Lời mở đầu 4 1 Tổng quan về mycotoxin 5 1 1 Khái niệm 5 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM ĐỘC TỐ HỌC Đề tài Tìm hiểu về Mycotoxin GVHD Nguyễn Đình Thị Như Nguyện Thành viên th[.]
Tổng quan về mycotoxin
Khái niệm
Mycotoxin là hợp chất thứ cấp do một số loại nấm mốc sản sinh, có khả năng gây bệnh hoặc tử vong cho con người và động vật thông qua đường tiêu hóa, hô hấp hoặc tiếp xúc Điều quan trọng là mycotoxin có thể gây hại ngay cả ở nồng độ rất thấp.
Lịch sử phát hiện mycotoxin
Mycotoxin đã được phát hiện từ những năm 1960, với aflatoxin là loại đầu tiên Chỉ sau 15 năm, đã có thêm 7 loại mycotoxin khác được phát hiện, gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe và năng suất của gia súc, gia cầm Hiện nay, số lượng mycotoxin đã tăng lên đến 300 loại, và con số này vẫn tiếp tục gia tăng hàng ngày.
Aflatoxin lần đầu tiên được phát hiện ở bệnh gà Thổ Nhĩ Kỳ và sau đó đã được xác định là có thể nhiễm ở nhiều loài vật nuôi khác như chuột, lợn, chó và thỏ.
Vào năm 1960, một dịch lợn đã xảy ra tại miền đông nam nước Anh, khiến 100.000 gà con từ 3-6 tuần tuổi chết với các triệu chứng như biếng ăn, xã cánh và xù lông, dẫn đến tử vong trong vòng một tuần Ngoài ra, hàng loạt dịch nhiễm aflatoxin đã bùng phát do tiêu thụ sắn củ bị mốc tại Uganda, gạo bị mốc tại Đài Loan vào năm 1967, Ấn Độ vào năm 1975, và Kenya vào năm 1982.
Phân loại
Bản chất hóa học
Các hợp chất loại quinone
Các chất có nhân piron
Các hợp chất loại terpen
Tác nhân tổng hợp mycotoxin
Độc tố do Aspergillus Flavus tổng hợp Độc tố do các Aspergillus khác Độc tố các Penicilium Độc tố do Stachybotrys Độc tố do các loài nấm khác
Bệnh lý do mycotoxin gây ra
Mycotoxin gây ra các hội chứng ung thư, nhiễm độc gan: aflatoxin, ochratoxin, islanditoxin.
Mycotoxin gây nhiễm độc thận: citrinin, ochratoxin
Mycotoxin gây hội chứng nhiễm độc tim: axit penicilic
Mycotoxin gây nhiễm độc thần kinh: clavacin
Mycotoxin gây sẩy thai, động đực: zeralenon
Mycotoxin thường được phân loại theo bệnh lý, nhưng cách này không chính xác vì một độc tố có thể gây ra nhiều hội chứng khác nhau Ngược lại, một hội chứng có thể do sự kết hợp của nhiều độc tố khác nhau gây ra.
Độc tính
Sự nhiễm nấm mốc trên nông sản thực phẩm gây thiệt hại lớn, làm mất máu và tiêu hao nguyên liệu trong quá trình sản xuất Nghiêm trọng hơn, nấm mốc có khả năng tổng hợp mycotoxin, dẫn đến nhiễm độc thực phẩm và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của vật nuôi và người tiêu dùng Theo FAO năm 1996, hơn 25% nông sản hàng năm bị nhiễm nấm mốc, và hiện nay, nhiều loại mycotoxin như aflatoxin B1, fumonisin và ochratoxin thường được phát hiện cùng lúc trên một sản phẩm nông nghiệp.
Mycotoxin có thể gây ngộ độc cấp tính hoặc mãn tính, với ngộ độc cấp tính dẫn đến nhiều đợt dịch bệnh và tỷ lệ tử vong cao Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, người Nga phải ăn gạo còn sót lại trên đồng ruộng do đói kém, dẫn đến hàng ngàn ca nhiễm độc, thậm chí có làng bị xóa sổ do độc tố T-2 từ nấm mốc Fusarium sprotrichioides Tình trạng nhiễm độc tố nấm mốc đỏ đã xảy ra ở Nhật Bản vào những năm 195-, và ở Ấn Độ vào năm 1987 do độc tố DON, khiến hàng ngàn người bị nhiễm và tử vong Tại Trung Quốc, hơn 10,000 ca nhiễm độc tố cấp tính đã được ghi nhận trong vòng 20 năm, chưa kể số liệu từ các vùng nông thôn.
Mycotoxin không chỉ gây nhiễm độc cấp tính mà còn dẫn đến nhiều bệnh lý khác nhau khi con người tiêu thụ thực phẩm chứa độc tố trong thời gian dài Tùy thuộc vào loại mycotoxin, chúng có thể ảnh hưởng đến các hệ thống khác nhau trong cơ thể như gan, thận, hệ thần kinh và hệ tiêu hóa của động vật.
Cơ chất Hội chứng chủ yếu Động vật cảm thụ
Aflatoxin A flavus Hạt có dầu, bột
Lợn>trâu>bò>vịt>gà Người, cá
Isladitoxin A.isladicum Gạo, lúa, Nhiễm Người miến độc gan
Ochratoxin A.ochraceus Các loại hạt, gạo, lạc
Ung thư, nhiễm độc gan
Citrinin P.citrinum Lạc, gạo, ngô, các loại hạt khác
Axit penicilic P.cyclopium Ngũ cốc Nhiễm độc tim
Clavacin A.clavatus Ngũ cốc, hạt ủ mầm
Trâu, bò, người, gia cầm
Ngô và các loại thực phẩm
T.viride Các sản phẩm dạng hạt Đi ngoài, nhiễm độc dạ dày
Các hợp chất gốc quinon
Các sản phẩm ngũ cốc, nước quả
Bảng 2: Một số hậu quả nhiễm độc do các mycotoxin điển hình gây nên
Mycotoxin gây ra nhiều bệnh lý nghiêm trọng, chủ yếu ảnh hưởng đến gan và thận, với các triệu chứng như u gan, thoái hóa tế bào gan, xơ hóa và tăng sinh ống dẫn mật Ngoài ra, người và động vật nhiễm độc tố này có thể gặp phải tình trạng tăng ure huyết, albumin niệu và viêm cầu thận Một số mycotoxin còn độc hại cho tim, gây ra hội chứng chảy máu và các triệu chứng nguy hiểm khác Chúng cũng làm suy yếu hệ miễn dịch và có khả năng gây biến dị, ung thư và quái thai Mycotoxin ảnh hưởng đến chuyển hóa thức ăn và giảm tỉ lệ sinh sản, đồng thời gây tổn hại hệ thần kinh, dẫn đến các triệu chứng như bệnh ngoài da, sẩy thai và nhiều hội chứng khác Tuy nhiên, bệnh do mycotoxin không có tính di truyền, không lây nhiễm và không gây nhiễm trùng.
Cơ chế tác động của mycotoxin
Các mycotoxin khác nhau ảnh hưởng đến cơ thể theo nhiều cách khác nhau Tuy nhiên, nhìn chung, chúng đều có khả năng ức chế hoặc biến đổi quá trình trao đổi chất thông qua một số cơ chế nhất định.
