Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт биохимии им. А.Н.Баха Российской академии наук
(ИНБИ РАН)
Научно-популярные материалы
Урусов А.Е.
Жердев А.В.
Подготовлено при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
Шифр заявки «№2012-1.2.2-12-000-1003-9326»
Соглашение от 16.08.2012 г. № 8464
Дополнительное соглашение №1 от 18 марта 2013 г
Москва 2013
Оглавление
Особенности экологических взаимоотношений гриб-растение. ....................... 3
Микотоксины, их химическое разнообразие и биологическое действие........ 10
История, основные соединения, распространение. ....................................... 10
Токсичность ..................................................................................................... 13
Риски для человека и животных, связанные с микотоксинами. ...................... 15
Как может быть снижена опасность токсического действия потребляемой
нами пищи?......................................................................................................... 18
Физические методы детоксикации. ................................................................ 19
Биологические методы детоксикации. ........................................................... 21
Химические методы детоксикации. ............................................................... 22
Снижение биодоступности микотоксинов. ................................................... 22
Заключение. ........................................................................................................ 24
Рекомендуемая дополнительная литература. ................................................... 25
2
Особенности экологических
взаимоотношений гриб-растение.
Отношения между растениями и грибами существует очень давно.
Многие исследователи предполагают, что адаптация растений к жизни на
суше состоялось, по крайней мере частично, благодаря данной ассоциации
(Pirozynski
&
Malloch
1975;
Trappe
1987;
Carlile
Данные
2001).
взаимодействия между этими двумя живыми организмами, как правило,
являются симбиотическими – на основе взаимопомощи, но иногда они могут
носить и паразитарный характер (Allen 1991). Грибы получают за счет
растения хозяина углеводы, а сами обеспечивают хозяина неорганическими
питательными
веществами,
в
основном
в
виде
фосфора
и
азота,
абсорбируемые через развитую систему мицелия в почве (Carlile 2001). Для
многих видов растений такое взаимодействие крайне важно, так они не
способны полноценно добывать необходимые питательные элементы из
почвы. В таких случаях эту функцию, почти целиком, берут на себя грибы, а
слой грибных клеток покрывает корневую полностью, охватывая даже точки
роста. Развитие корня и его рост происходит синхронно с мицелием гриба,
вто время как сам мицелий начинает вести себя, как периферическая ткань
корня. Клетки такого образования в данном случая не являются ни
типичными
клетками
гриба
или
растения,
образуя
однородный
морфологический орган, похожий на слоевище лишайника — микоризу.
Клетки растения перестают развивать вторичные стенки, корневые волоски
отсутствуют, а эндодерма, как правило, пропитана танинами, чтобы
предотвратить дальнейшее продвижение грибков. Многие микоризы могут
быть выделены и культивированы, но они почти никогда не развиваются
плодовые тела в таких условиях.
3
Груздь в корнях дуба.
Важность данного взаимоотношения наглядно демонстрируется тем
фактом, что около 95% всех растительных видов обладают микоризными
ассоциациями (Trappe 1987), которые разделяются на два, принципиально
различных типа:
• эктотрофная микориза (или ectomycorrhizas)
• эндотрофная микориза (или endomycorrhizas)
Эктотрофная микориза возникает, когда клетки мецелия оплетают
корень плотной сетью, образуя или чехол, или микоризные трубки. Гифы
гриба
проникают
сквозь
ризодерму корня
и
распространяются
по
межклеточному пространству, но не проникают в клетки. Для такого типа
микоризы характерно отсутствие корневых волосков и редукция корневого
чехлика. Ключевой особенность, данного типа микориз является отсутствия
проникновения организма гриба в клетки тканей хозяина.
Основное отличие эндотрофной микоризы в том, что гифы гриба
проникают в клетки коры корня, преимущественно через поры (не повреждая
клеточную мембрану). На поверхности корня микориза выражена слабо, то
есть вся основная часть гриба находится внутри корня. В клетках корня
могут образовываться скопления гиф гриба в виде клубков. Гифы могут
4
разветвляться внутри клетки, образуя пузырьки или пучки — эти
образования называются арбускулами.
