Ochratoxin a là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

Ochratoxin A là gì?

Ochratoxin A (OTA) là một độc tố vi nấm thuộc nhóm mycotoxin được tạo ra chủ yếu bởi các loài nấm thuộc chi Aspergillus và Penicillium, đặc biệt là Aspergillus ochraceus và Penicillium verrucosum. OTA được phát hiện trong nhiều loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật và động vật, do đặc tính bền vững và khả năng tích lũy trong chuỗi thực phẩm. Sự hiện diện của OTA trong thực phẩm được xem là mối nguy đối với sức khỏe cộng đồng, đặc biệt tại các khu vực có khí hậu nóng ẩm.

Về cấu trúc hóa học, OTA là một phân tử isocoumarin gắn với L-phenylalanine thông qua liên kết amide, tạo nên cấu trúc bền với nhiệt và acid. Điều này khiến OTA khó bị phân hủy trong điều kiện nấu nướng thông thường. Độc tố này thuộc nhóm các chất “có thể gây ung thư ở người” (nhóm 2B) theo phân loại của Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC). Nhờ độ ổn định cao, OTA có thể tồn tại lâu trong thực phẩm và môi trường bảo quản không đạt tiêu chuẩn.

Một số đặc điểm nổi bật của Ochratoxin A:

• Bền với nhiệt độ dưới 200°C
• Không bị phân hủy trong môi trường acid yếu
• Dễ dàng tích lũy sinh học trong cơ thể động vật
• Có độc tính mạnh lên thận và hệ miễn dịch

Bảng dưới đây mô tả một số thông tin cơ bản về OTA:

Tính chất	Giá trị
Công thức phân tử	C20H18ClNO6
Khối lượng phân tử	403,82 g/mol
Điểm nóng chảy	169–171°C
Độc tính chính	Độc thận, độc gen, gây ung thư

Nguồn gốc và điều kiện sinh độc tố

Ochratoxin A hình thành trong điều kiện phát triển của nấm mốc trên nông sản, nhất là khi độ ẩm và nhiệt độ cao kéo dài. Các loài nấm sản sinh OTA có thể phát triển trong quá trình thu hoạch, sấy, vận chuyển hoặc bảo quản thực phẩm. OTA có mặt trong nhiều loại thực phẩm, phổ biến nhất là ngũ cốc, cà phê, ca cao, nho khô, rượu vang, gia vị và thức ăn chăn nuôi.

Điều kiện sinh OTA phụ thuộc vào giống nấm và môi trường tồn tại. Penicillium verrucosum thường phát triển ở vùng khí hậu lạnh, trong khi Aspergillus ochraceus phổ biến ở vùng nhiệt đới. Sự xuất hiện OTA thường gia tăng khi thực phẩm được lưu trữ trong nhà kho ẩm ướt hoặc bị nhiễm tạp chất hữu cơ.

Các điều kiện thuận lợi để nấm tạo ra OTA:

• Độ ẩm cao hơn 70%
• Nhiệt độ từ 15–30°C
• Bảo quản trong thời gian dài hoặc không đủ thông thoáng
• Hàm lượng nước trong nông sản (a_w) cao

Nhiều nghiên cứu từ EFSA (2020) ghi nhận tỷ lệ nhiễm OTA cao trong cà phê rang, ngũ cốc lưu kho và trái cây khô tại các nước đang phát triển. Điều này cho thấy OTA dễ dàng hình thành tại vùng khí hậu nóng ẩm nếu không áp dụng quy trình bảo quản nghiêm ngặt.

Đặc điểm hóa học và tính chất lý học

Ochratoxin A gồm nhân isocoumarin chlor hóa gắn với L-phenylalanine, tạo thành một phân tử ổn định về mặt hóa học. Đây là lý do OTA có khả năng chống lại nhiều điều kiện xử lý thông thường trong chế biến. OTA bền với nhiệt, khó tan trong nước nhưng tan tốt trong dung môi hữu cơ, đặc biệt là ethanol, chloroform và acetonitrile.

Công thức cấu trúc tổng quát:

$\text{OTA} = \text{Isocoumarin} - \text{Phenylalanine} + \text{Cl}$

Tính chất hóa học của OTA bao gồm:

• Không bị phá hủy trong quá trình rang cà phê thông thường (dưới 200°C)
• Bị phân hủy một phần khi tiếp xúc với ánh sáng UV mạnh
• Tồn tại chủ yếu dưới dạng liên kết không cộng hóa trị trong mô động vật

OTA cũng đặc biệt bền vững trong môi trường acid dạ dày, cho phép nó đi vào hệ tuần hoàn trước khi bị gan chuyển hóa. Chất chuyển hóa chính là ochratoxin alpha, có độc tính thấp hơn, nhưng quá trình phân giải này diễn ra chậm, dẫn đến khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể.

