Chuyên đề Nấm mốc, các loại nấm mốc sinh độc tố và tác động của các loại độc tố nấm, sản phẩm biến dưỡng của nấm mốc trong đời sống

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA THỦY SẢN  Chuyên đề: NẤM MỐC, CÁC LOẠI NẤM MỐC SINH ĐỘC TỐ VÀ TÁC ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI ĐỘC TỐ NẤM, SẢN PHẨM BIẾN DƯỠNG CỦA NẤM MỐC TRONG ĐỜI SỐNG GVDH: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HẢI HỌ TÊN: CHÂU VĂN MẠNH LỚP: DH09CT MSSV:09117102 2 A. Giới thiệu về nguồn gốc của nấm Định nghĩa: Nấm (Fungi, Mycota) là một giới trong số năm giới theo hệ thống phân loại của R.H.Whittaker (1996). Nấm thuộc ngành nấm (Euphycophyta), là bộ môn nghiên cứu cảu nấm học (Mycology), là một ngành khoa học độc lập với vi sinh vật. tuy nhiên có một số nhóm nấm (nấm men, nấm mốc) do kích thước nhỏ bé và muốn nghiên cứu phải sử dụng các phương pháp vi sinh vật học nên được coi là đối tượng nghiên cứu của vi sinh vật hoc. Nấm có nhiều đặc điểm giống với thực vật nhưng khác với thực vật ở chổ không có sắc tố quang hợp và cơ thể ít phân hóa về mặt hình thái. Hệ thống phân loại nấm: Dựa theo tổ chức hình thái, nấm được chia thành 4 lớp chính: Lớp Phycomycetes (lớp nấm tảo): Sợi không có vách ngăn ngang, có động bào tử gồm 2 lớp phụ: Oomycetes (nấm noãn) và Zygomycetes (nấm tiếp hợp). Lớp Ascomycetes (lớp nấm túi): Sợi nấm có vách ngăn, sinh sản vô tính bằng túi bào tử, sinh sản hữu tính theo kiểu tạo túi (namg) và túi bào tử (ascospore). Lớp Basidiomycetes (lớp nấm đảm): Sinh sản hữu tính theo kiểu tạo đảm bào tử (basidiospore). Gập ở các nấm có tai nấm: nấm rơm, nấm hương. Lớp Deuteromycetes (lớp nấm bất toàn): Không có khả năng sinh sản hữu tính và có 3 bộ. B. Nấm mốc (Molds, Moulds) Định nghĩa về nấm mốc: Nấm mốc là cái tên chung dùng để chỉ các nhóm nấm không phải nấm men (nấm thường có cấu tạo đơn bào và sinh sản vô tính theo lối nảu chồi), cũng không phải các nấm lớn có tai (nấm cố kích thước lớn, ta nhìn thấy bằng mắt thường được, có hình dạng giống cái ô – dù. Ví dụ: nấm rơm, nấm mèo,…). Nấm mốc (fungus, mushroom) là vi sinh vật chân hạch, ở thể tản (thalophyte), tế bào không có diệp lục tố, sống dị dưỡng (hoại sinh, ký sinh, cộng sinh), vách tế bào cấu tạo chủ yếu là chitin, có hay không có celuloz và một số thành phần khác có hàm lượng thấp Nấm mốc phân bố rộng rãi trong tự nhiên (trong đất, phân chuồng, nước, không khí,…). Chúng đống vai trò rất quan trọng trong việc bảo đảm vòng tuần hoàng vật chất trong tự nhiên, do chúng có khả năng phân giải các hợp chất như: cellulose, protein, lipid,kitin, pectin,… 3 I. HÌNH DẠNG VÀ CẤU TẠO: 1. Hình dạng: Nấm mốc có dạng hình sợi và phân nhánh  Dạng hình sợi có vách ngăn Sợi nấm có vách ngăn. Đa số các loài nấm mốc khuẩn ty có vách ngăn, các khuẩn ty được tạo thành bởi một chuỗi tế bào nối tiếp nhau. Ngăn cách 2 tế bào là một màng ngăn. Vách ngăn ở đây không hoàn toàn mà có các lỗ hổng ở giữa vách ngăn giúp cho sự chao đổi chất giữa các tế bào.  