Арбускула (разветвление мицелия) в клетках корня лука круглоголового;
местами происходит переваривание веточек арбускулы
(http://gribochek.su/ "Gribochek.su: Библиотека о грибах")
Не смотря на существенные различия между экто- и эндомикоризами
распространены переходы из одной формы в другую и обратно, такие случаи
называются экто-эндомикоризами.
Эктотрофную микоризу можно найти у обширного ряда видов деревьев
и кустарников, особенно среди сосновых, кипарисовых, буковых, березовых,
ивовых и других семейств. Большинство видов распространены в холодном и
умеренном климате, или в тропических областях бедных питательными
веществами. Помимо поставки питательных веществ, грибковых слой
обеспечивает защиту против паразитических микроорганизмов почвы. Часто,
микоризы выделяют фитогормоны, которые оказывают влияние на рост
корней. Кроме этого, корневая система растения и мицелий гриба
способствуют образованию ризосферы, в где условия существования
микроорганизмов отличаются от окружающих. Как результат - ризосфера
содержит, почти всегда, больше бактерий, чем в других регионах почвы,
которые,
в
свою
очередь,
переводят
соединения в легкоусвояемую форму.
5
трудноусвояемые
растениями
Растение-хозяин обеспечивает микоризные грибы с углеводами (как
правило, глюкозой), стимуляторами роста (терпенами) и витаминами
(тиамином
или
его
предшественниками,
пиримидином,
биотином,
пантотеновой кислотой, никотиновой кислотой и др.). Многие грибы
гетеротрофны относительно витаминов, и, следовательно, зависят от
растительного питания. Необходимый спектр питательных веществ, тем не
менее, отличается от вида к виду. Связь микоризы и факторов,
стимулирующих развитие плодовых тел до сих пор подробно не
проанализированы.
Известные базидиомицеты, такие как мухоморы, сыроежки и дождевики
являются классическими микориза-формирователями, помимо них в эту
группу входя также дрожжевые грибки. Всего было определено более 5000
видов грибов способных образовывать эктотрофную микоризу. Как правило,
они не очень селективны в отношении растений хозяев (например,
упомянутый ранее мухомор, может быть ассоциирован с широким рядом
деревьев), и только несколько видов грибов предпочитает одну среду
обитания. Среди них, например, Боровик, который растет исключительно в
лиственных лесах. Микоризы предпочитают слегка кислые почвы, рН между
4.0 и 5.0 являются оптимальными. Они не могут существовать при рН
выше 7. Микоризы крайне редко встречаются в богатых кальцием почвах
известняка буковых лесов.
Корневые системы соседних деревьев из одного или разных видов часто
связаны общим мицелием. Эктомикоризы не являются необходимыми для
прорастания семян и на ранних стадиях развития саженцев деревьев, однако
почти все саженцы, которые несколько месяцев росли в естественных
условиях уже обладают симбиотическими отношениями с грибами. Помимо
этого, ряд экспериментов показал, что саженцы развивались гораздо хуже, в
стерильной почве, чем их «коллеги», связанные с грибными организмами.
В отличие от сапрофитных или паразитарных грибков, микоризные
грибы не секретируют ни фенолоксидаз, необходимые для расщепления
6
лигнина, ни целлюлаз, необходимых для разрушения целлюлозы. Такое
развитие наблюдается, пока уровень поставляемой глюкозы не снижается
ниже необходимого минимума. Если же это, все таки происходит, целлюлазы
начинают нарабатываться и, ранее симбиотический гриб, переходит к
паразитному образу жизни.
Упомянутое ранее, более производительное поглощение питательных
веществ является одним из взаимных преимуществ микоризы. Так как
мицелий гриба характеризуется намного большей, чем у корневой
поверхности дерева площадью, он способен поглощать питательные
соединения из значительно большего объема среды и с более высокой
эффективностью. С точки зрения затрат «ресурсов» (углеводов), для развития
собственной корневой системы такой же эффективности, растению придется
потратить значительно больше, чем оно тратит на питание гриба. Углеводы
являются существенными для грибов, способствуя их росту. Отсутствие
углеводов тормозит развитие микоризы, в то время как отсутствие азота или
фосфора стимулирует ее. Грибы выделяют протоны и подкисляют почвы. С
другой стороны, они поглощают большие количества фосфата и накапливают
его в клетках как полифосфат, значительная часть которого передается
растениям. Ряд измерений показывает, что количества именно фосфата
увеличиваются у микоризных сеянцев по сравнению с контрольными
растениями.
