Tổng quan về độc tố Mycotoxin trong thực phẩm

các nông sản đó đồng thời chế biến nông sản thành những thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao là một trong những phần cần thiết đối với ngành nông nghiệp nước ta. Nước ta là nước nhiệt đới có khí hậu nóng ẩm, là điều kiện thuận lợi cho nấm mốc phát triển. Do các hoạt động hết sức mạnh mẽ của các vi sinh vật có hại đã gây ra tổn thất lớn cho nông sản ở giai đoạn sau thu hoạch, trong đó tổn thất gây nên do nấm mốc chiếm một phần đáng kể. Ngoài việc gây tổn thất về lượng cho nông sản nấm mốc còn sinh ra các độc tố đặc biệt nguy hiểm với sức khoẻ con người và động vật. Nấm mốc phát triển trên lương thực không những sử dụng các chất dinh dưỡng của hạt như : protein, carbohydate, lipid và các vitamin, mà phần lớn các loại độc tố do nấm mốc sản sinh ra đều gây ra những tác hại rất lớn cho con người và động vật tiêu thụ. Những độc tố do nấm mốc sinh ra phần lớn gây ra ung thư đối với động vật và con người. Chính vì thế, việc tìm hiểu và đánh giá đúng tác hại của từng loại độc tố đóng vai trò quan trọng trong việc phòng chóng độc tố nấm mốc. Với tầm quan trọng và ý nghĩa thực tiễn nêu trên và được sự chấp nhận của Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học, chúng tôi thực hiện đề tài “Tổng quan về độc tố Mycotoxin trong thực phẩm.” MỤC ĐÍCH Tìm hiểu về các loại độc tố nấm mốc hiện diện trên nông sản như thóc, gạo, ngô, khoai, sắn, đậu đỗ… Tìm hiểu các phương pháp phát hiện các độc tố mycotoxin trong thực phẩm. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Tìm hiểu một số loại vi khuẩn gây bệnh trong thực phẩm gây ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người và các biện pháp phòng ngừa ngăn chặn sự xâm nhập của chúng vào thực phẩm. Tìm hiểu một số loại mycotoxin điển hình như: Aflatoxin, Fumonisin, Ochratoxin, Patulin và các biện pháp kiểm soát mycotoxin. Chương 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘC TỐ MYCOTOXIN TRONG THỰC PHẨM 2.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘC TỐ VI SINH VẬT TRONG THỰC PHẨM 2.1.1. Độc tố do Staphylococcus aureus 2.1.1.1. Đặc điểm vi khuẩn Tụ cầu khuẩn (Staphylococcus) có hình cầu, đường kính khoảng từ 0,8 – 1,5 µm, Gram dương, không di động, không sinh nha bào, một số chủng có giáp mô, sắp xếp không có thứ tự nhất định, thường tụ lại thành đám. Vi khuẩn Staphylococcus aureus có mặt khắp nơi trong không khí, nước, niêm mạc mũi, họng, bàn tay. Tốc độ phát triển và khả năng sinh độc tố S. aureus phụ thuộc vào điều kiện môi trường, nhiệt độ độ ẩm. Đây là loại vi khuẩn kỵ khí tuỳ nghi, chịu được nồng độ muối và đường cao. Khi có sự cạnh tranh của các vi khuẩn khác thì tụ cầu khuẩn này chỉ phát triển mà không sinh độc tố. Còn trong môi trường cạnh tranh yếu như thức ăn đã nấu chín kỹ thì tụ cầu khuẩn lại phát triển và sinh độc tố mạnh. Vi khuẩn S. aureus bị tiêu diệt ở 80 – 850C sau 20 – 25 phút, nhưng độc tố của tụ cầu khuẩn này rất bền với nhiệt độ, các enzyme phân giải protein chịu được môi trường acid. Để phá huỷ độc tố này phải đun sôi ít nhất 2h. Hình 2.1: Vi khuẩn Staphylococcus aureus 2.1.1.2. Độc tố Trên lâm sàng việc phân biệt các chủng tụ cầu có khả năng gây bệnh và không gây bệnh thường dựa vào sự hiện diện của enzyme Coagulase. Enzyme này gắn với prothrombin trong huyết tương và hoạt hóa quá trình sinh fibrin từ tiền chất fibrinogen. Enzyme này cùng với yếu tố kết cụm (clumping factor), một enzyme vách vi khuẩn, giúp tụ cầu vàng tạo kết tủa fibrin trên bề mặt của nó. Tính chất này là yếu tố sinh bệnh cực kỳ quan trọng và yếu tố cũng đóng vai trò quan trọng trong chẩn đoán. Ngoài coagulase và yếu tố kết cụm, tụ cầu còn sản xuất một số độc tố quan trọng góp phần tạo nên độc lực mạnh mẽ của chủng vi khuẩn