Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экология продуктов питания. Учебное пособие
.pdf
Кроме того, в значительных количествах они могут накапливаться в
различных орехах, семенах масличных культур, пшенице, ячмене, зернах какао и кофе.
В кормах, предназначенных для сельскохозяйственных животных,
афлатоксины также обнаруживаются достаточно часто и в значительных количествах. Во многих странах с этим связано обнаружение
афлатоксинов и в продуктах животного происхождения. Например, в
молоке и тканях сельскохозяйственных животных, получавших корма,
загрязненные микотоксинами, обнаружен афлатоксин
афлатоксин
обнаружен как в цельном молоке, так и в порошкооб-
М
1
. Причем
М
1
разном, и даже в молочных продуктах, подвергшихся технологической
обработке (пастеризация, стерилизация, приготовление творога, йогурта, сыров и т. п.). Так, при получении масла 10 % афлатоксина
М
1
пе-
реходит в сливки, 75 % остается в снятом молоке.
С целью детоксикации сырья, пищевых продуктов и кормов применяется комплекс мероприятий, которые можно разделить на механические, физические и химические методы. 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
(например, сильные кислоты и основания). К сожалению, каждый из
названных методов имеет 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.
Согласно данным ВОЗ человек при благоприятной гигиенической
ситуации потребляет с суточным рационом до 0,19 мкг афлатоксинов.
В России приняты следующие санитарно-гигиенические нормативы по
афлатоксинам: МДУ афлатоксина B1 для всех пищевых продуктов,
кроме молока, составляет 5 мкг/кг, для молока и молочных продуктов – 1 мкг/кг (для афлатоксина
– 0,5 мкг/кг). Допустимая суточная
М
1
доза (ДСД) – 0,005…0,01 мкг/кг массы тела.
Охратоксины – соединения высокой токсичности с ярко выражен-
ным тератогенным эффектом. Охратоксины А, В, С входят в группу
близких по структуре соединений, представляющих изокумарины,
131
связанные с L-фенилаланином пептидной связью. Структура охратоксинов показана на рис. 17.
Охратоксин А:
R = H, R1 = Cl
Охратоксин B:
R = H, R1 = H
Охратоксин C:
R = Cl, R
Рис. 17
= C2H5
1
Продуцентами охратоксинов являются микроскопические грибы
рода Aspergillus и Penicillium. Из них основные продуценты – это
A. ochraceus и P. viridicatum. Природным загрязнителем чаще выступает охратоксин А, в редких случаях – охратоксин В.
Охратоксин А – бесцветное кристаллическое вещество, слабо растворимое в воде, умеренно растворимое в полярных органических растворителях (спирт, хлороформ, ацетон), а также в водном растворе
гидрокарбоната натрия. В химически чистом виде он нестабилен и
очень чувствителен к воздействию света и воздуха, однако в растворе
этанола может сохраняться без изменений в течение длительного времени. Охратоксин В – кристаллическое вещество, аналог охратоксина
А, не содержащий атома хлора. Он примерно в 50 раз менее токсичен,
чем охратоксин А. Охратоксин С – аморфное вещество, этиловый эфир
охратоксина А, близок к нему по токсичности, но в качестве природного загрязнителя пищевых продуктов и кормов не обнаружен.
Охратоксины входят в группу микотоксинов, преимущественно
поражающих почки. При остром токсикозе, вызванном охратоксинами,
патологические изменения выявляются и в печени, и в лимфоидной
ткани, и в желудочно-кишечном тракте. В настоящее время уже доказано, что охратоксин А обладает сильным тератогенным действием.
Вопрос о канцерогенности охратоксинов для человека остается нерешенным.
Основные растительные субстраты, в которых обнаруживаются
охратоксины, – это зерновые культуры, в первую очередь кукуруза,
пшеница, ячмень. Уровень загрязнения кормового зерна и комбикормов выше среднего наблюдается во многих странах (Канада, Польша,
Югославия, Австрия). В связи с этим охратоксин А обнаруживается в
животноводческой продукции.
