Phương pháp thử nghiệm mới để giải quyết các thách thức về việc xác thực loài thực vật

Để chứng minh danh sách thành phần được ghi trên nhãn sản phẩm, mỗi thành phần phải được xác định một cách thích hợp bằng các phương pháp phù hợp. Trong số các thành phần này, việc xác định thành phần có nguồn gốc thực vật, còn được gọi là xác thực thực vật, đặc biệt phức tạp. Sự phức tạp này phát sinh từ sự đa dạng của các loài thực vật, sự trùng lặp về danh pháp, và các biến thể do mùa và địa điểm thu hoạch.

Được xây dựng dựa trên sự phức tạp này, việc xác thực thực vật càng trở nên quan trọng hơn. Nó không chỉ là đảm bảo chất lượng, an toàn và hiệu quả của các sản phẩm có nguồn gốc thực vật. Quá trình xác thực cũng giúp giải quyết một số vấn đề của ngành của chúng tôi, bao gồm tuân thủ các quy định, tính minh bạch của chuỗi cung ứng, và các hoạt động kinh doanh bền vững. Tất cả những điều này cuối cùng đều ảnh hưởng đến danh tiếng thương hiệu.

Do đó, nếu một thương hiệu cam kết phát triển các sản phẩm chất lượng cao và đề cao các tiêu chuẩn chất lượng, thì thương hiệu bắt buộc phải hiểu tầm quan trọng của việc xác thực thực vật, những thách thức và các phương pháp để triển khai chúng trong thực tế.

Xác định sự phức tạp của Việc Xác thực Thực vật

Mặc dù việc xác thực danh tính thực vật là rất quan trọng, những thách thức đáng kể vẫn có thể phát sinh trong ngành. Một trong số các thách thức là việc sử dụng không chính xác các loài thực vật. Điều này có thể xảy ra một cách vô tình dưới hình thức dán nhãn sai, do nhầm lẫn về tên thực vật, vô tình đưa vào các loài không có trong danh sách hoặc khó xác định loài thực vật ở các giai đoạn tăng trưởng hoặc chế biến nhất định (Sgamma et al., 2017). Tuy nhiên, hành vi này cũng có thể xảy ra có chủ đích vì lợi ích kinh tế, một hành vi được gọi là gian lận kinh tế.

Sự pha trộn biểu hiện theo nhiều cách khác nhau, trong đó một hình thức phổ biến là thay thế một phần hoặc pha trộn các tạp chất với các loại thực vật có trong thành phần nhãn. Sự pha trộn như vậy có thể khó bị phát hiện, đặc biệt khi nhiều phương pháp hóa học thông thường chỉ được hiệu chuẩn cho từng nguyên liệu thực vật riêng lẻ và có thể thiếu độ nhạy để xác định các hỗn hợp. Những thách thức này thường xuất hiện thường xuyên, không có gì ngạc nhiên khi các nhà khoa học vẫn kiên trì phát triển các phương pháp để nâng cao độ chính xác của việc xác thực loại thực vật. Điều này đã thúc đẩy chúng tôi phát triển một loại phương pháp xét nghiệm ADN mới, được gọi là kỹ thuật Tetra-primer ARMS-PCR, có thể được điều chỉnh để phát hiện cả thành phần mong muốn và bất kỳ tạp chất nào để đảm bảo đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt cao.

Kỹ thuật Tetra-primer ARMS-PCR cải tiến với độ nhạy và độ đặc hiệu được cải thiện

Kỹ thuật Tetra-primer Amplification Refractory Mutation System, hay còn gọi là Kỹ thuật ARMS-PCR, sử dụng bốn mồi. Hai mồi bên ngoài được thiết kế để khuếch đại đoạn “kiểm soát” lớn hơn, đảm bảo hiệu quả của PCR. Ngược lại, hai mồi bên trong, tận dụng tính đặc hiệu của quá trình khuếch đại đầu 3' của Taq polymerase, tạo ra các đoạn "chẩn đoán" nhỏ hơn làm nổi bật các khác biệt về kiểu gen trong đó một bazơ nucleotide đơn khác nhau - được gọi là đa hình đơn nucleotide (SNP). Kỹ thuật này có các ứng dụng phổ biến trong chẩn đoán bệnh và dược động học, giúp xác định chính xác các biến thể liên quan đến một số rối loạn di truyền hoặc phản ứng thuốc.