Помимо симбиотических отношений между растением и грибом стоит
отдельно отметить и паразитические формы. Эволюция грибов в основном
зависит от развития и распространения зеленых растений. Большинство
представителей царства «грибы» — сапрофиты, ведущие паразитический
образ жизни (по крайней мере, на определенных стадиях жизненного цикла).
На этом фоне, совершенно удивительно, что грибковые заболевания
растений в природе довольно редки. Это объясняется очень эффективными
механизмами защиты растений, которые препятствуют распространению
паразитических
грибов.
Плотная
клеточная
7
стенка,
ингибирующая
проникновение гифов в ткани и клетки, является первой линией обороны.
Второй линией можно назвать большой спектр фунгицидных соединений,
вырабатываемых растениями в момент инфицирования. Примечательно, что
паразиты растений являются высокоспецифичными. Этот факт объясняет
гораздо больше повреждений в монокультурах (сельское хозяйство), чем в
растительных сообществах богатых разнообразными видами. В тоже время,
специфичность гриба может быть выражена на столько, что даже жизненные
циклы одно и того же паразита происходят в разных, морфологически не
близких хозяевах.
У паразитических грибов есть, по крайней мере, три стратегии:
1. Они вырабатывают ферменты для расщепления клеточных стенок,
напрямую разрушая растение хозяина.
2. Они вырабатывают токсины, которые либо уменьшают активность
клеток-хозяев или полностью ингибируют их рост и развитие.
3. Они производят специфичные для растений вещества (например,
гормоны) таким образом, правоцируя гормональный дисбаланс
клеток хозяина, вызывая нарушения роста и дифференцировки
тканей.(Gibberella fujikuroi , например, выделяет гиббереллины,
которые влияют на рост растения-хозяина).
Сопротивление растений хозяев может проводиться не только на основе
общих и неспецифические защитных механизмов, упомянутых выше, но и с
использованием специфических веществ, направленых против конкретных
грибов.
Различают два типа паразитизма:
• Некротрофный паразитизм: инфекция приводит к разрушению
тканей и, следовательно, к гибели растения (при этом грибы часто
не только паразитарны, они могут так же хорошо развиваться в
мертвых или увядших растительных организмах).
• Биотрофный паразитизм: паразит и хозяин могут жить вместе в
течение
более
длительного
8
времени.
Паразит
получает
питательные вещества, но не убивает растение. Большинство
грибов биотрофны.
Один
из
наиболее
экономически
значимых
представителей
паразитарных Myxomycetes является Plasmodium brassicae, возбудитель килы
капусты. Spongospora subterranea является возбудителем порошистой парши
картофеля.
Парша порошистая — болезнь картофеля, вызываемая слизевиком
(псевдогрибом) миксомицетом Spongospora subterranea.
Известно свыше 10000 видов грибов-паразитов. Распространение
происходит эффективно за счет множество мельчайших спор, легко
переносимых ветром, насекомыми и животными с больных растений на
здоровые.
Данные особенности крайне опасны для сельского хозяйства, как на
стадии возделывания сельскохозяйственных культур, так и на стадии их
транспортировки
и
хранения.
Заражение
живых
культур
или
сельскохозяйственной продукции грибами сапрофитами приводит либо к
потере
продукта,
либо
к
значительному
9
снижению
его
качества,
преимущественно даже не за счет разложения, а за счет контаминации
пищевой продукции продуктами жизнедеятельности грибов.
Микотоксины, их химическое
разнообразие и биологическое действие.
История, основные соединения, распространение.
