">
Химия Органическая химия
Информация о работе

Тема: Методы определения микотоксинов и контроль за загрязнением пищевых продуктов

Описание: Методы определения микотоксинов и контроль за загрязнением пищевых продуктов. Скрининг методы определения микотоксинов. Количественные и биологические аналитические методы определения. Контроль за загрязнением пищевых продуктов. Профилактика и деконтаминация.
Предмет: Химия.
Дисциплина: Органическая химия.
Тип: Курсовая работа
Дата: 19.08.2012 г.
Язык: Русский
Скачиваний: 239
Поднять уникальность

Похожие работы:

Кафедра специальной химической технологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Пищевая химия»

по теме: «Методы определения микотоксинов и контроль за загрязнением пищевых продуктов»

Выполнил:

Проверила:

Уфа 2012

Содержание

Введение. 3  1. Методы определения микотоксинов и контроль за загрязнением пищевых продуктов. 

5  1.1. Основные микотоксины. 5  1.2. Скрининг – методы определения микотоксинов. 7  1.3. Количественные аналитические методы определения микотоксинов. 

8  1.4. Биологические методы определения микотоксинов. 10  1.5. Контроль за загрязнением пищевых продуктов. 11  2. Микотоксины в пищевых продуктах. 18  2.1. Микотоксины и их контроль в пищевых продуктах. 18  2.2. Профилактика и деконтаминация микотоксинов. 26  Выводы и предложения 30  Список использованной литературы 32  Приложение 34  

ВВЕДЕНИЕ

Микотоксины (от греч. ?????, mykes, mukos — «гриб»; ???????, toxikon — «яд») — токсины, низкомолекулярные вторичные метаболиты, продуцируемые микроскопическими плесневыми грибами.

Микотоксины являются природными загрязнителями зерна злаковых, бобовых, семян подсолнечника, а также овощей и фруктов. Они могут образовываться при хранении во многих пищевых продуктах под действием развивающихся в них микроскопических грибов.

Термин «микотоксикозы» впервые встречается в статье А. Х. Саркисова, опубликованной в 1948 г. В работе Н. А. Грандилевского 1938 года для описания отравления лошадей соломой, пораженной грибом Stachybotrys alternans, был употреблён термин «стахиботриотоксикоз», а в трудах Муратова, Преображенского Н. Г. и Саликова Г. И., опубликованных в 1944 г., отравление сельскохозяйственных животных кормами с примесями спорыньи (Claviceps purpurea) было определено как клавицепсотоксикоз. Термин «микотоксини» (от греческих слов микос — гриб и токсикон — яд) был впервые использован в начале 60-х годов прошлого века. Но природа и токсичность многих веществ, которые позже были отнесены к микотоксинам, а также заболевания в результате отравления ими, которые впоследствии были объединенные под названием микотоксикозы, были открыты и описаны еще задолго до введения этих терминов. Первые упоминания об отравлении людей и животных хлебом и зерном, контаминированным токсичными метаболитами грибов, а именно алкалоидами спорыньи (Claviceps purpurea), встречаются в средневековых летописях. Природу алкалоидов рожков впервые установили в 1864 г., но к микотоксинам алкалоиды были отнесены значительно позже.

Внимание исследователей к микотоксинам привлекли афлатоксины, открытые при исследовании причины «заболевания Х» — падежа 100 000 индеек на фермерских хозяйствах Англии в 1960 г. Заболевание сопровождалось апатией, потерей аппетита, опусканием крыльев, выгибанием шеи, отбрасыванием головы назад и гибелью в течение недели. Во время вскрытия обнаруживали кровоизлияния и некрозы в печени. После тщательных и длительных исследований из арахисовой муки, которую скармливали индейкам, было выделенное бесцветное кристаллическое вещество, введение которого утятам позволило воспроизвести признаки « заболевания Х». Оказалось, что это вещество синтезируется грибами рода Aspergillus (A. flavus, A. parasiticus), которые растут на арахисе, кукурузе, сое и семенах масличных культур в условиях умеренного климата. По названию одного из продуцентов (A. flavus) вещество получило название афлатоксин.