132
Охратоксины относятся к стабильным соединениям. Так, например, при длительном прогревании пшеницы, загрязненной охратоксином А, его содержание снижалось лишь на 32 % (при температуре
250…300 °С).
Все перечисленное выше не оставляет сомнения в том, что охратоксины создают реальную опасность для здоровья человека.
Трихотеценовые микотоксины – это вторичные метаболиты раз-
личных представителей микроскопических грибов рода Fusarium.
В настоящее время известно более 40 трихотеценовых микотоксинов
(ТТМТ).
Чаще всего они обнаруживаются в зерне кукурузы, пшеницы и ячменя. Микотоксины этой группы повсеместно распространены, причем
в большей степени это касается многих стран Европы, Северной Америки, в меньшей – Индии, Японии, Южной Америки. Часто в одном и
том же продукте обнаруживаются два или более микотоксина.
По своей структуре ТТМТ относятся к сесквитерпенам. Подразделяются на четыре группы: А, В, С, D. Структура различных типов трихотеценовых микотоксинов очень сложна и имеет характерные особенности, что наглядно демонстрируют структурные формулы ТТМТ
(рис. 18 и 19).
Токсин T-2:
R1 = OH, R2 = R3 = OAc, R4 = H,
R5 = OCOCH2CH(CH3)2
Токсин HT-2:
R
1 = R2 =
H, R5 = OCOCH2CH(CH3)2
R
4 =
OH, R3 = OAc,
Рис. 18
Диацетоксискирпенол (ДАЗ):
= OH, R2 = R3 = OAc,
R
1
= H, R5 = CH
R
4
2
Нивеленол:
R
= R2 = R3 = R4 = OH
1
Дезоксиниваленол (ДОН):
R1 = R3 = R4 = OH, R2 = Н
Рис. 19
133
В качестве природных загрязнителей пищевых продуктов и кормов
к настоящему времени выявлены только четыре: токсин Т-2 и диацетоксискирпенол, относящиеся к типу А, а также нивеленол и дезоксиниваленол, относящиеся к типу В.
Микроскопические грибы рода Fusarium являются возбудителями
так называемых гнилей корней, стеблей, листьев, семян, плодов, клубней и сеянцев сельскохозяйственных растений. Таким образом, поражаются корма и пищевые продукты и, как следствие, наблюдается возникновение алиментарных токсикозов у животных и человека.
ТТМТ – это бесцветные, кристаллические, химически стабильные
соединения, плохо растворимые в воде. ТТМТ типа А растворимы в
умеренно полярных растворителях (ацетон, хлороформ), типа В –
в более полярных растворителях (этанол, метанол и др.).
Алиментарные токсикозы, вызванные потреблением в пищу пищевых продуктов и кормов, пораженных микроскопическими грибами,
продуцирующими ТТМТ, можно отнести к наиболее распространенным микотоксикозам человека и сельскохозяйственных животных.
Первые сведения о таких заболеваниях появились более ста лет тому
назад. Хорошо известны следующие токсикозы: отравление «пьяным
хлебом» – заболевание человека и животных, причиной которого служит употребление зерновых продуктов (главным образом хлеба), приготовленных из зерна, пораженного грибами Fusarium graminearum
(F. roseum); алиментарно-токсическая алейкия – ТА (токсикоз, связанный с употреблением в пищу продуктов из зерновых культур, перезимовавших в поле под снегом и пораженных микроскопическими грибами F. sporotrichiella), и другие, приводящие к серьезному нарушению
здоровья людей и протекающие по типу эпидемий, т. е. характеризующиеся определенной очаговостью, сезонностью, неравномерностью
вспышек в разные годы и связанные с употреблением продуктов из
зерна, пораженного микроскопическими грибами.
При проведении обязательной сертификации предусмотрен контроль содержания двух представителей этой группы, а именно нормируются дезоксиниваленол и токсин Т-2.