Dạng sợi không có vách ngăn Sợi nấm không có vách ngăn: ở các nấm bậc thấp khuẩn ty thường không có vách ngăn, toàn bộ khuẩn ty là một sợi nấm phân nhánh trong suốt có nhiều nhân ở rãi rác trong tế bào chất.  Màu sắc: có nhiều loại màu sắc khác nhau: màu đen (Asp. Niger), màu trắng (Mucor, Rhizopus), màu xanh (Penicillium), màu đỏ (Neospora rassa), … 2. Cấu tạo: Sợi nấm có đường kính từ 0,5 – 1 𝜇𝑚, được bao bọc bỡi một lóp màng mỏng gọi là thành tế bào, thành tế bào nấm hầu như không được bao bọc bỡi cellulose như ở thực vật mà ngược lại là chất kitin. Màng tế bào chất dày khoảng 7 𝜇𝑚, chứa 40% lipid, 38%. Nhân: thường có hình tròn, đôi khi kéo dài, đường kính khoảng 2 -3 𝜇𝑚. Ty thể: có hình elip và luôn di động. Các hình dạng đặc biệt của khuẩn ty như: Vòi hút (Haustoria), Sợi thòng lọng (Sợi nấm bẩy mồi), Sự tổ hợp của khuẩn ty, Thể đệm (Stroma), Hạch nấm (Sclerotium), Bó sợi (Coremium). II. SỰ SINH SẢN CỦA NẤM MỐC Nói chung, nấm mốc sinh sản dưới 3 hình thức:sinh sản sinh dưỡng, vô tính và hữu tính. Trong sinh sản sinh dưỡng, sinh sản vô tính, nấm hình thành bào tử mà không qua việc giảm phân. Trong sinh sản hữu tính nấm hình thành 2 loại giao tử đực và cái giao phối với nhau tương tự như một số loại thực vật bậc cao. 1. Sinh sản sinh dưỡng Nếu lấy 1 khuẩn ty của nấm mốc đăt vào điều kiện thuân lợi sẽ phát triển thành khuẩn ty mới. Như vây từ 1 đoạn khuẩn ty sẽ dễ dàng hình thành khuẩn ty thể và gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành bào tử áo đó là những tế bào được xuất hiện trên khuẩn ty. Sợi nấm và cấu tạo tế bào của sợi nấm 4 2. Sinh sản vô tính a. Sinh sản vô tính bằng các loại bào tử. Gồm các bào tử có 1 hoặc 2 tiên mao nên có khả năng di động trong môi trường nước. Chúng được sinh ra từ các nang động bào tử (zoosporangium). Tiên mao của động bào tử cấu tạo bởi 11 sợi- 2 sợi ở giữa và 9 sợi ở chung quanh. Có loại chỉ có 1 tiên mao ,hoặc nhẵn nhụi (whiplash) hoặc có lông (tinsel), có loại có 2 tiên mao- 1 nhẵn nhụi, 1 có lông, hai tiên mao cùng quay về một hướng hay về hai hướng khác nhau. Có thể thấy các dạng động bào tử ỏ 3 lớp nấm nấm Chytridiomycetes, Hyphochytridiomycetes và Oomycetes ( các bộ Chytridiales, Blastocladiales, Monoblepharidales, Hyphochytriales, Saprolegniales, Leptomitales, Peronosporales) b. Bào tử túi (bào tử bọc) (sporangiospores): Gồm các bào tử được sinh ra từ các nang bào tử kín ( sporangium). Có hai cách tạo bào tử kín: Nang còn non chứa nhiều nhân, các nhân phân chia gián phân, sau đó chất nguyên sinh trong nang phân chia ra thành nhiều phần, mỗi phần chứa 1-6 nhân. Các phần này được bao bọc bởi vỏ chitine và biến đổi thành bào tử kín.Ví dụ như ở nấm Phycomyces nitens. Chất nguyên sinh trong nang chia làm nhiều phần, mỗi phần chứa 1 hoặc nhiều nhân. Thamnidium Rhizopus Các kiểu động bào tủ 5 c. Bào tử đính (conidium): Bào tử trần sinh ra theo kiểu cả phần đầu của sợi nấm chuyển hóa thành. Bao gồm hai loại:  Loại bào tử đốt ngoại sinh (holoarthric conidia): Đầu sợi sinh bào tử sinh ra các vách ngăn và đứt đoạn ra thành các bào tử. Ví dụ ở các nấm Arthrographic hay Geotrichum.  