Ngũ cốc và các sản phẩm thực phẩm từ ngũ cốc rất giàu chất dinh dưỡng, năng lượng và đóng vai trò quan trọng trong chế độ ăn uống. Sự phong phú của các chất dinh dưỡng có trong ngũ cốc như chất béo, protein và khoáng chất cũng là nguyên nhân cho sự phát triển của các loài nấm mốc sản sinh độc tố. Theo báo cáo thường niên năm 2019 của Hệ thống cảnh báo nhanh về thực phẩm và Thức ăn chăn nuôi (RARFF), độc tố nấm mốc là mối nguy được báo cáo thường xuyên nhất. Độc tố nấm mốc được phát hiện trên toàn thế giới ở mức rất cao từ 60–80%, và thậm chí là ngay cả ở mức thấp nhất cũng không nên bỏ qua sự hiện diện độc tố này vì chúng tác động bất lợi đối với sức khỏe con người và động vật [9]. Liên tiếp trong tháng 3,4/2022, hàng loạt sản phẩm hạt và các loại bánh nướng từ ngũ cốc bị thu hồi tại châu Âu do nhiễm độc tố nấm mốc ergot alkaloids (EAs).Thực phẩm bị nhiễm độc tố nấm mốc là mối quan tâm trong nhiều thập kỷ qua. Nhiều nghiên cứu được thực hiện để hạn chế nhiễm EAs trong thực phẩm.

Ergot alkaloids (EAs) là một nhóm độc tố nấm mốc, chủ yếu do các loài nấm Claviceps. Claviceps purpurea là tác nhân chính gây nhiễm EA cho hơn 400 loài thực vật một lá mầm. Lúa mạch đen, lúa mạch, lúa mì, kê, yến mạch, Tiểu hắc mạch (triticale) và cả cỏ dại là những cây trồng chính bị ảnh hưởng bởi EAs, trong đó lúa mạch đen có tỷ lệ nhiễm nấm cao nhất. Trong khi những loại khác như ngô ít bị nhiễm bệnh hơn. 12 EA chính là ergometrine (Em), ergotamine (Et), ergocristine (Ecr), ergokryptine (Ekr), ergosine (Es) và ergocornine (Eco) và epimers của chúng là ergotaminine (Etn), egometrinine (Emn), egocristinine (Ecrn), ergokryptinine (Ekrn), ergocroninine (Econ), và ergosinine (Esn). Mặc dù nhiễm độc cấp tính do EAs là hiếm xảy ra, việc giám sát các chất độc hại này trong các sản phẩm thực phẩm từ ngũ cốc (như bánh mì, mì ống, bánh quy, thức ăn trẻ em và bánh kẹo) là bắt buộc [1].

Cây trồng và đặc biệt là ngũ cốc có thể bị nhiễm bệnh cả trước khi thu hoạch và giai đoạn sau thu hoạch bởi nấm gây bệnh cho thực vật. Vào mùa mưa và thời kỳ ra hoa là hai thời kỳ chủ yếu trong đó nấm ký sinh trên đầu hạt của cây trồng. EA có thể được phát hiện trong ngũ cốc ngay cả khi hạch nấm đã được loại bỏ bằng quy trình làm sạch bằng tay. Các hạch nấm được thu hoạch cùng với ngũ cốc hoặc cỏ và gây ra ô nhiễm thức ăn làm từ ngũ cốc và các sản phẩm thức ăn chăn nuôi với EAs. Hơn nữa, trong quá trình xay xát ngũ cốc, hạch nấm không dễ dàng tách ra khỏi ngũ cốc, và thay vào đó chúng thể được chuyển sang thành phẩm là bột. Việc làm sạch và xử lý ngũ cốc có thể loại bỏ tới 82% hạch nấm nhưng không có nghĩa là đã hoàn toàn loại bỏ EAs ô nhiễm trong ngũ cốc [14,15,16]. EAs từng được báo cáo ở mức cao 7.255 mg/kg trong bột lúa mạch đen của Đức [4]. EA phổ biến hơn trong các loại thực phẩm có chứa lúa mạch đen và lúa mì. Thực phẩm chứa lúa mạch đen được phát hiện có EA 1121 µg/kg và thực phẩm chứa lúa mì là 591µg/kg [7].

