Những chất độc hại trong cây thực phẩm và cây thức ăn chăn nuôi

NHỮNG CHẤT ĐỘC HẠI TRONG CÂY THỰC PHẨM VÀ CÂY THỨC ĂN CHĂN NUÔI PGS.TS. Dương Thanh Liêm Bộ môn Thức ăn & Dinh dưỡng động vật Khoa Chăn nuôi – Thú y Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh Phân loại các chất độc có sẵn trong thức ăn theo cấu trúc hóa học (có 6 nhóm chất) I. GLUCOSID TRONG THỰC VẬT 1. Cyanogenic glucoside: Glucan Aglucan (HCN) (Đường) (Không phải đường) 2. Thioglycoside (Goitrogenic Glycosides): Glucan Aglucan (Thio-) (Đường) (Không phải đường) 3. Solaninglucoside: Glucan Aglucan (Solanin) (Đường) (Không phải đường) Glucoside là hợp chất hữu cơ có chứa glucose và một gốc không phải glucose thường gây ra ngộ độc Những thực vật có chứa Cyanogenic Glycoside độc Cây khoai mì (Cassava) Măng tre Quả hạnh (Almond) Quả đào (Peach) Quả mận (Plum) Quả anh đào dại (Cherry) Quả táo (Apple) Cây cao lương (Sorghum) Cỏ sudan Cỏ ba lá (Clover) Phân bố glycoside quan trọng cây TP và thức ăn CN Cấu trúc hóa học của một số glycosid độc trong thực vật Cây khoai mì Cassava Sự phân bố HCN trong các bộ phận của cây khoai mì Sự phân bố HCN trong các loại lá trên cây khoai mì Vỏ giữa củ khoai mì có chứa nhiều HCN -glucosidase High temp & pH Nhiệt độ & pH cao Sự chuyển hóa Linamarin trong cơ thể Cấu tạo của Cianglucosid trong lá khoai mì và sự ức chế Hemoglobin của HCN Hệ thống chuyển vận điện tử của Cytochrome (Electron Transport System) Ngộ độc cấp tính Cyanogenic Glycoside Triệu chứng xảy ra rất đột ngột, rối loạn hô hấp, ngừng thở và chết sau 1 hoặc 2 giờ với mức độ nặng. Mức nhẹ hơn: Có cảm giác đắng, cay và nóng rát cổ họng, thỉnh thoảng co giật hoặc tê cứng các chi. Chảy nước bọt, sùi bọt mép, nôn mửa. Có cảm giác sợ hãi, chóng mặt, choáng váng, hoa mắt, co cứng quai hàm. Thở gấp, khó thở, nhịp thở không đều. Động mạch co thắt làm cho huyết áp tăng, tốc độ máu qua tim chậm lại, về sau loạn nhịp tim. Niêm mạc tím, tái xanh, máu màu chocola. Sau đó là những cơn co giật, không điều khiển được tiểu tiện. Cuối cùng là đổ vã mồ hôi, dãn đồng tử, tê liệt, liệt hô hấp rồi ngừng tim và tử vong. Trường hợp ăn thực phẩm nhiểm HCN liều thấp, kéo dài, cơ thể thích ứng và chịu đựng được, nhưng trạng thái bệnh khác xuất hiện như: Bướu cổ do nhược năng tuyến giáp (hyperthroidism) có liên quan đến sự ức chế giáp trạng của sản phẩm trao đổi chất của HCN là thiocyanate. Có thể tê liệt thần kinh lâu dài có liên quan đến chất trao đổi trung gian -cyanoalanine. Triệu chứng ngộ độc mãn tính Sự cố gắng hóa giải độc tố HCN của cơ thể a) Kiểu phản ứng giải độc thứ nhất, phản ứng với cysteine b) Kiểu phản ứng giải độc thứ hai, phản ứng với thiosulfate Tác nhân gây bướu cổ Tác nhân gây hại thần kinh Liều gây ngộ độc HCN Theo tài liệu của Humphreys (1988) thì liều gây ngộ độc tối thiểu của HCN tự do trên động vật là 2 – 2,3 mg/kg thể trọng. Nếu gốc CN- nằm trong cấu trúc glucosid thì chưa đủ sức gây ngộ độc. Khi glucosid trong thức ăn khi vào cơ thể, giải phóng nhanh HCN và cơ thể hấp thu nhanh thì có thể gây độc, nếu giải phóng HCN chậm, hấp thu chậm thì liều này cũng chưa gây triệu chứng ngộ độc. Trong thực tiển khi động vật ăn thức ăn nhiều và hấp thu nhanh thì một lượng HCN là 4 mg/kg thể trọng có thể gây tử vong một cách rõ ràng. Nếu tính trên thực liệu làm thức ăn thì mức ngộ độc  20 mg HCN /100 g thức ăn là rất nguy hiểm cho động vật. Liều gây ngộ độc trên loài động vật khác nhau cũng khác nhau: - Trên cừu 2 – 2,5 mg / kg thể trọng. - Trên người liều 1,4 mg / kg thể trọng, hoặc 30 -35 mg HCN/ 1 người lớn là xuất hiện triệu chứng ngộ độc có thể gây chết (Nahrstedt, 1985). Ảnh hưởng của cách xử lý, chế biến củ khoai mì đến hàm lượng HCN trong sản phẩm. 9,72 2,70 1,08 Củ khoai mì tươi Củ khoai mì xắt lát Bột củ khoai mì Hàm lượng HCN (mg/100 g) Cách xử lý 75 56 42 31 Bóc vỏ, ngâm nước 24 giờ Luột không vỏ nửa giờ Luột hai lần nước Luột kỹ kéo dài Tỷ lệ % HCN còn lại so với ban đầu Cách xử lý Chế biến thủ công củ khoai mì. Bóc vỏ ngâm nước để làm giảm hàm lượng HCN trong củ khoai mì Qui trình chế biến bằng cơ giới loại bỏ HCN trong củ khoai mì Củ tươi Tiếp nhận, cân Chuyển vào lò Bóc vỏ, làm sạch khô Chuyển lên băng tải Module máy nghiền Hệ thống lên men khử HCN Hoạt hóa enzyme Làm khô sơ bộ Chuyển vận Sấy khô Định lượng Đóng gói, bao bì 300 kg khoai mì tươi / giờ Dây chuyền chế biến tinh bột mì ở Thái Lan Link Video clips Ảnh hưởng của thời gian lên men loại bỏ HCN trong bột khoai mì Nguồn tài liệu: S.A. Odoemelam, 2005. Chế biến củ khoai mì bán thủ công ở Châu Phi Làm sạch vỏ Xắt lát Chế biến thủ công và bán thủ công Củ khoai mì Phơi khô khoai mì lát ở Thái Lan Nghiền khoai mì lát thành bột Măng tre, trúcGlycoside là TaxiphillinThường gây ngộ độc cho người khi ăn măng tre tươi ở rừng. Hàm lượng HCN trong măng tươi và măng chế biến Cây cao lươngcó độc tố HCN Phân loại thực vật Cây cao lương (Sorghum) Cao lương Cây cao lương hạt (Grain sorghum) Cây Lanh (Flax) có độc tố HCN Phân loại thực vật Cây Lanh (Flax) Cây lanh (Flax – Linum) Là cây trồng nông nghiệp Để lấy sợi xơ (flax) và dầu (trong hạt) Khô dầu hạt lanh có chứa CN Hoa màu xanh nước biển Hạt tròn Gia súc bị ngộ độc khi ăn nhiều khô dầu hạt lanh. Trái và hạt lanh Giá trị dinh dưỡng hạt lanh Xác định HCNbằng phương pháp so màu 250 mg ground tissue 16 hrs 30 min Phương pháp Picrate Không có prunasin so với đối chứng âm và dương Dãy màu M9 chuẩn với nồng độ Prunasin khác nhau Xác định Cyanide bằng thang màu Thioglycoside (Glycosinolate, Goitrogenic glycoside) Ngày nay người ta biết được có trên 50 loại thio-glycoside khác nhau. Trong đó có 2 loại thio-glycoside có độc lực mạnh, đó là: Isothiocianat (ITC) và Viniloxolidotion (VTO). Bào thai rất nhạy cảm với 2 loại độc tố này. VTO có khuynh hướng gây bướu cổ, người ta còn gọi là “thyreostatikus VTO-glycoside”, nó có tác dụng ngăn cản sự hấp thụ Iod của tuyến giáp để hình thành thyroxin, vì vậy nó làm cho tuyến giáp không tổng hợp được thyroxine. Các loại thioglycoside rất nhạy cảm với động vật còn non. VTO có thể qua màng thai vào phôi thai gây tác hại cho bào thai. Nếu cho cừu cái chửa ăn nhiều lá cải bắp và cải dầu (có chứa nhiều VTO) thì cừu con sau khi sinh ra chết ngay hoặc dị tật. VTO có thể gây cho phôi chậm phát triển hoặc gây bướu cổ cho bào thai trước khi sinh ra. Ở động vật trưởng thành thì VTO gây ra tác dụng bướu cổ. Có thể khắc phục tác hại của VTO bằng cách cho tăng khẩu phần Iod lên trên nhu cầu bình thường. Những loài thực vật gây bướu cổ (Goitrogenic Plants) Thực vật họ cải (Brassica spp) – như cải bắp, cải dầu, cải xoăn glucosinolates (thioglycosides) thủy phân sinh ra hợp chất gây bướu cổ như: Thiocyanate, isothiocyanate