................................................7 1.1.4. Khả năng tích lũy và độc tính của các hợp chất PAHs...................................8 1.2. Quy trình sản xuất và phân loại các loại trà, cà phê............................................12 1.2.1. Các loại trà và công đoạn sản xuất trà phổ biến...........................................12 1.2.2. Các công đoạn sản xuất cà phê phổ biến......................................................15 1.3. Một số nghiên cứu về mức độ ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê......................17 1.4. Phương pháp xác định PAHs trong trà và cà phê................................................18 1.4.1. Nguyên tắc phương pháp sắc ký..................................................................18 1.4.2. Phương pháp xử lý mẫu...............................................................................21 1.5. Đánh giá rủi ro sức khỏe (Health Risk Assessment – HRA)..............................23 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................29 2.1. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................29 2.2. Nội dung nghiên cứu..........................................................................................29 2.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................................29 2.3.1. Đối tượng nghiên cứu..................................................................................29 2.3.2. Phạm vi nghiên cứu......................................................................................30 2.4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................30 2.4.1. Tham khảo tài liệu........................................................................................30 2.4.2. Điều tra và khảo sát thực tế..........................................................................30 2.5. Phương pháp xử lý mẫu trà, cà phê....................................................................30 2.5.1. Hóa chất và thiết bị......................................................................................30 2.5.2. Xử lý mẫu....................................................................................................32 2.6. Phân tích sắc ký khí khổi phổ GC/MS................................................................35 2.6.1. Điều kiện chạy máy GC...............................................................................35 2.6.2. Điều kiện chạy máy MS...............................................................................35 2.6.3. Các thống số đánh giá độ tin cậy của phương pháp.....................................37 2.6.4. Đường chuẩn................................................................................................38 2.6.5. Tính toán PAHs trong trà và cà phê..............................................................38 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN......................................41 3.1. Kết quả khảo sát khu vực nghiên cứu.................................................................41 3.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm các hợp chất PAHs trong trà ở Việt Nam..................48 3.2.1. Hàm lượng các hợp chất PAHs trong trà ở Việt Nam...................................48 3.2.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs trong các mẫu trà Việt Nam.....................49 3.2.3. Tỷ lệ phần trăm các hợp chất PAHs trong trà ở Việt Nam............................54 3.3. Đánh giá mức độ ô nhiễm các hợp chất PAHs trong cà phê Việt Nam...............55 3.3.1. Hàm lượng các hợp chất PAHs trong cà phê Việt Nam................................55 3.3.