Tổng quan nghiên cứu

Ergot alkaloids (EA) là nhóm độc tố vi nấm có nguồn gốc từ tryptophan, được sinh ra bởi các loài nấm ký sinh trên cây ngũ cốc như lúa mì, lúa mạch, yến mạch. Theo báo cáo của ngành, các độc tố này tiềm ẩn nguy cơ gây ngộ độc cấp tính và mãn tính cho người tiêu dùng khi ngũ cốc hoặc sản phẩm từ ngũ cốc bị nhiễm độc tố. Tại Việt Nam, mặc dù chưa ghi nhận trường hợp ngộ độc EA, nhưng nhu cầu sử dụng ngũ cốc và các chế phẩm từ ngũ cốc ngày càng tăng, trong khi nguồn nguyên liệu chủ yếu nhập khẩu, dẫn đến khó khăn trong kiểm soát chất lượng và an toàn thực phẩm. Quy chuẩn quốc gia hiện chưa quy định giới hạn hàm lượng EA trong thực phẩm, trong khi các nước phát triển đã đặt ra các giới hạn kiểm soát nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng và thẩm định phương pháp xác định đồng thời một số độc tố nhóm EA trong ngũ cốc bằng kỹ thuật sắc ký lỏng khối phổ LC-MS/MS, ứng dụng phương pháp này để khảo sát mức độ ô nhiễm EA trên một số mẫu ngũ cốc phổ biến tại thị trường Hà Nội. Nghiên cứu thực hiện trong năm 2021 tại Viện Kiểm nghiệm An toàn Vệ sinh Thực phẩm Quốc gia, với phạm vi mẫu gồm bột ngũ cốc, bột ngô, bột mì. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao năng lực kiểm soát chất lượng thực phẩm, giảm thiểu nguy cơ ngộ độc do EA, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về độc tố vi nấm EA trong thực phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình phân tích hóa học hiện đại, tập trung vào:

  • Cấu trúc và phân loại erg0t alkaloids: EA là các hợp chất có cấu trúc ergoline tetracyclic, gồm các nhóm chính như erg0peptine alkaloids chứa acid lysergic và cyclic tripeptide. Các đồng phân epimer hóa tại vị trí C-8 ảnh hưởng đến độc tính và tính ổn định của EA.

  • Tính chất hóa lý và độc tính: EA là base yếu, dễ bị epimer hóa và phân hủy trong điều kiện acid hoặc kiềm, có khả năng kích thích các thụ thể thần kinh trung ương, gây ra các triệu chứng ngộ độc cấp và mãn tính.

  • Phương pháp phân tích EA: Ưu tiên sử dụng kỹ thuật sắc ký lỏng khối phổ LC-MS/MS với nguồn ion hóa phun điện tử (ESI) dương, cho độ nhạy và độ chọn lọc cao, phù hợp với việc phân tích đồng thời nhiều loại EA trong mẫu phức tạp.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Mẫu thực tế gồm 90 mẫu bột ngũ cốc, bột ngô, bột mì thu thập tại Hà Nội trong năm 2021. Mẫu chuẩn EA gồm erg0sin̟e, erg0cryptin̟e, erg0c0rn̟in̟e, erg0cristin̟e có độ tinh khiết ≥ 99,5%.

  • Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu: Mỗi mẫu cân 5g, chiết bằng dung môi acet0nitril phối hợp với amoni carbonate 200 mg/L (tỷ lệ 85:15 v/v) theo phương pháp QuEChERS, làm sạch bằng bột PSA 50 mg qua chiết phân tán pha rắn (d-SPE).

  • Phương pháp phân tích: Sắc ký lỏng sử dụng cột ACQUITY UPLC® BEH C18 (150 × 4,6 mm, 2,1 µm), pha động gồm amoni carbonate 200 mg/L pH 9 và acetonitril theo chương trình gradient. Phát hiện bằng khối phổ triple quadrupole 5500 QQQ, ion hóa ESI dương, theo dõi ion mẹ và hai ion con đặc trưng cho từng EA.