Зеараленон и его производные в основном продуцируются микро-
скопическими грибами рода Fusarium F-graminearum и F. roseum. Зеараленон впервые был выделен из заплесневелой кукурузы, в початках
и стеблях которой наиболее часто обнаруживается.
По своей структуре зеараленон представляет лактон резорциловой
кислоты. Природный зеараленон имеет трансконфигурацию, его структурная формула представлена на рис. 20.
134
Зеараленон: X = CO
Зеараленол: X = CHOH
Рис. 20
Зеараленон – это белое кристаллическое вещество, плохо растворимое в воде, но хорошо растворимое в этаноле, ацетоне, метаноле,
бензоле. Имеет три максимума поглощения в ультрафиолете (236, 274
и 316 нм) и обладает сине-зеленой флуоресценцией.
Он имеет выраженные гормоноподобные свойства, что отличает
его от других микотоксинов. Кроме этого, в опытах на различных лабораторных животных было доказано тератогенное действие зеараленона, хотя он и не обладает острым (летальным) токсическим эффектом даже при введении его животным в очень больших дозах. Сведения о влиянии зеараленона на организм человека отсутствуют, но, учитывая его высокую активность, нельзя полностью исключить негативное воздействие зеараленона на организм человека.
Помимо кукурузы высока частота обнаружения зеараленона в комбикормах, а также в пшенице, ячмене и овсе. Среди пищевых продуктов этот токсин был обнаружен в кукурузной муке, хлопьях и кукурузном пиве.
С практической точки зрения интересными представляются данные
по влиянию переработки зерна кукурузы на степень загрязнения зеараленоном. В крупе и муке грубого помола, без удаления отрубей, в муке, полученной при сухом помоле кукурузы, содержание зеараленона
составляло примерно 20 % от его количества в цельном зерне. При
влажном помоле загрязненной кукурузы токсин концентрировался во
фракции клейковины, где его концентрация была выше, чем в отрубях
и зародыше; во фракции крахмала токсин не выявлялся.
Тепловая обработка в нейтральной или кислой среде не разрушает
зеараленон, но в щелочной среде при 100°С за 60 мин разрушается
около 50 % токсина. К разрушению зеараленона приводит и обработка
загрязненной кукурузы 0,03 % раствором персульфата аммония или
0,01 % раствором пероксида водорода.
Патулин и некоторые другие микотоксины, продуцируемые
микроскопическими грибами рода Penicillium. Микотоксины, проду-
135
цируемые микроскопическими грибами рода Penicillium, распространены повсеместно и представляют реальную опасность для здоровья
человека. Патулин – особо опасный микотоксин, обладающий канцерогенными и мутагенными свойствами.
По химической структуре патулин представляет собой 4-гидроксифуропиран (рис. 21).
Основные продуценты патулина – микроскопические грибы Penicillium patulum и Penicillium expansum, но и другие виды этого рода
микроскопических грибов, а также Byssochlamys fulva и В. nivea способны синтезировать
патулин. Максимальное токсинообразование
отмечается при температуре 21…30 °С.
Рис. 21
Биологическое действие патулина проявляется как в виде острых токсикозов, так и в виде
ярко выраженных канцерогенных и мутаген-
ных эффектов. Биохимические механизмы действия патулина изучены
недостаточно.
Продуценты патулина поражают в основном фрукты и некоторые
овощи, вызывая их гниение. Патулин обнаружен в яблоках, грушах,
абрикосах, персиках, вишне, винограде, бананах, клубнике, голубике,
бруснике, облепихе, айве, томатах. Наиболее часто патулином поражаются яблоки, где содержание токсина может доходить до 17,5 мг/кг.
Следует отметить, что патулин концентрируется в основном в подгнившей части яблока, в отличие от томатов, где он распределяется
равномерно по всей ткани.
Патулин в высоких концентрациях обнаруживается и в продуктах
переработки фруктов и овощей: соках, компотах, пюре и джемах. Особенно часто его находят в яблочном соке (0,02…0,4 мг/л). Содержание
патулина в других видах соков: грушевом, айвовом, виноградном, сливовом, манго колеблется от 0,005 до 4,5 мг/л.
