Luận văn báo cáo tổng quan tài liệu độc tố trong sản xuất thực phẩm

Lời cảm ơn GVHD: T.S Lại Mai Hương
LỜI CÁM ƠN
Em có được kiến thức và sự trưởng thành như ngày hôm nay là
nhờ công lao rất lớn của các thầy cô Khoa Công nghệ Hoá học &
Dầu khí, nhất là các thầy cô thuộc Bộ môn Công nghệ Thực phẩm,
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM. Do vậy, lời đầu tiên em xin
bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quý thầy cô – những người đã hết
lòng dìu dắt em trên con đường học vấn.
Đặc biệt, em xin tỏ sự ghi ơn sâu sắc đến Tiến só Lại Mai Hương,
cô đã tận tình hướng dẫn, quan tâm chỉ dạy để em hoàn thành luận
văn này.
Tp. HCM, ngày 02 tháng 01 năm 2008
Nguyễn Thụy Nhã Phương
Trang 1
Tóm tắt luận văn GVHD: T.S Lại Mai Hương
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Thực phẩm là yếu tố quan trọng song hành với sự sinh tồn của loài người. Theo quá
trình tiến hoá và phát triển của loài người, thực phẩm cũng phát triển theo. Cùng với sự tiến
triển của khoa học công nghệ, công nghệ chế biến thực phẩm cũng phát triển. Tuy nhiên
thực phẩm không chỉ cung cấp nguồn dinh dưỡng mà còn chứa những nguy cơ tìm ẩn có thể
ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe người tiêu dùng, đó chính là các loại độc tố dù tồn tại
trong thực phẩm với hàm lượng rất nhỏ cũng có thể gây ảnh hưởng rất lớn đến cơ thể.
Nhu cầu về một thực phẩm đáp ứng không những về dinh dưỡng mà còn về tính an toàn
và không gây hại cho sức khoẻ đối với người tiêu dùng là cần thiết. Nếu như các loại độc tố
có sẵn trong nguyên liệu hoặc bò nhiễm vào sản phẩm trong quá trình chế biến thì có thể
kiểm soát và phòng ngừa, còn các loại độc tố hình thành trong quá trình chế biến thì đa
dạng và khó kiểm soát hơn nhiều. Tuy nhiên các tài liệu về độc tố xuất hiện trong quá trình
chế biến ở nước ta còn rất hạn chế. Vì vậy việc tập hợp tài liệu về đề tài này là một yêu
cầu cấp thiết nhằm tìm ra kỹ thuật chế biến thực phẩm an toàn nhất và giảm thiểu đến mức
thấp nhất những nguy cơ tác hại đến sức khỏe người tiêu dùng.
Mục đích của luận văn này là tập hợp tất cả tài liệu về độc tố xuất hiện trong quá

trình chế biến, thống nhất và sắp xếp thành một hệ thống rõ ràng, đầy đủ. Nội dung luận
văn được chia thành 6 chương như sau:
- Chương 1: Giới thiệu chung về độc tố
- Chương 2: Tổng quan tài liệu về acrylamide
- Chương 3: Tổng quan tài liệu về nhóm hợp chất amine vòng thơm (HAAs)
- Chương 4: Tổng quan tài liệu về nhóm hợp chất hydrocarbon nhiều vòng thơm
(PAHs)
- Chương 5: Tổng quan tài liệu về nhóm nitrosamine
- Chương 6: Tổng quan tài liệu về nhóm 3 – MCPD
Trong mỗi chương của luận văn là phần tìm hiểu về công thức cấu tạo, nguồn gốc, tác
hại, cơ chế sinh ra độc tố, các yếu tố ảnh hưởng, các phương pháp phân tích và biện pháp
giảm hàm lượng độc tố.
Hy vọng nội dung luận văn đáp ứng được các yêu cầu đề ra. Do thời gian thực hiện
luận văn quá ngắn, kinh nghiệm và kiến thức của em vẫn còn hạn chế, các sai sót gặp phải
là không thể tránh khỏi. Mong các thầy cô giúp đỡ chỉnh lý để luận văn của em được hoàn
thiện hơn.
Trang 2
Danh sách hình vẽ GVHD: T.S Lại Mai Hương
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 2.1: Công thức cấu tạo và cấu trúc mạng tinh thể của acrylamide............................ 3
Hình 2.2: Phản ứng của acrylamide (1) chuyển hoá thành glycidamide (2) bởi cytochrome
P450................................................................................................................................... 6
Hình 2.3: Các phản ứng minh họa các cơ chế tạo acrylamide (1) theo phản ứng kiểu
Maillard (A) và oxy hoá chất béo (B)................................................................................ 7
Hình 2.4: Quá trình tạo thành acrylamide từ Asparagine với đường khử (α – hydroxy –
carbonyls).......................................................................................................................... 8
Hình 2.5: Kết quả tóm tắt của phương pháp đánh dấu phân tử.......................................... 9
Hình 2.6: Sự tạo thành của acrylamide (1), 3 – aminopropanamide (9), và andehyde 3 –
oxopropanamide (8) từ asparagines với sự tham gia của nhóm α – carbonyl..................... 11
Hình 2.7: Ảnh hưởng của nồng độ asparagine và glucose lên sự hình thành acrylamide trong

khoai tây chiên ở 165
0
C trong 4 phút................................................................................. 16
Hình 2.8: nh hưởng của thời gian và nhiệt độ dầu chiên đến hàm lượng acrylamide trong
khoai tây chiên dưới điều kiện chiên thông thường........................................................... 17
Hình 2.9: Ảnh hưởng của thời gian chiên và nhiệt độ lên hàm lượng acrylamide có trong
khoai tây chiên ở áp suất chân không (10 Torr)................................................................. 17
Hình 2.10: Hàm lượng acrlamide ở các điều kiện nhiệt độ và thời gian khác nhau........... 18
Hình 2.11: Ảnh hưởng của phương pháp chiên và thời gian chiên đến hàm lượng của
acrylamide trong khoai tây chiên....................................................................................... 19
Hình 2.12: Mối tương quan giữa hàm lượng acrylamide và hàm ẩm ban đầu của nguyên liệu
........................................................................................................................................... 19
Hình 2.13: Hàm lượng acrylamide tạo thành trong quá trình chiên bắp - được xử lý với dung
dòch acid citric nồng độ 0, 0.1, 0.2% ................................................................................. 20
Hình 2.14: Hàm lượng acrylamide trong khoai tây chiên sau khi ngâm trong dung dòch acid
citric nồng độ 0, 1, 2%....................................................................................................... 21
Hình 2.15: Ảnh hưởng của pH lên sự hình thành acrylamide với sự có mặt của asparagine
(0.5 mmol) và glucose (0.5 mmol) trong 1 mL phosphate trong suốt quá trình gia nhiệt ở
150
0
C trong 30 phút........................................................................................................... 21
Hình 2.16: Ảnh hưởng của các cation hoá trò 1, 2, 3 đến hàm lượng acrylamide sau khi gia
nhiệt với hỗn hợp glucose và asparagine (mỗi loại 10µL) ở 150
0
C trong 20 phút............. 23
Hình 2.17: Ảnh hưởng của các cation hoá trò 1, 2, 3 đến hàm lượng hydroxymethylfurfural
sau khi gia nhiệt với hỗn hợp glucose và asparagine (mỗi loại 10µL) ở 150
0
C trong 20 phút
........................................................................................................................................... 24

Hình 2.18: Ảnh hưởng của các cation hoá trò 1, 2, 3 đến hàm lượng furfural sau khi gia nhiệt
với hỗn hợp glucose và asparagine (mỗi loại 10µL) ở 150
0
C trong 20 phút...................... 24
Hình 2.19: Sự hình thành acrylamide trong quá trình nhiệt phân hỗn hợp glucose và
asparagin............................................................................................................................ 25
Hình 2.20: Quá trình trích ly, tinh sạch và tiền xử lý mẫu trước quá trình chạy sắc ký GC –
MS, LC – MS/MS.............................................................................................................. 27
Hình 2.21: Quá trình tinh sạch điển hình dùng cột có chất mang rắn SPE dùng trong phân
tích hàm lượng acrylamide................................................................................................. 28
Hình 2.22: Quá trình phát hiện acrylamide bằng phương pháp LC/MS/MS ...................... 34
Hình 2.23: Hàm lượng acrylamide sinh ra ở sản phẩm khoai tây chiên khi xử lý nguyên liệu
trước quá trình chế biến bằng nước và dung dòch acid citric nồng độ 0, 1, 2%................... 37
Trang 3
Danh sách hình vẽ GVHD: T.S Lại Mai Hương
Hình 2.24: nh hưởng của Lysine (A) và Glycine (B) đến hàm lượng acrylamide ở sản
phẩm chip khoai tây chiên................................................................................................. 38
Hình 2.25: nh hưởng của các loại acid amine khác nhau (nồng độ 0.5%) đến lượng
acrylamide sinh ra trong hệ thống thí nghiệm với 50 mM glucose và 50 mM asparagine xử
lý nhiệt ở 150
0
C, 20 phút.................................................................................................. 39
Hình 2.26: Biểu diễn sự ảnh hưởng của dung dòch lysine (A), glysine (B) và cystein (C) lên
hàm lượng acrylamide có trong mẫu chiên ở 180
0
C.......................................................... 40
Hình 3.1: Cơ chế của quá trình tạo imidazo – quinoline và quinoxaline............................ 47
Hình 3.2: Cơ chế hình thành của PhIP và MeIQx.............................................................. 49
Hình 3.3: Cấu trúc của một số các biến dò DNA của IQ và PhIP....................................... 50
Hình 3.4: Cơ chế hình thành biến dò DNA của Norharman................................................ 51