Ảnh hưởng sinh học và độc tính

Ochratoxin A gây ra nhiều tác động sinh học nghiêm trọng đối với người và động vật. Cơ quan bị ảnh hưởng nhiều nhất là thận do OTA có ái lực cao với các protein huyết tương và được tái hấp thu tại ống thận. Điều này dẫn đến tổn thương ống thận, viêm mạn tính và suy giảm chức năng lọc.

Bên cạnh độc tính trên thận, OTA còn có tác động đến gan, hệ miễn dịch và hệ thần kinh. Nó gây ra stress oxy hóa, gãy DNA và ức chế tổng hợp protein tế bào. OTA cũng có khả năng gây đột biến gen trong điều kiện phòng thí nghiệm, làm tăng nguy cơ hình thành khối u trong thời gian phơi nhiễm dài hạn.

Các tác động sinh học chủ yếu của OTA:

• Độc thận: gây hoại tử ống thận, protein niệu và giảm chức năng lọc cầu thận
• Độc gan: làm tăng men gan, tổn thương mô gan
• Độc gen: gây đứt gãy DNA, thay đổi nhiễm sắc thể
• Gây ung thư: được IARC xếp loại nhóm 2B

Bảng tổng hợp dưới đây mô tả một số tác động độc tính của OTA lên cơ thể:

Hệ cơ quan	Biểu hiện lâm sàng
Thận	Suy thận mạn, tổn thương ống thận
Gan	Tăng men gan, viêm gan độc chất
Hệ miễn dịch	Giảm bạch cầu, suy giảm miễn dịch
Hệ thần kinh	Stress oxy hóa, tổn thương tế bào thần kinh

Theo báo cáo của IARC, phơi nhiễm OTA kéo dài có liên quan đến bệnh thận Balkan (Balkan Endemic Nephropathy), một hội chứng tổn thương thận mạn tính tại một số vùng Đông Âu.

Con đường phơi nhiễm ở người

Phơi nhiễm Ochratoxin A (OTA) ở người xảy ra chủ yếu qua đường tiêu hóa do ăn phải thực phẩm bị nhiễm nấm mốc hoặc chứa dư lượng OTA. Các nghiên cứu dịch tễ học đã chỉ ra rằng OTA có thể tồn tại ở nhiều loại thực phẩm thông dụng như ngũ cốc, cà phê, ca cao, rượu vang, trái cây khô và các loại gia vị. Do đặc tính bền nhiệt và kháng acid, OTA không bị phân hủy trong quá trình chế biến, làm tăng nguy cơ tích lũy trong cơ thể qua thời gian.

Phơi nhiễm qua đường hô hấp và da cũng được ghi nhận trong môi trường sản xuất hoặc chế biến nông sản, đặc biệt khi tiếp xúc với bụi từ ngũ cốc mốc hoặc thức ăn chăn nuôi. Tuy nhiên, các con đường này chiếm tỷ lệ nhỏ so với đường tiêu hóa. Trẻ em, phụ nữ mang thai và người làm việc trong ngành nông nghiệp là những nhóm dễ bị tổn thương nhất.

Các nhóm thực phẩm có nguy cơ cao nhiễm OTA:

1. Ngũ cốc và sản phẩm từ ngũ cốc (bánh mì, mì ống, bột mì)
2. Cà phê rang và các sản phẩm từ cà phê
3. Trái cây khô (nho khô, chà là, mơ, sung)
4. Gia vị khô (ớt bột, tiêu đen, nghệ)
5. Sản phẩm từ động vật (gan, thận, thịt) nếu vật nuôi ăn phải thức ăn nhiễm OTA

Theo Heussner & Bingle (2021), việc ăn thực phẩm bị nhiễm OTA trong thời gian dài có thể làm tăng nguy cơ tổn thương thận, đặc biệt ở các vùng có tỷ lệ ô nhiễm nấm cao và điều kiện bảo quản kém.

Tiêu chuẩn an toàn và giới hạn tối đa

Nhiều quốc gia và tổ chức quốc tế đã thiết lập các giới hạn tối đa cho phép (Maximum Level – ML) đối với Ochratoxin A nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Các quy định này áp dụng cho nhiều loại thực phẩm và thức ăn chăn nuôi, tùy theo mức độ tiêu thụ và nguy cơ phơi nhiễm.

Ví dụ về một số tiêu chuẩn OTA:

• Liên minh Châu Âu (EU): OTA trong ngũ cốc ≤ 5 µg/kg, cà phê rang ≤ 3 µg/kg, nho khô ≤ 10 µg/kg (Regulation EC 1881/2006).
• FAO/WHO: Thiết lập mức phơi nhiễm hàng tuần chấp nhận được (PTWI) là 100 ng/kg thể trọng.
• Việt Nam: Quy chuẩn QCVN 8-2:2011/BYT quy định tương tự EU cho các nhóm thực phẩm.

Để đảm bảo không vượt quá mức PTWI, người tiêu dùng cần đa dạng hóa khẩu phần ăn, tránh tiêu thụ thực phẩm từ nguồn không rõ ràng và kiểm tra kỹ điều kiện bảo quản.