Случаи отравления людей и животных пищевыми продуктами,
пораженными грибами, отмечались, начиная со средних веков. Первое
документально зафиксированное поражение микотоксинами (отравление
спорыньей – гангренный эрготизм) произошло в Европе в IX веке; тогда во
Франции погибло около 40.000 человек. Конвульсионный эрготизм впервые
описывается в XI веке как «огонь, скручивающий людей», а случаи
массового конвульсионного и гангренозного эрготизма были зафиксированы
позже – в XII веке. Но лишь в 1676 г. удалось выяснить, что причиной
эрготизма является употребление пищевых продуктов, в основном хлеба или
круп, пораженных грибом Claviceps purpurea (Merhoff and Porter 1974).
Содержащиеся в них алкалоиды вызывают спазмы гладкой мускулатуры, что
приводит к развитию сухой гангрены, отторжению мягкий тканей, а иногда и
целых конечностей; действие алкалоидов на центральную нервную систему
может вызывать судорожный синдром (Тутельян В.А. and Кравченко Л.В.
1985).
Микотоксины (от греческих слов mykes - гриб и toxikon - яд)
представляют собой вторичные метаболиты плесневых грибов. Этот термин
был предложен в 1962 г. после необычного кризиса в Великобритании, когда
недалеко от Лондона в течение короткого времени погибло около 100.000
птенцов индейки. Причиной заболевания была мука арахиса, содержащая
вторичные метаболиты Aspergillus flavus, в частности, афлатоксины. На
основании этого факта было выдвинуто предположение, что и продукты
жизнедеятельности
других
микроскопических
10
грибов
могут
быть
высокотоксичными. В ходе последующих исследований и систематизации
накопленных данных к микотоксинам были отнесены и многие ранее
известные токсины грибного происхождения, такие как алкалоиды спорыньи,
патулин и другие соединения, причисленные ранее к антибиотикам, а также
ряд вторичных метаболитов грибов, отрытых в ходе направленного поиска
(например, охратоксин А).
Период между 1960 г. и 1975 г. называют «микотоксиновой
лихорадкой», так как огромное число исследователей присоединилось к
поиску новых микотоксинов. На сегодняшний день известно около 300-400
соединений, относящихся к микотоксинам, но, к счастью, только 20 из них
обнаружены в пищевых продуктах в количествах, достаточных для
негативного воздействия на организмы человека или животных. Эти токсины
продуцируются в основном пятью родами грибов: Aspergilus, Penicillium,
Fusarium, Alternaria и Claviceps. Контаминации подвергаются главным
образом продукты растительного происхождения, в первую очередь зерно,
крупы, орехи, бобы. Поражение может происходить как при вызревании, так
и при хранении (особенно при нарушении его условий). Мясные и молочные
продукты редко подвергаются контаминации напрямую – чаще через
попадание микотоксинов в корма.
Классифицировать микотоксины весьма сложно из-за большого их
разнообразия – и по химической структуре, и по биологическому действию, и
по штаммам-продуцентам. Поэтому чаще всего классификация зависит от
области интересов исследователя: медики основываются на их клиническом
действии, химики-органики – на химической структуре, биохимики – на
предшественниках в биосинтезе, а физиологи – на заболеваниях, которые
микотоксины вызывают.
В Таблица 1 суммированы данные об основных микотоксинах, их
продуцентах и контаминируемые продукты.
11
Микотоксин
Продуцент
Афлатоксины
(B 1 , B 2 , G 1 , G 2 ,
M1)
Aspergillus flavus, Asp.
nomius, Asp. parasiticus
Контаминируемые
продукты
Структурная формула
Рис,
арахис,
фисташки,
маниока,
табак,
семена
хлопчатника,
семена
масличных культурс
O
O
O
O
O
Охратоксин A
Фумонизины
(B 1 ,B 2 )
Патулин
Asp. alliaceus, Asp.
auricomus, Asp. carbonarius,
Asp. glaucus, Asp. melleus,
Asp. niger, Asp. ochraceus,
Penicillium cyclopium, P.
verrucosum, P. viridicatum
Рис, рожь, пшеница, гречиха,
ячмень,
просо,
овес,
виноград, изюм, смородина,
орехи, кофе, какао, специи
Aspergillus alternate,
F.anthophilum, F. dlamini,
F.oniliforme, F. napiformeI, F.
nygama, F. proliferatum, F.
