Mục đích sử dụng các chất bảo quản trong các thực phẩm chế biến là giúp thực phẩm không bị hư trong quá trình bảo quản bởi quá trình oxy hóa hoặc nhiễm các loại vi sinh vật. Tuy nhiên trong một số trường hợp, sử dụng các loại chất bảo quản thực phẩm khác nhau trong cùng một sản phẩm có thể tạo ra chất độc, ví dụ như trường hợp sử dụng axit benzoic với axit ascorbic có thể tạo ra chất độc benzen gây tăng nguy cơ ung thư.

Benzen và tác hại

Benzen là một hydrocarbon vòng thơm có công thức phân tử là C₆H₆. Chất này được sử dụng nhiều trong phòng thí nghiệm và trong các ngành công nghiệp liên quan đến tổng hợp hóa chất, sợi polymer.

Benzen được biết là một chất có khả năng gây ung thư, đặc biệt là ung thư máu, nằm trong nhóm 1 theo phân loại của Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) – các chất trong nhóm này đã có đầy đủ chứng cứ về khả năng gây ung thư trên người.

Các nghiên cứu cho thấy nếu một người liên tục tiếp xúc với môi trường có nồng độ benzen khoảng 1 - 2 ppm (part per million - phần triệu) trong suốt 40 năm có thể tăng nguy cơ ung thư bạch cầu (leukemia). Trẻ em có nhiều nguy cơ hơn vì chúng có khả năng hấp thu chất ô nhiễm mạnh hơn người lớn trong cùng một điều kiện môi trường. So với người lớn, các nhà nghiên cứu ước tính trẻ em có thể hấp thu chất ô nhiễm gấp 2-3 lần trong không khí và gấp 6,1 lần trong thức ăn.

Cho đến nay, quy định về hàm lượng benzen có trong nước uống nước giải khát của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) là 10 ppb (part per billion - phần tỷ) của Mỹ là 5 ppb và của châu Âu là ppb.

Nhiễm độc benzen có nguy cơ tổn thương hệ tạo máu / gây ung thư máu. Nguồn: aqualife.

Sự hiện diện của benzen trong thực phẩm

Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) lần đầu tiên nhận biết sự hiện diện của benzen có trong sản phẩm nước uống vào năm 1990.

Khi ấy, sản phẩm đóng chai của hãng Perrier đang bán ở Mỹ bị ghi nhận là có hàm lượng thấp benzen và do vậy phải bị thu hồi trên toàn nước Mỹ. Từ đó, FDA và ngành công nghiệp nước giải khát bắt đầu quan tâm nhiều hơn đến vấn đề này và đã thực hiện nhiều nghiên cứu để tìm ra câu trả lời.

Vào năm 1993, hai nhà khoa học Gardner và Lawrence đã công bố một nghiên cứu cho thấy trong một số sản phẩm nước giải khát chứa thành phần muối của axit benzoic và axit ascorbic (vitamin C) có thể chuyển hóa thành benzen ở nồng độ thấp. Lượng benzen này sinh ra từ phản ứng của muối benzoate, axit ascorbic và các ion kim loại như đồng, sắt có trong thực phẩm, phản ứng này sẽ xảy ra nhanh hơn ở nhiệt độ cao hoặc dưới ánh sáng có chứa UV.

Axit benzoic và axit ascorbic (Vitamin C) được sử dụng rất nhiều trong thực phẩm, chúng được thêm vào với mục đích giúp bảo quản thực phẩm lâu dài. Axit benzoic (mã số 210) là một hợp chất rắn màu trắng, dễ tan trong rượu nhưng khó tan trong nước (tối đa chỉ có 0,3 g axit benzoic có thể tan trong 100 g nước, ở 20°C).

Đặc tính bảo quản thực phẩm của chất này có được là do có thể kìm hãm sự sinh sản của nhiều loại vi sinh vật. Tuy nhiên, vì tính chất khó tan nên người ta thường sử dụng muối của nó là natri benzoate (mã số 211) để thay thế vì muối này tan rất tốt trong nước, cao gấp 200 lần so với axit benzoic (66 g natri benzoate có thể tan trong 100 g nước ở 20°C).

Muối natri benzoate không có tác dụng bảo quản thực phẩm như axit benzoic. Tuy nhiên, khi được hòa vào thực phẩm hoặc nước uống trong môi trường axit (pH < 3,5), nó sẽ hình thành axit benzoic dạng không phân tách và có tác dụng bảo quản thực phẩm.

Ngoài muối natri benzoate, người ta còn sử dụng muối kali benzoate (mã số 212), canxi benzoate (mã số 213). Hiện nay, theo tiêu chuẩn của Mỹ và nhiều nước khác trên thế giới (trong đó có Việt Nam), hàm lượng cho phép của axit benzoic hoặc các muối của nó trong thực phẩm là không quá 1/1000 (0,1%), hay nói cách khác là không quá 1 g trong 1 kg thực phẩm. Tùy theo từng quốc gia mà có những quy định cụ thể hơn về nồng độ này.