Цитрусовые и некоторые овощные культуры, такие как картофель,
лук, редис, редька, баклажаны, цветная капуста, тыква и хрен, обладают естественной устойчивостью к заражению грибами-продуцентами
патулина.
Среди микотоксинов, продуцируемых микроскопическими грибами рода Penicillium и представляющих серьезную опасность для здоровья человека, необходимо выделить следующие: лютеоскирин, циклохлоротин, цитреовиридин, цитринин.
136
9.3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКОТОКСИНОВ
И КОНТРОЛЬ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Современные методы обнаружения и определения содержания микотоксинов в пищевых продуктах и кормах включают скринингметоды, количественные аналитические и биологические методы.
Скрининг-методы отличаются быстротой и удобны для проведе-
ния серийных анализов, позволяют быстро и надежно разделять загрязненные и незагрязненные образцы. К ним относятся методы тонкослойной хроматографии (ТСХ-методы) для одновременного определения до 30 различных микотоксинов, флуоресцентный метод определения зерна, загрязненного афлатоксинами и некоторые другие.
Количественные аналитические методы определения микоток-
синов представлены химическими, радиоиммунологическими и иммуноферментными методами. Химические методы наиболее распространены и включают две стадии: выделения и количественного определения микотоксинов. Стадия выделения включает экстракцию (отделение
микотоксина от субстрата) и очистку (отделение микотоксина от соединений с близкими физико-химическими характеристиками). Окончательное разделение и количественное определение микотоксинов проводится с помощью различных хроматографических методов, таких как
газовая (ГХ) и газожидкостная хроматография (ГЖХ), тонкослойная
хроматография (ТСХ), высокоэффективная жидкостная хроматография
(ВЭЖХ) и масс-спектрометрия.
Высокочувствительные и высокоспецифичные радиоиммунологи-
ческие и иммуноферментные методы обнаружения, идентификации и
количественного определения микотоксинов применяются все более
широко и пользуются повышенным вниманием со стороны исследователей. Эти методы основаны на получении антисывороток к конъюгатам микотоксинов с бычьим сывороточным альбумином. Основное
преимущество этих методов заключается в их исключительной чувствительности.
Биологические методы обычно не отличаются высокой специ-
фичностью и чувствительностью и применяются главным образом в
тех случаях, когда отсутствуют химические методы выявления микотоксинов или для дополнения к химическим методам в качестве подтверждающих тестов. В качестве тест-объектов используют различные
микроорганизмы, куриные эмбрионы, лабораторных животных, культуры клеток и тканей.
137
В системе организации контроля за загрязнением продовольственного сырья и пищевых продуктов микотоксинами можно выделить два
уровня – инспектирование и мониторинг, которые включают регулярные количественные анализы продовольственного сырья и пищевых
продуктов.
Мониторинг позволяет установить уровень загрязнения, оценить
степень реальной нагрузки и опасности, выявить пищевые продукты,
представляющие собой наиболее благоприятный субстрат для микроскопических грибов-продуцентов микотоксинов, а также подтвердить
эффективность проводимых мероприятий по снижению загрязнения
микотоксинами. Особое значение имеет контроль за загрязнением микотоксинами при характеристике качества сырья и продуктов, импортируемых из других стран.
С целью профилактики алиментарных токсикозов основное внимание следует уделять зерновым культурам. В этой связи необходимо
выполнять следующие правила по предупреждению загрязнения зерновых культур и зернопродуктов.
Своевременная уборка урожая с полей, его правильная агротех-
ническая обработка и хранение.
Санитарно-гигиеническая обработка помещений и емкостей для
хранения; закладка на хранение только кондиционного сырья.
Определение степени загрязнения сырья и готовых продуктов.
Выбор способа технологической обработки в зависимости от ви-
да и степени загрязнения сырья.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Охарактеризуйте микотоксины различных групп в зависимости
от источников их поступления в пищевые продукты.
