ĐỘC CHẤT HỌC THỨC ĂN CHĂN NUÔI

TS. Nguyễn Quang Thiệu

Bộ môn Dinh Dưỡng động vật

Khoa Chăn nuôi Thú Y

Đại học Nông Lâm TP.HCM1

LỊCH SỬ

• Độc chất học (Toxicology) là một ngành nghiên cứu về các phản ứng giữa các chất hóa học và các sinh vật sống

• Từng được gọi là ngành nghiên cứu về chất độc

2

• Chất độc là gì?

Tất cả các chất, tùy thuộc vào cách chúng ta sử dụng

Toxicology toxicon

• Nghiên cứu về chất độc được thực hiện từ 1500 năm BC

• Người Ai cập cổ xưa đã biết cách chiết xuất prussic acid từ hạt anh đào

3

• Hippocrates (400 BC) cho biết người Hy Lạp đã nhận thức rất rõ ràng về chất độc và nguyên lý của độc chất học, đặc biệt trong điều trị các ca nhiễm độc

• 185 – 135 BC, đã có những nghiên cứu về các chất giải độc bởi Vua Mithridates.

• Trong tiếng Anh, Mithridatic nghĩa là chất giải độc (antidote) bắt nguồn từ tên vua Mithridates

4

• Luật đầu tiên về chất độc được thiết lập ở Rome vào năm 82 BC

• 50 năm sau công nguyên, Dioscorides đã phân loại các chất độc từ động vật, thực vật và khoáng chất

• Năm 1135-1204, xuất bản cuốn sách “Poisons and Their Antidotes”

• Khoảng thế kỷ 16 nhà sinh hóa học Paracelsus đưa ra khái niệm được dùng cho tới hiện nay là “Lấy độc trị độc”

5

• Một chất độc trong cơ thể có thể được điều trị bởi 1 chất độc khác nhưng liều là quan trọng

• Khoảng thế kỷ 18, nghiên cứu về độc chất học đã phát triển một cách khoa học

• Gần đây nghiên cứu về độc chất học trở nên quan trọng hơn trong xã hội

• Các kết quả nghiên cứu cho phép chúng ta cảnh báo về các nguy cơ và rủi ro

6

• Thiết lập các hành lang pháp lý về an toàn thực phẩm

• Và các qui định về hàm lượng hay nồng độ các chất độc hại có trong thực phẩm cũng như các vật mà chúng ta tiếp xúc hàng ngày

• Nghiên cứu đa ngành: sinh hóa, hóa học, bệnh lý và sinh lý, và quan sát thực nghiệm

7

CHƯƠNG I

CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU

ĐỘC CHẤT HỌC

8

Khái niệm về chất độc và sự ngộ độcKhái niệm về chất độc và sự ngộ độc

Chất độc (potio, poisons, toxin) là những hợp chất hữu cơ hay vô cơ có trong tự nhiên hay do con người tổng hợp ra, khi nhiễm vào cơ thể gây rối loạn các quá trình sinh lý, sinh hóa bình thường, biểu hiện ra bằng những triệu chứng, bệnh tích đặc trưng.

Tùy theo loại chất độc, mức độ nhiễm nặng nhẹ, tùy theo đặc tính của loài, lứa tuổi, giới tính và tình trạng sức khỏe của cơ thể mà có thể xuất hiện những triệu chứng ngộ độc khác nhau, trường hợp nặng có thể gây ra tử vong, hoặc triệu chứng nhẹ, hoặc sau một thời gian lâu dài tích lũy chất độc mới có biểu hiện triệu chứng ngộ độc.