Hình 3.5: Đồ thò biểu diễn hàm lượng MeIQx, PhIP và dẫn xuất của chúng trong nước tiểu
sau bữa ăn ......................................................................................................................... 51
Hình 3.6: Các hợp chất PhIP trong thòt và nước tiểu, cơ chế loại bỏ độc tố và phản ứng thuận
nghòch của chúng trong môi trường acid............................................................................ 52
Hình 3.7: Đồ thò biểu diễn hàm lượng MeIQx và PhIP ở thòt bò bít tếch được chế biến theo
ba phương pháp khác nhau ở bốn mức độ (thời gian) khác nhau....................................... 54
Hình 3.8: Đồ thò biểu diễn hàm lượng MeIQx và PhIP ở thòt bò hamburger được chế biến
theo ba phương pháp khác nhau ở bốn mức độ (thời gian) khác nhau................................ 54
Hình 3.9: Hàm lượng MeIQx và PhIP ở thòt heo được chế biến theo ba phương pháp khác
nhau ở ba mức độ (thời gian) khác nhau............................................................................ 55
Hình 3.10: nh hưởng của hàm lượng nước đến lượng độc tố sinh ra trong phản ứng giữa
hỗn hợp 0.2 M glucose, 0.4 M glycine và 0.4 M creatinine trong dung môi diethyleneglycol
– nước ở 120
0
C trong 2 giờ................................................................................................ 56
Hình 3.11: Hàm lượng HAAs sinh ra với các nồng độ glucose khác nhau......................... 56
Hình 3.12: nh hưởng của các loại đường khử khác nhau, glucose (A), fructose (B), lactose
(C) và sucrose (D) đến lượng độc tố hình thành trong quá trình chế biến thòt bo...............ø
........................................................................................................................................... 57
Hình 3.13: Hàm lượng HAAs sinh ra với các nồng độ creatinine khác nhau..................... 58
Hình 3.14: Hàm lượng HAAs sinh ra với các nồng độ glycinie khác nhau......................... 58
Hình 3.15: Cơ chế hoạt động của các chất chống oxy hóa/chất kìm hãm đối với các cation tự
do pyrazine........................................................................................................................ 60
Hình 3.16: Hàm lượng HAAs tạo thành trong sản phẩm hamburger (thòt bò nạc) chế biến ở
200
0
C, 20 phút khi có bổ sung chất chống kìm hãm là ascorbate () và erythorbate (^).... .60
Hình 3.17: Quá trình trích ly và tinh sạch HAAs bằng phương pháp sử dụng cột với chất
mang rắn SPE.................................................................................................................... 61
Hình 3.18: Cấu trúc phân tử của blue cotton...................................................................... 62

Hình 3.19: Hàm lượng creatine còn lại sau các chế độ xử lý nhiệt bằng bò lò vi sóng khác
nhau................................................................................................................................... 66
Hình 3.20: Cấu trúc của một số các chất chống oxy hóa .................................................. 69
Hình 3.21: nh hưởng của các chất chống oxy hóa khác nhau đến hàm lượng MeIQx và
tổng lượng HAAs sinh ra trong phản ứng giữa creatine, glycine và glucose...................... 70
Hình 4.1: Cấu trúc ba chiều của một phân tử PAHs........................................................... 73
Hình 4.2: Cấu trúc mạng tinh thể của một phân tử PAHs.................................................. 73
Hình 4.3: Cấu trúc phân tử của một số các hợp chất PAHs................................................ 75
Hình 4.4: Phân loại các hợp chất PAHs theo thuyết cấu trúc Clar..................................... 76
Trang 4
Danh sách hình vẽ GVHD: T.S Lại Mai Hương
Hình 4.5: Cấu trúc phân tử của liên kết giữa DNA với BaP ở vò trí C8 và N7 của guanine và
N7 của adenine.................................................................................................................. 82
Hình 4.6: Cơ chế tạo thành 3,4 – benzopyrene.................................................................. 83
Hình 4.7: Sự tạo thành các hợp chất PAHs có nhiều vòng thơm từ naphthalene................ 83
Hình 4.8: Hàm lượng BaP sinh ra ở các loại sản phẩm khác nhau..................................... 85
Hình 4.9: Hàm lượng PAHs sinh ra ở phương pháp nướng với nhiều loại nhiên liệu khác
nhau................................................................................................................................... 86
Hình 4.10: Hàm lượng BaP ở thòt bò hamburger và thòt bò bít tếch theo 3 phương pháp chế
biến ở nhiều thời gian nấu khác nhau................................................................................ 87
Hình 4.11: Cấu tạo của thiết bò trích ly gia tốc ASE 300.................................................... 88
Hình 5.1: Một số cấu trúc phân tử của các hợp chất N-nitrosamine................................... 99
Hình 5.2: Cơ chế biến dưỡng của các hợp chất N – nitroso............................................... 100
Hình 5.3: Các phản ứng tạo nitrosamine (M/M
+
là kim loại chuyển tiếp như Fe
2+
/ Fe
3+
)...102

Hình 5.4: Khả năng giảm lượng NDMA đối với các nồng độ epicatechin monomer và
epicatechin dimmer khác nhau................................................................................... 107
Hình 5.5: Công thức cấu tạo của một số hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh.................... 109
Hình 5.6: Đồ thò ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N -
pyrrolidine (NPYR)............................................................................................................ 109
Hình 5.7: Đồ thò ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N –
piperidine (NPIP)............................................................................................................... 110
Hình 5.8: Đồ thò ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N –
morpholine (NMOR).......................................................................................................... 110
Hình 6.1: Cơ chế tạo chloropropanol dưới điều kiện thủy phân bằng acid......................... 115
Hình 6.2: Sơ đồ hình thành monochloropropanol dưới xúc tác của enzym lipase.............. 116
Hình 6.3: Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl (16, 67% nước; 200
0
C) lên sự hình thành 3-
MCPD................................................................................................................................ 118
Hình 6.4: Ảnh hưởng của muối đến hàm lượng 3-MCPD trong các loại thực phẩm.......... 119
Hình 6.5: Ảnh hưởng của nước đến hàm lượng 3-MCPD (3,47%NaCl, 200
0
C).................. 120
Hình 6.6: Ảnh hưởng của nước lên hàm lượng 3-MCPD trong các thực phẩm khác nhau... .
120
Hình 6.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng 3-MCPD (3,47%NaCl, 200
0
C)............ 121
Hình 6.8: Ảnh hưởng của béo lên hàm lượng 3-MCPD trong các thực phẩm khác nhau.... .
........................................................................................................................................... 122
Hình 6.9: Hàm lượng 3-MCPD (mg/kg) trong một số nhóm thực phẩm khác nhau............ 123
Hình 6.10: nh hưởng của thời gian chế biến đến hàm lượng 3 – MCPD......................... 123
Hình 6.11: (a) Phản ứng của 1,3-DCP và (b) 3-MCPD với HFBA..................................... 125
Hình 6.12: Phản ứng phân hủy của 3-MCDP..................................................................... 128

