Nghiên cứu xác định các độc tố gây tiêu chảy acid okadaic, din ophy sistoxin-1, dinophysistoxin-2 trong một số nhuyễn thể hai mảnh vỏ ở biển VN bằng sắc ký lỏng khối phổ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI• • • • TỐNG THỊ THANH VƯỢNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC ĐỘC TỐ GÂY TIÊU CHẢY ACID OKADAIC, DIN OPHY SISTOXIN-1, DINOPHYSISTOXIN-2 TRONG MỘT X . ~ Ẵ 9 9 9 . SỐ NHUYỄN THỂ HAI MẢNH VỎ Ở BIỂN VIỆT NAM BẰNG SẮC KÝ LỎNG KHỐI PHỔ LUẬN ÁN TIÉN SĨ DƯỢC HỌC• • • HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI • • • • TỐNG THỊ THANH VƯỢNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC ĐỘC TỐ GÂY TIÊU CHẢY ACID OKADAIC, DIN OPHY SISTOXIN -1, DINOPHYSISTOXIN-2 TRONG MỘT SỐ NHUYỄN THỂ HAI MẢNH VỎ Ở BIỂN VIỆT NAM BẰNG SẮC KÝ LỎNG KHỐI PHỔ LUẬN ÁN TIÉN SĨ DƯỢC HỌC• • • CHUYÊN NGÀNH: KIỂM NGHIỆM THUỐC VÀ ĐỘC CHẤT MÃ SỐ: 9720210 Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Đình Chi PGS.TS. Lê Thị Hồng Hảo HÀ NỘI, NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tống Thị Thanh Vượng i Để hoàn thành Luận án này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình và hiệu quả của nhiều cá nhân và tập thể, các thầy cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: TS. Lê Đình Chi, giảng viên bộ môn Hoá phân tích - Độc chất, Trường Đại học Dược Hà Nội và PGS.TS. Lê Thị Hồng Hảo, Viện trưởng Việm Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm Quốc gia, là hai người thầy, cô đã tận tình hướng dẫn, định hướng, giúp đỡ, cho tôi những kiến thức quý báu và động viên tôi quyết tâm hoàn thành luận án. GS.TS. Thái Nguyễn Hùng Thu, nguyên Hiệu phó, trưởng chuyên ngành Kiểm nghiệm thuốc và Độc chất, Trường Đại học Dược Hà Nội là người thầy đã động viên, chỉ dẫn và đóng góp ý kiến quý báu cho tôi hoàn thành luận án. Ban Giám hiệu Trường Đại học Dược Hà Nội và Ban Lãnh đạo Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm Quốc gia đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án đúng thời gian quy định. Các thầy, cô Bộ môn Hoá phân tích - Độc chất và Phòng Sau đại học, Trường Đại học Dược Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập tại trường. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Gia đình và những người thân đã chia sẻ, động viên tôi có đủ nghị lực, quyết tâm hoàn thành luận án. Tác giả luận án Tống Thị Thanh Vượng LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN Đ Ề......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN................................................................................ 3 1.1. ĐỘC TỐ SINH VẬT BIỂN............................................................................... 3 1.1.1. Nguồn gốc..................................................................................................... 3 1.1.2. Tóm tắt quá trình nghiên cứu một số nhóm độc tố tảo đơn bào gây độc 4 cho con người...................................................................................... 1.2. NGUỒN GỐC, CẤU TRÚC HOÁ HỌC, ĐỘC TÍNH VÀ QUY ĐỊNH KIỂM SOÁT ĐỘC TỐ DSP.................................................................................................. 7 1.2.1. Nguồn gốc độc tố DSP................................................................................. 7 1.2.2. Cấu trúc hoá học độc tố DSP......................................................................... 8 1.2.3. Cơ ch ế tác dụng, độc tính độc tố DSP........................................................... 10 1.2.4. Ngộ độc cho người do độc tố DSP............................................................... 11 1.2.5. Quy định kiểm soát độc tố DSP..................................................................... 12 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘC TỐ DSP.......................................... 16 1.3.1. Các phương pháp xử lý m ẫu để chiết độc tố nhóm acid okadaic............... 