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs trong các mẫu cà phê Việt Nam...............57 3.3.3. Tỷ lệ phần trăm các hợp chất PAHs trong cà phê rang ở Việt Nam..............61 3.4. Đánh giá hàm lượng PAHs trong trà, cà phê thôi ra nước pha và cà phê hòa tan63 3.4.1. Đánh giá hàm lượng PAHs trong trà thôi ra nước pha..................................63 3.4.2. Đánh giá hàm lượng PAHs trong cà phê thôi ra nước pha ở Việt Nam........66 3.5. Đánh giá rủi ro sức khỏe khi sử dụng trà và cà phê............................................70 3.5.1. Nhận diện mối nguy hại...............................................................................70 3.5.2. Đánh giá liều – phản ứng.............................................................................70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................................77  KẾT LUẬN........................................................................................................77  KIẾN NGHỊ.......................................................................................................78 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................79 PHỤ LỤC.....................................................................................................................87 PHỤ LỤC 1. DANH SÁCH MẪU TRÀ VÀ MẪU CÀ PHÊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU PHỤ LỤC 2. MỘT SỐ HÌNH ẢNH XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH MẪU TRÀ VÀ CÀ PHÊ PHỤ LỤC 3. SẮC ĐỒ CHUẨN CỦA MỘT SỐ MẪU TRÀ VÀ CÀ PHÊ TRONG NGHIÊN CỨU PHỤ LỤC 4. CÁC CÔNG BỐ KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN NGHIÊN CỨU DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Danh sách 16 PAHs cần quan tâm trong môi trường (theo US EPA).............3 Bảng 1.2. Nguồn gốc phát sinh PAHs theo tỷ lệ.............................................................5 Bảng 1.3. Mức hàm lượng tối đa PAHs trong thực phẩm.............................................11 Bảng 2.1. Thời gian lưu và mảnh phổ đặc trưng của các cấu tử PAHs.........................35 Bảng 3.1. Số lượng các loại mẫu được thực hiện trong nghiên cứu..............................42 Bảng 3.2. Tên, ký hiệu, thương hiệu và xuất xứ của mẫu trà........................................43 Bảng 3.3. Tên, ký hiệu, thương hiệu và xuất xứ của mẫu cà phê..................................46 Bảng 3.4. Tổng độ độc tương đương của PAHs trong các mẫu trà (µg/kg)..................51 Bảng 3.5. Hàm lượng trung bình nhóm PAH4 trong trà của Vệt Nam và một số quốc gia khác ( g/kg)...........................................................................................................52 Bảng 3.6. Tổng độ độc tương đương của PAHs trong các mẫu cà phê Việt Nam (µg/kg) ...................................................................................................................................... 58 Bảng 3.7. Hàm lượng trung bình nhóm PAH4 trong cà phê của Vệt Nam và một số quốc gia khác (µg/kg)...................................................................................................60 Bảng 3.8. Hàm lượng 15 cấu tử PAHs trong mẫu nước trà pha và mẫu khô (µg/kg)....63 Bảng 3.9. Phần PAHs thôi ra trong mẫu nước trà pha (%)............................................64 Bảng 3.10. Hàm lượng 15 cấu tử PAHs trong mẫu nước cà phê pha và mẫu khô (g/kg) ...................................................................................................................................... 