Đồ án Công nghệ - Độc tố tự nhiên từ thuỷ sản - 2022.docx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ĐẠI HỌC HUẾ KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ  ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI ĐỘC TỐ TỰ NHIÊN TỪ THUỶ SẢN NGUỒN GỐC, TÁC HẠI VÀ BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT Sinh viên thực hiện Trương Thị Thanh Tuyết[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - ĐẠI HỌC HUẾ

KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ



ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ

ĐỀ TÀI:

ĐỘC TỐ TỰ NHIÊN TỪ THUỶ SẢN: NGUỒN GỐC, TÁC HẠI

VÀ BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT

Sinh viên thực hiện : Trương Thị Thanh Tuyết Giáo viên hướng dẫn : TS Lê Thanh Long

Huế, 2021 - 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ

KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập - Tự Do - Hạnh PhúcNHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ

Họ và tên: TRƯƠNG THỊ THANH TUYẾT

- Phần 1: Khái quát chung về độc tố tự nhiên từ thủy sản

- Phần 2: Đặc điểm, nguồn gốc của các độc tố tự nhiên từ thủy sản

- Phần 3: Tác hại và các biện pháp kiểm soát độc tố tự nhiên từ thủy sản

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

3 Các bản vẽ: không có bản vẽ

4 Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Thanh Long

5 Ngày giao nhiệm vụ: 21/09/2021

6 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 08/01/2022

Huế, ngày 08 tháng 01 năm 2022

TS Lê Thanh Long

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỘC TỐ TỰ NHIÊN TỪ THỦY SẢN 3

1.1 Tổng quan về độc tố tự nhiên từ thủy sản 3

1.1.1 Khái quát chung về độc tố 3

1.1.2 Khát quát về độc tố thủy sản 7

1.2 Khái quát về ngộ độc do thực phẩm thủy sản chứa độc tố tự nhiên từ thủy sản 12

1.2.1 Ngộ độc thực phẩm 12

1.2.2 Ngộ độc thực phẩm thủy sản 12

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM, NGUỒN GỐC CỦA CÁC ĐỘC TỐ TỰ NHIÊN TỪ THỦY SẢN 19

2.1 Độc tố từ tảo 19

2.1.1 Nguồn gốc 19

2.1.2 Độc tố gây chứng mất trí nhớ (Amnestic shellfsh poisoning - ASP) 22

2.1.3 Độc tố gây tiêu chảy (Diarrheic shellfish poisoning - DSP) 31

2.1.4 Độc tố gây liệt cơ (Paralytic Shellfish Poisoning - PSP) 36

2.1.5 Độc tố gây loạn chức năng thần kinh (Neurotoxin Shellfish Poisoning -NSP) 41

2.1.6 Độc tố ciguatera 45

2.1.7 Độc tố Azaspiracid (Azaspiracid Shellfish Poisoning - AZP) 50

2.2 Độc tố cá nóc (Puffer Fish (Fugu) Poisoning) 52

2.2.1 Giới thiệu chung 52

2.2.2 Đặc điểm hóa học 53

2.2.3 Nguồn gốc và sự tích tụ tetrodotoxin 55

2.2.4 Cơ chế tác động 58

2.3.1 Giới thiệu chung 59

2.3.2 Các amine sinh học trong cá 60

2.3.3 Đặc điểm hóa học của histamine 62

2.2.4 Nguồn và sự tích tụ các amine sinh học 63

2.2.5 Cơ chế tác động của các amine sinh học 67

CHƯƠNG 3 TÁC HẠI VÀ CÁC BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT ĐỘC TỐ TỰ NHIÊN TỪ THỦY SẢN 70

3.1 Tác hại của các độc tố tự nhiên từ thủy sản 70

3.1.1 Ngộ độc do nhuyễn thể 70

3.1.2 Ngộ độc cá 78

3.2 Các quy định, giới hạn cho phép và tiêu chuẩn áp dụng đối với độc tố tự nhiên trong các sản phẩn thủy sản 82

3.2.1 Các giới hạn cho phép của độc tố tự nhiên trong các sản phẩm thủy sản 82 3.2.2 Các tiêu chuẩn áp dụng đối với độc tố tự nhiên từ thủy sản 88

3.3 Áp dụng HACCP trong kiểm soát độc tố tự nhiên đối với các sản phẩm thủy sản 89

3.3.2 Kiểm soát vùng nuôi trồng thủy sản 96

KẾT LUẬN 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các loài tảo nở hoa có hại 11

Bảng 1.2 Một số trường hợp ngộ độc thủy sản do nhuyễn thể có vỏ 13

Bảng 1.3 Các triệu chứng lâm sàng của ngộ độc cá và nhuyễn thể có vỏ 16

Bảng 2.1 Các tính chất vật lý, hóa học của domoic acid 23

Bảng 2.2 Tỷ lệ của domoic acid và isodomoic acid trong nhuyễn thể có vỏ 24

Bảng 2.3 Một số loài tảo sinh độc tố domoic acid 26

Bảng 2.4 Các dẫn xuất của tetrodotoxin 54

Bảng 2.5 Một số thông tin về histamine 62

Bảng 2.6 Các loài vi khuẩn có khả năng sản xuất amine sinh học 65

Bảng 3.1  Quy định giới hạn độc tố sinh học biển theo thông tư 29 - 2010 - TT - BNNPTNT 83

Bảng 3.2 Quy định giới hạn độc tố trong thủy sản đông lạnh theo 28TCN 118:2998 83

Bảng 3.3 Giới hạn quy định, mức tác dụng ngoại ý có thể quan sát được thấp nhất (LOAEL), không có mức tác dụng ngoại ý có thể quan sát được (NOAEL), liều tham chiếu cấp tính đối với độc tố sinh học biển ( FAO/IOC/WHO, 2004 ; EFSA, 2009b) 85

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Vị trí của sự chuyển hóa sinh học và hậu quả của sự chuyển hóa các

độc tố 6

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của một số độc tố tự nhiên từ thủy sản 9

Hình 1.3 Tảo nở hoa 10

Hình 2.1 Thủy triều đỏ và các loài sinh ra thủy triều đỏ 19

Hình 2.2 Hiện tượng tảo nở hoa toàn cầu và các chất độc của nó 20

Hình 2.3 Hiện tượng thủy triều đỏ ở Nghệ An 20

Hình 2.4 Chu trình độc tố: sơ đồ minh họa mối quan hệ qua lại giữa tảo độc và nhuyễn thể có vỏ, cá có vây, chim và động vật có vú 21

Hình 2.5 Các chất độc biển và phân loại của chúng, dựa trên độ hòa tan, hiệu ứng độc và cấu trúc hóa học 22

Hình 2.6 Cấu trúc của domoic và các acid amin liên quan 24

Hình 2.7 Cấu trúc hóa học của domoic acid và đồng phân của nó 25

Hình 2.8 Quá trình sinh tổng hợp domoic acid và kainic acid 26

Hình 2.9 Pseudo-nitzschia 26

Hình 2.10 Cơ chế tác động của Glutamate và domoic acid 29

Hình 2.11 Vùng hải mã……. 30

Hình 2.12 Hạnh hạch nhân 30

Hình 2.13 Hippocampus từ một con sư tử biển California 30

Hình 2.14 Dinophysis frotii và Prorocentrum lima 31

Hình 2.15 Cấu trúc hóa học của okadaic acid và các dẫn xuất của nó 32

Hình 2.16 Cấu trúc hóa học của Yessotoxin và pectenotoxin 33

Hình 2.17 Nguồn gốc và sự tổng hợp độc tố DSP 35

Hình 2.18 Sự chuyển đổi của okadaic acid liên kết với các tiểu đơn vị xúc tác của PP1 và PP2A 35

Hình 2.19 Công thức của các độc tố PSP 37

Hình 2.21 Những nhân tố chính trên con đường sinh tổng hợp STX 39

Hình 2.22 Quá trình sinh tổng hợp STX, các độc tố PSP 40

Hình 2.23 Ảnh hưởng của STX đến dòng chảy Na+ 41

Hình 2.24 Cấu tạo của brevetoxin loại A và B 42

Hình 2.25 Karenia brevis .43

Hình 2.26 Quá trình sinh tổng hợp Brevetoxins 44

Hình 2.27 Turbo pica 46

Hình 2.28 Cấu trúc hóa học của ciguatera và gambiertoxin .47

Hình 2.29 Gambierdiscus .48

Hình 2.30 Một số loài cá chứa độc tố ciguatoxin 48

Hình 2.31 Trai Mytilus edulis 50

Hình 2.32 Cấu trúc hóa học của độc tố azaspiracid 51

Hình 2.33 Azadinium spinosum và Protoceratum crassipes 52

Hình 2.34 Cá nóc 52

Hình 2.35 Cấu trúc hóa học của tetrodotoxin 54

Hình 2.36 Các loại cá nóc 55

Hình 2.37 Sa giông 56

Hình 2.38 Một số loài sinh độc tố tetrodotoxin khác 56

Hình 2.39 Shewanella alga 56

Hình 2.40 Một số vi khuẩn có khả năng sinh tetrodotoxin 57

Hình 2.41 Sơ đồ cơ chế tích tụ tettrodotoxin 57

Hình 2.42 Sơ đồ giả thiết sinh tổng hợp tetrodotoxin 58

Hình 2.43 Kênh dẫn truyền xung thần kinh khi có độc tố tetrodotoxin 59

Hình 2.44 Sản xuất các amine sinh học từ tiền chất amino acid của chúng trong cá 60

Hình 2.45 Một số amine sinh học khác trong thủy sản 61

Hình 2.46 Cấu trúc phân tử histamine 62

Hình 2.47 Chuyển đổi L-histidine thành histamine Quá trình khử carboxyl của

L-histidine là do các enzym của vi khuẩn trong thực phẩm gây ra 63

Hình 2.48 Một số loài cá liên quan đến ngộ độc histamin (Scombroid) 64

Hình 2.49 Con đường chuyển hóa hình thành các amine sinh học 65

Hình 2.50 Tác động của histamine lên các loại thụ thể 67

Hình 2.51 Histamine-N-methyltransferase………

68 Hình 2.52 Diamine oxidase……… 68

Hình 3.1 Trai Mytilus edulis……… 70

Hình 3.2 Cá cơm ……… 70

Hình 3.3 Các phần được nhuộm H&E của não chuột đối chứng không được điều trị để định hướng và so sánh vùng với các tổn thương do domoic acid gây ra 71

Hình 3.4 Các phần được nhuộm H&E của hồi hải mã của một con chuột được xử lý trong phúc mạc bằng domoic acid ở 4 mg/kg 71

Hình 3.5 Các phần của hồi hải mã từ chuột đối chứng (A) và chuột được xử lý trong phúc mạc bằng domoic acid ở 4 mg/kg (B) 72

