Mycotoxin là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Giới thiệu về Mycotoxin

Mycotoxin là các chất độc thứ cấp do nấm mốc sản sinh ra trong quá trình sinh trưởng và phát triển, thường trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao. Chúng không có chức năng sinh học rõ ràng cho bản thân nấm nhưng lại có khả năng gây tổn hại nghiêm trọng đến sức khỏe của con người và động vật. Mỗi năm, hàng triệu tấn lương thực trên thế giới bị nhiễm mycotoxin, dẫn đến tổn thất kinh tế và ảnh hưởng đến an toàn thực phẩm toàn cầu.

Các loài nấm có khả năng sinh độc tố phổ biến nhất bao gồm:

• Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus – sinh aflatoxin
• Penicillium verrucosum – sinh ochratoxin
• Fusarium verticillioides – sinh fumonisin
• Fusarium graminearum – sinh deoxynivalenol (DON)

Nấm có thể xâm nhập vào cây trồng ngay từ khi còn trên đồng ruộng hoặc trong quá trình thu hoạch, sấy, bảo quản không đúng cách. Mức độ nhiễm độc tùy thuộc vào điều kiện môi trường, giống cây, cũng như biện pháp canh tác.

Phân loại Mycotoxin

Mycotoxin được chia thành nhiều nhóm dựa trên cấu trúc hóa học và tác động sinh học. Dưới đây là bảng tóm tắt các loại phổ biến, nguồn gốc và độc tính chính:

Loại	Nguồn nấm	Đặc điểm độc tính
Aflatoxin B1	Aspergillus flavus	Gây ung thư gan, độc gen cực mạnh
Ochratoxin A	Penicillium, Aspergillus	Độc thận, nghi gây ung thư
Fumonisin B1	Fusarium verticillioides	Gây bệnh não ở ngựa, có liên hệ với ung thư thực quản
Zearalenone	Fusarium graminearum	Rối loạn nội tiết, ảnh hưởng sinh sản
Deoxynivalenol (DON)	Fusarium graminearum	Gây buồn nôn, nôn mửa, ức chế miễn dịch

Một số độc tố có thể cùng xuất hiện trong cùng một mẫu thực phẩm, gây cộng hưởng độc tính (synergistic toxicity). Điều này làm tăng rủi ro sức khỏe và đòi hỏi phương pháp phân tích tổng hợp thay vì chỉ xét riêng từng loại. Một số loại mới như enniatin và beauvericin đang được nghiên cứu thêm do độc tính tiềm tàng và mức độ phân bố ngày càng tăng.

Cơ chế gây độc

Mỗi loại mycotoxin có cơ chế tác động riêng biệt nhưng đều nhằm phá vỡ quá trình sinh học cơ bản của tế bào. Điển hình là aflatoxin B1 (AFB1), sau khi vào cơ thể, được cytochrome P450 chuyển hóa thành AFB1-epoxide – một chất có khả năng gắn vào DNA, gây đột biến gen: $AFB_1 \xrightarrow{CYP450} AFB_1\text{-}epoxide \rightarrow DNA\text{-}adduct$ Đột biến này có thể làm mất kiểm soát chu kỳ tế bào, kích hoạt các gen sinh ung, dẫn đến ung thư gan – đặc biệt ở những người có nhiễm HBV mãn tính.

Trichothecene (như DON) ức chế tổng hợp protein bằng cách ngăn ribosome dịch mã mRNA. Điều này dẫn đến chết tế bào, viêm ruột, tiêu chảy và suy giảm miễn dịch. Zearalenone có cấu trúc gần giống estrogen, làm rối loạn nội tiết và chu kỳ sinh sản ở động vật, nhất là lợn và bò sữa. Ochratoxin A (OTA) tích lũy chủ yếu ở thận, tạo phức với các enzyme chuyển hóa, cản trở quá trình oxy hóa, gây stress oxy hóa và tổn thương DNA.

Cơ chế gây hại của các nhóm mycotoxin chủ yếu gồm:

• Đột biến gen và phá hủy DNA
• Ức chế tổng hợp protein
• Gây stress oxy hóa và rối loạn nội bào
• Rối loạn nội tiết và chức năng hormone
• Ức chế hệ thống miễn dịch

Mức độ ảnh hưởng tùy thuộc liều lượng, thời gian phơi nhiễm và sức khỏe nền của đối tượng tiếp xúc.

Nguy cơ đối với sức khỏe con người

Hầu hết các mycotoxin đều có khả năng gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe khi hấp thụ qua đường ăn uống. Aflatoxin là một trong những chất gây ung thư mạnh nhất được biết đến, đặc biệt là với gan. Tổ chức IARC xếp aflatoxin B1 vào nhóm 1 – chất gây ung thư chắc chắn cho người. Nghiên cứu ở châu Á và châu Phi cho thấy mối liên hệ rõ ràng giữa tiêu thụ thực phẩm nhiễm aflatoxin và tỷ lệ ung thư gan cao.

