Đồ án Kỹ thuật: công nghệ độc tố tự nhiên từ thuỷ sản 2022 2022

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu công nghệ độc tố tự nhiên từ thuỷ sản 2022, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

• Tác giả: Trương Thị Thanh Tuyết
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thanh Long
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Huế
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Độc tố tự nhiên từ thủy sản: nguồn gốc, tác hại và biện pháp kiểm soát
• Loại tài liệu: Đồ án công nghệ
• Năm xuất bản: 2021 - 2022
• Địa điểm: Huế

Tóm tắt

I. Khái Quát Chung Về Độc Tố Tự Nhiên Từ Thủy Sản

Độc tố tự nhiên từ thủy sản là những hợp chất độc hại được sinh tổng hợp tự nhiên trong các sinh vật biển như tảo, nhuyễn thể có vỏ và cá. Những độc tố này có thể tích tụ trong các sản phẩm thủy sản thông qua chuỗi thực phẩm, gây ra các vụ ngộ độc thực phẩm nghiêm trọng. Các độc tố biển xuất hiện chủ yếu từ các hiện tượng tảo nở hoa và thủy triều đỏ, khi điều kiện môi trường thuận lợi. Việc hiểu rõ về nguồn gốc, đặc điểm và tác hại của những độc tố này là rất quan trọng để bảo vệ an toàn thực phẩm và sức khỏe cộng đồng. Các công nghệ kiểm soát độc tố thủy sản ngày càng phát triển, giúp giảm thiểu rủi ro contamination trong các sản phẩm thủy sản xuất khẩu và nội địa.

1.1. Tổng Quan Về Độc Tố Thủy Sản

Độc tố thủy sản là những chất độc sinh học phức tạp, bao gồm nhiều loại khác nhau với cơ chế tác động đa dạng. Chúng được phân loại dựa trên độ hòa tan, hiệu ứng độc và cấu trúc hóa học. Những độc tố tự nhiên này có khả năng tồn tại lâu dài trong môi trường biển và không bị phá huỷ bởi quá trình nấu nướng thông thường. Sự hiện diện của độc tố trong thủy sản gây ra những hệ quả nghiêm trọng cho sức khỏe con người.

1.2. Ngộ Độc Thực Phẩm Thủy Sản

Ngộ độc thực phẩm do thủy sản chứa độc tố tự nhiên có thể xảy ra khi tiêu thụ các sản phẩm bị nhiễm. Các triệu chứng lâm sàng bao gồm rối loạn thần kinh, liệt cơ, tiêu chảy và mất trí nhớ tùy thuộc loại độc tố. Ngộ độc nhuyễn thể và ngộ độc cá là hai trường hợp phổ biến nhất. Việc phòng ngừa qua kiểm soát chất lượng là biện pháp quan trọng nhất.

II. Đặc Điểm Và Nguồn Gốc Các Độc Tố Tự Nhiên Từ Thủy Sản

Các độc tố từ tảo là nguồn gốc chính của hầu hết các độc tố biển nguy hiểm. Những tảo nở hoa chứa nhiều chủng tảo độc như các loài Gymnodinium, Prorocentrum và Karenia. Mỗi loại độc tố có đặc điểm hóa học riêng biệt và cơ chế tác động khác nhau. Domoic acid gây chứng mất trí nhớ, okadaic acid gây tiêu chảy, trong khi saxitoxin gây liệt cơ. Các độc tố ciguatera được tìm thấy trong cá ăn tảo nhỏ. Tetrodotoxin và các amine sinh học như histamine cũng là những độc tố quan trọng cần giám sát. Quá trình sinh tổng hợp các độc tố này xảy ra trong tế bào tảo, sau đó tích tụ thông qua chuỗi thực phẩm.

2.1. Độc Tố Từ Tảo Và Tính Chất Hóa Học

Tảo nở hoa sinh ra nhiều loại độc tố tự nhiên với cấu trúc hóa học phức tạp. Domoic acid là một acid amin liên quan đến kainic acid, với khả năng gây tổn thương thần kinh mạnh mẽ. Okadaic acid và yessotoxin là những phostoxin ảnh hưởng đến phosphatase. Brevetoxin và saxitoxin có tác động mạnh trên các kênh ion. Những đặc điểm hóa học này quyết định độ độc và cách phát hiện trong phòng lab.

