Ngộ độc thực phẩm thường được định nghĩa với nguyên nhân đến từ việc thực phẩm bị nhiễm khuẩn hay các chất gây hại cho con người (1). Điều này thường có nghĩa là các vi sinh vật hay các chất gây hại thường đã có mặt sẵn trong thức ăn của con người, và xâm nhập vào cơ thể sau khi được tiêu thụ. Thường thì các kĩ thuật bảo quản và chế biến thực phẩm cũng như đảm bảo vệ sinh khi tiếp xúc với thực phẩm có thể giải quyết và loại bỏ phần nào những tác nhân này, mặc dù không phải tất cả, nhưng cũng khiến thực phẩm trở nên an toàn hơn (2,3). Tuy nhiên, một số kĩ thuật chế biến, thông qua những phản ứng sinh hóa phức tạp, có thể vô tình có thể dẫn đến sự hình thành các hợp chất hóa học mới, một số có đặc tính độc hại, mà chúng ta không hề hay biết.

1. Biến đổi hóa học do nhiệt

1.1. Sự hình thành acrylamide thông qua phản ứng Maillard

Acrylamide là một hợp chất hóa học được Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (International Agency for Research on Cancer, IARC) phân loại là “chất có khả năng gây ung thư ở người” dựa trên các nghiên cứu trên động vật (4). Chất này chủ yếu hình thành trong các loại thực phẩm giàu carbohydrate, chẳng hạn như khoai tây và các sản phẩm từ ngũ cốc, trong quá trình nấu ở nhiệt độ cao như chiên, nướng, rang hoặc nướng, thường ở nhiệt độ vượt quá 120°C (5).

Con đường chính để hình thành acrylamide là phản ứng Maillard, một loạt các phản ứng hóa nâu không cần enzyme phức tạp xảy ra giữa các axit amin và đường khử (5). Cụ thể, axit amin asparagine phản ứng với nhóm carbonyl của đường khử (như glucose hoặc fructose) để tạo thành bazơ Schiff, sau đó trải qua quá trình khử carboxyl và các phản ứng tiếp theo để tạo ra acrylamide (5).  Mức độ hình thành acrylamide chịu ảnh hưởng của một số yếu tố, bao gồm nhiệt độ và thời gian đun nóng, độ pH và hoạt động của nước trong thực phẩm, cũng như nồng độ asparagine và đường khử trong nguyên liệu (6).

1.2. Amin dị vòng và hydrocarbon thơm đa vòng trong thịt nấu chín

Amin vòng dị vòng và hydrocarbon thơm đa vòng là hai loại hợp chất hóa học được hình thành trong quá trình nấu thịt ở nhiệt độ cao, bao gồm thịt bò, thịt lợn, cá và gia cầm (7). Chất này được tạo ra khi các axit amin (các đơn vị cấu thành protein), đường và creatine hoặc creatinine (chất tự nhiên có trong mô cơ) phản ứng ở nhiệt độ cao, thường là trên 150°C, chẳng hạn như trong quá trình chiên nướng (7). Mặt khác, hydrocarbon thơm đa vòng được hình thành thông qua quá trình đốt cháy hoặc nhiệt phân không hoàn toàn của các chất hữu cơ. Với thịt nấu chín, hydrocarbon thơm đa vòng chủ yếu được tạo ra khi chất béo và nước từ thịt nhỏ giọt xuống bề mặt nóng hoặc lửa. Điều này tạo ra khói và làm bùng lửa, và nhờ đó, các chất này có thể bám vào bề mặt của thịt (7). Tương tự, quá trình hun khói cũng có thể đưa hợp chất này vào thực phẩm (7).

Cả hai hợp chất này đều được phát hiện là chất gây đột biến và gây ung thư trong các nghiên cứu trên động vật, và một vài nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa việc tiêu thụ nhiều thịt chín kỹ, thịt chiên hoặc thịt nướng và nguy cơ mắc một số bệnh ung thư ở người tăng cao, bao gồm ung thư đại tràng, ung thư tuyến tụy và ung thư tuyến tiền liệt (7). Sự hình thành các hợp chất này phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm loại thịt, phương pháp nấu, nhiệt độ, thời gian nấu và mức độ “chín” của thịt (7) .

