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 cho rằng có thể dùng khí quyển điều hoà 30% CO2 ức chế hoàn toàn sự tạo thành OTA.
OTA rất bền với các sử lý nhiệt và hoá chất. Các thử nghiệm cho thấy chỉ 76% hàm lượng OTA giảm đi khi gia nhiệt ở 2500C trong 40 phút. So với Afltoxin, OTA rất bền vững trong môi trường ẩm. Dung dịch OTA trong methanol cũng không bị phân huỷ khi bị chiếu xạ.
Cho tới nay, chưa có một biện pháp hiệu quả để phân huỷ độc tố nấm mốc loại này. Vì vậy, mọi biện pháp góp phần làm giảm và hạn chế việc hình thành OTA trong các sản phẩm đều cần được quan tâm và áp dụng.
2.3.3. Patulin
2.3.3.1. Cấu trúc Patulin
Patulin có tên gọi khác là (clavaxin) là sản phẩm trao đổi chất bậc hai của nấm mốc được biết trước tiên như là một thuốc có thể chữa bệnh cảm lạnh. Trong quá trình sử dụng, người ta mới nhận biết độc tính của patulin.
Patulin là hợp chất không màu, kết tinh được, tan trong nước và các dung môi phân cực. Patulin có thể tổng hợp trên rất nhiều nông sản thực phẩm cũng như trên thức ăn gia súc.
Người ta đã phân lập được patulin trên ngũ cốc, trên các sản phẩm dạng hạt, trên hoa quả. Thực phẩm có khả năng nhiễm patulin cao nhất là táo và các sản phẩm táo.
SVTH: Nguyễn Văn Phước 28 Lớp 07CSH Hình 2.12: Cấu trúc hoá học Patulin
2.3.3.2. Độc tính Patulin
Patulin được coi như một độc tố có khả năng gây ung thư cho người và động vật. Gây ra hoạt tính suy giảm miễn dịch liên quan tới các chứng xung huyết, gây loét niêm mạc, đặc biệt là niêm mạc ruột, nghiên cứu đã cho thấy rằng patulin là genotoxic, độc tố này còn gây thiệt hại cho DNA hoặc nhiễm sắc thể ở người.
2.3.3.3. Cơ chế gây độc của Patulin
Patulin là một độc tố gây tổn hại cho DNA và các nhiễm sắc thể trong một thời gian ngắn. độc tính patulin ngăn cản sự hô hấp hiếu khí, làm giảm sự hoạt động của triphosphatase adenosine.
Patulin kích thích các sợi DNA, gây vỡ các tế bào Hela và làm nhiễm sắc thể bị sai lệch dẫn đến DNA, protein và sự tổng hợp RNA đều bị ảnh hưởng.
Nghiên cứu cơ chế của các tế bào liên kết với độc tính đường ruột của patulin, người ta nhận thấy 2 tế bào biểu mô ruột ở người (HT-29-D4 và CaCO-2-14) đã tiếp xúc với patulin, dẫn đến các chịu trứng viêm ruột do patulin gây ra.
2.3.3.4. Nấm mốc tổng hợp Patulin
Patulin là hợp chất trao đổi bậc hai do các nấm mốc Penicillinum, Aspergillus và Bysscochlamys tạo nên. Các chủng tổng hợp patulin chủ yếu là các loài thuộc
Aspergillus như A. clavatus và A. giganteus. Trong số các Penicillinum, các loài tổng
hợp patulin nhiều nhất là P. exppansum, P. urticae, P. griceofulvum. Các loài nấm
SVTH: Nguyễn Văn Phước 29 Lớp 07CSH vào điều kiện luân canh và khí hậu, các hệ vi sinh vật này có thể bị thay đổi. Đặt biệt
A. clavatus thường ưa thích các môi trường có hàm lượng đạm cao. Trên các chất
đang thối rửa. Vì vậy, rất hay gặp A. clavatus ở các trại chăn nuôi trên phân gia súc
và gia cầm.
Hình 2.13: Nấm mốc A. clavatus
2.3.3.5. Hạn chế sự nhiễm Patulin
Một xu hướng kiểm soát patulin là ức chế và loại bỏ các nấm mốc trên các sản phẩm có khả năng bị nhiễm. Trong công nghệ, sự lựa chọn nguyên liệu sạch nấm mốc hoặc loại bỏ phần nhiễm nấm mốc là biện pháp hiệu quả nhất để hạn chế sự lây lan của nấm mốc trên khối nguyên liệu và loại trừ patulin.
Có thể bổ sung hỗn hợp ascorbic vào nước ép táo, tiến hành lên men dịch táo và sử dụng SO2 sát trùng nước quả để hạn chế sự phát triển nấm mốc và hạn chế sự tổng hợp patulin. Ngoài ra một trong những biện pháp rất hiệu quả được thử nghiệm là lợi dụng khả năng hoạt động của patulin, có khả năng tạo liên kết các nhóm – SH như cystein, thioglycolic và gluthion. Khi kết hợp với nhóm chất này, patulin trở nên không có hoạt tính sinh học và mất khả năng gây độc.
