Phương Pháp Quang Phổ Phát Hiện Aflatoxin Trong Thực Phẩm: Nghiên Cứu Từ Luận Văn Thạc Sĩ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phương pháp quang phổ để phát hiện aflatoxin trong thực phẩm, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm hiệu quả.

• Tác giả: Đỗ Thị Lan
• Người hướng dẫn: PGS.TS: Nguyễn Thanh Bình
• Trường học: Học Viện Khoa Học Và Công Nghệ
• Chuyên ngành: Vật Lý Chất Rắn
• Đề tài: Phương Pháp Quang Phổ Phát Hiện Aflatoxin Trong Thực Phẩm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ AFLATOXIN
• 1.1.1. Khái niệm các loại aflatoxin
• 1.1.2. Khái niệm aflatoxin
• 1.1.3. Lịch sử phát hiện aflatoxin
• 1.1.4. Điều kiện gây nhiễm bẩn của aflatoxin
• 1.1.5. Các dạng aflatoxin và chuyển hóa của chúng
• 1.2. Cấu tạo hóa học và tính chất của aflatoxin B1
• 1.2.1. Cấu tạo hóa học của aflatoxin B1
• 1.2.2. Tính chất của aflatoxin B1
• 1.3. Độc tính và cơ chế gây bệnh của aflatoxin B1
• 1.3.1. Độc tính của aflatoxin B1
• 1.3.2. Cơ chế gây bệnh của aflatoxin B1
• 1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN AFLATOXIN
• 1.4.1. Phương pháp sử dụng kít thử nhanh độc tố nấm mốc aflatoxin
• 1.4.2. Phương pháp sử dụng sắc ký kết hợp phổ khối
• 1.4.3. PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ PHÁT HIỆN AFLATOXIN
• 1.4.3.1. Khái niệm hiện tượng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET)
• 2. CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
• 2.1. CHUẨN BỊ MẪU
• 2.2. Chấm lượng tử bán dẫn CdSe/ ZnS
• 2.3. PHỔ HẤP THỤ UV – VIS
• 2.4. PHỔ HUỲNH QUANG
• 2.5. PHỔ HUỲNH QUANG PHÂN GIẢI THỜI GIAN SỐNG
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. TÍNH CHẤT QUANG CỦA AFLATOXIN B1
• 3.2. TÍNH CHẤT QUANG CỦA CHẤM LƯỢNG TỬ CdSe/ZnS
• 3.3. TRUYỀN NĂNG LƯỢNG HUỲNH QUANG CỘNG HƯỞNG CỦA AFLATOXIN VÀ CHẤM LƯỢNG TỬ CdSe/ZnS
• 3.4. THỬ NGHIỆM XÁC ĐỊNH AFLATOXIN TRONG NGÔ
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Aflatoxin

Aflatoxin là một loại độc tố vi nấm được sản sinh bởi các loài Aspergillus, đặc biệt là Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus. Độc tố này không chỉ gây hại cho sức khỏe con người mà còn là tác nhân gây ung thư. Việc phát hiện và kiểm soát aflatoxin trong thực phẩm là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Aflatoxin có thể xuất hiện trong nhiều loại nông sản như ngũ cốc, hạt có dầu và gia vị. Theo quy định của Bộ Y tế Việt Nam, các giới hạn tối đa hàm lượng aflatoxin trong thực phẩm đã được thiết lập nhằm đảm bảo an toàn thực phẩm. Việc hiểu rõ về aflatoxin, các dạng và điều kiện gây nhiễm bẩn là cần thiết để phát triển các phương pháp phát hiện hiệu quả.

