Sử dụng bạc trong hoạt động bảo quản và chế biến thực phẩm

Bởi Larry Keener, CFS, PCQI

Các quy trình quản lý phức tạp có liên quan đến việc xác định các chất phụ gia thực phẩm và liệu chúng có được phép đưa vào thực phẩm dành cho người sử dụng hay không. Các cơ quan quản lý châu Âu và Hoa Kỳ chủ yếu tiếp cận phát triển quy định từ cơ sở khoa học, sử dụng các đánh giá độc tính và đánh giá của chuyên gia để ban hành các quy định phụ gia thực phẩm. Về an toàn thực phẩm, Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA), Cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ ( FDA ), Cơ quan an toàn thực phẩm châu Âu ( EFSA) và Ủy ban Codex Alimentarius (Codex) là những nhà phát triển hàng đầu về các tiêu chuẩn và quy định liên quan đến các chất được phép trong thực phẩm của con người. Độc tố bao gồm đánh giá phơi nhiễm, độc tính, và độc tính sinh sản và phân tử, là không thể thiếu trong quá trình đánh giá rủi ro. Báo cáo này tóm tắt những phát hiện từ tài liệu để xác định tác dụng độc hại của bạc và xác nhận khung pháp lý theo đó bạc được phê duyệt là phụ gia thực phẩm.

Bạc ít tồn tại ở động vật hoặc con người mà có mặt trong không khí, nước, đất và thức ăn. Nồng độ trung bình của bạc trong nước là 0,5 ppb, trong khi nồng độ của nó trong đất xấp xỉ 10 ppb. EPA liệt kê bạc là chất gây ung thư nhóm D (nghĩa là không gây ung thư ở người) và thiết lập liều tham chiếu bằng miệng với giới hạn uống hàng ngày là 0,005 mg / kg. Theo EPA, tiếp xúc với chế độ ăn kiêng tối thiểu có thể là kết quả của việc sử dụng bạc trong hệ thống nước uống của con người.

Theo FDA, bạc là một khoáng chất không quan trọng, không có lợi ích sinh lý khi uống. Bạc được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm và nước tự nhiên. Một trong những nghiên cứu sớm nhất về hàm lượng bạc trong thực phẩm được thực hiện vào năm 1940 bởi Kehoe. Nghiên cứu này báo cáo rằng một lượng trái cây và rau quả trung bình hàng ngày sẽ cung cấp từ 50 đến 100 µg Bạc như một nguyên tố vi lượng. Phơi nhiễm trong chế độ ăn uống là khoảng 90 µg  / ngày. Dựa trên liều tham chiếu của EPA, mức tiếp xúc tối đa hàng ngày với bạc phải dưới 350 µg. Hướng dẫn của Tổ chức Y tế Thế giới về Chất lượng Nước uống thiết lập một lượng uống suốt đời khoảng 10 g bạc. EFSA đã chấp nhận mức rủi ro này như là cơ sở của con người “không quan sát được mức độ ảnh hưởng xấu” (NOAEL) cho bạc trong chế độ ăn uống. Một hội thảo EFSA cho rằng việc hạn chế 0,05 µg bạc / kg thực phẩm sẽ hạn chế lượng tiêu thụ xuống dưới 13% lượng NOAEL của con người, giả sử rằng mỗi ngày một kg thực phẩm được tiêu thụ có chứa bạc ở giới hạn này. Các tiêu chuẩn và giá trị ngưỡng khác nhau này được thiết lập do lo ngại để ngăn ngừa nguy cơ nhiễm argyria, một điều kiện làm cho da có màu xanh do tiếp xúc quá nhiều với các hợp chất hóa học của bạc.

Mặc dù bản thân bạc không được coi là độc hại, nhưng hầu hết các muối của nó đều độc. Thời gian bán phân hủy sinh học của bạc dao động từ vài ngày ở động vật cho đến khoảng 50 ngày ở người. Trong khi nó được hấp thu kém từ ruột , 10 loại muối của nó có thể được hấp thụ lên tới 10 đến 12 phần trăm sau khi uống. East và cộng sự cho thấy, tỷ lệ hấp thụ ở người là 18%. Bạc không được chuyển hóa rộng rãi ở động vật có vú, điều này có thể góp phần vào mức độ độc tính thấp của nó. Rủi ro từ bạc có thể được giảm thiểu do xu hướng của ion bạc tạo thành phức chất mạnh, có tính sinh học và độc tính rất thấp.