Trang 5
Danh sách bảng biểu GVHD: T.S Lại Mai Hương
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Tính chất của acrylamide ở điều kiện lý tưởng 25
0
C, 100 kPa.......................... 3
Bảng 2.2: Độ hòa tan của acrylamide (g/L) trong một số dung môi ở 30
0
C ...................... 4
Bảng 2.3: Hàm lượng acrylamide trước và sau thời gian bảo quản ................................... 4
Bảng 2.4: Hàm lượng acrylamide ở một số thực phẩm ..................................................... 5
Bảng 2.5: Tỷ lệ lượng tiêu thụ acrylamide bình quân ở các loại thực phẩm khác nhau từ năm
1994 – 1998....................................................................................................................... 5
Bảng 2.6: Hàm lượng acrylamide hình thành ở các hỗn hợp tác nhân khác nhau ............. 9
Bảng 2.7: Hàm lượng acrylamide hình thành trong phản ứng giữa đường khử và các loại
acid amine khác nhau........................................................................................................ 10
Bảng 2.8: Acrylamide được tổng hợp từ L – aspargine với sự có mặt của nhóm carbonyl
dưới xúc tác nhiệt (180
0
C, 5 phút, 20µL nước)................................................................... 11
Bảng 2.9: Các hệ số của phương trình động học biểu diễn quá trình hình thành acrylamide
trong khoai tây chiên ở áp suất khí quyển......................................................................... 12
Bảng 2.10: Các hệ số của phương trình động học biểu diễn quá trình hình thành acrylamide
trong khoai tây chiên áp suất chân không (10 Torr).......................................................... 13
Bảng 2.11: Sự thay đổi của hàm lượng đường khử ở nhiệt độ bảo quản < 8
0
C.................. 15
Bảng 2.12: Hàm lượng acrylamide (ng/g) khi chiên với các loại dầu khác nhau............... 22
Bảng 2.13: Thành phần các acid béo có trong các loại dầu mỡ thường dùng để chiên khoai
tây và chân gà.................................................................................................................... 22

Bảng 2.14: Khả năng ngăn cản của các cation hoá trò 1, 2, 3 lên sự tạo thành base Schiff của
aspargine ........................................................................................................................... 23
Bảng 2.15: Tóm tắt một số các phương pháp sắc ký dùng trong phân tích hàm lượng
acrylamide ở các loại thực phẩm khác nhau...................................................................... 29
Bảng 2.16: Một số các chương trình chạy sắc ký khí kết hợp với phương pháp khối phổ (GC
– MS) khi phân tích hàm lượng acrylamide trong các loại thực phẩm khác nhau.............. 32
Bảng 2.17: Một số các chương trình chạy sắc ký lỏng cao áp kết hợp với phương pháp khối
phổ (LC – MS/MS) khi phân tích hàm lượng acrylamide trong các loại thực phẩm khác nhau
........................................................................................................................................... 35
Bảng 2.18: Ảnh hưởng của dung dòch lysine, glysine và cystein lên hàm lượng acrylamide
trong quá trình chế biến bánh snack.................................................................................. 40
Bảng 3.1: Tên viết tắt và tên đầy đủ của một số phân tử HAAs phổ biến......................... 43
Bảng 3.2: Hàm lượng Quinolines và Quinoxalines ở các loại thực phẩm khác nhau......... 46
Bảng 3.3: Tác nhân và điều kiện thí nghiệm của các phản ứng tạo HAAs trong quá trình xử
lý nhiệt giữa createine và acid amine có hoặc không có sự tham gia của đường............... 47
Bảng 3.4: Kết quả thí nghiệm của một số hợp chất HAAs trên chuột............................... 50
Bảng 3.5: Hàm lượng MeIQx và dẫn xuất trong nước tiểu sau bữa ăn ............................. 51
Bảng 3.6: Hàm lượng PhIP và dẫn xuất trong nước tiểu sau bữa ăn.................................. 52
Bảng 3.7: nh hưởng của các chất chống oxy hóa đến hàm lượng cation tự do pyrazine và
lượng độc tố HAAs nói chung............................................................................................ 59
Bảng 3.8: Một số các phương pháp dùng trong phân tích hàm lượng HAAs ở các loại thực
phẩm khác nhau bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp ................................................... 63
Bảng 3.9: Một số các phương pháp dùng trong phân tích hàm lượng HAAs ở các loại thực
phẩm khác nhau bằng phương pháp sắc ký khí hoặc phương pháp mao dẫn điện tử......... 64
Trang 6
Danh sách bảng biểu GVHD: T.S Lại Mai Hương
Bảng 3.10: Hàm lượng HAAs sinh ra trong quá trình chế biến thòt bò (chiên ở 200 hoặc
250
0
C) thể hiện qua độc tính đối với Salmonella thuộc giống TA98 khi có và không có quá

trình xử lý nhiệt sơ bộ bằng thiết bò lò vi sóng................................................................... 66
Bảng 3.11: Thành phần hóa học và hoạt lực chốùng oxy hóa trung bình của một số loại mật
ong..................................................................................................................................... 67
Bảng 3.12: nh hưởng của các loại mật ong khác nhau đến hàm lượng HAAs (ng/g) ở sản
phẩm thòt bò ...................................................................................................................... 67
Bảng 3.13: nh hưởng của các loại nước sốt khác nhau đến hàm lượng HAAs (ng/g) ở sản
phẩm thòt bò chiên............................................................................................................. 68
Bảng 3.14: nh hưởng của hỗn hợp các loại nước sốt khác nhau đến hàm lượng HAAs
(ng/g) ở sản phẩm thòt bò chiên......................................................................................... 68
Bảng 3.15: nh hưởng của các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh đến hàm lượng HAAs (ng/g)
sinh ra trong quá trình chế biến thòt bò ............................................................................. 71
Bảng 4.1: Công thức cấu tạo của một số hợp chất PAHs................................................... 74
Bảng 4.2: Tóm tắt tính chất của một số PAHs................................................................... 76
Bảng 4.3: Hàm lượng 3,4 – benzpyrene ở các sản phẩm xông khói.................................. 77
Bảng 4.4: Hàm lượng BaP ở nhóm các sản phẩm thòt bò................................................... 78
Bảng 4.5: Hàm lượng BaP ở nhóm các sản phẩm thòt gà và thủy sản................................ 78
Bảng 4.6: Hàm lượng BaP ở nhóm các sản phẩm thòt heo................................................. 78
Bảng 4.7: Hàm lượng BaP ở nhóm các sản phẩm từ sữa, chất béo ................................... 79
Bảng 4.8: Hàm lượng BaP ở nhóm các sản phẩm bánh mì, snack, ngũ cốc....................... 79
Bảng 4.9: Hàm lượng BaP ở nhóm các sản phẩm kẹo và thức ăn tráng miệng................. 79
Bảng 4.10: Hàm lượng BaP ở nhóm các loại rau, quả....................................................... 80
Bảng 4.11: Các hợp chất PAH có khả năng ảnh hưởng đến cấu trúc gene và gây ung thư 81
Bảng 4.12: nh hưởng của Benzo[a]pyrene khi thí nghiệm trên động vật ở nhiều con đường
hấp thu khác nhau.............................................................................................................. 82
Bảng 4.13: Hàm lượng BaP ở các loại thực phẩm được chế biến bằng nhiều phương pháp
khác nhau........................................................................................................................... 84
Bảng 4.14: Hàm lượng PAHs (ng/g) hình thành ở các nhiệt độ khác nhau với các loại dầu
khác nhau........................................................................................................................... 87
Bảng 4.15: Tóm tắt một số phương pháp phân tích PAHs trong thực phẩm....................... 90
Bảng 5.1: Một số các hợp chất N – nitroso trong thực phẩm............................................. 96

Bảng 5.2: Một số hợp chất N – nitrosamine và hàm lượng cao nhất của chúng trong một số
thực phẩm.......................................................................................................................... 98
Bảng 5.3: Lượng tiêu thụ hàng ngày của N – nitrosodimethylamine (NDMA) và nguồn thực
phẩm chính ở các quốc gia khác nhau................................................................................ 100
Bảng 5.4: Một số tác hại của các hợp chất Nitrosamine trên động vật.............................. 101
Bảng 5.5: Một số các chương trình và phương pháp sắc ký dùng trong phân tích hàm lượng
nitrosoamine trong thực phẩm............................................................................................ 105
Bảng 5.6: pH, độ mặn, thành phần hóa học trung bình của một mẫu nước sốt.................. 108
Bảng 5.7: Hàm lượng N – nitrosamine (µg/kg) trong mẫu sau khi chiếu xạ với liều chiếu xạ
khác nhau........................................................................................................................... 108
Bảng 5.8: nh hưởng của nước ép hành đến hàm lượng NPYR, NPIP và NMOR............. 111
Bảng 5.9: nh hưởng của nước ép tỏi đến hàm lượng NPYR, NPIP và NMOR................ 111
Bảng 6.1: Hàm lượng 3 – MCPD ở một số loại thực phẩm................................................ 114
Bảng 6.2: Nồng độ tối đa 3-MCPD cho phép trong một kg nước tương của các nước........ 118
Trang 7
Danh sách bảng biểu GVHD: T.S Lại Mai Hương
Bảng 6.3: Thành phần hóa học của các loại thực phẩm khác nhau.................................... 122
Bảng 6.4: Các ion chỉ thò trong phương pháp quang phổ EI............................................... 126
Bảng 6.5: Tóm tắt một số chương trình chạy sắc ký thường được sử dụng trong phân tích 3-
MCPD ở nhóm sản phẩm nước chấm đậu nành................................................................. 126
Trang 8
Danh sách các từ viết tắt GVHD: T.S Lại Mai Hương
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
HAAs (heterocyclic aromatic amines): các hợp chất amine có vòng thơm.
PAHs (Polycyclic aromatic hydrocarbons): những hợp chất hydrocarbon chứa nhiều vòng
thơm.
HPLC (high pressured liquid chromatography): sắc ký lỏng cao áp
GC (gas chromatography): sắc ký khí
3-MCPD: 3-monochloropropane-1,2 diol
LOD (limit of detection): giới hạn phát hiện