này. Exfoliative toxin Là độc tố phá hủy lớp thượng bì. Độc tố này gây tổn thương da tạo các bọng nước. Ví dụ điển hình là hội chứng Lyell do tụ cầu. Ø Cơ chế tác dụng như sau: - ET gây ra sự phân ly bên trong lớp biểu bì giữa các lớp tế bào sống và chế làm da phồng lên và làm mất dần đi những lớp biểu bì làm da mất nước và cứ thế tiếp tục nhiễm trùng. - Những độc tố này có khả năng esterase và protease và nó tấn công những prôtêin có chức năng duy trì sự nguyên vẹn của các tế bào biểu bì. - Bệnh thường bắt đầu với sự nhiễm trùng da tại một vị trí xác định nhưng sau đó vi khuẩn bắt đầu sinh sản độc tố ảnh hưởng đến da trên toàn bộ cơ thể. - Trẻ phát sốt, phát ban và phồng da. Phát ban bắt đầu từ miệng lan rộng đến bụng, tay, chân. Khi vết phồng bị bể ra thì phát ban kết thúc. Lớp da ngoài cùng bị tróc ra và bề mặt trở nên đỏ, đau giống như một vết bỏng. b) Enterotoxin Enterotoxine (A, B, C, D, E) bền với nhiệt. Các độc tố ruột này đóng vai trò quan trọng trong ngộ độc thực phẩm. Ø Cấu trúc Là những chuỗi protein đơn có trọng lượng phân tử 25.000 – 29.000 Da, mỗi chuỗi có vị trí kháng nguyên chuyên biệt. Đặc điểm chính là có vòng cystein ở giữa làm ổn định cấu trúc phân tử và kháng sự phân giải protein Có các chuỗi aa, trong đó nhiều nhất là aspartic, glutamic, lysin, tyrosine. Ø Tính chất SE là những protein đơn giản, hút ẩm, dễ tan trong nước và nước muối, là những protein cơ bản, độ đẳng điện pI là 7-8,6, trừ SEG và SEH có độ đẳng điện pI tuần tự là 5,6 và 5,7. Độ ẩm cao nhất là 277 nm, cao hơn so với những protein thông thường. Dù có một mức độ tương đồng giữa các SE, nhưng vẫn có sự khác nhau giữa các trình tự amino acid làm cho các độc tố có các vị trí kháng nguyên khác nhau (Merlin S Bergdoll, 2000). SE giàu lysine, acid aspartic, acid glutamid và tyrosine. Hầu hết có vòng cystine tạo cấu trúc thích hợp có thể liên quan đến hoạt tính gây nôn. Chúng có tính ổn định cao, kháng với hầu hết các enzyme phân hủy protein và vì thế chúng giữ được hoạt tính trong ống tiêu hóa sau khi được ăn vào bụng. Chúng còn kháng với chymotrypsine, rennin và papain (Yves Le Loir và ctv, 2003). Đặc biệt, tính bền nhiệt là một trong những tính chất quan trọng nhất của các SE trong lĩnh vực an toàn thực phẩm. Chúng không bị phân hủy ở 100oC trong 30 phút (Trần Linh Thước, 2002), thậm chí ở 121oC trong 28 phút thì những SE vẫn giữ đươc hoạt tính sinh học (khi thí nghiệm trên mèo) (Naomi Balaban và Avraham Rasooly, 2000), tính kháng nhiệt của SE trong thực phẩm cao hơn so với trong môi trường nuôi cấy (Yves Le Loir và ctv, 2003). Ø Hoạt tính của SE Ÿ Hoạt tính siêu kháng nguyên Hoạt tính siêu kháng nguyên là do tác động trực tiếp của SE với thụ thể kháng nguyên tế bào T và phức hợp hòa màng của tế bào nhận diện kháng nguyên (Yves Le Loir và ctv, 2003). Sự nhận diện của kháng nguyên là bước đầu tiên trong đáp ứng miễn dịch tế bào và đó cũng là vấn đề then chốt quyết định mức độ chuyên biệt của đáp ứng miễn dịch. Một kháng nguyên thông thường nhận diện được thụ thể tế bào T bằng cách hình thành những peptide gắn kết với phức hợp hòa màng MHC (Majon Histocompatibility Complex) lớp I hoặc II. Chỉ một vài tế bào T có thể nhận diện được một kháng nguyên chuyên biệt trên phức hợp hòa màng của tế bào nhận diện kháng nguyên (Yves Le Loir và ctv, 2003). Trong khi đó, các độc tố siêu kháng nguyên tác động trực tiếp lên nhiều tế bào T bằng cách nhận diện các chuỗi Vβ chuyên biệt của thụ thể kháng nguyên tế bào T. Các độc tố này có thể liên kết chéo với thụ thể kháng nguyên tế bào T và phức hợp tương đồng lớp 2 của tế bào nhận diện kháng nguyên. Chính sự liên kết chéo này dẫn đến việc hoạt hóa không chuyên biệt làm tăng nhanh lượng tế bào T và lượng interleukin khổng lồ là những yếu tố có thể