AFLATOXIN VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BẰNG NƯỚC ĐIỆN PHÂN ANOLYTE TRUNG TÍNH A7

Aflatoxin là gì?

Aflatoxin là độc tố nấm mốc sản sinh tự nhiên bởi một số loài aspergillus flavus và aspergillus parasiticus. Theo các nhà khoa học, aflatoxin được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1960, khi đồng loạt 100.000 con gà tây và một số con vịt ở Anh chết vì căn bệnh chưa từng thấy trước đó. Trải qua nhiều nghiên cứu truy tìm nguyên nhân, người ta phát hiện ra nguyên nhân của vấn đề đến từ nguồn thức ăn của chúng.

Theo đó, những con gà tây và vịt "xấu số" đã ăn phải loại đậu có chứa nấm mốc aspergillus flavus và aspergillus parasiticus, thứ sản sinh ra độc tố aflatoxin. Ngày nay, khoa học đã phát hiện ra khoảng 20 loại aflatoxin và đặt tên là 1, B2, G1, G2, M1, M2, GM, P1, Q1..., trong đó, aflatoxin B1 là loại có khả năng dễ gây ung thư ở người cao nhất.

Aflatoxin xuất hiện chủ yếu ở những nơi ẩm mốc, trên ngũ cốc, dầu mốc. Nếu khi động vật ăn phải thức ăn nhiễm aflatoxin thì chất độc có thể tồn tại trong gan, thận, cơ, máu, trứng và sữa của chúng. Năm 1993, loại nấm mốc aflatoxin này được Cơ quan nghiên cứu quốc tế về bệnh ung thư (IARC) thuộc WHO đánh giá đây là chất có thể gây ung thư tự nhiên và chứa độc tính cao.

Aflatoxin gây ung thư ở người.

Aflatoxin là một chất gây ung thư "mạnh", có thể ảnh hưởng đến nhiều bộ phận trong cơ thể người, trong đó có gan. Aflatoxin B1 có thể dẫn đến đột biến ADN nghiêm trọng và làm ức chế sự tổng hợp ADN và mARN, gây ức chế tổng hợp protein. Điều này dẫn đến việc gan sẽ tích tụ quá nhiều lipid, làm tổn thương gan và tăng sản biểu mô ống mật gây ung thư gan.

Thực chất, nấm mốc Aflatoxin không chỉ độc vì tồn tại trong thực phẩm khô mốc mà còn độc ở sự tồn tại dai dẳng của nó. Aflatoxin được sinh ra dưới dạng là chất hóa học, vì vậy, nó sẽ không bị mất đi khi xử lý ở nhiệt độ nóng hay nhiệt độ sôi 1000 độ C. Nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng, muốn loại bỏ một phần độc tố Aflatoxin thì phải cần đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi (nhiệt độ rang, sấy từ 1500 độ C đến hơn 2000 độ C).

Các độc tố Aflatoxin khi xâm nhập vào cơ thể người sẽ được được gan chuyển hóa thành dạng trung gian epoxit hoạt hóa hoặc thuỷ phân trở thành M1 ít độc hơn. Có ít nhất 13 dạng Aflatoxin khác nhau trong tự nhiên, trong đó Aflatoxin B1 là dạng độc nhất. Aflatoxin G1, G2 được sản sinh từ Aspergillus parasiticus. Aflatoxin B1 được sản sinh bởi Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus. Aflatoxin M1, M2 được sản sinh và phát hiện trong sữa con bò khi chúng ăn phải thực phẩm chứa nấm mốc aflatoxin.

Ngoài ra, aflatoxin cũng khiến các bệnh nhân mắc bệnh viêm gan mãn tính, làm tăng nguy cơ ung thư. Nguyên nhân là do protein HBV gây tổn thương hệ thống sửa chữa ADN và hệ thống enzyme chuyển hóa, làm ức chế quá trình sửa chữa ADN. Khi đó, aflatoxin sẽ tấn công ADN và làm tăng tỷ lệ mắc ung thư cao hơn.

Phương pháp loại bỏ aflatoxin bằng Anolyte.

Nước điện phân (Anolyte) đã được sử dụng làm chất khử trùng và làm sạch cho giảm vi sinh vật trong các sản phẩm thực phẩm, bề mặt thiết bị và bề mặt tiếp xúc không phải thực phẩm. Khái niệm Nước điện phân lần đầu tiên được phát triển ở Nga nhưng nó đã được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở y tế ở Nhật Bản từ năm 1980 cho nhiều mục đích khác nhau bao gồm khử nhiễm nước, tái tạo nước và khử trùng (Rahman, Khan, & Oh, 2016). Anolyte được tạo ra bằng cách điện phân dung dịch NaCl hoặc KCl-MgCl2 loãng trong một tế bào điện phân có màng ngăn cách các điện cực (Hricova, Stephan, & Zweifel, 2008). Khi đặt hiệu điện thế một chiều (9–10 V) qua các điện cực, các ion mang điện tích âm (Cl−, OH−) trong dung dịch muối loãng di chuyển về phía anot để mất electron và trở thành khí oxi, clo, ion hypochlorite, axit hypochlorous và axit clohydric, trong khi các ion mang điện tích dương (H +, Na +) di chuyển về phía cực âm để lấy điện tử và trở thành khí hydro và natri hydroxit (Hsu, 2005).