Актуальность проблемы безопасности продуктов питания с каждым годом возрастает, поскольку именно обеспечение безопасности продовольственного сырья и продуктов питания является одним из основных факторов, определяющих здоровье людей и сохранение генофонда.

Цель курсовой работы: изучить методы определения микотоксинов и раскрыть контроль за загрязнением пищевых продуктов.

Задачи курсовой работы:

- рассмотреть основные микотоксины;

- рассмотреть скрининг – методы определения микотоксинов;

- рассмотреть количественные аналитические методы определения микотоксинов;

- рассмотреть биологические методы определения микотоксинов;

- рассмотреть контроль за загрязнением пищевых продуктов;

- провести анализ статей по данной теме.

Методы определения микотоксинов и контроль за загрязнением пищевых продуктов

Основные микотоксины

Наличие микотоксинов в кормах приводит к ухудшению продуктивности, репродуктивности и иммунного состояния животных. Микотоксины отличаются по химическому строению, токсичности и механизму действия. Общим признаком всех микотоксинов является токсичность большей частью для животных. Наиболее часто используется классификация микотоксинов по молекулярному строению, согласно которой различают афлатоксины, трихотеценовые микотоксины, охратоксины, фумонизин, зеараленон и его производные, монилиформин, фузарохроманон, алкалоиды спорыньи, циклопиазоновую кислоту, патулин, цитринин и т. п.

Трихотеценовые микотоксины синтезируются грибами родов Fusarium, Cephalosporium, Myrothecium, Stachybotrys, Trichoderma и Trichothecium; содержат 12,13-эпоксисесквитерпеноидный остаток (трихотекан); известно около 100 трихотеценовых микотоксинов.

В основе механизма токсичнеского действия лежит способность ингибировать синтез белка.

Агаритин - микотоксин некоторых агариковых грибов (Agaricales), в том числе и шампиньона двуспорового.

Афлатоксины - микотоксины, которые вырабатывают грибы Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus. Они являются загрязнителями арахиса, кукурузы и других зерновых и масличных культур; характеризуются сильным гепатоканцерогенным действием.

Охратоксин вырабатывается грибами родов Aspergillus и Penicillium. Они содержат остаток изокумарина, соединенный пептидной связью с L-аланином. Обладают выраженным нефротоксическим и тератогенным действием

Цитринин вырабатывается грибами родов Penicillium и Aspergillus; характеризуется нефротоксическим действием, а также антибиотическими свойствами против грамположительных и грамотрицательных бактерий; причастен к микотоксикозу «желтый рис» в Японии.

Зеараленон синтезируется грибами из рода Fusarium (F. graminearum, F. tricinctum); относится к лактонам резорциловой кислоты; характеризуется анаболическим и эстрогенным действием.

Фумонизин вырабатывается грибами Fusarium moniliforme и F. proliferatum; содержат диэфир пропан-1,2,3-трикарбоновой кислоты и 2-амино-12,16-диметил-3,5,10,14,15-пентагидроксиэйкозана; загрязняют кукурузу и продукты ее переработки; вызывают уменьшение в сыворотке крови комплекса сфинголипидов при одновременном увеличении сфингозина и сфинганина.

Монилиформин — микотоксин, вырабатываемый некоторыми видами рода Fusarium (F. moniliforme, F. acuminatum, F. avenaceum, F. Oxysporum и др.); представляет собой смесь K- и Na-солей 3-окси-3-циклобутен-1,2-диона; необратимо ингибирует пируватдегидрогеназный комплекс.

Фузарохроманон — микотоксин, который содержится в грибах вида Fusarium equiseti; вызывает большеберцовую дисхондроплазию у кур и индеек и увеличивает смертность куриных эмбрионов.

