công nghệ khử nghiễm aflatoxin trên ngô, lạc ở mức độ cao bằng một số chủng vi khuẩn và vi nấm

việc nghiên cứu công nghệ khử nhiễm aflatoxin trên ngô lạc

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề. Ngô, lạc là hai loại nông sản chính của ngành nông nghiệp nước ta. Chúng không chỉ là nguồn lương thực quan trọng cho đời sống con ngưòi mà còn là nguồn thức ăn quan trọng trong chăn nuôi gia súc gia cầm. Không những thế lạc còn đựơc xuất khẩu với số lượng lớn ra nước ngoài. Vì vậy việc nghiên cứu để bảo quản, nâng cao chất lượng nông sản đã thu hút các tổ chức quốc tế cũng như các cơ quan khoa học về lương thực thực phẩm của thế giới. Điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm của nước ta rất thuận lợi cho nấm mốc phát triển. Các nông sản dạng hạt như ngô, lạc là nguồn cơ chất lý tưởng cho sự phát triển của nấm mốc. Nấm mốc phát triển không những làm giảm giá trị dinh dưỡng của hạt mà còn sinh ra các độc tố khác nhau gọi chung là mycotoxin. Trong những độc tố nguy hiểm phải kể đến aflatoxin. aflatoxin là độc tố của nấm Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus, Aspergillus nominus. Ngô, lạc là hai sản phẩm thường nhiễm aflatoxin ở mức độ cao. Trên thế giới hiện nay việc nghiên cứu để tìm ra biện pháp làm giảm lượng độc tố aflatoxin trong lương thực nói chung và trong ngô, lạc nói riêng đã và đang được các nhà khoa học rất quan tâm. Ở nước ta từ những năm 1970 Nguyễn Phùng Tiến và cộng sự [8] đã nghiên cứu mức nhiễm nấm mốc trên thóc ở kho bảo quản lương thực miền Bắc Việt Nam và một số lương thực như đậu, đỗ, lạc…Đặng Hồng Miên [2] cũng đã nghiên cứu sự nhiễm nấm mốc aflatoxin trên lạc. Nguyễn Thùy Châu và cộng sự - 1997 [11] đã nghiên cứu tình hình nhiễm độc tố nấm mốc: aflatoxin, fumonixin, ochratoxin Alternaria, deoxynivalenol và nivalenol… trên ngô, gạo, và các biện pháp phòng trừ. Một số công trình của Đậu Ngọc Hào về sự nhiễm nấm mốc và aflatoxin trên thức ăn gia súc và các biện pháp khử độc tố aflatoxin B 1 bằng NH 4 OH cũng đã được nghiên cứu và công bố [3]. Nguyễn Thùy Châu và cộng sự cũng đã nghiên cứu khử aflatoxin trên ngô bằng NH 3 và Ca(OH) 2 , kết quả cho thấy NH 3 và Ca(OH) 2 có tác dụng khử rõ rệt aflatoxin trên ngô và cho hiệu quả khử là 90%. Tuy nhiên việc khử nhiễm aflatoxin bằng các hóa chất như NH 3 có giá thành cao và để lại mùi khó chịu cho nông sản bị xử lý. Để khắc phục nhược điểm này các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu khử nhiễm aflatoxin bằng biện pháp sinh học. Góp phần vào việc nghiên cứu công nghệ khử nhiễm aflatoxin trên ngô lạc chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu công nghệ khử nghiễm aflatoxin trên ngô, lạc ở mức độ cao bằng một số chủng vi khuẩn và vi nấm”. 1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu. 1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu . - Tìm được công nghệ khử nhiễm aflatoxin trên ngô, lạc bằng một số chủng vi khuẩn và vi nấm. 1.2.2. Nội dung nghiên cứu. - Nghiên cứu khả năng khử nhiễm aflatoxin của một số chủng Rhizopusdelemar. - Nghiên cứu khả năng khử nhiễm aflatoxin của một số chủng Flavobacterium aurantiacum. - Nghiên cứu một số yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và thời gian xử lý cho việc khử nhiễm aflatoxin trên ngô, lạc bằng chủng Rhizopusdelemar có hoạt tính khử nhiễm cao. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1.Đại cương về độc tố nấm mốc Độc tố nấm mốc (hay còn gọi là mycotoxin) là nhóm hợp chất có cấu trúc đa dạng, có khối lượng nhỏ, được tạo ra bằng trao đổi chất thứ cấp của các nấm mốc và gây ngộ độc với động vật có vú, cá và gia cầm [15]. Sự sinh trưởng và phát triển của nó phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện sinh thái (Moreau 1975) [6]. Những điều kiện đó là vùng sinh thái, khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm), lượng nước có trong cơ chất…Sự sản sinh độc tố nấm mốc là kết quả của sự tác động qua lại giữa kiểu gen (genotype) và điều kiện phát triển của chúng. Độc tố nấm là sản phẩm thứ cấp tiết ra trong quá trình chuyển hóa của một số loài nấm mốc. Quá trình trao đổi chất của nấm gồm 2 giai đoạn: trao đổi chất sơ cấp và trao đổi chất thứ cấp. Trao đổi chất sơ cấp được hiểu là các phản ứng tạo thành các chất cần thiết đảm bảo sự sống và sự phát triển của tế bào. Trao đổi chất thứ cấp là quá trình tạo thành các chất mà vai trò sinh lý của chúng chưa thật cần thiết cho sự tồn tại của chính tế bào đó. Quá trình trao đổi chất sơ cấp của tế bào nhìn chung là giống nhau ở hệ thống sống, nhưng quá trình trao đổi chất thứ cấp thì phụ thuộc khá chặt chẽ vào đặc tính của mỗi loài mỗi chủng nấm mốc.Thông thường quá trình này xảy ra vào cuối giai đoạn phát triển của tế bào nấm mốc. Bệnh độc tố nấm mốc được bắt đầu nghiên cứu sâu từ khi mà cả thế giới bị thức tỉnh bằng việc phát hiện bệnh X ở gà tây của nước Anh vào năm 1960. Bệnh X đã làm chết hàng vạn con gà tây do ăn lạc bị nhiễm loài nấm mốc rất phổ biến là A. flavus. Hầu như tất cả các sản phẩm thực vật đều có thể là cơ chất cho sự phát triển của nấm mốc và sự tạo mycotoxin tiếp theo, do đó nó có Khả năng nhiễm trực tiếp vào thực phẩm của con người. Khi gia súc ăn các thức ăn có mycotoxin chúng không chỉ chịu tác dụng độc trực tiếp mà còn là nguồn mang mycotoxin vào sữa, thịt và như vậy tạo sự nhiễm mycotoxin vào con người. Những độc tính của mycotoxin đối với động vật thực nghiệm đã được chứng minh là rất lớn. Các mycotoxin đã thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học ở nhiều lĩnh vực khác nhau.Nó đã được chứng tỏ bằng nhiều hội nghị quốc tế và hội thảo, tạp chí và các bài báo nghiên cứu dành cho vấn đề có tính cấp thiết này [22]. Cho đến nay có trên 300 loại độc tố nấm đã được phát hiện và nghiên cứu. Nhưng chỉ có 20 loại mycotoxin có trong thực phẩm ở mức độ nghiêm trọng và thường liên quan đến an toàn thực phẩm, chúng được tạo bởi 5 chi nấm Claviceps, Penillium, Apergilus, Fusarium, Alternaria. Các độc tố của Aspergillus: Aflatoxin (B 1 , B 2 , G 1 , G 2 , M 1, M 2 ), sterimatocystin, acid cyclopianzoic. Các độc tố của Penillium: Patulin, ochratoxin A, citrinin, penitremA, và acid cyclopianzoic toxin, diacetocyscirpenol, fumonsin, và moniliformin. Các độc tố của nấm Fusarium: Deoxynivalenol, nivalenol, zearelenon, T-2 toxin. Các độc tố của Alternaria: acid tenuazoic, alternarion,methyl ether alternarion Các độc tố của Claviceps: Các alkanloid Ergot [14] 2.2.