Tổng quan nghiên cứu

Nấm mốc là nguyên nhân chính gây giảm chất lượng và phá hủy nông sản sau thu hoạch, đồng thời nhiều chủng nấm còn sinh độc tố nấm (mycotoxin) ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Trong đó, chi Aspergillus, đặc biệt là Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus, có khả năng sinh độc tố aflatoxin trên nhiều loại nông sản như ngô, lạc, bông, đậu tương. Lạc (Arachis hypogaea L) là cây công nghiệp ngắn ngày có giá trị kinh tế cao, được trồng rộng rãi tại hơn 100 quốc gia, cung cấp năng lượng khoảng 573 Kcal/100g, giàu protein và chất béo. Tuy nhiên, điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa tại Việt Nam cùng việc bảo quản lạc chưa được kiểm soát nghiêm ngặt tạo điều kiện thuận lợi cho nấm Aspergillus phát triển và sinh aflatoxin – một độc tố bền vững, không bị phân hủy trong điều kiện đun nấu thông thường và có khả năng gây ung thư gan khi sử dụng lâu dài.

Mục tiêu nghiên cứu là phân lập và định danh các chủng nấm Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus sinh độc tố aflatoxin từ hạt lạc thu thập tại các chợ Hà Nội, đồng thời xác định khả năng sinh độc tố aflatoxin của các chủng nấm này bằng phương pháp hình thái học kết hợp giải trình tự gen ITS và sắc ký lỏng khối phổ. Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2015 tại Hà Nội, góp phần nâng cao chất lượng an toàn thực phẩm, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và hỗ trợ kiểm soát ô nhiễm aflatoxin trong nông sản.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết sinh học phân tử về định danh vi sinh vật: Sử dụng trình tự gen ITS (Internal Transcribed Spacer) làm chỉ thị phân loại nấm Aspergillus do vùng ITS có áp lực tiến hóa thấp, dễ dàng khuếch đại và phân biệt các loài nấm khác nhau.
  • Mô hình sinh tổng hợp aflatoxin: Quá trình sinh tổng hợp aflatoxin được mã hóa bởi cụm 25 gen trong đoạn 66 kb, trong đó các gen đóng vai trò xúc tác và điều khiển phiên mã quyết định khả năng sinh độc tố của nấm.
  • Khái niệm độc tố aflatoxin: Aflatoxin là nhóm hợp chất difuranocumarin do Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus sinh ra, gồm các dạng chính AFB1, AFB2, AFG1, AFG2, trong đó AFB1 có độc tính mạnh nhất và phổ biến nhất trên nông sản.
  • Đặc điểm hình thái và sinh trưởng của Aspergillus: A. flavus và A. parasiticus có đặc điểm hình thái tương đồng nhưng khác biệt về màu sắc bào tử và khả năng sinh độc tố. Nấm phát triển tốt ở nhiệt độ 25-35ºC, độ ẩm 80-85%, pH 4,5-6,5 và hàm lượng nước trong hạt lạc 15-30%.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Mẫu lạc nhân được thu thập từ 3 chợ tại Hà Nội gồm Thị trấn Trâu Quỳ (Gia Lâm), Phố Huế và Phạm Đình Hổ (Hai Bà Trưng), mỗi địa điểm 10 mẫu, tổng cộng 30 mẫu.
  • Phương pháp phân lập nấm mốc: Sử dụng môi trường DG18 và MEA, cấy bề mặt dịch pha loãng mẫu lạc, ủ ở 25±1ºC trong 5-7 ngày để phân lập khuẩn lạc nghi ngờ Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus dựa trên đặc điểm hình thái.
  • Định danh hình thái và vi thể: Quan sát đại thể khuẩn lạc và cấu tạo vi thể dưới kính hiển vi quang học sau nhuộm Lactophenol Amann, dựa trên tiêu chuẩn TCN-TQTP.
  • Định danh phân tử: Tách chiết ADN tổng số từ các chủng nấm thuần, khuếch đại đoạn gen ITS bằng PCR với cặp mồi ITS1 và ITS4, điện di kiểm tra sản phẩm 640 bp, giải trình tự Sanger và so sánh với dữ liệu trên ngân hàng gen quốc tế NCBI.
  • Xác định khả năng sinh độc tố aflatoxin: Phân tích mẫu nuôi cấy nấm trên nền lạc bằng sắc ký lỏng khối phổ LC-MS/MS, định lượng nồng độ aflatoxin B1.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và phân lập nấm trong vòng 1 tháng, định danh hình thái và phân tử trong 2 tháng, phân tích độc tố trong 1 tháng, tổng thời gian nghiên cứu khoảng 4 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân lập và định danh nấm Aspergillus: Từ 30 mẫu lạc, phân lập được 30 chủng nấm mốc nghi ngờ Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus. Qua quan sát hình thái và cấu tạo vi thể, xác định 18 chủng là A. flavus và 12 chủng là A. parasiticus. Đường kính khuẩn lạc A. flavus trung bình 5,5 cm, màu vàng đậm đến lục vàng; A. parasiticus có đường kính khoảng 4-5 cm, màu lục vàng đến xanh lục.