Аурофузарин относится к димерным нафтохинонам; вырабатывается грибами рода Fusarium; вызывает у кур синдром ухудшения качества яйца.

Патулин — микотоксин, вырабатываемый различными плесневыми грибками из родов Penicillium и Aspergillus и обладающий выраженными токсическими и мутагенными свойствами. В высоких концентрациях патулин обнаруживается в продуктах переработки фруктов и овощей.

Патулин действует как антибиотик широкого спектра действия и проверен на эффективность при общих простудных заболеваниях. Однако эффективность никогда не проверялась на практике и, из-за незначительной токсичности, его использование в медицинских целях не рассматривается по причине его раздражающего действия на желудок и способности вызывать тошноту и рвоту

Симптомы патулин-токсикоза включают геморрагии в желудочно-кишечном тракте крупного рогатого скота (телят). В 1954 году в Японии патулин привел к смерти 100 коров, которые потребляли контаминированный корм.

Смертельная доза патулина для крыс составляет 15 мг/кг тела и 25 мг/кг после подкожной инъекции. При этом смерть была связана с отеком легких. В хронических исследованиях при низких дозировках какого-либо эффекта не наблюдалось. Установлена иммунотоксичность и нейротоксичность патулина. В некоторых исследования установлена генотоксичность, например, что он повреждает ДНК или хромосомы в краткосрочных опытах. Однако эти исследования были проведены на бактериях или на маммилярных культурах клеток с дозами, которые несущественны для человека.

Основываясь на продолжительных исследованиях на крысах и мышах по исследованию репродукции и канцерогенности, JECFA установила условно переносимую дозу недельного потребления патулина на уровне 7 мкг/кг массы тела.

1.2. Скрининг – методы определения микотоксинов

Современные методы обнаружения и определения содержания микотоксинов в пищевых продуктах и кормах включают скрининг – методы, количественные аналитические и биологические методы.

Скрининг – методы отличаются быстротой и удобны для проведения серийных анализов, позволяют быстро и надежно разделять загрязненные и незагрязненные образцы. К ним относятся такие широко распространенные методы как метод тонкослойной хроматографии для одновременного определения до 30 различных микотоксинов, флуоресцентный метод определения зерна, загрязненного афлотоксинами, миниколоночный метод и некоторые другие. Методы тонкослойной хроматографии основаны на различии скоростей перемещения компонентов анализируемой смеси в плоском тонком слое сорбента при движении растворителя (элюента). Растворитель перемещается под действием капиллярных или гравитационных сил. Разница между этими методами заключается лишь в способе формирования рабочего слоя. В ТСХ слой сорбента наносят на поддерживающую подложку (пластинку, пленку). Разделение в ТСХ осуществляется вследствие многократного пересечения молекулами веществ границы фаз твердая — жидкая или жидкая — жидкая, т.е. вследствие многократного распределения вещества между подвижной и неподвижной фазами. Неподвижной фазой служит либо сухой сорбент (адсорбционная хроматография), либо сорбент, покрытый жидкой фазой (распределительная хроматография). Систему растворителей подбирают в соответствии со свойствами разделяемых веществ.