Loại bào tử đốt nội sinh (enteroarthric conidia): Đầu sợi sinh bào tử sinh ra các vách ngăn nhưng thành sợi nấm không tham dự vào việc tạo thành vỏ ngoài của các bào tử. Ví dụ ở nấm Bahusakala. Các kiểu cuống bào tử đính của Aspergillus. a. 1 lớp, b. 2 lớp, c. phiến, d. tia, e. tể (theo Samson và ctv., 1995) Bào tử đính và cuống bào tử đính ở Penicillium chrysogenum (theo Samson và ctv.1995) 6 d. Bào tử tản (Thallospores): Trong nhiều loài nấm men và nấm mốc có hình thức sinh sản đặc biệt gọi là bào tử tản. Bào tử tản có thể có những loại sau:  Chồi hình thành từ tế bào nấm men: Cryptococcus và Candida là những loại bào tử tản đơn giản nhất, gọi là bào tử chồi (blastospores)  Giống Ustilago có những sợi nấm có xuất hiện tế bào có vách dầy gọi là bào tử vách dầy còn gọi là bào tử áo (chlamydospores) (Hình 1. 11 c). Vị trí của bào tử vách dầy ở sợi nấm có thể khác nhau tùy loài. e. Bào tử đốt Giống Geotrichum và Oospora có sợi nấm kéo thẳng, vuông hay chử nhật và tế bào vách dầy gọi là bào tử đốt (arthrospores) Bào tử đốt (theo Samson và ctv.1995) 3. Sinh sản hữu tính. Sinh sản hữu tính xảy ra khi có sự kết hợp giữa hai giao tử đực và cái (gametes) có trải qua giai đoạn giảm phân. Quá trình sinh sản hữu tính trải qua 3 giai đoạn:  Tiếp hợp tế bào chất (plasmogamy) với sự hòa hợp 2 tế bào trần (protoplast) của 2 giao tử.  Tiếp hợp nhân (karyogamy) với sự hòa hợp 2 nhân của 2 tế bào giao tử để tạo một nhân nhị bội (diploid).  Giảm phân (meiosis) giai đoạn này hình thành 4 bào tử đơn bội (haploid) qua sự giảm phân từ 2n NST (nhị bội) thành n NST (đơn bội). Bào tử noãn (Oospore) Bào tử tiếp hợp (Zygospore) Bào tử túi (Ascospore) Bào tử đảm (Basidiospore) III. ỨNG DỤNG CỦA NẤM MỐC 1. Ứng dụng chung: 7 Các qui trình chế biến thực phẩm có liên quan đến lên men đều cần đến sự có mặt của vi sinh vật trong đó có nấm mốc. Nấm mốc giúp tổng hợp những loại kháng sinh (penicillin, griseofulvin), acit hữu cơ (acit oxalic, citric, gluconic...), vitamin (nhóm B, riboflavin), kính thích tố (gibberellin, auxin, cytokinin), một số enzim và các hoạt chất khác dùng trong công nghiệp thực phẩm và y, dược ... đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Ngoài ra, nấm còn giử vai trò quan trọng trong việc phân giải chất hữu cơ trả lại độ mầu mỡ cho đất trồng. Tác động hữu ích của một số loại nấm mốc trong sản xuất và đời sống: - Penicillium notatum tổng hợp nên penicillin - Penicillium griseofulvum tổng hợp