- Ảnh hưởng hoặc ức chế quá trình hình thành tế bào.
- Ảnh hưởng tới quá trình phosphoryl hóa, ức chế chuỗi hô hấp.
- Tạo cầu kim loại, làm thiếu hụt các kim loại cần thiết cho sinh vật và ảnh hưởng tới hệ thống enzyme của cơ thể.
- Ảnh hưởng tới mức độ sao chép thông tin di truyền hoặc tổng hợp enzyme, AND.
Sự sinh tổng hợp mycotoxin ở nấm mốc
Các nấm mốc điển hình sinh độc tố
Khoảng 30-40% số nấm mốc đã được phân loại có khả năng sản sinh độc tố với liều lượng và độc tính khác nhau Nhiều loại nấm có thể tạo ra cùng một loại độc tố, như clavacin, với hơn 10 loài nấm mốc như Aspergillus clavatus và Penicillium urtace có khả năng này Một loài nấm cũng có thể sản sinh ra nhiều loại độc tố khác nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường và cơ chất, ví dụ như A fumigatus có thể tổng hợp fumigatin, gliotoxin, axit henvoic và fumagilin Trong một loài, chỉ một số chủng nhất định có khả năng sinh sản độc tố, và ngay cả với một chủng đã được xác nhận, mycotoxin có thể chỉ được tổng hợp trên những cơ chất cụ thể.
Acetoxyscirpenediol Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F avenaceum, F roseum, F nivale
Acetyldeoxynivalenol Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F avenaceum, F roseum, F nivale
Acetylneosolaniol Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F avenaceum, F roseum, F nivale Độc tố acetyl T-2 Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F avenaceum, F roseum, F nivale
Avenacein Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F avenaceum, F roseum, F nivale
Beauvericin Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F avenaceum, F roseum, F nivale
Butenolid Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F avenaceum, F roseum, F nivale
Calonectrin Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F avenaceum, F roseum, F nivale
Citrinin Aspergillus carneus, A terreus, Penicillium citrinum,
Citreoviridin Aspergillus terreus, Penicillium citreoviride
Deacetylcalonectrin Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F avenaceum, F roseum, F nivale
Deoxynivalenol diacetat Fusarum moniliforme, F nivale
Fusarum moniliforme, F culmorum, F avenaceum, F. roseum, F nivale
Enniatins Fusarum moniliforme, F avenaceum, F solani, F. nivale
Fructigenin Fusarum moniliforme, F culmorum, F avenaceum, F. roseum
Fumonisin B 1 Fusarum moniliforme, F culmorum, F avenaceum, F. nivale
Gliotoxin Alternaria, Aspergillus fumigatus, Penicillium Độc tố HT-2 Fusarium moniliforme, F culmorum, F avenaceum,
Ipomeanin Fusarium moniliforme, F culmorum, F avenaceum,
Lateritin Fusarium moniliforme, F culmorum, F avenaceum,
Moniliformi Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F avenaceum, F roseum, F nivale
Monoacetoxyscirpenol Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F avenaceum, F roseum, F nivale
Neosolaniol Fusarum moniliforme, F solani, F culmorum, F. avenaceum, F roseum
Nivalenol is a mycotoxin produced by various Fusarium species, including F moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F culmorum, F avenaceum, F roseum, and F nivale Additionally, the NT-1 and NT-2 toxins are also associated with these Fusarium species, highlighting the potential risks posed by these fungi in agricultural settings.
Ochratoxin Aspergillus ochraces, Penicillium viridictum
Patulin Aspergillus clavatus, Penicillium expansum, Botrytis,
Rubrosulphin Penicillium brunneum, P kloeckeri, P rugulosum
Sambucynin +1 Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F solani, F avenaceum, F roseum, F. nivale
Satratoxin, F, G, H Stachybotrys chartarum, Trichoderma viridi
Scirpentriol Fusarum moniliforme, F equiseti, F oxysporum, F. culmorum, F solani, F avenaceum, F roseum, F. nivale
Stergmatocystin Aspergillus flavus, A nidulans, A versicolor,
Penicillium rugulosum Độc tố T-1 Fusarum moniliforme, F equiseti, F culmorum, F. solani, F avenaceum, F roseum, F nivale Độc tố T-2 Fusarum moniliforme, F equiseti, F culmorum, F. solani, F avenaceum, F roseum, F nivale
Triacetoxyscirprndiol Fusarum moniliforme, F equiseti, F avenaceum, F. roseum, F nivale
Verucarin Myrothecium verrucaria, Dendrodochium spp,
Viopurpurin Trichophyton spp, Prnicillium aurantiogriseum, P. crustosum, P viridicatum
Viomellein Aspergillus spp, Penicillium aurantiogriseum, P. crustosum, P viridicatum
Yavanicin Fusarium culmorum, F graminearum, F oxysporum,
Zearlenon Fusarium culmorum, F graminearum, F oxysporum,
F nivale Bảng 3: Các mycotoxin chủ yếu và nấm mốc sản sinh ra chúng
Các giống nấm mốc có vai trò quan trọng nhất tạo ra mycotoxin bao gồm
Aspergillus, Penicillium và Fusarium Ngoài ra các nấm mốc thuộc các loài khác cũng có thể tạo ra mycotoxin.
Việc định danh nấm mốc chủ yếu dựa vào các đặc điểm phân loại của chúng, với các nấm mốc được nuôi cấy trên môi trường đặc thù để nhận diện hình thái đặc trưng Năm 1973, Pitte và cộng sự đã tiêu chuẩn hóa các môi trường và điều kiện nuôi cấy nhằm phân loại chính xác các nhóm nấm mốc Chẳng hạn, môi trường dicloran-nấm men-đường-thạch (DYSA) được sử dụng để phân biệt giữa Penicillium verrucosum và P viridicatum, trong khi môi trường creati-đường-thạch giúp phân loại các loại Penicillium dựa trên khả năng sử dụng protein hoặc carbohydrate.
Nấm mốc có thể được xác định thông qua các chất trao đổi bậc hai và các kỹ thuật như sắc ký lớp mỏng hoặc HPLC Ngoài ra, việc xác định nhóm nấm mốc còn dựa vào các enzym mà chúng tổng hợp, sử dụng kỹ thuật điện di trên gel với cơ chất đặc hiệu Phát hiện enzym có thể thực hiện bằng cách nhuộm gel với thuốc nhuộm tương ứng hoặc quan sát sự thay đổi của cơ chất và sự xuất hiện của sản phẩm phân giải trên gel.
Hiện nay, việc xác định tên các nấm mốc sinh mycotoxin được thực hiện thông qua các phương pháp sinh học phân tử Các phương pháp này bao gồm kỹ thuật so sánh tính đa hình của các đoạn DNA được cắt bởi enzym giới hạn và phương pháp lai giữa các đoạn mồi đặc trưng của từng nhóm nấm mốc.
AND của các nấm mốc cho phép phát hiện tính bắt cặp mồi và AND mẫu thông qua sự phát quang của mẫu dò đánh dấu Phương pháp điện di trên gel agarose được sử dụng để phân tích các sản phẩm lai.