• Axit ascorbic (mã số 300), còn có tên gọi thông dụng hơn là vitamin C, là hợp chất dễ tan trong nước và có công thức hóa học là C₆H₈O₆. Nhờ và đặc tính chống oxy hóa, axit ascorbic được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và được sử dụng làm chất phụ gia để bảo quản.

Ngoài ra, các dạng muối của nó như natri ascorbate (mã số 301), canxi ascorbate (mã số 302) cũng được sử dụng với mục đích trên. Vì hợp chất này không độc nên không có hàm lượng cụ thể giới hạn trong thực phẩm mà các nước trên thế giới chỉ khuyến cáo cho vào thực phẩm với lượng vừa đủ. […]

• Nhóm nghiên cứu của McNeal đã dựng mô hình thực phẩm dạng lỏng có chứa 0,025% axit ascorbic và 0,04% sodium benzoate. Sau 20 giờ trong điều kiện nhiệt độ 45°C và chiếu tia UV thì lượng benzen tạo ra trong sản phẩm là 300 ppb (phần tỉ). Còn trong điều kiện phòng tối và nhiệt độ phòng thì sau 20 giờ lượng benzen là 4 ppb. Tuy nhiên, lượng Benzen cũng tăng lên từ từ đến 266 ppb sau 8 ngày trong điều kiện phòng tối và nhiệt độ phòng.

• Nhóm nghiên cứu của Chang & Ku cũng có thiết kế thí nghiệm tương tự như nhóm của McNeal nhưng khảo sát sự ảnh hưởng của ion kim loại đồng và sắt có trong sản phẩm. Họ cố tình không bỏ các ion kim loại này vào sản phẩm và để trong tối, nhiệt độ phòng trong 8 ngày và ghi nhận lượng benzen tạo ra là 176 ppb.

Điều này cho thấy sự hiện diện rất nhỏ của các ion kim loại này có trong thành phần tự nhiên cũng đủ để xúc tác phản ứng tạo benzen từ axit ascorbic và natri benzoate. Tuy nhiên, nếu thêm các chất có tác dụng “giam giữ” kim loại như EDTA (Ethylene diamine tetra acetic acid) và DTPA (Diethylene triamine penta acetic acid) nồng độ 0.1 mM (mili molar) thì có thể ngăn chặn sự hình thành benzen, hoặc bổ sung rượu (ethanol) ở nồng độ 100mM cũng cho thấy giảm sự hình thành benzen đến 90%.

Từ những nghiên cứu này và nhiều nghiên cứu khác liên quan, năm 2006 Hiệp hội Đồ uống Hoa Kỳ (American Beverage Association) đã đưa ra các hướng dẫn để giúp các nhà sản xuất giảm hàm lượng benzen trong thực phẩm như sau:

- Thay thế, giảm lượng axit ascorbic (và các muối của nó) bằng các chất chống oxy hóa khác trong việc bảo vệ thực phẩm.

- Thay thế, giảm lượng axit benzoic (và các muối của nó) bằng các chất chống sự phát triển của vi sinh vật khác trong việc bảo vệ thực phẩm.

- Thêm EDTA hoặc sodium polyphosphates để giam giữ ion kim loại, không cho xúc tác phản ứng tạo benzen.

- Kiểm tra điều kiện kho bãi lưu trữ sản phẩm, đảm bảo không giữ trong nhiệt độ cao cũng như bị chiếu bởi ánh sáng có tia UV.

Từ đó đến nay đã có nhiều nhà sản xuất tự chỉnh sửa (reformulate) lại thành phần, công thức sản xuất các sản phẩm của mình để bảo đảm giảm lượng benzen xuống dưới mức cho phép của cơ quan chính phủ ở nước sở tại.

Một ví dụ trong đó là hãng nước giải khát khổng lồ Coca Cola tuyên bố vào năm 2008 rằng sẽ loại bỏ axit benzoic ra khỏi thành phần trong nhiều sản phẩm của công ty.

Tổng kết

Nói chung, benzen là một chất đã được khẳng định về khả năng gây ung thư trên người. Sự hiện diện của benzen trong thức uống nói riêng và trong thực phẩm nói chung là điều đáng quan tâm, đang được nghiên cứu nhiều hơn. Do vậy, việc thực hiện tốt các hướng dẫn nói trên từ phía nhà sản xuất để giảm tối thiểu lượng benzen sinh ra trong sản phẩm là điều cần thiết trong việc sản xuất và bảo quản thực phẩm, giảm nguy cơ tác hại đến sức khỏe người tiêu dùng.

Chúng tôi khuyên người tiêu dùng nên dành chút thời gian đọc thành phần sản phẩm trước khi mua, đồng thời đối chiếu, so sánh và giới hạn lượng chất bảo quản đưa vào cơ thể từ nhiều nguồn thực phẩm khác nhau (có thể sử dụng bảng đối chiếu từ trang: https://en.wikipedia.org/wiki/E_number). Điều này không chỉ giúp bạn đọc có thói quen dinh dưỡng lành mạnh, khoa học mà còn giúp giảm nguy cơ ung thư.