2.3.4. Fumonisin
Trong các mycotoxin, mối quan tâm về các fumonisin ngày càng tăng cao.
Fumonisin là độc tố mới được phát hiện gần đây do Fumonisin moniliorme tổng hợp
nên. Đây là nhóm độc tính cao với động vật và con người. Việc nhiễm fumonisin trong thức ăn cho người và gia súc ở quy mô trên toàn thế giới. Riêng tại mỹ, các báo cáo cho thấy 80 – 100% ngô bảo quản bị nhiễm fumonisin.
SVTH: Nguyễn Văn Phước 30 Lớp 07CSH
Hình 2.14: Nấm mốc Fumonisin nhiễm trên ngô
2.3.4.1. Cấu trúc Fumonisin
Fumonisin là nhóm hợp chất diester của acid tricarxylic với các rượu bậc cao khác nhau. Fumonisin chứa nhóm amin bậc nhất, tan trong nước và bền vững với nhiệt. Trong số các fumonisin, chỉ fumonisin B1, B2 và B3 được phát hiện với hàm lượng đáng kể cả trong điều kiện tự nhiên và điều kiện phòng thí nghiệm.
Hình 2.15: Cấu trúc hoá học phân tử Fumonisin
SVTH: Nguyễn Văn Phước 31 Lớp 07CSH Fumonisin B1 là độc tố có độc tính mạnh nhất trong số các fumonisin. Fumonisin B1 có thể gây các triệu chứng nhũng não, suy gan, gây mù, gây các triệu chứng bất bình thường cho tới tử vong ở ngựa (ELEM), ung thư gan ở chuột, bệnh gan ở gà, suy tim cấp ở khỉ..
Chỉ ở liều lượng 10 mg/kg thức ăn trong vòng 40-50 ngày, fumonisin đã có thể gây hội chứng ELEM. Fumonisin B1 có liên quan tới bệnh ung thư thực quản ở gà. Mới đây, Cơ quan Nguyên cứu Quốc tế về ung thư đã xếp fumonisin B1 vào nhóm 2B, nhóm các hợp chất gây ung thư cho người. Nguyên cứu ảnh hưởng của các fumonisin tới người, người ta thấy có sự liên quan của bệnh ung thư thực quản và việc sử dụng các lương thực nhiễm các fumonisin.
Độc tính của fumonisin B1 liên quan mật thiết tới các hiệu ứng lên sự trao đổi chất các sphingolipid, bao gồm quá trình tổng hợp mới, tích luỹ các sphingolipid tự do, quá trình thải loại các sphingoid tự do, tăng hàm lượng các sản phẩm lipid và sphingosin. Các hiệu ứng dẫn tới hàng loạt các phản ứng sinh hoá gây ra các sự nhiễm độc khác nhau.
Các nhà khoa học Mỹ đã tiến hành thí nghiệm cho chuột ăn thức ăn nhiễm fumonisin và phát hiện rằng các cơ quan đích của độc tố này là gan và thận.
2.3.4.3. Cơ chế hoạt động của Fumonisin
Cấu trúc của fumonisin gần giống với cấu trúc của sphingosine, điều này cho phép giả định là fumonisin có thể ảnh hưởng tới trao đổi chất của sphingosin trong cơ thể. Sphingosin là các tiền chất của mọi sphingolipid, bao gồm sphingomyelin, ceramid và gangliosid.
Cơ chế hoạt động của fumonisin không dựa trên hoạt tính biến dưỡng và cũng không có bằng chứng nó và các sản phẩm thủy phân của nó bị biến dưỡng bởi enzyme phase I và II. Fumonisin có một nhóm amino đầu tiên ở vị trí C2 ức chế
ceramide synthase, kết quả là ngăn cản sự sinh tổng hợp de novo của ceramide và
biến dưỡng sphingolipid.
Kết quả của sự ức chế ceramide synthase là sự tích lũy của sphinganine (Sa) và ở mức độ thấp hơn là sphingosine (So) trong mô, huyết thanh và nước tiểu. Sự tích
SVTH: Nguyễn Văn Phước 32 Lớp 07CSH lũy sphingoid base và cùng với sự tăng tỷ lệ Sa:So trong mô dẫn đến sự biểu hiện của fumonisin ở động vật có vú, chim và cá.
Độc tính của fumonisin B1 liên quan mật thiết tới các hiệu ứng lên sự trao đổi chất các sphingolipid, bao gồm các quá trình sinh tổng hợp mới, tích lũy các sphingolipid tự do, quá trình thải loại các sphingolipid phức tạp, tăng cường phân giải các sphingoid tự do, tăng hàm lượng các lipid và sphingosin. Các hiệu ứng này dẫn đến hàng loạt các phản ưng sinh hóa gây ra các sự nhiễm độc khác nhau.
Hình 2.16: Tóm tắt sơ đồ biến dưỡng sphingolipid thể hiện sự ức chế của enzyme ceramide synthase (X) bởi fumonisin
Các fumonisin có tính đặc hiệu tới sự tổng hợp các sphingosine, thể hiện ở sự ức chế serin. Không phát hiện các hiệu ứng tương tự của fumonisin đến sự tổng hợp các phosphatidylserin, phosphatidylcholin và các acid béo.
