Kim loại nặng: Tại sao trách nhiệm của nhà cung cấp là rất quan trọng trong sản xuất Astaxanthin

Tóm tắt

Các kim loại nặng như asen, cadmium, chì và thủy ngân là mối đe dọa đối với sức khỏe con người. Do đó, cả sản phẩm hoàn chỉnh và thành phần của chúng nên được kiểm nghiệm thường quy các thành phần kim loại nặng và các hợp chất liên quan.

Con người là nguyên nhân chính gây ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới, tác động tiêu cực đến tài nguyên nước. Ở nhiều nơi trên thế giới, nồng độ kim loại nặng trong nước vượt quá ngưỡng tối đa cho phép. Vợi sự phụ thuộc nhiều vào nguồn nước, việc nuôi cấy vi tảo và sản xuất astaxanthin dễ bị ô nhiễm kim loại nặng. Do đó, theo dõi chặt chẽ và thường xuyên nồng độ kim loại nặng trong suốt quá trình sản xuất là rất cần thiết.

Rất quan trọng để các nhà cung cấp và sản xuất hiểu được kim loại nặng là gì, mức độ ảnh hưởng của chúng lên sức khỏe con người, chất lượng nước toàn cầu và tại sao việc kiểm soát kim loại nặng phải được cân nhắc trong quá trình nuôi trồng vi tảo và sản xuất astaxanthin.

Kim loại nặng và ảnh hưởng của chúng lên sức khỏe con người

Cảnh báo về kim loại nặng trong thực phẩm, đồ uống và thực phẩm bổ sung đã được truyền thông rộng rãi trong nhiều năm. Người tiêu dùng thông thái đang quan ngại về mức độ an toàn và cần có bằng chứng cho thấy thực phẩm mà họ tiêu thụ là an toàn.

Thuật ngữ “kim loại nặng” thường liên quan đến độc tính mặc dù nhiều kim loại nặng khác, cũng được xếp loại một cách chính thức là kim loại nặng chẳng hạn như sắt, cobalt và kẽm vô cùng thiết yếu về mặt dinh dưỡng. Tuy nhiên, có một sự đồng thuận rằng một số kim loại nặng nhất định đe doa đến sức khỏe con người gồm arsen, cadmium, chì và thủy ngân. (Xem hình 1)

Lượng kim loại đưa vào cơ thể cần được hạn chế tối đa và tất cả những thực phẩm bổ sung cần được kiểm nghiệm thường quy về nồng độ của các kim loại nặng cũng như hợp chất liên quan. Arsenic cần có trong danh sách kiểm nghiệm, mặc dù arsen thực sự là một á kim, do liên kết tương tự của nó với độc tính tiềm tàng và độc tính sinh học (Xem bảng 1). Những nguyên tố này đã được liệt kê bởi Tổ chức Y tế thế giới (WHO) với tên gọi “10 hóa chất được quan tâm trong cộng đồng”.

Do kim loại nặng rất có hại với sức khỏe con người, các nhà cung cấp astaxanthin luôn cam kết nỗ lực để loại bỏ hoàn toàn sự hiện diện của các kim loại nặng nguy hiểm.

bốn kim loại năng đe doạ sức khoẻ con người

Hình 1. Bốn kim loại nặng nhất đe dọa sức khỏe con người.

Bảng 1.  Những con đường phơi nhiễm chính với 4 kim loại nặng, cơ quan đích của chúng cũng như các dấu hiệu và triệu chứng phơi nhiễm.

Kim loại nặng Phơi nhiễm cơ bản Cơ quan đích Triệu chứng
Arsen Nước uống/thức ăn Tiêu hóa, thận, tim mạch, Hệ thần kinh trung ương, Hệ hô hấp Ung thư, đau đầu, buồn ngủ. Buồn nôn, rụng tóc, Co giật, tử vong.
Cadmium[6] Nước/không khí/thức ăn Thận, xương, Gan, đường hô hấp Ung thư, suy thận, Loãng xương, viêm phổi, Phù, từ vong.
Chì[8] Nước/thức ăn/không khí Hệ thống thần kinh trung ương, Mắt, đường tiêu hóa, thận Đau đầu, khó chịu, Suy thận, hôn mê, tử vong. Thiểu năng trí tuệ ở trẻ em.
Thủy ngân[10] Thức ăn Phổi, thận, Hệ thống thần kinh trung ương Bệnh lý thần kinh ngoại biên, Đổi màu da, dị cảm, Nhịp tim nhanh, hôn mê, tử vong.

