A parasiticus là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

Giới thiệu về Aspergillus parasiticus

Aspergillus parasiticus là một loài nấm sợi thuộc chi Aspergillus, nhóm Flavi, được biết đến rộng rãi nhờ khả năng sinh ra các độc tố aflatoxin có độc tính cao đối với người và động vật. Đây là một trong những loài nấm quan trọng nhất trong lĩnh vực an toàn thực phẩm, nông nghiệp và y học, bởi vì sự phát triển của nó trên các sản phẩm nông nghiệp có thể dẫn đến ô nhiễm nghiêm trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. A. parasiticus phân bố rộng rãi trong tự nhiên, đặc biệt phổ biến ở những vùng có khí hậu nóng ẩm, nơi điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thuận lợi cho sự phát triển của nấm mốc.

Loài nấm này được tìm thấy trong đất, trên bề mặt hạt ngũ cốc, đậu phộng, ngô, hạt có dầu và cả trong các loại gia vị như tiêu và ớt bột. A. parasiticus thường được xem là “loài anh em” của Aspergillus flavus vì chúng có hình thái tương tự, nhưng điểm khác biệt quan trọng là A. parasiticus có khả năng tổng hợp toàn bộ bốn loại aflatoxin chính: B₁, B₂, G₁ và G₂, trong khi A. flavus chỉ sinh nhóm B. Chính khả năng này khiến A. parasiticus trở thành đối tượng nghiên cứu trọng điểm trong kiểm soát độc tố nông sản và quản lý nguy cơ ung thư liên quan đến thực phẩm.

Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng, nồng độ aflatoxin do A. parasiticus tạo ra trong điều kiện bảo quản không đúng có thể vượt ngưỡng an toàn gấp hàng nghìn lần tiêu chuẩn cho phép của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO). Tại các quốc gia nhiệt đới như Việt Nam, nơi độ ẩm môi trường thường xuyên vượt 80%, loài nấm này là nguyên nhân chính gây hư hỏng đậu phộng, ngô và các sản phẩm từ hạt dầu trong quá trình lưu trữ.

Phân loại và đặc điểm phân biệt

Về mặt phân loại, Aspergillus parasiticus thuộc ngành Ascomycota, lớp Eurotiomycetes, bộ Eurotiales, họ Aspergillaceae. Loài này nằm trong nhóm Aspergillus section Flavi, bao gồm các loài có khả năng sinh độc tố aflatoxin. Việc xác định chính xác loài là rất quan trọng vì mỗi loài trong nhóm này có đặc điểm sinh độc tố khác nhau và ảnh hưởng khác biệt đến chất lượng thực phẩm.

Hình thái học của A. parasiticus thường tương tự với A. flavus, tuy nhiên có thể phân biệt dựa trên các đặc điểm sau:

• Màu sắc khúm nấm: màu lục đậm đến nâu xanh, trong khi A. flavus có xu hướng vàng nhạt hơn.
• Cấu trúc bào đài (conidiophore): ngắn, nhẵn, phần đầu bào đài hình cầu.
• Bào tử (conidia): hình cầu, bề mặt nhẵn, kích thước trung bình 4–6 µm.
• Khả năng sinh sắc tố: A. parasiticus thường tạo sắc tố vàng hòa tan trong môi trường YES (Yeast Extract Sucrose agar).

Trong nghiên cứu hiện đại, việc phân biệt A. parasiticus với các loài gần gũi được thực hiện bằng kỹ thuật sinh học phân tử, đặc biệt là phân tích gen aflR và aflU – hai gen nằm trong cụm gen tổng hợp aflatoxin. Sự có mặt của gen aflU (còn gọi là norB) là đặc trưng của A. parasiticus, giúp phân biệt rõ với A. flavus – loài không có gen này.

Đặc điểm	Aspergillus flavus	Aspergillus parasiticus
Màu khúm nấm	Vàng lục	Lục đậm đến nâu xanh
Khả năng sinh aflatoxin	B₁, B₂	B₁, B₂, G₁, G₂
Gen aflU	Không có	Có

Phương pháp nuôi cấy định danh thường sử dụng môi trường CYA (Czapek Yeast Extract Agar) và YES agar để quan sát sắc tố và hình thái bề mặt khúm nấm. Các xét nghiệm phân tử như PCR hoặc giải trình tự vùng ITS (Internal Transcribed Spacer) là tiêu chuẩn vàng để định danh chính xác loài trong các nghiên cứu vi sinh và kiểm định thực phẩm.

