Luận văn Thạc sĩ Vật lý chất rắn: Sử dụng phương pháp quang phổ phát hiện độc tố aflatoxin trong thực phẩm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:55

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài đã dử dụng phương pháp truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) thông qua tương tác của cặp donor – acceptor là aflatoxin B1 – chấm lượng tử CdSe/ZnS phát hiện aflatoxin B1. Phương pháp này cho phép phát hiện hàm lượng aflatoxin B1 tới ppM.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Vật lý chất rắn: Sử dụng phương pháp quang phổ phát hiện độc tố aflatoxin trong thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Đỗ Thị Lan SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ PHÁT HIỆN ĐỘC TỐ AFLATOXIN TRONG THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ: VẬT LÝ CHẤT RẮN Hà Nội – 2019
BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Đỗ Thị Lan SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ PHÁT HIỆN ĐỘC TỐ AFLATOXIN TRONG THỰC PHẨM Chuyên ngành: Vật Lý chất rắn Mã số: 8.44.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ: VẬT LÝ CHẤT RẮN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS: Nguyễn Thanh Bình Hà Nội – 2019
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “sử dụng phương pháp quang phổ phát hiện độc tố aflatoxin trong thực phẩm” do PGS.TS Nguyễn Thanh Bình hướng dẫn là công trình nghiên cứu của tôi. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong luận văn này là trung thực và không sao chép các công trình của người khác. Nếu có sai sót tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, tháng 09 năm 2019 Học viên Đỗ Thị Lan i
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thanh Bình – người thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn! Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy cô, cán bộ phòng tại Viện Vật Lý – Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện và hoàn thiện luận văn! Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình tôi, bạn bè đồng nghiệp của tôi – những người đã luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này! Trong quá trình thực hiện luận văn, do kiến thức còn hạn chế không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý Thầy Cô để tôi có thể hoàn thiện luận văn này! ii
MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ ii MỤC LỤC...................................................................................................... 1 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................... 3 DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................ 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .................................................. 5 MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................. 9 1.1: TỔNG QUAN VỀ AFLATOXIN .............................................................. 9 1.1.1: Khái niệm các loại aflatoxin ................................................................ 9 1.1.1.1: Khái niệm aflatoxin ....................................................................... 9 1.1.1.2: Lịch sử phát hiện aflatoxin ............................................................ 9 1.1.1.3: Điều kiện gây nhiễm bẩn của aflatoxin ....................................... 10 1.1.1.4: Các dạng aflatoxin và chuyển hóa của chúng ............................. 12 1.1.2: Cấu tạo hóa học và tính chất của aflatoxin B1 ................................... 13 1.1.2.1: Cấu tạo hóa học của aflatoxin B1................................................. 13 1.1.2.2: Tính chất của aflatoxin B1 ........................................................... 14 1.1.3: Độc tính và cơ chế gây bệnh của aflatoxin B1 ................................... 15 1.1.3.1: Độc tính của aflatoxinB1.............................................................. 15 1.1.3.2: Cơ chế gây bệnh của aflatoxin B1................................................ 15 1.2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN AFLATOXIN .............................. 17 1.2.1: Phương pháp sử dụng kít thử nhanh độc tố nấm mốc aflatoxin ........ 17 1.2.2: Phương pháp sử dụng sắc ký kết hợp phổ khối ................................. 17 1.2.2.1: Phương pháp sắc ký lớp mỏng (Thin layer chromatography – TLC) .......................................................................................................... 17 1.2.2.2: Phương pháp sắc ký lớp mỏng hiệu năng cao (high ferformane thin layer chromatography – HPTLC) ...................................................... 18 1