EA được báo cáo có mặt trong các sản phẩm ngũ cốc ở nhiều nước như Ý, Pháp, Slovenia, Vương quốc Anh, Albania, Ba Lan, Hà Lan, Đức, Canada, Trung Quốc, Brazil, và Australia [1].

EAs gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho cả con người và động vật, chủ yếu xảy ra ở hai dạng: dạng co giật và dạng hoại tử. Ảo giác, co giật, mất sữa, cảm giác bỏng rát, co mạch và mất các chi là một số triệu chứng ở người sau khi tiêu thụ thực phẩm bị nhiễm EAs. Các triệu chứng khác như buồn nôn, thay đổi chức năng nội tiết, nôn mửa, suy nhược, tê liệt, ảnh hưởng xấu đến hệ thống tim mạch, và thậm chí tử vong cũng đã được báo cáo [10, 11, 12].

Động vật có thể bị nhiễm EA sau khi ăn các loại ngũ cốc bị nhiễm EA gây ra rối loạn hệ thần kinh, khó thở và buồn nôn. Gia cầm nhiễm EA, chân và mỏ có thể bị chuyển sang màu đen… [13]

Sắc ký lỏng-khối phổ song song (LC – MS/MS) là công cụ cơ bản để phân tích định lượng độc tố nấm mốc, đặc biệt là trong trường hợp phân tích nhiều độc tố nấm mốc. Đối với phân tích EA, ngoài kỹ thuật LC – MS/MS, sắc ký lỏng kết hợp với máy dò huỳnh quang (LC – FLD), cũng được sử dụng như một thiết bị đáng tin cậy thay thế [1].

Quy định của Ủy ban châu Âu số 1881/2006 quy định mức tối đa đối với một số chất gây ô nhiễm trong thực phẩm và các chất độc nấm mốc chính. Quy định châu Âu số 2015/2940 đặt ra giới hạn hạch nấm ergot trong ngũ cốc chưa chế biến để dùng cho con người là 0,5g/kg, ngoại trừ ngô và gạo. Gần đây, cộng đồng châu Âu đưa ra giới hạn 0,02% w/w đối với hàm lượng hạch nấm trong ngũ cốc dự kiến ​​thực hiện vào tháng 7/2021. Canada và Hoa Kỳ đã quy định mức tối đa 300 mg hạch nấm/ mỗi kg ngũ cốc. Tại Trung Quốc tổng hàm lượng alkaloid ergot trong ngũ cốc cho phép là 0,01% [1].

Độc tố nấm mốc có thể lây nhiễm cho cây trồng ở bất kỳ giai đoạn nào của quá trình trồng trọt, bao gồm cả thu hoạch, vận chuyển, và bảo quản. Kiểm soát độc tố nấm mốc EA trong ngũ cốc nên tập trung vào hai giai đoạn chính, trước khi thu hoạch và sau thu hoạch [1].

Việc áp dụng Thực hành nông nghiệp tốt (GAP), Thực hành sản xuất tốt (GMP), và thực hành Phân tích mối nguy và Điểm kiểm soát tới hạn (HACCP) đóng một vai trò quan trọng trong việc quản lý độc tố nấm mốc [1].

Các giải pháp thân thiện với môi trường được ưu tiên áp dụng để giải quyết vấn đề ô nhiễm độc tố nấm mốc trong sản xuất nông nghiệp. Nấm men, vi khuẩn, nấm mốc và enzym được sử dụng làm tác nhân kiểm soát sinh học nhằm phân hủy hoặc hấp thụ nhiều loại độc tố nấm mốc. Chuyển hóa, hấp phụ, phân hủy là một số cơ chế được sử dụng để khử độc tố nấm mốc trong các sản phẩm nông nghiệp có nguồn gốc thực vật hoặc động vật cũng như thức ăn chăn nuôi [1]. Nấm Fusarium roseum đã được thử nghiệm hiệu quả chống lại hạch nấm ở lúa mì [2]. Vi khuẩn Rhodococcus erythropolis đã được sử dụng để phân hủy EAs, mặc dù cơ chế của phản ứng không hoàn toàn rõ ràng [6].