2.2. Amine Sinh Học Và Ngộ Độc Scombroid

Histamine là amine sinh học chính được sản xuất từ decarboxylation của histidine bởi vi khuẩn. Ngộ độc Scombroid hay histamine fish poisoning xảy ra khi tiêu thụ cá có chứa mức histamine cao. Các vi khuẩn như Morganella, Klebsiella và Clostridium có khả năng sản xuất amine sinh học. Cơ chế tác động của histamine liên quan đến các receptor H1 và H2, gây các phản ứng dị ứng như phát ban, đỏ mặt và đau đầu.

III. Tác Hại Và Biện Pháp Kiểm Soát Độc Tố Thủy Sản

Tác hại của độc tố tự nhiên từ thủy sản rất đa dạng, từ rối loạn thần kinh đến liệt cơ hoàn toàn. Ngộ độc nhuyễn thể gây các triệu chứng lâm sàng khác nhau tùy loại độc tố: ASP (Amnestic Shellfish Poisoning) gây mất trí nhớ, DSP (Diarrheic Shellfish Poisoning) gây tiêu chảy, PSP (Paralytic Shellfish Poisoning) gây liệt cơ, NSP (Neurotoxin Shellfish Poisoning) gây loạn chức năng thần kinh. Để kiểm soát, các nước áp dụng giới hạn cho phép chặt chẽ theo tiêu chuẩn quốc tế. Hệ thống HACCP (Hazard Analysis Critical Control Points) được sử dụng để kiểm soát vùng nuôi trồng thủy sản và giám sát các sản phẩm thủy sản. Quy định, tiêu chuẩn từ FAO, WHO và các cơ quan quốc gia đưa ra những mức độc tố tối đa cho phép trong các sản phẩm.

3.1. Giới Hạn Cho Phép Và Tiêu Chuẩn Quốc Tế

Các quy định giới hạn độc tố được đưa ra bởi Thông tư 29-2010-TT-BNNPTNT và tiêu chuẩn 28TCN 118:2998. Mức LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level) và NOAEL (No Observed Adverse Effect Level) được xác định từ các nghiên cứu độc học. Giới hạn cho phép khác nhau tùy loại độc tố và sản phẩm. Ví dụ, saxitoxin giới hạn 0,8 mg/kg trong nhuyễn thể, okadaic acid giới hạn 0,16 mg/kg. Tiêu chuẩn FAO/WHO cung cấp đường dây hướng dẫn cho các nước về quản lý rủi ro.

3.2. Ứng Dụng HACCP Và Kiểm Soát Vùng Nuôi

Hệ thống HACCP là công cụ hiệu quả để kiểm soát độc tố trong sản phẩm thủy sản từ khâu sản xuất đến tiêu dùng. Kiểm soát vùng nuôi trồng bao gồm giám sát tảo nở hoa, thủy triều đỏ và các chỉ số chất lượng nước. Các điểm kiểm soát quan trọng được xác định để phát hiện sớm contamination. Giám sát thường xuyên các vùng biển dễ xảy ra hiện tượng tảo nở hoa giúp ngăn chặn sản phẩm bị nhiễm độc vào thị trường.

IV. Phương Pháp Phòng Chống Và Xu Hướng Phát Triển

Công nghệ độc tố tự nhiên từ thủy sản không ngừng phát triển nhằm nâng cao kiểm soát chất lượng và an toàn thực phẩm. Các phương pháp phát hiện như HPLC (High-Performance Liquid Chromatography), LC-MS (Liquid Chromatography-Mass Spectrometry) cho phép xác định độc tố chính xác. Công nghệ tiên tiến trong giám sát môi trường biển giúp dự báo tảo nở hoa và thủy triều đỏ. Việc xử lý thủy sản bao gồm loại bỏ các bộ phận chứa độc tố như gan, ruột và kỵ của cá. Đào tạo người sản xuất và tiêu dùng về rủi ro độc tố là rất quan trọng. Các giải pháp sinh học và công nghệ mới như gen editing đang được nghiên cứu để phát triển các sản phẩm thủy sản an toàn hơn.

4.1. Phương Pháp Phát Hiện Và Phân Tích Độc Tố

Phương pháp phát hiện độc tố đã tiến bộ đáng kể trong những năm gần đây. HPLC cho phép tách và xác định các độc tố tự nhiên với độ chính xác cao. LC-MS cung cấp thông tin cấu trúc chi tiết về độc tố phát hiện. Kỹ thuật sinh học phân tử giúp xác định tảo độc trong nước. Các kit test nhanh đang được phát triển để kiểm tra tại chỗ. Tiêu chuẩn phân tích quốc tế giúp đảm bảo tính nhất quán trong phát hiện độc tố giữa các phòng lab.

