Вопрос 2.
Микотоксины
В ряду так называемых приоритетных загрязнителей одно из ведущих мест принадлежит токсическим метаболитам плесневых грибов - микотокси- нам (от греческого mykos - гриб и toxicon - яд).
Плесневые токсинобразующие грибы, имеющие огромное видовое раз- нообразие, практически повсеместно поражают сельскохозяйственные расте- ния при вегетации и могут развиваться на агропродукции при хранении. По- падая в организм животных с кормами, многие микотоксины накапливаются в мышечных тканях и тем самым загрязняют продукцию животноводства. Более того, микотоксины, как правило, сохраняются в продуктах после тех- нологической обработки и консервирования (рис. 3.3).
В настоящее время известно более 250 видов различных микроскопи- ческих грибов, продуцирующих около 500 токсических метаболитов, отли- чающихся не только высокой токсичностью, но и мутагенными, тератоген- ными и канцерогенными свойствами.
Рис.
3.3.
Пути
загрязнения
пищевых
продуктов
микотоксинами
Среди микотоксинов своими токсическими свойствами и широким распространением выделяются афлатоксины, охратоксины, трихотеценовые микотоксины, зеараленон и патулин, хотя потенциально опасными для чело- века являются и многие другие микотоксины. Некоторые сведения об основ- ных микотоксинах представлены в табл.3.1.
86
Основные сведения о микотоксинах
Таблица 3.1
Микотоксины
Основные
продуценты
Природные
субстракты
Характер
токсического
действия
1
2
3
4
Микотоксины,
продуцируемые
грибами
рода
Aspergillus
Афлатоксины
В1,
В2,
С1,
С2,
М1,
М2
A.
flavus,
A.
parasiticus
Арахис,
кукуруза
и
дру-
гие зерновые,
бобовые,
семена хлопчатника,
раз-
личные
орехи,
некоторые
фрукты,
овощи,
специи,
корма
Гепатотоксическое и
гепатоканцерогенное,
мутагенное,
тератоген-
ное
и
иммунодепрес-
сивное
Стеригматоцистин
A.
clavatus,
А.
nidulans,
Различные
зерновые,
ко-
фе-бобы,
сыры,
корма
Гепатотоксическое и
гепатоканцерогенное,
мутагенное
Охратоксины
А,
В,
С
A.
ochraceus,
Penicillium
vir-
idicatum
Различные
зерновые,
ко-
фе-бобы,
сыры,
корма
Нефротоксическое,
тереатогенное,
канце-
рогенное
Фумитриморгины
А и
В
A.
fumigatus
Рис,
соя,
кукуруза,
силос
Нейротоксическое
Тринтоквивалин. Трип-
токвивалин
A.
clavatus
Рис
То
же
Фумитоксины
А,
В,
С,
D
A.
fumigatus
Силос
То
же
Территремы
А и
В
A.
terreus
Рис
То
же
Цитохалазин
Е
A.
versicolor
То
же
Повышение
проницае-
мости
сосудов
Микотоксины,
продуцируемые
грибами
рода
Penicillium
Пенитремы
А,
В,
С,
D
P.
cyclopium,
P.
crustosum,
P.
palitans,
P.
puberulum
Различные
зерновые,
се-
мена хлопчатника,
сыры,
яблоки,
пастбищные
тра-
вы
Нейротоксическое
Веррукулоген
Р.
verruculosum,
P. simplicis-
simum,
P.
rais-
trickii
Арахис,
пастбищные
тра-
вы
Нейротоксическое
Янитремы
А,
В,
С
P.
janthinellum
Пастбищные
травы
То
же
Паксиллин
Р.
paxilli
Пастбищные
травы
То
же
Лютеоскирин
Р.
islandicum
Рис,
сорго,
пшеница,
бо-
бовые,
арахис,
перец
Гепатотоксическое и
гепатоканцерогенное
Циклохлоритин, ислан-
дитоксин
То
же
То
же
То
же
Эритроскирин
То
же
То
же
Гепатотоксическое
Руголизин
P.
rugolisum,
Рис
Гепатотоксическое и
Р
P
.
brunneum,
гепатоканцерогенное
.
tardum
Цитровиридин
P.
citreo-viride
То
же
Нейротоксическое,
кардинальная форма
бери-бери
Цитринин
Р.
citrinum,
Р.
viridicatum,
P.