liên quan đến cơ chế gây độc của SE (hình 2.2). Do đó các SE có thể hoạt hóa 10% tế bào T của chuột, trong khi những kháng nguyên thông thường kích hoạt ít hơn 1% tế bào T (Merline S Bergdoll, 2000). Hình 2.2 Hoạt tính siêu kháng nguyên Toxic shock syndrome toxin-1( TSST-1 ) Độc tố shock nhiễm độc thường gặp ở những người phụ nữ có kinh dùng bông băng dày bẩn hoặc những người bị nhiễm trùng vết thương, hay còn gọi là nhiễm trùng huyết. Độc tố này khó phân biệt với enterotoxin F của tụ cầu vàng Trong một số trường hợp nhiễm khuẩn gram âm, các nội độc tố bản chất là polysaccharide kích thích hoạt hóa đại thực bào giải phóng TNF ( Tumor necrosis factor, yếu tố hoại tử u ) và các interleukin 1,2. Các cytokine này tham gia vào cơ chế sốc do nhiễm khuẩn huyết, cách thức gây độc y như nội độc tố LPS Trong các trường hợp nhiễm độc thức ăn do S.aureus và hội chứng sốc do nhiễm độc lượng cytokine cao cũng gây ra những triệu chứng nhất định. Trong hội chứng sốc nhiễm độc cũng xuất hiện các triệu chứng như của nhiễm độc do độc tố ruột như: - Các độc tố ruột hoạt dộng như những chất kích thích phân bào hoạt hóa tất cả các tế bào T biểu hiện một họ gene Vβ (thụ thể của tế bào T). - Các cytokine do các tế bào T giải phóng ra khi được hoạt hóa bởi các siêu kháng nguyên SE sẽ gây nên nhiều triệu chứng sốt, tiêu chảy, sốc trong nhiễm độc thức ăn do S.aureus. Trong trường hợp này ngoại độc tố của tụ cầu được gọi là độc tố 1 gây hội chứng sốc, hoạt động như 1 siêu kháng nguyên kích thích các tế bào T hoạt hóa đại thực bào tiết ra nhiều TNF. Các vi khuẩn sống bên trong tế bào thực bào có khả năng hoạt hóa tế bào T dẫn tới phá hủy các mô. Các cytokine do các tế bào T hoạt hóa tiết ra sẽ tập trung các đại thực bào và hoạt hóa chúng để hình thành các khối u. Các enzyme lysosom được giải phóng từ các khối u này sẽ gây ra hoại tử đáng kể các mô. 2.1.1.3. Khả năng gây bệnh Các biểu hiện của ngộ độc do độc tố tụ cầu khuẩn thường xuất hiện sau khoảng từ 1 – 6h với các triệu chứng phổ biến là đau bụng quặn, nôn mửa dữ dội, tiêu chảy. Có thể đau đầu, mạch nhanh nhưng ít bị tử vong. Bệnh sẽ khỏi sau 1 – 2 ngày. 2.1.1.4. Các thực phẩm liên quan Các thực phẩm dễ bị nhiễm tụ cầu khuẩn là sữa, thịt, cá… Ở chế độ thanh trùng trong chế biến có thể tiêu diệt được vi khuẩn S. aureus nhưng không phá huỷ được độc tố của chúng 2.1.1.5. Biện pháp phòng ngừa Thực phẩm bị nhiễm tụ câu khuẩn thường không có biểu hiện thay đổi các tính chất cảm quan nên người sử dụng khó nhận biết.Vì vậy các biện pháp phòng ngừa là rất quan trọng. Thực hiện nghiêm ngặt các nguyên tắc đảm bảo vệ sinh trong khâu sản xuất chế biến và phân phối thực phẩm nói chung, đặc biệt là các loại thực phẩm giàu protein, các loại bánh nhiều cream, sữa… Kiểm tra sức khoẻ định kỳ cho người chế biến thực phẩm. Những người bị bệnh ngoài da, viêm họng, viêm mũi không được tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm cho tới khi được xác định là khỏi bệnh. 2.1.2. Độc tố botulin 2.1.2.1. Đặc điểm vi khuẩn Clostridium botulinum C.botulinum là trực khuẩn Gram dương, kỵ khí bắt buộc, tồn tại ở trong đất, phân động vật, ruột cá. Chúng là vi khuẩn hình que sinh độc tố botulin là nguyên nhân gây tê liệt cơ. Clostridium botulinum phát triển thuận lợi ở nhiệt độ 26-280C. Tiết ra độc tố botulin, sinh khí hydro sulfur (H2S) và sinh hơi. Clostridium botulinum không thể phát triển ở pH acid thấp hơn 4.5. Nồng độ muối trên 1% có thể ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn. Clostridium botulinum không thể sử dụng lactose như một nguồn carbon chính Vi khuẩn Clostridium sống trong đất, nước, trong ruột gia súc, ruột cá, ruột người, trong thịt, rau quả nên thực phẩm dễ bị nhiễm trong quá trình sản xuất. Đây là loại vi khuẩn kị khí, chịu