1.2.2.3: Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (high ferformane liquid chromatography – HPLC) ......................................................................... 19 1.3: PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ PHÁT HIỆN AFLATOXIN ............... 19 1.3.1: Khái niệm hiện tượng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) ......................................................................................................... 20 1.3.2. Cơ sở lý thuyết của hiệu ứng FRET [8], [27] .................................... 22 CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM ................................................. 27 2.1: CHUẨN BỊ MẪU .................................................................................... 27 2.1.1: Aflatoxin B1 ....................................................................................... 27 2.1.2: Chấm lượng tử bán dẫn CdSe/ ZnS ................................................... 27 2.2. PHỔ HẤP THỤ UV – VIS ...................................................................... 28 2.3: PHỔ HUỲNH QUANG ........................................................................... 31 2.4: PHỔ HUỲNH QUANG PHÂN GIẢI THỜI GIAN SỐNG .................... 32 2.4.1. Quang phổ phân giải thời gian và thời gian sống phát quang ........... 32 2.4.2. Cấu tạo và nguyên lý kỹ thuật của hệ đo huỳnh quang phân giải thời gian ............................................................................................................... 35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 39 3.1: TÍNH CHẤT QUANG CỦA AFLATOXIN B1 ...................................... 39 3.2: TÍNH CHẤT QUANG CỦA CHẤM LƯỢNG TỬ CdSe/ZnS ............... 40 3.3: TRUYỀN NĂNG LƯỢNG HUỲNH QUANG CỘNG HƯỞNG CỦA AFLATOXIN VÀ CHẤM LƯỢNG TỬ CdSe/ZnS....................................... 41 3.4: THỬ NGHIỆM XÁC ĐỊNH AFLATOXIN TRONG NGÔ ................... 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................... 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 49 2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT *: Trạng thái kích thích A: Acceptor AFB1: Aflatoxin B1 D: Donor ELISA: Enzyme – linked Immunosorbent Assay FDA: Cục Dược Phẩm và Thực Phẩm Hoa Kỳ FRET: Truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang HPLC: Phương pháp sắc ký lỏng cao áp HPTLC: Phương pháp sắc ký lớp mỏng hiệu năng cao IAC: Vincam Aflatest P 1 ml Ml: Microgam/ kg PBS: Phosphate buffer solution TCSPC: Đếm đơn photon tương quan thời gian TLC: Phương pháp sắc ký lớp mỏng SILAR: Successive ionic layer adsorption and reaction UV – Vis: Phổ hấp thụ vùng tử ngoại- khả kiến 3
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các giới hạn tối đa hàm lượng aflatoxin trong thực phẩm Bảng 1.2: Các giới hạn tối đa (ML) theo quy định của bộ y tế Việt Nam Bảng 2.1: Chuẩn bị mẫu aflatoxin B1 – CdSe/ZnS Bảng 3.1: Thời gian sống huỳnh quang của mẫu aflatoxin B1-CdSe/ZnS tại bước sóng 435 nm và 545 nm 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Aspergillus flavus Hình 1.2: Aspergillus parasiticus Hình 1.3: Một số loại nông sản bị nhiễm aflatoxin Hình 1.4: Cấu tạo hóa học của một số loại aflatoxin Hình 1.5: Cấu tạo hóa học của aflatoxin B1 Hình 1.6: Mô hình hiệu ứng FRET Hình 1.7: Giản đồ Jablonski mô tả hiệu ứng FRET Hình 1.8: Phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang của một cặp chất donor và accepter Hình 1.9: Hiệu suất truyền năng lượng FRET được vẽ như hàm khoảng cách cặp donor – acceptor, khoảng cách R0 là khoảng cách mà hiệu suất truyền bằng 50% Hình 1.10: Quang phổ huỳnh quang của donor và accepter và dung dịch hỗn hợp của donor – accepter Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lí của hệ đo hấp thụ quang học UV – VIS Hình 2.2: Máy đo quang phổ UV – VIS Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lí của máy quang phổ kế huỳnh quang Cary Hình 2.4: Máy đo phổ huỳnh quang Cary Hình 2.5: Nguyên lí tổng quát của kỹ thuật TCSPC Hình 2.6: Sơ đồ tổng quát của hệ TCSPC Hình 3.1: Phổ hấp thụ và huỳnh quang của Aflatoxin B1 Hình 3.2: Phổ hấp thụ và huỳnh quang của chấm lượng tử CdSe/ZnS Hình 3.3: Phổ hấp thụ (a); phổ huỳnh quang (b) của các mẫu aflatoxin B1 với tỉ lệ hàm lượng khác nhau Hình 3.4: Đường cong suy giảm huỳnh quang của aflatoxin B1 – CdSe/ZnS với tỉ lệ khác nhau đo tại bước sóng 435 nm (a) và 545 nm (b) kích thích tại bước sóng 405 nm 5
Hình 3.5: Xác định nồng độ aflatoxin B1 theo thời gian sống huỳnh quang Hình 3.6: Phổ huỳnh quang trạng thái dừng của aflatoxin B1 chiết suất từ ngô 6