Hình 3.7 Sò huyết……… 73

Hình 3.8 Nghêu……… 73

Hình 3.9 Vẹm……… 74

Hình 3.10 Sò điệp 74

Hình 3.11 Ngao ………75

Hình 3.12 Ốc xà cừ 75

Hình 3.13 Ốc whelks……… 75

Hình 3.14 Hàu………… 75

Hình 3.15 Niêm mạc mũi của lợn biển ở Tây Ấn được cho nhiễm brevetoxin76 Hình 3.16 Cá menhaden……… 76

Hình 3.17 Lợn biển ở Florida 76

Hình 3.19 Ảnh hiển vi điện tử quét và kính hiển vi ánh sáng H & E của phần

trên ruột non của một con chuột thử nghiệm với azaspiracid ở liều 300 mg/kg 4 giờ trước đó 78

Hình 3.20 Phần gan được nhuộm Sudan III của chuột thử nghiệm azaspiracid

500 mg kg 24 giờ trước đó 78

Hình 3.21 Quá trình truyền độc tố từ cá sang người 79 Hình 3.22 Nổi mẫm đỏ do Scombroid 81

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ASP : Amnestic shellfish poisoning

ATTP : An toàn thực phẩm

AZP : Azaspiracid poisoning

CDC : Centers for Disease Control (Trung tâm Kiểm soát Dịch bệnh)CFP : Ciguatera fish poisoning

CNTP : Công nghệ thực phẩm

DSP : Diarheic shellfish poisoning

EFA : Environmental Protecion Agency (Cơ quan Bảo vệ Môi trường

Hoa Kỳ )

EU : European Union (Liên minh Châu Âu)

FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ

chức Nông lương Liên hợp quốc)FDA : Food and Drug Administration (Cục Quản lý Thực phẩm và

Dược phẩm Hoa Kỳ)FSIS : Tổ chức Dịch vụ Kiểm tra và An toàn Thực phẩm (Food Safety

and Inspection Service)GMP : Good Manufacturing Practices (Thực hành Sản xuất tốt)

HACCP : Hazard analysis and critical control points (Hệ thống phân

tích mối nguy và Điểm kiểm soát tới hạn)

NSP : Neurotoxic shellfish poisoning

PSP : Paralytic shellfish poisoning

SFP : Scombroid fish poisoning

USDA : United States Department of Agriculture (Bộ Nông nghiệp Hoa

Kỳ)WHO : World Health Organization (Tổ chức Y tế thế giới)

WTO : World Trade Organization (Tổ chức Thương mại Thế giới)

MỞ ĐẦU

Từ xưa đến nay, thực phẩm thủy sản là một thành phần phổ biến trong khẩuphần ăn hàng ngày tại nhiều vùng trên thế giới và một số quốc gia, đây là nguồn chínhcung cấp protein động vật, người ta sử dụng nó bên cạnh thịt gia súc Theo báo cáocủa Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO), mức độ tiêu thụ thủy sản làm thựcphẩm chiếm 86% tổng nguồn cung thế giới, dự kiến sẽ tăng 2,6% và đạt mức 135,4triệu tấn vào năm 2012 [5] Các hoạt động thương mại thủy sản và các sản phẩm thủysản trên thị trường quốc tế dự kiến tăng 2,5% đạt 59,9 triệu tấn, nguồn cung thủy sảntăng nhanh với tốc độ hằng năm là 3,2% vượt xa mức tăng trưởng dân số thế giới là1,6% [5, 58] Hoa Kỳ là nước nhập khẩu thủy sản lớn nhất thế giới, chiếm 14% nhậpkhẩu trên thế giới, kim ngạch nhập khẩu đạt 17,27 tỷ USD, đứng thứ hai là Nhật Bảnvới tổng kim ngạch nhập khẩu đạt 16,75 tỷ USD Tại khu vực châu Á, Trung Quốc làthị trường tiêu thụ và nhập khẩu thủy sản lớn nhất trong khu vực, tuy nhiên tỷ trọngnhập khẩu chỉ chiếm 4% Trong khi đó, Việt Nam với đặc điểm địa lý thuận lợi,nguồn cung thủy hải sản của Việt Nam rất dồi dào và ổn định Chính vì thế mà từ lâunước ta đã trở thành quốc gia sản xuất và nhập khẩu thủy sản hàng đầu khu vực cùngvới Indonesia và Thái Lan Xuất khẩu thủy sản cũng trở thành lĩnh vực quan trọngtrong nền kinh tế quốc dân, đây là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực ra thịtrường thế giới Đặc biệt kể từ khi Việt Nam chính thức gia nhập WTO, xuất khẩuthủy sản của Việt Nam liên tục đạt mức kim ngạch và tốc độ tăng trưởng khá [5].Trong năm 2020, giá trị xuất khẩu thủy sản của Việt Nam ước đạt 2,02 triệu tấn, trịgiá 8,38 tỷ USD, giảm 4,04% về lượng và giảm 1,8% về trị giá so với năm 2019 [1].Các thị trường xuất khẩu chủ lực của Việt Nam là Hoa Kỳ, Liên minh Châu Âu(EU), Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc Trong đó, Hoa Kỳ là nước đứng đầu vềnhập khẩu thủy sản của Việt Nam, trước đây là EU, giá trị xuất khẩu sang thị trườngHoa Kỳ chiếm tỷ trọng 28,9% trong nữa đầu năm 2021 [13] Các mặt hàng cá và thủysản nhập khẩu vào thị trường Hoa Kỳ sẽ do FDA chịu trách nhiệm kiểm soát vấn đề

an toàn vệ sinh khi nhập khẩu vào nước này Cơ quan này có trách nhiệm sử dụng cáccông cụ để phát hiện những mối nguy hại hiện có hoặc có nguy cơ phát sinh và thựchiện những hành động cần thiết để bảo vệ sự an toàn và sức khỏe cộng đồng FDAban hành rất nhiều các quy định hướng dẫn về an toàn vệ sinh thực phẩm, các quyđịnh đề ra để kiểm soát an toàn thực phẩm đối với hàng thủy sản của Hoa Kỳ rấtnghiêm ngặt Mặt dù Hoa Kỳ không yêu cầu các lô hàng thủy sản nhập khẩu vào Hoa

Kỳ phải có chứng thư vệ sinh nhưng họ đề cao trách nhiệm của nhà sản xuất trong ápdụng HACCP, kiểm soát tốt điều kiện sản xuất Các mặt hàng nhập khẩu cần: tuân thủcác quy định về nhãn mác hàng hóa theo Luật Liên bang về Thực phẩm, Dược phẩm

và Mỹ phẩm; tuân thủ các quy định về phụ gia thực phẩm, chỉ những chất phụ gia vàtạo màu thực phẩm được FDA chấp thuận mới có thể được lưu thông trên thị trườngHoa Kỳ, tuân thủ quy định về dư lượng hóa chất và các chất gây ô nhiễm, cơ quanBảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EFA) thiết lập các tiêu chuẩn cho việc sử dụng hóa chấttrong sản xuất các sản phẩm thực phẩm, việc kiểm tra mức dư lượng hóa chất không

an toàn trong thực phẩm sẽ do FDA và FSIS thực hiện [8] Trong đó việc định danh,phân loại các loài tảo độc có khả năng sinh độc tố và phân tích các độc tố sinh họcbiển đóng vai trò quan trọng trong kiểm soát an toàn thuỷ sản nhập khẩu vào Hoa Kỳ Trong khi đó, thị trường xuất khẩu EU lại rất khắt khe về các tiêu chuẩn an toànthực phẩm Để nhập khẩu vào EU, bắt buộc phải có giấy chứng thư vệ sinh kèm theosản phẩm Điều này là bắt buộc đối với tất cả các sản phẩm thủy hải sản, bao gồm cả

cá tra [3] Từ tháng 8 năm 2020 đến nay, nhờ vào Hiệp định thương mại tự do giữaLiên minh châu Âu và Việt Nam (EVFTA) việc xuất khẩu vào thị trường EU của ViệtNam được đẩy mạnh Sau hơn một năm đi vào triển khai, Hiệp định EVFTA đã manglại nhiều kết quả tích cực Trong 9 tháng năm 2021, tổng kim ngạch xuất nhập khẩuhai chiều giữa Việt Nam và EU đạt 41,29 tỷ USD, tăng 13,4% so với cùng kỳ năm

2020, trong đó, xuất khẩu đạt 28,85 tỷ USD, tăng 11,7% Kết quả trên rất có ý nghĩatrong bối cảnh dịch Covid-19 bùng phát gây ảnh hưởng tiêu cực đến các hoạt độngkinh tế, thương mại của các nước [9]

Còn đối với các thị trường nhật khẩu khác như Nhật Bản, việc nhập khẩu thủysản tươi sống và chế biến vào Nhật Bản phải tuân theo các quy định của các luậtNgoại hối và Ngoại thương, Luật Vệ sinh an toàn thực phẩm, Luật Hải quan Cơ quanquản lý cấp quốc gia về nghề cá tại Nhật Bản là Cơ quan Thủy sản Nhật Bản (JapanFisheries Agency - JFA) trực thuộc Bộ Nông Lâm Thủy sản Cơ quan Thủy sản NhậtBản chịu trách nhiệm bảo tồn và quản lý tài nguyên sinh vật biển và các hoạt động sảnxuất thủy sản Các doanh nghiệp xuất khẩu thủy sản của Việt Nam muốn xuất khẩusang thị trường Nhật Bản có thể nghiên cứu tận dụng các cam kết ưu đãi cắt giảm thuếquan trọng, các Hiệp định thương mại tự do mà Việt Nam và Nhật Bản cùng là thànhviên, bao gồm: Hiệp định Đối tác Kinh tế Việt Nam - Nhật Bản (VJEPA), Hiệp địnhĐối tác Kinh tế Toàn diện ASEAN - Nhật Bản (AJCEP), Hiệp định Đối tác Toàn diện

và Tiến bộ xuyên Thái Bình Dương (CPTPP), Hiệp định Đối tác Kinh tế Toàn diệnKhu vực (RCEP) [3]

Các loài cá và nhuyễn thể có vỏ nhìn chung được coi là những thực phẩm antoàn, bổ dưỡng và có lợi cho sức khỏe nhưng đôi khi thực phẩm thủy sản lại liên quanđến một số vấn đề về ATTP như nguy cơ nhiễm các tác nhân sinh học và hóa học cótrong hệ sinh thái Đây còn là nguồn gây ra các bệnh do lây nhiễm và ngộ độc Độc tốhải sản gây ra nhiều loại bệnh tật cho con người và động vật ở nhiều vùng trên thếgiới, chẳng hạn như ngộ độc nhuyễn thể có vỏ gây liệt cơ (PSP), ngộ độc cá nóc(PFP), ngộ độc độc tố thần kinh (NSP), độc tố gây mất trí nhớ (ASP),… Bên cạnh đó,việc bảo quản không đúng cách các loại cá có thể sinh ra các amine sinh học nhưhistamine gây độc cho con người Do đó, các ngành thủy sản hiện nay đang rất cần cónhững quy trình phân tích phù hợp để giúp các cơ quan chức năng kiểm soát các hóachất độc hại nói chung và các độc tố có mối nguy gắn với loài cho phù hợp với cácyêu cầu của thị trường Việc nghiên cứu và cải tiến các phương pháp sẽ giúp cácphòng thử nghiệm và các cơ quan chức năng kiểm soát chặt chẽ dư lượng độc tố đểđáp ứng các yêu cầu xuất khẩu ra thị trường Từ những lý do nói trên mà em lựa chọn

tìm hiểu đề tài: “Độc tố tự nhiên từ thuỷ sản: nguồn gốc, tác hại và biện pháp kiểm

soát”.