Vai trò của hạch nấm đối với sự tồn tại của nấm Claviceps là vô cùng quan trọng vì chúng là cấu trúc để vượt qua mùa đông của mầm bệnh. Việc sử dụng canxi cyanamide làm phân bón vào mùa xuân tỏ ra rất hiệu quả vì nó làm giảm sự nảy mầm của hạch nấm trong đất từ ​​40–50%. Việc luân canh cây trồng, kiểm soát cỏ dại và sử dụng thuốc diệt cỏ, phân bón để làm giàu chất dinh dưỡng, có thể góp phần kiểm soát độc tố nấm mốc EA vì những biện pháp này giúp cây trồng khỏe mạnh và không bị tổn thương. Hạch nấm có thể tồn tại từ một đến ba năm, việc luân canh cây trồng có thể làm giảm số lượng hạch nấm được tạo ra. Việc kiểm soát cỏ dại tỏ ra rất hữu ích vì hạch nấm cũng có thể được tạo ra từ cỏ dại của cây trồng chính [2].

Việc sử dụng hạt không bị nhiễm bệnh phải là biện pháp phòng ngừa chính đối với ngũ cốc ô nhiễm bởi EAs. Trong trường hợp hạch nấm trưởng thành và rơi xuống đất thì nên áp dụng thuốc diệt nấm cho đất để làm giảm hoặc thậm chí ngăn chặn sự nảy mầm của chúng [5]…

Khi hạt chín và sẵn sàng cho thu hoạch, việc kiểm soát hạch nấm có thể có hiệu quả một phần miễn là chúng được phát hiện. Việc thu hoạch muộn có thể đem lại kết quả cây trồng với tỷ lệ hạch nấm thấp vì gió có thể có lợi cho việc loại bỏ hạch nấm khỏi cây mẹ. Tốt hơn là thu hoạch riêng biệt và không để trộn lẫn những phần hạt ngũ cốc bị ô nhiễm nặng với hạt không bị nhiễm bệnh. Không được dùng hạt nhiễm hạch nấm làm thức ăn gia súc. Có thể sử dụng máy phân loại trọng lực và máy phân loại màu để loại bỏ hạch nấm ở những tải có mức độ ô nhiễm vừa phải [3].

Các nghiên cứu cho thấy, việc xử lý nhiệt và chiếu xạ không đạt hiệu quả. Đối với các trường hợp nhiễm hạch nấm với số lượng ít, một số kỹ thuật khử nhiễm vật lý như phân loại, rửa, xay xát và phân loại dựa vào trọng lượng có thể là một lựa chọn tốt, đặc biệt để loại bỏ các hạt ô nhiễm có trọng lượng nặng [1].

Quá trình nướng bánh làm từ lúa mạch đen làm giảm EAs trong sản phẩm (2–30%) đồng thời ergopeptins được chuyển thành ergopeptinines cho tất cả các EA [8]. Nghiên cứu cũng cho thấy việc nướng bột mì làm giảm 59% nồng độ alkaloid, trong khi tỷ lệ giảm các alkaloid ergot khi nướng  bột lúa mạch đen là  22% [1].

Ngày nay, hạch nấm ergot có thể được loại bỏ khỏi ngũ cốc bằng máy làm sạch ngũ cốc dựa trên tế bào quang điện. Nhưng điều này không phải là tiêu chuẩn ở tất cả các quốc gia và các công ty xay xát. Một cách tiếp cận quản lý hệ thống tích hợp bao gồm tất cả chiến lược kiểm soát đơn lẻ là quan trọng để giảm thiểu EAs trong ngũ cốc và thực phẩm làm từ ngũ cốc [1].

1. Sofia Agriopoulou. Ergot Alkaloid Mycotoxins in Cereals and Cereal – Derived Food Products: Characteristics, Toxicity, Prevalence, and Control Strategies, Agronomy 2011, 11, 193.