Điều kiện phát triển và tổng hợp mycotoxin của nấm mốc
Tám điều kiện chính ảnh hưởng đến sự phát triển nấm mốc trên nông sản thực phẩm bao gồm: hoạt độ nước, nồng độ ion hydro, hàm lượng khí CO2 và O2 trong môi trường bảo quản, trạng thái của nông sản (rắn hoặc lỏng), bản chất môi trường dinh dưỡng, ảnh hưởng của một số chất tan đặc biệt và chất bảo quản Trong quá trình bảo quản, một số yếu tố này có thể được cố định hoặc ổn định Thông thường, các sản phẩm ở trạng thái rắn với pH gần trung tính tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nấm mốc Do đó, các yếu tố như hoạt độ nước, nhiệt độ, khí và chất bảo quản là những yếu tố quyết định chính trong việc kiểm soát sự phát triển nấm mốc trên nông sản thực phẩm.
Hoạt độ nước (aw) là yếu tố quan trọng trong việc xác định mối quan hệ giữa hàm lượng nước trong thực phẩm và sự phát triển của vi sinh vật Giá trị của aw được biểu diễn dưới dạng thập phân, tương ứng với độ ẩm tương đối ở trạng thái cân bằng của sản phẩm (ví dụ: 0,30) Khi thực phẩm được bảo quản ở nhiệt độ ổn định trong bao bì kín, hàm lượng nước sẽ đạt đến trạng thái cân bằng với hơi nước trong môi trường xung quanh, theo công thức: \[a_w = \frac{HR_{kk}}{100}\]
Trong nhiều trường hợp, hoạt độ nước (aw) là yếu tố môi trường chính ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm mốc và độ ổn định của sản phẩm bảo quản Việc hiểu rõ tác động của aw đối với sự phát triển của nấm mốc và sự hình thành mycotoxin sẽ giúp dự đoán khả năng tạo ra mycotoxin trong các sản phẩm bảo quản.
Nấm mốc, giống như mọi sinh vật khác, cần nước để tồn tại và sinh sản Chúng có khả năng chịu đựng môi trường có hoạt độ nước thấp cao hơn nhiều vi sinh vật khác Trong số đó, một số loài nấm mốc thuộc nhóm sinh vật ưa khô (xerophile) có thể phát triển ở mức hoạt độ nước (aw) bằng 0,75 hoặc thấp hơn trong vòng sáu tháng Do đó, nông sản thực phẩm được bảo quản trong không khí có độ ẩm 75% hoặc 85% có nguy cơ bị tấn công bởi các nấm mốc ưa khô trong điều kiện bảo quản bình thường.
Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh sản và nảy mầm của bào tử nấm mốc Dựa vào nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển, nấm mốc được phân loại thành năm loại khác nhau.
1) Nấm mốc ưa nhiệt (đến 60 o C, thermophile)
2) Nấm mốc chịu nhiệt (20-50 o C, thermotolerant)
3) Nấm mốc ưa nhiệt (10-40 o C, mesophile)
4) Nấm mốc ưa lạnh (5-10 o C, psychrophile)
5) Nấm mốc ưa băng giá (dưới 10 o C, cryophile)
Hầu hết nông sản thực phẩm, đặc biệt là ngũ cốc, cần được bảo quản ở nhiệt độ thích hợp để ngăn chặn sự phát triển của nấm mốc Tại các nước nhiệt đới, nông sản thực phẩm thường bị tấn công bởi Aspergillus, loại nấm mốc phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ ấm (30 o C) và độ ẩm cao (85%).
5.2.3 Môi trường khí điều tiết
Giảm hàm lượng oxy hoặc tăng hàm lượng cacbonic trong khí quyển bảo quản nông sản thực phẩm đều có tác dụng hạn chế sự phát triển nấm mốc.
Các chất chống mốc và chống sâu hại thường giúp hạn chế sự phát triển của nấm mốc, nhưng không được phép sử dụng cho sản phẩm thực phẩm dành cho con người Trong một số trường hợp, các chất bảo quản gốc axit như propionat có thể được sử dụng trong thức ăn gia súc.
5.2.5 Phối hợp các yếu tố
Các yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm thường không tác động riêng rẽ mà đồng thời Việc phối hợp các yếu tố hạn chế như độ ẩm (aw) thấp, nhiệt độ thích hợp và khí quyển điều tiết có thể kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Trong điều kiện tự nhiên, aw là yếu tố chủ đạo quyết định thời gian bảo quản Phương pháp "sấy khô nhanh chóng và bảo quản sản phẩm khô ráo" là cách hiệu quả nhất để ngăn ngừa nấm mốc, từ đó giảm thiểu nguy cơ nhiễm mycotoxin.
Trong nhiều trường hợp, điều kiện phát triển của nấm mốc trên nông sản thực phẩm không trùng với điều kiện tối ưu cho tổng hợp mycotoxin của chúng.
Một số mycotoxin điển hình
Aflatoxin
Aflatoxin là một trong những độc tố nấm mốc được nghiên cứu nhiều nhất, thuộc nhóm hợp chất trao đổi chất thứ cấp của các nấm Aspergillus flavus và A parasiticus Độc tố này thường xuyên xuất hiện trên các sản phẩm nông nghiệp cả trước và sau thu hoạch Mặc dù chỉ được phát hiện từ những năm 1960, tác hại của aflatoxin đã được nhận thức từ rất lâu trước đó.
Aflatoxin lần đầu tiên được phát hiện ở bệnh gà Thổ Nhĩ Kỳ và sau đó đã được xác định là có thể ảnh hưởng đến nhiều loại vật nuôi khác như chuột, lợn, thỏ, chó, trâu bò, cừu và ngựa Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cũng cho thấy ong, cá hồi và tôm có thể bị nhiễm aflatoxin Kết quả cho thấy động vật nuôi trong điều kiện suy dinh dưỡng hoặc kém dinh dưỡng có nguy cơ nhiễm độc cao hơn so với những động vật khỏe mạnh.
Vào năm 1960, một dịch bệnh nghiêm trọng đã xảy ra tại miền đông nam nước Anh, khiến hơn 100.000 con gà con từ 3-6 tuần tuổi chết, với triệu chứng biếng ăn, xã cánh, xù lông và tử vong sau một tuần, được gọi là bệnh X của gà Từ đó, nhiều dịch nhiễm aflatoxin đã bùng phát do tiêu thụ thực phẩm bị mốc, như tại Uganda, Đài Loan năm 1967, Ấn Độ năm 1975, Kenya năm 1982 (khiến 14.000 vịt con chết sau một tuần) và gần đây nhất là ở Malaysia năm 1988 Những dịch bệnh này được xác định là hậu quả của việc hấp thu aflatoxin từ các sản phẩm bị nhiễm nấm mốc.
Nhiễm aflatoxin không chỉ ảnh hưởng đến an toàn thực phẩm và sức khỏe người tiêu dùng mà còn gây thiệt hại lớn về kinh tế và thương mại Aflatoxin có thể xuất hiện trên nhiều loại nông sản, bao gồm lương thực, hạt có dầu và sữa.
Năm 1962 người ta phát hiện cấu trúc các dạng khác nhau của difuran- cumarin, aflatoxin bao gồm 18 dạng hợp chất đa vòng bifuran như B1, B2, G1,
Các aflatoxin bao gồm GM1, G2, G2a, M1, M2a, GM2, P1, Q1, R0, RB1, RB2, AFL, FLH, AFLM cùng với các dẫn xuất methoxy, ethoxy và acetoxy Trong số này, chỉ có một số ít, đặc biệt là aflatoxin B1, được nấm mốc tổng hợp trên nông sản và là các hợp chất tự nhiên Các aflatoxin còn lại chủ yếu là chất trao đổi chất hoặc dẫn xuất Chúng có khả năng phát huỳnh quang và hấp thụ mạnh tia tử ngoại (365nm) với các mức độ khác nhau, trong đó aflatoxin B1 và B2 phát huỳnh quang màu xanh nước biển Bảng dưới đây trình bày các tính chất phát huỳnh quang điển hình của các aflatoxin.