1.3. Количественные аналитические методы определения микотоксинов

Количественные аналитические методы определения микотоксинов представлены химическими, радиоиммунологическими и иммуноферментными методами. Химические методы являются в настоящее время наиболее распространенными и состоят из двух стадий: стадии выделения и стадии количественного определения микотоксинов. Стадия выделения включает экстракцию (отделение микотоксина от субстрата) и очистку (отделение микотоксина от соединений с близкими физико-химическими характеристиками). Окончательное разделение микотоксинов проводится с помощью различных хроматографических методов, таких как газовая (ГХ) и газожидкостная (ГЖХ), тонкослойная хроматография (ТСХ), высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) и масс-спектрометрия. Количественную оценку содержания микотоксинов проводят путем сравнения интенсивности флуоресценции при ТСХ в ультрафиолетовой области спектра (максимум возбуждения 360-365 нм) со стандартами. Афлатоксины В1 и В2 обладают синей флуоресценцией (максимум эмиссии 425 нм), афлатоксины G1 и G2 сине-зеленой флуоресценцией (максимум эмиссии 450 нм). Флуоресцентные методы анализа имеют высокую чувствительность и позволяют обнаружить афлатоксины В1 и G1 на уровне 1-2 мкг/кг, афлатоксины В2 и G2 на уровне 0,5-1 мкг/кг и афлатоксин М1 на уровне 0,5-1 мкг/кг. Отбор проб производится в соответствии с нормативными документами на данный вид продукции. Анализ необходимо произвести в течение 3 суток с момента отбора при условии хранения проб при температуре, предусмотренной для хранения данного вида продукции. Количество пробы, отбираемой для анализа, составляет не менее 100 г. Все более широкое применение находят радиоиммунохимические и иммуноферментные методы, что связано с их высокой чувствительностью. Эти методы основаны на получении антисывороток к коньюгатам микотоксинов с бычьим сывороточным альбумином. Иммуноферментный анализ (ИФА) – относится к группе иммунохимических методов биохимического исследования. Метод основан на специфическом взаимодействии антитела (Ат) с антигеном (Аг) – специфические компоненты реакции. В разных вариантах постановки метода АГ или АТ, помечается так называемой ферментной меткой. Последняя представляет собой очищенный фермент высокой активности, присоединенный посредством физико-химического взаимодействия к молекуле ат или аг. Фермент используется для визуализации иммунного взаимодействия. На последнем этапе постановки реакции добавляется субстрат, на который воздействует фермент с образованием специфического продукта. Еще одним принципиальным условием постановки метода является отделение, образующегося иммунного комплекса от других составляющих реакционной среды. Это достигается, как правило, адсорбцией одного из специфических компонентов реакции на каком-то носителе (чаще всего на материале из которого изготовлена емкость, в которой ставится реакция). Затем посредством отмывания от мешающих компонентов в реакционной среде остается только искомый иммунный комплекс, с ферментной меткой к которому добавляется субстрат. Теоретически метод основывается на одном из фундаментальных законов химии - законе действия масс. Применительно к данному методу используется частный вывод из закона – количество меченого антигена, связавшегося с антителами, будет обратно пропорционально количеству определяемого антигена. Радиоиммунологический метод диагностирования (РИМ) основан на применении радиоизотопной метки антигенов или антител. Обычно используется твердофазовый вариант РИМ. при котором антигены или антитела (в зависимости от задачи исследования) адсорбируются на твердом носителе, (целлюлоза, полистеролы и др). Сущность метода в том, что определяется количество известного меченого антигена (антитела) до и после его контакта с искомыми антителами (или антигенами).
Если последние соответствуют меченому антигену (антителу) и использованным в опыте антителам (антигену), часть или все активные центры антител (антигенов) будут блокированы этим искомым антигеном (антителом), и добавленный затем меченый антиген (антитело) остаются несвязанными или связанными, лишь частично, что и будет зарегистрировано радиометрически.

1.4. Биологические методы определения микотоксинов

Биологические методы обычно не отличаются высокой специфичностью и чувствительностью и применяются, главным образом, в тех случаях, когда отсутствуют химические методы выявления микотоксинов или в дополнение к ним в качестве подтверждающих тестов. Однако эти методы широко применяют для общей токсикологической оценки кормов при отравлениях животных на первой стадии лабораторного токсикологического исследования. С помощью этих методов можно установить отравление и исключить заболевания другой этиологии. В качестве тест – объектов используют различные микроорганизмы, куриные эмбрионы, различные лабораторные животные, культуры клеток и тканей.

