Asen có trong thực phẩm như thế nào?
Đối với những người bình thường (nghĩa là không bị phơi nhiễm nghề nghiệp với Asen hoặc uống nước nhiễm độc Asen), Asen đi vào cơ thể chủ yếu qua thực phẩm [3, 4, 5]. Hải sản là một trong nguồn thực phẩm chứa Asen phổ biến. Đầu thế kỉ 20, các nhà khoa học đã tìm thấy Asen trong các sinh vật biển [6]. Nồng độ Asen dao động tùy thuộc vào loại thực phẩm, điều kiện nuôi trồng (loại đất, nước, sử dụng thuốc trừ sâu có Asen..) và phương pháp chế biến thực phẩm [3].
Phần lớn những số liệu quan sát chỉ báo cáo chỉ số Asen toàn phần (tAS) mà không phân biệt hàm lượng các loại Asen khác nhau, mặc dù Asen vô cơ và hữu cơ thường tồn tại lẫn lộn trong thực phẩm[2]. Thực phẩm trên cạn thường chứa tổng lượng Asen thấp hơn 0,02 mg Asen/kg trọng lượng [7]. Ngoại lệ, thực vật có thể tích tụ Asen qua hấp thụ dinh dưỡng từ đất (VD: cây lúa,..) [8] hoặc hấp thụ khi Asen trong không khí lắng đọng trên lá (VD: trà…) [9]. Ngũ cốc, đặc biệt gạo và các sản phẩm từ gạo có hàm lượng Asen vô cơ tự nhiên cao nhất với 0,1-0,4 mg Asen/kg trọng lượng khô [2,10,11]. Tỉ lệ Asen vô cơ chia cho Asen toàn phần trong gạo từ 10-93%, gạo lứt thường có lượng Asen vô cơ cao hơn gạo trắng, cho thấy lượng Asen có liên quan đến thành phần cám gạo [12, 13]. Gạo cũng chứa lượng nhỏ Asen hữu cơ chẳng hạn dimethylarsenate (DMA) [14, 15].
Mặc dù cá và hải sản là nhóm thực phẩm có lượng Asen toàn phần cao hơn, tuy nhiên lượng Asen vô cơ lại ở mức thấp [2, 16]. Đôi khi có ngoại lệ, ví dụ một số loại rong biển bao gồm hijiki (Hizikia fusiforme) có hàm lượng Asen vô cơ cực kì cao (arsenate >60mg/kg) [11]. Họ sò chẳng hạn như vẹm xanh (Mytilus edulis) cũng có hàm lượng Asen vô cơ tương đối cao từ 0,001đến 4,5 mg Asen/kg [17].
Trong khi sinh vật trên cạn thường chứa Asen dạng vô cơ, hầu hết Asen trong sinh vật biển là Asen hữu cơ ở mức từ 1 đến 100 mg Asen/kg trọng lượng [2]. Dưới đây là những dạng Asen hữu cơ phổ biến trong sinh vật biển:
- Arsenobetaine (AB) – một trong những Asen hữu cơ, tìm thấy trong tôm hùm năm 1977 – là hợp chất của Asen hữu cơ phổ biến nhất trong sinh vật biển [18]. Sinh vật nước ngọt cũng chứa AB nhưng ở mức thấp hơn nhiều (< 0.1 mg Asen/kg trọng lượng khô) [1]. AB cũng được tìm thấy ở một số thực phẩm trên cạn như nấm [19] và gia cầm, có thể do trong thức ăn chăn nuôi hoặc chất tăng trưởng có chứa hải sản [20, 21].
- Arsenosugar (Asen hữu cơ) là hợp chất Asen chính trong rong biển (2-50 mg Asen/kg trọng lượng khô) và trong động vật ăn rong biển, chẳng hạn vẹm thường chứa 0,9-3,4 mg Asen/kg trọng lượng khô [22]. Arsenosugars được xem là sản phẩm biến đổi sinh học từ Asen vô cơ trong quá trình rong biển chuyển hóa dinh dưỡng.
