kim loại là một nhóm độc tố đặc biệt thường tồn tại ở trạng thái bền vững trong môi trường, nhưng tính chất hoá học của chúng có thể bị thay đổi của các yếu tố lý, hoá, sinh học hoặc các hoạt động của con người, do đó đặt tình của chúng có thể thay đổi theo. Những kim loại chính mà sự có mặt bất thường hay hàm lượng quá lớn của chúng trong thực phẩm có thể gây ra nỗi lo lắng về vệ sinh an toàn thực phẩm
Trong thực tế các kim loại độc có thể xâm nhập vào cơ thể theo 2 con đường:
- Đường hô hấp: khi độc tố có mặt trong khí quyển thì đường hô hấp đóng vai trò đáng kể.
- Đường tiêu hoá: đa số chất độc mà chúng ta có thể bị nhiễm là rất phổ biến và thường tồn tại với hàm lượng khác nhau trong các loại thực phẩm có nguồn gốc động vật hay thực vật, cũng như trong nước uống mà chúng ta sử dụng mỗi ngày.
Ngoài các hợp chất hoá học của kim loại được sử dụng như những phụ gia thực phẩm, các kim loại như chì kẽm, đồng, thiết cũng có thể bị nhiễm vào thực phẩm.
2.3.1 Nguyên nhân của sự ô nhiễm các kim loại nặng
Các nguyên tố kim loại nặng tồn tại và luân chuyển trong tự nhiên thường có nguồn gốc từ chất thải của hầu hết các ngành sản xuất công nghiệp trực tiếp hoặc gián tiếp sử dụng các kim loại ấy trong quá trình công nghệ hoặc từ chất thải sinh hoạt của con người.
Ví dụ: nước thải của các khu công nghiệp, các nhà máy hóa chất, các cơ sở in, hoặc các khí thải của các khu công nghiệp hóa chất, các lò cao, khí thải của các loại xe có động cơ xăng...
2.3.2 Hậu quả của việc nhiễm kim loại nặng
Cấp tính: ô nhiễm nặng thường gây ra những biểu hiện ngộ độc cấp tính, đặc hiệu, gây tử vong.
Ví dụ: khi ngộ độc thủy ngân, bệnh nhân thường có biểu hiện có vị kim loại trong cổ họng, đau bụng, nôn, xuất hiện những chấm đen trên lợi, bệnh nhân bị kích động bị tăng huyết áp, sau 2-3 ngày thường chết vì suy thận. Trong nhiễm độc Chì cấp tính khi ăn phải một lượng Chì 25-30 gram, nạn nhân thoạt tiên có thể thấy vị ngọt rồi chát, tiếp theo là cảm giác nghẹn ở cổ, cháy miệng, thực quản, dạ dày, nôn ra chất trắng (chì clorua) đau bụng dữ dội, tiêu chảy, phân đen (chì sunfua), mạch yếu, tê tay chân, co giật và tử vong.
Mạn tính: Đây là tình trạng nguy hiểm và thường gặp hơn do ăn phải thức ăn có hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng cao; chúng nhiễm và tích lũy dần dần rồi gây hại cho cơ thể. Nơi tích lũy thường là gan, thận, não, đào thải dần qua đường tiêu hóa và đường tiết niệu..
2.3.3. Đề phòng ô nhiễm và ngộ độc thực phẩm do các kim loại nặng?
Cần tiến hành việc điều tra khảo sát và thông báo rõ nguy cơ ô nhiễm này cho cơ quan chức năng. để kịp thời tìm kiếm các giải pháp khắc phục cho những vùng sản phẩm bị ô nhiễm.
Cần tăng cường công tác kiểm tra chất lượng thực phẩm, dụng cụ, trang thiết bị chế biến, bao gói, đồ chứa đựng... về chỉ tiêu kim loại nặng để đảm bảo các thực phẩm, đồ dùng không gây thôi nhiễm vào thức ăn, nhất là thức ăn cho trẻ nhỏ.