Tác động của ô nhiễm kim loại nặng lên độ tinh khiết của nước

Các chất hữu cơ và vô cơ gây ô nhiễm, chẳng hạn như kim loại nặng, đang được quan tâm khi chúng ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe con người. Sự phong hóa tự nhiên của đất đá góp phần gây ô nhiễm kim loại nặng, mặc dù hoạt động của con người là thủ phạm chính. Khí thải công nghiệp, nước thải và chất thải rắn là một trong số những cách thức con người gây ô nhiễm kim loại nặng lên môi trường không khí, đất, nước và cuối cùng là thực phẩm (Hình 2).

 

Hình 2. Hoạt động của con người ảnh hưởng đến đất, nước mặt và nước ngầm. Hình ảnh được sao chép dựa trên bài viết đánh giá của Ram Singh và Steinnes.

Một khảo sát gần đây của Chowdhury và đồng nghiệp đã tóm tắt tình trạng ô nhiễm kim loại nặng toàn cầu lên nước uống và các tác động liên quan đến sức khỏe. [15] Một sơ đồ tổng quát các bài báo khoa học về ô nhiễm kim loại nặng cho thấy hoạt động của con người rõ ràng ảnh hưởng đến độ tinh khiết của nước. Sơ đồ này cũng minh họa mức độ dao động đáng kể của kim loại nặng trên toàn cầu. (Hình 3).

ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới

Hình 3. Ô nhiễm kim loại nặng trên toàn thế giới. Dữ liệu được lấy từ các bài báo nghiên cứu và đánh giá cho tất cả trừ dữ liệu về Iceland. Các giá trị được sử dụng dạng trình bày. Dấu hoa thị màu đỏ biểu thị dữ liệu bị thiếu. Dữ liệu của Iceland dựa trên chuỗi phân tích nguyên tố 12 tháng của nước máy tại trụ sở của Algalif tại Reykjanesbaer, Iceland. Dữ liệu tương quan với các phép đo quốc gia về chất lượng nước ở Iceland. Dấu hoa thị màu xanh biểu thị rằng mức phát hiện cao nhất được báo cáo hoặc trong trường hợp không phát hiện thấy kim loại nặng.

Mức độ ô nhiễm kim loại nặng  cực thấp ở Iceland là điều không đáng ngạc nhiên. Đất nước này sở hữu một trong những môi trường nguyên sơ nhất trên Trái đất và cam kết bảo tồn nó. Iceland xếp thứ hai trong Chỉ số hiệu suất môi trường mới nhất của Yale, một bảng xếp hạng dữ liệu hai năm một lần, đánh giá trên 180 quốc gia về vấn đề bảo vệ hệ sinh thái và sức khỏe con người. Đất nước này cũng là nơi có không khí sạch nhất thế giới, không chứa chất gây ô nhiễm, đứng thứ tư về chất lượng không khí trong số tất cả các nước OECD. Sông băng, sông và hồ chiếm 13% diện tích Iceland, tạo nên nguồn cung cấp nước ngọt dồi dào. Được lọc tự nhiên qua các lớp đá núi lửa, chất lượng nước của Iceland  là cực kỳ sạch, ít khoáng và không bị clo hóa.

Kiểm soát kim loại nặng trong nuôi trồng vi tảo và sản xuất Astaxanthin

Được biết như là nguyên liệu cơ bản cho việc canh tác vi tảo, việc kiểm soát độ tinh khiết của nước và kim loại nặng  là vô cùng quan trọng và cần được đảm bảo đúng sự thật. Do khả năng hấp thụ sinh học cao của vi tảo, bất kỳ lượng nhỏ kim loại nặng nào có mặt trong nước sẽ tích tụ và khuếch đại trong môi trường nuôi cấy vi tảo. Do đó, cần tiến hành phân tích nguyên tố trong nước liên tục để đảm bảo rằng sự ô nhiễm kim loại nặng  trong nước (nếu có) là tối thiểu, theo quy trình chuẩn của Algalif ở Iceland.