- Arsenolipid là arsen hữu cơ được báo cáo trong dầu gan cá tuyết và cá ốt vảy, cá ngừ [23-26].
- Các loại Asen hữu cơ khác có nồng độ thấp hơn ở sinh vật biển bao gồm trimethylarsoniopropionate (TMAP), arsenocholine (AC), methylarsonate (MA), dimethylarsinate (DMA), trimethylarsine oxide (TMAO), and tetramethylarsonium ion (TETRA) [1, 2].
Chuyển hóa Asen trong thực phẩm
Các loại thực phẩm khác nhau và tương tác giữa chúng khi chế biến, tiêu hóa ảnh hưởng đến hấp thụ hợp chất Asen trong cơ thể. Ngoài ra, hợp chất Asen tan trong nước dễ hấp thụ hơn hợp chất Asen tan trong dầu [2].
Các nghiên cứu ban đầu về hấp thụ và đào thải hợp chất Asen trong hải sản (chủ yếu là AB), cho thấy các chất này dễ hấp thụ và đào thải nhanh chóng [6, 27, 28]:
- Gần đây, một nghiên cứu về đồng vị của AB cho thấy quá trình đào thải chất này nhanh và gần như hoàn toàn, chỉ 1% còn lại trong cơ thể 24 ngày sau khi tiêu hóa [29].
- Một nghiên cứu thực nghiệm trên người tình nguyện cho thấy cả hai hợp chất Asen hữu cơ là MA (methylarsenate) và DMA dễ dàng hấp thụ qua đường tiêu hóa và được đào thải 75% qua nước tiểu sau 4 ngày [30].
- Tại một nghiên cứu trên khác, arsenosugar hầu như được hấp thụ hoàn toàn (>80 %) [31], tuy nhiên thay đổi tùy từng người [32].
- Một nghiên cứu chuyển hóa arsenolipid ở những người tình nguyện viên cho thấy chất này dễ dàng hấp thu và chuyển thành hợp chất Asen tan trong nước; 90% được đào thải qua nước tiểu trong 66 giờ [33].
Cơ chế và độc tính của hợp chất Asen
Mặc dù qua nhiều năm nghiên cứu, cơ chế chính xác về độc tính của Asen vẫn chưa được làm rõ, lý do chính vì Asen phải trải qua các chuyển hóa trao đổi chất phức tạp trong cơ thể và chúng tương tác với các đại phân tử trong và ngoài tế bào.
Asen vô cơ, MA (methylarsenate) và DMA (dimethylarsenate) đều ức chế hô hấp của ty lạp thể dẫn đến hình thành các chất oxy phản ứng (ROS) có thể dẫn đến đột biến AND, vì vậy góp phần tiến triển ung thư và làm chết tế bào [34]. Hấp thụ Asen vô cơ với liều cấp tính có thể dẫn đến suy đa cơ quan và tử vong. Tiêu hóa Asen vô cơ mãn tính trong thời gian dài (ví dụ nước uống nhiễm Asen) có liên quan đến rất nhiều vấn đề sức khỏe chẳng hạn tổn thương da, ung thư phổi, bàng quang, thận và da, có hại trong quá trình phát triển ở trẻ, độc thần kinh, bệnh tim mạch, chuyển hóa glucose bất thường và tiểu đường [2].
Trong khi đó, AB (Arsenobetaine), một Asen hữu cơ phổ biến, được xem như chất không độc tính. Bên cạnh đó, các hợp chất Asen hữu cơ như TMAO, TETRA và AC (arsenocholine) được coi như không có độc tính mặc dù hợp chất TETRA có tính độc cao hơn AB [4, 36].
Ảnh hưởng từ việc lưu trữ và chế biến thực phẩm
Khâu chuẩn bị thức ăn có thể ảnh hưởng đến nồng độ và sự biến đổi các hợp chất Asen.
Đối với Asen vô cơ: Vo gạo, rửa thức ăn trước khi nấu và nấu với nhiều nước (nước không nhiễm Asen) sẽ làm giảm lượng Asen vô cơ [38-40].
