SVTH: Nguyễn Văn Phước 19 Lớp 07CSH
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:
SVTH: Nguyễn Văn Phước 20 Lớp 07CSH 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.
SVTH: Nguyễn Văn Phước 21 Lớp 07CSH
Hình 2.10: Cấu trúc hoá học của một số loại Aflatoxin
2.3.1.3. Độc tính của Aflatoxin a) Ở người a) Ở người
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.
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.
b) 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
SVTH: Nguyễn Văn Phước 22 Lớp 07CSH 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 kết với protein – đây là con đường chính để giải độc aflatoxin B1 cho gan. Từ ống tiêu hóa, theo tĩnh mạch cửa, aflatoxin được tập trung vào gan nhiều nhất ( chiếm khoảng 17% lượng aflatoxin của cơ thể ) tiếp theo là ở thận, cơ, mô mỡ, tụy, lách…
SVTH: Nguyễn Văn Phước 23 Lớp 07CSH Trong vòng 24h có khoảng 80% bị đào thải theo đường tiêu hóa qua mật, đường tiết niệu qua thận.
Cơ chế tác động của aflatoxin gây ung thư gan ở người là do sự gắn kết của aflatoxin B1 với DNA của tế bào gan ở những bệnh nhân bị ung thư gan nguyên phát
Cơ chế gây đột biến của aflatoxin như sau: Aflatoxin B1 khi xâm nhập vào cơ thể được chuyển hóa nhờ hệ thống cytochrome P450 hình thành nên một số lượng lớn chất chuyển hóa được hydroxyl hóa và sau đó được glutathione tạo phức hợp trong quá trình chuyển hóa tạo nên dạng ưa nước hơn cần thiết cho quá trình bài tiết qua nước tiểu. Không may, một trong những sản phẩm chuyển hóa là aflatoxin – 8,9 – epoxide được hình thành ở 2 dạng là endo và exo. Glutathione – S – transferase (GST) có thể tiếp hợp và giải độc (detoxify) phản ứng này ngay lập tức.
Các loài khác nhau có thể mẫn cảm với tác động của AFB1 liên quan đến sự chuyên biệt của GST để có thể gắn kết epoxide vào glutathione. Exo epoxide có thể chen vào chính giữa phân tử DNA do phản ứng giữa vị trí C8 của epoxide với vị trí N7 của guanine. Giữa các phức oligonuclotide có chứa adduct và adduct này được chứng minh là nằm xen giữa vòng thơm ở đầu 5’ trên phần dư của guanine. Tuy nhiên, dạng kép cộng hóa trị này không ổn định do mang vòng ribose. Kết quả là guanine có thể bị rớt ra khỏi phân tử DNA tạo nên vị trí apurinic (là vị trí mà DNA bị khuyết mất một purine). Guanine adduct được giải phóng này có thể tìm thấy trong nước tiểu có thể được sử dụng như một marker sinh học để dò tìm AFB1. Thay vào đó, vòng ribose mở hình thành nên foramidopyrimidine (FAPY) adduct ổn định và cấu trúc này ổn định trong phân tử dạng kép của DNA. Nghiên cứu cho thấy rằng N7 adduct bị loại bỏ nhanh hơn bởi vì nó làm xiêu vẹo cấu trúc dạng xoắn ốc trong khi FAPY adduct bền hơn.
Tất cả các kiểu hư hỏng DNA là đột biến do sự chuyển G thành T nhưng cũng có một số trường hợp do sự chuyển G thành A hay G thành C. Các đột biến gần kề bên vị trí hình thành adduct cũng có thể xảy ra do sự kềnh càng của AFB1 adduct. Nghiên cứu trên động vật chứng minh rằng có sự tương quan tuyến tính liều - đáp ứng giữa AFB1 – DNA adduct và ung thư gan.