67 Bảng 3.11. Phần PAHs thôi ra trong mẫu nước cà phê pha (%)....................................69 Bảng 3.12. Giá trị HQ trong các loại mẫu....................................................................72 Bảng 3.13. Giá trị của các yếu tố rủi ro........................................................................73 Bảng 3.14. Giá trị ILCR trong các loại mẫu.................................................................74 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Con đường phát thải và tích lũy PAHs trong môi trường................................8 Hình 1.2. “Vùng vịnh” của PAHs...................................................................................9 Hình 1.3. Cơ chế gây ung thư của Benzo[a]pyren [43].................................................10 Hình 1.4. Quy trình sản xuất các loại trà......................................................................13 Hình 1.5. Quy trình sản xuất các loại cà phê................................................................16 Hình 1.6. Thiết bị GC-MS 2010, Shimadzu..................................................................19 Hình 1.7. Sơ đồ hệ thiết bị GC-MS..............................................................................20 Hình 1.8. Cơ chế tách chất của cột GPC.......................................................................22 Hình 2.1. Sắc đồ của dung dịch chuẩn nồng độ 200 ppb..............................................37 Hình 3.1. Một số mẫu trà được phân tích trong nghiên cứu..........................................43 Hình 3.2. Một số hãng cà phê được bày bán ở siêu thị Việt Nam.................................46 Hình 3.3. Tổng hàm lượng 15 PAHs được nghiên cứu trong trà (µg/kg)......................49 Hình 3.4. Hàm lượng nhóm PAH4 trong trà Việt Nam (µg/kg)....................................50 Hình 3.5. Tỷ lệ phần trăm PAHs có 3, 4, 5, 6 vòng thơm trong mẫu trà.......................54 Hình 3.6. Tỷ số của một số PAHs trong mẫu trà...........................................................55 Hình 3.7. Tổng hàm lượng 15 PAHs được nghiên cứu trong cà phê.............................57 Hình 3.8. Hàm lượng nhóm PAH4 trong cà phê Việt Nam (µg/kg)..............................58 Hình 3.9. Tỷ lệ phần trăm PAHs có 3, 4, 5, 6 vòng thơm trong mẫu cà phê.................61 Hình 3.10. Tỷ số của một số PAHs trong mẫu cà phê...................................................62 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tên viết tắt Acn Acy Ant BaA BaP BbF BghiP BkF Chr DahA DCM EDI Tên tiếng việt Acenaphthen Acenaphthylen Anthracen Benzo[a]anthracen Benzo[a]pyren Benzo[b]fluoranthen Benzo[ghi]perylen Benzo[k]fluoranthen Chrysen Dibenzo[a,h]anthracen Diclometan Liều tiếp nhận hàng ngày Tên tiếng anh Acenaphthene Acenaphthylene Anthracene Benzo[a]anthracene Benzo[a]pyrene Benzo[b]fluoranthene Benzo[ghi]perylene Benzo[k]fluoranthene Chrysene Dibenzo[a,h]anthracene Dichloromethane Estimated Daily Intakes 13 14 15 16 17 Fla Flu GC GPC HQ Fluoranthen Fluoren Sắc ký khí Cột thẩm thấu qua gel Thương số rủi ro Fluoranthene Fluorene Gas Chromatography Gel Permeation Chromatography Hazard Quotient 18 19 IP ILCR Indeno[1,2,3-cd]pyren Rủi ro ung thư suốt đời Indeno[1,2,3-cd]pyrene Incremental