Đối với Asen hữu cơ: Khi đun nấu hải sản ở nhiệt độ cao (trên 150°C), như nướng vỉ hay nướng lò, AB trong thịt sống biến đổi và sản xuất một lượng nhỏ TETRA. [42-45]. Tuy nhiên, nấu với nước (hầm, luộc hay hấp) không làm giảm lượng AB [154]. Một nghiên cứu khác cũng chỉ ra AB có thể bị phân hủy trong môi trường oxy hóa [46].
Những kết luận được tham khảo cho đến thời điểm hiện nay
Asen hữu cơ được đào thải ra khỏi cơ thể nhanh và ít độc tính hơn nhiều so với Asen vô cơ. Asen hữu cơ được xem là không có nguy cơ đối với sức khoẻ.
Phần lớn các kết luận về ảnh hưởng đến sức khoẻ được cho là từ phơi nhiễm Asen vô cơ. Theo báo cáo của Ủy ban liên hợp các chuyên gia của WHO/FAO về phụ gia thực phẩm, (JECFA – 2010), phơi nhiễm dinh dưỡng đối với Asen vô cơ ở Mỹ và nhiều nước châu Âu và châu Á dao động từ 0,1 đến 3.0 μg/kg trọng lượng cơ thể mỗi ngày và thực trạng phơi nhiễm đối với Asen vô cơ trong thực phẩm nhìn chung cũng ở mức thấp. [47]
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Borak J, Hosgood HD. Seafood arsenic: Implications for human risk assessment. Regul Toxicol Pharmacol 2007; 47 (2):204-212.
[2] EFSA. Scientific Opinion on Arsenic in Food. EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM), 2009.
[3] WHO. Arsenic and arsenic compounds. World Health Organization, Geneva, 2001.
[4] Hughes M, Beck BD, Chen Y, Lewis AS, Thomas DJ. Arsenic Exposure and Toxicology: A Historical Perspective. Toxicol Sci 2011; 123 (2):305-332.
[5] Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxicological profile for arsenic. U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, Atlanta, GA, 2007.
[6] Chapman A. On the presence of compounds of arsenic in marine crustaceans and shellfish. Analyst 1926; 51:548-563.
[7] Kuehnelt D, Goessler W. Organoarsenic compounds in the terrestrial environment, in: Craig P J (Ed.) Organometallic compounds in the environme nt, Wiley, Chichester, 2003, pp. 223-275.
[8] Abedin MJ, Cresser MS, Meharg AA, Feldmann J, Cotter-Howells J. Arsenic accumulation and metabolism in rice (Oryza sativa L.). Environ Sci Technol 2002; 36:962-968.
[9] Yuan C, Gao E, He B, Jiang G. Arsenic species and leaching characters in tea (Camellia sinensis). Food Chem Toxicol 2007; 45 (12):2381-2389.
[10] Sun GX, Williams PN, Carey AM, Zhu YG, Deacon C, Raab A, Feldmann J, Islam RM, Meharg AA. Inorganic arsenic in rice bran and its products are an order of magnitude higher than in bulk grain. Environ Sci Tech 2008; 42 (19):7542-7546.
[11] Meharg AA, Williams PN, Adomako E, Lawgali YY, Deacon C, Villada A, Cambell RCJ, Sun G, Zhu YG, Feldmann J, Raab A, Zhao FJ, Islam R, Hossain S, Yanai J. Geographical variation in total and inorganic arsenic content of polished (white) rice. Environ Sci Technol 2009; 43 (5):1612-1617.
[12] Torres-Escribano S, Leal M, Velez D, Montoro R. Total and inorganic arsenic concentrations in rice sold in Spain, effect of cooking,and risk assessments. Environ Sci Tech 2008; 42:3867-3872.
[13] Meharg AA, Lombi E, Williams PN, Scheckel KG, Feldmann J, Raab A, Zhu Y, Islam R. Speciation and localization of arsenic in white and brown rice grains. Environ Sci Technol 2008; 42:1051-1057.
[14] Alava P, Du Laing G, Tack F, De Ryck T, VanDe Wiele T. Westernized diets lower arsenic astrointestinal bioaccessibility but increase microbial arsenic speciation changes in the colon. Chemosphere 2014; 119C:757-762.