SVTH: Nguyễn Văn Phước 24 Lớp 07CSH Các nghiên cứu trên vi khuẩn chứng minh rằng FAPY adduct gây đột biến cao hơn so với AFB1 – Gua. Ở vi khuẩn FAPY – adduct gây trở ngại mạnh nhất đối với quá trình tái bản thậm chí có sự hiện diện của các polymerase bổ sung bên ngoài và từ đó làm tăng độc tính của AFB. Con đường sửa chữa cắt nucleotide là con đường chủ yếu để loại bỏ sự hư hỏng DNA do quá trình oxy hóa và vị trí apurinic.
Sự biểu hiện của AFB1 thường liên quan đến đột biến một codon chuyên biệt là 249 AGG (arginine) thành AGT (serine) trong gene đàn áp ung thư p53 làm bất hoạt protein. Đột biến này chỉ được tìm thấy ở tế bào ung thư gan nguyên phát (HCC – hepatocellular carcinoma).
2.3.1.5. Biện pháp hạn chế nhiễm Aflatoxin
Để hạn chế và kiểm soát aflatoxin trong công nghê sau thu hoạch nhiều biện pháp hạn chế hoặc giảm hàm lượng aflatoxin cho nông sản bảo quản được áp dụng như xử lý nhiệt với muối amoni, monomethylamin, natri hydroxyt, natri hypoclorit.
Các nghiên cứu chưng minh rằng sử dụng khí quyển biện đổi có khả năng kiểm soát được hàm lượng aflatoxin: CO2 tăng tử 0,5% (không khí) tới 100%, O2 giảm tử 5% xuống 1% làm giảm sự tạo thành aflatoxin. Khả năng ức chế tạo thành aflatoxin của CO2 thể hiện ở 150C rõ hơn so với ở 300C. Việc giảm aw từ 0,99 tới 0,85 cũng làm giảm sự tổng hợp aflatoxin.
Trong công nghệ trước và sau thu hoạch việc hạn chế aflatoxin rất khó khăn, nhiễm aflatoxin được xem là nguy cơ trường diễn. Vì thế việc quản lý, đánh giá thường xuyên các nguy cơ do nhiễm aflatoxin trong thực phẩm và thức ăn gia súc mang lại rất quan trọng. Hiện nay, aflatoxin B1 trong thực phẩm và thức ăn gia súc được quy định ở mức 20 ppb. Trong một vài trường hợp đặc biệt và cho một số thức ăn gia súc trong những điều kiện xác định, quy đinh này được mở rộng tới 300 ppb. Aflatoxin M1 trong sữa được quy định dưới 0,5 ppb.
2.3.2. Ochratoxin
Có thể tìm thấy ochatoxin trong ngô, lúa mỳ, lúa mạch, bột mỳ, gạo, đậu đỗ… Và các thức ăn gia súc hỗn hợp khác nhau các nghiên cứu của Pháp và Châu Âu mới
SVTH: Nguyễn Văn Phước 25 Lớp 07CSH đây cho thấy rằng các mẫu thực phẩm chứa OTA ở nồng độ ít nhất vượt quá 10 ppb, lớn hơn 10 lần ngưỡng an toàn.
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. Ngoài ra sự nhiễm OTA phụ thuộc vào xuất xứ địa lý của nguyên liệu.
2.3.2.1. Cấu trúc Ochratoxin
Là một độc tố rất phổ biến bên cạnh các mycotoxin khác như aflatoxin là các ochratoxin A, B và C và các dẫn xuất của chúng. Về cấu tạo hoá học OTA là hợp chất của izocoumarin liên kết với một nhóm N – phenylalanyl. Độc tính của các ochratoxin khác nhau liên quan tới nhóm hydroxyl, phenol được tách ra khó hay dễ.