lạnh và cả nhiệt độ cao. Do đặc tính kị khí nên C. botulinum sinh trưởng tốt trong đồ hộp. Hình 2.3: Vi khuẩn Clostridium botulinum 2.1.2.2. Độc tố Botulin a) Cấu trúc của Botulin Độc tố botulin do Clostridium botulinum sinh ra và nó là một phức hợp protein gồm có độc tố thần kinh botulin và các protein không độc khác. Độc tố botulin chứa một chuỗi nặng và một chuỗi nhẹ được liên kết bằng một cầu nối disulfide. Độc tố này được tổng hợp dưới dạng một chuỗi polypeptide đơn bất hoạt có trọng lượng phân tử khoảng 150 kDa. Nó chỉ trở thành dạng hoạt động khi chuỗi polypeptide này bị phân cắt thành 1 chuỗi nặng có trọng lượng phân tử 100 kDa và 1 chuỗi nhẹ có trọng lượng phân tử 50 kDa. Độc tố thần kinh botulin gồm có 7 serotype khác nhau tên là A, B, C, D, E, F và G. Mặc dù tất cả các serotype này ức chế sự giải phóng acetylcholine ở điểm cuối dây thần kinh, các protein đích nội bào, cơ chế hoạt động của chúng về cơ bản là rất khác nhau. Trong số các độc tố botulin thì BT-A được nghiên cứu nhiều nhất Hình 2.4: Cấu trúc phân tử botulin Cơ chế tác dụng độc tố Botulin Khi hoạt động của dây thần kinh vận động tạo nên sự khử cực ở đầu cuối của sợi trục (axon), acetylcholine sẽ được phóng thích từ tế bào chất vào khe synapse. Sự phóng thích acetylcholine được thực hiện bởi một chuỗi protein vận chuyển, phức hợp soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor (SNARE) (yếu tố có thể hòa tan nhạy với N-ethylmaleimide gắn lên thể nhận protein). Khi BT xâm nhập vào mô đích, chuỗi nặng của độc tố thần kinh botulin này sẽ gắn chuyên biệt lên phân tử glycoprotein được tìm thấy ở điểm cuối của dây thần kinh tác động kiểu cholin. Sự gắn chuyên biệt này là nguyên nhân cho tính chọn lọc cao của độc tố botulin đối với synapse tác động kiểu synapse. Sau khi xâm nhập, chuỗi nhẹ của độc tố thần kinh botulin gắn chuyên biệt lên trên phức hợp SNARE. Tùy các kiểu BT khác nhau sẽ có các protein đích khác nhau. BT-A được tách thành SNAP-25, BT-B được tách thành VAMP. Sự phân cắt chuỗi nhẹ của phức hợp protein SNARE ngăn cản quá trình sự chuyển acetylcholine vào các lỗ trên bề mặt bên trong trong màng tế bào và kết quả là dẫn đến sự khóa chặt các lỗ hổng. Khi mô đích là một phần cơ, xảy ra sự liệt nhẹ do xảy ra sự cắt bỏ dây thần kinh hóa học. Khi mô đích là tuyến ngoại tiết thì sự tiết các chất ở các tuyến này bị khóa chặt. Sự ức chế quá trình xuất bào của acetylcholine bị loại bỏ bằng cách khôi phục lại sự thay thế của phức hợp protein SNARE. Hình 2.5: Cơ chế hoạt động của độc tố Botulin 2.1.2.3. Khả năng gây bệnh Khi ăn thức ăn có độc tố botulin, thời gian ủ bệnh và thời gian phát bệnh rất khác nhau. Có thể từ vài giờ hoặc vài ngày phụ thuộc vào lượng độc tố vào cơ thể Độc tố botulin tác động trực tiếp đến thần kinh trung ương làm giảm sự điều phối của mắt, nhìn một thành hai. Có thể gây liệt hệ tuần hoàn, hô hấp và tử vong. Botulinum toxin dường như không qua được hàng rào máu-não. Vì vậy các chức năng hệ thần kinh trung ương vẫn còn nguyên vẹn. 2.1.2.4. Các thực phẩm liên quan Các thực phẩm bị nhiễm vi khuẩn này là rau quả ướp muối, thịt, cá và một số loại đồ hợp không đảm bảo vệ sinh trong lúc chế biến. 2.1.2.5. Biện pháp phòng ngừa Biện pháp phòng ngừa hữu hiệu là đảm bảo vệ sinh từ khâu nguyên liệu tới khâu sản xuất, chế biến. Tuyệt đối tuân thủ chế độ thanh trùng đồ hộp. 2.2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘC TỐ MYCOTOXIN TRONG THỰC PHẨM 2.2.1 Lịch sử phát hiện mycotoxin Mycotoxin đã được phát hiện ra rất sớm ngay từ đầu thập niên 60. Từ khi phát hiện ra aflatoxin thì khoảng 15 năm sau, người ta đã phát hiện thêm 7 loại mycotoxin khác có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và năng suất của gia súc gia cầm. Ngày nay con số này mỗi ngày một