Cừu và dê có thể sẩy thai hoặc đẻ ra con có bướu cổ bẩm sinh – một số chết non hoặc bệnh hoạn. Gây chứng đần độn – cơ thể bé tí hon, mập lùn, chậm chạp, rụng lông tóc, bộ xương biến dạng không bình thường. Brassica – Cải bắp thực phẩm Brassica – Cải xa-lach xoăn Glucosinolate trong thực vật họ cải Glucosinolate bắt ngồn từ protein có chứa các acid amin (Trp, Phe Tyr, Leu, Ile, Val, Gly) và chuổi kéo dài Met và Phe. Đến nay người ta biết được có trên 100 loại glucosinolate khác nhau. Các hợp chất này được tìm thấy trong các loài thực vật thuộc họ hoa cải Cải bông xanh Cải dầu myrosinase • Bảo vệ chống côn trùng và nấm • Chất hấp dẫn thực phẩm • Những hợp chất hương vị. Chất được chọn chống ung thư (Sulphoraphan) Chức năng sinh học của glucosinolate Sự chuyển hóa Thioglucosid trong cơ thể Một trạng thái ngộ độc khác của thioglucosid: Người ta nhận thấy được khi chăn thả động vật trên đồng cỏ ăn nhiều loại thực vật xanh hoa chữ thập (họ hoa cải) thì xảy ra hiện tượng vỡ hồng cầu (hemolisis) nghiêm trọng làm cho nước tiểu của chúng có màu huyết sắc tố. Nguyên nhân là do trong loại thực vật này có các acid amin bất thường có chứa lưu huỳnh. Hợp chất S-methyl-cystein-sulphoxide trong dạ cỏ bị phân giãi để biến thành sản phẩm Dimethyl-disulphoxide. Chất dimethyl-disulphoxide rất độc hại, nó phá hủy tế bào hồng cầu gây ra dung huyết. S-methylcysteine sulphoxide Dimethyl disulphoxide Acid Pyruvic Sự chuyển hóa Thioglucosid hình thành hợp chất Dimethyl-disulphide gây dung huyết Cây cải dầu (Rape) Cánh đồng cải dầu trong mùa trổ bông Link Video Clips Cải dầu, cây thực phẩm, thức ăn CN, nhiên liệu. Cây cải dầu Dầu thực phẩm Dầu chạy máy Link Video Clips Mô hình máy ép dầu hạt cải Link Video Clipd Canola press Những qui định về mức độc tố cho phéptrong khô dầu cải rapeseed meal ở Mỹ, Canada Khô dầu hạt cải đã chiết xuất béo yêu cầu acid erucic và glucosinolate phải thấp, hàm lượng acid erucic trong dầu phải dưới 2%. Hợp chất glucosinolate trên 1 gram khô không khí của hạt (xác định bằng sắc ký khí-lỏng: Gas-Liquid Chromatographic Method) cho các dẫn xuất của glucosinolate: 3-butenyl glucosinolate; 4-pentenyl glucosinolate; 2-hydroxy-3-butenyl glucosinolate; và 2-hydroxy-4-pentenyl glucosinolate. Tổng số những dẫn xuất này phải dưới 30 micromole glucosinolate / 1gram ở trạng thái bột khô. Phải ghi trên nhãn mức protein tối thiểu, mức béo thô, xơ thô tối đa, ẩm tối đa và acid erucic cũng như glucosinolate tối đa. Solanin và các loài thực vật thuộc họ hoa cà Solanum Những loài thực vật có chứa độc tố solanin gồm có: Khoai tây (Potato) Cà dược đen (Black Nightshade) Anh đào Jerusalem (Jerusalem Cherry) Cây khoai tây dại Potato, Solanum spp. Rễ Củ Khoai tây và Solanin Cấu trúc hợp chất Solanin vừa là glucosid vừa là Alkaloid (Alkaloid-glycoside) Hàm lượng solanine trong khoai tây Hàm lượng solanin trong khoai tây: Tùy theo giống khoai tây mà hàm lượng solanin có khác nhau. Giống khoai tây Rosevall ở Angieri có chứa đến 0,49 g solanin/1kg ruột củ và 1,22 g/1kg vỏ củ. Các giống khác có hàm lượng solanin thấp hơn, trung bình 0,04 – 0,07 g/kg ruột củ và 0,30 – 0,55 g/kg vỏ củ. Khi khoai tây mọc mầm thì có thể lên đến 1,34 g/kg củ. Triệu chứng ngộ độc solanin 1. Triệu chứng ngộ độc solanin: - Xảy ra triệu chứng sau khi ăn 2 - 24 giờ - Ngộ độc có thể kéo dài 3 