MỞ ĐẦU Aflatoxin là độc tố vi nấm sản sinh tự nhiên bởi một số loài Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus và Aspergillus nomius – đây là các loại nấm mốc. Aflatoxin là độc tố và là tác nhân gây ung thư. Chính vì thế, việc kiểm định độc tố aflatoxin trong thực phẩm giữ vai trò hết sức quan trọng. 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…Trên cơ sở những nghiên cứu của các nhà khoa học, Bộ Y tế đã ban hành QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA ĐỐI VỚI GIỚI HẠN Ô NHIỄM ĐỘC TỐ VI NẤM TRONG THỰC PHẨM. Văn bản pháp quy này được công bố ngày 25 tháng 10 năm 2011. Nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới là điều kiện thuận lợi để các loại vi nấm như aflatoxin phát triển. Do ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới, tác động của các loại vi nấm gây nên tổn thất lớn cho nông sản giai đoạn sau thu hoạch và bảo quản, trong đó tổn thất gây ra do nấm mốc chiếm phần đáng kể. Ngoài việc gây tổn thất về số lượng, nấm mốc còn sinh ra các độc tố đặc biệt nguy hiểm với sức khỏe con người và động vật. Nấm mốc phát triển trên lương thực, ngũ cốc, bên cạnh việc sử dụng chất dinh dưỡng của hạt như protein, glucid, lipid, vitamin… chúng còn sinh ra các độc tố. Aflatoxin có thể gây độc cho người và gia súc như gây tổn thương gan, gây quái thái, đột biến, ung thư, thậm chí với liều lượng cao có thể gây tử vong… Có nhiều phương pháp để xác định aflatoxin như phương pháp sắc ký lỏng, phương pháp khối phổ. Đây là phương pháp cho phép ngưỡng phát hiện rất cao, tuy nhiên các thiết bị rất đắt tiền chỉ có ở cơ sở kiểm định chuyên nghiệp đồng thời quy trình rất phức tạp đòi hỏi nhiều thời gian. Phương pháp sử dụng kít thử nhanh, phương pháp này cho kết quả nhanh tuy nhiên giới hạn phát hiện và độ chính xác lại bị hạn chế. Phương pháp quang phổ dựa trên tính chất quang của độc tố aflatoxin – hấp thụ – phát quang trong vùng nhìn thấy cho phép phát hiện aflatoxin với ngưỡng cao hơn nhiều so với phương 7
pháp dùng kit thử nhanh với thao tác đơn giản, không cần hóa chất xử lý mẫy, thiết bị phân tích quá đắt tiền. Mục đích của đề tài: Sử dụng phương pháp truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) thông qua tương tác của cặp donor – acceptor là aflatoxin B1 – chấm lượng tử CdSe/ZnS phát hiện aflatoxin B1. Phương pháp này cho phép phát hiện hàm lượng aflatoxin B1 tới ppM. Thử nghiệm phương pháp truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang phát hiện AFB1 trong ngô. Phương pháp nghiên cứu Luận văn được tiến hành chủ yếu bằng phương pháp thực nghiệm Luận văn với tiêu đề “ Sử dụng phương pháp quang phổ phát hiện độc tố aflatoxin trong thực phẩm”. Nội dung luận văn được chia làm 3 chương: Chương 1: Tổng quan. Tìm hiểu về khái niệm aflatoxin, các loại aflatoxin và dạng chuyển hóa của chúng, điều kiện gây nhiễm aflatoxin và độc tính của aflaftoxin. Các phương pháp phát hiện aflatoxin và phương pháp quang phổ phát hiện aflatoxin. Chương 2: Kỹ thuật thực nghiệm. Trình bày quá trình chuẩn bị mẫu đo, các phương pháp thực nghiệm được sử dụng trong luận văn như đo phổ hấp thụ, phổ huỳnh quang, thời gian sống huỳnh quang. Chương 3: Trình bày các kết quả tính chất quang của aflatoxin, đặc trưng hình thái và tính chất quang của chấm lượng tử CdSe/ZnS. Truyền năng lượng huỳnh quang cộng hưởng của aflatoxin và chấm lượng tử CdSe/ZnS. Thử nghiệm xác định aflatoxin trong hạt ngô. 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1: TỔNG QUAN VỀ AFLATOXIN 1.1.1: Khái niệm các loại aflatoxin 1.1.1.1: 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. Hình 1.1. Aspergillus flavus Hình 1.2. Aspergillus parasiticus 1.1.1.2: 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. 1.1.1.3: 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. Hình 1.3. 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 1.1 và bảng 1.2 Bảng 1.1. 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 1.2. 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 1.1.1.4: 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 (B1 và B2) có một vòng cyclopentane, trong khi nhóm G (G1 và G2) chứa vòng lacton [7]. 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. 12
Hình 1.4. 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 2.8. 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. 1.1.2: Cấu tạo hóa học và tính chất của aflatoxin B1 1.1.2.1: 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. Hình 1.5. Cấu tạo hóa học của Aflatoxin B1 1.1.2.2: 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. 1.1.3: Độc tính và cơ chế gây bệnh của aflatoxin B1 1.1.3.1: 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. 1.1.3.2: 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. Do vậy vấn đề bảo quản lương thực thực phẩm, an toàn lương thực thực phẩm, không sử dụng các thực phẩm đã bị hỏng, bị nấm mốc là một vấn đề hết sức quan trọng có ý nghĩa trong việc hạn chế tần suất xuất hiện bệnh ung thư gan nguyên phát. 16