LOQ (limit of quantification): giới hạn phân tích
WR (working range of concentrations): khoảng nồng độ phân tích
IS (internal standard): chất nội chuẩn.
SPE (solid-phase extraction): Tinh sạch bằng cột với chất mang rắn
LC (liquid chromatography): phương pháp sắc ký lỏng
MS (mass spectrometry): phương pháp khối phổ
Trang 9
Chương 1 : Giới thiệu chung GVHD: T.S Lại Mai Hương
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu chung về độc tố:
1.1.1.Khái niệm độc tố:
 Độc tố hay chất độc hoá học trong thực phẩm là các hợp chất hóa học có trong
nguyên liệu, sản phẩm thực phẩm ở một nồng độ nhất đònh gây ngộ độc cho người
hay động vật sử dụng chúng.
1.1.2.Phân loại con đường độc tố xâm nhập vào thực phẩm:
 Độc tố tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau, được hình thành và lẫn vào thực phẩm
bằng nhiều con đường khác nhau. Các độc tố được đưa vào thực phẩm bằng những
con đường cơ bản sau:
 Độc tố tạo thành trong thực phẩm do vi sinh vật nhiễm vào thực phẩm gồm vi
khuẩn, vi nấm … Trong quá trình nhiễm và phát triển trong thực phẩm, vi sinh
vật có khả năng chuyển hoá các chất dinh dưỡng có trong thực phẩm và tạo ra
độc tố.
 Độc tố có sẵn trong nguồn nguyên liệu thực phẩm như các loại thực vật và
động vật có chứa chất độc, chúng không bò biến đổi hoặc bò biến đổi rất ít trong
quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm.
 Độc tố do thực phẩm bò nhiễm hóa chất:
 Do việc sử dụng bừa bãi, không tuân thủ những qui đònh về sử dụng các
chất phụ gia thực phẩm.
 Do sử dụng bao bì có chất lượng kém hoặc không phù hợp với loại thực
phẩm.

 Do nhiễm kim loại nặng: chì, asen, kẽm, thiếc …
 Do dư lượng thuốc bảo vệ thực vật: thuốc trừ sâu, phân bón, thuốc diệt cỏ,
diệt côn trùng …
 Độc tố do thực phẩm bò biến chất, ôi, hỏng:
 Sự biến chất của các acid amine tạo thành các chất gây độc cho cơ thể như:
Tryptophane -> Tryptamine, Histidine -> Histamine và các acid hữu cơ,
amoniac, indol, scatol, phenol ...thường gặp ở các thực phẩm giàu protein
như thòt cá và các sản phẩm của thòt cá đã chế biến (thòt kho, thòt xào, thòt
luộc, thòt băm, chả, pate, lạp xưởng, xúc xích, hay chả cá, cá kho ...).
 Sự thủy phân và oxy hóa chất béo hình thành nên các sản phẩm glycerin,
acid béo tự do, các peroxyt, hydroperoxyt, aldehyd và cetone ... gây nên
mùi ôi khét và vò đắng cho sản phẩm, thường gặp ở các lọai thực phẩm chế
biến với dầu mỡ như các món xào, rán như thòt quay, cá rán ...
 Thông thường các thực phẩm bò biến chất thường giảm giá trò dinh dưỡng
và có sự thay đổi về tính chất cảm quan như mùi vò không ngon, thay đổi
màu sắc ...nhưng dễ nhận biết được và có thể kiểm soát được.
• Độc tố hình thành nên trong quá trình chế biến thực phẩm do sự tương tác giữa
các tành phần có sẵn trong nguyên liệu với nhau và với các điều kiện của quá
trình chế biến. Đây là nhóm độc tố rất đa dạng và khó kiểm soát [2].
Trong khuôn khổ luận văn này em chỉ tìm hiểu tổng quan về các nhóm độc tố xuất
hiện trong quá trình chế biến thực phẩm mà có khả năng gây độc lâu dài đối với
cơ thể con người và được hình thành do các phản ứng đặc trưng trong quá trình chế
Trang 10
Chương 1 : Giới thiệu chung GVHD: T.S Lại Mai Hương
biến như các nhóm: acrylamide, HAAs, PAHs, 3-MCPD và N – nitrosamine.
1.2. Giới thiệu về độc tố xuất hiện trong quá trình chế biến:
 Độc tố xuất hiện trong quá trình chế biến chính là các hợp chất hóa học được tạo ra
trong quá trình chế biến từ nguyên liệu ra đến sản phẩm. Rất khó để có thể dự đoán
hết các loại hợp chất được tạo ra trong quá trình chế biến thực phẩm và có thể gây hại
đến sức khỏe người tiêu dùng. Nhưng cũng không thể phủ nhận rằng các độc tố xuất

hiện trong quá trình chế biến thực phẩm không tồn tại. Đã có một số các nhóm độc tố
xuất hiện trong quá trình chế biến thực phẩm đã được phát hiện cho đến nay gồm:
 Acrylamide:
 Acrylamide được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2002, được tìm thấy nhiều ở
các sản phẩm khoai tây chiên, nướng và các sản phẩm ngũ cốc khác.
Acrylamide có khả năng gay ung thư, gây tổn hại hệ thần kinh và các nguyên
liệu di truyền khi thí nghiệm trên động vật. Tuy nhiên vẫn chưa có bằng chứng
rõ ràng từ các thí nghiệm dòch tễ học rằng acrylamide có thể gây ra những tác
động này đối với con người.
 Các hợp chất amine có vòng thơm (HAAs):
 Các hợp chất HAAs thường được tìm thấy ở các sản phẩm nướng, chiên giàu
protein như các các loại sản phẩm thòt, cá và cả các loại nước ép thòt ... Hầu hết
các phân tử HAAs sinh ra trong quá trình chế biến đều cho thấy là có khả năng
gây ung thư trên đông vật.
 Các hợp chất hydrocarbon có nhiều vòng thơm (PAHs):
 PAHs thường tồn tại nhiều trong môi trường như là sản phẩm của quá trình đốt
cháy không hoàn toàn nhiên liệu và cũng được tạo thành trong quá trình chế
biến thực phẩm có liên quan đến xử lý nhiệt và xông khói thực phẩm (đặc biệt
là các sản phẩm thòt). Các hợp chất này có khả năng gây ung thư cho người và
động vật. Trong đó chất có độc tốù mạnh nhất và phổ biến nhất trong thực phẩm
là benzo[a]pyrene [BaP]. Ngoài ra các PAHs còn tồn tại nhiều trong các sản
phẩm dầu tinh luyện và các dẫn xuất của dầu mỡ như bơ (hàm lượng BaP
khoảng 0.06 µg/kg) do bò nhiễm bẩn trong quá trình sấy khô hạt dầu bằng khói
lò.
 Các hợp chất N – nitrosamine:
 N – nitrosamine được hình thành ở các sản phẩm thực phẩm mà thành phần
nguyên liệu có chứa nitrite/nitrate (đặc biệt là sản phẩm thòt, cá có sử dụng
chất bảo quản là các muối nitrite/nitrate). Đây là những hợp chất được cho là
gây ung thư trong khoảng rộng khi thí nghiệm trên động vật, trong đó có độc
tính mạnh nhất chính là hợp chất N-nitrosodimethylamine (NDMA).

 Hợp chất 3-MCPD (3-monochloro-propane-1,2-diol):
 Đây là hợp chất được tìm thấy phổ biến ở các sản phẩm thủy phân bằng acid
của protein thực vật đặc biệt là các sản phẩm nước chấm đậu nành. 3-MCPD
thuộc nhóm chloropropanol là một chất độc không gây hại đến nguyên liệu di
truyền nhưng lại có khả năng gây ung thư trên động vật. Ngoài ra 3-MCPD còn
được tìm thấy trong một số loại nước giải khát bò nhiễm trong quá trình xử lý
nước.
Trang 11
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
CHƯƠNG 2: ACRYLAMIDE
2.1. Công thức cấu tạo, tính chất:
2.1.1.Công thức cấu tạo:
 Acrylamide thuộc nhóm amide có công thức phân tử là C
3
H
5
NO, C=CC(=O)N và
có tên theo IUPAC là 2-propenamide [125].
 Công thức cấu tạo [108] và cấu trúc mạng tinh thể của acrylamide thể hiện theo
trục a với các liên kết hydro được thể hiện bằng nét đậm [86]:
Hình 2.1: Công thức cấu tạo và cấu trúc mạng tinh thể của acrylamide
 Ngoài ra acrylamide còn có một số tên gọi khác đồng nghóa như [122]:
 Acrylic acid amide;
 Acrylic amide;
 Acrylamide monomer;
 Akrylamid;
 Ethylene carboxamide;
 Propenamide;
 Propeneamide;
 Propenoic acid amide.