2. Battilani, P.; Costa, L.G.; Dossena, A.; Gullino, M.L.; Marchelli, R.; Galaverna, G.; Pietri, A.; Dall’Asta, C.; Giorni, P.; Spadaro, D.; et al. Scientific information on mycotoxins and natural plant toxicants. EFSA Supporting Publ. 2009, 6, 24E.

3. Bailey, K.L.; Gossen, B.D.; Gugel, R.K.; Morrall, R.A.A. Diseases of Field Crops in Canada, 3rd ed.; The Canadian Phytopathological Society and University Extension Press; University of Saskatchewan: Saskatoon, SK, Canada, 2003; pp. 89–93.

4. Krska, R.; Crews, C. Significance, chemistry and determination of ergot alkaloids: A review. Food Addit. Contam. Part A 2008, 25, 722–731.

5. Dung, J.K.S.; Kaur, N.; Walenta, D.L.; Alderman, S.C.; Frost, K.E.; Hamm, P.B. Reducing Claviceps purpurea sclerotia germination with soil-applied fungicides. Crop Prot. 2018, 106, 146–149.

6. Lyagin, I.; Efremenko, E. Enzymes for detoxification of various mycotoxins: Origins and mechanisms of catalytic action. Molecules 2019, 24, 2362.

7. Malysheva, S.V.; Larionova, D.A.; di Mavungu, J.D.; de Saeger, S. Pattern and distribution of ergot alkaloids in cereals and cereal products from European countries. World Mycotoxin J. 2014, 7, 217–230.

8. Merkel, S.; Dib, B.; Maul, R.; Koppen, R.; Koch, M.; Nehls, I. Degradation and epimerization of ergot alkaloids after baking and in vitro digestion. Anal. Bioanal. Chem. 2012, 404, 2489–2497.

9.RASFF (Rapid Alert System for Food and Feed). Available online: https://ec.europa.eu/food/sites/food/files/safety/docs/rasff_annual_report_2019.pdf (accessed on 20 March 2021)

10. Usleber, E.; Bauer, J.I.; Gross, M. Two forms of historic ergotism—Two groups of toxins? In Proceedings of the 40th Mycotoxin

11.Workshop, Munich, Germany, 11–13 June 2018; p. 32. Available online: http://www.mykotoxin.de/upload/docs/Abstract%20book_MUC%202018_final_f%C3%BCr%20Webpage.pdf (accessed on 13 December 2020).

13. Waret-Szkuta, A.; Larraillet, L.; Oswald, I.P.; Legrand, X.; Guerre, P.; Martineau, G.-P. Unusual acute neonatal mortality and sow agalactia linked with ergot alkaloid contamination of feed. Porc. Health Manag. 2019, 5, 24.

13. Baldim, I.; Oliveira, W.P.; Kadian, V.; Rao, R.; Yadav, N.; Mahant, S.; Lucarini, M.; Durazzo, A.; da Ana, R.; Capasso, R.; et al.

14. Natural ergot alkaloids in ocular pharmacotherapy: Known molecules for novel nanoparticle-based delivery systems. Biomolecules 2020, 10, 980.

15. Tkachenko, A.; Benson, K.; Mostrom, M.; Guag, J.; Reimschuessel, R.; Webb, B. Extensive evaluation via blinded testing of an UHPLC-MS/MS method for quantitation of ten ergot alkaloids in rye and wheat grains. J. AOAC Int. 2021, 20, 1–9.

16. Shi, H.; Schwab, W.; Liu, N.; Yu, P. Major ergot alkaloids in naturally contaminated cool-season barley grain grown under a cold climate condition in western Canada, explored with near-infrared (NIR) and fourier transform mid-infrared (ATR-FT/MIR) spectroscopy. Food Control 2019, 102, 221–230.

17. Storm, I.D.; Rasmussen, P.H.; Strobel, B.W.; Hansen, H.C.B. Ergot alkaloids in rye flour determined by solid-phase cation-exchange and high-pressure liquid chromatography with fluorescence detection. Food Addit. Contam. 2008, 25, 338–346.

18. Pitt, J.I.; Miller, J.D. A concise history of mycotoxin research. J. Agric. Food Chem. 2017, 65, 7021–7033.