Lifetime Cancer 20 21 22 23 24 IS LOD LOQ MS OSF Chất nội chuẩn Giới hạn phát hiện Giới hạn định lượng Khối phổ Hệ số độ dốc Risk Internal Standard Limit of Detection Limit of Quantitation Mass Spectrometry Oral Slope Factor 25 PAHs Các hợp chất thơm đa vòng Polycyclic Aromatic 26 27 28 Pyr Phe RfD ngưng tụ Pyren Phenanthren Liều tham chiếu Hydrocarbons Pyrene Phenanthrene Reference dose 29 RSD Độ lệch chuẩn tương đối Relative Standard Deviation 30 31 32 SD TEF TEQ Độ lệch chuẩn Chỉ số độc hại Độ độc hại tương đương Standard Deviation Toxic Equipment Factor Toxic Equivalent 33 US EPA Cơ quan Bảo vệ Môi trường United States Environmental Hoa Kỳ Protection Agency MỞ ĐẦU Các hợp chất hydrocacbons thơm đa vòng (Polycyclic Aromatic Hydrocacbons – PAHs) được biết đến là một nhóm các hợp chất hữu cơ độc hại có mặt khắp nơi trong môi trường với hai hoặc nhiều vòng thơm hợp nhất, được tạo ra trong quá trình đốt cháy không hoàn toàn hoặc nhiệt phân các vật liệu hữu cơ [52, 54]. PAHs có thể được hình thành từ nguồn tự nhiên bởi các hoạt động như phun trào núi lửa, cháy rừng, dầu thô hoặc từ nguồn nhân tạo bao gồm đốt than, đốt gỗ, đốt cháy không hoàn toàn xăng, dầu diesel, dầu lỏng và rò rỉ nhiên liệu [8]. PAHs là các hợp chất bền, do đó chúng có thể tồn tại trong môi trường nước mặt, nước ngầm, đất, trầm tích, không khí, …. Qua quá trình lắng đọng và tích lũy sinh học [35], PAHs được tìm thấy với hàm lượng vết trong nhiều loại thực phẩm khác nhau như: hải sản biển [19], dầu thực vật, trái cây, thịt nướng, cá hun khói, trà và cà phê [53]. Do có khả năng gây ung thư, gây đột biến và gây độc tế bào, Ủy ban Khoa học Thực phẩm châu Âu đã đưa một số PAHs vào danh sách chất gây ô nhiễm ưu tiên [54]. Năm 2008, bốn PAHs bao gồm: chrysene (Chr), benzo[a]anthracene (BaA), benzo[b]fluoranthene (BbF) và benzo[a]pyrene (BaP) đã được Cơ quan an toàn thực phẩm châu Âu (EFSA) xác định là chỉ số đại diện của PAHs gây ung thư trong thực phẩm, tổng bốn chất PAHs này thường được gọi là PAH4 [44]. Hiện nay, an toàn vệ sinh thực phẩm đang nhận được rất nhiều sự quan tâm từ cả người tiêu dùng và các nhà quản lý. Đặc biệt là ở Việt Nam khi mà các vấn đề như dư lượng thuốc trừ sâu, thực phẩm được bơm tẩm hóa chất, thuốc bảo quản thực phẩm ngày càng phổ biến. Bên cạnh thức ăn, đồ uống cũng là thực phẩm tiềm ẩn nhiều rủi ro sức khỏe cho người sử dụng. Ở Việt Nam, trà và cà phê là hai trong những loại đồ uống được sử dụng phổ biến nhất. Theo báo cáo năm 2016, tổng sản lượng cà phê Việt Nam đạt 1,76 triệu tấn và có 90 – 95 % trong số đó được xuất khẩu [28]. Cà phê được chứng minh có thể 1 mang đến hiệu quả chống lại một số loại bệnh như bệnh Parkinson, Alzheimer, rối loạn tiêu hóa, rối loạn chức năng gan [11] nhờ cà phê có chứa các chất chống oxy hóa, chất khử gốc tự do như cafein, trigonelline, axit chlorogen, cafestol, kahweol [42] và các vi chất có lợi như magiê, kali, vitamin E và niaxin [15]. Quy hoạch diện tích trồng trà ở Việt Nam là 130.000 ha, sản xuất khoảng 0,26 triệu tấn lá trà khô vào năm 2015 và được xếp hạng là nước xuất khẩu chè lớn thứ 12 trên thế giới [59]. Trà đã được báo cáo với nhiều lợi ích sức khỏe, chẳng hạn như tác dụng chống oxy hóa và chống ung thư do sự hiện diện của flavonoid [13, 44]. Bên cạnh các tác dụng có lợi, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một số chất gây ô nhiễm trong trà như kim loại nặng, florua, thuốc trừ sâu và PAHs có thể gây ra mối đe dọa cho sức khỏe người tiêu dùng [51]. Nguyên nhân chính dẫn đến sự có mặt của PAHs trong trà, cà phê là do sự lắng đọng từ không khí cùng với việc sử dụng nhiệt trong quá trình chế biến [45]. Trà và cà phê là những loại đồ uống mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe người sử dụng. Tuy nhiên, một số hợp chất hữu cơ được hình thành từ quá trình chế biến như PAHs có thể gây ra rủi ro sức khỏe không mong muốn cho người tiêu dùng trà, cà phê. Do vậy, mục tiêu của nghiên cứu này là xác định mức độ ô nhiễm PAHs trong trà, cà phê tại Việt Nam và đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người. Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài: “Xác định mức độ ô nhiễm các hợp chất Hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs) trong trà, cà phê tại Việt Nam và đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người” đã được thực hiện. 2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs) 1.1.1. Giới thiệu về nhóm hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs) Hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs) là nhóm hợp chất ô nhiễm hữu cơ, chứa ít nhất hai vòng benzen liên kết với nhau, đồng phẳng, hợp nhất [7]. Các hợp chất này có những đặc tính như kỵ nước, ưa mỡ, có thể gây ung thư và bền vững trong môi trường [39]. PAHs được tìm thấy có mặt trong môi trường nước, không khí, đất và cả thực phẩm [9]. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) đã xác định 16 PAHs là chất gây ô nhiễm môi trường ưu tiên bao gồm: naphthalen, acenaphthen, acenaphthylen, fluoren, anthracen, phenanthren, benzo[b]fluoranthen, fluoranthen, chrysen, benzo[k]fluoranthen, benzo[a]anthracen, benzo[a]pyren, pyren, dibenzo[a,h]anthracen, indeno[1,2,3-cd]pyren và benzo[g,h,i]perylen [53]. Công thức cấu tạo của 16 PAHs này được trình bày trong bảng 1.1. Bảng 1.1. Danh sách 16 PAHs cần quan tâm trong môi trường STT Tên Ký hiệu Hệ số độc tương đương (TEF) 1 Naphthalen Nap 0,001 2 Acenaphthylen Acy 0,001 3 Cấu tạo 3 Acenaphthen Ace 0,001 4 Fluoren Flu 0,001 5 Phenanthren Phe 0,001 6 Anthracen Ant 0,01 7 Fluoranthen Fla 0,001 8 Pyren Pyr 0,001 9 Benz[a]anthracen BaA 0,1 10 Chrysen Chr 0,01 11 Benzo[b]fluoranthen BbF 0,1 12 Benzo[k]fluoranthen BkF 0,1 13 Benzo[a]pyren BaP 1 14 Indeno[1,2,3-cd]pyren IcdP 0,1 4 15 Dibenz[a,h]anthracen DahA 1 16 Benzo[ghi]perylen BghiP 0,01 Nguồn: US EPA PAHs được chia thành hai nhóm chính là: PAHs có trọng lượng phân tử cao (HMW PAHs) với số vòng thơm phân tử từ 4 đến 6 vòng và PAHs có trọng lượng phân tử thấp (LMW PAHs) với số vòng thơm trong phân tử từ 2 đến 4 vòng. LMW PAHs dễ bay hơi hơn và tồn tại chủ yếu trong pha khí. HMW PAHs hóa hơi không đáng kể và tồn tại chủ yếu ở dạng hạt [6]. HMW PAHs có độc tính gây ung thư cao hơn so với LMW PAHs [23]. 1.1.2. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm các hợp chất PAHs PAHs có thể được tạo thành từ nguồn tự nhiên và nhân tạo. Nguồn tự nhiên bao gồm núi lửa phun trào, cháy rừng, v.v... So với các nguồn tự nhiên, nguồn nhân tạo là nguồn PAHs chính trong môi trường, chủ yếu từ sự đốt cháy không hoàn toàn của nhiên liệu hóa thạch, sinh khối [55]. Cháy rừng và rò rỉ dầu tự nhiên cũng có thể đóng góp PAHs cho môi trường và được phân loại là nguồn tự nhiên [14]. PAHs trong môi trường có thể chia thành hai loại chính là nguồn đốt và nguồn từ dầu mỏ. Nguồn đốt của PAHs được đặc trưng bởi sự đốt cháy ở nhiệt độ cao hoặc nhiệt phân nhiên liệu hóa thạch hoặc chất hữu cơ, giải phóng PAHs vào khí quyển thông qua khí