16 1.3.1.1. Lựa chọn dung môi để chiết độc tố nhóm OA từ nhuyễn thể................... 17 1.3.1.2. Các phương pháp làm sạch dịch chiết ban đầu......................................... 18 1.3.1.3. Các phương pháp thuỷ phân mẫu và làm sạch sau thuỷ phân.................. 20 1.3.2. Các phương pháp sinh học để phân tích độc tố nhóm acid okadaic.......... 21 iii 1.3.2.1. Các phương pháp định lượng sinh học in vivo......................................... 21 1.3.2.2. Các phương pháp định lượng qua gây độc tế bào..................................... 22 1.3.2.3. Các phương pháp hoá s inh ......................................................................... 23 1.3.3. Các phương pháp hoá lý để phân tích độc tố nhóm acid okadaic.............. 24 1.3.3.1. Sắc ký lỏng hiệu năng cao.......................................................................... 24 1.3.3.2. Điện di mao quản........................................................................................ 26 1.3.3 3. Sắc ký khí..................................................................................................... 27 1.4. ỨNG DỤNG SẮC KÝ KHỐI PHỔ TRONG PHÂN TÍCH ĐỘC TỐ NHÓM ACID OKADAIC........................................................................................................ 27 1.4.1. Các đặc trưng khối phổ của độc tố nhóm OA............................................... 27 1.4.1.1. Khối phổ của OA trong kỹ thuật EI và CI................................................. 27 1.4.1.2. Khối phổ của OA trong kỹ thuật FAB...................................................... 28 1.4.1.3. Khối phổ của OA trong kỹ thuật ESI......................................................... 29 1.4.1.4. Khối phổ dạng ester của OA....................................................................... 34 1.4.2. Phân tích định tính, định lượng độc tố nhóm OA bằng LC - MS/MS........ 36 1.4.2.1. Kỹ thuật ion hoá.......................................................................................... 36 1.4.2.2. Lựa chọn phân tích khối............................................................................. 37 1.4.2.3. Điều kiện sắc ký .......................................................................................... 38 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, TRANG THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U....................................................................... 43 2.1. NGUYÊN LIỆU, TRANG THIẾT BỊ.................................................................. 43 2.1.1. Dung môi, hoá chất và chất chuẩn................................................................ 43 2.1.1.1. Chất chuẩn................................................................................................... 43 iv 2.1.1.2. Dung môi, hoá chất.................................................................................... 43 2.1.2. Thiết bị, dụng cụ phân tích.......................................................................... 43 2.1.2.1. Thiết bị phân tích......................................................................................... 43 2.1.2.2. Dụng cụ phân tích........................................................................................ 44 2.2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU........................................................................ 45 2.2.1. Mẫu nhuyễn thể lấy tại các địa phương......................................................... 45 2.2.2. Mẫu thêm chuẩn............................................................................................. 45 2.2.3. Mẫu chuẩn nhuyễn thể có chứa độc tố .......................................................... 45 2.3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................... 