Độc tố aflatoxin Trong số các mycotoxin thì aflatoxin là độc tố được phát hiện sớm nhất và được nghiên cứu đầy đủ nhất về mọi phương diện. 2.2.1.Tích chất hóa lý Các aflatoxin gồm bốn hợp chất của nhóm bis-furanocoumarin, là sản phẩm trao đổi chất tạo bởi nấm A. flavus và A. parasiticus được đặt tên là B 1, B 2 , G 1 , G 2 .Các aflatoxin nhiễm trên các sản phẩm thực vật. Các công thức cấu tạo của một số aflatoxin và các chất trao đổi liên quan đến aflatoxin B 1 ,G 1 và aflatoxin B 2 , G 2 , là dẫn xuất hydro của các hợp chất mẹ. Các aflatoxin M 1 , M 2 là các chất trao đổi hydroxilat hóa của B 1 và B 2 theo thứ tự. Chúng có công thức cấu tạo như sau: Aflatoxin B1 Aflatoxin B2 Aflatoxin M1 Aflatoxin M2 Aflatoxin G1 Aflatoxin G2 Bốn hợp chất được phân biệt trên cơ sở màu phát quang của chúng. B là chữ viết tắt của Blue (màu xanh nước biển), chữ G là viết tắt của Green (màu OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO xanh lá cây). Aflatoxin B 1 và B 2 trong sữa bò được chuyển hóa và gọi là aflatoxin M 1 và aflatoxin M 2 (M là chữ viết tắt của Milk). Trong bốn loại aflatoxin, aflatoxin M 1 được tìm thấy ở nồng độ cao nhất, sau đó là G 1 còn B 2 và G 2 tồn tại ở nồng độ thấp hơn. Các aflatoxin phát quang mạnh khi dưới ánh sáng cực tím sóng dài. Điều này cho phép phát hiện các hợp chất này ở nồng độ cực thấp (0.5ng hay thấp hơn trên một vét sắc kí bản mỏng). Nó cung cấp điểm cơ bản về mặt thực hành cho tất cả phương pháp hóa lý cho việc phát hiện và định lượng. Aflatoxin M 1 ở nồng độ 0.02mg/l có thể phát hiện được trong sữa lỏng. Các aflatoxin được hòa tan trong các dung môi phân cực nhẹ như chloroform và metanol đăc biệt tan nhiều trong dimethysunfoxit (dung môi thường được sử dụng như phương tiện trong việc áp dụng các aflatoxin vào các động vật thực nghiệm). Tính tan của aflatoxin trong nước dao động từ 10- 20mg/l. Vì là chất tinh khiết nên các aflatoxin rất bền ở nhiệt độ cao, khi được làm nóng trong không khí. Tuy nhiên nó tương đối không bền khi được để trong không khí dưới tia cực tím ở phiến sắc kí bản mỏng và đặc biệt khi hòa tan ở các dung môi có độ phân cực cao. Các aflatoxin ít hoặc không bị phá hủy dưới điều kiện nấu bình thường và làm nóng khi thanh trùng. Tuy nhiên, lạc rang đã giảm đặc biệt lượng aflatoxin và nó có thể bị phá hủy hoàn toàn bằng amoniac hay hypochlorit. Sự có mặt của vòng lacton ở phân tử aflatoxin làm chúng nhạy cảm với việc thủy phân trong môi trường kiềm, đặc tính này là quan trọng trong bất kỳ quá trình chế biến thực phẩm, vì quá trình xử lý kiềm làm giảm sự nhiễm của aflatoxin trong sản phẩm, mặc dầu sự có mặt của pH, protein trong sản phẩm và thời gian xử lý có thể thay đổi kết quả. Tuy nhiên nếu xử lý kiềm là nhẹ thì việc axit hóa sẽ làm phản ứng ngược trở lại