tăng thêm lên đến trên 300 loại độc tố mycotoxin. Sự nhiễm độc tố nấm trong nông sản đã trở thành vấn đề toàn cầu. Aflatoxin được phát hiện đầu tiên ở bệnh gà Thổ Nhĩ Kỳ. Sau đó hàng loạt các vật nuôi khác cũng được phát hiện là có thể bị nhiễm aflatoxin. Bao gồm chuột, lợn, chó, thỏ… Năm 1960, một dịch lợn xảy ra làm chết hơn 10 vạn gà con 3 – 6 tuần tuổi ở miền đông nam nước Anh, với các triệu chứng biếng ăn, xã cánh, xù lông và chế sau một tuần, được đặt tên là bệnh X của gà. Hàng loạt các dịch nhiễm aflatoxin bùng phát do tiêu thụ sắn củ bị mốc tại Uganda, gạo bị mốc tại Đài Loan năm 1967, ở Ấn Độ năm 1975, ở Kenya năm 1982. Các bệnh này được xem là hậu quả của việc hấp thụ aflatoxin của các sản phẩm bị mốc. Từ 1996 nhiều tác giả đã công bố phát hiện OTA trong nhiều sản phẩm khác nhau như nho, một số ngũ cốc, café… Mới đây nghiên cứu của các nhà khoa học Pháp cho thấy rằng trong số 450 mẫu rượu nho của Châu Âu, vang đỏ được phát hiện nhiễm OTA nhiều hơn so với vang trắng hay vang hồng. 2.2.2. Khái niệm mycotoxin Mycotoxin là hợp chất trao đổi bậc hai của một số loại nấm mốc có khả năng gây bệnh hoặc chết ở người và động vật qua các con đường tiêu hóa, hô hấp hoặc tiếp xúc. Điểm mấu chốt của mycotoxin là chúng có thể gây hại ở nồng độ thấp. Hình 2.6: Cấu trúc hoá học của một số loại Mycotoxin Nấm sợi tồn tại khắp nơi trong tự nhiên và luôn luôn hiện diện trong sản phẩm nông sản dù đã có các biện pháp kiểm soát. 2.2.3. Phân loại Có thể phân loại mycotoxin theo bản chất và cấu trúc hoá học theo tác nhân tổng hợp mycotoxin hoặc theo bệnh lý do mycotoxin gây nên. 2.2.3.1. Bản chất hoá học Các chất kháng sinh Các chất gốc peptid Dẫn xuất của dicetopiperazin Các cyclopenin Các họ penicilin Các hợp chất loại quinone Dẫn xuất antraquinon Các chất có nhân piron Các hợp chất loại terpen 2.2.3.2. Theo nấm mốc Độc tố do Aspergillus.flavus tổng hợp Độc tố do các Aspergillus khác Độc tố do Penicillium Độc tố do Fusarium Đôc tố do Stachybotrys Độc tố do các loài nấm khác 2.2.3.3. Theo bệnh lý Mycotoxin gây 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: clavanin Mycotoxin gây sảy thai, động đực: zearalenon Mycotoxin gây xuất huyết Phân loại mycotoxin theo bệnh lý thường không chính xác do một độc tố có thể gây nhiều hội chứng khác nhau, ngược lại, một hội chứng có thể do nhiều độc tố cùng gây nên. 2.2.4. Điều kiện phát triển và tổng hợp mycotoxin của nấm mốc Sự phát triển nấm mốc trên nông sản thực phẩm bao gồm: Hoạt độ nước Nồng độ ion hydro Nhiệt độ Hàm lượng các khí trong khí quyển bảo quản – CO2 và O2 Trạng thái nông sản thực phẩm rắn, lỏng Bản chất môi trường dinh dưỡng – nông sản thực phẩm Ảnh hường của một số chất tan đặc biệt Chất bảo quản Trong quá trình bảo quản nông sản thực phẩm, một vài yếu tố trên có thể được cố định hoặc ổn định. Thông thường các sản phẩm ở trạng thái rắn, pH gần trung tính là môi trường thích hợp cho nấm mốc phát triển. Do vậy, các yếu tố còn lại như hoạt độ của nước, nhiệt độ, khí, chất bảo quản là các yếu tố quyết định sự phát triển của nấm mốc trong nông sản thực phẩm. Hoạt độ của nước Hoạt độ nước (aw) là yếu tố quan trọng định lượng quan hệ giữa hàm lượng nước trong thực phẩm và vi sinh vật phát triển trên chúng. Về mặt giá trị, aw bằng độ ẩm tương đối ở trạng thái cân bằng của một sản phẩm biểu diễn ở dạng thập phân (ví dụ 0,30). Nếu như một thực phẩm được giữ tại một nhiệt độ ổn định trong một bao bì kín, sau một thời gian, hàm lượng nước trong thực phẩm sẽ đạt tới cân bằng với hơi nước trong môi trường khí bao quanh, khí ấy: aw = HRkk/100 Trong rất nhiều trường hợp, aw là nhân tố môi trường chủ yếu kiểm soát sự phát triển của nấm mốc và xác định độ ổn định của sản phẩm bảo quản. Như mọi sinh vật khác, nấm mốc cần có nước