Tác dụng độc hại của bạc ở người biểu hiện dưới nhiều hình thức mà một số người đã chứng minh, một số khác nghi ngờ. Các hình thức đã được chứng minh bao gồm nhiễm độc muối bạc, kích thích đường tiêu hóa và tổn thương thận và phổi. Các dạng nghi ngờ bao gồm xơ cứng động mạch không xác định. Một liều uống 10 g bạc nitrat (AgNO3) gây tử vong ở người cũng như việc tiêm tĩnh mạch trị liệu hơn 50 mg bạc.

Ion bạc là một chất rất độc như một chất ức chế chuyển hóa ở dạng sống thấp hơn. Về mặt sinh hóa, ion bạc hoạt động như một chất ức chế enzyme. Theo một nghiên cứu, bạc ion là duy nhất so với các kháng sinh khác ở chỗ nó không có độc tính và hoạt tính gây ung thư. Ion bạc là chất khử trùng không gây bệnh. vi khuẩn hình thành, chẳng hạn như Salmonella spp., Staphylococcus và Escherichia coli , ở nồng độ thấp hơn khoảng 1.000 lần so với mức độ độc hại đối với đời sống động vật có vú. Sự khác biệt độc tính giữa động vật có vú và vi khuẩn cực đoan này là định nghĩa của vật liệu ít biến động.

Bạc keo đã được biết đến hơn 100 năm. Trước khi phát minh ra penicillin vào năm 1928, bạc keo đã được sử dụng để điều trị nhiều bệnh nhiễm trùng và bệnh tật.

Bạc keo thường được sản xuất bằng điện phân khi dòng điện đi qua một mạch nối tiếp gồm một điện cực bạc và nước khử ion. Dòng chảy làm cho Ag (kim loại) và Ag + (ion) di chuyển từ điện cực vào nước khử ion. [ 30 ] Chất keo bạc được sản xuất qua quá trình điện phân thường chứa hơn 75% bạc ion. Berger và cộng sự đã xác định nồng độ vi khuẩn và diệt khuẩn của bạc được tạo ra bằng điện đối với 16 phân lập lâm sàng và các sinh vật thử nghiệm tiêu chuẩn. Nồng độ ức chế và diệt khuẩn của các ion bạc được tạo ra bằng điện thấp hơn từ 10 đến 100 lần so với bạc sulfadiazine. Tác động lên các tế bào động vật có vú bình thường là tối thiểu. Liên minh châu Âu (EU), thông qua Codex, đã chính thức cấm bạc keo làm nguyên liệu thực phẩm. Nguyên liệu không còn có thể được bán dưới dạng thực phẩm bổ sung trong các cửa hàng thực phẩm sức khỏe trong EU. Lệnh cấm được thiết lập do không có dữ liệu độc tính hỗ trợ sự an toàn của bạc keo trong bổ sung chế độ ăn uống. Lệnh cấm cũng xuất hiện liên quan đến sự xuất hiện của vật liệu nano và sự tăng lên của chúng dưới dạng hợp chất keo. Tổng quan tài liệu không tìm thấy sự xuất hiện của các tác động bất lợi đối với sức khỏe liên quan đến phơi nhiễm với các hợp chất bạc keo trong các protein bạc keo của EU hoặc Hoa Kỳ với hàm lượng bạc thấp (1 đến 6 ppm) được bán ở Mỹ dưới dạng các sản phẩm thực phẩm tốt cho sức khỏe.

Từ góc độ quy định, tình trạng phụ gia thực phẩm của bạc là mơ hồ. Một thực tế rõ ràng là bạc không được liệt kê là chất bị cấm hoặc bị cấm theo quy định của Hoa Kỳ hoặc EU. Nó được sử dụng trong chế biến thực phẩm như một chất phụ gia màu và hỗ trợ chế biến. Tương tự như vậy, bạc đã được phê duyệt là phụ gia gián tiếp của cả FDA và EFSA. Nó được chấp thuận bởi EPA và chính quyền Canada để sử dụng trong việc xử lý các nguồn cung cấp nước uống công cộng. Tuy nhiên, bạc không được phê duyệt chính thức để bổ sung trực tiếp vào thực phẩm. 