để tạo aflatoxin ban đầu. Moreau và cộng sự [6] khi nghiên cứu tích chất của aflatoxin đã đưa ra những kết quả sau: Bảng 2.1.Tích chất hóa lý của một số Aflatoxin Aflatoxin Công thức phân tử Trọng lượng phân tử Nhiệt độ nóng chảy Huỳnh quang * ** *** B1 C 17 H 12 O 6 312 268-269 265-270 252-266 Xanh lam B2 C 17 H 14 O 6 314 286-289 305-309 280-283 Xanh lam G1 C 17 H 12 O 7 328 244-246 247-250 246-247 Xanh lục G2 C 17 H 14 O 7 330 229-231 237-240 Xanh lục M1 C 17 H 12 O 7 328 299 Xanh lam tím M2 C 17 H 14 O 7 320 293 Tím Ghi chú: *: kết quả của Townsend * *: kết quả của Stubblefield * * *: kết quả của Beljaas 2.2.2. Sự tạo aflatoxin do các nấm mốc Khả năng tạo aflatoxin thường được thấy ở hai chủng A. flavus và A. Parasiticus. Các chủng Aspergillus tạo aflatoxin rất phổ biến và thường được phân lập từ những nguyên liệu khác nhau. Bảng (2.2) cho thấy các chủng A. flavus phân lập được có khả năng tạo aflatoxin với tỷ lệ cao (từ 20-98%). Bảng 2.2. Các chủng tạo aflatoxin của A. flavus phân lập từ bốn loại hạt cốc Nguồn Số chủng phân lập Phần trăm chủng phân lập tạo aflatoxin (%) Sản lượng tạo aflatoxin (µ/kg) Lạc 100 98 3300 Hạt bông 59 81 3200 Gạo 127 20 1100 Lúa 63 24 3300 (Số liệu Schroder và Boller 1976) Sản lượng aflatoxin thường tỷ lệ với trọng lượng hệ sợi nấm tạo thành khi nuôi cấy: khi số lượng hệ sợi nấm đạt giá trị tối ưu thì sản lượng aflatoxin lớn nhất. Độc tố này sẽ giảm sút nhanh chóng khi hệ sợi nấm phân giải. Sự sản sinh aflatoxin trong điều kiện nuôi cấy thông thường bắt đầu từ lúc hình thành các cơ quan mang bào tử đính của A. flavus, nó tăng dần cho đến giai đoạn sinh bào tử mạnh mẽ [6]. [...]... của chủng này là 87% Các chủng còn có hoạt tính khử aflatoxin thấp hơn lại cho hiệu quả khử aflatoxin đạt từ 65 đến 73% Đây là kết quả quan trọng trong vi c ứng dụng chủng Rhizopus delemarVS2 để khử nhiễm aflatoxin ở mức độ cao trên ngô ở quy mô lớn 4.1.1 Nghiên cứu một số của yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả khử aflatoxin nhiễm trên ngô ở mức độ cao của chủng R.delemaVS2 Để nghiên cứu công nghệ khử nhiễm... 20 ppb, 72% số mẫu ngô bột đã nhiễm aflatoxin B 1 từ 25 – 250 ppb, 9.5% số mẫu nhiễm aflatoxin B2 từ 10-20 ppb Nguyễn Thùy Châu và cộng sự đã nghiên cứu mức độ nhiễm nấm mốc và aflatoxin trên nông sản của Vi t Nam Mức độ nhiễm aflatoxin trên ngô và gạo ở một số địa phương cho thấy tần xuất nhiễm aflatoxin trên ngô ở miền Nam và miền Bắc Vi t Nam là cao từ 73,3% - 95,8% trong đó hàm lượng aflatoxin trung... hiệu quả khử nhiễm aflatoxin trên ngô, lạc ở mức độ cao bằng chủng Flavobacterium aurantiacum Bổ sung 1 lượng hỗn dịch tế bào Flavobacterium aurantiacum sao cho có nồng độ là 106 tế bào/ml môi trường bột ngô lỏng hoặc bột lạc lỏng có bổ sung một số chất khoáng và một lượng aflatoxin là 200ppb Tiến hành nuôi cấy Flavobacterium aurantiacum trên môi trường bột ngô lỏng hoạc bột lạc lỏng ở các nhiệt độ 22... trung bình cao nhất là 63,8ppb và hàm lượng aflatoxin trung bình thấp nhất là 16,25ppb đối với các tỉnh khác nhau Nguyễn Thùy Châu và cộng sự đã nghiên