Vòng đời và sinh trưởng

Vòng đời của Aspergillus parasiticus bao gồm các giai đoạn phát triển điển hình của nấm sợi: nảy mầm, phát triển hệ sợi (mycelium), hình thành bào tử vô tính (conidia), và phát tán qua không khí hoặc môi trường. Mỗi bào tử có khả năng tồn tại lâu dài trong điều kiện khô và có thể tái hoạt động khi gặp môi trường giàu dinh dưỡng và độ ẩm cao.

Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của A. parasiticus nằm trong khoảng 28–37°C. Khi nhiệt độ vượt quá 42°C, sự phát triển bị ức chế, nhưng bào tử vẫn có thể tồn tại ở trạng thái nghỉ. Độ ẩm tương đối thích hợp cho nấm sinh trưởng là > 80%, tương ứng với độ hoạt động của nước (aw) khoảng 0.85–0.95 – các điều kiện phổ biến trong bảo quản nông sản kém.

Quá trình phát triển của loài nấm này có thể được mô tả theo các bước:

1. Nảy mầm: Bào tử hấp thu nước, phồng lên và bắt đầu hình thành sợi mầm.
2. Phát triển sợi nấm: Sợi nấm lan rộng trên bề mặt thực phẩm, hấp thụ dinh dưỡng và tạo thành mạng lưới mycelium.
3. Hình thành bào tử: Các sợi nấm chuyên hóa hình thành bào đài, sản xuất hàng triệu bào tử vô tính.
4. Phát tán: Bào tử phát tán qua không khí, nước hoặc côn trùng, sẵn sàng xâm nhập môi trường mới.

Chu kỳ sinh trưởng của nấm trong điều kiện phòng thí nghiệm kéo dài 4–7 ngày, trong khi ngoài tự nhiên có thể ngắn hơn nếu môi trường thuận lợi. Các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và pH đều ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng và khả năng sinh độc tố của A. parasiticus.

Khả năng sinh độc tố aflatoxin

Đặc điểm sinh học nổi bật nhất của Aspergillus parasiticus là khả năng tổng hợp aflatoxin – một nhóm mycotoxin có độc tính cao và bền vững trong điều kiện chế biến thông thường. Loài này có thể sản xuất bốn loại aflatoxin chính: B₁, B₂, G₁ và G₂. Trong đó, aflatoxin B₁ là hợp chất có độc tính mạnh nhất, được Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) xếp vào nhóm chất gây ung thư loại 1.

Quá trình sinh aflatoxin của A. parasiticus được điều khiển bởi một cụm gen bao gồm khoảng 25 gen liên quan đến các phản ứng enzyme phức tạp. Các gen tiêu biểu như aflR (yếu tố điều hòa phiên mã), aflD (mã hóa enzyme dehydrogenase) và aflP (liên quan đến methyl hóa cuối cùng) hoạt động theo trình tự sinh tổng hợp từ polyketide ban đầu thành aflatoxin hoàn chỉnh.

Phản ứng tổng quát có thể biểu diễn như sau:

$\text{Acetyl-CoA + Malonyl-CoA} \xrightarrow{\text{Polyketide synthase}} \text{Norsolorinic acid} \rightarrow \text{Aflatoxin B}_1, \text{B}_2, \text{G}_1, \text{G}_2$

Điều kiện môi trường ảnh hưởng mạnh đến quá trình sinh độc tố. A. parasiticus sản sinh nhiều aflatoxin nhất khi nhiệt độ ở mức 28–33°C và độ ẩm cao (>85%). Sự thiếu hụt dinh dưỡng hoặc stress oxy hóa cũng có thể kích hoạt biểu hiện gen aflatoxin. Việc kiểm soát các điều kiện này là yếu tố then chốt trong bảo quản nông sản và phòng ngừa ô nhiễm mycotoxin.