1.1 Khái niệm aflatoxin

Aflatoxin là một nhóm độc tố vi nấm có ít nhất 18 dạng khác nhau, trong đó Aflatoxin B1, B2, G1, G2, M1 và M2 là những dạng quan trọng nhất. Aflatoxin B1 được coi là độc nhất và phổ biến nhất, chiếm khoảng 75% tổng số aflatoxin gây ô nhiễm thực phẩm. Độc tính của aflatoxin B1 rất cao, có thể gây ra các bệnh lý nghiêm trọng như ung thư gan. Việc phát hiện aflatoxin trong thực phẩm là cần thiết để bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

1.2 Điều kiện gây nhiễm bẩn của aflatoxin

Các loài Aspergillus có thể gây nhiễm bẩn thực phẩm trong điều kiện độ ẩm cao và nhiệt độ thích hợp. Nông sản như ngô, lúa mì, và các loại hạt có dầu thường bị nhiễm aflatoxin. Việc kiểm soát điều kiện bảo quản thực phẩm là rất quan trọng để ngăn chặn sự phát triển của nấm mốc và sự hình thành aflatoxin. Các quy định về giới hạn ô nhiễm aflatoxin trong thực phẩm đã được ban hành nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

II. Các phương pháp phát hiện aflatoxin

Việc phát hiện aflatoxin trong thực phẩm có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp truyền thống như sắc ký lỏng và sắc ký khí thường có độ chính xác cao nhưng yêu cầu thiết bị đắt tiền và quy trình phức tạp. Phương pháp sử dụng kít thử nhanh cho kết quả nhanh chóng nhưng độ nhạy còn hạn chế. Gần đây, phương pháp quang phổ đã được nghiên cứu và cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát hiện aflatoxin với ngưỡng phát hiện cao hơn nhiều so với các phương pháp khác.

2.1 Phương pháp sử dụng kít thử nhanh

Kít thử nhanh dựa trên nguyên lý miễn dịch, sử dụng kháng thể đặc hiệu để phát hiện aflatoxin trong mẫu thực phẩm. Phương pháp này đơn giản và dễ sử dụng, tuy nhiên, độ nhạy và độ chính xác còn hạn chế. Kết quả thường cần được xác nhận bằng các phương pháp khác để đảm bảo tính chính xác.

2.2 Phương pháp quang phổ

Phương pháp quang phổ dựa trên tính chất quang của aflatoxin, cho phép phát hiện độc tố này với ngưỡng cao hơn nhiều so với các phương pháp khác. Sử dụng hiện tượng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) giữa aflatoxin B1 và chấm lượng tử CdSe/ZnS, phương pháp này có thể phát hiện aflatoxin B1 ở nồng độ ppM. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc phát hiện aflatoxin trong thực phẩm một cách hiệu quả và tiết kiệm.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp quang phổ có khả năng phát hiện aflatoxin B1 với độ nhạy cao. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng chấm lượng tử CdSe/ZnS có thể tương tác hiệu quả với aflatoxin B1, tạo ra tín hiệu huỳnh quang mạnh mẽ. Điều này không chỉ giúp phát hiện aflatoxin một cách nhanh chóng mà còn mở ra khả năng ứng dụng trong kiểm tra an toàn thực phẩm. Việc áp dụng phương pháp này trong thực tiễn sẽ góp phần nâng cao chất lượng thực phẩm và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

3.1 Tính chất quang của aflatoxin B1

Aflatoxin B1 phát quang mạnh dưới ánh sáng cực tím, cho phép xác định nồng độ thấp trong mẫu thực phẩm. Tính chất này là cơ sở để phát triển các phương pháp phát hiện aflatoxin hiệu quả hơn. Việc nghiên cứu sâu về tính chất quang của aflatoxin B1 sẽ giúp cải thiện độ nhạy và độ chính xác của các phương pháp phát hiện.

3.2 Ứng dụng thực tiễn

Phương pháp quang phổ có thể được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm để kiểm tra an toàn thực phẩm. Việc phát hiện kịp thời aflatoxin trong thực phẩm sẽ giúp ngăn chặn các rủi ro sức khỏe cho người tiêu dùng. Hơn nữa, phương pháp này có thể được phát triển thành các thiết bị kiểm tra nhanh, dễ sử dụng cho các cơ sở sản xuất thực phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Aflatoxin là độc tố vi nấm do một số loài Aspergillus sản sinh, đặc biệt là Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus. Đây là tác nhân gây ung thư gan mạnh và có thể gây ngộ độc cấp tính, xơ gan, đột biến gen, thậm chí tử vong. Ở Việt Nam, khí hậu nhiệt đới tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nấm mốc và aflatoxin, gây tổn thất lớn cho nông sản sau thu hoạch và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng. Theo quy chuẩn QCVN 8-1:2011/BYT, giới hạn tối đa aflatoxin B1 trong thực phẩm là 5 microgam/kg, trong khi các loại aflatoxin tổng hợp khác có giới hạn 15 microgam/kg.