Trẻ em là nhóm dễ bị tổn thương nhất do hệ miễn dịch chưa hoàn thiện. Nhiễm aflatoxin trong thời kỳ sơ sinh liên quan đến suy dinh dưỡng mãn tính và thấp còi. OTA có thể gây tổn thương thận kéo dài và làm tăng nguy cơ bệnh thận mãn tính. DON và T-2 toxin gây viêm ruột, buồn nôn, nôn mửa và làm giảm hấp thu dinh dưỡng. Ngoài ra, các nghiên cứu gần đây cũng ghi nhận khả năng gây rối loạn thần kinh, ảnh hưởng tới trí nhớ và cảm xúc khi phơi nhiễm lâu dài.

Các biểu hiện lâm sàng thường gặp khi bị nhiễm mycotoxin:

• Tiêu chảy, đau bụng, buồn nôn
• Mất cảm giác ngon miệng, sụt cân
• Suy giảm miễn dịch, dễ nhiễm trùng
• Rối loạn hormone sinh dục
• Biến đổi mô gan, thận và hệ thần kinh

Mycotoxin không bị phá hủy hoàn toàn trong quá trình nấu nướng thông thường, do đó việc dựa vào cảm quan hoặc đun sôi thực phẩm không đảm bảo loại bỏ được nguy cơ. Nguồn tham khảo: NCBI – Health Impacts of Mycotoxins

Tác động đến động vật và nông nghiệp

Mycotoxin không chỉ ảnh hưởng đến con người mà còn gây thiệt hại nghiêm trọng trong ngành chăn nuôi và nông nghiệp. Động vật tiêu thụ thức ăn bị nhiễm độc tố sẽ có biểu hiện bệnh lý rõ ràng như giảm tăng trưởng, suy giảm sinh sản, tổn thương cơ quan nội tạng, thậm chí tử vong. Tùy theo loài vật và loại mycotoxin, mức độ ảnh hưởng khác nhau. Heo thường rất nhạy cảm với zearalenone và DON, trong khi ngựa dễ bị tổn thương thần kinh do fumonisin.

Dưới đây là bảng tóm tắt một số tác động điển hình của mycotoxin lên vật nuôi:

Loại Mycotoxin	Động vật bị ảnh hưởng	Triệu chứng/ảnh hưởng
Fumonisin	Ngựa, lợn	Phù phổi, tổn thương não (ELEM), giảm năng suất
Zearalenone	Lợn	Sưng âm hộ, rối loạn sinh sản, giảm tỉ lệ thụ thai
DON (Vomitoxin)	Gia cầm, bò	Chán ăn, nôn mửa, ức chế miễn dịch
Ochratoxin A	Gà, lợn	Tổn thương thận, giảm tăng trưởng

Ngoài thiệt hại về sức khỏe vật nuôi, sự hiện diện của mycotoxin trong nông sản khiến chúng bị hạ cấp hoặc bị loại bỏ khỏi chuỗi cung ứng thực phẩm. Điều này gây thất thoát kinh tế lớn cho nông dân và doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi. Đặc biệt trong điều kiện thời tiết nóng ẩm hoặc lũ lụt, tỷ lệ nấm mốc phát triển và sinh độc tố tăng cao, gây rủi ro mất mùa hoặc không đủ tiêu chuẩn xuất khẩu.

Phương pháp phát hiện

Việc xác định sự hiện diện và định lượng mycotoxin là một bước thiết yếu trong giám sát an toàn thực phẩm. Các kỹ thuật truyền thống bao gồm sắc ký lớp mỏng (TLC) và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), tuy nhiên hiện nay các phương pháp hiện đại hơn như LC-MS/MS (khối phổ kết hợp sắc ký lỏng) và ELISA (xét nghiệm miễn dịch enzyme) được sử dụng phổ biến nhờ độ chính xác và tốc độ cao.

Các công nghệ phát hiện mới đang được nghiên cứu nhằm giảm chi phí và thời gian phân tích, trong đó có:

• Cảm biến sinh học tích hợp (biosensors)
• Cảm biến quang điện hóa
• Phân tích phổ Raman tăng cường bề mặt (SERS)
• Kỹ thuật microfluidic kết hợp AI để phân tích nhanh mẫu tại hiện trường

Phân tích mẫu có thể được thực hiện từ hạt ngũ cốc, cám, đậu phộng, trái cây khô đến các sản phẩm chế biến sẵn. Một số thiết bị hiện đại cho phép giám sát tại chỗ (on-site testing) ngay tại kho hoặc xưởng sản xuất.