Trạng thái λ hấp thụ cực đại λ phát huỳnh quang cực đại
Bảng 6 1 Tính chất phát huỳnh quang của các aflatoxin
6.1.3 Nấm mốc tổng hợp aflatoxin
Các chủng nấm mốc tổng hợp aflatoxin chủ yếu thuộc loài Aspergillus, đặc biệt là ba chủng A flavus, A parasiticus và A momius Sự tổng hợp aflatoxin phụ thuộc vào tương tác giữa genotip của nấm mốc và điều kiện môi trường A flavus là chủng nấm mốc phổ biến trong không khí và đất, thường xuất hiện trên nhiều nông sản như ngô, lúa gạo, lúa mì, hạt bông, lạc, đậu tương, ớt và cà phê Chủng nấm này phát triển tốt trong điều kiện khí hậu ẩm và nóng của Việt Nam và các nước nhiệt đới, thậm chí có thể sinh trưởng ở độ ẩm thấp hơn 75-80% Khi nhiệt độ và độ ẩm cao, khả năng tổng hợp aflatoxin của A flavus tăng cao.
Aflatoxin trong cơ thể động vật nhiễm độc được chuyển hoá nhanh chóng, với 85% lượng aflatoxin được chuyển hoá và bài tiết qua sữa và nước tiểu chỉ sau 48 giờ Sau 4 ngày, không còn phát hiện aflatoxin trong sữa, và sau 6 ngày, nó cũng không còn trong phân và nước tiểu.
Triệu chứng nhiễm độc aflatoxin được nghiên cứu qua các vụ nhiễm tự nhiên và thử nghiệm trên động vật, với các biểu hiện cấp tính và mãn tính Nhiễm độc mãn tính có thể gây ung thư, quái thai và đột biến, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tuổi, giới tính, loài và tình trạng dinh dưỡng LD50 khác nhau giữa các loài, với chuột và gia cầm nhạy cảm hơn, trong khi cừu và lợn có khả năng chịu đựng cao hơn Nhiễm độc cấp tính có thể dẫn đến tử vong, trong khi gan của vật nhiễm thường có màu nhợt và sưng to, có thể kèm theo hoại tử và chảy máu Rối loạn do nhiễm độc mãn tính thể hiện qua chán ăn, chậm lớn và sụt cân, với tổn thương lớn nhất xảy ra ở gan Có mối liên quan giữa nhiễm aflatoxin và ung thư gan, đặc biệt ở khu vực Châu Á và Châu Phi Aflatoxin B1 là độc tố chính, gây ung thư ở gan, thận, dạ dày và hệ thần kinh.
6.1.5 Hạn chế sự nhiễm aflatoxin Để hạn chế và kiểm soát aflatoxm trong công nghệ sau thu hoạch nhiều biện pháp hạn chế hoặc giảm bớt hàm lượng aflatoxin cho nông sản bảo quản được áp dụng như xử lý nhiệt với nuối amoni, monomethylamin, natri hydroxyt, natri hypoclorit, H20, Các nghiên cứu chứng minh rằng sử dụng khí quyển biến đổi có khả năng kiểm soát được hàm lượng aflatoxin: CO2 tăng từ 0,5 % (không khí) tới 100%, oxy giảm từ 5 % xuống l% làm giảm sự tạo thành aflatoxin Khả năng ức chế tạo thánh aflatoxin của CO2 thể hiện ở 15°C rõ hơn so với ở 30°C Việc giảm aw từ 0,99 tới 0,85 cũng làm giảm sự tổng hợp aflatoxin Bên cạnh đó, các biện pháp kiểm soát sinh học aflatoxin cũng rất hứa hẹn, bao gồm từ việc tạo giống cây trồng, vật nuôi kháng nấm sự đụng thuốc bảo vệ thực vật và kháng nấm trên đồng ruộng, và sau cùng là các biện pháp công nghệ gen nhằm vô hoạt gen sinh độc tố ở nấm mốc
Theo cách tiếp cận mới, việc sử dụng các chế phẩm enzyrcumethyl transferase có thể phát triển để phân giải tiền aflatoxin Điều này được thực hiện bằng cách tạo ra các giống nấm mốc cạnh tranh với nấm mốc sinh aflatoxin B1, thông qua việc loại bỏ gen sinh độc tố của các chủng gốc Sau đó, các giống này được đưa trở lại môi trường sinh thái để cạnh tranh với các chủng nấm hoang dã sinh độc tố, nhằm bảo vệ vật nuôi và cây trồng bằng công nghệ tái tổ hợp ADN có gắn gen kháng nấm.
Ochratoxin
Ochratoxin A (OTA) có thể được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm như ngô, lúa mỳ, lúa mạch, bột mỳ, gạo, đậu đỗ, hạt cà phê và thức ăn gia súc Nghiên cứu gần đây tại Pháp và Châu Âu cho thấy nhiều mẫu thực phẩm chứa OTA với nồng độ vượt quá 10 ppb, gấp 10 lần ngưỡng an toàn Kể từ năm 1996, nhiều phát hiện về OTA đã được công bố trong các sản phẩm như nho, ngũ cốc và cà phê Một nghiên cứu mới từ Pháp cho thấy trong 450 mẫu rượu nho Châu Âu, vang đỏ có tỷ lệ nhiễm OTA cao hơn so với vang trắng và vang hồng Sự nhiễm OTA cũng phụ thuộc vào xuất xứ địa lý của nguyên liệu.
Ochratoxin là một loại độc tố phổ biến, bên cạnh các mycotoxin khác như aflatoxin, bao gồm các dạng ochratoxin A, B và C cùng với các dẫn xuất của chúng Về cấu trúc hóa học, OTA là hợp chất của izocoumarin liên kết với nhóm A-phenylalanin Độc tính của các ochratoxin khác nhau phụ thuộc vào độ khó hoặc dễ tách nhóm hydroxyl phenol.
6.2.2 Nấm mốc tổng hợp OTA
Các chủng nấm mốc có khả năng tổng hợp OTA vẫn chưa được xác định rõ ràng Tuy nhiên, nghiên cứu hiện tại cho thấy rằng các chủng nấm mốc có thể khác nhau đáng kể tùy thuộc vào đối tượng, chủ yếu thuộc về hai giống nấm phổ biến là Aspergillus và Penicillium Chẳng hạn, Aspergillus carbonarius và Aspergillus ochraceus là những chủng thường gặp trên lương thực và thực phẩm Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự phát triển của các nấm mốc này có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Sự hình thành ochratoxin A (OTA) phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, hoạt độ nước và bản chất của sản phẩm Các chủng sinh OTA có sự khác biệt rõ rệt theo khu vực địa lý, khí hậu và loại sản phẩm bị nhiễm Đặc biệt, các chủng tổng hợp OTA có khả năng sản xuất đồng thời nhiều loại mycotoxin khác như axit penicilic và citrinin.