9

Phân loại chất độc

• Thuốc trị bệnh

• Chất bổ sung trong thức ăn

• Hóa chất công nghiệp

• Chất ô nhiễm môi trường

• Các chất tự nhiên

• Các hóa chất sử dụng trong nhà

10

Nhiễm độc do ăn uống: mãn tính, cấp tính

Nhiễm độc do nghề nghiệp: mãn tính, cấp tính

Nhiễm độc từ môi trường: mãn tính và cấp tính

Nhiễm độc do tai nạn ngẫu nhiên: cấp tính

Nhiễm độc do bị đầu độc hay tự tử: cấp tính

Gây nhiễm chủ ý

Nguồn gốc sự nhiễm độc

11

Các con đường nhiễm độc chính

Qua đường ăn uống

Qua da

Qua hít thở

12

Các trạng thái ngộ độcCác trạng thái ngộ độc- Ngộ độc cấp tính- Ngộ độc cấp tính là trạng thái ngộ độc sau khi nhiểm chất

độc một thời gian ngắn, xuất hiện những triệu chứng khác thường rất nghiệm trọng, hoặc có thể gây ra tử vong cho người hay động vật bị nhiểm độc.

- Ngộ độc tích lũy- Ngộ độc tích lũy (ngộ độc trường diễn, ngộ độc mãn tính) là trạng thái nhiểm chất độc với liều lượng thấp, chưa gây ra triệu chứng liền mà phải trải qua một thời gian dài tích lũy chất độc trong cơ thể đến một mức độ nào đó làm biến đổi các quá trình sinh lý, sinh hóa mới phát sinh ra triệu chứng ngộ độc.

- Gây ung thư:- Gây ung thư: đối với con người ngoài hai trạng thái ngộ độc trên ra còn có trạng thái lâu dài hơn, đó là trạng thái gây rối loạn hoạt động của tế bào, làm đột biến gen, biến đổi cấu trúc gen dẫn tới bệnh bệnh Ung thư.

13

Các yếu tố có ảnh hưởng đến tình Các yếu tố có ảnh hưởng đến tình trạng ngộ độctrạng ngộ độc

1.Liều lượng chất độc: • Liều an toàn là liều không có ảnh hưởng đến sức khỏe

hiện tại cũng như lâu dài.• Liều gây ngộ độc: Thường trong y học và Thú Y người ta

lấy liều LD50.• Liều có điều kiện: Là liều chỉ được phép dùng trong một

thời gian nhất định.

2.Yếu tố giống loài động vật: thú nhai lại nhờ có hệ vi sinh dạ cỏ hoạt động mạnh nên nó phân giải được một số độc tố làm cho nó bớt độc hại hơn thú đơn vị.

3.Lứa tuổi của động vật: sức đề kháng độc tố của cơ thể non và già yếu hơn thú trưởng thành.

14

4.Tính biệt: Thú mang thai, sinh sản hoặc nuôi con thì rất mẫn cảm với độc tố so với thú đực. Ví dụ F2-Toxin

5.Tình trạng sức khỏe và chế độ dinh dưỡng: khi cơ thể bị bệnh viêm gan hoặc viêm thận thì khả năng loại bỏ độc tố của cơ thể rất kém.

6.Khẩu phần ăn và chế độ dinh dưỡng: Khẩu phần ăn thiếu Cholin, methionine sẽ gây ra thoái hóa mỡ gan làm giảm sự chống đở độc tố.

7.Trạng thái vật lý của chất độc: Chất độc ở trạng thái hòa tan trong nước thì sẽ gây ra triệu chứng ngộ độc nhanh hơn

15

Cơ quan cảm thụ - cơ quan đích

• Các chất độc có thể có một hoặc nhiều hơn cơ quan đích

• Cơ quan đích có thể là một thụ quan với chức năng đặc biệt hay enzyme hoặc tế bào hồng cầu.

• Không phải tất cả các thụ quan đều tham gia vào phản ứng gây độc

16

Liều là gì (dose)?