nên griseofulvin... - Nấm Aspergillus niger tổng hợp các acit hữu cơ như acit citric, acit gluconic nấm Gibberella fujikuroi tổng hợp kích thích tố gibberellin - Một số loài nấm thuộc nhóm Phycomycetina hay Deuteromycetina có thể ký sinh trên côn trùng gây hại qua đó có thể dùng làm thiên địch diệt côn trùng. Ngoài ra, những loài nấm sống cộng sinh với thực vật như Nấm rễ (Mycorrhizae), giúp cho rễ cây hút được nhiều hơn lượng phân vô cơ khó tan và cung cấp cho nhu cầu phát triển của cây trồng. Nấm còn là đối tượng nghiên cứu về di truyền học như nấm Neurospora crassa, nấm Physarum polycephalum dùng để tổng hợp ADN và những nghiên cứu khác. 2. Một số ứng dụng trong sản xuất a. Ứng dụng trong sản xuât tương (Nấm là 1 yếu tố quan trọng trong quá trình làm tương). Quy trình sản xuất tương Nguyên liệu  Đậu nành: Đậu để nấu tương phải chọn đỗ (đậu ) tương cổ truyền hạt nhỏ như hạt tiêu, vị bùi và béo. Đậu vừa thu hoạch là tốt nhất. Chọn hạt đậu đều, không có hạt lép,hạt hỏng, hạt đậu quá to hoặc quá nhỏ đều không được.  Nếp hoặc ngô dùng làm mốc: Tuỳ theo việc lựa chọn nguyên liệu làm mốc mà tương có vị khác nhau. Thường nếp được dùng nhiều hơn ngô. Chọn loại nếp tốt để làm mốc thì tương có vị ngọt đậm của đạm, nước tương sánh quyện.  Muối: Phải chọn loại muối trắng tinh hạt to và đều, không lẫn các tạp chất khác, có độ mặn cao (không dùng muối iốt).  Nước: Nước dùng nấu tương thường dùng nước giếng, hoặc nước mưa. Nước giếng phải trong không vẩn đục, không có mùi tanh của bùn, của khoáng, nếu có thể thì chọn nước ở những giếng gần núi. Ngoài ra một số vùng dùng nước mưa để nấu tương cho vị ngon, ngọt theo quan niệm của họ.  Đậu nành (Hay còn gọi là đậu tương) được sử dụng để làm tương từ rất lâu đặc biệt có một số tương nổi tiếng Như Tương Nam Đàn ( Nam Đàn - Nghệ An ), quy trình làm cụ thể như sau 8 1. Mốc tương : Thường dùng gạo nếp hoặc gạo tẻ được nấu lên , hoặc rang lên sau đó ngâm nước đưa đi ủ, để lên mốc tự nhiên. Sau khi mốc ( Nấm mốc) đã lên hết đem mốc tương này đi phơi khô và dã nhỏ 2. Đậu tương rang chín hợc không rang, sau đó hầm kĩ với lượng nước thích hợp đến khi hạt đậu tách lầm đôi. Cho vào vật dụng đựng 3. Đổ mốc tương đã dã nhỏ vào Đậu tương ( Đậu và nước đã đun kĩ) cùng với một lượng muối thích hợp ( Mẹo nhỏ có thể dùng quả trứng gà để xác định nồng đọ muối cần pha, chú ý không dùng muối có I ốt), sau đó ủ ở dạng yếm khí một thời gian, nếu trời nắng có thể mở nắp đạy ra. Tránh nước mưa vào vì có thể làm mốc (meo) nổi trên tương Bịt kín để tránh ruồi có thể đẻ trứng vào tương (Làm tương có giòi). Trên là một số nét cơ bản còn để làm tương ngon là cả một quá trình và bí quyết gia truyền Đặc sản tương bần của Hưng Yên b. Dùng nấm mốc sản xuất nước tương sạch, không có 3 – MCPD: Nhóm nghiên cứu ở Viện Sinh học nhiệt đới TP HCM đã tìm ra công nghệ mới để sản xuất