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỘC TỐ TỰ NHIÊN TỪ

THỦY SẢN

1.1 Tổng quan về độc tố tự nhiên từ thủy sản

1.1.1 Khái quát chung về độc tố [15]

1.1.1.1 Khái niệm về độc tố

Độc tố học là khoa học nghiên cứu về bản chất và cơ chế gây độc của các chấtđến cơ thể sống hoặc đến những hệ thống sinh học khác Định nghĩa này cũng baohàm cả việc xác định mức độ độc và tần suất của các hiệu ứng độc trong mối liênquan với mức độ nhiễm độc ở một cơ thể

Độc tố tự nhiên là những hợp chất độc hại được tạo ra một cách tự nhiên bởi các

cơ thể sống Các chất độc này không gây hại cho bản thân sinh vật nhưng chúng cóthể gây độc cho các sinh vật khác, kể cả con người khi ăn phải Các hợp chất hoá họcnày có cấu trúc đa dạng và khác nhau về chức năng sinh học và độc tính [46] Đối vớithuỷ sản, độc tố tự nhiên là các chất gây độc có mặt tự nhiên hoặc tích tụ lại do cácđộng vật ăn thức ăn có tảo sản sinh ra các độc tố hoặc sống trong nước có chứa có cácđộc tố do vi sinh vật sản sinh ra Ngoài ra, trong các quá trình hư hỏng và lên men của

cá, một số amino acid có được chuyển đổi bởi các enzyme của vi khuẩn sinh ra cácamine sinh học gây độc như (histamine, tryramine, cadaverine, putrescine,…) Quátrình sinh độc tố amine sinh học diễn ra ở nhiệt độ thấp hơn 25oC trong 6 giờ hoặc lâuhơn ở nhiệt độ thấp hơn [99]

Việc đánh giá nguy cơ gây độc của các sản phẩm hóa học, các chất ô nhiễm môitrường và những chất khác là một khâu quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe Cácnghiên cứu tìm hiểu về bản chất và cơ chế tác dụng của các chất gây độc là rất có íchtrong việc tìm ra các phương thuốc và phương pháp trị bệnh có hiệu quả Do đó, độc

tố học góp phần quan trọng vào sự phát hiện các phân tử được sử dụng làm thuốc, cácchất phụ gia cũng như các thuốc bảo vệ thực vật được chắc chắn hơn Đối với ngànhcông nghệ thực phẩm, bản chất và cơ chế hình thành và gây độc còn giúp đề xuất cácbiện pháp hạn chế và loại trừ nguy cơ mất an toàn thích hợp Đồng thời từ đó xâydựng ngưỡng tiêu chuẩn an toàn trên sản phẩm có liên quan

Nghiên cứu về độc tố học là một lĩnh vực rất rộng, bao gồm nghiên cứu về:

- Độc tính của các phân tử được sử dụng để chuẩn đoán, phòng bệnh hoặc điềutrị trong y học

- Độc tính của các phân tử được sử dụng để làm chất phụ gia trong chế tác cácsản phẩm thực phẩm

- Độc tính của các phân tử được sử dụng để làm thuốc bảo vệ thực vật làm chấtkích thích sinh trưởng, làm chất thụ phấn nhân tạo, làm chất độn thức ăn gia súc,…trong nông nghiệp

- Độc tính của các chất làm dung môi, làm vật liệu trung gian, các chất thành

phần của chất dẻo, các kim loại trong hầm mỏ, các sản phẩm dầu mỏ, các chất của câyđộc, các độc tố có nguồn gốc động vật… trong công nghiệp hóa học.

1.1.1.2 Cơ chế chất độc xâm nhập vào cơ thể

Ngoại trừ các tác động cục bộ ở vùng tiếp xúc, một chất độc chỉ có thể gây ratổn thương khi nó được hấp thu vào cơ thể qua da, qua đường tiêu hóa, qua phổi vàqua một số đường khác Hay nói cách khác, các con đường chính của sự hấp thu cácchất độc vào cơ thể là ống tiêu hóa, phổi và da Bản chất và cường độ tác động củacác chất hóa học trên một cơ thể sẽ phụ thuộc vào liều lượng và nồng độ sử dụng chất

đó

Để một phân tử hóa học có thể bị hấp thu, phân phối và cuối cùng được bài xuất

ra, nó bắt buộc phải đi qua các màng kép lipid của tế bào Do đó, để một chất độc điqua màng tế bào sẽ có bốn cách sau:

Phần lớn các chất độc đi qua màng tế bào bằng con đường khuếch tán đơn giản

và thụ động này Tỷ lệ đi qua có liên quan trực tiếp với gradient nồng độ ở hai bênmàng và tính ưa béo của phân tử độc

Nhiều chất độc ion hóa được Các dạng ion hóa thường không có khả năng điqua màng tế bào do độ hòa tan của chúng trong lipid rất thấp, trong khi đó dạng không

bị ion hóa lại hòa tan được trong chất béo, do đó tỷ lệ hấp thụ phụ thuộc vào độ hòatan của chúng trong chất béo Độ ion hóa của acid và base hữu cơ yếu phụ thuộc vào

pH của môi trường Vì thế, sự khuếch tán của các acid như benzoic acid là rất dễ dàngtrong môi trường acid, trong khi đó một base như anilin lại khuếch tán nhẹ nhàngtrong môi trường kiềm

Sự khuếch tán thụ động thường có xu hướng thiết lập nên một cân bằng giữa cácnồng độ tồn tại ở hai phía màng sinh học Sự tích tụ một chất độc ở trong tế bào có thể

so sánh với sự phân chia của nó trong dầu - nước

b Sự thấm lọc qua các lỗ trên màng tế bào

Màng của các mao quản và của các cuộn tiểu cầu thường có các lỗ có kích thướctương đối rộng (khoảng 70 nm) nên các phân tử có kích thước bé hơn albumin (M =60.000 Da) đều có thể đi qua được Nhờ lực thủy tĩnh, lực thẩm thấu mà dòng nước điqua các lỗ này sẽ góp phần vào việc vận chuyển các chất độc Tuy nhiên, các lỗ của đaphần tế bào là khá nhỏ (khoảng 40 nm) nên chỉ có các chất có khối lượng phân tử cựcđại là 100 - 200 Da mới có thể đi qua

Vậy là các phân tử lớn nhất có thể đi vào và đi ra các mao quản bằng cách thấm lọc

và nồng độ của chúng giữa dịch tương và chất lỏng ngoại bào có thể tự cân bằng Tuynhiên cân bằng không thể đạt được khi các chất này thấm lọc qua lỗ của các tế bào khác.

c Vận chuyển tích cực

Sự vận chuyển tích cực thường bao gồm cơ chế tạo ra một phức giữa phân tử vàchất tải cao phân tử tại một phía của màng Lúc này, phức có thể khuếch tán qua phíabên kia màng và tại đây phân tử sẽ được giải phóng, sau đó chất tải quay trở về vị tríban đầu và quá trình lại tiếp tục Tuy nhiên, khả năng của chất tải thường có giới hạn.Khi chất tải bị bão hòa thì tỷ lệ vận chuyển không còn phụ thuộc vào nồng độ củaphân tử và động học có thứ bậc hay không

Các yếu tố về cấu trúc, kích thước và điện tích là những yếu tố rất quan trọng,thường quyết định ái lực của một phân tử đối với một chất tải Giữa các phân tử cóđặc tính tương tự nhau cũng có thể xảy ra các hiện tượng kìm hãm cạnh tranh nhau Trong vận chuyển tích cực, một chất tải có thể đảm bảo cho các phân tử quamàng ngược với gradient nồng độ, hoặc nếu phân tử ở dạng ion hóa thì chất tải cũng

sẽ đảm bảo cho chúng qua màng ngược với gradient điện hóa Sự vận chuyển tích cực

có tiêu hao năng lượng của trao đổi chất, do đó quá trình sẽ bị ức chế bởi những chấtđộc vốn có ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất của tế bào

d Nội thấm bào

Các tiểu phần dạng rắn có thể được hấp thụ bởi thực bào hoặc uống bào nếu cáctiểu phần ở dạng lỏng Hệ thống vận chuyển đặc biệt này rất quan trọng đối với các túiphổi cũng như đối với hệ thống lưới - nội - mô khi bài tiết các chất độc có trong máu Sau khi được hấp thu và phân bố vào trong các vùng khác nhau của cơ thể kể cảcác cơ quan bài tiết rồi từ đây các chất độc mới được loại bỏ Dọc đường phân bốtrong các cơ quan và trong các tổ chức, các chất độc có thể chịu những chuyển hóasinh học khác nhau Sơ đồ hình 1.1 thể hiện vị trí của sự chuyển hóa sinh học các độc

tố và hậu quả của sự chuyển hóa này

1.1.1.3 Các chất độc tự nhiên của thực phẩm

Bên cạnh việc cung cấp các chất dinh dưỡng thì một số loại thực phẩm thườngdùng luôn chứa những chất không có giá trị dinh dưỡng hoặc thậm chí có những chấtgây nguy hiểm đến cơ thể Dựa vào cơ chế tác dụng, các chất độc hại tự nhiên củathực phẩm có thể phân thành hai nhóm:

- Trong khi ăn, chẳng hạn các enzyme được giải phóng ra khi nhai có thể pháhủy một số chất dinh dưỡng vốn đồng hóa trực tiếp được.