Ochratoxin A (OTA) là loại ochratoxin có độc tính cao nhất Hợp chất này không có mùi, tồn tại dưới dạng tinh thể, hòa tan trong các dung môi phân cực và dung dịch bicabonat, nhưng hòa tan hạn chế trong nước.
OTA là một độc tố nấm mốc có liên quan đến bệnh thận cấp tính ở lợn, gây quái thai cho chuột và phôi gà LD50 của OTA là 20 mg/kg đối với chuột và 3,6 mg/kg đối với gà con 10 ngày tuổi Đối với con người, OTA có thể gây ra chứng bệnh suy thận vùng Bancăng và các trường hợp nhiễm độc cấp tính có thể dẫn đến tử vong Kể từ năm 1993, cơ quan nghiên cứu Quốc tế về ung thư đã phân loại OTA vào nhóm 2B, tức là các hợp chất có khả năng gây ung thư Ngoài ra, OTA còn bị nghi ngờ là chất có thể gây nhiễm độc thần kinh.
6.2.4 Hạn chế sự nhiễm ochratoxin
Hiện tại, hiểu biết về OTA vẫn còn hạn chế so với aflatoxin Nghiên cứu cho thấy khí quyển điều hoà 30% CO2 có thể hoàn toàn ức chế sự hình thành OTA Tuy nhiên, OTA rất bền vững với các xử lý nhiệt và hóa chất; chỉ 76% lượng OTA giảm đi khi gia nhiệt ở 250°C trong 40 phút So với aflatoxin, OTA cũng bền vững hơn trong môi trường ẩm Dung dịch OTA trong methanol không bị phân huỷ khi chiếu xạ lên tới 7,5 Mrad Đến nay, chưa có biện pháp hiệu quả nào để phân huỷ độc tố nấm mốc này, do đó, cần chú trọng và áp dụng mọi biện pháp nhằm giảm thiểu và hạn chế sự hình thành OTA trong các sản phẩm.
Patulin (clavaxin)
Patulin, hay còn gọi là clavaxin, là một sản phẩm trao đổi chất thứ cấp của nấm mốc, ban đầu được biết đến như một loại thuốc chữa cảm lạnh, nhưng sau đó đã phát hiện ra tính độc hại của nó Hợp chất này có công thức hóa học là 4-hyđroxy-4-H-furo[3,2c]pyran-2(6H) và là một vòng lacton không no, không màu, kết tinh, tan trong nước và các dung môi phân cực Patulin có thể được tìm thấy trên nhiều nông sản thực phẩm và thức ăn gia súc, đặc biệt là ngũ cốc, sản phẩm dạng hạt và hoa quả, với táo và các sản phẩm từ táo là những thực phẩm có nguy cơ nhiễm patulin cao nhất.
6.3.2 Nấm mốc tổng hợp patulin
Patulin là hợp chất trao đổi bậc hai do các nấm mốc Penicilliuni,
Aspergillus và Bỵsscochlamys tạo nên Các chủng tổng hợp patulin chủ yếu là các loài thuộc Aspergillus như A clavatus và A,giganteus Trong số các
Penicillium là các loài nấm mốc tổng hợp patulin chủ yếu, bao gồm P expansum, P urhcae và P gnceofulvum, thường xuất hiện trong đất và trên bề mặt trái cây như táo Sự hiện diện của các loài nấm này có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện luân canh và khí hậu Đặc biệt, A clavatus ưa thích môi trường giàu đạm và thường xuất hiện trên các chất thối rữa, do đó thường thấy ở các trại chăn nuôi và trên phân gia súc, gia cầm.
Patulin là một độc tố có khả năng gây ung thư cho con người và mới đây đã được phát hiện có hoạt tính suy giảm miễn dịch Chất này liên quan đến các chứng xung huyết và gây loét niêm mạc, đặc biệt là niêm mạc ruột.
6.3.4 Hạn chế sự nhiễm patulin
Một xu hướng kiểm soát patulin hiệu quả là ức chế và loại bỏ nấm mốc trên sản phẩm dễ bị nhiễm Việc lựa chọn nguyên liệu sạch hoặc loại bỏ phần nhiễm nấm mốc là biện pháp tối ưu để ngăn chặn sự lây lan của nấm mốc và loại trừ patulin Có thể bổ sung hỗn hợp ascorbic/ascorbat vào nước ép táo, tiến hành lên men dịch táo và sử dụng SO2 để sát trùng nước quả, nhằm hạn chế sự phát triển của nấm mốc và tổng hợp patulin Một biện pháp hiệu quả khác là lợi dụng khả năng tạo liên kết của patulin với các nhóm -SH như cystein, thioglycolic và glutathion, giúp patulin trở nên không có hoạt tính sinh học và mất khả năng gây độc.
Trichothecen
Trong thời kỳ Chiến tranh thế giới thứ hai, hàng ngàn người Liên Xô cũ đã thiệt mạng do dịch bệnh từ lúa mì nhiễm nấm mốc, nguyên nhân được xác định là trichothecen Trichothecen cũng gây nhiễm cho gia súc khi cho ăn thức ăn nhiễm độc, và con người có thể bị ảnh hưởng qua tiếp xúc hoặc hít phải từ môi trường như mốc tường Một số trichothecen từng được sử dụng như chất chống ung thư, nhưng sau này được chứng minh là có thể gây độc qua nhiều đường khác nhau Độc tố này dễ dàng tổng hợp và phát tán, dẫn đến việc sử dụng như vũ khí sinh học từ những năm 1970, đặc biệt trong các cuộc chiến tranh như vùng vịnh và Afghanistan, gây ra cái chết cho 3042 người Deoxynivalenol (DON) là hợp chất phổ biến nhất trong nhóm trichothecen, trong khi T-2, một độc tố do Fusaria spp sinh ra, thường nhiễm trên các loại lương thực.
Trichothecen có cấu trúc đồng nhất, chỉ khác nhau ở số lượng và vị trí của nhóm —OH gắn vào bộ xương trichothecen Tác động của chúng đối với cơ thể là tương tự nhau.
6.4.2.Nấm mốc tổng hợp trichothecen
Có khoảng 60 nhóm nấm mốc, như Fusaria, Trichoderma, Myrothecium và Stachybotrys, có khả năng tổng hợp trichothecen Những nấm mốc này phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ thấp và thường được coi là tác nhân chống mốc, vi khuẩn cũng như các bệnh thực vật.
Trichothecen là một nhóm sesquiterpen với các dẫn xuất độc tố như T-2, HT-2, nivalenol, deoxynivalenol, anguidin, diacetoxyscirpenol (DAS), và crotocin Những độc tố này thường được thu thập từ nấm mốc dưới dạng chất màu vàng xám Chúng có tính độc rất cao đối với con người và động vật, gây ra nhiều tác động phá hủy nghiêm trọng như tổn thương phổi, mắt, họng, tiêu chảy, rối loạn thần kinh trung ương, phá hủy xương, rối loạn chức năng sinh sản, và thậm chí ung thư T-2 có thể xâm nhập qua đường tiêu hóa, đường máu, hoặc tiếp xúc trực tiếp, với độ độc hại trên da cao hơn lewisite hàng trăm lần và gây dị ứng mắt mạnh hơn mù tạt Độ độc của trichothecen qua đường hô hấp tương tự như mù tạt, với LC50 là 1 mg/m³ hoặc 1 g/m².