1.3. Sản phẩm glycat hóa bền vững 

Sản phẩm glycat hóa bền vững hay còn được gọi là glycotoxin, là một nhóm hợp chất được hình thành thông qua phản ứng Maillard không có enzyme giữa các loại đường khử và các nhóm amino tự do của protein, lipid hoặc axit nucleic (8). Mặc dù sự hình thành các sản phẩm này là một phần tự nhiên của quá trình trao đổi chất trong cơ thể, nhưng mức độ của chúng có thể tăng lên đáng kể do chế độ ăn uống (9).

Quá trình hình thành sản phẩm glycat hóa bền vững được đẩy nhanh đáng kể thông qua quá trình xử lý nhiệt, đặc biệt là các phương pháp sử dụng nhiệt khô như nướng, quay, rang, áp chảo và chiên (9). Thực phẩm có nguồn gốc từ động vật giàu protein và chất béo, chẳng hạn như thịt và pho mát, thường có hàm lượng sản phẩm glycat hóa bền vững cao và đặc biệt dễ hình thành sản phẩm mới trong quá trình nấu nướng, trong khi đó, thực phẩm giàu carbohydrate như rau, trái cây và ngũ cốc nguyên hạt thường hàm lượng sản phẩm tương đối thấp, ngay cả sau khi nấu chín (9).

Nồng độ glycotoxin tăng cao trong mô và tuần hoàn có mối liên hệ với stress oxy hóa và phản ứng viêm, nhóm chất này cũng có mối liên hệ với sự phát triển của nhiều bệnh mãn tính, bao gồm bệnh tiểu đường, bệnh tim mạch, bệnh thận và các rối loạn thoái hóa thần kinh (8,9)

1.4. Sự oxy hóa lipid

Quá trình oxy hóa lipid là nguyên nhân chính gây suy giảm chất lượng thực phẩm, ảnh hưởng đến các loại thực phẩm giàu axit béo không bão hòa như dầu, hạt, hạt giống, thịt và cá. Quá trình này liên quan đến phản ứng của axit béo không bão hòa với các phân tử oxy, dẫn đến sự hình thành các sản phẩm oxy hóa gọi là lipid hydroperoxide (10). Các hydroperoxide này không ổn định và dễ phân hủy thành một các sản phẩm oxy hóa thứ cấp, bao gồm các hợp chất dễ bay hơi như aldehyde và ketone và gây ra mùi vị khó chịu (10). 

Quá trình oxy hóa lipid có thể dẫn đến sự hình thành các hợp chất gây hại. Một số aldehyde được tạo ra trong quá trình oxy hóa lipid, chẳng hạn 4‑Hydroxy‑trans‑2‑nonenal và 4‑Hydroxy‑trans‑2‑hexenal có thể gây độc cho tế bào bằng cách phản ứng với protein, DNA và phospholipid (10). Hoặc lipid bị oxy hóa có thể thay đổi hệ vi khuẩn đường ruột, có khả năng dẫn đến viêm đại tràng và làm tăng nguy cơ mắc các bệnh như ung thư đại tràng (10). Ngoài ra, quá trình oxy hóa lipid có thể dẫn đến phân hủy các axit béo thiết yếu và vitamin, do đó làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm (10).

2. Sản phẩm phụ từ công nghệ bảo quản thực phẩm 

Một số công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm, mặc dù có mục đích để tăng cường sự an toàn hoặc kéo dài thời hạn sử dụng, cũng có thể tạo ra các sản phẩm phụ độc hại. Lên men là một kỹ thuật bảo quản thực phẩm cổ xưa dựa trên hoạt động trao đổi chất của các vi sinh vật (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc) để biến đổi các thành phần thực phẩm, dẫn đến những thay đổi mong muốn về hương vị, kết cấu và giá trị dinh dưỡng, cũng như kéo dài thời hạn sử dụng (11). Mặc dù nhìn chung được coi là an toàn và có lợi, nhưng đôi khi quá trình lên men có thể dẫn đến sự hình thành các hợp chất không mong muốn hoặc độc hại, như là các amin có nguồn gốc sinh học. Các amin có nguồn gốc sinh học (bao gồm histamine, tyramine, putrescine, cadaverine và phenylethylamine) là các hợp chất nitơ được hình thành do quá trình khử carboxyl của vi khuẩn đối với các axit amin (12). Sự hình thành của chúng trong thực phẩm lên men thường liên quan đến điều kiện hoạt động không tối ưu (ví dụ như vệ sinh kém, nguyên liệu thô bị ô nhiễm, kiểm soát nhiệt độ không đúng cách) (12).