Phát hiện và phân tích Ochratoxin A

Việc phát hiện OTA trong thực phẩm cần độ nhạy và độ chính xác cao do nồng độ OTA thường rất thấp nhưng vẫn có khả năng gây độc. Các phương pháp phân tích hiện đại cho phép định lượng OTA ở mức ngưỡng vài phần tỷ (ppb), hỗ trợ giám sát chất lượng thực phẩm và thực hiện các biện pháp quản lý rủi ro.

Các kỹ thuật phổ biến:

• HPLC–FLD: Sắc ký lỏng hiệu năng cao kết hợp đầu dò huỳnh quang, cho độ nhạy cao, phổ biến nhất trong kiểm nghiệm thực phẩm.
• LC-MS/MS: Phân tích khối phổ kết hợp sắc ký lỏng, độ chính xác cao, sử dụng trong nghiên cứu và xác minh kết quả.
• ELISA: Xét nghiệm miễn dịch enzym, phù hợp với kiểm tra nhanh, chi phí thấp.
• Dải test nhanh: Ứng dụng trong sản xuất để phát hiện sơ bộ OTA trước khi nhập kho hoặc chế biến.

Trước khi phân tích, mẫu thực phẩm thường cần trải qua bước chiết mẫu bằng dung môi hữu cơ, sau đó tinh sạch bằng cột hấp phụ hoặc cột miễn dịch. Thông tin chi tiết về các phương pháp này có thể tham khảo tại Journal of Chromatography A.

Chiến lược kiểm soát và giảm thiểu OTA

Giảm thiểu OTA trong thực phẩm đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ từ khâu canh tác, thu hoạch đến bảo quản và chế biến. Một chiến lược hiệu quả cần kết hợp giữa kiểm soát vật lý, hóa học và sinh học để ngăn ngừa sự phát triển của nấm sinh độc tố và loại bỏ OTA nếu đã hình thành.

Các biện pháp phòng ngừa chủ yếu:

• Sấy khô nông sản ngay sau thu hoạch để độ ẩm < 13%
• Bảo quản thực phẩm trong bao bì chống ẩm, môi trường thông thoáng
• Loại bỏ hạt mốc, biến màu hoặc nứt vỡ trước khi chế biến
• Sử dụng chất hấp phụ OTA trong thức ăn chăn nuôi (ví dụ: bentonite, zeolite)
• Áp dụng hệ thống HACCP và kiểm tra định kỳ OTA

Các hướng nghiên cứu mới đang tập trung vào việc sử dụng vi sinh vật có khả năng phân hủy OTA như Aspergillus niger, Trichosporon mycotoxinivorans hoặc các enzyme như ochratoxinase để xử lý OTA trong môi trường nước hoặc thức ăn.

Tình hình phơi nhiễm OTA toàn cầu

OTA là một trong những mycotoxin được giám sát nhiều nhất trên toàn cầu do phổ nhiễm rộng và khả năng gây tổn thương mạn tính. Dữ liệu từ Heussner & Bingle (2021) cho thấy, tỷ lệ nhiễm OTA trong cà phê rang tại Đông Nam Á dao động từ 25–45%, trong khi tại châu Âu, các mẫu ngũ cốc có tỷ lệ nhiễm khoảng 10–30% tùy mùa vụ.

Một số khu vực như vùng Balkan đã ghi nhận tỷ lệ mắc bệnh thận đặc hiệu liên quan đến OTA, như hội chứng BEN (Balkan Endemic Nephropathy). Ngoài ra, OTA cũng được tìm thấy trong mẫu sữa mẹ, huyết thanh và nước tiểu ở nhiều quốc gia, cho thấy tình trạng phơi nhiễm toàn cầu đang ở mức cần kiểm soát nghiêm ngặt.

Bảng dưới đây tổng hợp một số thực phẩm có nguy cơ phơi nhiễm OTA cao:

Thực phẩm	Tỷ lệ mẫu nhiễm OTA	Khu vực khảo sát
Cà phê rang	25–45%	Đông Nam Á
Nho khô	15–35%	Địa Trung Hải
Ngũ cốc	10–30%	Châu Âu
Gia vị khô	20–50%	Ấn Độ, Pakistan

Tài liệu tham khảo

1. EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (2020). Risk assessment of ochratoxin A in food. EFSA Journal, 18(5), e05894.
2. IARC (1993). Ochratoxin A. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, Volume 56.
3. European Commission (2006). Commission Regulation (EC) No 1881/2006.
4. Heussner, A. H., & Bingle, L. E. H. (2021). Ochratoxin A in food: occurrence and risk. Mycotoxin Research, 37, 1–20.
5. Zwickel, T. et al. (2018). Detection of ochratoxin A in food using HPLC and LC-MS/MS. Journal of Chromatography A, 1551, 17–27.