Trichothecen có thể gây nôn ngay cả ở nồng độ thấp, do đó việc sử dụng mặt nạ không thể ngăn chặn nguy cơ độc hại trong môi trường ô nhiễm Cơ chế gây độc của T-2 vẫn chưa được hiểu rõ và có thể bao gồm nhiều cơ chế khác nhau.
-Ức chế sự tổng hợp protein: đây là cơ chế quan trọng nhất ảnh hưởng tới mọi hoạt động của cơ thể nhiễm T-2
- Ức chế sự tổng hợp ADN
- Rối loạn chức năng của ribosom
- Ức chế sự tổng hợp protein ở ty thể
- Cảm ứng bẻ gãy mạch đơn của ADN.
- Ức chế hệ thông miễn dịch, tạo điều kiện bị nhiễm vi khuẩn hoặc làm chậm phản ứng miễn địch
Trichothecen phản ứng với nhóm thiol và ức chế các enzym thiol như creatin kinase và lactat dehydrogenase ở nồng độ thấp T-2 có khả năng gắn vào lipid hoặc protein của thành tế bào, dẫn đến hư hỏng tế bào Nó gây ra sự phá hỏng màng tế bào thông qua hiện tượng dung giải hồng cầu Khác với aflatoxin, trichothecen gây độc trực tiếp mà không cần qua quá trình hoạt hoá, ảnh hưởng trực tiếp đến thành dạ dày bằng cách tiêu diệt các tế bào biểu mô T-2 và các trichothecen khác thực hiện sự đeacetyl hoá trong gan, với các sản phẩm trao đổi chất ít độc hơn so với các độc tố nguyên thuỷ.
Enzym SH serin esterase trong microsom gan có khả năng thuỷ phân T-2 thành chất HT-2 ít độc hơn, và sự ức chế các enzym này bởi paraoxon có thể làm tăng độc tính của T-2 trên chuột Các chất ức chế khác như tri-ocresyl phosphat, eserin, và DFP cũng có tác dụng tương tự T-2 không chỉ là chất gây kích ứng da mà còn có độc tính tế bào, ảnh hưởng đến quá trình phân chia tế bào như tia phóng xạ Phơi nhiễm thường xuyên với T-2 làm tăng nhạy cảm với vi khuẩn gram (-) và virus herpes, đồng thời hấp thu T-2 cùng với lipopolysaccarid cũng làm tăng mức độ nhạy cảm này Hậu quả của việc nhiễm DON bao gồm sụt cân, chán ăn, suy giảm miễn dịch, và có thể dẫn đến tử vong Lợn ăn thức ăn nhiễm DON trên 2 mg/kg sẽ có triệu chứng biếng ăn và sụt cân, trong khi gà có thể chịu đựng DON với liều lượng cao hơn 5 mg/kg mà không gây ra hiệu ứng nghiêm trọng ngoài việc giảm trọng lượng trứng Các số liệu từ Nhật Bản, Trung Quốc và Ấn Độ cho thấy tiêu thụ ngũ cốc nhiễm DON có thể là nguyên nhân gây ra các dịch bệnh lớn.
Trichothecen không lây nhiễm từ người sang người mà do tiếp xúc với độc tố qua đường ăn uống hoặc tiếp xúc trực tiếp Triệu chứng nhiễm trichothecen xuất hiện trong vòng 5-60 phút, bao gồm các triệu chứng khác nhau tùy theo đường nhiễm Trên da, có thể xuất hiện bỏng nhẹ, đỏ da, hoặc nặng hơn là bỏng sâu Đường hô hấp có triệu chứng như đau mũi, hắt xì, chảy nước mũi, khó thở, và ho có đờm chứa máu Đường tiêu hóa có thể gây chán ăn, nôn, chuột rút, và tiêu chảy ra máu Tại mắt, triệu chứng bao gồm đau, đỏ mắt, và rối loạn thị lực Độc tố trichothecen có thể gây triệu chứng toàn thân như yếu mệt, chóng mặt, và loạn nhịp tim Tùy theo liều nhiễm, bệnh nhân có thể tử vong trong vài phút đến vài ngày 50-70% trichothecen và các chất chuyển hóa được thải qua nước tiểu, phân hoặc máu trong vòng 24 giờ, và có thể phát hiện chất chuyển hóa lên đến 28 ngày sau khi nhiễm Do tính chất lipit, T-2 dễ dàng vào sữa khi bò ăn phải thức ăn nhiễm độc.
Các phương pháp phân tích hiện nay tập trung vào việc thủy phân nhóm -OH và chuyển đổi tricothecen về dạng duy nhất, từ đó nâng cao khả năng phát hiện độc tố và giới hạn phân tích Nồng độ DON cho phép đối với lúa mì là 2,0 μg/g, trong khi đối với lúa mì dùng cho trẻ em là 1,0 μg/g Trichothecen là nhóm độc tố được sinh ra bởi các nấm mốc như Fusarium, Mỵrothecium và Trichoderma.
Cephaỉosporium, Verticumonosporium và Stachybotrỵs là các loại nấm mốc sinh trichothecen có thể phát hiện ở mức 1,000 - 5,000 bào tử T-2 có thể được phân tích trong phòng thí nghiệm bằng nhiều phương pháp như ELISA, sắc ký khí, sắc ký khối phổ và sắc ký bản mỏng Hiện tại, chưa có phương pháp phân tích hiện trường nào được phát triển để phát hiện T-2 Các phương pháp sinh học sử dụng động vật có thể không đặc hiệu hoặc khó áp dụng Trong số các phương pháp đã đề cập, sắc ký khối phổ là phương pháp chính xác nhất, không cần các công đoạn làm sạch mẫu và có thể xác định được đến 1 ppb.
Trichothecen rất bền với các tác động môi trường và nhiệt, không bị phân giải ở nhiệt độ dưới 230°C và có thể tồn tại trong không khí và ánh sáng trong nhiều tuần Để xử lý hoàn toàn trichothecen, cần nhiệt độ 600°C trong 10 phút với dung dịch NaOH 3-5% T-2 có thể được loại bỏ bằng cách rửa với nước, với khả năng loại trừ lên đến 67% qua ngâm hoặc rửa Một số tác nhân như bentonit và đất sét trắng có thể kết hợp với T-2, làm giảm độc tính của nó bằng cách hấp thụ trong thực phẩm và ức chế sự hấp thu vào thành ruột T-2 cũng có thể bị vô hoạt trong dung dịch NaHSO₃ 3-5% Độc tố này ít tan trong nước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ như aceton, cloroform, DMSO, và etanol Đối với DON, có thể loại trừ bằng cách rửa với nước hoặc xát trắng ngũ cốc, với khả năng loại trừ lên đến 25% trên lúa mỳ và 60-80% trên bột mỳ Trong sản xuất bột ngô, hầu hết DON tan trong nước, phần còn lại trong tinh bột rất ít Ngoài ra, DON có thể được loại trừ bằng cách xử lý với natri bisulfit, khí Clo 30% hoặc amon hoá Sử dụng vitamin C (400-1200 mg/kg) có thể làm giảm tính độc của trichothecen trên động vật, nhưng chưa có thử nghiệm trên người.