Bảng dưới đây tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh độc tố:

Yếu tố	Điều kiện thuận lợi	Ảnh hưởng đến aflatoxin
Nhiệt độ	28–33°C	Tăng tổng hợp aflatoxin B₁ và G₁
Độ ẩm tương đối	> 80%	Thúc đẩy phát triển và sinh độc tố
pH môi trường	6.0–7.0	Tối ưu cho hoạt động enzyme tổng hợp

Nhờ khả năng này, A. parasiticus được sử dụng như mô hình nghiên cứu điển hình trong lĩnh vực sinh học phân tử nấm mốc và độc tố học, giúp hiểu rõ cơ chế điều hòa gen và chuyển hóa thứ cấp ở nấm sợi.

Tác động đến an toàn thực phẩm và sức khỏe

Sự hiện diện của Aspergillus parasiticus trong chuỗi cung ứng thực phẩm là một vấn đề quan trọng trong an toàn thực phẩm toàn cầu. Loài nấm này không chỉ làm giảm chất lượng cảm quan và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm mà còn gây nhiễm aflatoxin – nhóm độc tố cực kỳ nguy hiểm cho sức khỏe con người và động vật. Trong đó, aflatoxin B₁ được chứng minh có khả năng gây đột biến, biến đổi cấu trúc DNA và thúc đẩy sự hình thành tế bào ung thư, đặc biệt tại gan.

Các nghiên cứu dịch tễ học ở châu Phi, châu Á và Mỹ Latinh cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa việc phơi nhiễm aflatoxin lâu dài và tỉ lệ mắc ung thư gan nguyên phát (Hepatocellular Carcinoma – HCC). Aflatoxin B₁ tác động mạnh hơn khi kết hợp với nhiễm virus viêm gan B (HBV), làm tăng nguy cơ ung thư gan đến hơn 30 lần. Ngoài ra, aflatoxin còn gây tổn thương hệ miễn dịch, rối loạn tiêu hóa, và làm chậm tăng trưởng ở trẻ em.

Ngộ độc cấp tính do aflatoxin (aflatoxicosis) xảy ra khi con người hoặc động vật tiêu thụ lượng lớn thực phẩm nhiễm độc tố. Biểu hiện lâm sàng gồm: đau bụng, buồn nôn, vàng da, suy gan cấp và có thể dẫn đến tử vong. Nhiều vụ ngộ độc nghiêm trọng đã được ghi nhận tại Kenya và Ấn Độ trong hai thập kỷ gần đây, với nguyên nhân chính là tiêu thụ ngô hoặc lạc bị nhiễm A. parasiticus trong điều kiện bảo quản kém.

Danh sách thực phẩm có nguy cơ cao nhiễm aflatoxin từ A. parasiticus bao gồm:

• Đậu phộng (lạc) và sản phẩm từ đậu phộng
• Ngô, hạt kê, sắn và các loại ngũ cốc khác
• Hạt có dầu (hạt hướng dương, hạt bông)
• Gia vị khô (ớt, tiêu, nghệ, quế)
• Sữa và sản phẩm từ sữa (thông qua aflatoxin M₁ bài tiết từ động vật ăn thức ăn nhiễm độc tố)

Aflatoxin là chất bền nhiệt, không bị phá huỷ hoàn toàn qua quá trình nấu ăn thông thường. Do đó, phòng ngừa sự nhiễm nấm và độc tố ngay từ giai đoạn thu hoạch và bảo quản là chiến lược then chốt trong kiểm soát an toàn thực phẩm.

Biện pháp kiểm soát và phòng ngừa

Kiểm soát A. parasiticus trong thực phẩm và nông sản đòi hỏi chiến lược tổng hợp, bao gồm cả biện pháp canh tác, lưu trữ, chế biến và giám sát chất lượng. Một số biện pháp hiệu quả đã được áp dụng trên toàn cầu gồm:

• Thu hoạch đúng thời điểm: tránh thu hoạch khi hạt còn ẩm, dễ tạo điều kiện cho nấm phát triển.
• Sấy và bảo quản khô: giảm độ ẩm hạt xuống dưới 13% để hạn chế hoạt động của nấm.
• Sử dụng bao bì chống ẩm và kho thoáng khí: giúp duy trì độ khô của sản phẩm trong suốt thời gian lưu trữ.
• Làm sạch và loại bỏ hạt mốc: bằng phương pháp phân loại cơ học hoặc xử lý quang học.
• Áp dụng công nghệ sinh học: sử dụng chủng A. flavus không độc tố để cạnh tranh sinh học, ức chế sự phát triển của A. parasiticus (biocontrol).