Bạc từ lâu đã được công nhận là một tác nhân trị liệu, được sử dụng tại chỗ trong các loại kem bôi da và băng vết thương, thuốc nhỏ mắt và dụng cụ y tế. Thuốc uống có chứa các dạng bạc bao gồm viên ngậm chống nôn và bạc hà cho hơi thở. Là một chất tiếp xúc với thực phẩm gián tiếp, bạc được tìm thấy trong nhiều sản phẩm, bao gồm thuốc trừ sâu để sử dụng trong hoặc trên thực phẩm, dao kéo và dụng cụ nấu ăn, hộp đựng thức ăn và dụng cụ nấu ăn, và trong bao bì thực phẩm. Nó cũng có lịch sử lâu đời về sử dụng trong các vật liệu đã được sử dụng làm thực phẩm hoặc thành phần thực phẩm.

Các phê duyệt theo quy định phổ biến bao gồm:

• Các giải pháp bạc được FDA phê chuẩn trong những năm 1920 được sử dụng làm chất kháng khuẩn

• Đăng ký bạc làm thuốc trừ sâu ở Mỹ vào năm 1954 để sử dụng trong thuốc khử trùng, khử trùng và thuốc diệt nấm

• Năm 1991, EPA đã thay thế Tiêu chuẩn nước uống chính là 50 µg bạc / L với mức độ ô nhiễm tối đa thứ cấp là 100 µg bạc / L nguồn cung cấp nước uống được

Ở Mỹ, có khoảng 80 sản phẩm thuốc trừ sâu đã được đăng ký EPA có chứa bạc như một thành phần hoạt động. Đại đa số (90%) các sản phẩm đã đăng ký được chấp thuận sử dụng trong các bộ lọc nước để ức chế sự phát triển của vi khuẩn trong nước máy được xử lý đô thị.

Ion bạc được chấp thuận ở Úc như một chất hỗ trợ xử lý cho nước đóng chai và cho nước dự định để đưa vào các thực phẩm khác.

Bạc được Codex và EFSA chấp thuận là chất phụ gia màu để sử dụng trong thực phẩm và đồ uống của con người.

Hoạt động kháng khuẩn của bạc Ionic 

Các đặc tính chống vi khuẩn của bạc đã được biết đến trong nhiều thế kỷ và các nền văn minh khác nhau đã khai thác tính chất này của kim loại. Tuy nhiên, đã có sự quan tâm mới đối với bạc như một chất kháng khuẩn phổ rộng. Đặc biệt, nó đang được sử dụng với alginate, một loại polymer sinh học tự nhiên có nguồn gốc từ rong biển, trong một loạt các sản phẩm alginate bạc được thiết kế để ngăn ngừa nhiễm trùng.

Về đặc tính kháng nấm, bạc được báo cáo là hiệu quả nhất. Thời gian tiếp xúc, nhiệt độ và pH được cho là ảnh hưởng đến tốc độ và mức độ hoạt động của thuốc chống vi trùng.

Các hoạt động kháng khuẩn của bạc rất rộng. Rõ ràng từ nghiên cứu cho thấy vi khuẩn, nấm men, nấm mốc và ở mức độ thấp hơn, vi rút thường dễ bị tác động của bạc, ion bạc và các hợp chất và phức hợp bạc. Các vi sinh vật làm hỏng thực phẩm và mầm bệnh của con người đã được chứng minh là dễ bị ảnh hưởng gây chết người của nó.

Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và nồng độ vi khuẩn tối thiểu (MBC), cũng như giá trị D, được báo cáo cho một loạt các vi sinh vật. Có sự khác biệt đáng kể trong các MIC được báo cáo bởi vi sinh vật. Đây có thể là biểu hiện của sự khác biệt trong các phương pháp được sử dụng trong việc phát triển MIC. Các MIC cho bạc thường so sánh với các MIC cho kali sorbate và natri benzoate. Dường như có thỏa thuận tốt hơn về các giá trị MBC cho nấm men, nấm mốc và vi khuẩn.

Hoạt tính diệt vi khuẩn của Ag + và AgNO3 được nghiên cứu bởi Simonetti và cộng sự. Các nhà nghiên cứu này đã tiến hành nghiên cứu khử hoạt tính bạc ở 25 ° C và pH 6.5 bằng các dung dịch Ag + và AgNO3 10-5 và 10-6 M. Các giá trị D (thời gian cần thiết để giảm 90% số lượng khả thi) được tạo ra từ công việc này được trình bày trong Bảng 1.

