ĐẶT VẤN ĐỀ An toàn thực phẩm và các bệnh do thực phẩm đã và đang là vấn đề của nhiều quốc gia trong đó có Việt Nam. Sức khỏe, tính mạng của con người bị đe dọa bởi tác nhân gây ngộ độc thực phẩm và các bệnh truyền qua thực phẩm. Sử dụng các thực phẩm không đảm bảo vệ sinh trước mắt có thể bị ngộ độc cấp tính với các triệu chứng nhanh, dễ nhận thấy. Nguy hiểm hơn nữa là sự tích lũy của các chất độc hại ở một số cơ quan gây ngộ độc mạn tính hoặc có thể gây ra các dị tật, dị dạng.
Việt Nam là nước nhiệt đới, có khí hậu thuận lợi cho sự phát triển của các độc tố vi nấm, trong đó có deoxynivalenol (DON) và các chất chuyển hóa liên quan. Khi người và vật nuôi sử dụng các lương thực thực phẩm bị nhiễm độc tố vi nấm, có thể gây ra các ảnh hưởng không mong muốn đối với sức khỏe. Các quy định tại Việt Nam về độc tố vi nấm đều dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế. Vẫn còn thiếu các nghiên cứu đánh giá sự phù hợp của các quy định này với điều kiện tại Việt Nam, cũng như thực trạng mối nguy đối với sức khỏe do phơi nhiễm độc tố vi nấm từ thực phẩm, trong đó có DON và các chất chuyển hóa.
Tuy đã có quy định về kiểm soát DON trong thực phẩm [3] nhưng chưa có nghiên cứu được công bố cũng như bất cứ quy định nào về các chất chuyển hóa của DON, cần có các nghiên cứu dài hạn để làm cơ sở khoa học cho các nhà quản lý trong việc hoạch định các chính sách phù hợp với mục tiêu đảm bảo quyền lợi, sức khỏe người tiêu dùng và tăng tính cạnh tranh cho các sản phẩm nông sản của Việt Nam trên thị trường quốc tế đồng thời cũng là hàng rào kỹ thuật ngăn chặn các thực phẩm giá rẻ độc hại xâm nhập vào thị trường nước ta. Do đó, đề tài “Xây dựng và thẩm định phương pháp xác định đồng thời Deoxynivalenol và chất chuyển hóa trong ngô và sản phẩm từ ngô bằng LC-MS/MS” được thực hiện với mục tiêu: 1. Xây dựng phương pháp xác định đồng thời DON và chất chuyển hóa của DON trong ngô và sản phẩm từ ngô bằng sắc ký lỏng khối phổ. Ứng dụng phương pháp để phân tích và đánh giá sơ bộ mức độ ô nhiễm chất chuyển hóa của DON trong ngô và sản phẩm từ ngô.
Tổng quan về độc tố vi nấm 1. Giới thiệu chung về độc tố vi nấm Độc tố vi nấm là các chất hóa học có độc tính được sinh ra trong tự nhiên bởi một số chủng vi nấm có khả năng sinh độc tố. Thuật ngữ độc tố vi nấm (mycotoxin) bắt nguồn từ thuật ngữ “mykes” trong tiếng Hy lạp có nghĩa là vi nấm và thuật ngữ “toxicum” trong tiếng La tinh có nghĩa là chất độc. Độc tố vi nấm là các hợp chất chuyển hóa thứ cấp có độc tính do một số loài vi nấm tổng hợp trong quá trình trao đổi chất xảy ra ở tế bào trong các điều kiện xác định.
Các độc tố này có thể gây bệnh hoặc gây tử vong cho người và động vật. Sự sinh trưởng và phát triển của nó phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện sinh thái. Thuật ngữ mycotoxin thường được áp dụng hạn chế cho các độc tố vi nấm ngoại bào có độc tính đối với động vật máu nóng [5]. Các độc tố vi nấm thường phát triển trên các loại ngũ cốc (ngô, gạo, đậu…) và các loại hạt có dầu (lạc, đậu nành, hạt điều, hạt hướng dương, vừng…), do đó làm ô nhiễm thực phẩm và thức ăn chăn nuôi.