4.2. Chiến Lược Quản Lý Rủi Ro Toàn Diện

Quản lý rủi ro độc tố cần sự phối hợp giữa các bên liên quan từ sản xuất đến tiêu dùng. Giám sát liên tục các vùng nuôi trồng phòng ngừa contamination. Huấn luyện nông dân về kỹ thuật canh tác giảm hiện tượng tảo nở hoa. Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm thông báo khi phát hiện độc tố vượt mức cho phép. Tiêu tiêu chuẩn chất lượng xuất khẩu đảm bảo sản phẩm an toàn. Hợp tác quốc tế trong chia sẻ dữ liệu và kinh nghiệm giúp tăng hiệu quả phòng chống toàn cầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Từ xưa đến nay, thực phẩm thủy sản là một thành phần phổ biến trong khẩu phần ăn hàng ngày tại nhiều vùng trên thế giới và một số quốc gia, đây là nguồn chính cung cấp protein động vật, người ta sử dụng nó bên cạnh thịt gia súc. Theo báo cáo của Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO), mức độ tiêu thụ thủy sản làm thực phẩm chiếm 86% tổng nguồn cung thế giới, dự kiến sẽ tăng 2,6% và đạt mức 135,4 triệu tấn vào năm 2012 [5]. Các hoạt động thương mại thủy sản và các sản phẩm thủy sản trên thị trường quốc tế dự kiến tăng 2,5% đạt 59,9 triệu tấn, nguồn cung thủy sản tăng nhanh với tốc độ hằng năm là 3,2% vượt xa mức tăng trưởng dân số thế giới là 1,6% [5, 58]. Hoa Kỳ là nước nhập khẩu thủy sản lớn nhất thế giới, chiếm 14% nhập khẩu trên thế giới, kim ngạch nhập khẩu đạt 17,27 tỷ USD, đứng thứ hai là Nhật Bản với tổng kim ngạch nhập khẩu đạt 16,75 tỷ USD.

Tại khu vực châu Á, Trung Quốc là thị trường tiêu thụ và nhập khẩu thủy sản lớn nhất trong khu vực, tuy nhiên tỷ trọng nhập khẩu chỉ chiếm 4%. Trong khi đó, Việt Nam với đặc điểm địa lý thuận lợi, nguồn cung thủy hải sản của Việt Nam rất dồi dào và ổn định. Chính vì thế mà từ lâu nước ta đã trở thành quốc gia sản xuất và nhập khẩu thủy sản hàng đầu khu vực cùng với Indonesia và Thái Lan. Xuất khẩu thủy sản cũng trở thành lĩnh vực quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đây là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực ra thị trường thế giới.

Đặc biệt kể từ khi Việt Nam chính thức gia nhập WTO, xuất khẩu thủy sản của Việt Nam liên tục đạt mức kim ngạch và tốc độ tăng trưởng khá [5]. Trong năm 2020, giá trị xuất khẩu thủy sản của Việt Nam ước đạt 2,02 triệu tấn, trị giá 8,38 tỷ USD, giảm 4,04% về lượng và giảm 1,8% về trị giá so với năm 2019 [1]. Các thị trường xuất khẩu chủ lực của Việt Nam là Hoa Kỳ, Liên minh Châu Âu (EU), Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc. Trong đó, Hoa Kỳ là nước đứng đầu về nhập khẩu thủy sản của Việt Nam, trước đây là EU, giá trị xuất khẩu sang thị trường Hoa Kỳ chiếm tỷ trọng 28,9% trong nữa đầu năm 2021 [13].

Các mặt hàng cá và thủy sản nhập khẩu vào thị trường Hoa Kỳ sẽ do FDA chịu trách nhiệm kiểm soát vấn đề an toàn vệ sinh khi nhập khẩu vào nước này. Cơ quan này có trách nhiệm sử dụng các công cụ để phát hiện những mối nguy hại hiện có hoặc có nguy cơ phát sinh và thực hiện những hành động cần thiết để bảo vệ sự an toàn và sức khỏe cộng đồng. FDA ban hành rất nhiều các quy định hướng dẫn về an toàn vệ sinh thực phẩm, các quy định đề ra để kiểm soát an toàn thực phẩm đối với hàng thủy sản của Hoa Kỳ rất nghiêm ngặt. Mặt dù Hoa Kỳ không yêu cầu các lô hàng thủy sản nhập khẩu vào Hoa Kỳ phải có chứng thư vệ sinh nhưng họ đề cao trách nhiệm của nhà sản xuất trong áp dụng HACCP, kiểm soát tốt điều kiện sản xuất.