nước tương không chứa 3-MCPD… Năm 2007, cơn bão mang tên 3-MCPD khiến nhiều doanh nghiệp sản xuất nước tương lao đao, người tiêu dùng hoang mang và đặt ra nhiều thách thức cho các nhà khoa học về một phương pháp làm nước tương sạch, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. Tháng 5/2008, nhóm các nhà khoa học ở viện này đã bắt tay vào nghiên cứu để tìm ra công nghệ sản xuất nước tương sạch. 9 Sở dĩ nước tương có độc tố 3-MCPD (loại hóa chất có thể gây ung thư) vì các cơ sở sản xuất nước tương sử dụng phương pháp hóa giải, sử dụng acid chlorhydric (HCl) để thủy phân bánh dầu đậu phộng hoặc đậu nành. Để làm tương hoàn toàn sạch, không có chất 3-MCPD thì chỉ có thể dùng phương pháp lên men truyền thống. Nhưng, doanh nghiệp không mấy mặn mà với phương pháp lên men truyền thống vì thời gian sản xuất dài, khoảng từ bốn đến sáu tháng, do đó chi phí đầu tư và giá thành sản phẩm cao hơn phương pháp thủy phân bằng HCl lại không có được thành phẩm như ý. Vì thế, nhóm nghiên cứu đề ra phương pháp cải tiến tìm cách nuôi chủng nấm mốc A. oryzae. Chủng nấm mốc này được Viện Sinh học nhiệt đới chọn lọc và có hoạt lực α- amylase và protease cao, đặc điểm là không sinh ra chất aflatoxin (chất độc có khả năng gây ung thư). Ngoài ra, chủng A. oryzae được nuôi cấy trên đậu nành, ủ trong thùng làm bằng sợi thủy tinh dung tích từ 800 đến 1.000 lít nên không chiếm nhiều diện tích. Như vậy đã cải tiến được công nghệ sản xuất nước tương có 3-MCPD thành không co 3-MCPD. c. Sử dụng nấm mốc để ngăn chất độc BPA thải ra ngoài từ đồ nhựa: BPA (Bisphenol A) là một hợp chất hữu cơ với 2 nhóm phenol và được sử dụng để tạo khối rất nhiều loại nhựa cũng như đóng vai trò làm chất phụ gia trong sản xuất nhựa. BPA cũng có mặt trong nhựa polycacbonat vốn được dùng làm các sản phẩm như chai nước suối, đồ hộp, bình sữa cho trẻ em, v.v... rất nguy hiểm với sức khỏe con người. Khi nhựa polycacbonat bị phá hủy trong quy trình tái chế hoặc bị bỏ lại ngoài bãi rác, nhựa sẽ thải ra BPA. Vì vậy, các nhà khoa học đã một tìm ra phương pháp để ngăn cản quá trình này đó là sử dụng nấm mốc. 2 nhà khoa học Trishul Artham và Mukesh Doble thuộc viện công ghệ Madras, Ấn Độ đã cùng nhau nghiên cứu giải pháp trên. Họ đốt nóng các tấm nhựa polycacbonat ở nhiệt độ 100 oC trong 30 ngày và xử lý với ánh sáng cực tím trong 10 ngày. Quá trình này sẽ tạo ra các gốc tự do (những phân tử không ổn định do bị mất một điện tử) có khả năng oxy hóa Nuôi nấm mốc để làm nước tương 10 các phân tử polyme gây nên sự phân hủy nhựa. Sau đó, các tấm nhựa được phơi với 3 loại tảo, bao gồm cả loại tảo mục trắng thường được sử dụng để dọn sạch các chất thải. Đồng thời họ cũng bố trí một nhóm các tấm nhựa không qua xử lý để so sánh. Qua thí nghiệm, 2 nhà khoa học phát hiện ra rằng nấm đã phát triển tốt hơn trên những tấm nhựa qua xử lý. Thay vì bị