Sự ứng dụng sáng tạo của chúng tôi đã điều chỉnh hệ thống này để xác định sự khác biệt giữa các loài thực vật có trong thành phần và các tạp chất thông thường, đưa ra các mảnh/các đoạn “chẩn đoán” khi cả hai thành phần trên đều có trong một mẫu. Ví dụ, sử dụng rễ nhân sâm Panax làm mẫu thử, nghiên cứu của chúng tôi đã thể hiện khả năng của phương pháp này trong việc phân biệt các loài có liên hệ gần gũi như nhân sâm Mỹ (Panax qu vayefolius) và Tianqi (Panax notoginseng) khi rễ của chúng được trộn chung với rễ nhân sâm Panax. Tuy nhiên, độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp này trở nên không chính xác khi áp dụng cho các nguyên liệu đã được xử lý kỹ lưỡng như chiết xuất từ ​​rễ nhân sâm hoặc nhân sâm đỏ ở dạng rễ đã xử lý nhiệt/hơi nước nóng.

Để giải quyết những thách thức này, chúng tôi đã giới thiệu một thiết kế mồi mới tích hợp cả các sửa đổi liên kết phosphonothioate đầu 5' và đầu cuối 3' trên các mồi bên trong. Kỹ thuật ARMS-PCR Tetra-primer cải tiến cho thấy độ nhạy và độ đặc hiệu vượt trội, xác định hiệu quả P. Ginseng trong điều kiện tối ưu. Những điều chỉnh này cũng cho thấy những cải tiến rõ rệt trong việc xác định thực vật khác, bao gồm cả mùi tây. Tóm lại, các phát hiện của chúng tôi nhấn mạnh tiềm năng của phương pháp này trở thành một công cụ đáng tin cậy, hiệu quả và chính xác để xác thực loại nguyên liệu thực vật, đưa đến những tiềm năng mới để đảm bảo chất lượng trong lĩnh vực thực vật.

Nghiên cứu mang tính đột phá này đến từ sự hợp tác giữa Herbalife và Giáo sư Pang Chui Shaw của Trung tâm Nghiên cứu & Phát triển Li Dak Sum Yip Yio Chin về Y học Cổ Truyền Trung Quốc, Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia về hoạt tính sinh học và ứng dụng lâm sàng của cây thuốc và Khoa Khoa Học Đời Sống thuộc Đại Học Trung Văn Hồng Kông, Shatin, N.T., Hồng Kông, Trung Quốc. Những phát hiện này đã được công bố gần đây trên tạp chí khoa học có bình duyệt (liên kết sẽ được cung cấp khi được đăng tải). Ngoài ra, chiến lược của chúng tôi nhằm nâng cao độ nhạy và độ đặc hiệu của Kỹ thuật Tetra-primer ARMS-PCR thông qua sửa đổi oligo được công bố với Hiệp ước Hợp tác Sáng chế (PCT) kể từ ngày 30 tháng 3 năm 2023 (WO 2023/049708 A1).

Kết luận

Khi mối liên hệ giữa khoa học thực phẩm và xác thực loại thực vật được củng cố, nghiên cứu của chúng tôi đánh dấu một bước quan trọng trong việc đảm bảo tính minh bạch và an toàn của các sản phẩm thực vật. Sự hợp tác này kết hợp chuyên môn để giải quyết các thách thức của ngành. Với sự gia tăng của người tiêu dùng thông thái và các sản phẩm có nguồn gốc thực vật, các kỹ thuật như ARMS-PCR Tetra-primer là rất quan trọng, thúc đẩy các thương hiệu hướng tới chất lượng và sự sáng tạo.

Tác giả: Tiến sĩ Zhengfei Lu, Nhà Khoa học Ứng dụng phân tử của Herbalife

Minh Hòa