Fumonisin
Mối quan tâm về fumonisin, một loại mycotoxin do Fusarium moniliforme tổng hợp, đang gia tăng Fumonisin có độc tính cao đối với cả động vật và con người, và việc nhiễm loại độc tố này trong thức ăn cho người và gia súc đang diễn ra trên toàn cầu Tại Mỹ, báo cáo cho thấy từ 80-100% ngô bảo quản bị nhiễm fumonisin.
Fumonisin là nhóm hợp chất dieste của axit tricacboxylic với các rượu bậc cao, chứa nhóm amin bậc nhất, tan trong nước và bền vững với nhiệt Trong số các loại fumonisin, fumonisin B7/B2 và B3 được phát hiện với hàm lượng đáng kể trong tự nhiên và phòng thí nghiệm Nghiên cứu của Nelson và cộng sự tại Trung tâm Nghiên cứu Fusarium, Đại học Pennsylvania, đã phân tích 90 chủng F moniliforme từ các nguồn thực phẩm khác nhau Kết quả cho thấy fumonisin B1 được xác định trong 38/90 chủng F moniliforme với nồng độ lớn hơn 1.000 ppm Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng F moniliforme không chỉ tổng hợp fumonisin B1 mà còn các dẫn xuất khác của độc tố này, khác nhau ở nhóm hydroxyl gắn với nguyên tử cacbon tại vị trí 10 của mạch chính.
B, trong đó, các dẫn xuât Bl, B2, B3 của funomisin là các độc tố phổ biến nhất trong tự nhiên.
6.5.2 Nấm mốc tổng hợp fumonisin
Fumonisin chủ yếu được tổng hợp bởi các nấm mốc thuộc giống Fusarium, với loài điển hình là Fusarium moniliforme, được xác định bởi Sheldon vào năm 1904 Loài nấm này phổ biến trong môi trường và thường nhiễm vào lương thực, đặc biệt là ngô Năm 1988, các đặc tính của fumonisin lần đầu tiên được xác định, với hợp chất thường gặp nhất là fumonisin B1, được phát hiện trong các canh trường của F moniliforme Nghiên cứu ban đầu về fumonisins chủ yếu liên quan đến chủng F moniliforme “MRC 826” từ Nam Phi, nơi có sự gia tăng các hội chứng ung thư thực quản Các nghiên cứu sau này cho thấy rằng không chỉ F moniliforme mà còn các chủng khác thuộc Fusarium như F proliferation và F subglutinans cũng tham gia vào việc tổng hợp độc tố này.
F anthophilum, F annulatum, F.succisae, F beomiforme, F dlamini, F. napforme và F nygamai Một điều khác cần nhấn mạnh rằng trong số rất nhiều chủng có khả năng tổng hợp fumonisin Bl, hai chủng R proliferation và R nỵgamai tổng hợp độc tố với nồng độ rất cao, tới 7,000 ppm Các yếu tố ảnh hưởng tới sự tổng hợp fumonisin R moniliforme tông hợp fumonisin tối đa ở nhiệt độ 20°C Hảm lượng độc tố tổng hợp giảm mạnh khi nhiệt độ tăng lên 25°C, 30°C hoặc giảm xuống 15°C, 10°C Tại 35°c F moniliforme phát triển mạnh nhất trên cả môi trường nuôi cây phòng thí nghiệm lẫn trên lương thực (ngô), tuy nhiên lúc này nấm mốc chỉ có thể tổng hợp được một lượng không đáng kể fumonisin ngay cả trong một thời gian dài 10 tuần Trong điều kiện yếm khí, nấm mốc phát triển rất yếu, và không có khả năng sinh độc tố, độ ẩm của nguyên liệu hầu như không có ảnh hưởng đáng kể tới khả năng phát triển của nấin mốc cũng như khả năng tổng hợp fumonisin của chúng
Fumonisin B1 là độc tố mạnh nhất trong nhóm fumonisin, có thể gây ra nhiều triệu chứng nghiêm trọng như nhũn não, suy gan, mù lòa, và thậm chí tử vong ở ngựa (ELEM) Chỉ với liều lượng 10 mg/kg thức ăn trong 40-50 ngày, fumonisin đã có thể gây hội chứng ELEM Ngoài ra, nó còn liên quan đến bệnh ung thư thực quản ở gà Gần đây, Cơ quan Nghiên cứu Quốc tế về ung thư đã phân loại fumonisin B1 vào nhóm 2B, tức là nhóm các hợp chất có khả năng gây ung thư cho con người.
Fumonisin có thể gây ra một số ữiệu chứng bệnh như:
- Bệnh viêm não bạch cầu hoặc tổn hại gan ở ngưa và các động vật máu nóng
- Gây ung thư gan ở chuột
Fumonisin gây tổn thương cho gan, thận, tim và phổi, đồng thời ức chế sự phát triển và gây chết ở gà Nghiên cứu cho thấy có mối liên hệ giữa fumonisin và bệnh ung thư thực quản ở bệnh nhân tại Nam Phi và Trung Quốc Về mặt hóa học, fumonisin là các đieste của axit tricacboxylic và rượu bậc cao, có cấu trúc gần gũi với sphingosin, cho thấy khả năng ảnh hưởng đến trao đổi chất của sphingosin trong cơ thể Sphingosin là tiền chất của sphingolipid, bao gồm sphingomyelin, ceramid và gangliosid, mà hiện nay được coi là quan trọng cho chức năng sinh trưởng và biệt hóa tế bào Độc tính của fumonisin liên quan chặt chẽ đến sự trao đổi chất của sphingolipid, ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp, tích lũy và thải loại các sphingolipid, dẫn đến các phản ứng sinh hóa gây nhiễm độc Các nghiên cứu trên chuột cho thấy gan và thận là các cơ quan đích của độc tố fumonisin.
Các nghiên cứu đã làm sáng tỏ hàng loạt các tác động của fumonisin:
Fumonisin có khả năng ức chế sự tổng hợp sphingosin thông qua việc ngăn chặn gắn serin, nhưng không ảnh hưởng đến sự tổng hợp phosphatiđylserin, phosphatiđylcholin và các axit béo.
- Do sự ức chế bởi fumonisin, số lượng tế bào gan giảm xuống 25% sau 24h và 50% sau 4 ngày khi cho ăn fumonisin BllmM
- Vị trí hoạt động của fumonisin là sphingosin và sphingosin N transacetylase trong phản ứng kết hợp của thiolase với sphingosin và sphinganin để tạo thành đihydroceramid hay ceramid
- Các tác động fumonisin đặc biệt nhạy với các tế bào gan hơn đối với các tế bào thận
- Sự nhiễm fumonisin lâu dài ở nồng độ độc tô" cao có thể gây ra các ảnh hưởng ở mức tế bào hoàn toàn khác với sự ảnh hưởng tới sphingolipid.
Fumonisin BI có thể gây tổn thương thần kinh do sự giàu sphingolipid trong các tế bào não, và hoạt tính gây ung thư của nó có thể liên quan đến việc ức chế tổng hợp sphingolipid Các nghiên cứu cho thấy fumonisin ảnh hưởng đến cơ tim bằng cách ngăn cản dòng ion canxi, dẫn đến sự ngưng trễ hoạt động của tim Hơn nữa, fumonisin thường được tổng hợp cùng với aflatoxin, có thể làm tăng độc tính của nó Tuy nhiên, tương tác giữa các độc tố này vẫn chưa được hiểu rõ.