  2. Kết quả giải trình tự gen ITS: Trong 7 chủng được giải trình tự, 4 chủng được xác định là A. flavus với độ tương đồng trên 98% so với dữ liệu NCBI, 3 chủng còn lại không định danh được do lỗi kỹ thuật. Kết quả phân tử phù hợp với kết quả hình thái học ở 3 chủng, riêng chủng M50 có sự khác biệt, được xác nhận là A. flavus qua ảnh hiển vi điện tử quét.

  3. Khả năng sinh độc tố aflatoxin: Phân tích sắc ký lỏng khối phổ cho thấy chủng M45 và M33 sinh aflatoxin B1 với nồng độ lần lượt 6,8 ppb và 8,6 ppb khi nuôi trên nền lạc trong 2 tuần ở 25ºC. Đây là mức độc tố có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe người tiêu dùng nếu không kiểm soát.

  4. Điều kiện sinh trưởng và sinh độc tố: Nấm phát triển tốt ở nhiệt độ 25±1ºC, độ ẩm 80-85%, pH 4,5-6,5, phù hợp với điều kiện bảo quản lạc tại Việt Nam, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển và sinh aflatoxin.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự hiện diện phổ biến của nấm Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus trên hạt lạc tại các chợ Hà Nội, phù hợp với báo cáo của các nghiên cứu quốc tế về ô nhiễm aflatoxin trong lạc. Nồng độ aflatoxin B1 được phát hiện trong khoảng 6,8-8,6 ppb, thấp hơn so với một số nghiên cứu quốc tế ghi nhận mức aflatoxin trong lạc có thể lên đến hàng chục mg/kg, nhưng vẫn vượt ngưỡng an toàn theo quy định của nhiều quốc gia.

Việc kết hợp phương pháp hình thái học truyền thống với kỹ thuật PCR và giải trình tự gen ITS giúp tăng độ chính xác trong định danh chủng nấm, khắc phục hạn chế của phương pháp hình thái do đặc điểm tương đồng giữa các loài Aspergillus. Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ LC-MS/MS cho phép định lượng chính xác aflatoxin, hỗ trợ đánh giá nguy cơ ô nhiễm thực phẩm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố tỉ lệ chủng nấm A. flavus và A. parasiticus, bảng so sánh nồng độ aflatoxin B1 giữa các chủng phân lập, và hình ảnh điện di PCR thể hiện sản phẩm khuếch đại gen ITS.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường kiểm soát chất lượng và bảo quản lạc: Áp dụng các biện pháp kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm trong kho bảo quản lạc nhằm hạn chế sự phát triển của nấm Aspergillus và giảm nguy cơ sinh aflatoxin. Mục tiêu giảm tỉ lệ mẫu lạc nhiễm nấm xuống dưới 10% trong vòng 1 năm, do các cơ quan quản lý nông nghiệp và an toàn thực phẩm thực hiện.

  2. Xây dựng quy trình phân lập và định danh nấm Aspergillus chuẩn: Triển khai rộng rãi phương pháp kết hợp hình thái học và giải trình tự gen ITS trong các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm an toàn thực phẩm để phát hiện nhanh và chính xác các chủng nấm sinh độc tố. Mục tiêu hoàn thiện quy trình trong 6 tháng, do Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm chủ trì.

  3. Phát triển hệ thống giám sát aflatoxin trong nông sản: Thiết lập mạng lưới giám sát định kỳ aflatoxin trong lạc và các sản phẩm liên quan tại các chợ và kho bảo quản, sử dụng kỹ thuật sắc ký lỏng khối phổ LC-MS/MS để đánh giá mức độ ô nhiễm. Mục tiêu giám sát hàng quý, do Sở Y tế và Sở Nông nghiệp phối hợp thực hiện.