2.3.4 Các độc tính chung của kim loại nặng
Các kim loại thường có một khoảng độc tính rất rộng. Có kim toại rất rộng như chì thuỷ ngân, arsen,..., nhưng cũng có kim loại không độc như titan. Các đặc tính của kim loại rất đa dạng, nhưng cũng co một số điểm chung cho đa số kim loại.
a. Vùng tác dụng
Các bào quan dưới tế bào: hiệu ứng độc của kim loại là do phản ứng của chúng với các phần nội bào. muốn gây độc, kim loại phải xâm nhập vào bên trong tế bào, do đó nếu nó là các cơ béo, như mêtil thuỷ ngân, thì sẽ được vận chuyển ra màng tế bào một cách dễ dàng. Khi kim loại liên kết với một protêin nó sẽ được hấp thụ qua con fường nội thấm bào. Sau khi xâm nhập vào trong tế bào các kim loại sẽ tác độn đến các bào quan dưới tế bàocó thể làm tăng cường hay làm giảm chuyển động của kim loại qua màng sinh học và làm thay đổi độc tính của nó.
b. các yếu tố làm thay đổi độc tính:
Mức độ và thời gian chuyển động cũng như đối với các chất độc khác, tác dụng độc của kim loại liên quan đến mức độ và thời gian nhiễm độc. mức độ nhiễm độc càng cao thì thời gain ảnh hưởng càng kéo dài va hiệu ứng độc càng lớn. nếu thay đổi liều lượng và thời gian nhiễm độc thì có thể thay đổi bản chất của tác dụng độc.
Dạng hoá học của kim loại có ảnh hưởng lớn tới đặc tính của nó, thuỷ ngân là một ví dụ điển hình
Phức hợp kim loại – protêin: việc tạo ra phức hợp kim loại – protêin ở trong cơ thể có thể là những cơ chế bảo vệ.
Các yếu tố sinh lí: đối với nhiều chất độc khác động vật non hay động vật gài thường hay nhạy cảm với kim loại hơn động vật trưởng thành. nhiều bằng chứng cho thấy trẻ em ở giai đoạn trước khi sinh thường bị nhiễm các kim loại như chì thuỷ ngân ở mức độ lớn hơn mẹ chúng nhiều.
c. tác dụng độc của kim loại:
Gây ung thư: nhiều kim loại đựơc coi là tác nhân gây ung thư cho người hay động vật, hoặc cho người và vật. Arsen và các hợp chất của nó, một số dẫn xuất của nó đều là những tác nhân gâ ung thư cho người. Ngoài ra beri, cadimi và cis-platin có thể là tác nhân gây ung thư, gây tổn thương khung tế bào, ảnh hưởng tới tính chính xác của polimerase vốn tham gia vào sinh tổng hợp của ADN.
Hệ thần kinh: do tính nhạy cảm lớn nên hệ thần kinh luôn là mục tiêu tấn công của kim loại. Tính chất hoá lý của kim loại quyết định đặc tính.
Thận: thận là bộ phận đào thải chính, do đó cũng là 1 trong những mục tiêu tấn công của kim loại, cadimi ảnh hưởng tới tế bào của các ống đầu gần gây ra bày tiết nước tiểu có protêin phân tử lượng thấp, axit amin và glucose. Crom platin là dẫn xuất vô cơ của thuỷ ngân cũng là tác nhân gây thiệt hại các ống đầu gần.
2.3.5. Các kim loại có đặc tính cao 2.3.5.1. Arsen(As)
Độc tính của arsen
Trong tự nhiên tồn tại ở nồng độ thấp, có thể ở dạng hoá trị III, ở dạng hoá trị V, hoặc ở dạng hữu cơ. Đáng chú ý là dạng khaoáng hoà tan phổ biến nhất là anhydrid asen( As2O3) rất dễdàng được hấp thụ qua đường ruột, do đó là nguyên nhân của nhiều vụ ngộ độc chết người.As cũng có khả năng tác động đến gan, tuỳ tình hình mà tiến triển dẫn đến xơ gan.
Nguồn ô nhiễm của As chủ yếu từ thức ăn, thường chứa ít hơn 1mg/kh thực phẩm, nhưng trong sò huyết và cá biển lượng As có thể đạt tới 5mg/kg.
Hiệu ứng hoá sinh của Asen
Asen thường có mặt trong thuốc trừ sâu, diệt nấm, diệt cỏ dại. Trong số các hợp chất của asen thì asen III là độc nhất. Asen III thể hiện độc tính bằng cách tấn công lên các nhóm –SH của enzym, làm cản trở hoạt động của enzym.
Các enzym có sản sinh năng lượng tế bào trong chu trình của axít nitoric bị ảnh hưởng rất lớn.Vì các enzym bị ức chế do việc tạo thành phức với As III dẫn đến thuộc tính sản sinh ra các phần tử ATP bị ngăn cản.