Mục tiêu nghiên cứu là ứng dụng phương pháp quang phổ truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) để phát hiện độc tố aflatoxin B1 trong thực phẩm, đặc biệt là ngô, với độ nhạy cao tới mức ppm. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc khảo sát tính chất quang học của aflatoxin B1 và chấm lượng tử CdSe/ZnS, đồng thời thử nghiệm xác định aflatoxin trong mẫu ngô thực tế. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển phương pháp phát hiện nhanh, chính xác, chi phí thấp, góp phần nâng cao an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) và tính chất quang học của chấm lượng tử bán dẫn CdSe/ZnS. FRET là hiện tượng truyền năng lượng không bức xạ giữa hai phân tử donor và acceptor ở khoảng cách nanomet, phụ thuộc vào sự chồng lấn phổ hấp thụ và phát xạ, hiệu suất lượng tử huỳnh quang, và định hướng lưỡng cực. Hiệu suất truyền năng lượng FRET được mô tả bằng công thức:

$$ E_{FRET} = \frac{R_0^6}{R_0^6 + r^6} $$

trong đó $R_0$ là bán kính Förster, khoảng cách mà hiệu suất truyền năng lượng đạt 50%, và $r$ là khoảng cách giữa donor và acceptor.

Chấm lượng tử CdSe/ZnS được sử dụng làm donor với đỉnh huỳnh quang tại 545 nm và phổ hấp thụ mạnh ở vùng tử ngoại đến 520 nm. Aflatoxin B1 đóng vai trò acceptor với đỉnh hấp thụ tại 360 nm và phát xạ huỳnh quang tại 435 nm trong dung môi methanol. Sự chồng lấn giữa phổ phát xạ của donor và phổ hấp thụ của acceptor tạo điều kiện thuận lợi cho hiệu ứng FRET.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm với cỡ mẫu gồm các dung dịch aflatoxin B1 chuẩn pha loãng với chấm lượng tử CdSe/ZnS theo các tỉ lệ khác nhau. Mẫu thực tế được chiết xuất từ ngô bằng dung môi methanol-nước (70:30, v/v) và xử lý qua cột tách IAC để thu aflatoxin B1.

Phân tích phổ hấp thụ được thực hiện trên thiết bị Shimadzu UV2600, phổ huỳnh quang và phổ huỳnh quang phân giải thời gian được đo bằng máy Cary Eclipse và hệ thống đếm đơn photon tương quan thời gian (TCSPC). Phương pháp TCSPC cho phép đo thời gian sống huỳnh quang với độ phân giải picô giây, giúp xác định hiệu ứng FRET thông qua sự thay đổi thời gian sống huỳnh quang donor khi có mặt acceptor.

Thời gian nghiên cứu kéo dài trong năm 2019 tại Viện Vật Lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, với sự hỗ trợ kỹ thuật từ Viện Vệ sinh An toàn Thực phẩm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tính chất quang của aflatoxin B1: Phổ hấp thụ của aflatoxin B1 có đỉnh mạnh tại 360 nm, phổ huỳnh quang phát xạ tại 435 nm trong dung môi methanol. Đặc tính này phù hợp để làm acceptor trong cặp FRET với chấm lượng tử CdSe/ZnS.

2. Tính chất quang của chấm lượng tử CdSe/ZnS: Chấm lượng tử có đỉnh hấp thụ tại 520 nm và đỉnh phát huỳnh quang tại 545 nm, kích thước hạt trung bình khoảng 3 nm. Phổ hấp thụ và phát xạ ổn định, phù hợp làm donor trong hệ FRET.

3. Hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET): Khi trộn aflatoxin B1 với chấm lượng tử CdSe/ZnS, phổ hấp thụ thể hiện hai đỉnh đặc trưng của cả hai thành phần, trong đó cường độ đỉnh hấp thụ tại 360 nm giảm dần theo nồng độ aflatoxin B1. Phổ huỳnh quang cho thấy sự giảm cường độ phát xạ của donor tại 545 nm và tăng nhẹ phát xạ của acceptor tại 435 nm, chứng tỏ có sự truyền năng lượng từ donor sang acceptor.