  • Timeline nghiên cứu: Từ tháng 1 đến tháng 12 năm 2021, bao gồm khảo sát tài liệu, thiết lập và tối ưu phương pháp, thẩm định phương pháp, thu thập và phân tích mẫu thực tế, tổng hợp kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tối ưu điều kiện LC-MS/MS: Phương pháp LC-MS/MS với nguồn ion ESI (+) và cột C18 cho phép tách và phát hiện đồng thời 4 EA với giới hạn phát hiện (LOD) 0,3 µg/kg và giới hạn định lượng (LOQ) 1 µg/kg. Hệ số tương quan tuyến tính R² > 0,999 trong khoảng 5-100 µg/kg.

  2. Hiệu suất chiết và làm sạch mẫu: Phương pháp QuEChERS với dung môi ACN: (NH4)2CO3 200 mg/L (85:15) và làm sạch bằng PSA 50 mg đạt hiệu suất thu hồi 90,6-102,8% với độ lệch chuẩn tương đối (RSD) dưới 12,5%, vượt trội so với các phương pháp chiết pha rắn SPE truyền thống (hiệu suất 10-20%).

  3. Độ lặp lại và độ chính xác: Độ lặp lại của phương pháp được xác định qua 6 lần phân tích mẫu trộn chuẩn ở các nồng độ 10, 50, 100 µg/kg, cho RSD từ 3,7% đến 12,5%, đáp ứng tiêu chuẩn AOCS.

  4. Phân tích mẫu thực tế: Trong 90 mẫu bột ngũ cốc, bột ngô, bột mì khảo sát tại Hà Nội, không phát hiện mẫu nào dương tính với 4 EA nghiên cứu, cho thấy mức độ ô nhiễm EA hiện tại ở mức thấp hoặc không có.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp LC-MS/MS kết hợp QuEChERS là công cụ hiệu quả, nhạy và chính xác để phát hiện đồng thời các EA trong mẫu ngũ cốc phức tạp. Việc lựa chọn dung môi kiềm và làm sạch bằng PSA giúp hạn chế hiện tượng epimer hóa và phân hủy EA, nâng cao độ tin cậy kết quả. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, giới hạn phát hiện và thu hồi của phương pháp tương đương hoặc tốt hơn, phù hợp với yêu cầu giám sát an toàn thực phẩm.

Việc không phát hiện EA trong mẫu thực tế có thể do đặc thù khí hậu Việt Nam không thuận lợi cho sự phát triển của nấm Claviceps spp., hoặc do nguồn nguyên liệu nhập khẩu được kiểm soát tốt. Tuy nhiên, do EA có thể tồn tại dưới dạng đồng phân epimer và các dạng chuyển hóa khác, cần tiếp tục nghiên cứu mở rộng với nhiều loại EA và mẫu thực phẩm khác để đánh giá toàn diện hơn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường chuẩn LC-MS/MS, biểu đồ so sánh hiệu suất thu hồi giữa các phương pháp chiết, bảng thống kê kết quả phân tích mẫu thực tế, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả và độ tin cậy của phương pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn hàm lượng EA trong ngũ cốc và sản phẩm từ ngũ cốc nhằm bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng, dựa trên kết quả nghiên cứu và tham khảo tiêu chuẩn quốc tế. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; chủ thể: Bộ Y tế phối hợp Bộ Nông nghiệp.

  2. Triển khai giám sát định kỳ EA trong nguyên liệu nhập khẩu và sản phẩm chế biến tại các cơ sở sản xuất, kinh doanh ngũ cốc để phát hiện sớm và xử lý kịp thời. Thời gian: hàng năm; chủ thể: Cơ quan quản lý thị trường và an toàn thực phẩm.

  3. Nâng cao năng lực phân tích và kiểm nghiệm độc tố vi nấm tại các phòng thí nghiệm trong nước bằng việc trang bị thiết bị LC-MS/MS và đào tạo chuyên sâu kỹ thuật phân tích EA. Thời gian: 2-3 năm; chủ thể: Viện Kiểm nghiệm An toàn Vệ sinh Thực phẩm Quốc gia và các viện nghiên cứu.