để tồn tại và sinh sản. Khả năng chịu đựng môi trường có hoạt độ nước thấp của nấm mốc thường cao hơn các vi sinh vật khác. Trong số các nấm mốc, có nhóm nấm mốc thuộc vào nhóm sinh vật ưa khô. Một vài loài nấm mốc có khả năng phát triển ở aw = 0,75 hoặc thấp hơn trong vòng sáu tháng. Như vậy các thực phẩm nông sản nếu được bảo quản trong không khí 75% hoặc 85% ẩm có thể bị nấm mốc ưa khô tấn công trong điều kiện bảo quản bình thường. Nhiệt độ Nhiệt độ là tác động chủ yếu tới sự sinh sản và nảy mầm của bào tử nấm mốc. Theo nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của nấm mốc được chia thành 5 loại: Nấm mốc ưa nhiệt đến 600C Nấm mốc chịu nhiệt 20 – 500C Nấm mốc ưa nhiệt 10 – 500C Nấm mốc ưa lạnh 5 – 100C Nấm mốc ưa băng giá (dưới 100C) Hầu hết các nông sản đặc biệt là ngũ cốc đều được bảo quản ở nhiệt dộ thích hợp cho sự phát triển của các nhóm nấm mốc. Nông sản thực phẩm bảo quản của các nước nhiệt đới thường bị các Aspergillus tấn công vì các Aspergillus phát triển thích hợp trong điều kiện nhiệt độ ấm (300C) và không khắc khe về độ ẩm (85%). 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 đáng kể sự phát triển của nấm mốc. Chất bảo quản Thông thường các chất chống mốc, chống sâu hại thường có tác dụng hạn chế sự phát triển của nấm mốc. Tuy nhiên không được phép áp dụng các dạng chế phẩm này cho các sản phẩm dùng cho người. Đôi khi trong thức ăn gia súc, người ta có thể sử dụng các chất bảo quản gốc axit như propionat. Phối hợp các yếu tố Thường thì các yếu tố không tác động riêng rẽ tới sản phẩm, mà ảnh hưởng của các yếu tố là đồng thời. thông thường nếu phối hợp các yếu tố hạn chế đồng thời bảo quản sản phẩm thì các sản phẩm có thể được bảo quản trong một thời gian dài hơn. Ví dụ, bảo quản ở aw thấp, nhiệt độ thấp, khí quyển điều tiết sẽ kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Trong điều kiện bảo quản tự nhiên, aw là yếu tố chủ đạo xác định thời gian bảo quản của một sản phẩm “nhanh chóng sấy khô sản phẩm và bảo quản sản phẩm khô ráo” trở thành phương pháp hiệu quả nhất đảm bảo sản phẩm không bị nấm mốc tấn công, vì vậy khả năng không bị nhiễm mycotoxin cũng được đảm bảo. 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. 2.2.5. Độc tính Mycotoxin Những bệnh do mycotoxin gây nên trước tiên biểu hiện ở tổn thương gan và thận. Có thể quan sát được sự xuất hiện các u gan, thoái hoá tế bào nhu mô gan, xơ hoá và tăng sinh ống dẫn mật của các tác động vật hấp thu các độc tố. Ngoài ra, có thể nhận thấy có triệu chứng tăng ure huyết, albumin niệu và viêm cầu thận. Một số mycotoxin gây hội chứng chảy máu, triệu chứng ngưng kết hồng cầu hoặc hiện tượng tiêu máu rất nguy hiểm thường gặp ở động vật và người bị nhiễm độc tố nấm mốc. Mycotoxin còn có thể làm suy yếu hệ thống miễn dịch của cơ thể. Nhiều mycotoxin như aflatoxin, ochratoxin, funomisin có thể là các chất gây biến dị, gây hội chứng ung thư, quái thai. Ngoài ra, mycotoxin còn có thể gây mất cân bằng trong chuyển hoá thức ăn và giảm tỉ lệ sinh sản của vật nuôi. Bên cạnh đó, các dẫn xuất của mycotoxin thường độc đối với hệ thần kinh và do vậy gây tổn hại hệ thống cơ và gây rất nhiều hội chứng khác như: bện ngoài da, chứng tăng sừng hoá, tác động gây động đực sẩy thai. Ngoài các tác động trực tiếp, mycotoxin còn có khả năng gây các hội chứng gián tiếp như ức chế vitamin, ăn không miệng, hoặc biến đổi các chất khác thành các chất độc. Tuy nhiên, bệnh do mycotoxin gây nên không có tính di truyền, không lây nhiễm, không gây nhiễm trùng. 