Thực vật với tư cách là cá thể sống, có thể làm thay đổi cấu trúc hóa học của các độc tố vi nấm như một phần của quá trình bảo vệ chúng chống lại những hợp chất hóa học không do sinh vật ấy tạo ra, khi vào cơ thể nếu không được chuyển hóa và thải trừ sẽ gây rối loạn các quá trình sinh lý-sinh hóa của cơ thể, tạo ra các gốc tự do hoạt động và gây oxy hóa phân tử trong đó có ADN từ đó gây biến đổi và gây bệnh cho cơ thể [15]. Các độc tố vi nấm bị thay đổi cấu trúc hóa học này được gọi chung là các độc tố vi nấm ngụy trang/mang mặt nạ - masked mycotoxin và khó bị phát hiện bởi các phương pháp phân tích thông thường do tính chất hóa học đã thay đổi nhiều so với hợp chất mẹ. Các thuật ngữ “ngụy trang” (masked), “ẩn (hidden), “liên hợp” (conjured) và liên kết (bound) được sử dụng không thống nhất trong nhiều tài liệu khác nhau, nhưng thuật ngữ “ngụy trang” (masked) được sử dụng phổ biến nhất. Thuật ngữ này được Gareis nêu ra đầu tiên nhằm mục đích phân biệt các chất là mục tiêu trong quá trình phân tích thông thường với các chất, mặc dù không phải là chất phân tích mục tiêu, nhưng có thể góp phần vào tổng hàm lượng độc tố vi nấm.
Năm 2014, Hội đồng về các chất gây ô nhiễm trong chuỗi thực phẩm (CONTAM) của Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA) đã định nghĩa độc tố vi nấm biến thể (modified độc tố vi nấm) (thường được gọi là “ngụy trang”) là các chất chuyển hóa của độc tố vi nấm tự do được hình thành trong thực vật hoặc nấm, ví dụ: bằng cách liên hợp với các hợp chất phân cực [31]. Theo một số nghiên cứu trên thế giới [12], [15], [17], các chất chuyển hóa của độc tố vi nấm bị thủy phân trong quá trình chế biến thực phẩm hoặc trong đại tràng của động vật có vú sẽ trở thành các độc tố vi nấm ban đầu, gây độc cho con người và động vật.1 là cấu trúc một số chất chuyển hóa của độc tố vi nấm đã được định danh và xác định cấu trúc, tuy nhiên 2 một số khác vẫn còn là ẩn số (masked fumonisin) [15]. Một số chất chuyển hóa của độc tố vi nấm được làm sáng tỏ về cấu trúc Đặc biệt, các chất chuyển hóa của độc tố vi nấm này chủ yếu được tạo ra bởi thực vật thông qua biến đổi enzym liên quan đến quá trình giải độc (chất chuyển hóa giai đoạn II) và có liên quan đến cơ chế đề kháng của thực vật để chống lại sự xâm nhập của mầm bệnh. Ngoài ra, các biến đổi hóa học của độc tố vi nấm cũng có thể xảy ra trong quá trình chế biến và lên men thực phẩm [16].
Các chất chuyển hóa thực vật đã được xác định cho đến nay chủ yếu là của zearalenon (ZEN) và deoxynivalenol (DON). Đặc biệt, zearalenon-14-glucosid (ZEN- 14G) và deoxynivalenol-3-glucosid (D3G), 15-acetyldeoxynivalenol (15ADON) và 3- acetyldeoxynivalenol (3ADON) đã được chứng minh là thường xuyên được phát hiện trong các loại ngũ cốc bị nhiễm vi nấm tự nhiên như lúa mì, lúa mạch và ngô [16]. Theo thống kê [28], DON và các chất chuyển hóa của nó được phát hiện nhiều nhất so với các độc tố vi nấm khác. Người ta đã chỉ ra rằng lúa mì tạo ra D3G từ DON để khử độc tố của nấm Fusarium graminearum.