[15] Rahman MA, Rahman MM, Reichman SM, Lim RP, Naidu R. Arsenic speciation in Australian-grown and imported rice on sale in Australia: implications for human health risk. J Agric Food Chem 2014; 62:6016-6024.
[16] Uneyama C, Toda M, Yamamoto M, Morikawa K. Arsenic in various foods: cumulative data. Food Addit Contam 2007; 24:447-534.
[17] Sloth JJ, Julshamn K. Survey of total and inorganic arsenic content in blue mussels (Mytilus edulis L.) from Norwegian fiords: revelation of unusual high levels of inorganic arsenic. J Agric Food Chem 2008; 56:1269-1273.
[18] Edmonds JS, Francesconi KA. Methylated arsenic from marine fauna. Nature 1977;265:436.
[19] Smith PG, Koch I, Reimer KJ. Arsenic speciation analysis of cultivated white button mushrooms (Agaricus bisporus) using high-performance liquid chromatographyinductively coupled plasma mass spectrometry, and X-ray absorption spectroscopy.Environ Sci Technol 2007; 41:6947-6954.
[20] Lindberg A-L, Goessler W, Gurzau E, Koppova K, Rudnai P, Kumar R, Fletcher T, Leonardi G, Slotova K, Gheorghiu E, Vahter M. Arsenic exposure in Hungary, Romania and Slovakia. J Environ Monit 2006; 8:203-208.
[21] Silbergeld E, Nachman K. The environmental and public health risks associated with arsenical use in animal feeds. Environmental Challenges in the Pacific Basin. Ann New York Acad Sci 2008;
[22] Gueguen M, Amiard J-C, Arnich N, Badot P-M, Claisse D, Guerin T, Vernoux J-P.Shellfish and residual chemical contaminants: hazards, monitoring, and health risk assessment along French coasts. Rev Environ Contam Toxicol 2011; 213:55-111.
[23] Taleshi MS, Edmonds JS, Goessler W, Ruiz-Chancho MJ, Raber G, Jensen KB,Francesconi KA. Arsenic-containing lipids are natural constituents of sashimi tuna. Environ Sci Tech 2010; 44:1478-1483.
[24] Taleshi MS, Jensen KB, Raber G, Edmonds JS, Gunnlaugsdottir H, Francesconi KA .Arsenic-containing hydrocarbons: natural compounds in oil from the fish capelin, Mallotus villosus. Chem Comm 2008; 4706-4707.
[25] Rumpler A, Edmonds JS, Katsu M, Jensen KB, Goessler W, Raber G, Gunnlaugsdottir H, Francesconi KA. Arsenic-containing long-chain fatty acids in cod-liver oil: a result of biosynthetic infidelity? Angew Chem Int Ed Eng 2008; 47:2665-2667
[26] Schmeisser E, Rumpler A, Kollroser M, Rechberger G, Goessler W, Francesconi KA.Arsenic fatty acids are human urinary metabolites of arsenolipids present in cod liver.Angew Chem Int Ed Engl 2005; 45:150-154.
[27] Freeman HC, Uthe JF, Fleming RB, Odense PH, Ackman RG, Landry G, Musial C. Clearance of arsenic ingested by man from arsenic contaminated fish. Bull Environ Contam Toxicol 1979; 22:224-229.
[28] Tam GK, Charbonneau SM, Bryce F, Sandi E. Excretion of a single oral dose of fish arsenic in man. Bull Environ Contam Toxicol 1982; 28:669-673.
[29] Brown RM, Newton D, Pickford CJ, Sherlock JC. Human metabolism of arsenobetaine ingested with fish. Hum Exp Toxicol 1990; 9:41-46.
[30] Buchet JP, Lauwerys R, Roels H. Comparison of the urinary excretion of arsenic metabolites after a single oral dose of sodium arsenite, monomethylarsonate, or dimethylarsinate in man. Int Arch Occup Environ Health 1981; 48:71-79.