46 2.3.1. Xây dựng phương pháp định lượng đồng thời OA, DTX1, DTX2 trong nhuyễn thể.................................................................................................................. 46 2.3.1.1. Khảo sát xây dựng điều kiện khối phổ...................................................... 46 2.3.1.2. Khảo sát xây dựng điều kiện sắc ký........................................................... 47 2.3.1.3. Khảo sát điều kiện chiết độc tố từ mẫu nhuyễn thể.................................. 48 2.3.1.4. Khảo sát điều kiện thuỷ phân để phân tích độc tố toàn phần................... 48 2.3.1.5. Thẩm định phương pháp............................................................................. 49 2.3.2. Lấy mẫu nhuyễn thể và bảo quản mẫu....................................................... 51 2.3.2.1. Lựa chọn số lượng cá thể cho mỗi mẫu nhuyễn thể.................................. 51 2.3.2.2. Khảo sát điều kiện bảo quản mẫu nhuyễn thể........................................... 51 2.3.3. Phân tích độc tố trong mẫu nhuyễn thể và biện giải kết quả..................... 51 2.3.3.1. Tiến hành phân tích trên mẫu thực............................................................. 51 2.3.3.2. Các tiêu chí đánh giá kết quả phân tích độc tố trong nhuyễn thể............. 52 2.3.3.3. Các hướng biện giải, bàn luận kết quả...................................................... 52 v CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨ U........................................................... 53 3.1. XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH OA, DTX1 VÀ DTX2.................. 53 3.1.1. Khảo sát thiết lập điều kiện phân tích OA, DTX1 và DTX2 bằng M S...... 53 3.1.1.1. Điều kiện của detector MS/MS................................................................. 53 3.1.1.2. Điều kiện sắc ký.......................................................................................... 59 3.1.2. Khảo sát thiết lập điều kiện xử lý mẫu để chiết OA, DTX1 và DTX2 từ nhuyễn thể.................................................................................................................. 65 3.1.2.1. Đồng nhất mẫu............................................................................................ 65 3.1.2.2. Lựa chọn dung môi chiết độc tố ................................................................. 65 3.1.2.3. Lựa chọn thể tích dung môi chiết............................................................... 67 3.1.2.4. Khảo sát điều kiện làm sạch dịch chiết..................................................... 68 3.1.2.5. Điều kiện xử lý m ẫu để phân tích độc tố ở dạng tự do.............................. 73 3.1.2.6. Khảo sát thiết lập điều kiện thuỷ phân để phân tích OA, DTX1 và DTX2 toàn phần trong nhuyễn thể.......................................................................... 74 3.1.3. Khảo sát thiết lập điều kiện bảo quản nhuyễn thể..................................... 79 3.1.3.1. Đánh giá độ ổn định của độc tố trong nhuyễn thể ở một số điều kiện nhiệt độ...................................................................................................................... 79 3.1.3.2. Điều kiện bảo quản mẫu nhuyễn thể.......................................................... 82 3.2. THẨM ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH OA, DTX1 VÀ DTX2........... 82 3.2.1. Điều kiện của các phương pháp được thẩm định......................................... 82 3.2.1.1. Phương pháp phân tích độc tố tự do trên cột Cortecs............................... 82 3.2.1.2. Phương pháp phân tích độc tố tự do và toàn phần trên cột Zorbax......... 84 3.2.2. Thẩm định phương pháp phân tích độc tố trên cột Cortecs...................... 85 vi 3.2.2.1. Độ đặc hiệu................................................................................................. 85 3.2.2.2. Độ thích hợp hệ thống................................................................................ 87 3.2.2.3. Độ tuyến tính của khoảng nồng độ làm việc............................................. 88 3.2.2.4. Độ chính xác................................................................................................ 88 3.2.2.5. Độ đúng........................................................................................................ 91 3.2.2.6. Độ nhậy........................................................................................................ 92 3.2.3. Thẩm định phân tích độc tố tự do và toàn phần trên cột Zorbax................. 