4. Thời gian sống huỳnh quang: Đường cong suy giảm huỳnh quang của hệ aflatoxin B1 – CdSe/ZnS được phân tích tại 435 nm và 545 nm. Thời gian sống huỳnh quang của donor giảm khi tăng nồng độ aflatoxin B1, trong khi thời gian sống của acceptor tăng nhẹ. Mối quan hệ giữa nồng độ aflatoxin B1 và thời gian sống huỳnh quang có thể mô hình hóa bằng đa thức bậc hai, cho phép xác định nồng độ aflatoxin trong mẫu.

5. Xác định aflatoxin trong ngô: Mẫu ngô chiết xuất có cường độ huỳnh quang yếu, không đo trực tiếp được trên phổ kế huỳnh quang Cary Eclipse, nhưng có thể phát hiện bằng hệ TCSPC. Kết quả cho thấy sự hiện diện của aflatoxin B1 trong các mẫu M1, M2, M4, trong khi mẫu M3 không phát hiện được aflatoxin.

Thảo luận kết quả

Hiệu ứng FRET giữa aflatoxin B1 và chấm lượng tử CdSe/ZnS được xác nhận qua sự thay đổi cường độ và thời gian sống huỳnh quang, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về tương tác donor-acceptor trong hệ nano. Việc sử dụng phương pháp TCSPC giúp tăng độ nhạy và chính xác trong phát hiện aflatoxin, vượt trội hơn so với các phương pháp kit thử nhanh hay sắc ký truyền thống về thời gian và chi phí.

Kết quả cho thấy phương pháp quang phổ FRET có thể phát hiện aflatoxin B1 với ngưỡng ppm, đáp ứng yêu cầu kiểm soát an toàn thực phẩm theo quy chuẩn quốc gia. Phương pháp này có thể ứng dụng rộng rãi trong kiểm nghiệm thực phẩm tại các phòng thí nghiệm quy mô vừa và nhỏ, góp phần giảm thiểu rủi ro sức khỏe do aflatoxin gây ra.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phổ hấp thụ và huỳnh quang, cùng bảng thời gian sống huỳnh quang theo nồng độ aflatoxin, giúp minh họa rõ ràng mối quan hệ tương tác và hiệu quả phát hiện.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai phương pháp FRET trong kiểm nghiệm thực phẩm: Khuyến nghị các cơ sở kiểm nghiệm áp dụng phương pháp quang phổ FRET kết hợp chấm lượng tử CdSe/ZnS để phát hiện aflatoxin B1, nhằm nâng cao độ nhạy và giảm chi phí phân tích trong vòng 6-12 tháng.

2. Đào tạo kỹ thuật viên và nâng cấp thiết bị: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật về phổ huỳnh quang phân giải thời gian và TCSPC cho cán bộ phòng thí nghiệm, đồng thời đầu tư trang thiết bị phù hợp để đảm bảo hiệu quả và độ chính xác của phương pháp.

3. Mở rộng nghiên cứu ứng dụng: Khuyến khích nghiên cứu mở rộng phương pháp phát hiện các độc tố vi nấm khác trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi, nhằm đa dạng hóa công cụ kiểm soát an toàn thực phẩm trong 2-3 năm tới.

4. Tăng cường quản lý và giám sát an toàn thực phẩm: Cơ quan quản lý nhà nước cần phối hợp với các viện nghiên cứu và doanh nghiệp để xây dựng quy trình kiểm tra định kỳ aflatoxin trong nông sản, đặc biệt là ngô và các loại hạt dễ nhiễm, nhằm giảm thiểu nguy cơ ngộ độc và ung thư gan trong cộng đồng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà khoa học và nghiên cứu viên trong lĩnh vực vật lý chất rắn và quang học: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về ứng dụng hiệu ứng FRET và chấm lượng tử trong phát hiện độc tố, hỗ trợ phát triển các nghiên cứu liên quan.

2. Chuyên gia an toàn thực phẩm và kiểm nghiệm: Phương pháp mới giúp nâng cao hiệu quả phát hiện aflatoxin, giảm thời gian và chi phí, phù hợp cho các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm thực phẩm.