Nguồn thông tin chuyên sâu: ScienceDirect – Mycotoxin Detection Technologies

Giới hạn pháp lý và kiểm soát

Để bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng, nhiều quốc gia và tổ chức quốc tế như FAO, WHO và FDA đã thiết lập giới hạn tối đa cho từng loại mycotoxin trong các nhóm thực phẩm cụ thể. Châu Âu là khu vực có quy định nghiêm ngặt nhất. Ví dụ, EU quy định hàm lượng tối đa aflatoxin B1 trong ngũ cốc là 2 ppb, và tổng aflatoxin (B1, B2, G1, G2) không vượt quá 4 ppb.

Các biện pháp kiểm soát mycotoxin bao gồm:

1. Canh tác nông nghiệp hợp lý: chọn giống kháng nấm, luân canh cây trồng, thu hoạch đúng thời điểm.
2. Kiểm soát sau thu hoạch: sấy khô nhanh và đều, bảo quản nơi khô ráo, chống côn trùng phá hoại.
3. Phân tích định kỳ: kiểm tra mycotoxin trong kho, silo, lô hàng xuất khẩu.
4. Áp dụng hệ thống HACCP: giám sát điểm tới hạn trong toàn bộ chuỗi cung ứng.

Thực hiện các bước này giúp ngăn chặn sớm sự phát triển của nấm mốc, từ đó hạn chế sinh độc tố. Ngoài ra, một số nước áp dụng hệ thống truy xuất nguồn gốc để tăng tính minh bạch trong kiểm soát an toàn thực phẩm.

Phương pháp khử độc và giảm thiểu

Khi mycotoxin đã xuất hiện trong sản phẩm, việc loại bỏ hoàn toàn là khó khăn do tính ổn định cao của chúng. Tuy nhiên, nhiều biện pháp khử độc và giảm thiểu đã được nghiên cứu và ứng dụng ở mức độ khác nhau. Các phương pháp chính bao gồm:

• Vật lý: Loại bỏ hạt bị mốc bằng cách phân loại, sàng lọc, chiếu tia UV, chiếu xạ gamma.
• Hóa học: Dùng ammoniation, ozone hoặc các chất hấp phụ như bentonite, activated charcoal.
• Sinh học: Dùng enzyme hoặc vi sinh vật (ví dụ Lactobacillus) có khả năng phân giải hoặc biến đổi độc tố thành dạng không hoạt động.

Một số chất phụ gia trong thức ăn chăn nuôi có khả năng gắn kết mycotoxin trong ruột và ngăn hấp thụ vào máu, giảm thiểu tác hại cho vật nuôi. Tuy nhiên, việc sử dụng các chất này phải được kiểm định kỹ lưỡng về độ an toàn và hiệu quả để tránh ảnh hưởng tiêu cực đến giá trị dinh dưỡng. Nguồn: Frontiers in Microbiology – Mycotoxin Detoxification

Xu hướng nghiên cứu và cảnh báo mới

Một hướng nghiên cứu nổi bật gần đây là tác động cộng hưởng (synergy) giữa nhiều loại mycotoxin cùng lúc. Khi xuất hiện đồng thời, một số độc tố có thể tăng cường độc tính lẫn nhau, gây tổn thương mạnh hơn so với từng loại đơn lẻ. Điều này đặt ra thách thức trong đánh giá rủi ro và xây dựng mức giới hạn an toàn.

Biến đổi khí hậu là yếu tố gia tăng nguy cơ nhiễm mycotoxin do thay đổi điều kiện mưa, độ ẩm, nhiệt độ – những yếu tố thuận lợi cho nấm mốc phát triển. Nhiều khu vực trước đây ít gặp mycotoxin, nay đã ghi nhận sự xuất hiện dày đặc, làm đảo lộn hệ thống kiểm soát hiện có.

Các lĩnh vực nghiên cứu đang được quan tâm:

• Ứng dụng AI và IoT trong giám sát nông sản theo thời gian thực
• Khám phá enzyme phân giải mycotoxin hiệu quả cao
• Nghiên cứu ảnh hưởng đến hệ vi sinh đường ruột và miễn dịch dài hạn
• Phát triển cảm biến di động giá rẻ, không cần chuyên môn cao

Nguồn: Nature Food – Climate & Mycotoxins

Kết luận

Mycotoxin là mối nguy sinh học nghiêm trọng, tác động sâu rộng đến y tế công cộng, an toàn thực phẩm và kinh tế nông nghiệp. Dù không thể loại bỏ hoàn toàn, chúng ta có thể giảm thiểu rủi ro bằng các biện pháp tổng thể từ khâu canh tác, thu hoạch, lưu trữ đến tiêu dùng. Việc cập nhật công nghệ phát hiện, củng cố khung pháp lý và nâng cao nhận thức là yếu tố then chốt để kiểm soát hiệu quả mycotoxin trong bối cảnh toàn cầu hóa và biến đổi khí hậu.