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 là cây công nghiệp ngắn ngày có giá trị kinh tế cao, được trồng trên diện tích lớn ở hơn 100 quốc gia, cung cấp năng lượng 573 Kcal/100g, đạm và chất béo quan trọng cho con người. 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 độc tố aflatoxin, một loại 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, sử dụng phương pháp hình thái học kết hợp giải trình tự gen ITS, đồng thời xác định khả năng sinh độc tố aflatoxin bằng sắc ký lỏng khối phổ. Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2015 tại Hà Nội, nhằm góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm lạc, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và hỗ trợ công tác kiểm soát an toàn 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 sau:

  • Lý thuyết về sinh trưởng và phát triển của nấm Aspergillus: Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus là các loài nấm mốc ưa nhiệt, phát triển tốt ở nhiệt độ 25-35ºC và độ ẩm 80-85%. Chúng sinh độc tố aflatoxin trong điều kiện pH 4,5-6,5 và hàm lượng nước trong cơ chất từ 15-30%.

  • Mô hình sinh tổng hợp aflatoxin: Quá trình sinh tổng hợp aflatoxin được mã hóa bởi cụm 25 gen trong đoạn 66 kb, với các gen đóng vai trò xúc tác và điều khiển phiên mã. Sự biểu hiện gen này được phát hiện bằng kỹ thuật PCR dựa trên trình tự DNA đặc hiệu.

  • Khái niệm chính: Aflatoxin (AFB1, AFB2, AFG1, AFG2), độc tố aflatoxin B1 là chất gây ung thư gan nhóm 1; phương pháp định danh nấm dựa trên hình thái học và giải trình tự gen ITS; kỹ thuật sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS/MS) để xác định nồng độ aflatoxin.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: 30 mẫu lạc nhân thu thập từ 3 chợ tại Hà Nội (Trâu Quỳ, Phố Huế, Phạm Đình Hổ). Chủng chuẩn nấm Aspergillus flavus ATCC 204304 được sử dụng làm đối chứng.

  • Phương pháp phân tích: Phân lập nấm mốc trên môi trường DG18, nuôi cấy ở 25±1ºC trong 5-7 ngày. Định danh nấm dựa trên đặc điểm hình thái khuẩn lạc và cấu tạo vi thể dưới kính hiển vi quang học, kết hợp giải trình tự gen ITS bằng PCR và giải trình tự Sanger. Xác định khả năng sinh độc tố aflatoxin bằng sắc ký lỏng khối phổ LC-MS/MS.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và phân lập nấm trong vòng 1 tháng; tách chiết ADN, PCR và giải trình tự trong 2 tháng; phân tích sắc ký khối phổ trong 1 tháng; tổng hợp và báo cáo kết quả trong 1 tháng.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: 30 mẫu lạc được chọn ngẫu nhiên từ các chợ khác nhau nhằm đảm bảo tính đại diện. Phương pháp chọn mẫu pha loãng và cấy bề mặt trên môi trường DG18 để phân lập nấm mốc.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân lập và định danh nấm mốc: Từ 30 mẫu lạc, phân lập được 30 chủng nấm mốc nghi ngờ là 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.

  2. Giải trình tự gen ITS: 7 chủng được chọn giải trình tự, trong đó 4 chủng được định danh chính xác là A. flavus với độ tương đồng trên 98% so với dữ liệu trên ngân hàng gen quốc tế. Một số chủng chưa định danh do lỗi kỹ thuật.

  3. Khả năng sinh độc tố aflatoxin: Phân tích sắc ký lỏng khối phổ cho thấy 2 chủng A. flavus (M45 và M33) sinh aflatoxin B1 với nồng độ lần lượt là 6,8 ppb và 8,6 ppb, vượt mức an toàn quy định trong thực phẩm.

  4. Đặc điểm hình thái và vi thể: A. flavus có khuẩn lạc đường kính 5,5-6,5 cm, màu vàng đậm đến lục vàng, bào tử đính hình cầu đến gần cầu, thể bình 1 hoặc 2 lớp. A. parasiticus có khuẩn lạc nhỏ hơn (4-5 cm), màu lục vàng đến xanh lục, bào tử đính hình cầu, thể bình 1 lớp.

Thảo luận kết quả

Kết quả phân lập và định danh nấm mốc phù hợp với các nghiên cứu trước đây cho thấy Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus là hai loài phổ biến trên hạt lạc tại Việt Nam. Việc sử dụng kết hợp phương pháp hình thái học và giải trình tự gen ITS giúp tăng độ chính xác trong định danh chủng nấm, khắc phục hạn chế của phương pháp truyền thống mất nhiều thời gian và dễ nhầm lẫn.

Nồng độ aflatoxin B1 được phát hiện ở mức 6,8-8,6 ppb cho thấy nguy cơ ô nhiễm aflatoxin trên lạc tại Hà Nội là hiện hữu, tương tự với các báo cáo quốc tế về mức độ ô nhiễm aflatoxin trong lạc và sản phẩm lạc. Dữ liệu này có thể được trình bày qua biểu đồ cột so sánh nồng độ aflatoxin giữa các chủng phân lập, giúp minh họa rõ ràng mức độ nguy hiểm.