thải và bồ hóng. PAHs được giải phóng từ các quá trình nhiệt độ cao có xu hướng có trọng lượng phân tử cao và bền hơn trong môi trường với số vòng thơm trong phân tử từ 4 đến 6 vòng. PAHs có nguồn gốc dầu mỏ được hình thành từ dầu mỏ (thô và tinh chế) và xảy ra từ sự cố tràn dầu, đốt dầu. Nguồn dầu mỏ (được tạo thành 5 bởi các quá trình nhiệt độ thấp hơn) có xu hướng có trọng lượng phân tử thấp hơn với số vòng thơm trong phân tử từ 2 đến 3 vòng. Nguồn gốc của PAHs còn có thể dự đoán qua tỷ lệ của một số PAHs được trình bày trong bảng 1.2 [26]: Bảng 1.2. Nguồn gốc phát sinh PAHs theo tỷ lệ Tỷ lệ Fla/(Fla + Pyr) < 0,4 0,4 < Fla/(Fla + Pyr) < 0,5 Fla/(Fla + Pyr) > 0,5 BaA/(BaA + Chr) < 0,2 0,2 < BaA/(BaA + Chr) < 0,35 BaA/(BaA + Chr) > 0,35 Nguồn gốc Dầu mỏ Đốt cháy nhiên liệu hóa thạch lỏng Đốt sinh khối Phát thải dầu Đốt cháy dầu Đốt cháy của cỏ, gỗ và than Bên cạnh đó, một số hoạt động như hút thuốc, nấu ăn, sưởi ấm và đốt nhang, v.v. cũng là nguồn phát sinh PAHs [6]. PAHs chủ yếu xâm nhập vào môi trường bằng cách giải phóng ban đầu vào khí quyển từ các quá trình đốt cháy không hoàn toàn và sau đó xâm nhập vào đất, trầm tích và các vùng nước từ các quá trình khác nhau bao gồm khuếch tán, lắng đọng khô, lắng đọng ướt và các quá trình thủy văn khác. Việc con người khai thác nhiên liệu hóa thạch cũng đã góp phần tạo ra PAHs trong môi trường toàn cầu [14]. Sự có mặt của PAHs trong môi trường là từ quá trình lắng đọng trong khí quyển và một phần được hình thành trong các quá trình đốt sử dụng nhiệt độ lớn hơn 220 oC, ví dụ như sấy khô, nướng, chiên, rang và hun khói thực phẩm. Trong cà phê, sự hiện diện của PAHs được cho là hình thành trong quá trình rang hạt [24]. PAHs luôn luôn có mặt trong khí đốt, do đó quy trình sản xuất lá trà cũng có thể dẫn PAHs vào sản phẩm, vì phần lớn trà được sấy khô bằng cách sử dụng nhiệt từ đốt gỗ, dầu hoặc than [36]. 1.1.3. Khả năng tích lũy và độc tính của các hợp chất PAHs PAHs được sinh ra từ các hoạt động tự nhiên và nhân tạo, qua quá trình bay hơi nó sẽ khuếch tán vào không khí, đi vào sông, hồ, đại dương và lắng đọng xuống mặt 6 đất. Con đường phát thải và tích lũy PAHs trong môi trường được biểu diễn trong hình 1.1. Con người có thể bị phơi nhiễm PAHs qua các con đường như: hít thở không khí, tiếp xúc qua da, qua đường tiêu hóa bởi ăn uống các thực phẩm bị nhiễm PAHs. Các hợp chất PAHs đã được phát hiện trong nước [5], không khí, trầm tích, một số loại thực phẩm như thịt hun khói [16], trà, cà phê và cả trong tóc, sữa mẹ [47]. Thảm thực vật Hình 1.1. Con đường phát thải và tích lũy PAHs trong môi trường Một số nghiên cứu đã cho thấy tiếp xúc với PAHs có thể gây ra các vấn đề sức khỏe khác nhau, ví dụ như sự rối loạn nội tiết, bất thường trong hệ thống sinh sản, rối loạn phát triển, rối loạn thần kinh, dị ứng da, hen suyễn, sinh non. Một số PAHs có liên 7 quan đến các đặc tính gây ung thư, gây đột biến và gây quái thai. Do đó việc tiếp xúc với chúng có nguy cơ nghiêm trọng đối với sức khỏe con người [6]. IARC (Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế) đã phân loại 7 PAHs là hợp chất gây ung thư gồm: nhóm 1 (benzo[a]pyren), nhóm 2A (dibenz[a,h]anthracen) và nhóm 2B (benz[a]anthracen, benzo[b]fluoranthen, benzo[k]fluoranthen, chrysen và indeno[1,2,3-cd]pyren) [10]. Vị trí không gian tương đối của các vòng trong phân tử PAHs có vai trò quan trọng khi xác định khả năng gây ung thư của chúng tới động vật. Trong phân tử những PAHs có khả năng gây ung thư