17

Số lượng hóa chất đi vào cơ thể và gây ra các đáp ứng của cơ thể (mg/kg P)

Liều thường dựa trên:

* Nồng độ trong môi trường

* Đặc tính của chất độc

* Tần số nhiễm độc

* Thời gian nhiễm độc

* Con đường nhiễm độc

18

Vùng không ảnh hưởng

Vùng ảnh hưởng100%

Ngưỡng

Liều và đáp ứng của cơ thể

Liều

Đáp

ứng

(%

)

100%

Mối liên hệ giữa đáp ứng củacơ thể với liều ngộ độc

• Đáp ứng của cơ thể tỷ lệ với nồng độ của chất độc tại cơ quan bị ảnh hưởng

• Nồng độ của chất độc tại cơ quan đích tỷ lệ với liều

• Đáp ứng của cơ thể phụ thuộc vào cách nhiễm độc (uống, ăn, thở và qua da)

19

ĐỘC TÍNH

• Là một khái niệm về liều lượng mà tại đó một chất độc có thể gây ra các phản ứng hay gây chết cho quần thể sinh vật

• Đo lường độc tính: dùng LD50, ED50, TD50

• Độc tính phụ thuộc vào cách nhiễm độc, cơ chế chống độc của cơ thể, di truyền

20

Đo lường độc tính

• Độc tính của các hóa chất thường được đo lường trong các phòng thí nghiệm

• Nguyên tắc thông thường là thực hiện các thử nghiệm gây độc trên thú- Gây nhiễm bằng cách cho ăn, qua da, hít thở, đưa trực tiếp vào bao tử hoặc 1 số phương pháp khác

- Hoặc bằng cách cho các chất kiểm tra vào nước hoặc đặt vào không khí của môi trường thú thí nghiệm

21

Đo lường độc tính

22

• Độc tính được đo lường qua các chỉ tiêu:– Thay đổi các chỉ tiêu sinh lý sinh hóa

– Thú chết

– Sinh sản không bình thường

– Ung thư

– Hoặc có khả năng gây đột biến

So sánh các mức độc tính

23

Đáp

ứn

g (%

)

Liều (Log10, mg/kg)

Ngưỡng

So sánh độc tính của hai chất

24

Liều (Log10, mg/kg)

Đáp

ứn

g (%

) AB

TD50

NOAEL

25Liều (Log10, mg/kg)

Đáp

ứn

g (%

)So sánh độc tính của hai chất

Lethal Dose (LD)

LD50

Liều gây chết 50% thú thí nghiệm bằng nhiều con đường gây độc khác nhau

mg/kgThường được biểu diễn bằng milligrams trên kg thể trọng thú

26

Lethal Concentration (LC)

LC50

Nồng độ của một chất hóa học trong môi trường (không khí hoặc nước) gây chết 50% thú thí nghiệm trong một khoảng thời gian xác định

mg/LThường được biểu diễn như milligram trong lít nước hay không khí hoặc ppm

27

• Ngưỡng không ghi nhận được tác động (NOAEL: no observed adverse effect level)

• ED5050: effective dose; liều gây ra một số phản ứng nhẹ hay kích thích ở mắt hay mũi cho 50% thú thí nghiệm

• TD50: toxic dose; liều gây ra các phản ứng như tổn thương các tổ chức hay hôn mê cho 50% thú thí nghiệm

• LD50: lethal dose; liều gây chết 50% thú thí nghiệm

28

Chỉ số trị liệu và giới hạn an toàn

LD50 TD50

ED50 ED50

Chỉ số càng lớn thì độ an toàn sử dụng càng cao

TD1

ED99

29

Mức tiêu thụ hằng ngày chấp nhận được Mức tiêu thụ hằng ngày chấp nhận được (Acceptable Daily Intake)(Acceptable Daily Intake)

• Thường dùng cho các chất bổ sung trong thức ăn

• ADI: – Là số lượng chất cho thêm vào thực phẩm (food

additive) dựa trên cơ sở thể trọng (mg/kg), với lượng ăn vào hằng ngày đó trong suốt cuộc đời mà không có bất cứ nguy cơ xấu nào đến sức khỏe (JECFA)