Trong khâu chế biến, một số kỹ thuật như hấp áp suất, xử lý bằng ozone, hoặc sử dụng chất hấp phụ aflatoxin (như bentonite, activated carbon) có thể giảm hàm lượng độc tố trong sản phẩm. Tuy nhiên, các phương pháp này cần được thẩm định kỹ lưỡng để không làm thay đổi giá trị dinh dưỡng và độ an toàn của thực phẩm.

Ứng dụng và nghiên cứu liên quan

Bên cạnh các ảnh hưởng tiêu cực, Aspergillus parasiticus còn là đối tượng nghiên cứu quan trọng trong sinh học phân tử và công nghệ sinh học. Nhờ khả năng tổng hợp aflatoxin qua một chuỗi enzym đa dạng, A. parasiticus được dùng làm mô hình để nghiên cứu cơ chế điều hòa gen, con đường chuyển hóa polyketide và các yếu tố ảnh hưởng đến biểu hiện độc tố.

Các nghiên cứu gần đây còn khai thác A. parasiticus để:

• Sản xuất enzyme công nghiệp (amylase, lipase) sau khi đã làm bất hoạt gen sinh độc tố
• Biến đổi gen để nghiên cứu vai trò của các yếu tố phiên mã như aflR, aflS
• Thiết lập hệ thống biểu hiện dị sinh (heterologous expression system) để sản xuất polyketide nhân tạo

Một số công nghệ hiện đại như CRISPR/Cas9 đang được áp dụng để chỉnh sửa hệ gen A. parasiticus nhằm ngăn chặn sự tổng hợp aflatoxin, hướng tới tạo ra các dòng nấm an toàn có thể ứng dụng trong sản xuất enzyme hoặc lên men thực phẩm.

Xu hướng nghiên cứu và cảnh báo toàn cầu

Biến đổi khí hậu và toàn cầu hóa chuỗi cung ứng đang làm gia tăng nguy cơ nhiễm độc tố aflatoxin ở các vùng trước đây ít bị ảnh hưởng. A. parasiticus được dự đoán sẽ mở rộng phân bố địa lý trong bối cảnh nhiệt độ và độ ẩm toàn cầu tăng cao, đặc biệt ở khu vực châu Á, châu Phi và Nam Mỹ. Do đó, việc giám sát và cảnh báo sớm là điều bắt buộc trong chiến lược an ninh lương thực thế giới.

Những xu hướng nghiên cứu hiện nay tập trung vào:

• Xây dựng bản đồ nguy cơ sinh độc tố theo địa lý và mùa vụ
• Phát triển cảm biến sinh học phát hiện nhanh aflatoxin tại hiện trường
• Tăng cường hệ thống kiểm nghiệm chất lượng và truy xuất nguồn gốc thực phẩm

Để đáp ứng nhu cầu này, nhiều tổ chức quốc tế như FAO, WHO và IFST đã ban hành khuyến nghị về giới hạn aflatoxin trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi, hỗ trợ các quốc gia xây dựng hệ thống kiểm soát chất lượng an toàn thực phẩm theo hướng bền vững.

Tài liệu tham khảo

1. Yu J, et al. Clustered pathway genes in aflatoxin biosynthesis. Fungal Genetics and Biology. 2004;41(9):841–853. DOI: 10.1016/j.fgb.2004.07.007
2. Wild CP, Gong YY. Mycotoxins and human disease: a largely ignored global health issue. Carcinogenesis. 2010;31(1):71–82. DOI: 10.1093/carcin/bgp264
3. Cotty PJ, Jaime-Garcia R. Influences of climate on aflatoxin producing fungi and aflatoxin contamination. Int J Food Microbiol. 2007;119(1-2):109–115. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.07.060
4. FAO. Worldwide regulations for mycotoxins in food and feed. FAO Food and Nutrition Paper 64. CA9455EN
5. Callicott KA, Cotty PJ. Aflatoxin-producing fungi and seasonality in commercial cottonseed production. Phytopathology. 2015;105(9):1183–1189. DOI: 10.1094/PHYTO-11-14-0300-R