[31] Francesconi KA, Tanggaar R, McKenzie CJ, Goessler W. Arsenic metabolites in human urine after ingestion of an arsenosugar. Clin Chem 2002; 48:92-101.
[32] Raml R, Raber G, Rumpler A, Bauernhofer T, Goessler W, Francesconi KA. Individual variability in the human metabolism of an arsenic-containing carbohydrate, 2',3'-dihydroxypropyl 5-deoxy-5-dimethylarsinoyl-beta-D-riboside, a naturally occurring arsenical in seafood. Chem Res Toxicol 2009; 22:1534-1540.
[33] Schmeisser E, Goessler W, Francesconi KA. Human metabolism of arsenolipids present in cod liver. Anal Bioanal Chem 2006; 385:367-376.
[34] Fowler BA, Chou CSJ, Jones RL, Sullivan DW, Chen C-J. Arsenic, in: Nordberg G, Fowler B, Nordberg M (Eds.) Handbook of the Toxicology of Metals, Academic Press, Burlington, USA, 2014, pp. 581-624.
[35] International Agency for Research on Cancer (IARC). A review of human carcinogens. Part C: Arsenic, metals, fibres and dusts/ IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans (2009: Lyon, France). Lyon, France, 2012.
[36] Shiomi K, Horiguchi Y, Kaise T. Acute toxicity and rapid excretion in urine of tetramethylarsonium salts found in some marine animals. Appl Organomet Chem 1988; 385-389.
[37] Sele V, Sloth JJ, Lundebye A-K, Larsen EH, Berntssen MHG, Amlund H. Arsenolipids in marine oils and fats: a review of occurrence, chemistry and future resea rch needs. Food Chem 2012; 133:618-630.
[38] Diaz OP, Leyton I, Munoz O, Nunez N, Devesa V, Suner MA, Velez D, Montoro R. Contribution of water, bread, and vegetables (raw and cooked) to dietary intake of inorganic arsenic in a rural village of Northern Chile. J Agric Food Chem 2004; 52:1773 -1779.
[39] Raab A, Baskaran C, Feldmann J, Meharg AA. Cooking rice in a high water to rice ratio reduces inorganic arsenic content. J Environ Monit 2009; 11:41-44.
[40] Sengupta M, Hossain M, Mukherjee A, Ahamed S, Das B, Nayak B, Pal A, Chakraborti D. Arsenic burden of cooked rice: Traditional and modern methods. Food Chem Toxicol 2006; 44:1823-1829.
[41] Devesa V, Velez D, Montoro R. Effect of thermal treatments on arsenic species contents in food. Food Chem Toxicol 2008; 46:1-8.
[42] Dahl L, Molin M, Amlund H, Meltzer HM, Julshamn K, Alexander J, Sloth JJ. Stability of arsenic compounds in seafood samples during processing and storage by freezing. Food Chemistry 2010; 123 (3):720-727.
[43] Devesa V, Suner MA, Algora S, Velez D, Montoro R, Jalon M, Urieta I, Macho ML. Organoarsenical species contents in cooked seafood. J Agric Food Chem 2005; 53:8813-8819.
[44] Devesa V, Martinez A, Suner MA, Velez D, Almela C, Montoro R. Effect of cooking temperatures on chemical changes in species of organic arsenic in seafood. J Agric Food Chem 2001; 49:2272-2276.
[45] Hanaoka K, Goessler W, Ohno H, Irgolic KJ, Kaise T. Formation of toxic arsenical in roasted muscles of marine animals. Appl Organomet Chem 2001; 61–66.
[46] Murer AJ, Abildtrup A, Poulsen OM, Christensen JM. Effect of seafood consumption on the urinary level of total hydride-generating arsenic compounds. Instability of arsenobetaine and arsenocholine. Analyst 1992; 117:677-680.
[47] FAO/WHO. Joint FAO/WHO Expert Commitee on Food Additives. Seventy-second meeting, Rome, 16–25 February 2010. Rome, 2010.
Ts.Bs.Trương Hồng Sơn và Ban Biên tập (tổng hợp từ các tạp chí khoa học)
Vĩnh Bảo sưu tầm 26/10/2016