1.5. Контроль за загрязнением пищевых продуктов

В настоящее время вопросы контроля за загрязнением продовольственного сырья, пищевых продуктов и кормов микотоксинами решаются не только в рамках определенных государств, но и на международном уровне, под эгидой ВОЗ и ФАО.

В системе организации контроля за загрязнением продовольственного сырья и пищевых продуктов 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, являющиеся наиболее благоприятным субстратом 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.

В соответствии с системой Анализа опасности и критических контрольных точек (HACCP), путем идентификации и оценки риска, обусловленного наличием микотоксинов, в процессе производства и потребления зерна и комбикормов было выделено 7 критических контрольных точек, на которых необходимо предпринимать меры для предотвращения контаминации: (1) состояние и качество семян, (2) качество обработки почвы, (3) период прорастания, (4) уборка урожая, (5) период после уборки урожая, (6) хранение и (7) переработка. Для того чтобы избежать загрязнения зерна и кормов микотоксинами, необходимо тщательно придерживаться технологических норм в первых шести критических контрольных точках. Если загрязнение все-таки произошло, то следует принять меры по обеззараживанию (деконтаминации) зерна и кормовых субстратов до использования и по профилактике отравлений (микотоксикозов) животных при использовании токсичных кормов.

Процесс деконтаминации зерна представляет собой направленное воздействие физических, химических или биологических факторов (агентов), а также их комбинаций, в результате которого происходит деградация (разрушение) содержащихся в зерне микотоксинов. Зерно подвергают обработке деконтаминирующими факторами либо в сухом виде, либо в водной среде. В большинстве случаев второй подход оказывается более эффективным в силу того, что, во-первых, преобладающее количество реакций, ведущих к детоксикации, происходит в водной среде, во-вторых, в сухом субстрате микотоксины гораздо менее доступны для действия как физических, так и для химических агентов. Недостатком этого подхода является необходимость удаления остатков химических агентов, наличие которых в кормах нежелательно, и продуктов трансформации микотоксинов во избежание возможности обратных реакций и реакций активации. Кроме того, после завершения деконтаминации зерно необходимо высушить, что требует дополнительных энергетических затрат.

Это один из наиболее ранних приёмов по обеззараживанию зерновых продуктов. В основе метода детоксикации зерна путем вымачивания лежат два механизма: (1) экстракция водорастворимых микотоксинов и (2) трансформация ферментами, содержащимися в зерне. Многие микотоксины, молекулы которых содержат гидрофильные группы, эффективно экстрагируются водой. К таким микотоксинам относятся ДОН, ниваленол, НТ-2 токсин, Т-2 триол, Т-2 тетраол. Предложен метод обезвреживания фуражного зерна, согласно которому зерно заливают четырёхкратным объёмом воды и выдерживают, помешивая, 6 часов, после чего воду меняют. Таким образом, в течение суток процедуру повторяют четыре раза. Показано, что обработанная таким образом культура на зерне токсигенного штамма Fusarium sporotrichiella 5750 теряла присущую изначально способность вызывать образование некрозов на коже кролика.

Обработка аммиаком или монометиламином эффективна в отношении афлатоксинов, зеараленона и охратоксинов. Эфирные и лактонные группы, имеющиеся в составе молекул зеараленона и родственных ему соединений, а также охратоксинов и афлатоксинов, взаимодействуют с первичными и вторичными аминами, в результате чего образуются амиды, что коренным образом изменяет свойства молекул микотоксинов. Однако разрыв лактонного кольца при воздействии этих веществ происходит лишь при инкубации от получаса до нескольких часов в сильнощелочной среде, при температуре 100°С и давлении от 3 до 10 бар. Установлено, что углеаммонийные соли (УАС) способны разрушать афлатоксины B1 и G1, а также Т-2 токсин с образованием Т-2 триола и Т-2 тетраола. При концентрации УАС в зерне 8 % и экспозиции 4 недели концентрация афлатоксина B1 снижалась на 75 %, афлатоксина G1 на 94 %, начальные концентрации которых составляли 40 и 12 мг/кг, соответственно. УАС обладают сильным фунгицидным, бактерицидным и инсектицидным действием. В зависимости от вида и влажности зерна концентрация УАС должна составлять от 2,5 до 4,5 %. В этих концентрациях УАС не оказывают отрицательного воздействия на цыплят.