– Là nồng độ hoặc số lượng chất hóa học có thể tiêu thụ hằng ngày cho cả cuộc đời được đảm bảo, dựa trên cơ sở của tất cả các nhân tố biết được không có bất cứ một tác hại nào xảy ra (JMPR)

30

Lượng ăn vào chịu đựng đượcLượng ăn vào chịu đựng đượcTDI TDI (Tolerable Daily Intake)

• Thường dùng cho các chất ô nhiễmThường dùng cho các chất ô nhiễm

• Lượng ăn hằng ngày chịu đượcLượng ăn hằng ngày chịu được• Lượng ăn tối đa hằng ngày chịu đựng được tạm thờiLượng ăn tối đa hằng ngày chịu đựng được tạm thời

– Áp dụng cho các chất gây ô nhiểm không hoặc khó tích lũy được trong cơ thể.

• Lượng ăn hằng tuần (tháng) chịu đựng được tạm thời: Lượng ăn hằng tuần (tháng) chịu đựng được tạm thời: - - Áp dụng cho các chất gây ô nhiểm tích lũy trong cơ thể (ví dụ Cd, dioxin)

31

ADI (hoặc TDI)

= NOAEL

SAFETY FACTOR

NOAEL = Mức ảnh hưởng không thấy được (trái ngược nhau) – Mức này được tìm ra từ thí nghiệm an toàn thực phẩm, thường trên động vật để nhận ra mối nguy với những loài vật nhạy cảm nhất.

SAFETY FACTOR = Yếu tố thực nghiệm cho sự khác biệt giữa động vật và người, và giữa người này với người khác.

32

Ước lượng mức ăn hàng ngày Ước lượng mức ăn hàng ngày của các loài động vật.của các loài động vật.

4.5 Heo vỗ béo (70 kg)

4.0 Cừu con (30 kg)7.0 Heo giống (15kg)

2.5 Cừu cái cạn sữa3.0 – 4.0 Heo nái tiết sữa

4.0 Cừu cái tiết sữaHeo:

Cừu dê:3.0 Chó trưởng thành

2.0 – 3.0 Giai đoạn tiết sữa6.0 Chó nhỡ

1.8 Giai đoạn mang thai8.0 Chó con

Bò sữa:Chó:

1.5 Bò vỗ béo (600 kg)4.0 Mèo trưởng thành

2.5 Bò nặng 350 kg8.0 Mèo con

Bò thịt:Mèo:

Lượng ăn/ngày (% so với P)

Loài động vậtLượng ăn/ngày

(% so với P)Loài động vật

Nguồn tài liệu: Gary D. Osweiler, 1996.

Phân chia chất độc theo mức độ gây độcPhân chia chất độc theo mức độ gây độc

> 15 g/kg thể trọngTương đối không độc

5 – 15 g/kg thể trọngĐộc lực rất nhẹ

0.5 – 5 g/kg thể trọngĐộc lực nhẹ

50 – 500 mg/kg thể trọngĐộc lực vừa phải

1 – 50 mg/kg thể trọngĐộc lực cao

< 1 mg/kg thể trọngCực độc

LD50Mức độ độc hại

Nguồn tài liệu: Gary D. Osweiler, 1996.

So sánh LD50

35

Chemical LD50 (mg/kg)Ethyl Alcohol 10,000 Sodium Chloride 4,000Ferrous Sulfate 1,500Morphine Sulfate 900Strychnine Sulfate 150Nicotine 1 Black Widow 0.55Curare 0.50 Rattle Snake 0.24 Dioxin (TCDD) 0.001 Botulinum toxin 0.0001

Khái niệm về nguy cơ và rủi roKhái niệm về nguy cơ và rủi rotrong nghiên cứu chất độctrong nghiên cứu chất độc

• Mối nguy, nguy cơMối nguy, nguy cơ: Yếu tố sinh học, hóa học, vật lý học, hoặc tình trạng của thực phẩm có tiềm năng gây ảnh hưởng xấu cho sức khỏe con người.