3. Doanh nghiệp sản xuất và chế biến nông sản: Tham khảo để áp dụng công nghệ phát hiện nhanh aflatoxin, đảm bảo chất lượng sản phẩm và tuân thủ quy định an toàn thực phẩm.

4. Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn thực phẩm: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và chương trình giám sát độc tố vi nấm trong thực phẩm, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp FRET có ưu điểm gì so với các phương pháp truyền thống?
   Phương pháp FRET cho phép phát hiện aflatoxin với độ nhạy cao tới ppm, thao tác đơn giản, không cần hóa chất phức tạp và thiết bị đắt tiền như sắc ký lỏng hay phổ khối. Ví dụ, thời gian phân tích nhanh hơn và chi phí thấp hơn đáng kể.

2. Chấm lượng tử CdSe/ZnS đóng vai trò gì trong phương pháp này?
   Chấm lượng tử CdSe/ZnS làm donor trong cặp FRET, phát huỳnh quang mạnh và ổn định, giúp truyền năng lượng hiệu quả cho aflatoxin B1 (acceptor), từ đó phát hiện sự hiện diện của độc tố qua sự thay đổi huỳnh quang.

3. Phương pháp này có thể áp dụng cho các loại thực phẩm khác ngoài ngô không?
   Có thể áp dụng cho nhiều loại nông sản và thực phẩm dễ bị nhiễm aflatoxin như lạc, đậu tương, gia vị, nhờ khả năng phát hiện nhạy và linh hoạt của phương pháp quang phổ FRET.

4. Độ chính xác của phương pháp FRET so với sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) như thế nào?
   Phương pháp FRET có độ chính xác cao, tương đương với HPLC trong việc xác định nồng độ aflatoxin B1, đồng thời có ưu điểm về thời gian phân tích và chi phí vận hành thấp hơn.

5. Có những hạn chế nào khi sử dụng phương pháp này?
   Phương pháp yêu cầu thiết bị phổ huỳnh quang phân giải thời gian và kỹ thuật viên có trình độ, đồng thời cần chuẩn bị mẫu kỹ lưỡng để tránh nhiễu tín hiệu. Tuy nhiên, với sự phát triển công nghệ, các hạn chế này đang được khắc phục dần.

Kết luận

• Phương pháp quang phổ truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) kết hợp chấm lượng tử CdSe/ZnS là công cụ hiệu quả để phát hiện aflatoxin B1 trong thực phẩm với độ nhạy cao tới ppm.
• Tính chất quang học của aflatoxin B1 và chấm lượng tử được khảo sát chi tiết, xác nhận điều kiện thuận lợi cho hiệu ứng FRET.
• Thời gian sống huỳnh quang thay đổi theo nồng độ aflatoxin, cho phép xây dựng đường chuẩn định lượng chính xác.
• Phương pháp đã được thử nghiệm thành công trên mẫu ngô thực tế, phù hợp ứng dụng trong kiểm nghiệm an toàn thực phẩm.
• Đề xuất triển khai phương pháp trong các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm, đồng thời mở rộng nghiên cứu và nâng cao năng lực kỹ thuật trong lĩnh vực phát hiện độc tố vi nấm.

Hành động tiếp theo là tổ chức đào tạo kỹ thuật và đầu tư thiết bị phổ huỳnh quang phân giải thời gian để ứng dụng rộng rãi phương pháp này trong kiểm soát an toàn thực phẩm, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phát triển ngành nông nghiệp bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1: TỔNG QUAN VỀ AFLATOXIN 1.1: Khái niệm các loại aflatoxin 1.1: Khái niệm aflatoxin Aflatoxin là độc tố vi nấm sản sinh tự nhiên bởi một số loài Aspergillus, là một loại nấm mốc, đáng chú ý nhất là Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus. Aflatoxin là độc tố và là tác nhân gây ung thư. Sau khi thâm nhập vào cơ thể, các aflatoxin có thể được gan chuyển hóa thành dạng trung gian epoxit hoạt hóa hoặc được thuỷ phân và trở thành M1 ít độc hơn. Aspergillus flavus Hình 1.2: Lịch sử phát hiện aflatoxin Vào năm 1960, nghề nuôi gia cầm ở Anh bị tổn thất nặng nề, lúc đầu hơn 10.000 gà tây chết vì một bệnh mới gọi là “bệnh gà tây X” (Turkey X disease).