verticillioides
Хлебные злаки, кукуруза,
рис, сорго обыкновенное,
бобы, морские бобы, спаржа
Aspergillus sp,. Byssochlamys
sp,. Penicillium expansum P.
griseofulvum
Яблоки, груши, виноград,
вишня, черника, хлебные
злаки
O
HO
O
O
OH
O
N
O
H
Cl
O
COOH
COOH
O
OH
OH
NH2
OH
O
COOH
O
COOH
OH
O
O
O
Зеараленон
Fusarium culmorum, F.
crookwellense, F. equiseti, F.
graminearum, F.
porotrichioide
Пшеница, хлебные злаки,
рис, ячмень, овес, сорго
обыкновенное, грецкие орехи
OH
O
O
OH
O
Трихотецены
Cephalosporium, Fusarium
типа
А
(Т-2 acuminatum, F. culmorum, F.
токсин)
equiseti, F. graminearum, F.
moniliforme, F. myrothecium, F.
poae, F. sporotrichioides,
Myrothecium sp., Phomopsis
sp., Stachybotrys atra,
Trichoderma sp., Trichothecium
sp., Verticimonosporium sp.
Трихотецены
Fusarium culmorum, F.
типа Б (ДОН)
graminearum, F.
sporotrichioides
Рис, рожь, пшеница, ячмень,
овес, сорго обыкновенное,
маниока, арахис, соя, семена
подсолнечника,
семена
горчицы, бананы, манго
H
H
OH
O
O
O
O
O
O
O
O
Кукуруза,
рис,
рожь,
пшеница, гречиха, ячмень,
овес, сорго обыкновенное,
тритикале
H
H
OH
O
O
OH
HO
Таблица 1 Основные микотоксины, их продуценты и объекты
контаминации
12
Общая закономерность расположения зон преобладания микотоксинов
различных групп представлена на рисунке ниже.
География распространения микотоксинов
Токсичность
Микотоксины
мутагенными,
отличаются
тератогенными,
высокой
токсичностью,
канцерогенными,
обладают
иммунодепрессивными
свойствами, а также гено- и нефротоксичностью. Механизмы их действия
довольно разнообразны.
Афлатоксины нарушают синтез белка, ингибируя транскрипцию.
Охратоксины, благодаря сходству с фенилаланином, ингибируют
метаболические процессы с его участием, например синтез тРНК-синтетазы.
Трихотеценовые микотоксины вызывают нарушение трансляции.
Зеараленон характеризуется тератогенным и эстерогенным действием.
13
Патулин
обладает
высокой
аффинностью
по
отношению
к
сульфгидрильным группам, что влечет за собой ингибирование таких
ферментов, как АТФаза, щелочная фосфатаза, альдолаза и гексокиназа.
Отметим высокую чувствительность к микотоксинам почти всех живых
организмов. В то же время влияние микотоксинов на человеческий организм
зависит от многих факторов, таких как возраст, пол, национальность и
состояние иммунной системы. Из-за липофильной природы микотоксины в
большей степени накапливаются в жировой ткани. Печень и почки страдают
в первую очередь, активно участвуя в обмене веществ и поэтому связывая
большое количество микотоксинов. Общий токсический эффект главным
образом зависит от скорости адсорбции (желудочно-кишечный тракт, легкие
и кожа), распространения через кровеносную систему, ферментативного
разложения и экскреции. В тяжелых случаях микотоксикоза отмечаются
характерные признаки системного поражения организма, в крайних случая
приводящие к смерти. Такими специфическими острыми синдромами могут
быть гепатит, кровотечения, воспаление и омертвение тканей ротовой
полости и кишечного тракта. Однако в большинстве развитых стран
поражение не протекает в остром виде, а наблюдаются симптомы
хронического
заболевания
и
подавления
иммунной
системы.
Для
сельскохозяйственных животных и птицы это влечет за собой снижение веса,
скорости роста и воспроизводимости.
14
Риски для человека и животных,
связанные с микотоксинами.
Микотоксины
считаются
неизбежными
загрязнителей
пищевых
продуктов, а агрономические технологии еще не дошли до стадии развития,
когда инфекционная восприимчивость культур к поражению грибами может
быть
полностью
исключена.