Hình 2.11: Cấu trúc hoá học của OTA
2.3.2.2 Nấm mốc tổng hợp OTA
Các chủng nấm mốc có khả năng tổng hợp OTA còn chưa được xác định. Nhưng các nghiên cứu về OTA cho tới nay cho thấy rằng các chủng nấm mốc có thể khác nhau trên các đối tượng khác nhau, và thuộc vào các giống nấm mốc phổ biến
Aspergillus và Penicillin, ví dụ: các chủng gặp rất phổ biến trên lương thực và thực
phẩm như Aspergillus carbonarius và Aspergillus ochraceus.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự phát triển của các nấm mốc sinh OTA khác nhau và việc hình thành OTA từ chúng phụ thuộc rất khác nhau vào nhiệt dộ, độ ẩm, hoạt độ nước của sản phẩm, bản chất sản phẩm. Các chủng sinh OTA rất khác nhau theo khu vực địa lý, khí hậu và bản chất của sản phẩm bị nhiễm. Hơn thế nữa các
SVTH: Nguyễn Văn Phước 26 Lớp 07CSH chủng tổng hợp OTA cũng có thể tổng hợp đồng thời nhiều loại mycotoxin như acid penicilic hoặc citrinin.
2.3.2.3. Độc tính OTA
Trong số các ochratoxin, ochratoxin (OTA) có tính độc cao nhất. Đây là hợp chất không mùi, kết tinh, hoà tan trong dung môi phân cực và trong dung dịch bicacbonat, hoà tan hạn chế trong nước.
OTA là độc tố nấm mốc liện quan tới bệnh thận cấp tính của 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 người OTA gây chứng bênh suy thận vùng Bancang ở người. Những trường hợp nhiễm độc OTA cấp tính có thể bị tử vong. Từ năm 1993, cơ quan nghiên cứu quốc tế về ung thư đã xếp OTA vào các hợp chất nhóm 2B là nhóm các hợp chất có thể gây ung thư. OTA còn bị nghi ngờ là chất có thể gây nhiễm độc thần kinh.
2.3.2.4. Cơ chế gây đột biến của OTA
OTA độc tố gây đột biến, ức chế miễn dịch và quái thai ở một số loài động vật và con người, các cơ quan mục tiêu của nó là những quả thận, gan. Độc tố OTA gây ức chế miễn dịch thông qua sự tác động quá trình chuyển hóa tế bào và gây tác hại cho ti thể.
OTA làm thay đổi bệnh lý trong cấu trúc của các ty lạp thể trong tiểu cầu của thận và gan. Những thay đổi này là các tế bào có hình dạng bất thường, mạng ti thể phòng ra và tăng lipid trong tế bào. OTA là nguyên nhân gây ra sự oxy hóa và sản sinh các gốc tự do trong tế bào gan và đầu ống của thận. OTA là một chất ức chế không cạnh tranh của cả hai sắc tố tế bào reductase-succinat và succinat dehydrogenase.
OTA làm suy yếu hô hấp của ti thể và phorphorylation oxy hóa thông qua màng ti thể bằng cách ức chế hỗ trợ điện tử succinat trong các hoạt động của chuỗi hô hấp. Ngoài ra độc tố OTA cũng ức chế hô hấp chất nền malate/glutamate và lipid là nguyên nhân dẫn đến tế bào bị chết. Cơ chế khác được xuất hiện là kích hoạt của ti thể với Ca2+ gây ra acid hóa ngoại bào làm chết các tế bào gần ống thận.
SVTH: Nguyễn Văn Phước 27 Lớp 07CSH Độc tố OTA gây đột biến DNA sợi đơn và một số hợp chất phá vỡ DNA trong DNA của lá lách, gan và thận. OTA cũng ức chế phenylalanine hydroxylase và làm giảm nồng độ của phosphoenol pyruvate cacboxykinaza. Đây là sự ức chế tổng hợp protein và RNA các chất độc hại Sự ức chế tổng hợp protein và RNA được xem là một trong những hiệu ứng độc hại của OTA.
2.3.2.5 Hạn chế sự nhiễm Ochratoxin
Các hiểu biết hiện tại về OTA còn rất hạn chế so với aflatoxin. Các nghiên cứu