Bảng 2 cung cấp dữ liệu MIC và MBC cho bảy mầm bệnh truyền qua thực phẩm. Các phân lập được báo cáo trong bảng được lấy từ các ma trận thực phẩm khác nhau và được thử thách với các hạt nano bạc keo. Các nhà nghiên cứu đã kết luận từ dữ liệu rằng bạc nano có tác dụng kìm khuẩn tốt nhưng tác dụng diệt khuẩn kém.

Cơ chế khử hoạt tính

Ion bạc rõ ràng không có một chế độ hành động duy nhất trong việc cung cấp các hiệu ứng gây chết người. Bạc ion tương tác với một loạt các quá trình phân tử trong vi sinh vật, dẫn đến các tác động từ ức chế tăng trưởng và mất khả năng lây nhiễm đến chết tế bào. Độc tính đối với các tế bào vi sinh vật được thể hiện ở nồng độ rất thấp. Petrus và cộng sự trong nghiên cứu của họ với các phân lập từ thực phẩm đã kết luận rằng bạc nano là một chất diệt khuẩn tuyệt vời.

Động lực tiêu diệt khác nhau, tùy thuộc vào nguồn của các ion bạc. Trong các nghiên cứu thách thức vi sinh với bạc ion và bạc nitrat, chẳng hạn, năm 2010, Assar và Hamuoda đã báo cáo dạng ion có hiệu quả chống lại nấm men và nấm mốc, trong khi hợp chất bạc (AgNO3) thì không. Cơ chế bất hoạt dường như phụ thuộc vào cả nồng độ của các ion bạc hiện tại và độ nhạy cảm của các loài vi sinh vật với bạc. Có một số trường hợp cho rằng cơ chế chính xác liên quan đến các tác động gây chết người của nó: Một số nhà nghiên cứu báo cáo rằng nó phụ thuộc vào màng, trong khi những người khác cho rằng nó phải làm với liên kết DNA. Các ion bạc đã được chứng minh là tương tác với các protein và có thể là phospholipid liên quan đến bơm proton của màng vi khuẩn. Liên quan đến liên kết DNA, người ta đã báo cáo rằng bạc liên kết với DNA, ngăn chặn sự sao chép của nó và cuối cùng dẫn đến chết tế bào.

Bạc cũng đã được chứng minh là có tác dụng hiệp đồng với hydro peroxide và saponin được phân lập từ cayenne. Rivardo và cộng sự đã báo cáo sự gia tăng hoạt động của bạc đối với màng sinh học E. coli khi nó được sử dụng với chất hoạt động bề mặt sinh học lipopeptide. Kết quả tương tự dẫn đến khi các hạt nano bạc được kết hợp với fluconazole và được sử dụng để chống lại nấm gây bệnh.

Kết luận

Dựa trên các đánh giá rủi ro an toàn thực phẩm được thực hiện, vẫn còn một số câu hỏi chưa được trả lời và sự bất đồng giữa các chuyên gia và quan chức quản lý về các khía cạnh nhất định của việc sử dụng ion bạc an toàn trong thực phẩm hoặc tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm dành cho con người . Ngược lại, có vẻ như có rất nhiều khoa học xuất sắc hỗ trợ việc sử dụng an toàn kim loại này để khử trùng và vệ sinh thiết bị chế biến thực phẩm, bề mặt tiếp xúc với thực phẩm và các khu vực dễ bị tổn thương khác trong nhà máy thực phẩm. Sự xuất hiện của các chủng mầm bệnh kháng kháng sinh của con người trong việc cung cấp thực phẩm là một mối quan tâm lớn đối với các nhà khoa học an toàn thực phẩm và các quan chức y tế công cộng. Đưa các vật liệu và hợp chất mới, như Ag +, vào cuộc chiến chống lại bệnh truyền qua thực phẩm là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Tuy nhiên, cũng cần phải xác nhận sự an toàn của các vật liệu như vậy trong tương lai. Kiến thức về các chiến lược và kỹ thuật đánh giá rủi ro, đối với bạc và các chất khác, là tương lai của an toàn thực phẩm.