Vị trí hoạt động của fumonisin là sphingosine và sphingosine N. transacetylase trong phản ứng kết hợp của thiolase với sphingosin và sphingosin để tạo thành dihydroceramid và ceramid.
SVTH: Nguyễn Văn Phước 33 Lớp 07CSH Do sự ức chế của fumonisin, số lượng tế bào gan giảm xuống 25% sau 24 giờ và 50% sau 4 ngày, các hoạt động của fumonisin nhạy cảm với tế bào gan hơn so với tế bào thận.
Sự nhiễm fumonisin lâu dài ở nồng độ cao có thể gây ra các ảnh hưởng ở mức tế bào hoàn toàn khác với sự ảnh hưởng của sphingolipid.
Do các tế bào não rất giàu sphingolipid nên các tổn thương thần kinh có thể do sự nhiễm độc fumonisin B1 gây nên. Hoạt tính gây ung thư của fumonisin B1cũng có thể do cơ chế ức chế tổng hợp sphingolipid gây nên vì các độc tố này kìm hãm các hoạt động của sphingosin thể hiện vai trò của tác nhân chống khối u nội bào.
2.3.4.4. Nấm mốc tổng hợp Fumonisin
Fumonisin chủ yếu do các nấm mốc thuộc giống Fusarium tổng hợp nên. Loài điển hình nhất trong số này là Fusarium moniliforme. Các chủng nấm mốc của loài
này, do Sheldon xác định vào năm 1904 khá phổ biến trong môi trường và thường nhiễm trong lương thực, đặt biệt là ngô.
Vào năm 1988, các đặc tính của fumonisin lần đầu tiên được xác định và các
sản phẩm trao đổi chất của nó lần đầu tiên được phát hiện trong canh trường F.
moniliforme. Trong số đó, một hợp chất được phát hiện thường xuyên nhất và ở nồng
độ cao nhất trong các canh trường của loài này hoặc thực phẩm mà đặc biệt là ngô
nhiễm F. moniliforme. Hợp chất này sau đó được đặt tên “fumonisin B1”.
Các nguyên cứu về sau này cho thấy rằng không chỉ có F. moniliforme tổng hợp nên fumonisin mà các chủng khác thuộc Fusarium cũng tham gia tổng hợp nên độc tố loại này bao gồm F. proliferatum, F. subglutinans, F. anthophilum, F. annulatum, F.
succisae, F. beomiforme, F. dlamini, F. napiforme và F. nygamai.
2.3.4.5 Hạn chế nhiễm Fumonisin
Fumonisin B1 bền với nhiệt, xử lý canh trường F. moniliforme ở 1000C, và sau đó để khô ở 600C trong 24h, nồng độ fumonisin B1 hầu như không bị thay đổi. cấu trúc fumonisin B1 có thể bị phá huỷ ở nhiệt độ trên 2200C. Vì thế các giải pháp thuỷ phân hoặc các biện pháp khác áp dụng cho aflatoxin là không hiệu quả đối với fumonisin, thậm chí còn làm tăng cường độc tính của độc tố này. Các nghiên cứu
SVTH: Nguyễn Văn Phước 34 Lớp 07CSH hiện đang tiến hành để xác định ảnh hưởng của các kỹ thuật chế biến tới độc tố này trong thực phẩm, con đường lây nhiễm và các khả năng khử độc tố có thể áp dụng cho các sản phẩm thực phẩm cho người hoặc thức ăn gia súc.
2.3.5. Tình hình nhiễm mycotoxin trong thực phẩm trên thế giới và Việt Nam Sự nhiễm độc tố nấm mốc trong nông sản đã trở thành vấn đề toàn cầu. Ví dụ: Ở Đức có 84% trên 1000 mẫu nông sản thực phẩm kiểm tra có nhiễm Tricothecene, 13% số mẫu lương thực như lúa mì, lúa mạch, yến mạch bị nhiễm ochratoxin. Ở Đan mạch 19 trên 33 mẫu ngũ cốc kiểm tra có nhiễm ochratoxin. Ở Ấn Độ có 8% số mẫu bánh dầu hướng dương kiểm tra có nhiễm đồng thời cả hai loại độc tố T-2 và ochratoxin. Ở Mỹ có rất nhiều mẫu bắp kiểm tra cho thấy có sự nhiễm vomitoxin (DON) ở mức 1000ppb. Ở Úc kiểm tra trên bắp thấy có cả 3 loại mycotoxin như: aflatoxin, fumonisin và zearalenon. Theo Tiến sĩ Bangalore (Ấn Độ) thì các loại mycotoxin khác nhau có ưu thế ở những vùng khác nhau trên thế giới: Ở Bắc Âu thì Ochratoxin và Vomitoxin (DON) là vấn đề đang được quan tâm nhất. Còn ở Nam Mỹ thì mycotoxin có ưu thế lại là Aflatoxin và Fumonisin.
Ở Việt Nam nhiều nơi ép dầu phọng bằng bọng thủ công, độ ẩm còn cao, sau đó