Афлатоксины

Определение. Термин «афлатоксины» относится к группе близких соединений, извлеченных из грибков Aspergillus flavus и A. parasiticus. Этот термин используется также для обозна­чения метаболитов соединений, вырабатываемых организмом животных, которым скармливали афлатоксины. Отдельные члены этой группы обозначаются добавлением буквы и цифры, относящихся к молекулярной или биологической характери­стике соединения. Основными грибковыми метаболитами явля­ются два соединения, которые испускают голубое свечение при ультрафиолетовом облучении (афлатоксины B₁ и В₂), и два соединения, которые испускают зеленое свечение (афлатоксины G₁ и G₂). Эти четыре афлатоксина составляют группу, которая обычно находится в пищевых продуктах, а также являются токсинами, имеющими доступные методы определения. Боль­шинство отчетов об обнаружении афлатоксинов в пищевых продуктах обычно отмечают присутствие этих четырех соеди­нений.

Другим афлатоксином, представляющим интерес в отноше­нии заражения пищевых продуктов, является афлатоксин М₁, который в свою очередь является метаболитом B₁ и выделя­ется с молоком у лактирующих животных после потребления зараженного корма.

Химические характеристики и аналитические методы иссле­дования.

Афлатоксины и небелковые органические соедине­ния с низкой молекулярной массой (например, афлатоксин B₁ имеет молекулярную массу 312) содержат необычную часть дифурофурана, связанную с замещенным ядром кумарина.

афлатоксины

Они термостабильны и сохраняются при большинстве ви­дов обработки продуктов. Аналитические методы пригодны для определения афлатоксинов В₁, В₂, G₁, G₂ и M₁ во всех продуктах, которые могут быть заражены. Боль­шинство известных методов включают извлечение токсинов из продуктов, несколько видов хроматографического отделения токсинов от других веществ, количественное определение ток­синов и качественные реакции установления их химического строения. Количественное определение включает сравнение ин­тенсивности флюоресценции предполагаемых токсинов с интен­сивностью флюоресценции стандартных токсинов на тонкослой­ных хроматографических пластинах. Необходимо применять существующие методы установления строения токсинов для получения несомненных доказательств того, что определяемые вещества действительно являются афлатоксинами.

Сложность в установлении содержания афлатоксина в партии пищевых продуктов возникает из-за того, что заражение происходит в высокой степени локально. Если учитывать аналитические данные, то основная трудность заключается в том, чтобы получить пробы, которые дадут достоверные результаты. Исключением являются жидкие продукты, например, молоко.

Необходимо отметить, что присутствие плесени на пищевых продуктах не является доказательством присутствия афлатоксинов. И наоборот, афлатоксины могут быть обнаружены в пищевых продуктах без очевидного роста плесени.

Влияние афлатоксинов на здоровье. Пищевые продукты, зараженные афлатоксинами, представляют проблему, масштаб которой еще не известен. Афлатоксины, в частности В₁, высокотоксичны для животных (токсическое действие проявляется в первую очередь поражением печени). Зарегистрировано несколько случаев острого афлатоксикоза у людей. Самый крупный случай очевидного афлатоксикоза произошел осенью 1974 г. в нескольких деревнях Индии. Было поражено около 400 человек и более 100 умерли от поражения печени. Кукуруза, важная составная часть рациона, была заражена афлатоксинами на уровне от 0,25 до 15,6 мг на 1 кг массы.

Международное агентство по исследованию рака всемирной организации здравоохранения (IARC) упоминает афлатоксин в качестве известной причины рака у людей.

Действие афлатоксинов на организм животных и человека может быть охарактеризовано с точки зрения острого токсического действия и оценки опасности отдаленных последствий. Острое токсическое действие афлатоксинов связано с тем, что они являются одними из наиболее сильных гепатропных ядов, органом-мишенью которых является печень. Отдаленные последствия действия афлатоксинов проявляются в виде канцерогенного, мутагенного и тератогенного эффектов.

Афлатоксины или их активные метаболиты действуют практически на все компоненты клетки. Афлатоксины нарушают проницаемость плазматических мембран. В ядрах они связываются с ДНК, ингибируют репликацию ДНК, ингибируют активность ДНК-зависимой-РНК-полимеразы — фермента, осуществляющего синтез матричной РНК, и тем самым подавляют процесс транскрипции. В митохондриях афлатоксины вызывают повышение проницаемости мембран, блокируют синтез митохондриальных ДНК и белка, нарушают функционирование системы транспорта электронов, вы­зывая тем самым энергетический голод клетки. В эндоплазматическом ретикулуме под воздействием афлатоксинов наблюдаются патологические изменения: ингибируется белковый синтез, нарушается регуляция синтеза триглициридов, фосфолипидов и холестерина. Афлатоксины оказывают прямое действие на лизосомы, что приводит к повреждению их мембран и высвобождению активных гидролитических ферментов, которые, в свою очередь, расщепляют клеточные компоненты.