thải ra ngoài môi trường, BPA được hấp thụ trở lại bởi nấm và được nấm sử dụng như một nguồn năng lượng. Sau 12 tháng, nhựa qua xử lý bị khi bị phân hủy vẫn không thải ra lượng BPA nào và tất cả BPA đã bị nấm tiêu thụ hết. Ngược lại, với những tấm nhựa chưa qua xử lý cho thấy chúng bị phân hủy rất ít, nhựa vẫn giữ lại BPA và khả năng BPA được thải ra ngoài môi trường ngay sau khi nhựa bị phá vỡ là rất cao Sau 12 tháng, nhựa polycacbonat không qua xử lý (bên trái) cho thấy ít bị phân hủy hơn so với nhựa polycacbonat đã qua xử lý (bên phải) d. Dùng nấm mốc và mùn mía sản xuất phân sinh học dễ tan Nhóm các giảng viên trường Đại học Cần Thơ đã nghiên cứu sản xuất thành công phân lân sinh học dễ tan từ các loại nấm mốc và mùn mía - phế phẩm của các nhà máy đường. Dạng phân lân sinh học này kích thích rễ cây trồng phát triển nhiều để hấp thu dễ dàng các dưỡng chất trong đất, góp phần làm tăng năng suất từ 15% đến gần 95% đối với đậu nành, lạc, mía, lúa cao sản, ngô lai; đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Mùn mía là nguyên liệu dễ kiếm, rẻ tiền nên hạ giá thành của phân lân sinh học rẻ hơn rất nhiều so với phân lân hóa học và hạn chế ô nhiễm môi trường do không bị dư thừa lượng hóa chất độc hại sau khi bón. Sản phẩm đã được cung cấp dưới dạng phân sinh học đa chủng cho Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long. Năm 2006, công nghệ sản xuất này đã được chuyển giao cho Trung tâm Ứng dụng Khoa học Kỹ thuật các tỉnh Đồng Tháp, Kiên Giang và Long An. 3. Tác hại của nấm mốc đến đời sống và sản xuất: a. Độc tố trên nấm mốc và bệnh Ung thư gan Chất độc do nấm mốc trên hạt và ngũ cốc có thể gây ra bệnh ung thư gan nếu bị hấp thụ với số lượng lớn. Đây là lần đầu tiên các chuyên gia nghiên cứu đến từ trường Đại học 11 California, Irvine (UCI), Mỹ đã khám phá ra cơ chế hình thành loại độc tố, để từ đó có thể mang lại phương pháp giới hạn quá trình này. Do quy định không nghiêm ngặt hoặc các quy định này không tồn tại mà 4,5 tỷ người tại các quốc gia phát triển đang thường xuyên phải tiếp xúc với các chất độc này hàng ngày như một thói quen. Chất độc này được gọi là aflatoxin (chất độc được tạo thành trong bào tử của nấm Aspergillus flavus gây nhiễm độc củ lạc), cao gấp hàng trăm lần so với mức độ an toàn. Tại những nơi như Trung Quốc, Việt Nam và Nam Phi, sự kết hợp của aflatoxin và bệnh viêm gan B đã làm tăng nguy cơ ung thư lên gấp 60 lần, và độc tố này cũng là một trong những nguyên nhân chính gây ung thư, chiếm khoảng 10% tỷ lệ tử vong tại các quốc gia này. Chất độc này (Aflatoxin) tiến hành tàn phá trên một loại gene ngăn ngừa bệnh ung thư ở người có tên là p53 (gene áp chế khối u). Nếu không có p53 bảo vệ cơ thể thì aflatoxin có thể làm tổn thương hệ miễn dịch, làm cản trở quá trình trao đổi chất, gây suy dinh dưỡng nặng và dẫn đến ung thư. --THE END --