Микотоксины
проявляют
различные
неблагоприятные токсикологических эффекты как у людей, так и у
животных. Попадание в пищу, прямо или косвенно, может произойти на всех
стадиях: в процессе производства, транспортировки, переработки и хранения
пищевых продуктов. Однако, юридически, небольшое содержание данных
контаминат может быть разрешено в продуктах питания и кормах, так как
они
не
могут
быть
полностью
устранены
при
существующей
сельскохозяйственной и производственной практике, но при условии, что
суммарная их концентрация не является вредной для здоровья человека и
животных. В тоже время, во многих странах создаются нормативные
ограничения,
регламентирующие
концентрацию
микотоксинов
в
определенных продуктах питания и кормах. По крайней мере 77 стран,
участвующих в международной торговле, в настоящее время создали
нормативные ограничения для целого ряда микотоксинов. Факторы, которые
играют ключевую роль, в принятии решения соответствующих нормативных
ограничений для микотоксинов в конкретной стране включают наличие
аналитических методов, токсикологические и аналитический обзор данных и
составленный на их основе обзор об оценке рисков, а так жезнания,
касающиеся особенностей производства, транспортировки и хранения
различных товаров.
15
Соотношение
количества
стран
регламентирующих
содержание
микоткосинов и предельно допустимые концетрации в пищевой продукции.
Контроль микотоксинов в пищевых продуктах и кормах — постоянно
развивающийся процесс. Возникновение микотоксинов под влиянием
определенных факторов окружающей среды , а значит, по мере загрязнения
конкретного товара конкретным токсином сложно предсказуема и зависит от
целого ряда условий: географического положения, методов ведения
сельского хозяйства, а также восприимчивости к грибковому поражению
продукции во время выращивания культур, до сбора урожая, хранения и
последующей обработки.
В высокоразвитых странах острое токсическое действие микотоксинов
наблюдаются редко, потому что достижения в области технологий обработки
и программ контроля качества, в значительной степени предотвращают
попадание сильно контаминированного сырья в продукты питания. С точки
16
зрения общественного здравоохранения, существует озабоченность по
поводу последствий для здоровья длительного воздействия низких уровней
микотоксинов в пищевых продуктах, так как возникновение токсинов в
продуктах питания и кормах не возможно полностью избежать.
Аналитические данные,
полученные из программы мониторинга
пищевых продуктов в комплексе с имеющимися токсикологических данными
используются для разработки программ оценки рисков, которые могут
служить основой для установления новых нормативных уровней.
17
Как может быть снижена опасность
токсического действия потребляемой
нами пищи?
Разработаны и внедрены рекомендации для сельскохозяйственного
производства с целью уменьшения уровня контаминации микотоксинами во
время роста сельскохозяйственных культур, сбора урожая, хранения и
транспортировки. Ключевыми требованиями к данной процедуре является:
• процесс
должен
инактивировать,
уничтожить
или
удалить
микотоксины;
• процесс не должен приводить к образованию каких либо
токсичных веществ, метаболитов , или побочных продуктов;
• процесс должен сохранять питательную ценность продукта;
• процесс не должен приводить к значительным изменениям
технологических свойств продукта;
• процесс должен (если есть такая возможность и необходимость)
уничтожать споры грибов для минимизации риска повторного
заражения;
• процесс должен быть доступны, легким в использовании и
обладать низкой стоимостью.
Ниже мы рассмотрим основные подходы для деконтаминации продуктов
питания.
18
Физические методы детоксикации.
Физические
методы
основанные
на
механическом
разделении
контаминированного и чистого зерна, в конечном счете, не очень практичны
из-за неполного удаления микотоксинов. Однако значительные результаты
снижение, например, уровня афлатоксина, при ручной сортировке арахиса
были зарегистрированы, а сам подход активно применяется. Однако, даже
если подобная очистка проведена с высокой эффективностью, нельзя
рассчитывать на полное удаление всех остаточных загрязнений. Это
особенно сильно может быть ощущено при различных схемах производства,
способствующих к повышению концентрации микотоксина в конечном
продукте. Например при производстве сыра, афлатоксин М1 переходит в
продукт из молока преимущественно с казеином, что приводит к более
высокой концентрации в твороге, чем сыворотки. Следовательно, уровень
афлатоксина в сыре может существенно повыситься – более чем в 2,5-3,3
раза, по сравнению с сырьем, в мягких сырах и в 3,9-5,8 раз в твердых сырах.