Hình 1.1 Vị trí của sự chuyển hóa sinh học và hậu quả của sự chuyển hóa các độc tố

- Trong khi tiêu hóa, các chất này có thể kìm hãm các enzyme thủy phân củađường tiêu hóa

- Trong quá trình chuyển hóa trao đổi chất, khi giải độc các chất này có thể dẫnđến làm tổn thương các phân tử nội sinh

Về phương diện dinh dưỡng, người ta có thể dựa vào kiểu chất dinh dưỡng đểphân loại các chất phản dinh dưỡng có nguồn gốc tự nhiên thành các loại sau:

- Các chất tác động đến quá trình tiêu hóa hoặc quá trình trao đổi chất của các

Lipid không no

AND, ARN

Protein

Sinh đột biếnSinh ung thưSinh dị ứngSinh quái thai

Thiệt hại tế bàoHoại tử tế bào

Thương tổn các caophân tử sinh họcCác vùng nucleophil

Glutationtranferase

Vitamin E

Superoxyddismutasecatalase

Epoxydhydratase

Chất hệ thống bảo vệChất electrophil

Chất liên kết

Chuyển hóabằng phản ứngoxy hóa

Chuyển hóa

bằng phản

ứng khử

Thải loạiLiên kết

Oxy hóa

Thủy phânKhử độc

Trao đổi chất bình thườngChất độc tự nhiên

hoặc tổng hợp

Sửa chữa

- Các chất cạnh tranh với sự đồng hóa của các chất vô cơ.

- Các chất làm vô hoạt các vitamin hoặc làm tăng nhu cầu về vitamin

Các chất phản dinh dưỡng có thể chỉ liên quan với một nhóm hoặc có thể liênquan với cả ba nhóm Chất phản dinh dưỡng ở trường hợp sau thường được gọi là chấtphản dinh dưỡng đa năng Chẳng hạn, tanin có tác dụng chủ yếu làm tăng nhu cầu vềprotein và tanin còn có khả năng tạo phức với các ion kim loại hóa trị 2 và 3 do đó mà

có thể làm giảm hoạt động của canxi, sắt và đồng Tannin cũng góp phần làm tăngnhu cầu về vitamin do tannin có thể làm giảm dự trữ vitamin A ở gan và làm giảm khảnăng tiêu hóa của B12 Các chất cao phân tử khác như cellulose và lignin cũng thường

có tính phản dinh dưỡng đa năng này

b Các chất độc của thực phẩm

Đây là những chất gây được một tác dụng độc cho cơ thể Có điều là các tácdụng độc của các chất này không thể bù trù được bằng cách cung cấp thêm các chấtdinh dưỡng Cách thức tác dụng của các chất này có thể là bằng một phản ứng đặcbiệt, hoặc bằng một sự bắt chước theo phân tử của các hormone, các amino acid hoặcmột số trường hợp có liên quan với một gen làm phát sinh ra một bệnh lý xác định

1.1.2 Khát quát về độc tố thủy sản

1.1.2.1 Sơ lược các nghiên cứu về độc tố thủy sản [70]

Các chất độc từ biển là đã tồn tại hàng nghìn năm Các trường hợp ngộ độc do ăn

cá và nhuyễn thể có vỏ được kể lại từ thời cổ đại Đặc biệt từ thời Ai Cập, trong bệnhdịch của họ có mô tả về tình trạng màu sắc nước của sông bị biến đổi màu đỏ, cá chết

và sông có mùi hôi làm cho người Ai Cập không thể uống nước sông, và đây đượccho là hiện tượng thủy triều đỏ Trong dược điển của Trung Quốc cổ đại khoảng 2800năm TCN cũng đã cảnh báo về việu sử dụng cá nóc [59] Các trường hợp ngộ độc docác loài nhuyễn thể cũng được kể lại trong Kinh thánh [43] Và nhiều trường hợp ngộđộc khác cũng được miêu tả từ lâu Bằng chứng khoa học đầu tiên về việc con người

bị ngộ độc nhuyễn thể có vỏ có lẽ là trong “Ephemeridesdes curieux de la nature”(1968) được trích dẫn bởi Chevalier và Duchesne [59]

Một trong các trường hợp ngộ độc nhuyễn thể được ghi chép lại trong nhật kýcủa thuyền trưởng George Vancouver, ngày 17 tháng 6 năm 1793 đã mô tả về cái chếtnhững thủy thủ do ăn phải trai nhiễm độc tảo [43] Trong khi đó các vụ ngộ độcdomoic acid đầu tiên được quan sát vào năm 1987 ở miền đông Canada và giới hạnquy định đối với domoic acid trong hải sản (20 μg/g) được Bộ Y tế Canada thiết lậpvào cuối những năm 1980 Với việc phát hiện ra domoic acid trong cá có vây vànhuyễn thể ở bờ biển phía tây Hoa Kỳ vào năm 1991 (Work và cs, 1993), Cơ quanQuản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ cũng thiết lập các giới hạn tương tự ởCanada [97]

Để đánh giá các rủi ro của độc tố tảo biển trong nhuyễn thể hai mảnh vỏ mộtnhóm chuyên gia quốc tế đã tiến hành thực hiện vào năm 2000

Năm 2001, WG một nhóm làm việc về độc chất học của độc tố gây tiêu chảy(Diarrheic shellfish poisoning - DSP) và độc tố azaspiracid (AZP) đã được Ủy ban EUchỉ định

Năm 2003, Ủy ban Codex về cá và các sản phẩm thủy sản (CCFFP) đã yêu cầuFAO và WHO cung cấp các chuyên gia hỗ trợ có liên quan đến việc thiết lập các mức

độ an toàn quốc tế về độc tố sinh học biển ở nhuyễn thể có vỏ hai mảnh Do đó, một

tổ chuyên gia tham vấn đặc biệt của FAO/IOC/WHO về độc tố sinh học trong nhuyễnthể có vỏ hai mảnh đã được thành lập vào năm 2004 Các chuyên gia tham vấn đãđược yêu cầu thực hiện đánh giá rủi ro và cung cấp hướng dẫn về phương pháp phântích và giám sát các độc tố tảo liên quan đến nhuyễn thể có vỏ hải mảnh Họ đã phânloại độc tố sinh học biển cần xử lý thành tám nhóm dựa trên cấu trúc của chúng:azaspiracid, brevetoxin, cyclic imines, domoic acid, okadaic acid, pectenotoxin,saxitoxin, và nhóm yessotoxin

Ngày nay, các triệu chứng ngộ độc do nhuyễn thể có vỏ được mô tả như sau:

- Ngộ độc do độc tố gây liệt cơ (PSP), bởi nhóm saxitoxin (STX)

- Ngộ độc do độc tố gây mất trí nhớ (ASP), bởi domoic acid (DA)

- Ngộ độc do độc tố gây tiêu chảy (DSP), bởi nhóm okadaic acid (OA)

- Ngộ độc azapiracid, bởi nhóm azaspiracid (AZP)

- Ngộ độc gây loạn thần kinh (NSP), bởi nhóm brevetoxin

Ngoài ra, một số nhóm độc tố biển được phát hiện trong vỏ sò bằng các thửnghiệm sinh học khác nhau, nhưng không có độc tính đã được chứng minh đối vớicon người như cyclic imines, yessotoxin, pectenotoxin

Các trường hợp ngộ độc do cá ngày nay được phổ biến như: ngộ độc cáciguatera (độc tố ciguatoxin), ngộ độc cá nóc tetrodotoxin và các trường hợp ngộ độc

cá scomborid do các amine sinh học (histamine) gây nên [70]

Điều đặc biệt ở đây là, các trường hợp ngộ độc cá họ scombroid là một loại ngộđộc do vi khuẩn gây ra do sự thoái hóa của cá (chủ yếu là cá ngừ và cá ngừ đạidương). Vi khuẩn phân hủy protein của cá, và sản phẩm phụ của quá trình phân hủyprotein là một nhóm các hợp chất amine như histamine, putrescin, cadaverin,tyramin,  Khi ăn phải cá ươn, lượng histamine cao sẽ gây ngộ độc [43]

1.1.2.2 Khái quát về độc tố thủy sản

Độc tố tự nhiên thuộc mối nguy hoá học, nó làm ảnh hưởng đến sức khoẻ củacon người khi ăn thuỷ sản và các sản phẩm thuỷ sản bị nhiễm độc Các độc tố tự nhiênbao gồm nhiều hợp chất tách biệt rõ ràng và tất cả chúng đều có sẵn ở bản thân thuỷsản hoặc do chúng ăn phải các sinh vật biển có chứa độc tố tích tụ lại trong cơ thể.Các độc tố tự nhiên có trong thuỷ sản chủ yếu từ các loài cá, giáp xác, nhuyễn thể haimảnh vỏ và đặc trưng bởi một số độc tố như tetrodotoxin, ciguatoxin, độc tố gây liệt

cơ, độc tố gây tiêu chảy, độc tố gây loạn thần kinh, độc tố gây mất trí nhớ và độc tố

sinh ra bởi các amine sinh học.

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của một số độc tố tự nhiên từ thủy sản [55]

(a) saxitoxin (PSP), (b) okadaic acid (DSP), (c) brevetoxin (NSP), (d) domoic acid

(ASP), (e) azaspiracid (AZP).

Mặc dù các độc tố thủy sản là có lịch sử từ lâu đời, tuy nhiên việc nắm bắt vềnguồn gốc và sự sinh tổng hợp của nhiều độc tố biển là vẫn còn khó khăn Việcnghiên cứu, tìm hiểu bản chất và nguyên nhân độc tố hải sản vẫn luôn được các nhànghiên cứu quan tâm Các độc tố sinh học biển gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến cácvấn đề về kinh tế và sức khỏe con người Theo nhiều báo cáo cho thấy các loại độc tốhải sản chính bao gồm các độc tố: saxitoxins, ciguatoxins, brevetoxin, yessotoxins,azaspiracids, okadaic acid, domoic acid, histamine (Lewis, 2010) (Hình 1.2) [66]

Sự hình thành độc tính trong sinh vật biển là kết quả của các quá trình sinh hóadiễn ra trong cơ thể của sinh vật biển Các tổ hợp khác nhau của các nguyên tửcarbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, chlorine, sulfur và phosphorus được sinh vật tổnghợp thành các phân tử độc tố sinh học có độ phức tạp và độc tính cao Quá trình thựchiện điều này được gọi là quá trình sinh tổng hợp hay cụ thể hơn là quá trình sinh độc

tố Trên thực tế, người ta biết rất ít về các quá trình hóa học chính xác có liên quan Cho đến ngày nay, ngày càng có nhiều dữ liệu hóa học cho thấy rằng trong một

số trường hợp, vi khuẩn biển có vai trò trong quá trình sinh tổng hợp độc tố Độc tốsinh học biển qua đường miệng có thể vào và phát triển trong cơ thể sinh vật biển dokết quả của các tiền chất hóa học có trong tự nhiên, hoặc có thể phát triển do các chất

ô nhiễm hóa học do con người gây ra Có một khía cạnh của độc tố sinh thái có liênquan đến độc tố sinh học từ biển do thực phẩm gây ra đó là vấn đề phú dưỡng đạidương và hậu quả của nó là sự suy giảm dinh dưỡng do ô nhiễm Sự ô nhiễm hóa chấtngày càng tăng của môi trường đại dương cho thấy rằng ngày càng nhiều tình trạng

nhiễm độc qua đường ăn uống Các độc tố sinh học tạo thành có khả năng gây ra cácvấn đề sức khỏe cộng đồng nghiêm trọng Những vấn đề này có thể xảy ra ở các khuvực lưu hành độc tố sinh học biển hoặc ở các khu vực khác nơi vận chuyển các sảnphẩm biển độc hại đến đó [52].