Các mặt hàng nhập khẩu cần: tuân thủ các quy định về nhãn mác hàng hóa theo Luật Liên bang về Thực phẩm, Dược phẩm và Mỹ phẩm; tuân thủ các quy định về phụ gia thực phẩm, chỉ những chất phụ gia và tạo màu thực phẩm được FDA chấp thuận mới có thể được lưu thông trên thị trường Hoa Kỳ, tuân thủ quy định về dư lượng hóa chất và các chất gây ô nhiễm, cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EFA) thiết lập các tiêu chuẩn cho việc sử dụng hóa chất trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm, việc kiểm tra mức dư lượng hóa chất không an toàn trong thực phẩm sẽ do FDA và FSIS thực hiện 1 [8]. Trong đó việc định danh, phân loại các loài tảo độc có khả năng sinh độc tố và phân tích các độc tố sinh học biển đóng vai trò quan trọng trong kiểm soát an toàn thuỷ sản nhập khẩu vào Hoa Kỳ. Trong khi đó, thị trường xuất khẩu EU lại rất khắt khe về các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm. Để nhập khẩu vào EU, bắt buộc phải có giấy chứng thư vệ sinh kèm theo sản phẩm.

Điều này là bắt buộc đối với tất cả các sản phẩm thủy hải sản, bao gồm cả cá tra [3]. Từ tháng 8 năm 2020 đến nay, nhờ vào Hiệp định thương mại tự do giữa Liên minh châu Âu và Việt Nam (EVFTA) việc xuất khẩu vào thị trường EU của Việt Nam được đẩy mạnh. Sau hơn một năm đi vào triển khai, Hiệp định EVFTA đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Trong 9 tháng năm 2021, tổng kim ngạch xuất nhập khẩu hai chiều giữa Việt Nam và EU đạt 41,29 tỷ USD, tăng 13,4% so với cùng kỳ năm 2020, trong đó, xuất khẩu đạt 28,85 tỷ USD, tăng 11,7%.

Kết quả trên rất có ý nghĩa trong bối cảnh dịch Covid-19 bùng phát gây ảnh hưởng tiêu cực đến các hoạt động kinh tế, thương mại của các nước [9]. Còn đối với các thị trường nhật khẩu khác như Nhật Bản, việc nhập khẩu thủy sản tươi sống và chế biến vào Nhật Bản phải tuân theo các quy định của các luật Ngoại hối và Ngoại thương, Luật Vệ sinh an toàn thực phẩm, Luật Hải quan. Cơ quan quản lý cấp quốc gia về nghề cá tại Nhật Bản là Cơ quan Thủy sản Nhật Bản (Japan Fisheries Agency - JFA) trực thuộc Bộ Nông Lâm Thủy sản. Cơ quan Thủy sản Nhật Bản chịu trách nhiệm bảo tồn và quản lý tài nguyên sinh vật biển và các hoạt động sản xuất thủy sản.

Các doanh nghiệp xuất khẩu thủy sản của Việt Nam muốn xuất khẩu sang thị trường Nhật Bản có thể nghiên cứu tận dụng các cam kết ưu đãi cắt giảm thuế quan trọng, các Hiệp định thương mại tự do mà Việt Nam và Nhật Bản cùng là thành viên, bao gồm: Hiệp định Đối tác Kinh tế Việt Nam - Nhật Bản (VJEPA), Hiệp định Đối tác Kinh tế Toàn diện ASEAN - Nhật Bản (AJCEP), Hiệp định Đối tác Toàn diện và Tiến bộ xuyên Thái Bình Dương (CPTPP), Hiệp định Đối tác Kinh tế Toàn diện Khu vực (RCEP) [3]. Các loài cá và nhuyễn thể có vỏ nhìn chung được coi là những thực phẩm an toàn, bổ dưỡng và có lợi cho sức khỏe nhưng đôi khi thực phẩm thủy sản lại liên quan đến một số vấn đề về ATTP như nguy cơ nhiễm các tác nhân sinh học và hóa học có trong hệ sinh thái. Đây còn là nguồn gây ra các bệnh do lây nhiễm và ngộ độc. Độc tố hải sản gây ra nhiều loại bệnh tật cho con người và động vật ở nhiều vùng trên thế giới, chẳng hạn như ngộ độc nhuyễn thể có vỏ gây liệt cơ (PSP), ngộ độc cá nóc (PFP), ngộ độc độc tố thần kinh (NSP), độc tố gây mất trí nhớ (ASP),… Bên cạnh đó, việc bảo quản không đúng cách các loại cá có thể sinh ra các amine sinh học như histamine gây độc cho con người.