Все вышеперечисленные нарушения приводят к так называемому метаболистическому хаосу и гибели клетки. Одним из важных доказательств реальной опасности афлатоксинов для здоровья человека явилось установление корреляции между частотой и уровнем загрязнения пищевых продуктов афлатоксинами и частотой первичного рака печени среди населения.

Заражение корма для скота афлатоксинами вызывает беспокойство, так как остаточное количество токсинов обнаруживается в мясе, молоке, яйцах. Среди этих трех продуктов молоко больше других подвержено заражению. Особый афлатоксин, который выделяется в молоко, М₁ также канцероген и, хотя обнаруженные уровни довольно низкие (обычно 1мкг/кг), существует риск для здоровья, в особенности для здоровья маленьких детей. Этот вывод основывается на том, что маленькие дети более чувствительны к токсическому действию афлатоксинов, чем взрослые, и их рацион почти полностью состоит из молока.

Необходимо приложить максимум усилий для уменьшения воздействия афлатоксинов на человека. В связи с этим во многих странах установлены ограничения на содержание афлатоксина в пищевых продуктах, подверженных заражению.

Продукты, подверженные заражению афлатоксинами. Хотя афлатоксины впервые были обнаружены в земляном орехе и подобных продуктах, в настоящее время наиболее важным источником афлатоксинов является кукуруза. Необ­ходимо отметить, что сладкая кукуруза (свежевареная для непосредственного употребления, замораживания или консер­вирования) не считается продуктом, подверженным заражению афлатоксинами. Семена хлопка, копра и некоторые орехи также подвержены заражению афлатоксином.

Заражение продуктов афлатоксином происходит при соот­ветствующих условиях окружающей среды, пригодных для раз­вития грибка-продуцента. Продуценты афлатоксинов — микроскопические грибы рода Aspergillus могут достаточно хорошо развиваться и образовывать токсины на различных естественных субстратах (продовольственное сырье, пищевые продукты, корма), причем не только в странах с тропическим и субтропическим климатом, за исключением наиболее холодных районов Северной Европы и Канады.

В настоящее время еще не опреде­лены точно все факторы, способствующие заражению афлатоксином. Установлено, однако, что урожай может быть заражен на поле во время роста, особенно в неблагоприятных для рас­тений условиях (например, при засухе и поражении вредите­лями). Заражение может происходить и при неудовлетвори­тельной сушке урожая до хранения, а также при недостаточной защите урожая от увлажнения при хранении. Оптимальной температурой для образования токсинов является температура 27-30°С, хотя синтез афлатоксинов возможен и при более низкой (12-13°С) или при более высокой (40-42°С) температуре. Например, в условиях производственного хранения зерна максимальное образование афлатоксинов происходит при температуре 35~45°С, что значительно превышает температурный оптимум, установленный в лабораторных условиях.

Другим критическим фактором, определяющим рост микроскопических грибов и синтез афлатоксинов, является влажность субстрата и атмосферного воздуха. Максимальный синтез токсинов наблюдается обычно при влажности выше 18% для субстратов, богатых крахмалом (пшеница, ячмень, рожь, овес, рис, кукуруза, сорго), и выше 9-10% — для субстратов с высоким содержанием липидов (арахис, подсолнечник, семена хлопчатника, различные виды орехов). При относительной влажности атмосферного воздуха ниже 85% синтез афлатоксинов прекращается. Проблемы зара­жения продуктов афлатоксинами наиболее серьезны в тропических и субтропических ре­гионах, где климат способствует росту грибков-продуцентов, однако заражение происходит также и в регионах с умерен­ным климатом.

В настоящее время применяют комплекс мероприятий, которые можно разделить на механические, физические и химические методы детоксикации афлатоксинов. Механические методы детоксикации связаны с отделением загрязненного сырья (материала) вручную или с помощью электронно-колориметрических сортировщиков. Физические методы основаны на достаточно жесткой термической обработке материала (например, автоклавирование), а также связаны с ультрафиолетовым облучением и озонированием. Химический метод предполагает обработку материала сильными окислителями. К сожалению, каждый из названных методов имеет свои существенные недостатки: применение механических и физических методов не дает высокого эффекта, а химические методы приводят к разрушению не только афлатоксинов, но и полезных нутриентов и, кроме этого, нарушают их всасывание.