Sau đó, các loại gia cầm khác như: Vịt, gà lôi cũng bị nhiễm bệnh và tử vong rất nhiều.Qua điều tra, người ta xác định được bệnh có liên quan đến một loại độc tố do nấm có trong thức ăn sinh ra. Đến năm 1961, người ta đã tìm ra bản chất hóa học của độc tố này là aflatoxin do vi nấm Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus. 9 Năm 1961, các công trình nghiên cứu công nhận rằng aflatoxin được tạo ra bởi nấm Aspergillus flavus và có thể là nguyên nhân gây ra khối u gan ở động vật. Trên động vật thủy sản, những nghiên cứu đầu tiên về độc tố aflatoxin trên cá hồi được thực hiện bởi Ashley và các cộng sự.

Từ đó trở đi có nhiều công trình nghiên cứu về độc tố aflatoxin. Các nhà khoa học cũng đã xác định được công thức phân tử và công thức cấu tạo của aflatoxin.3: Điều kiện gây nhiễm bẩn của aflatoxin Các loài sinh aflatoxin thuộc chi Aspergillus phân bố rất rộng trong tự nhiên. Chúng có thể tạo khuẩn lạc và gây nhiễm vào hạt trước khi thu hoạch và trong quá trình bảo quản. Cây chủ rất dễ bị gây nhiễm bởi Aspergillus sau phơi nhiễm kéo dài trong môi trường có độ ẩm cao hoặc bị tổn thương các điều kiện xấu như hạn hán.

Các môi trường sống bản địa của Aspergillus là trong đất, thực vật mục nát và ngũ cốc đang bị giảm sức đề kháng vi sinh vật và nó xâm nhập tất cả các loại chất hữu cơ mỗi khi có điều kiện được thuận lợi cho sự phát triển của nó. Điều kiện thuận lợi bao gồm độ ẩm cao (ít nhất là 7%) và nhiệt độ cao. Một số loại nông sản bị nhiễm aflatoxin 10 Các loại nông sản thường bị nhiễm aflatoxin là ngũ cốc (ngô, kê, lúa miến, gạo, lúa mì…), hạt có dầu (lạc, đậu tương, hạt hướng dương, hạt bông…), gia vị (ớt, hạt tiêu đen, rau mùi, nghệ, gừng…) và các loại quả hoặc hạt khác như hạt dẻ, dừa… Aflatoxin cũng có thể xuất hiện trong sữa của động vật được cho ăn bằng thức ăn nhiễm aflatoxin. Hầu như tất cả các nước đều đã có quy chuẩn sử dụng aflatoxin.

Tại Hoa Kỳ có hàm lượng aflatoxin từ 0 ppb đến 20 ppb cho tiêu dùng trực tiếp, mặc dù thức ăn dùng để vỗ béo cho bò thịt, lợn, gia cầm trong giai đoạn cuối có thể chấp nhận mức 300 ppb, nhưng trong thực tế thường thấp hơn nhiều mức khuyến cáo an toàn của Cục Dược phẩm và Thực phẩm Hoa Kỳ (FDA). FDA đã đưa ra mức khuyến cáo về hàm lượng aflatoxin trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi nhằm bảo vệ sức khoẻ người tiêu dùng và sức khoẻ động vật. Tại Việt Nam , Bộ Y tế đã ban hành quy chuẩn QCVN 8-1:2011/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với giới hạn ô nhiễm độc tố vi nấm trong thực phẩm trong đó gới hạn đối với aflatoxin được cho trong bảng 1. Các giới hạn tối đa hàm lượng aflatoxin trong thực phẩm Hàm lượng, Tiêu chí ppb 20 Đối với ngô và các loại hạt dùng cho vật nuôi chưa trưởng thành (kể cả gia cầm chưa trưởng thành) và các vật nuôi cho sữa hoặc dùng cho các mục đích khác không được công bố; và đối với thức ăn chăn nuôi ngoại trừ ngô và bột từ hạt bông 100 Đối với ngô và các loại hạt dùng cho giống vật nuôi (bò, lợn) hoặc gia cầm đã trưởng thành 11 200 Đối với ngô và các loại hạt dùng cho lợn thịt từ 100 pound trở lên 300 Đối với ngô và các loại hạt dùng cho bò giai đoạn cuối (ví dụ vỗ béo) và đối với bột hạt bông dùng cho bò, lợn và gia cầm Bảng 1.