Các độc tố tự nhiên được sinh ra bởi các vi sinh vật được gọi là thực vật phù du

và tảo Những thực vật phù du này di chuyển lên trong chuỗi thức ăn của các nhuyễnthể có vỏ và các sinh vật biển ăn thịt khác, chúng tập trung ở trong nội tạng và ảnhhưởng đến sinh vật tiêu thụ nó Các độc tố không chỉ không vị, không mùi mà còn bềnvới nhiệt và acid (Isbister và Kiernan, 2005)

Các bệnh truyền qua độc tố hải sản có thể được phân thành hai nhóm tùy theovật trung gian truyền bệnh: nhuyễn thể có vỏ và cá Nhuyễn thể có vỏ chứa các chấtđộc tạo ra độc tố gây liệt cơ (PSP), độc tố thần kinh (NSP), độc tố gây tiêu chảy(DSP) độc tố gây mất trí nhớ (ASP) Các bệnh liên quan đến nhuyễn thể có vỏ thườngxảy ra liên quan đến tảo nở hoa hay “thủy triều đỏ”, được đặc trưng bởi các mảngnước đổi màu do cá chết (Hình 1.3) Mặt khác, cá mang độc tố gây ngộ độc ciguatera(Dickey và Plakas, 2010; Chan, 2013), ngộ độc histamine và độc tố tetrodotoxin (cánóc) Hầu hết các chất độc trong hải sản thường nhắm vào hệ thần kinh và đường tiêuhóa của con người [71]

Hình 1.3 Tảo nở hoa [30]

Sự phổ biến của các độc tố sinh học biển trong thủy sản có liên quan đến việctăng tần xuất, cường độ và thời gian nở hoa của các loại tảo độc, sự gia tăng của cácloại tảo độc là phân bố theo thời gian và địa lý Các độc tố sinh học mới và đang đượcphát hiện thường xuyên ở những vùng mà trước đây chúng không hiện diện đang gây

ra những thách thức rất lớn đến kinh tế của những khu vực sản xuất thủy sản cũng như

an toàn sức khỏe của người tiêu dùng [41] Đến nay, các chất gây nhiễm độc cho conngười được chính thức công nhận bao gồm: ASP, ngộ độc cá ciguatera (CFP), DSP,NSP, PSP, PFP, ngộ độc cá scombroid và một số nhiễm độc khác Ngoại trừ độc tốscombroid (histamine), được sinh ra bởi vi khuẩn hư hỏng cá đông lạnh không đúngcách, hầu như các độc tố được sản sinh bởi tảo biển hoặc các loài thực vật phù du.Thỉnh thoảng, tảo phát triển thành số lượng lớn và hình thành nên “hiện tượng nở

hoa” có thể nhìn thấy được như các mảng nước có màu sắc khác nhau tùy vào loại tảo.Hiện tượng này có tên gọi phố biến là “thủy triểu đỏ”, những năm gần đây người ta đãchỉ ra dược tác dụng rõ rệt của các loại tảo này đến nuôi trồng thủy sản cũng như sứckhỏe con người [58] Trong số hơn 5000 loài thực vật phù du biển được biết đến, cókhoảng 300 loài đôi khi có thể xuất hiện với số lượng cao đến mức chúng có thể biếnmàu bề mặt nước, trong khi đó chỉ có khoảng 80 loài là có khả năng tạo độc tố mạnh

có thể lây truyền từ cá, nhuyễn thể có vỏ sang người [49] Bảng 1.1 tóm tắt về các vấn

đề của tảo nở hoa và các ví dụ đại diện về các loài tảo gây bệnh

Bảng 1.1 Các loài tảo nở hoa có hại [49]

1 Các loài tạo ra chất đổi màu nước về cơ bản là vô hại Tuy nhiên, trong nhữngđiều kiện đặc biệt như trong các vịnh có mái che, các loài tảo có thể phát triển dàyđặc và gây chết cá và nhuyễn thể có vỏ do thiếu oxy

Ví dụ: tảo hai roi Akashiwo sanguinea, Gonyaulax polygramma, Noctiluca

scintillans, Scrippsiella trochoidea; vi khuẩn lam Trichodesmium erythraeum,…

2 Các loài sinh ra độc tố mạnh có thể lây truyền qua chuỗi thức ăn cho người gâynhiều bệnh về đường tiêu hóa và thần kinh:

- Ngộ độc nhuyễn thể gây liệt cơ (PSP): như tảo giáp Alexandrium

catenella, A cohorticula, A fundyense, A fraterculus, A leei, A minutum, A tamarense, Gymnodinium catenatum, Pyrodinium bahamense var compressum,

…

- Ngộ độc nhuyễn thể gây tiêu chảy (DSP): như tảo giáp Dinophysis acuta,

D acuminata, D caudata, D fortii, D norvegica, D mitra, D rotundata, D sacculus, Prorocentrum lima

- Ngộ độc nhuyễn thể gây mất trí nhớ (ASP): như tảo khuê

Pseudonitzschia australis, P delicatissima, P multiseries, P pseudodelicatissima,

P pungens (một số chủng), P seriata

- Ngộ độc cá ciguatera (CFP): như tảo giáp chủ yếu sống đáy

Gambierdiscus toxicus, Coolia spp., Ostreopsis spp., Prorocentrum spp.

- Ngộ độc nhuyễn thể gây loạn thần kinh (NSP): như các loài Karenia

brevis (Florida), K papilionacea, K selliformis, K bicuneiformis (New Zealand)

- Ngộ độc độc tố vi khuẩn lam: như tảo lam Anabaena circinalis,

Microcystis aeruginosa, Nodularia spumigena

3 Những loài không độc đối với người nhưng có hại đối với cá và động vật thânmềm (đặc biệt là ở hệ thống nuôi trồng thủy sản thâm canh), bằng cách làm hỏnghay làm tắc nghẽn mang của chúng

Ví dụ: tảo khuê Chaetoceros concavicorne, C convolutus; tảo roi Karenia

mikimotoi, K brevisulcata, Karlodinium micrum; tảo Chrysochromulina

polylepis, Prymnesium parvum, P patelliferum; tảo đỏ Heterosigma akashiwo, Chattonella antiqua, C marina, C verruculosa

tố nấm mốc (thực phẩm bị mốc) Thực phẩm có thể bị ô nhiễm từ các nguồn trực tiếphoặc gián tiếp, khi con người sử dụng các loại thực phẩm bị ô nhiễm có thể gây hạicho sức khỏe Ô nhiễm trực tiếp xảy ra khi một chất độc có sẵn trong nguyên liệu thựcphẩm, qua quá trình chế biến, bảo quản, xử lý và chuẩn bị, nhiễm vào trong thựcphẩm Các chất gây ô nhiễm gián tiếp bao gồm các chất trở nên độc hại đối với cơ thểcon người do các quá trình chế biến Chúng có thể là các chất phụ gia, kim loại nặng,phế phẩm của thuốc,… Ô nhiễm gián tiếp thường là do sự thiếu hiểu biết của ngườichế biến thực phẩm, thực hành xử lý không đúng cách [102]

Theo Tổ chức Y tế thế giới, 50 nước đứng đầu về tỷ lệ người chết vì ung thư vàmắc bệnh ung thư được xếp vào nhóm cao nhất Và 50 nước đứng sau được tính lànhóm thứ 2 Việt Nam đứng thứ 78 trong 172 quốc gia được xếp hạng, kết quả ViệtNam đứng thứ 2 thế giới về tỷ lệ bệnh nhân mắc ung thư Trong đó, nguyên nhân đến

từ các loại thực phẩm bẩn chiếm tỷ lệ 35% trong tổng số các bệnh nhân ung thư [15] Ngộ độc thực phẩm hay còn gọi là trúng độc thức ăn là do ăn phải những thức

ăn có chứa chất độc, thường xảy ra một cách đột ngột (nhưng không phải là các bệnh

do nhiễm khuẩn) có những triệu chứng của bệnh cấp tính, biểu hiện bằng nôn mửa,tiêu chảy (riêng nhiễm độc tố của vi khuẩn độc thịt lại bị táo bón) và các triệu chứngkhác đặc hiệu cho mỗi loại ngộ độc

Cần phân biệt khái niệm mối nguy và nguy cơ là hai khái niệm khác nhau Mốinguy là các tác nhân lý học, sinh học và hóa học trong thực phẩm hoặc là điều kiệncủa thực phẩm, có khả năng tiềm ẩn và gây hại Nguy cơ là một sự ước đoán về khảnăng xảy ra và mức độ nghiêm trọng bộc lộ trong công chúng do mối nguy có trongthực phẩm ảnh hưởng tới sức khỏe con người

1.2.2 Ngộ độc thực phẩm thủy sản

Hầu hết các độc tố liên quan tới nuôi trồng thủy sản đều do các vi sinh vật thủysinh tạo nên, như vi tảo và vi khuẩn mùn bã hữu cơ được dùng làm thức ăn cho ấutrùng của những loài cá và giáp xác có giá trị thương mại Các nguồn có khả năng lâynhiễm ở cá và giáp xác nuôi bao gồm cả những vi sinh vật độc hoặc sản phẩm độctrong thức ăn mà chúng nuốt vào Thịt sò và vẹm đôi khi cũng được dùng làm thức ăn

mối nguy liên quan tới những loài này khi chúng sống trong môi trường có tảo độc nởhoa Bên cạnh đó, các loài vi khuẩn có trong cá cũng là nguyên nhân gây nên ngộ độchistamine.