cứu công nghệ khử nhiễm aflatoxin trên ngô, lạc bằng một số hóa chất như NH 3, foocmanđehit, Ca(OH) 2 kết quả cho thấy rằng NH3 và Ca(OH)2 có tác dụng khử rõ rệt aflatoxin B 1 trên ngô và cho hiệu quả đạt 90% 2.2.5 Độc tính của Aflatoxin Tác động lên... 13,0 Ba trẻ em ở Đài Loan và một trẻ em ở Uganđa đã bị hoại tử gan cấp tính liên quan đến vi c ăn phải gạo và sắn nhiễm aflatoxin ở liều 200 microgam/kg và 1700 microgam/kg là bằng chứng thuyết phục nhất về mối liên quan giữa aflatoxin với bệnh gan cấp tính Ở vùng Tây bắc Ấn Độ năm 1974, trong một dịch vụ vài trăm dân làng ăn ngô bị nhiễm aflatoxin ở mức 15μ/kg có dấu hiệu ngộ độc và trên 100 người... dung dịch chiết chấm vào bản mỏng (µl) m là lượng aflatoxin ở vết chuẩn trên phiến mỏng (ng) M là trọng lượng sản phẩm lấy để phân tích (g) 3.2.7 Phương pháp xác định hiệu quả khử nhiễm aflatoxin trên ngô, lạc ở mức độ cao bằng chủng Rhizopus.delemar Bổ sung 1 lượng Rhizopus delemar với mật độ bào tử là 106 / g xử lý vào 250 g ngô hạt hoặc lạc hạt có bổ sung các chất khoáng và 1 lượng aflatoxin là 200... không mong muốn Do vậy vi c sử dụng các biện pháp sinh học không có hại cho con người và thực phẩm mà lại có khả năng làm giảm sự tạo độc tố hoặc ức chế hoàn toàn vi c tạo độc tố là biện pháp lý tưởng Một số chủng nấm mốc và vi khuẩn có khả năng giảm sự tạo độc tố thì ngoài vi c đảm bảo tính an toàn không độc hại đối với con người và thực phẩm được xử lý, đôi khi cần phải thỏa mãn một số yêu cầu khác, chẳng... thay thế cho biện pháp khử nhiễm aflatoxin bằng các hoá chất có giá thành cao và làm biến đổi phẩm chất lương thực nên khó áp dụng vào thực tiễn bảo quản Khử độc tố bằng biện pháp sinh học có thể được định nghĩa như sự phân giải bằng enzym hay chuyển hoá sinh học của các độc tố nấm 2.3.3.1 Khử nhiễm aflatoxin bằng chủng Flavobacteroum aurantiacum Flavobacterium aurantiacum là vi khuẩn Gram âm, hiếu khí... quả ở bảng 1 cho thấy vi c sử dụng các chủng Rhizopus delemar đã khử được aflatoxin trên ngô một cách đáng kể, hàm lượng aflatoxin trong mẫu ngô trước khi xử lý là 200ppb xuống còn từ là 70ppb đến 40 ppb sau xử lý Trong số các chủng khảo sát có chủng R.delemarVS2 có hoạt tính khử aflatoxin cao nhất nhất, hàm lượng aflatoxin trong mẫu ngô trước xử lý là 200ppb và sau xử lý là 40ppb, hiệu quả khử aflatoxin. .. sinh độc tố Các nhiệt độ cực tiểu, tối thích và cực đại cho sự tạo aflatoxin là 12 oC, 27oC và 40-42oC theo thứ tự Northolt đã nhiên cứu tác dụng của hoạt tính nước và nhiệt độ lên sự phát triển và sự tạo aflatoxin của A parasiticus và đi đến kết luận rằng: aflatoxin được tạo ra ở hoạt độ nhỏ hơn 0.83 và nhiệt độ dưới 10oC là rất ít và không phát hiện được [22] Tóm lại, khả năng sinh độc tố phụ thuộc vào . đề tài: “ Nghiên cứu công nghệ khử nghiễm aflatoxin trên ngô, lạc ở mức độ cao bằng một số chủng vi khuẩn và vi nấm . 1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu.. được công nghệ khử nhiễm aflatoxin trên ngô, lạc bằng một số chủng vi khuẩn và vi nấm. 1.2.2. Nội dung nghiên cứu. - Nghiên cứu khả năng khử nhiễm aflatoxin