As III ở nồng độ cao làm đông tụ protein là do tấn công liên kết của nhóm sunfua bảo toàn cấu trúc bậc 2 và 3.
Như vậy As có ba tác dụng hóa sinh là làm đông tụ protein, tạo phức với coenzym và phá hủy quá trình sinh hóa photpho.
Các chất chống đỗc As là các chất có nhóm –SH hoạt động mạnh hơn enzym, có khả năng tạo liên kết với As III.
Ví dụ: chất 2,3- dimercaptopropanol: SH-CH2-CHSH-CH2-OH 2.3.5.2. Chì (Pb)
Độc tính của Pb
Chì là thành phần không cần thiết của khẩu phần thức ăn, được tìm thấy trong thức ăn, thức uống, hoặc có sẵn tự nhiên, hoặc nhiễm lẫn do phun chì Arseniat trừ sâu hoặc do từ dụng cụ chế biến, chứa đựng. Hiện nay, hiện tượng nhiễm lẫn này giảm đi, nhưng ngược lại ngộ độc do hít phải không khí có nhiễm chì, do khói công nghiệp thải ra có lẫn chì tăng lên.
Hiệu ứng hóa sinh của chì
Pb được loại khỏi khí quyển nhờ quá trình sa lắng khô và ướt. Kết quả là bụi thành phố và đất bên đường ngày càng giàu Pb với nồng độ điển hình cở 1000-4000 mg/kg ở những nơi có mật độ phương tiện giao thông cao.
Tác dụng hóa sinh chủ yếu của chì là tác động của nó tới quá trình tổng hợp máu dẫn đến phá vở hồng cầu. Chì ức chế một số enzyme quan trọng của quá trình tổng hợp máu do sự tích lũy các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi chất. Một hợp chất trung gian kiểu này là axít delta amino levulinic. Một pha quan trọng của
Cuối cùng chì cản trở việc sử dụng oxi và glucozo để sản xuất năng lượng cho quá trình sống. Trong máu nếu nồng độ chì cao quá 0.8ppm có thể gây hiện tượng thiếu máu do thiếu hemoglobin. Nồng độ chì trong máu nằm ở 0.5- 0.8ppm gây ra rối loạn chức năng thận và phá hủy não.
Nhiễm độc chì có thể chữa bằng các tác nhân chelat tác dụng liên kết mạnh với chì.
Ví dụ như phức chelat của canxi trong dung dịch được dùng để giải độc chì, chì thế chỗ của canxi trong chelat và phức chelat chì được tách nhanh ra ở nước tiểu.
2.3.5.3 Thủy ngân (Hg)
Trong tự nhiên Hg có mặt ở dạng vết trong một số khoáng, đá. Các loại khoáng này trung bình chứa khaỏng 80phần tỉ thủy ngân. Quặng chứa thủy ngân chủ yếu là cinnabar HgS. Các loại nguyên liệu than đá, than nâu chứa khoảng 100 phần tỉ thủy ngân. Hàm lượng thủy ngân trung bình trong đất trồng trọt là 0.1 phần triệu.
Tính độc của thủy ngân phụ thuộc vào đặc tính hóa học của nó, Hg là nguyên tố tương đối trơ và không độc. Hơi thủy khi hít phải đi vào não qua máu dẫn tới sự hủy hoại ghê gớm thần kinh trung ương. Thuỷ ngân là một nguyên tố tích luỹ.
Dạng độc nhất của hợp chất thủy ngân là metyl thủy ngân CH3Hg+. Chất này hoàn toàn tan trong mỡ Phần chất béo của màng và não tủy. Liên kết Hg-C không dễ dàng bị phá vỡ và ankyl thủy ngân được giữ lại trong thời gian dài. Đặc tính nguy hiểm nhất là khả năng của RHg+ đi qua nhau thai vào các mô bào thai.
Thủy ngân và muối của nó có thể được chuyển hóa thành metyl thủy ngân bởi vi khuẩn yếm khí tổng hợp tan trong nước. Sự chuyển hóa này được thúc đẩy bởi Co 3 chứa coenzym vitamin B12. Nhóm CH3 liên kết với Co 3 trong coenzym được chuyển vị enzym bởi metyl coban amin tới Hg2+ tạo thành CH3Hg+ hoặc (CH3)2Hg.
Môi trường axít thúc đẩy sự chuyển hóa dimetyl thủy ngân thành metyl thủy ngân tan được trong nước. Chính metyl thủy ngân đã tham gia vào dây chuyền thực phẩm thông qua sinh vật trôi nổi và được tập trung ở cá với nồng dộ lớn gấp 1000 lần so với lúc ban đầu.