Các sản phẩm thủy sản là nguồn truyền bệnh trung gian qua các chất độcnonprotein, bền nhiệt, trọng lượng phân tử thấp và chủ yếu là do các vi tảo và vikhuẩn tạo ra Các loài nhuyễn thể có vỏ hai mảnh bao gồm trai, sò, hàu, các loài ăn vitảo độc hại khác,… là những phương tiện chính gây ra các hiện tượng ngộ độc thủysản Các độc tố khá nguy hiểm, một con nghêu hay trai chứa đủ chất độc để làm chếtngười, nhưng lại không có tác động đáng kể đến trạng thái hay cảm quan đối vớinhuyễn thể có vỏ hải mảnh Một số loài cá đã bị hư hỏng bởi vi khuẩn (ngộ độcscombroid) hoặc đã ăn phải tảo độc (ciguatera) cũng có thể gây bệnh cho con người

Vi khuẩn lam (tảo lục lam) và một số loài tảo nhân thực như Pfiesteria, đã gây nên

nhiều vụ ngộ độc kinh hoàng trên động vật và các vụ ngộ độc lẻ tẻ ở người [58] Trên toàn cầu, có khoảng 60.000 trường hợp ngộ độc thủy sản và có ít nhất 100người chết được báo cáo hàng năm, tỷ lệ tử vong là 15% Các chất độc alkaloid gâybệnh, ngày nay được gọi là độc tố gây liệt cơ (PSP), rất mạnh đến mức có thể dễ dàngtích lũy chỉ trong một khẩu phần 100 g nhuyễn thể có vỏ, có thể gây tử vong cho conngười [49, 58] Các trường hợp ngộ độc PSP, SFP và CFP là phổ biến nhất trên toànthế giới, trong đó trường hợp của PSP là phổ biến nhất Vào năm 1978, các vụ ngộđộc thủy sản ở Hoa Kỳ được ghi nhận bao gồm ASP, CFP, NSP, PSP và SFP Một vụbùng nổ lớn ở Canada, chỉ có các trường hợp của CFP, PSP và SFP trước đây đã đượcbáo cáo về tỷ lệ mắc bệnh và tỷ lệ tử vong trong các trung tâm kiểm soát và phòngngừa dịch bệnh (CDC) trong thể loại “ngộ độc hóa học” Ở Hoa Kỳ, CFP và SFP chịutrách nhiệm cho hơn 80% trường hợp ngộ độc thủy sản [58] Một số trường hợp ngộđộc do tiêu thụ nhuyễn thể hai vỏ đã được trình bày trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Một số trường hợp ngộ độc thủy sản do nhuyễn thể có vỏ [55]

Loại

ngộ độc Vị trí (năm)

Vector mang bệnh Số lượng ngộ độc

PSP USA - California (1927 - 1936) Trai > 100 (6 người chết)

Tây Ban Nha (1978 - 1981) Trai >5000

USA - Florida (1996 - 2006) Ốc xoắn,ngao 23

huyết, hàu

186

Hoa Kỳ - Bang Washington

(1991)

Razor clams 24

Ireland - đảo Arranmore (1997) Trai 20 - 24

Vương Quốc Anh (2000) Trai 16

Theo: James K J và cs, 2010

Các trường hợp ngộ độc nhuyễn thể có vỏ được cho là do ăn phải nhuyễn thể

đã bị nhiễm độc tố hoặc nhóm độc tố của các sinh vật phù du, các loài tảo đơn bào hairoi độc hại Các loài nhuyễn thể có vỏ liên quan như trai và nghêu,… Các trường hợpngộ độc này có thể tăng cao khi có hiện tượng “thủy triều đỏ” Mặc dù, nấu nướngthông thường tiêu diệt tới 70% các độc tố và chiên bằng chảo còn phá hủy nhiều hơn,nhưng có thể vẫn còn đủ độc tố trong động vật thân mềm để gây ngộ độc nghiêmtrọng [57] Các trường hợp ngộ độc cá chủ yếu là ngộ độc cá ciguatera và ngộ độcscombroid, đây là nguyên nhân gây ra 17,8% tổng số vụ bùng phát bệnh thực phẩmđược Trung tâm Kiểm soát Dịch bệnh liệt kê trong năm 1978 - 1987 Có 179 vụ bùngphát và 791 trường hợp ngộ độc ciguatera, và 157 vụ bùng phát với 757 trường hợpngộ độc scombroid [82]

Ngộ độc cá ciguatera gây ra các triệu chứng về đường tiêu hóa và thần kinh saukhi ăn phải cá có độc tố Hơn 300 loài cá đã được báo cáo là có khả năng nhiễm độc

tố ciguatoxic Độc tố này được tạo ra bởi Gambierdiscus toxicus, loài tảo lam sống ở

dưới đáy Các loại cá thường được cho là cá nhồng, cá hồng, cá cam Nhật Bản(amberjack) và cá mú Các phần độc hại hơn của cá bao gồm gan, ruột, buồng trứng, Nhiều vụ bùng phát được báo cáo đã xảy ra ở Hawaii và Florida Đây là loại ngộ độc

cá phổ biến nhất ở vùng Caribbean [82]

Các phản ứng tức thì giống như phản vệ có thể xảy ra sau ăn cá có chứa mộtlượng lớn histamine. Điều này được tìm thấy trong các trường hợp ngộ độc cá

scombroid. Nhiều loài cá liên quan thuộc họ Scombroidea và được tìm thấy ở vùng

biển ôn đới và nhiệt đới. Cá ngừ, cá thu, cá ngừ vằn và cá ngừ là trong số những loạithường thấy nhất Ở Hoa Kỳ từ năm 1978 - 1986, ngộ độc scombroid do mahi-mahi (cánục heo), cá ngừ vằn, cá xanh chiếm phần lớn các trường hợp được báo cáo cho CDC[82]

Nhìn chung, các trường hợp ngộ độc tetrodotoxin đã được ghi nhận khi tiêu thụ

cá nóc, so biển Các hội chứng DSP, PSP, ASP, NSP, AZP xảy ra chủ yếu khi tiêu thụcác loài hải sản vỏ cứng không xương sống, giáp xác,… Ngộ độc do hội chứngCigutera chủ yếu khi tiêu thụ một số loài các biển nhiệt đới Ngộ độc do hội chứngScombroid xảy ra khi tiêu thụ cá bị hư hỏng Hội chứng ngộ độc do tảo biển xuất hiệnkhi tiêu thụ rau câu,… [17]

Các triệu chứng lâm sàng của các loại ngộ độc cá và nhuyễn thể có vỏ được liệt

kê trong bảng 1.3.

Bảng 1.3 Các triệu chứng lâm sàng của ngộ độc cá và nhuyễn thể có vỏ [49, 92]

Loại

Ngộ độc nhuyễn thể

có vỏ gây liệt

cơ (PSP)

Ngộ độc nhuyễn thể

có vỏ gây tiêu chảy (DSP)

Ngộ độc nhuyễn thể có vỏ gây mất trí nhớ (ASP)

Ngộ độc nhuyễn thể có

vỏ chứa độc tố thần kinh (NSP)

Ngộ độc cá Ciguatera Scombroid Ngộ độc Ngộ độc cá nóc

Sinh vật gây

bệnh

Alexandirum catenella, Alexandrium minutum, Alexandrium tamarense, Gymnodiniu

m catenatum, Pyrodinium bahamense

var

compressum

Dinophysis acuminata, Dinophysis acuta, Dinophysis fortii, Dinophysis norvegica, Prorocentrum lima

Pseudo-nitzschia multiseries, Pseudo- nitzschia pungens (một số chủng), Pseudo-nitzschia, pseudodelicatissima , Pseudo-nitzschia australis, Pseudo- nitzschia seriata, Pseudo-nitzschia delicatula

Karenia brevis (Florida), K.

papilionacea,

K selliformis, K.

bicuneiformis

(New Zealand)

Gambierdiscus toxicus, Ostreopsis siamensis, Coolia monotis

Histidine đượcchuyển đổithànhhistamine bởienzyme của vikhuẩn,histisinedecarboxylase

Actinomyces, Alteromonas, Aeromonas, Pseudomonas , và Vibrio

Sau 30 phútđến vài giờ(hiếm khi quá

12 giờ): tiêuchảy, buồn

Sau 3 - 5 giờ: buồnnôn, nôn, tiêu chảy,đau quặn bụng

Sau 3 - 6 giờ:

ớn lạnh, nhứcđầu, tiêu chảy;

yếu cơ, đau cơ

và khớp; buồn

Các triệu chứngphát triển trongvòng 12 - 24giờ sau khi ăn

cá Các triệu

Đỏ bừng, nhứcđầu, buồn nôn,nôn, tiêu chảy,thở khò khè,mày đay

Dị cảm màngphổi, buồnnôn, sau đósuy nhược, têliệt, nói lắp,

hệ tiêu hóa.

Giảm phản ứng vớicơn đau sâu; chóngmặt, ảo giác, lú lẫn;

mất trí nhớ ngắnhạn; co giật

Gây mê; thayđổi nhận thức

về nóng và lạnh;

khó thở, hoamắt, khó nói vànuốt

Các triệu chứngthần kinh: tê vàngứa ran bàntay và bànchân; các vậtlạnh cảm thấynóng khi chạmvào; khó giữthăng bằng;

nhịp tim vàhuyết áp thấp;

phát ban Trongtrường hợpnghiêm trọng,

độ và huyết

áp giảm, khóthở, cuối cùngliệt cơ hô hấp,truỵ tim mạch

và tử vong

Tỷ lệ tử vongrất cao (60%)nếu cấp cứuchậm

Điều trị

Bệnh nhânđược bơm hơi

dạ dày vàđược hô hấpnhân tạo

Không có tácdụng lâu dài

Phục hồi sau

ba ngày, bất

kể các loạiđiều trị y tế

Không có thuốcchống độc hoặcđiều trị cụ thể

Các triệu chứngthần kinh có thểkéo dài hàngtháng hoặchàng năm

Calcium vàmannitol có thểgiúp giảm cáctriệu chứng

Có thể điều trịbằng các thuốckhánghistamine

Theo: UNESCO (2004), Vernon A (2019)

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM, NGUỒN GỐC CỦA CÁC ĐỘC TỐ TỰ

và vi khuẩn lam (Cyanobacteria) có chứa các độc tố gây hại cho sinh vật khác, baogồm cả con người [9]

Hình 2.1 Thủy triều đỏ và các loài sinh ra thủy triều đỏ

(a) Thủy triều đỏ sinh ra bởi tảo roi (Noctiluca); (b) Thủy triều PSP sinh ra bởi tảo

roi (Gymnodinium); (c) DSP sinh ra bởi tảo roi (Prorocentrum)