citreo-viride,
некоторые
виды
Aspergillus
Рис,
пшеница,
ячмень,
овес, рожь, некоторые
фрукты
Нефрототоксическое,
тератогенное,
канцеро-
генное
немецкий (Германия)
Отформатировано:
немецкий (Германия)
87
Продолжение табл. 3.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Пеницилловая кислота |
P. puberulum, P. cyclopium. P. viridicatum, A. ochraceus, A. sulphurеus |
Кукуруза, бобовые, кор- ма, табак |
Гепатотоксическое, мутагенное, канцеро- генное |
|
Рокфортин |
Р. roqueforti, P. commune |
Сыры, семена хлопчатни- ка |
Нейротоксическое |
|
Патулин |
Р. patulum, Р. expansum, Р. cyclopium, P. viridicatum, A. clavatus, A. terreus, Bys- sochlamys nivea |
Различные фрукты, ово- щи и продукты их пере- работки (соки, пюре, джемы, компоты), корма |
Нейротоксическое, му- тагенное, тератоген- ное, канцерогенное |
|
PR-токсин |
P. roqueforti |
Ячмень, сыры, джемы, корма |
Нейротоксическое, канцерогенное |
|
Микофеноловая кислота |
P. roqueforti, P. viridicatum P. stoloniferum |
Сыры |
Мутагенное |
|
Циклопиазоновая кисло- та |
P. cyclopium, P. camemberti, A. flavus, A. versicolor |
Кукуруза, арахис, сыры |
Нейротоксическое, канцерогенное |
|
Рубратоксины А и В |
P. rubrum, Р. purpurogenum |
Различные зерновые, бо- бовые, арахис, семена подсолнечника, корма |
Гепатотксическое, му- тагенное, тератогенное |
|
Секалоновая кислота D |
P. oxalicum |
Различные зерновые |
Поражение легких и миокарда (сердечно- легочная недостаточ- ность), гепатотоксиче- ское, мутагенное и те- ратогенное |
|
Микотоксины, продуцируемые грибами рода Fusarium | |||
|
Зеараленон |
F. graminearum F. moniliforme F. tricinctum |
Кукуруза, ячмень, пше- ница, сорго, корма |
Эстрогенное, терато- генное |
|
Трихотеценовые мико- токсины |
F. sporotrichella (= F. tricinctum) F. poae, F. nivale, F. equiseti, F. solani F. culmorum, F. semitectum S. graminearum, А также некото- рые виды Trichothecium, Stachybotrys, Trichoderma, Cephalosporium, Myrothecium |
Различные зерновые, корма, в том числе сено, солома |
Нейротоксическое, ге- моррагическое, лейко- пеническое, иммуно- депрессивное, дерма- токсическое, терато- генное (для Т-2-токсина и воми- токсина), канцероген- ное (для Т-2-токсина фузарено- на-Х) |
88
Окочание табл. 3.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Микотоксины, продуцируемые другими микроскопическими грибами | |||
|
Эрготоксины |
Claviceps pur- purea, Claviceps paspali |
Различные зерновые, ди- корастущие злаки |
Нейротоксическое |
|
Спородисмин |
Pithomyces char- tarum |
То же |
Гепатотоксическое, фотосенсибилизирую- щее |
|
Альтернариол, метило- вый эфир альтернариола, альтенуен, альтенуизол, альтертоксины, тенуазо- новая кислота и др. |
Alternaria alter- nata Alternaria solani, Alternaria tenuis- sima |
Различные зерновые, се- мена хлопчатника, неко- торые фрукты и овощи, силос, сено |
Поражение сердечно- сосудистой системы, тератогенное, мутаген- ное, фитотоксическое |
|
Цитохалазины |
Helminthosporium dematoideum, Phoma spp, Metarrhizium ani- sophiae |
Рис, просо, некоторые овощи |
Повышение проницае- мости сосудов, терато- генное |
Невозможность полного предотвращения поражения сельскохояйст- венной продукции микроскопическими грибами - продуцентами микотокси- нов - заставляет отвести главную роль в профилактике микотоксикозов чело- века системе контроля за загрязнением пищевых продуктов микотоксинами, а также установлению безопасных их концентраций (табл. 3.2).
К настоящему времени достигнуты серьезные успехи в установлении химической структуры микотоксинов, изучении их физико-химических
свойств, разработке методов анализа и изучении их распространенности.