• Rủi roRủi ro:: Là những ảnh hưởng có hại đến chức năng cơ thể, là hậu quả của các mối nguy sinh học, hóa học và vật lý học trong thực phẩm (FAO/WHO 1995).

Đơn vị đo lường các chất độc hạiĐơn vị đo lường các chất độc hại

1 x 10-15 gramfgFemtogram

1 x 10-12 grampgPicogram

1 x 10-9 gramngNanogram

1 x 10-6 gramgMicrogram

1 x 10-3 grammgMilligram

1 x 103 gramkgKilogram

1 x 106 gramMMegagram

Giá trị tính theo gramKý hiệu đơn vịTên đơn vị đo

Nguồn tài liệu: Gary D. Osweiler, 1996.

37

Đơn vị đo nồng độ các chất độc Đơn vị đo nồng độ các chất độc được thể hiện sau đây được thể hiện sau đây

Các đơn vị đo hàm lượng độc tố• 1 ppm (part per million) = 1.000 ppb (part per billion)• 1 ppb = 1.000 ppt (par per trillion)• 1 ppm = 1.000.000 ppt

Có hai cách biểu thị nồng độ: Hoặc viếc tắt các chữ cái, hoặc biểu thị nồng độ trong 1 kg, g:

• 1 ppm = 1 mg/kg = 1 g/g• 1 ppb = 1 g/kg = 1 ng/g• 1 ppt = 1 ng/kg = 1 pg/g

38

LIÊN HỆ QUAN TRỌNG

Đối với nước tại một nhiệt độ nhất định (23oC) và áp suất ổ định (15 psi)

1 cc = 1ml = 1g

39

Có nghĩa là

1 lít nước = 1 kg

1 mg / kg = 1 ppm

1mm3 / lít = 1 ppm

1 mg / lít = 1 ppm

40

NÊN NHỚ

• Đối với thuốc trừ sâu – Ít có nghĩa là nhiều khi đề cập tới độc tính

• Khi ta cần một lượng nhỏ của một chất để gây ra ảnh hưởng độc thì chất này rất độc

• Thực vậy, liều LD50 25 mg/kg thì độc hơn 7000 mg/kg

41

Safe

Rủi ro thấp42

Những từ cảnh báo cần biết

“Caution” phản ánh mức độ thấp nhất liên quan đến độc tính

Tất cả thuốc trừ sâu hay hóa chất có LD50 lớn hơn 500 mg/kg phải ghi chữ này trên nhãn

Đối với thuốc trừ sâu có hai nhóm:

LD50: 500-5000 mg/kg: độc tính nhẹ

LD50 > 5000 mg/kg không độc43

CAUTION

WARNING“Warning” phản ánh mức độ trung

gian liên quan đến độc tính

Tất cả các thuốc trừ sâu có LD50 từ 50 đến dưới 500 mg/kg phải ghi chữ này trên nhãn

Thuốc trừ sâu trong loại này thì phân loại như độc vừa phải

44

DANGER“Danger” phản ánh mức độ cao nhất liên

quan đến độc tính

Tất cả thuốc trừ sâu có LD50 nhỏ hơn 50 mg/kg phải ghi chữ này trên nhãn

Thuốc trừ sâu nằm trong loại này rất độc45

POISON!!!

• Được qui định về mặt pháp lý• Bất kỳ thuốc trừ sâu có LD50 bằng 50

mg/kg hoặc nhỏ hơn• Nhãn phải phản ánh sự phân loại này• Nhãn phải ghi từ “DANGER” cộng với

từ “POISON”• Nhãn phải có:

46

Có phải tất cả các chất đều là chất độc?

YES! Tất cả các chất đều độc tùy thuộc vào mức

độ nhiễm

Đường có LD50 bằng 30,000 mg/kg

Nước được ghi nhận LD50 ≥ 80,000 mg/kg

47