Các loài phù du, tảo phát triển mạnh mẽ với số lượng lớn làm thay đổi màu sắccủa mặt nước được gọi là thủy triểu đỏ (Hình 2.1) Đây là tên gọi chung để chỉ hiệntượng tảo nở hoa làm thay đổi màu sắc của nước với màu đỏ hoặc gần như nâu, và cótác động nghiêm trọng đến môi trường ven biển và hệ sinh thái thủy sinh [103] Trongmột số trường hợp, các loài vi tảo của thủy triều đỏ có thể sinh ra độc tố hoặc gây ratình trạng thiếu khí dẫn đến cái chết hàng loạt của các động vật biển, sự gia tăng củatảo độc được gọi là hiện tưởng tảo độc nở hoa (Harmful Algal Blooms - HABs) [67].Hay nói cách khác, hiện tượng nở hoa của tảo độc hại là các sự kiện mà tại đó sự tăngmật độ của một hoặc một số loài tảo độc hại đạt đến mức có thể gây nguy hại tới các

(c)

(b) (a)

sinh vật khác như gây chết tôm, cá, động vật thân mềm, con người ăn phải cũng bịngộ độc và có thể tử vong [9] Các hiện tượng thủy triều đỏ gây hại đã xảy ra nhiềuquốc gia như Brazil, Hàn Quốc, Trung Quốc, Nhật Bản, Chile, Canada, Anh, Pháp,

Ấn Độ, các quốc gia vùng biển Đen, Địa Trung Hải và gần đây là ở vịnh Ba Tư vàbiển Caspian (Hình 2.2) Trong đó, hiện tượng thủy triều đỏ được nhắc đến nhiều nhất

ở bờ biển vịnh Florida [103] Ở Việt Nam, một số lần tảo độc nở hoa đã được ghi

nhận như vào tháng 5, 6 năm 1998 tảo Noctiluca scintillans nở hoa ở khu vực vịnh

Văn Phong - Bến Gỏi thuộc vùng biển Khánh Hòa đã làm chết khoảng 20 tấn tômhùm với thiệt hại ước tính khoảng 6 tỷ đồng [9] và gần đây nhất là vào năm 2016,hiện tượng thủy triều đỏ xảy ra ở Nghệ An (hình 2.3) [10]

Hình 2.2 Hiện tượng tảo nở hoa toàn cầu và các chất độc của nó [85]

Hình 2.3 Hiện tượng thủy triều đỏ ở Nghệ An [10]

Trên thực tế, chu kỳ gây độc của các loài tảo độc như sau: tảo tạo ra độc tố, cácloài cá và nhuyễn thể có vỏ sử dụng chúng, vì vậy các chất độc của tảo tích tụ trong

cơ thể thủy sản và chuyển đến các cơ quan của chúng và ảnh hưởng đến chúng, cuốicùng, thông qua mạng lưới thức ăn, các chất độc này được nhập vào cơ thể con người

và gây nên các trường hợp ngộ độc, bệnh tật và gây tổn hại kinh tế [103] Các vectorchính của chất độc tảo đối với con người là các loài nhuyễn thể hai vỏ ăn lọc và cácloài cá có vây ăn phải tảo độc Nhìn chung thiệt hại do thủy triều đỏ gây nên là rất lớn.Nhuyễn thể có vỏ thường không bị ảnh hưởng bởi chất độc của bản thân tảo nhưng cóthể tích tụ độc tố trong mô của chúng đến mức chết người Hình 2.4 tóm tắt mối quan

hệ qua lại và các vector tiềm tàng các độc tố phát sinh từ HABs, nhưng tác động độchại đối với con người do tiêu thụ nhuyễn thể có vỏ

Hình 2.4 Chu trình độc tố: sơ đồ minh họa mối quan hệ qua lại giữa tảo độc và

nhuyễn thể có vỏ, cá có vây, chim và động vật có vú [55]

Hiện nay, người ta xác định có năm loại ngộ độc do độc tố tự nhiên từ tảo gâynên như [31]:

- Ngộ độc do nhuyễn thể có vỏ chứa độc tố gây mất trí nhớ (ASP): điển hình vụbùng phát ở Canada năm 1987

- Ngộ độc nhuyễn thể có vỏ chứa độc tố gây tiêu chảy (DSP)

- Ngộ độc nhuyễn thể có vỏ chứa độc tố gây liệt cơ (PSP)

- Ngộ độc nhuyễn thể có vỏ chứa độc tố thần kinh (NSP): như ở Bắc Carolina

- Ngộ độc cá ciguatera (CFP): độc tố ciguatera hòa tan trong mô cá, chủ yếu ởvùng nhiệt đới và đảo cận nhệt đới

Một trong những sự kiện kịch tính liên quan đến động vật có vú ở biển là trườnghợp tử vong hàng loạt nghiêm trọng đối với sư tử biển ở California do nhiễm độcdomoic acid (DA), vector chính được xác định là cá cơm [55]

Trong các loài tảo độc, tảo đơn bào hai roi và tảo silic là nhóm tác nhân sản xuất

ra nhiều loại độc tố có khả năng gây ngộ độc cho người nhất Tảo đơn bào hai roichính là tác nhân sinh ra độc tố gây tiêu chảy (hay hội chứng DSP), độc tố gây liệt cơ

(hay hội chứng PSP), độc tố gây độc thần kinh (hội chứng NSP), độc tố gây hội chứngAZP, độc tố gây ngộ độc khi ăn cá (hội chứng ciguatera) và palytoxin anolog Tảosilic (tảo cát) là nguyên nhân chính gây ra độc tố gây mất trí nhớ (hay hội chứng ASP)[17] Hình 2.5 mô tả một số loại ngộ độc và các độc tố của nó phân loại theo độ hòatan của độc tố.

Hình 2.5 Các chất độc biển và phân loại của chúng, dựa trên độ hòa tan, hiệu ứng

độc và cấu trúc hóa học [65]

Các độc tố do các loài tảo độc tạo ra bao gồm rất nhiều hợp chất, có kích thước

từ vài trăm đến hơn 1000 Da và khác nhau về độ hòa tan trong nước và trong chấtbéo Các nhóm chính của các chất độc thường được đặc trưng và rõ ràng bao gồm:saxitoxin (PSP), brevetoxins (NSP), domoic acid (ASP), okadaic acid/dinophysistoxin (DSP), azaspiracids (AZP), ciguatoxin (CFP) Trong hầu hết cáctrường hợp, một loại độc tố bao gồm một họ hoặc một nhóm các hợp chất có liên quanđến cấu trúc và chức năng, với dẫn xuất của các độc tố riêng lẻ thể hiện khả năng gâyđộc nội tại có thể khác với đồng phân của nó và hơn ba bậc về độ lớn Độc tố HABskhông chỉ xuất hiện ở các loài tảo sinh ra chúng, mà còn ở nhiều loại sinh vật kháctrên mạng lưới thức ăn thủy sinh hoặc biển, do kết quả của quá trình truyền dinhdưỡng Trong trường hợp thứ hai, một chất độc có thể được chuyển hóa hoặc biến đổisinh học thành một hợp chất khác về cấu trúc, có thể có độc tính cao hơn hoặc thấphơn so với phân tử chất độc ban đầu Sự đa dạng hóa học và cấu trúc rộng rãi của cácchất độc của tảo, cùng với sự khác biệt về hiệu lực nội tại và tính nhạy cảm của chúngvới biến đổi sinh học, là nguyên nhân dẫn đến nhiều thách thức liên quan đến việcphát hiện các hợp chất này [85]

2.1.2 Độc tố gây chứng mất trí nhớ (Amnestic shellfsh poisoning - ASP)

2.1.1.1 Giới thiệu chung

Độ hoà tan

Hò a tan tro ng chấ t

Hòa

tan trong

nước

Cấu trúc hoá họcHiệu ứng độc

Một vụ ngộ độc lớn ở người xảy ra vào năm 1987 tại đảo Prince Edward,Canada, đã khiến 3 người tử vong và 150 trường hợp ngộ độc cấp tính ở người sau khi

ăn vẹm xanh Các triệu chứng bao gồm đau quặn bụng, nôn mửa, hoa mắt, mất trí nhớ(chứng hay quên) Domoic acid đã được chứng minh là nguyên nhân chính gây nên sự

cố đó, được tìm thấy trong các các loài nhuyễn thể có vỏ với hàm lượng cao tới 1000mg.kg-1 trong các mô gây bệnh [49]

Ngộ độc do độc tố gây chứng mất trí nhớ được cho là do ăn phải nhuyễn thể có

vỏ có tích tụ domoic acid, một chất độc thần kinh do một số chủng thực vật phù dusinh ra Domoic acid (DA) là một loại độc tố gây nên chứng mất trí nhớ ở thủy sản,

ban đầu được phân lập từ loài tảo đỏ Chondria armata bởi các nhà nghiên cứu Nhật

Bản Các đặc tính gây độc thần kinh của domoic acid dẫn đến thoái hóa và hoại tử tếbào thần kinh trong các vùng cụ thể của hải mã [56] Độc tố này được tạo ra bởi các

loài tảo silic (tảo cát), như các loài Pseudonitzschia australis, P delicatissima, P multiseries, P pseudodelicatissima, P pungens (một số chủng), P seriata (Bates và

cs, 1989; Garrison và cs, 1993; Martin và cs, 1990; Rhodes và cs, 1998) [49]

Các quy định cho thấy nhuyễn thể có vỏ chứa hơn 20 µg domoic acid/1g thịtđộng vật có được coi là không thích hợp cho con người sử dụng [49] Các chươngtrình giám sát đã được thực hiện ở nhiều quốc gia trên toàn thế giới và việc đóng cửacác khu vực thu hoạch nhuyễn thể có vỏ xảy ra khi nồng độ domoic acid vượt quá giớihạn quy định

2.1.2.2 Đặc điểm hóa học

Domoic acid (C15H21NO6) có tên đây đủ là ([2S [2α, 3β, 4β (1Z, 3E, 5R)]] 2 Carboxy - 4 - (5 - carboxy - 1 - methyl - 1,3 - hexadienyl) - 3 - pyrrolidineacetic acid),trọng lượng phân tử là 311,24 g/mol, nóng chảy ở nhiệt độ 223 - 224°C, tan tốt trongnước (8 mg/ml ở 25°C), tan ít trong metanol (0,6 mg/ml) Đây là một amino acid kíchthích có tính acid [6] Một số tính chất vật lý của domoic acid được trình bày ở bảng 2.1

-Bảng 2.1 Các tính chất vật lý, hóa học của domoic acid [53]

Điểm nóng

chảy

Quay quang học

Trọng lượng phân tử UV (ethanol)

C15H21NO6311,14

Domoic acid có ba nhóm carboxyl và một nhóm amino thứ cấp Nó được xácđịnh là một chất tương tự giống glutamat, một chất dẫn truyền thần kinh trong não, và

là một chất tương tự của kainic acid (Hình 2.6). Kainic acid liên kết với một số thụ thểtrong hệ thần kinh trung ương và kích thích giải phóng glutamate trong cách thức củaexcitotoxin. Bằng chứng cho thấy rằng domoic acid ảnh hưởng đến quá trình chuyểnhóa canxi chuyển và kích thích một quá trình phụ thuộc vào canxi để điều chỉnh việcgiải phóng glutamate từ các đầu dây thần kinh trước synap [60]. 