Do đó, nguy cơ từ DON và các chất chuyển hóa của DON là đáng kể và cần có các nghiên cứu cụ thể. Nguồn gốc, sự hình thành DON Các loại nấm tạo ra độc tố vi nấm nhiễm vào thực vật khi nấm hoại sinh ở các sản phẩm thực vật sau thu hoạch. Chỉ có một số ít loài nấm là tiết ra độc tố vi nấm còn hầu hết các loại nấm còn lại tiết ra một loạt các chất chuyển hóa độc hại khác. Các chi nấm quan trọng nhất tạo ra độc tố vi nấm được tìm thấy trong các sản phẩm thực phẩm là Aspergillus, Fusarium, Alternaria và Penicillium.
Theo Thrane, U [29], các loại nấm Fusarium ưa thích điều kiện ẩm ướt, tức là hoạt độ nước (hay độ ẩm tương đối – aw) cao 3 hơn 0,86 và phát triển tốt ở nhiệt độ từ khoảng 0oC đến 37oC, một số loài Fusarium có thể hình thành DON trong thực phẩm và môi trường phát triển của chúng (liên quan đến thực phẩm) được trình bày ở bảng 1. Các loài Fusarium có thể hình thành DON trong thực phẩm và môi trường phát triển của chúng Loài Fusarium Môi trường sống Các điều kiện khác Fusarium Chủ yếu ở vùng ôn đới. Nhiệt độ: 0-31oC tối đa 35oC culmorum Trong ngũ cốc, khoai aw nhỏ nhất là 0,87 ở 25 oC, trong điều tây, táo, củ cải đường kiện hiếu khí Fusarium Trên toàn thế giới. aw nhỏ nhất là 0,90 ở 25 oC graminearum Trong ngũ cốc và cỏ pH nhỏ nhất là 2,4 ở 30 oC pH lớn nhất là 10,2 ở dưới 37 oC Quá trình chế biến thực phẩm cũng có thể làm thay đổi độc tố vi nấm về mặt hóa học, tuy nhiên hầu hết các hợp chất sinh ra trong quá trình chế biến thực phẩm ít độc hơn so với tiền chất của chúng.
Các vi sinh vật được sử dụng trong quá trình lên men cũng có thể biến đổi độc tố vi nấm thành các chất chuyển hóa khác, nhưng không được phát hiện bằng các phương pháp phân tích thông thường. Các chất chuyển hóa này sinh ra từ các hoạt động enzym của vi sinh vật nuôi cấy được sử dụng để lên men, chẳng hạn như trong sản xuất rượu, bia, xúc xích lên men hoặc dưa chua trộn [15]. Có bốn nguồn chính mà từ đó các chất chuyển hóa của độc tố vi nấm có thể bắt nguồn đó là: nấm, thực vật, quá trình chế biến thực phẩm và từ động vật có vú. Nguồn gốc của chúng và mức độ ô nhiễm tối đa đo được trong các loại thực phẩm khác nhau của DON và các chất chuyển hóa được đưa ra trong bảng 1.
Một số chất chuyển hóa của DON Nguồn gốc Chất chuyển hóa của DON Nguyên nhân hình thành Ngũ cốc bị nhiễm nấm 3ADON Nấm Fusarium 15ADON Ngô nhiễm nấm Fusarium Thực vật D3G Từ lúa mì, ngô, lúa mạch, bia Thực phẩm chế biến Không có chất chuyển hóa Động vật có vú D3G Nước tiểu Ronald Maul và các cộng sự [25] đã thực hiện một nghiên cứu liên quan đến sự nảy mầm của lúa mạch được xử lý DON và ghi nhận sự xuất hiện của việc “che” độc tố vi nấm này trên diện rộng dẫn đến sự gia tăng D3G. Tác giả đã đưa ra giả thuyết rằng sự hình thành D3G có liên quan đến sự gia tăng hoạt động của các enzym liên quan đến glucose như glycosyltransferase, xảy ra trong quá trình nảy mầm của lúa mạch. Thực vật tự bảo vệ mình khỏi các hợp chất xenobiotic như độc tố vi nấm bằng 4 cách chuyển đổi chúng thành các chất chuyển hóa phân cực hơn như mô tả ở hình 1.