Các giới hạn tối đa (ML) theo quy định của Bộ Y tế Việt Nam ML Tiêu chí (microgam/kg) 5 Đối với Aflatoxin B1 trong thực phẩm nói chung 15 Đối với Aflatoxin B1, B2, G1, G2 trong thực phẩm nói chung 0,5 Đối với Aflatoxin M1 trong sữa và các sản phẩm sữa 1.4: Các dạng aflatoxin và chuyển hóa của chúng Aflatoxin có ít nhất 18 dạng khác nhau trong tự nhiên, trong đó Aflatoxin B1, B2, G1, G2, M1 và M2 được coi là quan trọng vì có độc tố mạnh [6]. Các nhóm aflatoxin khác nhau phân biệt bởi cấu trúc phân tử. Aflatoxin nhóm B có huỳnh quang màu xanh dương (Blue), nhóm G thể hiện huỳnh quang màu lục (Green). Trong số các nhóm aflatoxin, aflatoxin B1 là nhiều và phổ biến [8] chiếm 75% tổng số aflatoxin gây ô nhiễm thực phẩm [16].

Aflatoxin B1, B2 trong sữa bò được chuyển hóa thành aflatoxin M1, M2. Cấu tạo hóa học của một số loại aflatoxin Ngoài 6 loại aflatoxin chủ yếu trên, người ta còn phát hiện một số loại aflatoxin khác, người ta đã đề nghị gọi các hợp chất đó là flavatoxin hoặc flavacuramin: - Aflatoxin P1: là một sản phẩm trao đổi chất, là dẫn xuất fenolic của Aflatoxin B1. Người ta đã phân lập được chúng trên cột ambeclit XAD – 2 (Rohm và Haas). Trọng lượng phân tử của nó xác định bằng khối phổ là 2.

Sản phẩm này là kết quả sự khử metyl của aflatoxin B1. - Aflatoxin 3B hay toxin B3: Một chất có Rf thấp, phân lập từ bình nuôi cấy aflatoxin Flavus, dạng tinh thể, màu vàng kim, độ độc kém aflatoxin B1 từ 40 đến 50 lần. - Aflatoxin B3 còn gọi là prositicol: Nhân xiclopenten tận cùng của aflatoxin B1 được thay thế bằng một chuỗi etanol, do đó chất này là 6 – metoxi – 7 – (2 – hydroxi etyl) difuro Cumarin.2: Cấu tạo hóa học và tính chất của aflatoxin B1 1.1: Cấu tạo hóa học của aflatoxin B1 Aflatoxin B1 được coi là dạng độc nhất và được sản sinh bởi Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus. Có công thứ là C17H12O6 với trọng lượng phân tử là 321.

Trong cấu trúc phân tử có nhóm lacton và 13 metoxyl, không có nhóm hidroxyl tự do. B là chữ viết tắt của blue (màu xanh nước biển), aflatoxin B1 có màu huỳnh quang xanh nước biển. Cấu tạo hóa học của Aflatoxin B1 1.2: Tính chất của aflatoxin B1 Các aflatoxin phát quang mạnh dưới ánh sáng cực tím. Điều này cho phép xác định các hợp chất này ở nồng độ thấp (0,5ng hay thấp hơn trên một vết ở sắc kí bản mỏng).

Aflatoxin tinh khiết rất bền vững ở nhiệt độ cao lên đến điểm nóng chảy, khi được làm nóng trong không khí. Tuy nhiên, nó tương đối không bền khi để dưới không khí và dưới tia cực tím ở phiến sắc kí bản mỏng, và đặc biệt khi hòa tan ở các dung môi có độ phân cực cao. Các aflatoxin trong các dung môi clorofom và benzen bền vững trong nhiều năm nếu được giữ trong chổ tối và lạnh. Các aflatoxin ít hoặc không bị phân hủy dưới điều kiện nấu bình thường và làm nóng khi thanh trùng.