ngày - Cơ chế ngộ độc kháng cholin (anticholinergics) Thể nhẹ: - N / V / D, đau đầu. - Uể oải, thờ thẩn, buồn ngủ. - Đau bụng, tiêu chảy rồi sau đó táo bón. Thể nặng: - Giãn đồng tử và liệt nhẹ hai chân. - Hôn mê. - Trung khu thần kinh bị tê liệt dẫn đến làm ngừng hô hấp, ngừng tim và tử vong. 3. Liều ngộ độc: Liều gây chết người của solanin từ 0,2 – 0,4 g/1kg thể trọng người. Những hợp chất saponin(Saponin-glycoside) 1. Saponin cũng là một glycoside, nó có nhiều loại hợp chất hoá học khác nhau. Đặc tính chung của saponin là trong nước nó dễ tạo thành các bọt như bọt xà phòng. Saponins có chứa nhóm chất Aglycone liên kết với một hoặc nhiều phân tử đường hoặc với oligosaccharide (Fenwick et al. 1991). 2. Saponin có vị hơi đắng nên nếu có nhiều trong thức ăn cũng làm giảm tính ngon miệng. 3. Trong thực vật người ta nhận thấy nó có nhiều trong trái cây bồ kết, hoặc trái me tây, nho tím, củ nhân sâm hay một số cây họ đậu khác. 4. Nếu động vật hay người ăn quá nhiều saponin, có tác dụng bào mòn niêm mạc. Cấu trúc hóa học của Saponin(Theo tài liệu Peter R.Cheeke, 1998) Nhóm –OH tan trong nước. Nhóm –CH3 tan trong chất béo Saponin có tác dụng nhủ hóa chất béo Cây sà-phòng Saponaria Triệu chứng ngộ độc saponin Triệu chứng và bệnh tích khi ngộ độc khi tiêu thụ nhiều saponin: - Viêm dạ dầy, ruột, tiêu chảy. - Saponin làm tăng tính thấm màng tế bào gây ra hư hại màng tế bào, làm vỡ tế bào hồng cầu, hemoglobin tràn vào huyết tương gây ra sự dung huyết. Trên người: Hầu như ít khi thấy ngộ độc saponin. Người ta còn dùng nó trên cương vị thực phẩm chức năng, vì nó kết dính cholosterol của dịch mật thải ra ngoài theo phân, giảm lượng cholesterol máu. Bò bị chướng hơi dạ cỏ do ăn nhiều loại cỏ họ đậu có chứa nhiều saponin Vicine và covicine Cây đậu đậu tầm (vicia faba) là loại cây đậu thực phẩm cho người ở Địa trung hải của châu Âu, nó cũng là nguồn thức ăn bổ sung protein cho người và động vật. Cây này có chứa chất độc glycoside Vicine và Covicine, nó gây ra bệnh trên người và được gọi là bệnh Favism, gây ra thiếu hụt enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) trong tế bào hồng cầu. Cơ chế gây độc và triệu chứng ngộ độc Hợp chất này khi ăn vào sẽ bị thủy phân ra gốc độc hại là Divicine và Isouramil, 2 gốc hóa học này gây ra dung huyết (hemolytic), và phá hủy màng tế bào hồng cầu cùng với các peroxide trong cơ thể. Những triệu chứng ngộ độc: Triệu chứng xuất hiện nhanh sau khi hít hoặc nuốt phấn hoa của nó, hoặc sau 5 – 24 giờ khi ăn phải loại đậu Vicia faba. Triệu chứng biểu hiện như sau: - Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn, ngáp. - Ói mữa, đau bụng, phát sốt, bồn chồn. - Sau đó tự động giảm bớt các triệu chứng. - Cuối cùng xảy ra sự thiếu máu nghiêm trọng do dung huyết rất nặng. Ảnh hưởng của đậu Fava bean trên động vật, gia cầm: Loại đậu này ngoài hai chất độc kể trên (Vicine và Covicine), nó còn chứa các yếu tố ức chế dinh dưỡng khác như: tannin, chất ức chế protease, lectin. Các triệu chứng có thể quan sát được như: - Tăng trưởng chậm, hiệu quả sử dụng thức ăn kém, tăng sinh gan và tụy. - Vicine còn gây tác hại khác trên gà mái đẻ như: giảm khả năng sinh sản, giảm trọng lượng lòng đỏ, trứng nhỏ, giảm tỷ lệ ấp nở. - Tăng lipid và peroxide huyết tương, giảm lượng glutathion (GSH) máu. - Gan lớn, nặng hơn bình thường. THE END