  4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức người sản xuất và tiêu dùng: Tổ chức các chương trình đào tạo, hướng dẫn kỹ thuật bảo quản lạc đúng cách, nhận biết nguy cơ aflatoxin và tác hại đối với sức khỏe. Mục tiêu nâng cao nhận thức cho 80% người dân trong khu vực nghiên cứu trong 1 năm, do các tổ chức nông nghiệp và y tế thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà nghiên cứu vi sinh và độc học thực phẩm: Nghiên cứu cung cấp phương pháp phân lập, định danh và đánh giá độc tố aflatoxin từ nấm Aspergillus trên lạc, hỗ trợ phát triển các nghiên cứu sâu hơn về kiểm soát độc tố nấm trong nông sản.

  2. Cơ quan quản lý an toàn thực phẩm và nông nghiệp: Thông tin về mức độ ô nhiễm aflatoxin và phương pháp giám sát giúp xây dựng chính sách, quy định và chương trình kiểm soát chất lượng nông sản hiệu quả.

  3. Doanh nghiệp chế biến và kinh doanh lạc: Hiểu rõ nguy cơ ô nhiễm aflatoxin giúp doanh nghiệp áp dụng biện pháp bảo quản, kiểm tra chất lượng sản phẩm, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng và nâng cao uy tín thương hiệu.

  4. Người tiêu dùng và cộng đồng: Nâng cao nhận thức về tác hại của aflatoxin, cách lựa chọn và bảo quản lạc an toàn, góp phần bảo vệ sức khỏe cá nhân và gia đình.

Câu hỏi thường gặp

  1. Aflatoxin là gì và tại sao nó nguy hiểm?
    Aflatoxin là độc tố do nấm Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus sinh ra trên nông sản như lạc. Đây là chất gây ung thư gan mạnh, bền vững trong điều kiện đun nấu thông thường, có thể gây ngộ độc cấp tính và suy giảm miễn dịch khi tích tụ lâu dài.

  2. Làm thế nào để phát hiện nấm Aspergillus sinh aflatoxin trên lạc?
    Phương pháp kết hợp quan sát hình thái học, giải trình tự gen ITS bằng PCR và xác định độc tố aflatoxin bằng sắc ký lỏng khối phổ LC-MS/MS cho kết quả chính xác và nhanh chóng.

  3. Điều kiện nào thuận lợi cho nấm Aspergillus phát triển và sinh aflatoxin?
    Nấm phát triển tốt ở nhiệt độ 25-35ºC, độ ẩm 80-85%, pH 4,5-6,5 và hàm lượng nước trong hạt lạc từ 15-30%. Điều kiện bảo quản không kiểm soát tốt sẽ tạo môi trường thuận lợi cho nấm phát triển.

  4. Có thể loại bỏ aflatoxin trong lạc bằng cách nào?
    Aflatoxin rất bền với nhiệt độ đun nấu thông thường, chỉ bị phân hủy ở nhiệt độ cao (hấp 120ºC trong 30 phút) hoặc xử lý hóa học mạnh như amoniac. Tuy nhiên, các phương pháp này có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và khó áp dụng rộng rãi.

  5. Làm sao người tiêu dùng có thể giảm nguy cơ nhiễm aflatoxin khi sử dụng lạc?
    Người tiêu dùng nên chọn mua lạc từ nguồn tin cậy, bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ẩm mốc, và ưu tiên sử dụng lạc đã được kiểm nghiệm an toàn. Ngoài ra, nên hạn chế sử dụng lạc có dấu hiệu mốc hoặc mùi lạ.

Kết luận

  • Đã phân lập và định danh thành công 30 chủng nấm Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus từ hạt lạc tại Hà Nội bằng phương pháp hình thái học kết hợp giải trình tự gen ITS.
  • Xác định 4 chủng A. flavus qua giải trình tự gen ITS, trong đó 2 chủng sinh độc tố aflatoxin B1 với nồng độ 6,8 ppb và 8,6 ppb bằng sắc ký lỏng khối phổ.
  • Phương pháp nghiên cứu kết hợp truyền thống và phân tử cho phép định danh chính xác và đánh giá khả năng sinh độc tố của nấm Aspergillus trên nông sản.
  • Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả kiểm soát ô nhiễm aflatoxin trong lạc, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và đảm bảo an toàn thực phẩm.
  • Đề xuất triển khai các biện pháp kiểm soát bảo quản, giám sát độc tố và nâng cao nhận thức cộng đồng trong vòng 1 năm tới nhằm giảm thiểu nguy cơ aflatoxin trong nông sản.

Hành động tiếp theo là áp dụng quy trình phân lập và định danh nấm Aspergillus trong các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm, đồng thời xây dựng hệ thống giám sát aflatoxin định kỳ tại các vùng sản xuất và tiêu thụ lạc. Đề nghị các cơ quan chức năng và doanh nghiệp phối hợp triển khai các giải pháp kiểm soát an toàn thực phẩm hiệu quả.