Разделение за счет плотности.
Плотность загрязненного зерна и плодов ряда культур часто различается
между пораженными и чистыми образцами. За счет этого можно провести
разделение продукции, в результате чего, концентрация микоткосина может
заметно снизиться. Данная процедура может быть совмещена со штатными
технологическими процессами, например мокрым помолом или щелочной
обработкой сырья. Однако, следует отметить, что внешний вид и вес
конкретного образца не всегда указывает на наличие или отсутствие
микотоксинов. Комбинации методов, включающих ручную сортировку и
разделение на основе плотностей приводят к снижению концентрации
микотоксинов на 70-90%.
Тепловое разрушение.
Большая часть микотоксинов термостабильна. Для примера, афлатоксин
не может быть полностью разрушен ни обработкой кипящей водой, ни
19
автоклавированием.
Частичное
разрушение афлатоксина
может
быть
осуществлено только путем обжарки (арахиса или кукурузы). Степень
снижения концетарции микоткосина,
однако зависит не только
от
температуры, но и от продолжительности нагрева и содержания влаги в
продукте. Так, например уровни афлатоксина в тесте, существенно не
изменяется при температурном воздействии во время выпечки.
Облучение.
Исследования
показали,
что
воздействие
на
арахисовое
масло
коротковолнового и длинноволнового ультрафиолетового света уменьшает
уровень содержания афлатоксина. В ряде экспериментов солнечный свет (14
– часовое воздействие) уничтожил от 77 до 90% афлатоксина В1 (внесенного
в пробу), однако такой же методом смог дезактивировать только половину
токсина
в
составе
естественно-загрязненного
продукта.
При
этом,
существуют опасение, что такие методы могут вызвать перекисное
окисление и образование еще более токсичных продуктов. Также, среди
способов детоксикации, было предложено использование микроволнового
облучения. Ряд исследователей сообщают, что афлатоксины В1, В2 , G1, G2
положительно реагируют на микроволновую обработку.
Экстракция.
Большая часть микотоксинов могут быть извлечены из продукции и
сырья с использованием тщательно отобранных смесей растворителей.
Примерами подобных растворов могут быть 95 % этанол, 90% ацетон, 80 %
изопропанол, гексан - метанол, гексан-ацетон-вода, гексан-этанол-вода и
другие. Несмотря на эффективность, такой подход является экономически
мыло привлекательным и непрактичным для решения большей части
практических задач. Помимо этого, токсическое действие растворителей
значительно сужает ряд продукции, где данный подход может быть
применен.
20
Биологические методы детоксикации.
В первую очередь, тут стоит упомянуть технологии направленные не на
деконтаминацию продукции, а на профилактику заражения продуцентами
микотоксинов. Например, использование нетоксигенных штаммов Aspergillus
может конкурировать с токсигенными штаммами дикого типа и значительно
снизить содержание афлатоксинов в арахисе и хлопке.
Микроорганизмы некоторых дрожжей и бактерий были успешно
испытаны на их способность инактивировать афлатоксины. Так, было
показано, что Flavobacterium aurantiacum (NRRL B- 184) способна
значительно удалить афлатоксин из жидкой среды без токсичных побочных
продуктов или метаболитов.
Модификация биологических эффектов.
Диетические факторы, которые влияют на токсичность афлатоксина В1,
широко
освещаются
и
продолжают
оставаться
областью
активных
исследований. Первые исследования были направлены на изучения влияние
таких веществ как холин и метионин (часто в сочетании с фолиевой
кислотой) на активность развития печеночных предраковых очагов при
поступлении афлатоксинов в организм. Было установлено влияние на
токсические эффекты таких параметров, как: уровень белка, содержание
жиров (соотношение насыщенных и ненасыщенных), присутствие витаминов
(например, витамина А, каротинана), а также ряда микроэлементов (Cullen и
Newberne 1994; Eaton и др. 1994; Galvano и др. 2001; Kensler и др. 1994;
Rogers 1994).