2.2.6. Các biện pháp kiểm soát mycotoxin Nếu điều kiện môi trường thuận lợi thì nấm sẽ phát triển, và rất khó tránh khỏi tình trạng thực liệu bị nhiễm độc tố. Tuy nhiên nếu ngăn chặn sự phát triển của nấm có hiệu quả thì tất nhiên sẽ hạn chế được sự tác động của độc tố. Việc ngăn chặn có thể được thực hiện trước khi thu hoạch, luân canh hợp lý, lựa chọn hạt giống tốt (chất lượng hạt giống, thích nghi trong nhiều điều kiện trồng trọt), mật độ trồng thích hợp, bón phân đúng cách, tất nhiên ta sẽ ngăn chặn được côn trùng và nấm. Thu hoạch đúng thời gian và trong điều kiện tốt thì sẽ tránh làm hư hại sản phẩm, sau đó loại các hạt bị hư và bị ẩm, sau đó dự trữ các hạt còn lại càng sớm càng tốt. Cuối cùng, trong suốt quá trình dự trữ, cần điều chỉnh đúng nhiệt độ, độ ẩm, côn trùng, các loài gặm nhấm, và sử dụng hiệu quả chất ức chế nấm mốc sẽ ngăn chặn được độc tố có trong thức ăn như: Aureofugin, thiramtan, Orthophenyl phenat, Bordeaux mixture. Các acid hữu cơ như: Propionic, Sorbic, Lactic, acetic và Benzoic. Nhưng nên lưu ý rằng, ngăn chặn không có nghĩa là loại bỏ được độc tố có trong thức ăn. Có rất nhiều phương pháp được thử nghiệm nhằm để loại bỏ độc tố nấm mốc như: xử lý với ammonia, cùng với nhiệt và áp suất, xử lý bằng ozone, khí chlorine, ammonium hydroxide, hydrogen peroxide, acid hydrochloric và khí sulphur dioxide, formaldehyde, sấy nhiệt, xử lý bằng tia UV. Các phương pháp như tách vỏ, đánh bóng, sàng lọc cũng được áp dụng. 2.3. CÁC MYCOTOXIN ĐIỂN HÌNH 2.3.1. Aflatoxin Aflatoxin là độc tố được nghiên cứu kỹ nhất trong số tất cả các độc tố nấm mốc. Là hợp chất trao đổi thứ cấp của một số nấm mốc điển hình như Aspergillus flavus và A. parasiticus, aflatoxin nhiễm rất phổ biến trên các nông sản nông nghiệp trước và sau thu hoạch. Mặc dù được phát hiện chỉ từ đầu những năm 1960, nhưng tác hại do aflatoxin gây ra đã được biến đến từ trước đó. Aflatoxin thường có trong các loại hạt có dầu như lạc đậu nành, hạt điều, hạt hướng dương, vừng, kẹo lạc, kẹo hạt điều, lạc muối, lạc rang¼hay trên các loại hạt ngũ cốc, bột dinh dưỡng, thức ăn gia súc có nguồn gốc từ hạt ngũ cốc. 2.3.1.1. Nguồn gốc Aflatoxin Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus thuộc họ nấm cúc, là loại nấm sản sinh ra aflatoxin trong tự nhiên và trong môi trường nuôi cấy nhân tạo. Đây là loài nấm khá phổ biến. Hai loài nấm mốc này có thể phát triển trên nhiều loại cơ chất, trên các lọai hạt có dầu, thậm chí có trên cả bột cá và thịt giàu protein. Nguyên liệu làm thức ăn chăn nuôi là những đối tượng thích hợp nhất cho sự phát triển và sản sinh độc tố. Các chủng nấm mốc tổng hợp aflatoxin chủ yếu thuộc loài Aspergillus, tập trung chủ yếu vào 3 chủng A. flavus, A. parasiticus và A. nomius. Người ta xác định được rằng sự tổng hợp các aflatoxin là sự tác động qua lại của genotip của chủng nấm mốc và điều kiện môi trường ngoài. A. flavus là chủng nấm mốc điển hình của hệ nấm mốc không khí và đất, được tìm thấy hầu hết các nông sản bảo quản như ngô, lúa gạo, lúa mì, hạt bông, lạc, đậu tương, ớt…. Chủng nấm mốc này rất thích hợp với điều kiện khí hậu ẩm và nóng như Việt Nam và các nước nhiệt đới. Chúng thậm chí có thể phát triển ở điều kiện độ ẩm thấp hơn 75 – 80%. Ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao khả năng tổng hợp aflatoxin của A. flavus rất cao. Hình 2.7: Nấm mốc A. flavus Hình 2.8: Nấm mốc A. parasiticus Việc chuyển hoá aflatoxin trong cơ thể bị nhiễm độc khá nhanh. Chỉ sau 48h, phát hiện thấy 85% lượng aflatoxin được chuyển hoá trong sữa và bài tiết trong nước tiểu của động vật được cho ăn một liều duy nhất 0.05 mg/kg aflatoxin (aflatoxin B1: 44%, aflatoxin G1: 44% và aflatoxin B2: 2%). Không phát hiện thấy aflatoxin sau 4 ngày trong sữa, sau 6 ngày trong phân và nước tiểu. Việc nhiễm aflatoxin không chỉ gây nhiễm độc chuỗi thực phẩm và những hậu quả trầm trọng trong sức khoẻ người tiêu dùng mà còn gây ra tổn thất về kinh tế và thương mại. Hình 2.9: Ngô bị nhiễm mốc Aflatoxin 2.3.1.2. Cấu trúc của Aflatoxin