Tuy nhiên, khi có độ ẩm và ở nhiệt độ cao vẫn có thể tiêu hủy aflatoxin trong một thời gian nhất định. Các aflatoxin được hòa tan trong các dung môi phân cực nhẹ như clorofom, metanol. Tính tan của aflatoxin trong nước dao động từ 10 – 20mg/l. 14 Tất cả các aflatoxin đều hiện diện dưới dạng tinh thể nhỏ, mịn, màu trắng hoặc vàng lợt.

Aflatoxin B1 có màu huỳnh quang xanh nước biển, là loại aflatoxin thường gặp và độc nhất. Aflatoxin B1 là phân tử ái mỡ, có trọng lượng phân tử thấp, dễ dàng được hấp thu sau khi ăn, sự hấp thu là hoàn toàn.3: Độc tính và cơ chế gây bệnh của aflatoxin B1 1.1: Độc tính của aflatoxin B1 Aflatoxin là chất gây ung thư mạnh, trong đó aflatoxin B1 có độc tính mạnh nhất. Ngoài việc gây ngộ độc cấp tính (liều gây chết người khoảng 10mg), độc tố aflatoxin còn được coi là nguyên nhân gây xơ gan và ung thư. Aflatoxin là một trong những chất gây ung thư gan mạnh nhất, nếu hấp thu một lượng là 2,5mg aflatoxin trong thời gian ngắn (khoảng 3 tháng) có thể dẫn đến ung thư gan sau một năm.

Aflatoxin gây ra các tác hại chính sau đây: - Phá hủy tế bào gan, thận và các bộ phận khác. - Ức chế lên hệ miễn dịch. - Ăn mòn thành ruột và dạ dày. - Suy dinh dưỡng, chậm lớn, chết.

- Gây ra ung thư gan ở người và gia súc.2: Cơ chế gây bệnh của aflatoxin B1 Do cấu trúc hóa học có vòng dihydro – furan nên aflatoxin B1 liên kết với một số enzym làm cản trở trao đổi chất dẫn đến tử vong. Ngoài ra, Aflatoxin B1 còn tương tác đồng hóa trị với vật chất di truyền (DNA, RNA) làm rối loạn cấu trúc di truyền dẫn đến tổn thương gan và ung thư gan. Với phụ nữ mang thai, hấp thu lượng nhất định sẽ dẫn đến dị tật thai nhi hoặc quái thai, nặng có thể gây chết non thai nhi. 15 Aflatoxin B1 là phân tử ái lực mạnh với thành ruột, có trọng lượng phân tử thấp nên dễ dàng được hấp thu hoàn toàn sau khi ăn.

Khi đến ruột non, Aflatoxin B1 sẽ nhanh chóng được hấp thu vào tĩnh mạch và ruột non, tá tràng. Từ ống tiêu hóa, theo tĩnh mạch cửa, aflatoxin được tập trung vào gan nhiều nhất (chiếm khoảng 17% lượng aflatoxin của cơ thể) tiếp theo là ở thận, cơ, mô mỡ, tụy, lách. Trong vòng 24 giờ có khoảng 80% bị đào thải theo đường tiêu hóa qua mật, đường tiết niệu qua thận và đáng chú ý nó còn bài tiết qua tuyến sữa gây bệnh cho thai nhi đang bú sữa mẹ. Cho đến nay, các luận chứng khoa học công nhận khả năng tác động lên tế bào gan của aflatoxin qua 5 giai đoạn sau: - Ức chế các men polymerase mà chúng có vai trò tổng hợp DNA và RNA.

- Làm chậm hoặc ngừng hẳn sự tổng hợp DNA. - Ngăn cản cơ chế sinh tổng hợp RNA truyền tin. - Biến đổi hình dạng nhân tế bào. - Hạn chế quá trình sinh tổng hợp protein.

Hậu quả là gây ung thư biểu mô tế bào gan. Như vậy, aflatoxin có khả năng gây độc cấp tính và mãn tính ở người và động vật, nghiêm trọng nhất và nguy hiểm nhất là khả năng gây ung thư gan và xơ gan.