Hai loại nước được sản xuất đồng thời. Anolyte có tính axit, có độ pH thấp (2,3–2,7); thế oxy hóa-khử cao (ORP > 1000 mV); oxy hòa tan cao và Cl tự do được tạo ra từ phía cực dương. Ngoài ra, Anolyte kiềm với độ pH cao (10,0–11,5); hydro hòa tan cao và ORP thấp (−800 đến −900 mV), được sản xuất từ ​​phía cực âm (Huang, Hung, Hsu, Huang, & Hwang, 2008). Anolyte trung tính có độ pH từ 7–8 và ORP là 750 mV, được tạo ra bằng cách trộn dung dịch anốt với các ion OH− hoặc bằng cách sử dụng buồng đơn bào (Hricova và cộng sự, 2008). Anolyte đã cho thấy một số khả năng phân hủy các độc tố như Staphylococcal enterotoxin-A bằng cách oxy hóa làm biến tính độc tố bởi các gốc OH và Cl phản ứng (Suzuki, Itakura, et al., 2002). Nhóm tương tự cũng báo cáo việc sử dụng nước Anolyte để khử trùng Aspergillus parasiticus và loại bỏ khả năng gây đột biến của aflatoxin AFB1 bởi gốc OH có nguồn gốc từ HOCl (Suzuki, Noro, et al., 2002). Việc ngâm đậu phộng bị ô nhiễm tự nhiên trong Anolyte acid trong 15 phút dẫn đến giảm 85% AFB1, do nồng độ clo có sẵn cao (Zhang, Xiong, Tatsumi, Li, & Liu, 2012). Việc loại bỏ 100% AFB1 trong dầu thực vật ăn được đã được báo cáo bởi Anolyte kiềm, sau đó là dao động 5 phút ở tốc độ 220 vòng / phút. Sản phẩm thoái hóa các ion có m / z lần lượt 83,2; 167; 394; 375; 353; 331 đã được tìm thấy mặc dù cấu trúc chính xác của chúng vẫn chưa được làm rõ. Tác dụng của nước điện phân kiềm trong việc loại bỏ AFB1 phụ thuộc vào cả điện thế giảm và độ pH cao. (Fan và cộng sự, 2013). Giảm khoảng 90% AFB1 trong đậu phộng sau khi ngâm 10 phút trong Anolyte trung tính và 15 phút cho Anolyte acid, mặc dù ngâm trong Anolyte kiềm được báo cáo là không hiệu quả (Xiong, Liu, & Li, 2012). Tuy nhiên, việc sử dụng Anolyte acid và anolyte kiềm được hạn chế sử dụng do tính ăn mòn của acid và kiềm. Các tác giả cũng xác định 8-chloro-9-hydroxy aflatoxin B1 là sản phẩm phân hủy chính. Các nghiên cứu lý thuyết chức năng mật độ trên sản phẩm phân hủy đã đề xuất hai con đường chỉ xem xét các loại ion và với toàn bộ phân tử axit hypoclorơ.

Cơ chế và con đường suy thoái được thể hiện trong hình dưới đây:

Trong con đường được đề xuất đầu tiên, phản ứng bao gồm việc bổ sung ion chlorenium vào AFB1 tạo thành một cacbocation không cổ điển, sau đó là một cuộc tấn công nucleophin bởi ion hydroxit. Trong con đường thứ hai, sự tấn công của axit hypoclorơ vào liên kết đôi từ gốc furanic của AFB1 tạo thành cùng một cacbocation không cổ điển, và một lần nữa trong bước thứ hai, một cuộc tấn công nucleophilic bởi ion hydroxit đã được đề xuất (Escobedo-Gonzalez etal, 2016). Báo cáo được nghiên cứu về khử nhiễm aflatoxin của EW đã cho thấy một tiềm năng đáng kể cho các ứng dụng thương mại. Nó có những lợi ích vốn có như thiết kế đơn giản, chi phí vận hành thấp, tạo ra tại chỗ, thân thiện với môi trường và không có dư lượng độc hại. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để chứng minh hiệu quả của nó trên nhiều loại sản phẩm. Ngoài ra, cần phải tối ưu hóa các thông số và biến quá trình đối với các loại sản phẩm thực phẩm khác nhau. Các đánh giá an toàn hơn nữa đối với các sản phẩm xuống cấp cũng được mong muốn.

Từ các nghiên cứu và phân tích trên, Tiến sĩ Trịnh Xuân Đức Viện trưởng Viện khoa học kỹ thuật hạ tầng và môi trường đã nghiên cứu và cải tiến dung dịch Anolyte trung tính A7, với pH trung tính từ 7.3 đến 7.8, nồng độ HOCl và CLO- đạt ở mức cao nhất giúp loại bỏ aflatoxin khỏi các vùng bị nấm mốc trong gia đình, lương thực. Anolyte trung tính có thể được coi là một chất kháng khuẩn mới trong ngành nông nghiệp thực phẩm với các đặc tính khử trùng, khử độc và cải thiện thời hạn sử dụng. Cơ chế chống nấm và khử độc của EOW phụ thuộc chủ yếu vào pH, thế oxy hóa-khử (ORP) và nồng độ clo có sẵn (ACC). Anolyte trung tính mang lại nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp hóa học thông thường khác, bao gồm ít dư lượng hóa chất bất lợi hơn, xử lý an toàn, đảm bảo, tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường. Do đó, Anolyte trung tính có thể được sử dụng để phát triển các phương pháp an toàn hơn và được xã hội chấp nhận hơn để khử nhiễm nấm và giải độc mycotoxin.