Năm 1962, người ta phát hiện cấu trúc đa dạng khác nhau của aflatoxin bao gồm 18 dạng hợp chất đa vòng bifuran như B1, B2, G1, G2, GM1, M1, M2, P1, Q1,… và các dẫn xuất methoxy, ethoxy và acethoxy. Tuy vậy chỉ có một số ít trong aflatoxin, đặc biệt là aflatoxin B1, được nấm mốc tổng hợp trên nông sản, là các hợp chất tự nhiên. Các chất còn lại là chất trao đổi chất hoặc là dẫn xuất. Các aflatoxin có khả năng phát huỳnh quang và hấp thụ mạnh tia tử ngoại (365 nm) ở các mức độ khác nhau. Aflatoxin B1, và B2 phát tia huỳnh quang xanh da trời trong khí G1 và G2 phát huỳnh quang màu xanh nước biển. Aflatoxin M1, M2 là một dẫn xuất từ aflatoxin B1 và B2 được tìm thấy trong sữa, các sản phẩm từ sữa hoặc thịt. Chúng được hình thành do quá trình trao đổi chất của B1 và B2 trong cơ thể động vật sau khi chúng ăn phải thức ăn bị nhiễm nấm mốc. Hình 2.10: Cấu trúc hoá học của một số loại Aflatoxin 2.3.1.3. Độc tính của Aflatoxin Ở người Ø Ngộ độc cấp tính Xảy ra khi aflatoxin xâm nhập vào cơ thể qua đường ăn uống ở liều lượng cao trong thời gian ngắn. Những triệu chứng cấp tính chuyên biệt của bệnh này bao gồm sự xuất huyết, hủy hoại gan cấp tính, phù, thay đổi trong đường tiêu hóa, hấp thu các sản phẩm trao đổi chất và chết. Ø Ngộ độc mãn tính Khi hấp thụ aflatoxin ở liều lượng tự thấp đến trung bình qua đường ăn uống trong thời gian kéo dài. Những ảnh hưởng này có thể là cận lâm sàng và khó có thể nhận biết. Một số triệu chứng như sự chuyển hóa thức ăn yếu, tỷ lệ tăng trưởng thấp hơn và có thể có xảy ra một số triệu chứng giống như ngộ độc aflatoxin cấp tính. Những triệu chứng này gây ngộ độc mãn tính trên gan có thể dẫn đến ung thư gan. Ở động vật Các triệu chứng nhiễm độc aflatoxin được nghiên cứu thông qua các vụ nhiễm độc tự nhiên và qua thử nghiệm phòng thí nghiệm trên động vật. Sự nhiễm độc aflatoxin được thể hiện qua hàng loạt các triệu chứng cấp tính hay mãn tính. Sự nhiễm độc mãn tính aflatoxin có tính di truyền theo ba kiểu: gây ung thư, quái thai, gây đột biến. Hậu quả của việc nhiễm aflatoxin phụ thuộc rất nhiều vào tuổi, giới tính, loài, tình trạng dinh dưỡng, mức và tần suất tiếp xúc. Nhiễm độc cấp tính aflatoxin có thể làm chết vật bị nhiễm. Mức độ nhiễm độc aflatoxin thay đổi theo thời gian tuỳ vào tính mẫn cảm của vật thử nghiệm. Gan của vật bị nhiễm độc aflatoxin có màu nhợt và sưng to. Có thể có hoại tử ở mô gan, chảy máu ở một số gia cầm. Ở mức độ nhẹ hơn, có thể quan sát thấy hiện tượng tụ máu ở phổi hoặc sự tăng sinh tế bào của tế bào biểu mô của ống dẫn mật, những rối loạn do nhiễm độc mãn tính aflatoxin thể hiện đầu tiên ở sự chán ăn, chậm lớn, sụt cân, nhưng rối loạn lớn nhất xảy ra ở gan. Người ta đã tìm thấy các bằng chứng về mối liên quan giữa việc nhiễm aflatoxin và ung thư gan tiên phát, một trong những bệnh gây tử vong cao ở khu vực Châu Á và Châu Phi. Ngoài u ở gan, aflatoxin có thể gây tổn thương ở mọi cơ quan khác. Mức độ nhạy cảm với aflatoxin tuỳ vào tình trạng sinh lý của cơ thể nhiễm aflatoxin. Con vật càng non thì khả năng mẫn cảm với tác nhân ung thư càng cao, chỉ cần cho tiếp xúc 2 – 3 tuần với liều lượng 0,2 – 0,5 mg aflatoxin, khả năng hình thành các khối u nhỏ ở gan kéo dài 12 – 18 tháng. Afatoxin B1 là độc tố quan trọng nhất và là chất gây ung thư nguy hiểm nhất trong số các aflatoxin. Aflatoxin B1 có thể cảm ứng tạo các khối u ở gan, thận, dạ dày và hệ thống thần kinh. 2.3.1.4. Sự chuyển hoá của Aflatoxin trong cơ thể Aflatoxin B1 là phân tử ái mỡ, có trọng lượng phân tử thấp, dễ dàng được hấp thu sau khi ăn. Khi đến ruột non, aflatoxin B1 sẽ được nhanh chóng hấp thu và máu tĩnh mạch mạc treo, sự hấp thu ở ruột non và tá tràng là nhiều nhất. Niêm mạc ống tiêu hóa có khả năng chuyển dạng sinh học aflatoxin B1 nhờ sự gắn._.