94 3.2.3.1. Độ đặc hiệu.................................................................................................. 94 3.2.3.2. Độ thích hợp hệ thống................................................................................ 96 3.2.3.3. Độ tuyến tính của khoảng nồng độ làm việc............................................. 97 3.2.3.4. Độ chính xác khi phân tích độc tố tự do.................................................... 98 3.2.3.5. Độ chính xác khi xác định độc tố toàn phần.............................................. 101 3.2.3.6. Độ đúng khi phân tích độc tố tự do............................................................ 103 3.2.3.7. Độ đúng khi phân tích độc tố toàn phần.................................................... 104 3.2.3.8. Độ nhậy........................................................................................................ 104 3.3. PHÂN TÍCH OA, DTX1 VÀ DTX2 TRONG MẪU NHUYỄN THỂ.................. 107 3.3.1. Lấy mẫu nhuyễn thể và phân tích độc tố ...................................................... 107 3.3.2. Kết quả phân tích độc tố trong mẫu nhuyễn thể........................................... 109 3.3.2.1. Kết quả phát hiện độc tố tự do..................................................................... 109 3.3.2.2. Kết quả phát hiện độc tố sau khi thuỷ phân............................................... 111 3.3.3. Sự phân bố các mẫu phát hiện có độc tố ........................................................ 113 3.3.3.1. Phân bố các mẫu có độc tố theo loại nhuyễn thể...................................... 113 3.3.3.2. Phân bố các mẫu có độc tố theo địa điểm lấy mẫu.................................... 116 vii 3.3.3.3. Phân bố các mẫu có độc tố theo thời điểm lấy mẫu................................... 119 CHƯƠNG 4. BÀN LUẬN...................................................................................... 122 4.1. BÀN LUẬN PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐƯỢC XÂY DỰNG.................... 122 4.1.1. Điều kiện phân tích độc tố bằng LC - MS/MS............................................. 122 4.1.2. Điều kiện xử lý mẫu nhuyễn thể................................................................... 126 4.1.2.1. Cỡ mẫu nhuyễn thể...................................................................................... 126 4.1.2.2. Điều kiện xử lý m ẫu để phân tích độc tố tự do.......................................... 126 4.1.2.3. Điều kiện xử lý m ẫu để phân tích độc tố toàn phần.................................. 127 4.2. BÀN LUẬN KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ĐỘC TỐ TRONG NHUYỄN THỂ.......... 129 4.2.1. Loại độc tố phát hiện được, tỷ lệ xuất hiện và mức độ hàm lượng trong nhuyễn thể.................................................................................................................. 129 4.2.2. Dao động sự xuất hiện của độc tố trong nhuyễn thể cùng các yếu tố ảnh hưởng......................................................................................................................... 131 4.3. NGUY CƠ ẢNH HƯỞNG TỚI SỨC KHOẺ VÀ HƯỚNG KIỂM SOÁT ĐỘC TỐ NHÓM OA TRONG NHUYỄN THỂ TRONG TƯƠNG LAI.............................. 140 KÉT LUẬN VÀ KIÉN N G H Ị............................................................................... 142 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC viii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIÉT TẮT Ký hiệu Nội dung ACN Acetonitril ADAM 9-anthryldiazomethan ALP Alkaline phosphatase AOAC Hiệp hội các cộng đồng phân tích (Association Of Analytical Communities) ASP Mất trí nhớ do ngộ độc thuỷ sinh vật vỏ cứng (Amnesic Shellfish Poisoning) AZA Azaspiracid AZP Ngộ độc azaspiracid do thuỷ sinh vật vỏ cứng (Azaspiracid Shellfish Poisoning BAP 1 -bromoacetylpyren BNNVPTNT Bộ nông nghiệp và phát triên nông thôn BrDMEQ 