Sự hiện diện của các amin có nguồn gốc sinh học trong thực phẩm có thể gây ra các triệu chứng ngộ độc như tim đập nhanh, đỏ da, đau đầu, chóng mặt và huyết áp thay đổi và có thể gây tử vong ở nồng độ cao (12). Ngoài ra, quá trình lên men không được kiểm soát đúng cách cũng có thể tạo điều kiện cho vi khuẩn gây bệnh hoặc nấm mốc phát triển, dẫn đến sản xuất độc tố vi khuẩn hoặc mycotoxin (độc tố nấm mốc) trong sản phẩm lên men (12).

 

References

1. National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases [Internet]. [cited 2025 May 18]. Symptoms & Causes of Food Poisoning – NIDDK. Available from: https://www.niddk.nih.gov/health-information/digestive-diseases/food-poisoning/symptoms-causes
2. Preventing food poisoning: MedlinePlus Medical Encyclopedia [Internet]. [cited 2025 May 18]. Available from: https://medlineplus.gov/ency/article/007441.htm
3. Bacterial Food Poisoning – Food Technology & Processing Food Technology & Processing [Internet]. [cited 2025 May 18]. Available from: https://aggie-horticulture.tamu.edu/food-technology/bacterial-food-poisoning/
4. Acrylamide and Cancer Risk [Internet]. [cited 2025 May 18]. Available from: https://www.cancer.org/cancer/risk-prevention/chemicals/acrylamide.html
5. Govindaraju I, Sana M, Chakraborty I, Rahman MdH, Biswas R, Mazumder N. Dietary Acrylamide: A Detailed Review on Formation, Detection, Mitigation, and Its Health Impacts. Foods. 2024 Feb 12;13(4):556. 
6. Adimas MA, Abera BD, Adimas ZT, Woldemariam HW, Delele MA. Traditional food processing and Acrylamide formation: A review. Heliyon. 2024 May;10(9):e30258. 
7. Chemicals in Meat Cooked at High Temperatures and Cancer Risk – NCI [Internet]. 2018 [cited 2025 May 18]. Available from: https://www.cancer.gov/about-cancer/causes-prevention/risk/diet/cooked-meats-fact-sheet
8. Patel SS, Bains A, Sharma M, Kumar A, Stephen Inbaraj B, Chawla P, et al. Recent Trends in Advanced Glycation End Products in Foods: Formation, Toxicity, and Innovative Strategies for Extraction, Detection, and Inhibition. Foods. 2024 Dec 14;13(24):4045. 
9. Uribarri J, Woodruff S, Goodman S, Cai W, Chen X, Pyzik R, et al. Advanced glycation end products in foods and a practical guide to their reduction in the diet. J Am Diet Assoc. 2010 Jun;110(6):911-916.e12. 
10. Decker IB and EA. Food lipid oxidation and health [Internet]. [cited 2025 May 18]. Available from: https://www.ifis.org/blog/food-lipid-oxidation-and-health
11. Fiveable [Internet]. [cited 2025 May 18]. Scope and importance of food science | Principles of Food Science Class Notes. Available from: https://library.fiveable.me/principles-food-science/unit-1/scope-importance-food-science/study-guide/gqLxq9teGzQfl4Ut
12. Fayyaz K, Nawaz A, Olaimat AN, Akram K, Farooq U, Fatima M, et al. Microbial toxins in fermented foods: health implications and analytical techniques for detection. J Food Drug Anal. 30(4):523–37. 

Tiên Nguyễn