 

Những kiểm soát tăng cường có thể được thực hiện để giảm nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng trong canh tác vi tảo. Ngoài việc sử dụng các chất dinh dưỡng cao cấp độc quyền (thực phẩm hoặc tốt hơn là dược phẩm), có thể loại trừ các nguy cơ ô nhiễm ngoại sinh bằng cách nuôi cấy vi tảo trong các hệ thống photobioreactor hoàn toàn kín (PBR) (Hình 4). Một lợi ích bổ sung của PBRs trong nhà, là kiểm soát hoàn toàn tất cả các thông số canh tác, chẳng hạn như ánh sáng, nhiệt độ, làm tăng đáng kể hiệu quả và tính bền vững của canh tác vi tảo.

Không có nhiều nước tinh khiết, việc nuôi cấy vi tảo tinh khiết và sản xuất astaxanthin không hề là một việc dễ dàng. Tuy nhiên, chỉ với nước tinh khiết, chất dinh dưỡng cao cấp và kiểm soát ô nhiễm đầy đủ thì không thể đủ. Do mức độ nghiêm trọng của ngộ độc kim loại nặng, việc xác định liên tục hàm lượng kim loại nặng của bất kỳ sản phẩm cao cấp nào đều cần được tiến hành nghiêm túc.

Phân tích một cách lý tưởng nên sử dụng các phương pháp và phòng thí nghiệm được chứng nhận quốc tế. Đây là lý do tại so Algalif gửi mẫu của tất cả các lô hàng từ Algalif (5% và 10% oleoresin astaxanthin) tới các phòng thí nghiệm được chứng nhận để đánh giá hàm lượng kim loại nặng (bảng 2).

Dược điển Hoa Kỳ đề nghị sử dụng phương pháp quang phổ phát xạ plasma nguyên tử (quang học) (ICP-AES / ICP-OES) hoặc phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) để đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong oleoresin astaxanthin. Tuy nhiên, bất kỳ thủ tục hợp lệ nào cho kết quả tương đương hoặc tốt hơn đều có thể được sử dụng. Bên cạnh những phương pháp này, các oleoresins của Astalif được phân tích bằng phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử graphit (GF-ASS), Phương pháp phân tích quang phổ hấp thu nguyên tử tạo hơi hydride (HG-AAS), và phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật hóa hơi lạnh (CV-ASS), luôn cho cùng một kết quả là:

Đến thời điểm hiện tại, không có bất kỳ sản phẩm nào của Astalif có hàm lượng kim loại nặng được thống kê!

Kết luận

Quy trình sản xuất astaxanthin thông qua việc canh tác vi tảo đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm kim loại nặng từ nguồn nước do khả năng hấp thụ sinh học cao của tảo. Mặc dù các guideline đã được đưa ra nhằm giới hạn sự phơi nhiễm của người dùng, mục tiêu của các nhà sản xuất astaxanthin là phải thực hiện đầy đủ các tiêu chuẩn của guidelines nhằm loại bỏ hoàn toàn sự hiện diện của kim loại nặng.

Bảng 2. Mức tối đa cho phép (MPL) của kim loại nặng được định nghĩa trong guideline USP và theo quy định châu Âu, phương pháp thử nghiệm được USP khuyến nghị và giá trị thực tế của Astalíf 5 và Astalíf 10, oleoresins astaxanthin từ Iceland, được đo bằng một Phòng thí nghiệm độc lập của bên thứ 3.

quy định của uỷ ban EC

* Dựa trên Quy định của Ủy ban (EC) số 1881/2006 và các sửa đổi bổ sung (EC) số 629/2008 và (EU) số 488/2014.