3-bromomethyl-6,7-dimethoxy-1-methyl-2(1H)-quinoxalinon BSA Huyêt thanh bò (Bovine Serum Albumin) CA 9-cloromethylanthracen CI Ion hoá hoá học (Chemical Ionization) CE Năng lượng băn phá ion sơ cấp (Collision Energy) CEFAS Trung tâm khoa học môi trường, ngư nghiệp và nuôi trồng hải sản Anh (Centre for Environtment, Fisheries and Aquaculture Science) CTX Ciguatoxin CXP Thê khi ra khỏi buồng va chạm (Collision Cell Exit Potential) 1 DP Thê tách chùm (Declustering Potential) DSP Tiêu chảy do ngộ độc thuỷ sinh vật vỏ cứng (Diarrhetic Shellfish Poisoning) DTX Dinophysistoxin DTX1 Dinophysistoxin-1 DTX2 Dinophysistoxin-2 EC Uỷ ban châu Au (European Commission) EI Ion hoá điện tử (Electron Ionization) ELISA Định lượng băng găn miên dịch liên kêt enzym (Enzym - Linked ImmunoSorbent Assay) ESI Ion phun điện tử (Electrospray Ionization) EU Liên minh châu Au (European Union) FAB Băn phá nhanh nguyên tử (Fast-Atom Bombardment) GC Săc ký khí (Gas Chromatography) HPLC Săc ký lỏng hiệu năng cao (High Performace Liquid Chromatograph HRP Horseradish Peroxidase IP Điên định danh (Identification Point) KB Tê bào ung thư biêu mô LC Săc ký lỏng (Liquid Chromatography) LC-MS Săc ký lỏng khối phổ (Liquid Chromatography Mass Spectrometry) LC-MS/MS Săc ký lỏng khối phổ hai lần (Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry) 11 LOD Giới hạn phát hiện (Limit of Detection) LOQ Giới hạn định lượng (Limit of Quantification) MBA Định lượng sinh học trên chuột (Mouse Bioassay) MEKC Săc ký điện động mixen (Micellar Electrokinetic Chromatography) MeOH Methanol MRM Theo dõi đa phản ứng (Multiple Reaction Monitoring) MU Đơn vị chuột (Mouse Unit) NAFIQAD Cục quản lý chất lượng nông lâm sản và thuỷ sản (National Agro- Forestry-Fisheries Quality Assurance Department) NSP Ngộ độc thần kinh do thuỷ sinh vật vỏ cứng (Neurotoxic Shellfish Poisoning) NRCC Hội đồng nghiên cứu quốc gia Canada (National Research Council Canada) NT2MV Nhuyên thê hai mảnh vỏ OA Acid Okadaic PP Protein Phosphatase PSP Tê liệt do ngộ độc thuỷ sinh vật vỏ cứng (Paralytic Shellfish Poisoning PTX Pectenotoxin SD Độ lệch chuân (Standard Deviation) SDS Sodium DodecylSulfate SIM Chê độ chọn lọc ion (Select Ion Monitoring) S/N Tín hiệu trên nhiêu nên (Signal/Noise) SOP Quy trình thao tác chuân (Standard Operation Procedure) iii SPE Chiêt pha răn (Solid phase extraction) TCVN Tiêu Chuân Việt Nam TFA Acid trifluoroacetic TT Thông tư TTX Tetrodotoxin UPLC Săc ký lỏng siêu hiệu năng (Ultra Performace Liquid Chromatograpl USFDA Cơ quan quản lý Dược phâm và thực phâm Mỹ (United States Food Drug Administation) UV-Vis Tử ngoại - Khả kiên (Ultra Violet - Visible) YTX Yessotoxin iv Trang Bảng 1.1 Quy định kiểm soát độc tố sinh học trong nhuyễn thể theo Thông tư 33/2015/TT - BNNVPTNT......................................... 15 Bảng 1.2 Một số nghiên cứu sử dụng phương pháp LC - MS để xác định độc tố nhóm OA............................................................................ 39 Bảng 2.1 Hàm lượng các độc tố trong mẫu chuân...................................... 46 Bảng 3.1 Điêu kiện chạy nguồn ion hoá ESI............................................... 59 Bảng 3.2 Điêu kiện tách chùm ion sơ cấp và tạo ion thứ cấp của độc tố nhóm DSP...................................................................................... 59 Bảng 3.3 Chương trình gradient dung môi cho cột Cortecs....................... 64 Bảng 3.4 Khảo sát thể tích MeOH và số lần chiết....................................... 67 Bảng 3.5 Ảnh hưởng của các điêu kiện tác động lên dịch chiết MeOH.... 69 Bảng 3.6 Khảo sát điêu kiện nạp mẫu và khả năng thu hồi độc tố ............. 71 Bảng 3.7 Khảo sát thể tích rửa giải............................................................... 72 Bảng 3.8 Kết quả đánh giá khả năng làm sạch dịch chiết bằng ly tâm lạnh................................................................................................. 73 Bảng 3.9 Đánh giá khả năng bảo tồn độc tố sau khi xử lý dịch thuỷ phân..