Hình 2.6 Cấu trúc của domoic và các amino acid liên quan [88]

Domoic acid được sinh ra bởi các loài sinh vật biển và mười đồng phân của nócũng được tìm thấy ở các mẫu tương tự Hình 2.7 biểu thị cấu trúc hóa học củadomoic acid và các đồng phân của nó Các isodomoic acid là những thành phần phụ

so với domoic acid và không phải lúc nào cũng có mặt ở các loài nhuyễn thể có vỏgây ngộ độc mất trí nhớ Domoic acid có thể chuyển thành isodomoic acid khi tiếpxúc với nhiệt và ánh sáng của tia cực tím Do đó, domoic acid được chứng mình là sảnphẩm của quá trình sinh tổng hợp, sau đó chuyển hóa thành isodomoic acid trong điềukiện môi trường thích hợp Domoic acid và các đồng phân của nó tan trong nước vàlàm không bị phân huỷ dưới nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc khi tiếp xúc vớiánh sáng trong dung dịch muối vô trùng, tuy nhiên, nó được chứng minh là phân hủydưới điều kiện môi trường có tính acid (mất 50% domoic acid trong 1 tuần ở pH = 3)(Quilliam và cs, 1989 ) [60] Bảng 2.2 trình bày tỷ lệ của domoic acid và isodomoicacid trong một số loài nhuyễn thể có vỏ

Bảng 2.2 Tỷ lệ của domoic acid và isodomoic acid trong nhuyễn thể có vỏ [49]

Hợp chất Trai (%) Ốc móng tay (%) Cá cơm (%)

Kainic acid

* nd: không xác định

Domoic acid trong acetonitrile/nước (1:9 v/v) ở điều kiện tối là có thể ổn địnhtrong vòng 1 năm ở -12°C (hoặc thấp hơn), như ở loài trai ở 4°C thì domoic acidkhông bị ảnh hưởng trong 1 năm [24] Các nghiên cứu về ảnh hưởng của việc bảoquản và nấu nướng cho thấy nồng độ domoic acid trong nhuyễn thể có vỏ là bị giảm

đi trong các quá trình (Villac và cs, 1993;   Hatfield và cs, 1995;   Leira và cs, 1998   )[56]

isodomoic acid H

Hình 2.7 Cấu trúc hóa học của domoic acid và đồng phân của nó [81]

2.1.2.3 Nguồn và sự tích tụ domoic acid

Domoic acid được phát hiện đầu tiên trong loài tảo đỏ lớn Chondria armat ở

miền nam Nhật Bản (Take - moto và Daigo, 1958) Tuy nhiên, sau năm 1987 nó lại

bùng phát tại Canada do loài Pseudo-nitzschia sinh ra (Perl và cs, 1990) (Hình 2.8,

Bảng 2.3 trình bày một số loài tảo có khả năng sinh độc tố domoic acid

Bảng 2.3 Một số loài tảo sinh độc tố domoic acid [64]

Tảo đỏ

Alsidium corallinum Rhodomelaceae Impellizzeri và cs (1975)

Amansia glomerata Rhodomelaceae Sato và cs (1996)

Chondria armata Rhodomelaceae Takemoto và Daigo (1958)

Chondria baileyana Rhodomelaceae Laycock và cs (1989)

Digenea simplex Rhodomelaceae Sato và cs (1996)

Vidalia obtusiloba Rhodomelaceae Sato và cs (1996)

Tảo cát

Amphora coffeaeformis Catenulaceae Bates (2000)

Nitzschia navis-varingica Bacillariaceae Kotaki và cs (2000, 2005),

Lundholm và Moestrup (2000)

Pseudo-nitzschia australis Bacillariaceae Garrison và cs (1992)

Pseudo-nitzschia calliantha Bacillariaceae Martin và cs (1990), Lundholm và

cs (1997, 2003), Besiktepe và cs (2008)

Pseudo-nitzschia cuspidata Bacillariaceae Bates (2000), Lundholm và cs

(2003), Schetzer và cs (2007), Trainer và cs (2009)

Pseudo-nitzschia

delicatissima

Bacillariaceae Rhodes và cs (1996)

Pseudo-nitzschia fraudulenta Bacillariaceae Rhodes và cs (1998)

Pseudo-nitzschia galaxiae Bacillariaceae Lundholm và Moestrup (2002)

Pseudo-nitzschia multiseries Bacillariaceae Bates và cs (1989,1991,1993),

Pseudo-nitzschia pungens Bacillariaceae Bates và cs (1989,1991,1993),

Bates và cs (2004), Rhodes (1998)

Pseudo-nitzschia seriata Bacillariaceae Lundholm và cs (1994)

Pseudo-nitzschia turgidula Bacillariaceae Rhodes và cs (1998)

Theo: Kathi A.L (2009)

Domoic acid được chứng minh tích tụ đa dạng trong nhiều loài nhuyễn thể có vỏ

như các loại sò (Cerastoderma edule), cua (Cancer magister), nghêu (Scrobicularia plana ), trai xanh (Mytilus edulis), ốc móng tay (Siliqua patula) và điệp (Pecten maximus) (Wekell và cs, 1994; Rhodes và cs, 1998; Vale và Sampayo, 2001) DA bị

tích tụ trong nhuyễn thể do cơ chế ăn màng lọc nên có thể nhiễm trực tiếp từ các loàitảo độc, hoặc các vi sinh vật đã có hàm lượng DA bị tích tụ trong nhuyễn thể haimảnh vỏ, hàm lượng độc tố ở hệ thống tiêu hóa của nhuyễn thể cao hơn so với cơ thịt,tốc độ tích tụ DA trong nhuyễn thể cũng khác nhau giữa các loài, khả năng chuyểnhóa DA trong nhuyễn thể là rất thấp [56]

Khi nhuyễn thể đã bị tích tụ độc tố sinh học biển, ta có thể nuôi lưu (nuôi ở trongmôi trường nước biển sạch) thì có thể làm giảm hàm lượng độc tố Ví dụ: theo nghiêncứu của Novaczek, 1992 cho thấy có 50% hàm lượng DA trong loài vẹm xanh đượcrửa giải trong 24 giờ nuôi lưu, trong khi đó phải mất 86 ngày để rửa giải 50% DA

trong razor clams (Siliqua patula) [9].

2.1.2.4 Cơ chế tác động

DA bao gồm một vòng prolin, ba nhóm carboxyl và một nhóm imino, phân tử

DA chứa hai liên kết đôi liên hợp trong chuỗi bên và hình dạng của các liên kết này cóliên quan trực tiếp đến sự tương tác tại thụ thể glutamate và độc tính của phân tử Cơchế gây độc cũng được giải thích bởi cơ chế tác dụng thông qua các thụ thể glutumate[88] Domoic acid có tác dụng kết hợp với glutamate nội sinh và chất tái tạo N-methyl-D-asparte (NMDA),  α-amino-3-hydroxy-5-metyl-4-isoxazole propionat(AMPA) gây độc cho cơ thể người [64]

Do có cấu trúc tương tự như kainic acid (KA), glutamic acid (Glu) và asparticacid (Asp), nên không có gì ngạc nhiên khi DA tương tác với các thụ thể glutamate(GluR) trên đầu cuối tế bào thần kinh [64] Các nghiên cứu chỉ ra cơ chế gây độc của

DA là tương đồng với KA, Glu và các chất tương tự nó nhưng nó có ái lực với các thụthể mạnh hơn nhiều lần, DA mạnh hơn 3 lần so với kainic acid và mạnh hơn 100 lần

so với acid glutamic [74]

Cơ chế cơ bản của glutamate (Glu) và domoic acid là gây độc thần kinh trong tếbào thần kinh Quá trình khử cực của tế bào trước synap kích hoạt giải phóng Ca2+ nộisinh huy động các túi chứa Glu lên bề mặt màng Glu sau đó được giải phóng vào khetiếp hợp bằng cách xuất bào, nơi nó có thể tương tác với các thụ thể trên bề mặt tếbào DA ngoại sinh có thể tương tác trong khe hở synap với từng loại trong số ba loại

phụ thụ thể ionotropic bao gồm thụ thể kainate, AMPA và NMDA trên màng tế bào.Việc kích hoạt các thụ thể kainate và AMPA dẫn đến giải phóng Ca2+ qua các kênhion ghép đôi, vào tế bào sau synap DA cũng có thể liên kết với các thụ thể NMDAđược liên kết với cả kênh ion Ca2+ và NA/K+ và dẫn đến dòng chảy tế bào của cả Na+

và Ca2+ Không giống như Glu, DA gây ra sự kích hoạt thụ thể kéo dài gây ra dòngchảy liên tục của các cation vào tế bào và các tín hiệu hóa học thích hợp để giải mẫncảm bị chặn lại Lượng Ca2+ nội bào dư thừa gây ra rối loạn chức năng tế bào, sưngtấy tế bào và cuối cùng là chết tế bào Cơ chế này được minh họa trong hình 2.10 [64]

Hình 2.10 Cơ chế tác động của Glutamate và domoic acid [64]

Glutamate là chất dẫn truyền thần kinh kích thích chính trong não và là mộtthành phần quan trọng đối với tất cả quá trình truyền qua khớp thần kinh, Glu quámức được cho là do thoái hóa thần kinh, động kinh và quá trình apoptosis Sự kíchhoạt quá mức của GluR do Glu và Asp nội sinh bắt đầu một loại các sự kiện sinh hóa

có thể đẫn dến tế bào thần kinh chất thương hoặc chết tế bào Điều này là do các dòngchảy quá mức của các Ca2+ vào tế bào thần kinh thông quá các kênh ion được kíchhoạt bằng cách kích hoạt GluR’s [64] Trong một nghiên cứu của Berman và cs (2002),theo dõi nồng độ Ca2+ nội bào theo thời gian thực trong tế bào thần kinh, báo cáo rằngnồng độ tăng lên khi đáp ứng điều trị bằng domoic acid và có tương quan với sự mất

tế bào thần kinh Các tác giả chỉ ra rằng sự gia tăng nồng độ Ca2+ là do kích hoạt cácthụ thể glutamate và các kênh caxi nhạy cảm với điện thế và sự đảo ngược của chấttrao đổi ion NA/K+ Do đó, domoic acid liên kết với các thụ thể glutamate trong cácvùng cụ thể của não dẫn đến kích thích các tế bào thần kinh, làm tăng dòng Ca2+ dẫnđến không duy trì được cân bằng nội môi ion trong tế bào và làm chết tế bào thần kinh