Do đó, các ngành thủy sản hiện nay đang rất cần có những quy trình phân tích phù hợp để giúp các cơ quan chức năng kiểm soát các hóa chất độc hại nói chung và các độc tố có mối nguy gắn với loài cho phù hợp với các yêu cầu của thị trường. Việc nghiên cứu và cải tiến các phương pháp sẽ giúp các phòng thử nghiệm và các cơ quan chức năng kiểm soát chặt chẽ dư lượng độc tố để đáp ứng các yêu cầu xuất khẩu ra thị trường. Từ những lý do nói trên mà em lựa chọn tìm hiểu đề tài: “Độc tố tự nhiên từ thuỷ sản: nguồn gốc, tác hại và biện pháp kiểm soát”. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỘC TỐ TỰ NHIÊN TỪ THỦY SẢN 1.

Tổng quan về độc tố tự nhiên từ thủy sản 1. Khái quát chung về độc tố [15] 1. Khái niệm về độc tố Độc tố học là khoa học nghiên cứu về bản chất và cơ chế gây độc của các chất đến cơ thể sống hoặc đến những hệ thống sinh học khác. Định nghĩa này cũng bao hàm cả việc xác định mức độ độc và tần suất của các hiệu ứng độc trong mối liên quan với mức độ nhiễm độc ở một cơ thể.

Độc tố tự nhiên là những hợp chất độc hại được tạo ra một cách tự nhiên bởi các cơ thể sống. Các chất độc này không gây hại cho bản thân sinh vật nhưng chúng có thể gây độc cho các sinh vật khác, kể cả con người khi ăn phải. Các hợp chất hoá học này có cấu trúc đa dạng và khác nhau về chức năng sinh học và độc tính [46]. Đối với thuỷ sản, độc tố tự nhiên là các chất gây độc có mặt tự nhiên hoặc tích tụ lại do các động vật ăn thức ăn có tảo sản sinh ra các độc tố hoặc sống trong nước có chứa có các độc tố do vi sinh vật sản sinh ra.

Ngoài ra, trong các quá trình hư hỏng và lên men của cá, một số amino acid có được chuyển đổi bởi các enzyme của vi khuẩn sinh ra các amine sinh học gây độc như (histamine, tryramine, cadaverine, putrescine,…). Quá trình sinh độc tố amine sinh học diễn ra ở nhiệt độ thấp hơn 25oC trong 6 giờ hoặc lâu hơn ở nhiệt độ thấp hơn [99]. Việc đánh giá nguy cơ gây độc của các sản phẩm hóa học, các chất ô nhiễm môi trường và những chất khác là một khâu quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe. Các nghiên cứu tìm hiểu về bản chất và cơ chế tác dụng của các chất gây độc là rất có ích trong việc tìm ra các phương thuốc và phương pháp trị bệnh có hiệu quả.

Do đó, độc tố học góp phần quan trọng vào sự phát hiện các phân tử được sử dụng làm thuốc, các chất phụ gia cũng như các thuốc bảo vệ thực vật được chắc chắn hơn. Đối với ngành công nghệ thực phẩm, bản chất và cơ chế hình thành và gây độc còn giúp đề xuất các biện pháp hạn chế và loại trừ nguy cơ mất an toàn thích hợp. Đồng thời từ đó xây dựng ngưỡng tiêu chuẩn an toàn trên sản phẩm có liên quan. Nghiên cứu về độc tố học là một lĩnh vực rất rộng, bao gồm nghiên cứu về: - Độc tính của các phân tử được sử dụng để chuẩn đoán, phòng bệnh hoặc điều trị trong y học.

- Độc tính của các phân tử được sử dụng để làm chất phụ gia trong chế tác các sản phẩm thực phẩm.