Sự khác biệt nhỏ trong kết quả định danh hình thái và gen của một số chủng có thể do biến dị gen hoặc sai số kỹ thuật, cần nghiên cứu sâu hơn bằng các phương pháp phân tử khác. Kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát chất lượng và bảo quản lạc nhằm hạn chế sự phát triển của nấm mốc sinh độc tố.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường kiểm soát chất lượng bảo quản lạc: Áp dụng các biện pháp kiểm soát độ ẩm (dưới 15%) và nhiệt độ bảo quản (dưới 25ºC) trong kho chứa lạc để hạn chế sự phát triển của nấm Aspergillus, giảm nguy cơ sinh aflatoxin. Thời gian thực hiện: ngay lập tức, chủ thể: các doanh nghiệp và hộ kinh doanh.

  2. Xây dựng quy trình phân lập và định danh nấm mốc chuẩn: Áp dụng phương pháp kết hợp hình thái học và giải trình tự gen ITS trong các phòng kiểm nghiệm an toàn thực phẩm để phát hiện sớm và chính xác các chủng nấm sinh độc tố. Thời gian: 6 tháng, chủ thể: Viện kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm.

  3. Đào tạo nâng cao nhận thức cho người sản xuất và kinh doanh lạc: Tổ chức các khóa tập huấn về tác hại của aflatoxin và biện pháp phòng ngừa, nhằm nâng cao ý thức bảo quản và xử lý sản phẩm. Thời gian: 1 năm, chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, các tổ chức liên quan.

  4. Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xử lý aflatoxin: Khuyến khích nghiên cứu các phương pháp xử lý aflatoxin hiệu quả, an toàn và kinh tế như xử lý hóa học, sinh học hoặc vật lý để giảm thiểu độc tố trong sản phẩm lạc trước khi đưa ra thị trường. Thời gian: 2 năm, chủ thể: các viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ sinh học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Vi sinh vật và An toàn thực phẩm: Nghiên cứu cung cấp phương pháp phân lập, định danh và đánh giá độc tố aflatoxin trên nấm Aspergillus, hỗ trợ phát triển các đề tài liên quan.

  2. Cơ quan quản lý an toàn thực phẩm và nông nghiệp: Thông tin về mức độ ô nhiễm aflatoxin và các chủng nấm phổ biến giúp xây dựng chính sách kiểm soát và quản lý chất lượng nông sản.

  3. Doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh và bảo quản lạc: Hiểu rõ về nguy cơ nấm mốc và độc tố aflatoxin để áp dụng biện pháp bảo quản, xử lý nhằm đảm bảo an toàn sản phẩm.

  4. Người tiêu dùng và các tổ chức bảo vệ sức khỏe cộng đồng: Nâng cao nhận thức về tác hại của aflatoxin và cách phòng tránh qua việc lựa chọn và bảo quản thực phẩm an toàn.

Câu hỏi thường gặp

  1. Aflatoxin là gì và tại sao nó nguy hiểm?
    Aflatoxin là nhóm độc tố do nấm Aspergillus flavus và parasiticus sinh ra, có khả năng gây ung thư gan, suy giảm miễn dịch và các bệnh nghiêm trọng khác. Ví dụ, aflatoxin B1 là chất gây ung thư gan nhóm 1 theo WHO.

  2. Làm thế nào để phát hiện nấm Aspergillus sinh độc tố trên lạc?
    Phương pháp kết hợp quan sát hình thái học và giải trình tự gen ITS qua PCR giúp định danh chính xác các chủng nấm sinh aflatoxin. Ngoài ra, sắc ký lỏng khối phổ LC-MS/MS được dùng để xác định nồng độ độc tố.

  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%. Bảo quản không đúng cách tạo điều kiện cho nấm sinh độc tố.

  4. Có thể loại bỏ aflatoxin trong lạc bằng cách nào?
    Một số phương pháp xử lý hóa học như dùng amoniac hoặc Ca(OH)2 có thể giảm 90% aflatoxin, nhưng chi phí cao và có thể ảnh hưởng đến mùi vị. Nghiên cứu công nghệ xử lý an toàn và hiệu quả đang được phát triển.

  5. Tại sao cần kết hợp phương pháp hình thái và gen trong định danh nấm?
    Phương pháp hình thái truyền thống mất nhiều thời gian và dễ nhầm lẫn do đặc điểm tương đồng giữa các chủng. Giải trình tự gen ITS giúp tăng độ chính xác và nhanh chóng trong việc xác định loài nấm sinh độc tố.

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 được 2 chủng A. flavus sinh độc tố aflatoxin B1 với nồng độ 6,8 ppb và 8,6 ppb qua sắc ký lỏng khối phổ LC-MS/MS.
  • Phương pháp nghiên cứu kết hợp giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong phát hiện nấm sinh độc tố aflatoxin trên nông sản.
  • Kết quả nghiên cứu góp phần quan trọng trong kiểm soát an toàn thực phẩm, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và phát triển ngành sản xuất lạc.
  • Đề xuất các giải pháp kiểm soát bảo quản, đào tạo và nghiên cứu công nghệ xử lý aflatoxin nhằm giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm trong thực tế.

Hành động tiếp theo: Áp dụng quy trình phân lập và định danh trong các phòng kiểm nghiệm, triển khai các biện pháp bảo quản nghiêm ngặt, đồng thời thúc đẩy nghiên cứu xử lý aflatoxin hiệu quả. Đề nghị các cơ quan chức năng và doanh nghiệp phối hợp thực hiện để nâng cao chất lượng sản phẩm lạc trên thị trường.