21
Химические методы детоксикации.
На сегодняшний день было протестировано большое количество средств
химической
обработки
продукции
на
их
способность
разрушать
микотоксины. К таким веществам относят кислоты, щелочи, альдегиды,
бисульфит, окислители в жидкой и газообразной форме (Anderson 1983;
Feuell 1966). Хотя многие соединения из представленного списка способны
успешно разрушать микотоксины, они могут быть непрактичным или
потенциально вредных из-за образования токсичных побочных продуктов
и/или значительного изменения качества продуктов. С другой стороны
разработаны практичные и менее опасные для конечного потребителя
стратегии деконтаминации. Среди них в первую очередь стоит отметить
аммонизацию, озонирование и реакции с бисульфитом натрия. Деградация с
использованием аммиака является наиболее подходящим методом для
детоксикации продуктов контаминированных афлактоксином. Аммонизации
включает использование газообразного аммиака или гидроксида аммония,
как результат, было показано, в некоторых случаях, снижение уровня
афлатоксина более чем на 99 % (Phillips и др., 1994 ).
Снижение биодоступности микотоксинов.
Данный подход направлен на снижение токсического воздействия за
счет включения токсичных загрязнителей в различные связующие вещества
или сорбенты. Использование такого подхода позволяет предотвратить
вредное воздействие различных микотоксинов на организмы животных (в
первую очередь домашней птицы и свиней) за счет уменьшения степени
поглощения и последующего распределения по крови. Еще в 1979 году
сообщалось, что глинистые минералы эффективно связывают микотоксины.
Помимо
простоты
использования
в
большей
части
продукции
(преимущественно в кормах для животных) стоит отметить, что для
реализации мер по деконтаминации не требовалось даже изменения
22
технологической
цепочки
производства.
Так,
отбеливающие
глины,
используемые при производстве рапсового масла, значительно уменьшают
воздействие Т-2 токсина (Carson и Smith 1983; Smith 1984). Алюмосиликат
натрия, используемый для предотвращения слеживания кормов, крайне
эффективно сорбирует афлатоксин В1, снижая его токсическое действие.
23
Заключение.
Сегодня развиваются многочисленные стратегии для управления и
контроля содержания микотоксинов. Некоторые являются более практичным
и эффективным, другие в меньшей степени отвечают потребностям сельского
хозяйства и производства. Новые генетические и молекулярные подходы к
предотвращению или минимизации возникновения микотоксинов в зерне и
снижения их влияния на организмы животных показывают большие
перспективы.
Однако
требуются
дополнительные
исследования
для
определения эффективности, специфичности и безопасность этих процедур.
24
Рекомендуемая дополнительная
литература.
1.
Leslie, J., R. Bandyopadhyay, et al. (2008). Mycotoxins Detection
Methods, Management, Public Health and Agricultural Trade, CABI
Publishing: 476 p.
2.
Merhoff, G. C. and J. M. Porter (1974). "Ergot intoxication: historical
review and description of unusual clinical manifestations." Ann Surg
180(5): 773-779 p.
3.
Bhatnagar, D., E. K.C., et al. (2001). Mycotoxins. Encyclopedia of Life
Sciences. J. Wiley and Sons, Nature Publishing Group.
4.
Olsen, N. M. a. M. (2004). Mycotoxins in Food: Detection and Control.
England, Woodhead Publishing Limited: 488 p.
5.
Robertson, A. (2004). Food and health in Europe: a new basis for action,
WHO Regional Office for Europe: 405 p.
6.
Schomburg, D. and I. D. H. W. (Eds.) (2003). Food Chemical Safety
Woodhead Publishing Ltd, Cambridge:336 p.
7.
Trucksess, M. W. and C. Diaz-Amigo (2011). Mycotoxins in Foods.
Encyclopedia of Environmental Health. O. N. Editor-in-Chief: Jerome.
Burlington, Elsevier: 888-897 p.
8.
Тутельян
В.А.
and
Кравченко
Л.В.
(1985).
Микотоксины
(Медицинские и биологические аспекты). Москва, Медицина: 319 с.
25