Микотоксины образуются из первичных метаболитов в результате из- менения каких-либо физиологических факторов, как, например, содержание питательных веществ, соотношение микроэлементов и других факторов рос- та. Токсины микроскопических грибов образуются в цепи последовательных ферментных реакций из относительно небольшого числа химически простых промежуточных продуктов основного метаболизма, таких как ацетат, мало- нат и аминокислоты. Наиболее важными этапами биосинтеза микотоксинов являются реакции конденсации, окислительно-восстановительные, алкилиро- вание и галогенизация, которые приводят к образованию весьма различных по структуре предшественников микотоксинов.
Известно 5 основных путей биосинтеза микотоксинов:
1) поликетидный, характерный для афлатоксинов, охратоксинов, патулина и др.;
2) терпеноидный - для трихотеценовых микотоксинов;
3) через цикл трикарбоновых кислот - для рубратотоксинов;
4) аминокислотный - исходными соединениями являются аминокислоты -
эргоалкалоиды, циклопиазоновая кислота и др.;
5) смешанный (сочетание двух и более основных путей) - для производ-
ных циклопиазоновой кислоты.
89
ПДК микотоксинов в пищевых продуктов
Таблица 3.2
|
Вид продукта |
ПДК, мг/кг | ||||
|
Афлатоксин В1 |
Афлатоксин М1 |
Патулин |
Зеараленон |
Т-2 токсин | |
|
Зерно, мука, крупы |
0,05 |
Не нормируется |
Не нормируется |
1,0 |
0,1 |
|
Молоко и молочные продукты |
Не допускается |
0,0005 |
0,0005 |
Не нормируется |
Не нормируется |
|
Мясо и мясо- продукты |
0,005 |
Не нормируется |
Не нормируется |
Не нормируется |
Не нормируется |
|
Орехи, масличные, жи- ры, масла |
0,005 |
0,005 |
0,005 |
1,0 |
1,0 |
|
Кофе, чай, ка- као, кондитер- ские изделия |
0,005 |
0,005 |
0,005 |
Не нормируется |
Не нормируется |
|
Фруктовые и овощные соки и пюре |
0,005 |
0,005 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
|
Белковые изоляты |
0,005 |
0,005 |
Не нормируется |
1,0 |
1,0 |
|
Продукты дет- ского питания |
Не допускается | ||||
Поликетидный путь является основным для биосинтеза большой груп- пы микотоксинов. Микотоксины, синтезирующиеся этим путем, в зависимо- сти от числа С2-единиц, включенных в молекулу, подразделяются на тетраке- тиды (патулин), пентакетиды (охратоксин А), гексакетиды, гептакетиды, ок- такетиды, монокетиды (зеараленон) и декакетиды (афлатоксины).
Терпеноидный путь биосинтеза характерен для большой группы трихо- теценовых токсинов. Предполагают, что биосинтез трихотеценового ядра идентичен для всех видов Trichothecium и Fusarium. Однако синтез отдель- ных трихотеценовых микотоксинов обусловлен различиями в процессе гид- роксилирования, катализируемом ферментными системами, генетически от- личающимися у отдельных видов грибов.
Изучение биогенеза микотоксинов - процесс исключительно сложный и трудоемкий. Несмотря на это, изучение закономерностей биосинтеза помимо теоретического имеет большое практическое значение, поскольку служит главным условием изыскания способов предотвращения токсинобразования микроскопическими грибами.
Плесневые грибы поражают продукты как растительного, так и живот-
ного происхождения на любом этапе их получения, транспортирования и хранения, в производственных и домашних условиях. Несвоевременная уборка урожая или недостаточная сушка его до хранения, хранение и транс-
90
портирование продуктов при недостаточной их защите от увлажнения при- водят к размножению микромицетов и образованию в пищевых продуктах токсических веществ. Микотоксины могут попадать в организм человека также с мясом и молоком животных, которым скармливали корма, загряз- ненные плесневыми грибами.
Размножаясь на пищевых продуктах, многие плесневые грибы не толь- ко загрязняют их токсинами, но и ухудшают органолептические свойства этих продуктов, снижают пищевую ценность, приводят к порче, делают их непригодными для технологической переработки. Использование в животно- водстве кормов, пораженных грибами, ведет к гибели или заболеванию скота и птицы.
Ежегодный ущерб в мире от развития плесневых грибов на сельскохо-
зяйственных продуктах и промышленном сырье превышает 30 млрд долл.
Учитывая широкое распространение в мире микотоксинов, в России осуществляется мониторинг импортных продуктов на загрязненность мико- токсинами. Содержание микотоксинов регламентируется ПДК