Какое токсическое действие микотоксины оказывают на орга-
2.
низм человека и животных?
В каких продуктах и какие микотоксины нормируются?
3.
Какие методы анализа применяются для контроля над содержа-
4.
нием микотоксинов в пищевых продуктах?
Какими способами можно предотвратить возникновение алимен-
5.
тарных токсикозов, вызванных микотоксинами?
138
10. ГЕННО-МОДИФИЦИРОВАННЫЕ
ИСТОЧНИКИ ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ
Ушедший XX век характеризовался бурными темпами развития
биотехнологии. В настоящее время биотехнология на практике демонстрирует успехи в сельском хозяйстве. Это – выведение новых сортов
растений, устойчивых к гербицидам, насекомым, болезням, стрессовым воздействиям; производство пищевых продуктов с заданными
свойствами, медицинских препаратов, пищевого и кормового белка;
создание безотходных технологий и утилизация веществ, вредных
окружающей среды; выведение высокопродуктивных животных и
микроорганизмов с новыми и усиленными свойствами и признаками.
Важнейшая составная часть современной биотехнологии –
инженерия – управление генетической основой организмов посред-
ством внедрения или удаления специфических генов с использованием
техники современной молекулярной биологии.
Методы генной инженерии позволяют конструировать фрагменты
рекомбинантных молекул ДНК (образованных из нескольких фрагментов ДНК различных биологических источников) того или иного организма, которые при внедрении в генетический аппарат придавали бы
ему заранее
Современная биотехнология базируется на принципах традиционной селекции, заключающихся в приобретении организмами качественно новых признаков. Но в отличие от обычной селекции, которая
в течение длительного времени испытывает множество комбинаций
генов, биотехнология позволяет ввести в генетический аппарат объекта
один ген или группу генов, отвечающих за проявление желаемого при-
, что намного ускоряет достижение требуемого результата.
знака
запланированные свойства.
для
генная
139
10.1. ХАРАКТЕРИСТИКА
ГЕННО-МОДИФИЦИРОВАННЫХ ОРГАНИЗМОВ
Генно-инженерно-модифицированный организм – это организм,
любое неклеточное, одноклеточное или многоклеточное образование,
способное к воспроизводству или к передаче наследственного генетического материала, отличное от природных организмов, полученное с
применением методов генной инженерии и содержащее генно-инженерный материал, в том числе гены, их фрагменты или комбинации
генов.
Для создания генно-модифицированных
организмов разработаны
методики, позволяющие вырезать из молекул ДНК необходимые
фрагменты, модифицировать их соответствующим образом, реконструировать в одно целое и клонировать – размножать в большом количестве копий.
Организмы, подвергшиеся генетической трансформации, называют
трансгенными.
Трансгенные организмы – это животные, растения,
микроорганизмы, вирусы, в геном которых введен чужеродный (гетерологический) ген методами генной инженерии.
Следует отметить, что хотя конкретных примеров серьезной экологической опасности трансгенных сортов и гибридов в природной среде
не выявлено, их потенциальная опасность не подвергается сомнению.
Прогнозы строятся пока не на фактических данных, а на
основе
общебиологических закономерностей, вытекающих из положений генетики популяций и т. д. Они дают возможность выявить вероятные
механизмы отрицательных последствий широкого распространения
генетически модифицированных растений и оценить потенциальные
риски для окружающей среды и здоровья человека.
Риск в данном случае – это вероятность нежелательного воздей-
ствия генно-инженерно-модифицированного организма на окружаю-
среду, сохранение и устойчивое использование биологического
щую
разнообразия, включая здоровье человека, вследствие передачи генов.
Зная потенциальные риски применения генетически модифицированных источников (ГМИ), можно исключить либо снизить их отрицательное воздействие (рис. 22). Из рисунка видно, что вероятность возникновения отрицательных последствий применения ГМ организмов
на практике действительно низкая.
С точки зрения
зывают хорошее будущее коммерческому использованию трансгенных
мировых перспектив многие специалисты предска-
140
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]