  4. Tuyên truyền, hướng dẫn người sản xuất, kinh doanh và người tiêu dùng về nguy cơ và cách phòng tránh độc tố EA trong ngũ cốc, nâng cao nhận thức về an toàn thực phẩm. Thời gian: liên tục; chủ thể: Bộ Y tế, các tổ chức xã hội.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách an toàn thực phẩm: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng quy chuẩn, chính sách kiểm soát độc tố vi nấm trong thực phẩm.

  2. Phòng thí nghiệm kiểm nghiệm và các chuyên gia phân tích hóa học: Áp dụng phương pháp LC-MS/MS tối ưu để phân tích độc tố EA trong mẫu thực phẩm và nguyên liệu.

  3. Doanh nghiệp sản xuất, chế biến ngũ cốc và thực phẩm chức năng: Nắm bắt kỹ thuật kiểm soát chất lượng nguyên liệu, đảm bảo an toàn sản phẩm.

  4. Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực hóa phân tích, an toàn thực phẩm và độc tố học: Tham khảo phương pháp và kết quả để phát triển nghiên cứu sâu hơn về độc tố vi nấm.

Câu hỏi thường gặp

1. Erg0t alkaloids là gì và tại sao cần kiểm soát chúng trong ngũ cốc?
Erg0t alkaloids là độc tố vi nấm sinh ra bởi nấm Claviceps spp. trên ngũ cốc, có thể gây ngộ độc cấp và mãn tính cho người tiêu dùng. Kiểm soát giúp bảo vệ sức khỏe cộng đồng và đảm bảo an toàn thực phẩm.

2. Phương pháp LC-MS/MS có ưu điểm gì trong phân tích EA?
LC-MS/MS cho độ nhạy cao, khả năng phân tích đồng thời nhiều chất, độ chính xác và chọn lọc tốt, giúp phát hiện EA trong mẫu phức tạp với giới hạn phát hiện thấp.

3. Tại sao phương pháp QuEChERS được ưu tiên trong xử lý mẫu?
QuEChERS đơn giản, nhanh, hiệu quả cao trong chiết và làm sạch mẫu, giảm thiểu hiện tượng epimer hóa và phân hủy EA, phù hợp với phân tích LC-MS/MS.

4. Kết quả phân tích mẫu thực tế cho thấy mức độ ô nhiễm EA như thế nào?
Trong 90 mẫu khảo sát tại Hà Nội, không phát hiện mẫu nào dương tính với 4 EA nghiên cứu, cho thấy mức độ ô nhiễm hiện tại thấp hoặc không có.

5. Có cần nghiên cứu thêm về các loại EA khác và mẫu thực phẩm khác không?
Có, nghiên cứu sâu hơn về các độc tố EA khác và các loại mẫu thực phẩm khác, đặc biệt là các sản phẩm nhập khẩu, sẽ giúp đánh giá toàn diện hơn về nguy cơ ô nhiễm.

Kết luận

  • Đã xây dựng và thẩm định thành công phương pháp LC-MS/MS kết hợp QuEChERS để xác định đồng thời 4 erg0t alkaloids trong ngũ cốc với độ nhạy cao và độ chính xác tốt.
  • Phương pháp có giới hạn phát hiện 0,3 µg/kg, giới hạn định lượng 1 µg/kg, đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế và phù hợp với yêu cầu giám sát an toàn thực phẩm.
  • Hiệu suất thu hồi đạt 90,6-102,8%, độ lặp lại RSD dưới 12,5%, đảm bảo độ tin cậy kết quả phân tích.
  • Áp dụng phương pháp phân tích 90 mẫu thực tế tại Hà Nội, chưa phát hiện mẫu nào dương tính với EA, bước đầu đánh giá mức độ ô nhiễm thấp.
  • Đề xuất tiếp tục nghiên cứu mở rộng các loại EA và mẫu thực phẩm khác, đồng thời xây dựng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn hàm lượng EA trong ngũ cốc và sản phẩm từ ngũ cốc.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các cơ quan quản lý và phòng thí nghiệm áp dụng phương pháp này để giám sát độc tố EA, đồng thời thúc đẩy nghiên cứu và hoàn thiện quy định pháp lý về an toàn thực phẩm liên quan đến erg0t alkaloids.