Thông tin chi tiết vui lòng liên hệ:

Công ty TNHH Dược Phẩm Nasol Quốc Tế

Hotline: 0387 368 760

Email: info@nasol.com.vn      Web: nasol.com.vn

Tham khảo

  1. J. H. Duffus, Pure Appl. Chem. 2002, 74, 793–807.
  2. L. Järup, Br. Med. Bull. 2003, 68, 167–182.
  3. WHO, “Ten chemicals of major public health concern,” can be found under http://www.who.int/ipcs/assess ment/public_ health/chemicals_phc/en/, 2010.
  4. R. N. Ratnaike, Postgrad. Med. J. 2003, 79, 391–6.
  5. WHO, Arsenic and Arsenic Compounds, Geneva, 2001.
  6. P. B. Tchounwou, C. G. Yedjou, A. K. Patiolla, D. J. Sutton, EXS 2012, 101, 133–164.
  7. G. Nordberg, T. Jin, A. Bernard, S. Fierens, J. P. Buchet, Y. Tingting, Q. Kong, H. Wang, Ambio 2002, 31, 478–481.
  8. T. Seema, I. P. Tripathi, H. L. Tiwari, Res. J. Chem. Sci. 2013, 3, 86–88.
  9. WHO, Lead Exposure. In: Comparitive Quantification of Health Risks, Geneva, 2004.
  10. T. W. Clarkson, L. Magos, Crit. Rev. Toxicol. 2006, 36, 609–662.
  11. B. Weiss, T. W. Clarkson, W. Simon, Environ. Health Perspect. 2002, 110, 851–854.
  12. F. X. Han, A. Banin, Y. Su, D. L. Monts, M. J. Plodinec, W.
  13. Kingery, G. E. Triplett, Naturwissenschaften 2002, 89, 497–504.
  14. S. Cheng, Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2003, 10, 192–198.
  15. B. Ram Singh, E. Steinnes, in Soil Process. Water Qual. (Eds.:
  16. Lal, B.A. Stewart), CRC Press, Boca Raton, 1994, pp. 233–263.
  17. S. Chowdhury, M. A. J. Mazumder, O. Al-Attas, T. Husain, Sci. Total Environ. 2016, 569–570, 476–488.
  18. D. Kar, P. Sur, S. K. Mandal, T. Saha, R. K. Kole, Int. J. Environ. Sci. Tech. 2008, 5, 119–124.
  19. H. M. Salem, E. A. Eweida, A. Farag, Icehm 2000, 542-556,
  20. A. J. P. Smolders, R. A. C. Lock, G. Van der Velde, R. I. Medina Hoyos, J. G. M. Roelofs, Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2003, 44, 314–323.
  21. C. Y. Chen, R. S. Stemberger, B. Klaue, J. D. Blum, P. C. Pickhardt, C. L. Folt, Limnol. Oceanogr. 2000, 45, 1525–1536.
  22. B. L. Skjelkvale, T. Andersen, G. A. Halvorsen, G. G. Raddum, E. Heegaard, J. Stoddar, R. F. Wright, The 12-Year Report: Acidification of Surface Water in Europe and North America; Trends, Biological Recovery and Heavy Metals, Oslo, 2000.
  23. W. Haiyan, A. O. Stuanes, Water. Air. Soil Pollut. 2003, 147, 79–107.
  24. “https://www.veitur.is/en/utgefid-efni,” 2016.
  25. Hsu, A. et al., 2016 Environmental Performance Index, New Haven, Yale University. 2016, available: www.epi.yale.edu.
  26. OECD, How’s Life in Iceland? OECD Publishing, 2015, https://www.oecd.org/statistics/Better%20Life%20 Initiative%20 country%20note%20Iceland.pdf.
  27. Orkuveita Reykjavíkur, OR Environmental Report 2015, 2015, 75-77, available at https://www.veitur.is/sites/ veitur.is/files/atoms/files/umhverfisskyrsla_or_2015.pdf (in Icelandic only)
  28. R. P. Mason, J. M. Laporte, S. Andres, Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2000, 38, 283–297.