Sự nhiễm độc có thể được ngăn cản nếu tuân theo nguyên tắc môi trường sau do các ủy ban bảo vệ môi tru6ồng Mỹ và Thụy Điển đưa ra và được nhiều nước tán thành:
Cấm sử dụng thuốc trừ sâu loại ankyl thủy ngân
Các thuốc trừ sâu chứa thủy ngân khác cần được sử dụng hạn chế ở vùng chọn lọc
Giải độc cho những trầm tích bị nhiễm thủy ngân bằng phương pháp bao phủ các trầm tích này bằng vật liệu nghiền min, mới và có độ hấp phụ cao. Hoặc cho giấu các trầm tiách bằng vật liệu vô cơ trơ.
2.3.5.4. Thiếc (Sn)
Thiếc là khẩu phần bình thường của khẩu phần ăn, không có chức năng sinh lý, và tính chất độc hại thấp. Có nghĩa là lượng thiếc giới hạn trên thế giới có thể lên tới 250ppm đối với đa số rau hay nước quả. Điều đã được khẳng định là lượng thiết giới hạn rất cao này lại bị hấp thụ bởi đường ruột thấp. Thật vậy không thấy một trường hợp ngộ độc chết người nào quan sát ở người sau khi sử dụng thực phẩmhay đồ uống nhiễm thiếc vô cơ. Dấu hiệu lâm sàng thể hiện là nôn mửa và tiêu chảy.
Thiếc có khả năng tạo ra những chất alcoyl thiếc hòa tan được trong chất béo. Trong đó dẫn xuất dialcoyl thiếc tương đối ít độc, chỉ có thiếc clorua gây nên những rối loạn cho gan. Ngược lại các dẫn xuất tetraalcayl thiếc là những chất rất độc của hệ thống thần kinh trung ương, tác dung như những chất kím hãm của quá trình phosphoryl hóa
2.3.5.5. Cadi mi(Cd):
Độc tính của cadimi
Sau khi xâm nhập vào cơ thể, cadimi được gắn kết vào trong các mô dưới dạng một hợp chất với một protein có chọn lọc và có trọng lượng phân tử thấp nhưng giàu nhóm tiol( -SH) là metalothionein. Metalothionein thường có 61 axitamin thơm. Chính sự tổng hợp nên hợp chất này được kích thích khi có mặt của cadimi.
Hàm lượng cadimi trong đất thường ít hơn 1ppm, xê dịch trong khoảng 0.15-0.2 ppm. Cadimi tồn tại chủ yếu dưới dạng liên kết trong các quặng của chì và kẽm và dưới dạng muối gần các mỏ và lò đúc các kim loại này.
Mới đây, những nghiên cứu nhằm định lượng sự vận chuyển cadimi này ở cà chua, đậu đỗ và củ cải, có so sánh trường hợp của chì đã cho thấy sự tích tụ cadimi trong thực vật là một hiện tượng lien tục không có khái niệm ngưỡng, ngay cả ở nồng độ thấp, khoảng 0.03ppm.
Thực tế cadimi có mặt trong không khí ở những vùng công nghiệp. tuy nhiên, không khí ở các thành phố lớn của Pháp và Mỹ cũng chứa tới vài nanogam cadimi hoặc hơn trong 1m3.
Nguồn nhiễm cadimi trong thực phẩm
Ngoài nguồn nhiễm do tiếp xúc nghề nghiệp, phần lớn cadimi bị nhiễm qua thực phẩm.
Những thực phẩm nguồn gốc thực vật hầu như đều bị nhiễm cadimi, nhưng ở mức độ thấp.
Các thực phẩm chế biến từ động vật trên cạn nói chung ít nhiễm cadimi, thường chỉ chứa khoảng vài chục ppb.
Các thực phẩm chế biến từ động vật thủy sinh thì ngược lại có chứ hàm lượng cadimi khá cao, như ở một số nhuyễn thể và giáp xác.
Tóm lại, tùy theo tác giả và theo từng nước, các con số về ô nhiễm cadimi trong thực phẩm dao động tương đối lớn. thấp nhất là các con số của Anh. Vào năm 1973, một cuộc điều tra tương đối hoàn chỉnh cho thấy nếu tiêu thụ hang ngày trung bỡnh 1.5kg thực phẩm thỡ cadimi mang vào cơ thể sẽ là 15-30 àg.