2.1.2.Tính chất:
Bảng 2.1: Tính chất của acrylamide ở điều kiện lý tưởng 25
0
C, 100 kPa [125]
Tên tính chất Thông số
Khối lượng phân tử 71.08 g/mol
Trọng lượng riêng 1.13 g/cm³
Nhiệt độ nóng chảy 84.5
0
C
Áp suất bay hơi 0.009 kPa
Khối lượng riêng 1.222 g/cm
3
Năng lượng cần cho quá
trình polymer hóa
19.8 kcal/mol
Độ hòa tan trong nước 204 g/100 ml (25
0
C)
Điểm chớp sáng 138
0
C
Điểm tự bốc cháy 424
0
C
Trang 12
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
Bảng 2.2: Độ hòa tan (g/L) trong một số dung môi ở 30
0
C [102]

Tên dung môi Độ hòa tan (g/L)
Acetone 631
Benzene 3.46
Chloroform 26.6
Ethanol 862
Ethyl acetate 126
n-heptane 0.068
Methanol 1550
Nước 2155
 Acrylamide tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng, không màu, không mùi có nhiệt độ
sôi rất cao và rất háo nước, được sử dụng ở nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Ứng dụng phổ biến nhất của acrylamide là được dùng để tinh sạch nước uống và
xử lý rác thải sinh hoạt (acrylamide sẽ liên kết với các tạp chất rắn trong nước và
làm tăng hiệu suất của quá trình lọc). Acrylamide cũng được sử dụng trong ngành
nhuộm, mỹ phẩm và bao bì, ngành nhựa dẻo và công nghiệp xây dựng ... [125].
 Phân tử acrylamide tồn tại trong thực phẩm với độ bền rất cao hầu như không đổi
sau thời gian dài bảo quản.
Bảng 2.3: Hàm lượng acrylamide trước và sau thời gian bảo quản [49]
Tên thực phẩm Thời gian bảo
quản (tháng)
Hàm lượng acrylamide (µg/kg)
Trước Sau
Ngũ cốc ăn sáng 12 238 238
Ngũ cốc rang 9 265 225
Cà phê rang 7 203 147
Rau củ sống 5 214 174
Rau củ rang 5 4015 3395
Ca cao 3 180 177
Chocolate nhân hạnh đào 2 94 73
Bột chocolate hòa tan 1 57 41

2.2. Nguồn gốc:
 Acrylamide lần đầu tiên được cả thế giới biết đến thông qua báo cáo của một nhà
khoa học Thụy Điển vào tháng 4 năm 2002, đã thu hút được sự quan tâm đặc biệt do
nó được phát hiện có một lượng lớn ở các thực phẩm chiên, rán hoặc nướng lò [8].
 Acrylamide thường được tìm thấy với hàm lượng lớn ở các thực phẩm giàu tinh bột
như: khoai tây chiên, bánh mì chiên giòn... và cũng được tìm thấy ở các loại thực
phẩm khác như: các loại thòt rán heo, gà, bò... các loại nước sốt, hamburger nhưng với
một lượng nhỏ. Do đó người ta cho rằng các loại thực phẩm giàu tinh bột chính là
nguồn tạo ra acrylamide chứ không phải là nhóm thực phẩm giàu protein.
 Ngoài ra acrylamide cũng được tìm thấy nhiều ở một số loại ngũ cốc và cà phê rang
do đó người ta cũng cho rằng sự tồn tại của acrylamide có mối liên hệ với phản ứng
Maillard xảy ra ở các loại thực phẩm này [36].
 Acrylamide cũng được tìm thấy ở hơn 86 sản phẩm của hạt hạnh nhân như hạnh nhân
rang, nướng, trong bánh mì ...Acrylamide ở những thực phẩm chiên hay nướng được
Trang 13
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
tạo ra do phản ứng giữa asparagine và các đường khử (fructose, glucose …). Một số
nghiên cứu khác cho thấy các phản ứng tự nhiên trong môi trường như phản ứng phân
hủy của các loại thuốc diệt cỏ cũng là nguồn tạo ra acrylamide [108].
 Acrylamide còn được tạo ra trong suốt quá trình chế biến thực phẩm bằng lò vi sóng
nhưng không được tìm thấy ở những thực phẩm nấu bằng hơi nước hay chưa qua nấu
nướng. Sự rán vàng trong suốt quá trình chiên, nướng hoặc chiên sâu đều tạo ra
acrylamide và thời gian nấu thực phẩm dài sẽ tạo ra lượng lớn acrylamide [125].
Bảng 2.4: Hàm lượng acrylamide ở một số thực phẩm [24]
Loại thực phẩm Hàm lượng acrylamide (ppb)
Bánh mì 12 – 3200
Bánh cracker và biscuit 30 – 2000
Ngũ cốc 30 – 2300
Các loại lương thực khác < 30
Chip khoai tây 150 – 1280

Các loại snack mặn khác 122 – 416
Khoai tây chiên 85 – 1104
Các loại rau, quả khác 10 – 50
Kẹo và thực phẩm tráng miệng 20 – 110
Trà và cà phê 170 – 700
Thức uống có cồn 30
Thức uống không cồn khác < 30
Các sản phẩm từ sữa 10 – 100
Các loại gia vò và nước sốt 38 – 54
Bảng 2.5: Tỷ lệ lượng tiêu thụ acrylamide bình quân ở các loại thực phẩm khác nhau từ năm
1994 – 1998 [27]
Thực phẩm Lượng
dân số
sử dụng
(%)
Lượng thực
phẩm tiêu
thụ
(g/kg/ngày)
Nồng độ
acrylamide
(µg/kg thực
phẩm )
Lượng
acrylamide
người sử dụng
tiêu thụ
(µg/kg/ngày)
Lượng
acrylamide

tiêu thụ
trung bình
(µg/kg/ngày)
Ngũ cốc ăn sáng 77.4 0.84 133.3 0.11 0.09
Chip khoai tây 75.8 0.17 548.0 0.09 0.07
Thực phẩm rang,
rô ti
27.0 1.14 207.8 0.24 0.06
Khoai tây chiên 48.9 0.35 321.8 0.11 0.06
Snack khoai tây 20.6 0.35 663.8 0.23 0.05
Bánh bisque 66.5 0.27 221.6 0.06 0.04
Bánh mì 73.0 1.14 44.4 0.05 0.04
Cà phê 57.5 4.80 8.5 0.04 0.02
2.3. Tác hại:
 Khi tiến hành thí nghiệm cho động vật tiêu thụ acrylamide liều lượng lớn, trong thời
gian dài thì acrylamide có thể gây hại đến hệ thần kinh, làm giảm khả năng sinh sản,
Trang 14
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
tổn hại các nguyên liệu di truyền và tăng nguy cơ gây ung thư các bộ phận như: tuyến
giáp, miệng, ung thư vú ở phụ nữ và tinh hoàn ở nam giới ... [125]. Bởi vì acrylamide
gây ung thư ở động vật với liều lượng lớn nên nó được tổ chức IARC (International
Agency for Research on Cancer) xếp vào nhóm chất có khả năng gây ung thư tiềm ẩn
ở người [64]. Theo ước tính của tổ chức WHO nguy cơ ung thư đối với người tiêu thụ
1.0µg acrylamide/kg thể trọng/ngày là 1/1000, theo Đại học Stockholm là 10/1000. Và
trong nửa gram chip khoai tây hoặc trong hai gram khoai tây chiên có thể chứa 1.0 µg
acrylamide, do đó những người thường xuyên ăn những thực phẩm này có thể tiêu thụ
đến 35 – 40 µg acrylamide/ngày [54].
 Cơ chế loại bỏ acrylamide của hệ thần kinh của con người và đôïng vật diễn ra theo sơ
đồ sau [49]:
Hình 2.2: Phản ứng chuyển hoá của acrylamide (1) thành glycidamide (2) bởi cytochrome

P450 và thioether (3), (4a), (4b)
 Đầu tiên khi vào cơ thể người acrylamide sẽ bò chuyển hóa thành epoxide glycidamine
(2) nhờ enzyme P450 cytochrome monooxygenase CYP 2E1, sau đó epoxide
glycidamine (2) sẽ kết hợp với glutathione (R – SH) tạo thành các thioether tan trong
nước (4a), (4b) thông qua phản ứng Michael. Từ acrylamide cũng trực tiếp tạo thành
thioether (3) khi kết hợp với glutathione qua phản ứng Michael [49].
 Acrylamide và các sản phẩm trao đổi chất của nó đặc biệt là glycidamine có thể gây
độc và gây ung thư khi thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và trên cơ thể sống ở liều
lượng lớn. Khi nghiên cứu trên tế bào acrylamide và glycidamine có ảnh hưởng lớn
đến quá trình phân chia các nhiễm sắc thể và tỉ lệ đột biến cụ thể là làm biến đổi các
base Nitơ A thành G, G thành C và G thành T. Ngoài ra acrylamide và glycidamine
còn có thể liên kết với các protein và chuỗi ADN làm thay đổi thông tin di truyền và
liên kết với phân tử hemoglobin, làm giảm khả năng vận chuyển oxy đến tế bào. Và
giữa acrylamide và glycidamine thì glycidamine có hoạt tính cao gấp 100 – 1000 lần
so với acrylamide [49]. Theo khuyến cáo của tổ chức FAO và WHO lượng acrylamide
trung bình mỗi ngày (ADI – average daily food intake) cho dân tộc trên toàn thế giới
là từ 0.3 – 0.8 µg/kg thể trọng/ngày. Theo nhiều nghiên cứu ở chuột thì mức tiêu thụ
acrylamide mà không gây nên bất kỳ tổn thương nào (NOEAL – no observed adverse
effect) là 0.2µg/kg thể trọng/ngày [27].
 Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có một bằng chứng nào rõ ràng về tác động của
acrylamide có thể gây ung thư ở người hoặc có thể tác động xấu đến hệ thần kinh khi
tiêu thụ acrylamide ở liều lượng thấp hơn liều lượng nghiên cứu [64]. Và chỉ có
Trang 15
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
acrylamide tồn tại ở dạng monomer mới gây độc đến con người còn các các polymer
của acrylamide được xem là không gây độc [122].
2.4. Cơ chế hình thành acrylamide:
2.4.1.Cơ chế :
 Cho đến nay có nhiều giả thuyết được đặt ra để giải thích cơ chế tạo thành
acrylamide ở các loại thực phẩm khác nhau, được chia làm 3 nhóm lớn như:

1. Sự phân hủy nhiệt của một số các acid amine tự do nhất đònh như: asparagine,
methionine...
2. Phản ứng giữa một số acid amine tự do nhất đònh như: asparagine, methionine,
cysteine, glutamine... với các loại đường khử thông qua con đường phản ứng Maillard.
Gồm các phản ứng sau:
 Sự đóng vòng nội phân tử của các base Schiff tạo thành oxazolidin-5-one và
CO
2
, sự giải phóng các hợp chất beta-elimination các hợp chất Amadori đã bò
decarboxyl hóa tạo hoặc sự tạo sản phẩm deamine của 3- aminopropionamide
tạo thành acrylamide.
 Methionine (hoặc các acid amine khác) trở nên linh động sau quá trình
decarboxyl hóa và deamine hóa tạo thành methional, có khả năng phản ứng
như aldehyde với asparagine tạo thành acrylamide.
3. Sự oxy hóa chất béo khi có mặt các sản phẩm phân hủy nhiệt của các acid
amine tự do (NH
3
). Gồm các phản ứng sau:
 Acrolein (từ triolein) + NH
3
/Asparagine  Acrylamide hay Acrylic acid + NH
3
 Acrylamide (NH
3
từ phản ứng phân hủy nhiệt của các acid amine) phản ứng
này chỉ có hiệu suất bằng 5% so với hiệu suấtcủa Asparagine [80].
 Các phản ứng minh họa các cơ chế phản ứng trên được cho ở hình sau [49]:
Hình 2.3: Các phản ứng minh họa các cơ chế tạo acrylamide (1) theo phản ứng Maillard (A)
và oxy hoá chất béo (B) với asparagine (5), base Schiff (7), 3-oxopropanamide (8), 3-
aminopropionamide (9), chất béo (12), acrolein (11) và acid acrylic (10). Sự chuyển hoá (5)

-> (8), (7) -> (1) và (12) -> (11) là kết quả của nhiều phản ứng trung gian.
 Theo nhiều nghiên cứu thì trong các cơ chế trên, cơ chế tạo acrylamide giữa
Asparagine với đường khử thông qua phản ứng Maillard (A) là con đường chính tạo
acrylamide [49]:
Trang 16
(B) Phản ứng oxy hóa
chất béo
(A) Phản ứng Maillard
Đường
khử
P.ư
Maillard
P.ư Strecker
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
 Cơ chế này gồm một chuỗi các phản ứng khác nhau được minh họa ở hình bên
dưới [8]:
Hình 2.4: Quá trình tạo thành acrylamide từ Asparagine với đường khử (α – hydroxy –
carbonyls, R – là gốc hydrocarbon). I - Sự tạo thành hợp chất Amadori, II – Quá trình
decarboxyl hóa, III – Quá trình tautomerize hóa, IV – Quá trình deamine hóa.
 Bước quan trọng nhất trong chuỗi phản ứng tạo acrylamide là sự tạo thành các
base Schiff và các hợp chất N- glycosyl. Khi có mặt nước thì base Schiff sẽ bò thủy
phân tạo thành các tác nhân của phản ứng tạo acrylamide (con đường II) hoặc
tham gia phản ứng đồng phân hóa để tạo thành hợp chất Amadori (con đường I),
đây là hợp chất trung gian của chuỗi các phản ứng Maillard dẫn đến sự tạo thành
1- và 3 – deoxyosones, cuối cùng là phản ứng phân hủy các hợp chất này tạo ra
màu sắc và hương vò đặc trưng cho sản phẩm. Do đó mà hiệu suất của phản ứng
tạo acrylamide từ Asparagine với đường khử là rất thấp, thông thường là dưới 1%
mol.
Trang 17
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương

 Thông qua con đường II từ base Schiff qua một trong ba phản ứng sẽ tạo thành hợp
chất azomethine ylide, đây là hợp chất rất quan trọng tạo ra acrylamide thông qua
nhiều cách: trực tiếp từ hợp chất azomethine ylide, gián tiếp từ hợp chất β –
emulation (hợp chất trung gian của phản ứng Maillard) hoặc sản phẩm deamine
của 3- aminopropionamide (được tạo thành từ hợp chất azomethine ylide) [8].
 Theo nghiên cứu thì cả asparagine và đường khử đều có vai trò đặc biệt quan trọng
trong phản ứng tạo acrylamide, được chứng minh qua thí nghiệm sau:
Trong cùng một điều kiện chế biến, hỗn hợp chỉ gồm tinh bột khoai tây và nước,
hay tinh bột khoai tây, nước và đường khử tạo ra lượng acrylamide không đáng kể
(<50 ppb), khi thêm asparagine vào hỗn hợp tinh bột khoai tây và nước thì một lượng
nhỏ acrylamide được xác đònh (117 ppb). Khi thêm cả asparagine và đường khử vào
hỗn hợp tinh bột khoai tây và nước thì đã tạo ra một lượng lớn acrylamide (9270 ppb).
Từ đó cho thấy cả asparagine và đường khử đều là tác nhân không thể thiếu trong
phản ứng tạo acrylamide trong thực phẩm [24].
Bảng 2.6: Hàm lượng acrylamide hình thành ở các hỗn hợp tác nhân khác nhau [24]
Hỗn hợp tác nhân Hàm lượng acrylamide (ppb)
Tinh bột khoai tây + nước <50
Tinh bột khoai tây + nước + dextrose <50
Tinh bột khoai tây + nước + asparagine 117
Tinh bột khoai tây + nước + asparagine+ dextrose 9270
2.4.2.Vai trò của Asparagine trong phản ứng tạo Acrylamide:
 Bằng phương pháp đánh dấu phân tử, ta xác đònh được rằng chính Asparagine là
phân tử cung cấp nên bộ khung của phân tử acrylamide (cung cấp cả nguồn carbon
và nitơ) thông qua phản ứng Maillard được tóm tắt ở hình vẽ sau [49]:
Hình 2.5: Kết quả tóm tắt của phương pháp đánh dấu phân tử
2.4.3.Vai trò của tinh bột:
 Mặc dù acrylamide được tạo thành trong quá trình chế biến những sản phẩm giàu
tinh bột, tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có một bằng chứng rõ ràng về mối liên
hệ giữa hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu và hàm lượng acrylamide tạo thành.
Người ta chỉ nhận thấy rằng các sản phẩm có hàm lượng acrylamide cao (do chứa

Trang 18
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
nhiều asparagine và đường khử) thì có hàm lượng tinh bột cao, do đó rút ra kết
luận là acrylamide thường được tạo thành ở các sản phẩm giàu tinh bột [35].
2.4.4.Một số nguồn acid amine khác:
 Khi ta bổ sung vào hệ thống gồm tinh bột khoai tây, nước và thêm vào nhiều tác
nhân là các acid amine tự do khác nhau với cùng một loại đường khử, cùng một
điều kiện chế biến và sau đó phân tích hàm lượng acrylamide tạo ra đối với các
loại acid amine khác nhau ta thu được kết quả như sau:
Bảng 2.7: Hàm lượng acrylamide hình thành trong phản ứng giữa đường khử và các loại acid
amine khác nhau
Tên acid amine Hàm lượng acrylamide (ppb)
Alanine <50
Arginine <50
Cysteine <50
Lysine <50
Methionine <50
Threonine <50
Valine <50
Glutamine 156
Asparagine 9270
 Từ kết quả trên ta thấy ngoài asparagine chỉ có glutamine là acid amine có nhóm
amide trong phân tử mới tạo ra một lượng acrylamide có khả năng phát hiện được,
bằng 1% so với lượng acrylamide được tạo ra do asparagine ở cùng một điều kiện
phản ứng. Thí nghiệm trên cho thấy asparagine ở trạng thái tự do là một nhân tố
rất quan trọng trong việc tạo ra acrylamide. Tuy nhiên khi tiến hành thí nghiệm với
phân tử Nα-acetyl asparagine (có nhóm amine của phân tử asparagine ở dạng liên
kết tương tự như cấu tạo trong phân tử protein) thì không có sựï tạo thành
acrylamide. Từ đó ta rút ra kết luận là asparagine phải ở dạng tự do thì nhóm α –
amine mới phản ứng với đường khử tạo thành acrylamide. Còn asparagine tồn tại ở

dạng là một phần tử hợp thành của protein thì không tạo thành base Schiff và do
đó không có khả năng tham gia vào phản ứng tạo acrylamide.
 Ởû các sản phẩm khoai tây chiên, rán tạo ra nhiều acrylamide là do trong khoai tây
có chứa hơn 50% lượng acid amine tự do và hơn một nửa lượng acid amine tự do
đó là asparagine [24].
2.4.5.Một số nguồn carbon khác:
 Ngoài một số đường khử quen thuộc như glucose và fructose thì cũng có nhiều
nguồn carbon khác cũng tham gia vào phản ứng tạo acrylamide. Các nguồn carbon
này được cho ở bảng sau:
Bảng 2.8: Acrylamide được tổng hợp từ L – aspargine với sự có mặt của nhóm carbonyl
dưới xúc tác nhiệt (180
0
C, 5 phút, 20µL nước)
Trang 19
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
Nguồn carbon Acrylamide (mmol/mol aspargine)
2-Hydroxyl-1-butanal 15.8
Hydroxyacetone (acetol) 3.97
Fructose 3.14
Glucose 1.90
2-Oxopropanol
(methylglyoxal)
0.52
Glyoxal 0.38
Buatne – 2,3 – dione (biacetyl) 0.26
 Từ bảng trên ta có thể thấy rằng lượng acrylamide được tạo ra từ các phân tử α –
dicarbonyls (Butane – 2,3 – dione, 2 – oxopropanal ...) lại thấp hơn rất nhiều so
với các phân tử α – hydroxycarbonyls như: 2 – hydroxyaldehydes (glucose, 2 –
hydroxyl – 1 – butanal) và 1 – hydroxyaldehydes (fructose, acetol) mặc dù phân tử
α – dicarbonyls có hoạt tính cao hơn phân tử α– hydroxycarbonyls. Điều này có

thể được giải thích thông qua cơ chế của phản ứng tạo acrylamide (theo hình vẽ ở
trên): từ hợp chất azomethine ylide có thể tạo ra hợp chất Amadori decarboxyl
(con đường III) khi có mặt của nhóm _OH ở vò trí β so với phân tử Nitơ và điều này
chỉ xảy ra ở phân tử α– hydroxycarbonyls. Ngược lại khi có mặt phân tử α –
dicarbonyls từ hợp chất azomethine ylide sẽ tạo ra phân tử 1,2 – proto – tropic H –
shift (59) từ đó tham gia chuỗi phản ứng sau, trong đó chỉ có một nhánh từ 3 –
aminopropanamide có thể tạo acrylamide còn nhánh tử 3 – oxopropanamide thì
không thể tạo thành acrylamide [49]:
Trang 20
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
Hình 2.6: Sự tạo thành của acrylamide (1), 3 – aminopropanamide (9) và aldehyde 3 –
oxopropanamide (8) từ asparagine với sự tham gia của nhóm α – carbonyl từ azomethine
ylide (22) và các hợp chất imines (23), (24).
 Trong nhóm các phân tử α – hydroxycarbonyls thì fructose có khả năng tạo ra một
lượng lớn acrylamide gấp hai lần so với glucose và gấp mười lăm lần lactose trong
cùng một điều kiện phản ứng. Điều này là do hợp chất azomethine ylide của
fructose có độ bền cao hơn do có nhóm hydroxymethyl ở vò trí α so với phân tử
Nitơ (thông qua sáu liên kết vòng Hydro) do đó ngăn cản phản ứng tự chuyển đồøng
phân hóa để tạo ra hợp chất Amadori decarboxyl (con đường III). Ngoài ra có một
nguyên nhân khác là do fructose có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn do đó có thể ảnh
hưởng đến nhiệt độ và khả năng truyền nhiệt của hỗn hợp [112].
2.4.6.Động học của phản ứng tạo acrylamide trong quá trình chiên, rán các sản phẩm ở
điều kiện áp suất khí quyển:
 Động học của phản ứng tạo acrylamide ở các sản phẩm chiên, rán dưới điều kiện
áp suất khí quyển được thiết lập dựa vào mô hình lũy thừa, có thể biểu diễn khá
chính xác rằng lượng acrylamide theo thời gian gần như tăng theo hàm số mũ và
cũng có lúc đạt giá trò hằng số cao nhất (hằng số cân bằng):
Trong đó:
C: hàm lượng acrylamide theo thời gian (ppb).
t: thời gian phản ứng, chế biến (s).

A
0
: hàm lượng acrylamide trước quá trình chế biến (A
0
=0 ppb)
k: hằng số tốc độ (1/s).
A: hằng số chỉ hàm lượng acrylamide ở trạng thái cân bằng (ppb)
t
0
: hằng số thời gian mà tại đó hàm lượng acrylamide bằng một nửa so với
giá trò cân bằng A (s).
Bảng 2.9: Các hệ số phương trình động học biểu diễn quá trình hình thành acrylamide trong
khoai tây chiên ở áp suất khí quyển [12]
Nhiệt độ (
0
C) A (ppb) t
0
(s) k (1/s) R
2
150 484 257 0.0292 0.99
165 847 178 0.0406 0.99
180 1123 114 0.0431 0.99
Trang 21
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
 Từ bảng trên ta thấy rằng giá trò A (hằng số chỉ hàm lượng acrylamide ở trạng thái
cân bằng) tăng rất nhiều khi tăng nhiệt độ đồng thời giá trò t
0
(hằng số thời gian mà
tại đó hàm lượng acrylamide bằng một nửa so với giá trò cân bằng A) lại giảm dần
như vậy thì ở nhiệt độ càng cao thì thời gian để hàm lượng acrylamide bằng một

nửa so với giá trò cân bằng càng ngắn. Và khi tăng nhiệt độ thì giá trò hằng số tốc
độ k của phản ứng cũng tăng do nhiệt độ cao làm tăng tốc quá trình tạo
acrylamide. Từ đó có thể rút ra kết luận là nhiệt độ càng tăng thì hàm lượng
acrylamide cũng càng tăng.
 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của giá trò hằng số tốc độ k của phản ứng được biểu
diễn qua phương trình Arrhenius:
Với:
A: hệ số nhân (A = 14.9).
E
a:
năng lượng hoạt hóa của phản ứng (E
a
= 21,830.9
J/mol).
T: nhiệt độ tuyệt đối (K).
R: hằng số khí lý tưởng (R = 8.314 J/mol.K).
 Thay các giá trò đã biết vào phương trình ta có sự thuộc của k theo nhiệt độ được
biểu diễn như sau:
 Cuối cùng hàm lượng acrylamide trong suốt quá trình chiên rán ở điều kiện áp suất
khí quyển được biểu diễn bằng phương trình sau:
2.4.7.Động học của phản ứng tạo acrylamide trong quá trình chiên rán các sản phẩm ở
đie àu kiện áp suất chân không:
 Ở điều kiện áp suất chân không sự ảnh hưởng của thời gian đến sự tạo thành
acrylamide được biểu diễn theo phương trình động học bậc 1 sau:
Trong đó:
C: hàm lượng acrylamide theo thời gian (ppb).
t: thời gian phản ứng, chế biến (s).
C
0
: hàm lượng acrylamide ban đầu (ppb).

k: hằng số tốc độ (1/s).
 Thông qua phương pháp hồi quy không tuyến tính ta biết sự phụ thuộc vào nhiệt độ
của các hệ số trong phương trình động học trên [12]:
Trang 22
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
Bảng 2.10: Các hệ số phương trình động học biểu diễn quá trình hình thành acrylamide
trong khoai tây chiên ở áp suất chân không (10 Torr)
Nhiệt độ (
0
C) C
0
(ppb) k (1/s) R
2
118 5.860 0.00339 0.937
125 3.688 0.00514 0.958
140 5.671 0.00956 0.990
 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của giá trò hằng số tốc độ k của phản ứng cũng được
biểu diễn qua phương trình Arrhenius:
Với:
A: hệ số lũy thừa (A = 505498).
E
a:
năng lượng hoạt hóa của phản ứng (E
a
= 61,059.2
J/mol).
T: nhiệt độ tuyệt đối (K).
R: hằng số khí lý tưởng (R = 8.314 J/mol.K).
 Thay các giá trò đã biết vào phương trình ta có sự thuộc của k theo nhiệt độ được
biểu diễn như sau:

 Cuối cùng hàm lượng acrylamide trong suốt quá trình chiên rán ở điều kiện áp suất
chân không (10 Torr) được biểu diễn bằng phương trình sau:
 Như vậy động học của phản ứng tạo acrylamide ở điều kiện áp suất khí quyển và
chân không là rất khác nhau. Suốt quá trình chiên rán ở áp suất khí quyển hàm
lượng acrylamide tăng dần theo thời gian và có thể đạt cực đại ở giá trò hằng số
cân bằng. Nhưng ở điều kiện áp suất chân không thì hàm lượng acrylamide tăng
dần theo quy tắc lũy thừa ở mọi thời gian chế biến. Sự khác nhau có thể giải thích
là do ở điều kiện áp suất chân không thì nhiệt độ sôi của dầu giảm, do đó tốc độ
phân hủy của acrylamide là rất chậm nên hàm lượng acrylamide tăng theo quy tắc
lũy thừa ở khoảng thời gian rất dài hơn so với ở điều kiện áp suất khí quyển.
 Ngoài ra năng lượng hoạt hóa của phản ứng (Ea) ở điều kiện áp suất khí quyển và
chân không là rất khác nhau (21,830.9 và 61,059.2 J/mol), mà năng lượng hoạt hóa
càng cao thì chứng tỏ nhiệt độ có ảnh hưởng càng lớn đến sự tạo thành acrylamide.
Do đó có thể thấy khi nhiệt độ tăng từ 165 đến 180
0
C (áp suất khí quyển) thì hằng
số tốc độ k chỉ tăng 6%, còn khi tăng nhiệt độ từ 125 đến 140
0
C (áp suất chân
không) thì hằng số tốc độ k tăng khoảng 86%. Điều này được giải thích là do ở
nhiệt độ càng cao thì tốc độ phân hủy của acrylamide cao, do đó làm giảm dần ảnh
hưởng của thời gian đến sự tạo thành acrylamide [12].
Trang 23
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
2.5. Các yếu tố ảnh hưởng:
 Những yếu tố không thuộc bản chất bên trong nguyên liệu: quá trình xử lý nông
nghiệp, loại đất trồng, điều kiện chăm sóc, bảo quản...
 Những yếu tố thuộc bản chất bên trong nguyên liệu: thành phần hóa học của nguyên
liệu đặc biệt là hàm lượng acid amine (asparagine) và đường khử.
 Các thông số công nghệ của quá trình chế biến: nhiệt độ, thời gian, độ ẩm, áp suất, pH

... [35]
2.5.1.Những yếu tố không thuộc bản chất bên trong nguyên liệu :
 nh hưởng của thời gian và nhiệt độ bảo quản nguyên liệu đến hàm lượng
acrylamide trong sản phẩm khoai tây chiên: Hàm lượng acrylamide ở nguyên liệu
khoai tây được bảo quản ở 4
0
C thì cao hơn nguyên liệu khoai tây được bảo quản ở
8
0
C do ở nhiệt độ 4
0
C thì hàm lượng đường khử (đặc biệt là fructose) cao hơn ở
8
0
C. Và hàm lượng acrylamide càng tăng tỷ lệ với thời gian bảo quản, thời gian
bảo quản càng dài thì hàm lượng đường khử (glucose và fructose) trong nguyên
liệu càng tăng do đó lượng acrylamide sinh ra cũng càng tăng.
Bảng 2.11: Sự thay đổi của hàm lượng đường khử ở nhiệt độ bảo quản < 8
0
C [28]
Thời gian bảo
quản (ngày)
Hệ số tăng hàm lượng đường khử
(so với nguyên liệu sau thu hoạch)
1.7 1.0
3.7 3.0
24 3.2
40 3.5
69 3.4
84 6.2

98 8.6
113 10.2
155 10.5
184 9.8
204 11.5
220 11.8
237 13.0
254 10.3
267 13.0
 Tuy nhiên không có sự ảnh hưởng đáng kể của thời gian và nhiệt độ bảo quản đến
các đại lượng như: hàm lượng chất khô, tinh bột, pH, acid, acid amine tự do ...
 Điều kiện chăm sóc, bón phân khác nhau cũng cho thấy có ảnh hưởng đến hàm
lượng acrylamide tạo ra trong quá trình chế biến. Các loại khoai tây và ngũ cốc khi
gieo trồng được chăm bón bằng phân hữu cơ (có chứa nitơ) thì tạo ra hàm lượng
acrylamide cao hơn một ít so với khi không chăm bón bằng phân hữu cơ do làm
tăng một lượng nhỏ acid amine trong nguyên liệu kể cả hàm lượng asparagine
[35].
Trang 24
Chương 2: Acrylamide GVHD: T.S Lại Mai Hương
 Thời gian thu hoạch ngũ cốc và khoai tây cũng có ảnh hưởng đáng kể đến hàm
lượng các tác nhân tham gia vào phản ứng tạo acrylamide. Khoai tây cùng một
giống, cùng một điều kiện gieo trồng nếu được thu hoạch ở thời kỳ trưởng thành có
thể giảm đáng kể hàm lượng đường khử do đó giảm hàm lượng acrylamide trong
quá trình chế biến [58].
2.5.2.Những yếu tố thuộc bản chất bên trong nguyên liệu [13]:
 Hàm lượng acrylamide sinh ra phụ thuộc rất nhiều vào thành phần hóa học của
nguyên liệu đặc biệt là hàm lượng acid amine (Asparagine) và đường khử. Hình vẽ
sau biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ asparagine và glucose (%) đến hàm lượng
acrylamide (ppm):
Hình 2.7: Ảnh hưởng của nồng độ asparagine và glucose lên sự hình thành acrylamide ở sản

phẩm khoai tây chiên ở 165
0
C trong 4 phút
 Ta thấy rằng khi nồng độ asparagine và glucose (%) càng tăng thì hàm lượng
acrylamide (ppm) cũng càng tăng. Ở cùng nồng độ cố đònh asparagine trung bình
(0.167%) và cao (0.271%) thì lượng acrylamide tăng tương ứng gấp 39 lần và 70
lần khi tăng lượng glucose, nhưng ở cùng nồng độ glucose trung bình (0.233%) và
cao (0.425%) thì lượng acrylamide tăng tương ứng gấp 60 lần và 100 lần khi tăng
nồng độ asparagine. Do đó ta có thể rút ra kết luận là asparagine có ảnh hưởng lớn
hơn glucose đến sự tạo thành acrylamide.
2.5.3.Các thông số công nghệ của quá trình chế biến:
a) Kích thước của nguyên liệu hay tỉ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích nguyên liệu (S/
V):
 Theo nhiều nghiên cứu thì khi tỉ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích nguyên
liệu (S/V) nhỏ thì hàm lượng acrylamide tạo ra trong quá trình chế biến tăng
dần khi tăng nhiệt độ, ví dụ như hàm lượng acrylamide ở miếng khoai tây
chiên hình tròn có đường kính 30 mm, chiều cao 15 mm ở nhiệt độ 180
0
C là
2,000 ppb và ở 200
0
C là 2,500 ppb sau thời gian 10 giây.
Trang 25
Acrylamide (ppm)
Glucose(%)