Fumonisin B1 có độ bền cao khi xử lý ở nhiệt độ 100°C và sau đó được làm khô ở 60°C trong 24 giờ, nồng độ của nó hầu như không thay đổi Cấu trúc của fumonisin B1 chỉ bị phá hủy khi nhiệt độ vượt quá mức này.
Nhiệt độ 220°C không hiệu quả trong việc xử lý fumonisin, và các biện pháp thủy phân có thể làm tăng độc tính của độc tố này Hiện tại, các nghiên cứu đang được tiến hành để xác định ảnh hưởng của các kỹ thuật chế biến đến fumonisin trong thực phẩm, cũng như các con đường lây nhiễm và khả năng khử độc tố cho sản phẩm thực phẩm và thức ăn gia súc Một số biện pháp đã được đề xuất nhằm giảm hàm lượng và kiểm soát sự nhiễm độc do fumonisin, chẳng hạn như tại Virginia.
Sau dịch bệnh ELEM, Mỹ khuyến cáo không nên cho ngựa ăn thức ăn chỉ chứa bột ngô Nếu sử dụng ngô, cần kiểm tra hàm lượng fumonisin Các nhà cung cấp ngô cho thức ăn gia súc phải thực hiện kiểm tra fumonisin Phân loại nguyên liệu và lựa chọn thành phần ít nhiễm fumonisin là biện pháp hiệu quả nhất để giảm hàm lượng fumonisin trong sản phẩm chế biến.
Biện pháp phòng ngừa
Bệnh do mycotoxin thường khó điều trị hiệu quả bằng thuốc sau khi chẩn đoán Do đó, việc phòng ngừa bệnh do mycotoxin được ưu tiên thông qua việc xác định các yếu tố rủi ro và thực hiện các biện pháp giảm phơi nhiễm Các phương pháp quản lý tốt nhất bao gồm ngăn chặn sự xuất hiện của mycotoxin, bất hoạt mycotoxin đã hình thành trong ngũ cốc hoặc thức ăn, và hấp phụ mycotoxin trong đường tiêu hóa Để ngăn chặn sự hình thành mycotoxin, cần kiểm tra ngũ cốc khi thu hoạch, duy trì điều kiện bảo quản khô ráo và sạch sẽ, sử dụng phụ gia có tính axit như axit propionic để kiểm soát sự phát triển của nấm mốc, đảm bảo thông khí hiệu quả trong kho bảo quản, và giảm thời gian bảo quản nguyên liệu và thức ăn Mặc dù các phụ gia có tính axit giúp kiểm soát nấm mốc, nhưng chúng không thể phá hủy các độc tố đã được tạo ra trước đó.
Không có thuốc điều trị đặc hiệu cho mycotoxin, vì vậy việc loại bỏ nguồn độc tố như thức ăn bị mốc là rất quan trọng Aluminosilicate có khả năng hấp phụ hiệu quả các mycotoxin như aflatoxin Nếu không đủ tài chính để xử lý thức ăn bị mốc, có thể trộn chúng với thức ăn không bị mốc ngay trước khi cho ăn để giảm nồng độ độc tố, nhưng cần theo dõi bằng phân tích độc tố và có thể không được các cơ quan quản lý chấp nhận Cũng có thể cho các loài ít nhạy cảm ăn thức ăn có nồng độ mycotoxin đã biết, nhưng cần lưu ý rằng một số mycotoxin như aflatoxin có thể gây dư lượng thực phẩm vượt mức cho phép Khi trộn thức ăn bị nhiễm với thức ăn không bị nhiễm, cần cẩn thận để ngăn chặn sự phát triển thêm của nấm mốc, có thể thực hiện bằng cách sấy khô kỹ lưỡng hoặc bổ sung axit hữu cơ như axit propionic.
Thực trạng hiện nay
Theo FAO, khoảng 25% nguồn cung ngũ cốc toàn cầu chứa mycotoxin với tỷ lệ nhiễm cao hơn ở nhiều khu vực châu Á, do ảnh hưởng của khí hậu và phương pháp thu hoạch, bảo quản không đảm bảo.
Theo các tài liệu, có 6 loại aflatoxin, trong đó độc nhất là aflatoxin B1 (AFB1).
Aflatoxin B1 (AFB1) rất nguy hiểm vì chỉ cần một liều lượng rất nhỏ cũng có thể gây hại, cụ thể là 2 miligam trong 1 kg thức ăn đã đủ để làm hỏng gan Độc tố này có khả năng bền vững với nhiệt, ngay cả khi đun sôi ở 100 độ C trong nồi bình thường, hoặc ở nhiệt độ cao hơn trong nồi áp suất và máy ép đùn viên thức ăn gia súc, aflatoxin vẫn không bị phân hủy.
Trong điều kiện nóng ẩm của Việt Nam, nấm mốc xuất hiện phổ biến trên các loại thực phẩm như hạt bắp, hạt lạc, cám gạo và khô dầu Một cuộc điều tra của Trung tâm y tế dự phòng TP HCM cho thấy hàm lượng aflatoxin trong hạt lạc cao gấp nhiều lần so với mức an toàn.
Khảo sát của Viện NC Dầu thực vật cho thấy có tới 5 trong 11 mẫu thử bị nhiễm aflatoxin với hàm lượng từ 20 – 112 mg/kg, vượt gấp 2 đến 11 lần ngưỡng cho phép Một mối nguy hiểm khác là khi nguyên liệu thức ăn gia súc như bắp và khô dầu đậu nành bị nhiễm mốc, người sử dụng thường có thói quen vò, sảy và thổi để loại bỏ mốc Tuy nhiên, điều này chỉ làm bay các sợi nấm, trong khi độc tố aflatoxin do nấm tiết ra vẫn còn tồn tại trong nguyên liệu.
Một khảo sát trên 20 mẫu hạt sen ở Hà Nội thấy có 4 mẫu chứa aflatoxin với hàm lượng cao gấp nhiều lần so với quy định của Bộ Y tế.
Việc phơi nhiễm aflatoxin trong sữa và sản phẩm từ sữa đang gây lo ngại cho các nhà sản xuất nông nghiệp Để bảo vệ sức khỏe con người, các nhà khoa học cần phát triển các phương pháp phân tích hiệu quả nhằm đánh giá nhanh chóng và chính xác mức độ aflatoxin từ nguồn thức ăn chăn nuôi đến sản phẩm cuối cùng.
Hiện nay, nghiên cứu chế tạo cảm biến sử dụng công nghệ nano và vật liệu polyme dẫn điện để định lượng aflatoxin trong sản phẩm nông nghiệp đang thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học tại Việt Nam Đây là một hướng nghiên cứu mới đầy tiềm năng.
Mycotoxin là một vấn đề nghiêm trọng trong sản xuất thức ăn chăn nuôi và thực phẩm, có thể gây ra các vấn đề sức khỏe cho con người và động vật Để ngăn chặn sự hình thành mycotoxin, cần thực hiện các biện pháp như kiểm tra ngũ cốc khi thu hoạch, duy trì điều kiện bảo quản khô ráo và sạch sẽ, sử dụng phụ gia có tính axit như axit propionic để kiểm soát nấm mốc, đảm bảo thông khí hiệu quả trong kho bảo quản, và giảm thời gian bảo quản nguyên liệu và thức ăn.