cao, các vòng benzen tiếp giáp nhau theo kiểu nhánh tạo thành “vùng vịnh”. Các nguyên tử cacbon được sắp xếp theo kiểu “vùng vịnh” làm tăng hoạt tính sinh học của các PAHs [31]. Hình 1.2. “Vùng vịnh” của PAHs Bản thân phân tử PAHs không phải là chất gây ung thư, để trở thành dạng gây ung thư nó cần chuyển hóa trong cơ thể qua một số bước trao đổi chất. PAHs có thể được chuyển hóa và trở thành các chất phản ứng điện di trung gian tạo thành các chất gây nghiện PAH-DNA, một dấu ấn sinh học gây tổn thương DNA có liên quan đến ung thư [27]. Sản phẩm đầu tiên của quá trình chuyển hóa PAHs là epoxyt được tạo ra do thêm một nguyên tử oxy vào cấu trúc PAHs. Các mảnh phân tử epoxyt sau đó được gắn thêm H2O để tạo thành hai nhóm OH- tại hai cacbon cạnh nhau. Phản ứng chuyển hóa tạo thành epoxyt và thêm H2O là nỗ lực của cơ thể để đưa nhóm OH- vào các phân tử kị nước như PAHs, làm cho chúng trở nên dễ hòa tan trong nước và sau đó có thể loại bỏ. Liên kết đôi còn lại trong vòng có chứa hai nhóm OH - sau đó bị epoxy hóa để tạo thành 8 dạng phân tử có hoạt tính ung thư. Nếu thêm H + vào phân tử này sẽ tạo thành dạng cation bền vững có thể gắn vào trung tâm của các phân tử sinh học như DNA và hemoglobin, dẫn tới nguyên nhân tạo thành các khối u [31]. Hình 1.3. Cơ chế gây ung thư của Benzo[a]pyren [43] Quá trình này có thể thấy rõ đối với BaP. Hình 1.3 trình bày cơ chế gây ung thư của benzo[a]pyren. Hoạt hóa BaP tạo thành BaPdiol-epoxide-10-N2dG liên quan đến việc hình thành vùng diol-epoxide – được cho là dạng chuyển hóa gây nên ung thư. Diol-epoxides được hình thành do kết quả của quá trình oxy hóa 2 electron của BaP bởi cytochromeP450, đặc biệt là P450IA1 và P450IA2. Ban đầu dưới tác động của cytochromeP450, BaP bị oxy hóa thành BaP-arene oxides, sau đó dưới tác dụng xúc tác của men epoxide hydrolase (EH), BaP-arene oxides chuyển hóa thành BaPdihydrodiols, sau đó dưới tác dụng của P450, chúng bị oxy hóa tạo thành BaP-diolepoxides. Chất này phản ứng với nhóm NH2 của axit amin trong phân tử DNA và tạo nên DNA lỗi từ đó gây ra các khối u và dẫn đến ung thư. 9 Trong số 16 PAHs được quan tâm, BaP được xem là chất gây ung thư hàng đầu với chỉ số độc hại lớn nhất là 1. Tuy nhiên, BaP không thể dùng làm chỉ số mang tính đại diện để đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs trong thực phẩm. Cơ Quan An Toàn thực phẩm Châu Âu (EFSA) năm 2008 xác định nhóm PAH4 (BaP + Chr + BaA + BbF) là những PAHs có chỉ só độc hại (TEFs) cao và PAH4 cũng là chỉ số được dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs trong thực phẩm. Năm 2015, Uỷ Ban Châu Âu đưa ra quy định mới nhất về mức hàm lượng BaP và nhóm PAH4 tối đa trong một số thực phẩm được tình bày trong bảng 1.3. Bảng 1.3. Mức hàm lượng tối đa PAHs trong thực phẩm Thứ Thực phẩm tự 1 Dầu và chất béo ( không bao gồm bơ ca cao và dầu dừa) Tổng PAH4* BaP (µg/kg) (µg/kg) 10,0 2,0 2 Hạt cacao và các sản phẩm từ cacao 30,0 5,0 3 Dầu dừa 20,0 2,0 12,0 2,0 12,0 2,0 30,0 5,0 35,0 6,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 4 5 6 7 8 Thịt nướng và các sản phẩm từ thịt nướng Cá hun khói và các sản phẩm thủy sản hun khói ( áp dụng cho phần thịt cơ) Cá trích cơm hun khói và sản phẩm đóng hộp liên quan Động vật thân mềm hai mảnh vỏ (hun khói) Thực phẩm chế biến từ ngũ cốc và 9 thực phẩm cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ Sữa cho trẻ sơ sinh 10 Thực phẩm ăn kiếng cho mục đích y 10
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan