Báo cáo Nitrate – Nitrite trong công nghệ chế biến thịt

CÔNG TY VISSAN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐHSX&NCPTSP Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc --o0o-- Số: 01 – BCCĐ/NCPTSP Tp.Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 10 năm 2016 BÁO CÁO NITRATE – NITRITE TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỊT Kính gửi: Lãnh đạo P.ĐHSX&NCPTSP TỔNG QUAN VỀ NITRATE – NITRITE Lịch sử sử dụng Nitrate – Nitrite trong thực phẩm Việc sử dụng muối nitrate – nitrite trong thực phẩm đã có lịch sử khoảng 5000 năm. Thời điểm đó, việc sử dụng muối nitrate – nitrite chủ yếu là để ướp các sản phẩm thịt. Mặc dù chưa biết cơ chế, công dụng nhưng người ta cho rằng nó có thể giúp bảo quản thịt được lâu hơn. Các nhà khoa học thế kỷ XIX đã khẳng định rằng muối là chất bảo quản thực phẩm tốt hơn các chất khác và Kali Nitrate (một tạp chất trong muối) có tác dụng tăng cường khả năng bảo quản và tạo màu đỏ cho thịt. Sau đó, người ta cũng nhận ra rằng cơ chế bảo quản thực phẩm là sự chuyển hóa nitrate thành nitrite do vi khuẩn. Từ đầu thế kỷ XX, Nitrate – Nitrite được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghệ chế biến thịt ở Mỹ với 2 mục đích chính: an toàn thực phẩm và ngon miệng. Ngày nay, nitrite đã trở thành một 1 phụ gia không thể thiếu trong ngành công nghệ chế biến thịt trên toàn thế giới, nitrate bị cấm sử dụng ở một số nước trên thế giới. Công thức hóa học Có 4 dạng muối Nitrate – Nitrite dùng trong thực phẩm: Kali Nitrit - KNO2 (E249): Kali nitrat - KNO3 (E252): Natri nitrit - NaNO2 (E250): Natri nitrat - NaNO3 (E251): Nitrate – Nitrite trong tự nhiên Trong tự nhiên, nitrate có mặt khắp nơi: trong đất, nước, không khí, các loại thực vật với hàm lượng khá cao. Hình 1.1: Hàm lượng Nitrate trong một số loại thực phẩm (Nguồn: National Pork Board, Mỹ, 2012) Theo Tổ chức Lương – Nông thế giới (FAO) hàm lượng nitrate trên 100ppm là giới hạn nguy hiểm. Trong một số rau, củ thường hiện diện hàm lượng nitrate cao như củ cải đường, cà rốt, khoai tây, cải xoắn, rau pi-na, cải bắpcó hàm lượng từ 800mg – 3.500mg NO3-/kg, tùy theo vùng địa lý và tập tính dùng phân bón có gốc nitơ. Trong nguồn nước giếng có nơi chứa trên 100ppm nitrate. Sự chuyển hóa từ Nitrate – Nitrite trong cơ thể Muối Nitrate là những chất bền vững và không độc. Ngược lại, muối Nitrite rất hoạt động và độc. Trong một vài điều kiện nhất định, Nitrate có thể chuyển thành Nitrite. Tuy nhiên, quá trình khử này xảy ra không dễ dàng, đặc biệt là trong thực phẩm và cơ thể con người. Phản ứng chuyển từ Nitrate thành Nitrite không thể tự xảy ra được vì đây là một phản ứng cần năng lượng, trong các môi trường sinh học, phản ứng chỉ có thể xảy ra dưới sự xúc tác của enzym nitrate reductase (thường có trong vi khuẩn) Sau khi chuyển hóa, nitrite sẽ tham gia vào quá trình khử Nitơ để tạo thành NH4+. Hình 1.2: Sơ đồ chuyển hóa Nitrate – Nitrite trong cơ thể Sự chuyển hóa nitrite trong sản phẩm Theo nghiên cứu của các nhà khoa học Nga, 2003, nồng độ nitrite trong xúc xích sau khi xử lý nhiệt chỉ còn khoảng 30% so với lượng Nitrite bổ sung, và sau 20 ngày bảo quản ở 2oC lượng Nitrite này chỉ còn 7 – 10%. pH sản phẩm cũng ảnh hưởng đến tốc độ chuyển hóa Nitrite. pH càng cao, sự chuyển hóa Nitrite xảy ra càng chậm. (Dordevic, 1980) Sự có mặt của các phụ gia Ascorbate và polyphosphate thúc đẩy quá trình làm giảm Nitrite trong sản phẩm. (Gibson, 1984) VAI TRÒ CỦA NITRATE – NITRITE TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỊT 2.1.           Tạo và ổn định màu cho sản phẩm 2.1.1. Myoglobin và sự biến đổi màu của thịt Myoglobin (Mb) là sắc tố hô hấp được tìm thấy trong mô cơ của các động vật có xương sống nói chung và hầu hết các động vật có vú nói riêng. Myoglobin có bản chất là protein phức tạp gồm chuỗi polypeptide kết hợp với nhóm heme (tương tự hemoglobin). Chức năng chính của myoglobin là vận chuyển và dự trữ oxy cho mô cơ nhờ vào khả năng kết hợp và giải phóng O2, đồng thời myoglobin cũng đóng vai trò là sắc tố hình thành nên màu sắc của thịt. Hình 2.1: Công thức cấu tạo và cấu trúc phân tử myoglobin Nhóm heme của phân tử myoglobin là nhân tố chính quyết định màu cũng như sự thay đổi màu sắc của thịt. Sự biến đổi màu sắc phụ thuộc vào trạng thái oxy hóa của nguyên tử Fe (Fe2+ hoặc Fe3+) trong nhóm heme và bản chất của các phối tử gắn với nguyên tử Fe đó (O2, NO hay CO). Hình 2.2. Myoglobin và sự biến đổi màu sắc của thịt Ngoài ra, lượng myoglobin thay đổi theo từng loại mô, độ tuổi, giới tính cũng ảnh hưởng đến màu sắc của thịt. 2.1.2.           Vai trò của nitrate – nitrite Trong quá trình chế biến thịt, myglobin bị biến tính dưới tác động của nhiệt độ sẽ tạo thành ferrihemochrome (Fe3+) làm màu thịt chuyển thành màu đỏ sậm đến nâu. Để tạo cho sản phẩm có màu đỏ hồng tăng giá trị cảm quan, trong quá trình chế biến thường bổ sung nitrate hoặc nitrite nhằm tạo ra các hợp chất bền màu cho thịt. Quá trình này là một chuỗi phản ứng, bao gồm các phản ứng chuyển hóa nitrate thành nitrite, sau đó chuyển hóa thành NO. Hình 2.3. Sơ đồ phản ứng tạo màu thịt của nitrite 1.2.           Ức chế sự phát triển của vi sinh vật Theo một số nghiên cứu, việc sử dụng nitrate/nitrite trong thực phẩm ngoài vai trò tạo màu và hương vị đặc trưng cho sản phẩm còn có tác dụng ức chế sự phát triển của một số vi sinh vật gây hại như E. coli, Salmonella, S. aureus, L. monocytogenes và đặc biệt là Clostridium spp. Ngoài việc gây hư hỏng, gây mùi khó chịu trong sản phẩm sản phẩm, các vi sinh vật gây hại này đặc biệt là C. botulinum và C. perfringens có khả năng sinh độc tố nguy hiểm gây ra các triệu trứng ngộ độc bao gồm rối loạn tiêu hóa, gây liệt cơ dẫn đến tử vong. Cơ chế kìm hãm sự phát triển vi sinh vật của nitrite cho đến hiện nay vẫn chưa được sáng tỏ, tuy nhiên có thể kể đến một số khả năng như sau: Bất hoạt một số enzyme quan trọng của tế bào vi sinh vật Giảm nồng độ ATP nội bào của vi sinh vật Tác động đến hệ thống vận chuyển chủ động trên màng tế bào vi sinh vật Giải phóng các nitric oxide và acid tương ứng Hình thành các hợp chất S-nitroso 1.3.           Kìm hãm phản ứng oxy hóa chất béo Một số nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng nitrite trong thực phẩm cũng góp phần làm chậm quá trình oxy hóa chất béo gây hư hỏng cho sản phẩm. Cơ chế của sự kìm hãm này vẫn chưa được làm rõ, tuy nhiên có thể có liên quan đến sự tạo thành các hợp chất nitroso trong quá trình chuyển hóa và khả năng phản ứng với các protein hems cũng như các ion kim loại dẫn đến hiệu quả tương tự các chất chống oxy hóa dạng chelator. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU THAY THẾ NITRATE – NITRITE Đã có rất nhiểu nghiên cứu về việc thay thế/ không sử dụng Nitrit trong các sản phẩm thịt chế biến. Tuy nhiên, hầu hết đều cho kết quả không khả quan. Stegenman (2006) đã tiến hành thí nghiệm bổ sung 100 bào tử Clostridium botulinum vào xúc xích đóng hộp Bologna với các nồng độ muối Nitrite khác nhau và xử lý nhiệt 70oC trong 55 phút, bảo quản ở 15oC. Kết quả như sau: Bảng 3.1. Hiệu quả ức chế Clostridium botulinum theo nồng độ NaNO2 Mẫu Aw Nồng độ NaNO2 (mg/Kg) Thời gian phát triển Cl. botulinum (tuần) 1 0,973 ± 0,02 0 2 – 4 2 54 8 – 12 3 108 8 – 12 4 0,970 ± 0,03 0 6 – 8 5 54 >12 6 108 >12 Theo thí nghiệm của Lucke và Hechelmann (1986): xác suất hình thành độc tố (P) của Cl. botulinum giảm khi sử dụng muối Nitrite Bảng 3.2. Xác xuất hình thành độc tố của Cl. botulinum khi sử dụng muối nitrite Sản phẩm Aw Nồng độ NaNO2 (mg/Kg) Log10P Xúc xích Bologna 0,972 80 -6,8 0 -6,1 0,979 – 0,982 80 -6,9 0 -3,9 Xúc xích gan 0,972 80 -5,2 0 -5,3 0,979 – 0,982 80 -2,5 0 -2,2 Những nghiên cứu trên cho thấy việc sử dụng Nitrite trong công nghệ chế biến thịt là cần thiết để đáp ứng các nhu cầu kỹ thuật và an toàn cho người tiêu dùng với liều lượng thích hợp. TÁC ĐỘNG TIÊU CỰC KHI SỬ DỤNG NITRATE – NITRITE KHÔNG ĐÚNG CÁCH 4.1.           Nitrosamine và ung thư Nitrosamine được biết đến như một trong những hợp chất có khả năng gây ung thư. Các hợp chất nitrosamine được tìm thấy trong thực phẩm, một số dược phẩm, đặc biệt là trong thuốc lá. Sự hình thành nitrosamine xảy ra ở mọi nơi mọi lúc và cũng có thể xảy ra ngay bên trong cơ thể. Ở người, quá trình tổng hợp nitrosamine nội sinh thường diễn ra chủ yếu ở dạ dày do hội tụ đầy đủ các điều kiện cần thiết như độ pH thấp, ion nitrite và các amine bậc cao có nguồn gốc từ thực phẩm hoặc dược phẩm. Hình 4.1. Phản ứng tạo thành nitrosamine Nitrosamine trong thuốc lá được hình thành từ nicotine là tác nhân chính gây ra ung thư phổi, thực quản, tụy và vòm họng. Ngoài thuốc lá, một số sản phẩm như lạp xưởng, phô mai, các đồ uống có cồn cũng chứa nhiều nitrosamin có khả năng gây ung thư như dimethyl nitrosamine, N-nitroso pyrolidine, N-nitroso piperidine. Mặc dù nitrosamine tồn tại ở khắp mọi nơi và có tác động xấu đến sức khỏe con người, chúng ta vẫn có thể kiểm soát và hạn chế được quá trình tổng hợp sinh nitrosamine bằng các tocopherol, sodium erythorbate, ascorbic acid. 4.2.           Ngộ độc methemoglobin Ngộ độc methemoglobin (metHb), còn gọi là methemoglobinemia hay methemoglobin huyết, xảy ra khi có lượng lớn metHb tích tụ trong hồng cầu. Các triệu chứng thường gặp là xanh xao, hay khó thở, thiếu oxy máu dẫn đến choáng váng và ngất khi vận động mạnh. Biểu hiện ngộ độc cấp tính thường là nhức đầu, buồn nôn, chóng mặt, tím tái nhẹ. Ở mức độ nặng, có thể gây nôn mửa dữ dội, tiêu chảy, tím tái mặt và đầu tứ chi,; nếu không kịp thời cứu chữa sẽ dẫn đến ngạt thở, hôn mê và tử vong. Có rất nhiều tác nhân gây ra sự chuyển hóa Hb thành metHb dẫn đến ngộ độc, trong đó có nitrite. Ngộ độc metHb do nitrite thường do ăn nhầm nitrate hoặc nitrite ở lượng lớn hoặc tiêu thụ thực phẩm bị nhiễm phân đạm nitrate. Ngộ độc do metHb rất hiếm khi xảy ra ở người nhờ vào 3 nguyên nhân chính như sau: Môi trường acid trong dạ dày ngăn cản việc khử nitrate thành nitrite của hệ vi khuẩn tiêu hóa. Nitrite được oxy hóa thành nitrate nhờ tác động hiệp đồng của enzyme catalase và xanthine oxydase. Trong cơ thể luôn tồn tại hệ enzyme khử làm nhiệm vụ chuyển metHb thành Hb. QUY ĐỊNH PHÁP LUẬT VỀ SỬ DỤNG NITRATE – NITRITE 5.1.           Một số nước trên thế giới Theo tổ chức Nông – Lương thế giới (FAO): Hàm lượng Nitrite trong sản phẩm thịt thú, gia cầm đã qua xử lý nhiệt cho phép không vượt quá 80 mg/Kg (80ppm) Không sử dụng Nitrate Cơ quan quản lý thuốc và thực phẩm Mỹ (FDA) Hàm lượng Nitrite trong sản phẩm thịt không quá 200 ppm Hàm lượng Nitrate trong sản phẩm thịt không quá 500 ppm Quy định châu Âu (các nước châu Âu, Úc, New Zealand, Israel, Canada) Cho phép sử dụng Nitrite trong các sản phẩm thịt đã qua xử lý nhiệt Cho phép sử dụng Nitrate trong các sản phẩm thịt 5.2.           Việt Nam Việc sử dụng phụ gia trong chế biến thực phẩm phải tuân theo Luật An Toàn Thực Phẩm (2010) và Văn Bản hợp nhất – Thông tư 02 về việc Hướng dẫn việc quản lý phụ gia thực phẩm (Bộ Y Tế, 2015). Nhóm muối Nitrite Nhóm thực phẩm Nồng độ tối đa (mg/Kg) Ghi chú Sản phẩm thịt, thịt gia cầm và thịt thú nguyên miếng hoặc cắt nhỏ đã xử lý nhiệt (08.2.2) 80 Theo dư lượng ion NO2 (32) Áp dụng đối với các sản phẩm thịt (đùi, vai) heo muối, đã qua xử lý nhiệt (288) Sản phẩm thịt, thịt gia cầm và thịt thú xay nhỏ đã qua chế biến (08.3) 80 Theo dư lượng ion NO2 (32) Trừ đối với các sản phẩm thịt bò ướp, xay nhỏ là 30 mg/Kg (287) Áp dụng đối với các sản phẩm thịt muối xay nhỏ đã qua xử lý nhiệt, có thể có xông khói hoặc không, có đóng gói. (286) Sản phẩm thịt, thịt gia cầm và thịt thú xay nhỏ đã qua xử lý nhiệt (08.3.2) 50 Hàm lượng tổng số trong sản phẩm cuối cùng (424) Chỉ áp dụng đối với sản phẩm thịt bò muối (CS088) Sản phẩm thịt, thịt gia cầm và thịt thú xay nhỏ đã qua xử lý nhiệt (08.3.2) 125 Hàm lượng tổng số trong sản phẩm cuối cùng (424) Chỉ áp dụng đối với sản phẩm thịt hộp (CS089) Nhóm muối Nitrate không được sử dụng trong các sản phẩm thịt Đối với các sản phẩm VISSAN: Các sản phẩm xúc xích thịt nguội, xúc xích tiệt trùng: dư lượng Nitrite tối đa cho phép trong sản phẩm là 80 mg/Kg Các sản phẩm đồ hộp: dư lượng Nitrite tối đa cho phép trong sản phẩm là 125 mg/Kg Theo kết quả Báo cáo kiểm nghiệm phụ gia thực phẩm định kì của Phòng QLCLSP ngày 30/11/2015: 14 mẫu sản phẩm xúc xích tiệt trùng, thịt nguội, đồ hộp và lạp xưởng đều không phát hiện dư lượng Nitrite. Do đó, việc sử dụng Nitrite trong các sản phẩm của công ty VISSAN là hoàn toàn hợp pháp và an toàn cho người tiêu dùng trước những nguy cơ tiềm ẩn của nó. PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA NITRATE – NITRITE TRONG SẢN PHẨM THỊT 6.1. Phương pháp chuẩn (TCVN 7992:2009) Nguyên tắc: Chiết phần mẫu thử bằng nước nóng, cho kết tủa protein và lọc. Cho thêm sulphanilamid và N-1-naphthylethylendiamin dihydro clorua vào dịch lọc, khi có mặt nitrite thì dung dịch thử sẽ có màu đỏ và đo quang dung dịch này ở bước sóng 538 nm. 6.2. Phương pháp so màu Nguyên tắc: trong môi trường acid, NO2 được giải phóng từ Nitrite sẻ Diazo hóa acid sunfanilic. Chất tạo thành kết hợp với a-naphtylamin trong môi trường có NH3 hình thành hợp chất có màu hồng đỏ. So sánh với thang màu chuẩn từ CO(NH3)2 + K2CrO7, hoặc sử dụng thiết bị đo quang phổ ở bước sóng 520 nm.