При контакте микотоксинов с окислителями происходит разрушение функциональных групп, обуславливающих токсические свойства. Образующиеся при этом метаболиты характеризуются высоким содержанием гидрофильных групп, вследствие чего легко вымываются из обрабатываемого субстрата.

Действующим началом гипохлорита натрия является активный (восстановленный) хлор и кислород. Сильно выраженные окислительные свойства делают ГХН эффективным дезинфицирующим и детоксицирующим средством. Разработан способ улучшения качества зерна и семян, который заключается в обработке зерна растворами ГХН. В зависимости от преследуемой цели, обработку осуществляют путем кратковременного погружения зерна в рабочий раствор, аэрозольного распыления раствора над поверхностью зерна или длительного вымачивания. Гипохлорит натрия используют в виде чистого раствора либо в смеси со щелочами, перекисью водорода, органическими растворителями (этанолом, этилацетатом) или органическими кислотами (уксусной, надуксусной). При вымачивании в течение 7 часов в щелочном 0,8 % растворе гипохлорита происходит снижение концентрации ДОНа, ниваленола, зеараленона, монилиформина, фумонизинов, охратоксина А, цитринина и патулина. В результате обработки повышается интенсивность естественной пигментации зерна (яркость) и снижается краснота, которая, как известно, обусловлена наличием пигментов плесневых грибов, многие из которых высокотоксичны, например, аурофузарин. Кроме того, значительно снижается процент семян, инфицированных фитопатогенными бактериями, в том числе родов Xanthomonas и Pseudomonas, и грибами родов Fusarium (F. graminearum, F. solani), Alternaria, Helminthosporium и т. п.

Эффективным окислителем микотоксинов является озон. Для деконтаминации зерна используют насыщенную озоном воду. При воздействии озона происходит деградация афлатоксинов B1, B2, G1 иG2, циклопиазоновой кислоты, фумонизина B1, охратоксина А, патулина, секаловой кислоты и зеараленона. Вследствие модификации озоном зеараленон теряет эстрогенную активности. Обработка озоном естественно контаминированной афлатоксином кукурузы предотвращает развитие афлатоксикоза у индеек. Показано, что трихотеценовые микотоксины тоже разрушаются при воздействии озона. Наиболее активно молекула озона атакует молекулу трихотецена по двойной связи между атомами С9 и С10, в результате чего образуются нестабильные промежуточные соединения, молозонид и озонид трихотеценов, с сопутствующим гидролизом связи С9-С10.

Микотоксины формируют разнородную по химическому строению группу соединений. Поэтому ферменты, обладающие способностью трансформировать микотоксины, являются представителями нескольких классов и подклассов и специфичны в отношении различных функциональных групп. Детоксикация микотоксинов происходит в результате действия ферментов, обладающих оксидоредуктазной, гидролитической (эпоксидгидролазы, карбоксилэстеразы, лактоногидролазы) и трансферазной (УДФ-гликозилтрансферазы) активностью.

Карбоксилэстеразы катализируют гидролиз сложноэфирных связей, а эпоксидгид-ролазы — 12,13-епоксигруппы в молекулах трихотеценовых микотоксинов. Установлено, что именно эти два процесса осуществляются бактериями, населяющими кишечник кур. Смеси микробов, изолированных из содержимого кишечника, способны трансформировать более 12 различных трихотеценовых микотоксинов. Ранее было установлено, что включение в корм для кур-несушек культуры штамма Escherichia coli, изолированного из толстого кишечника, приводило к увели-чению живой массы и яйценоскости на фоне Т-2 токсикоза, по сравнению с группой, по-лучавшей только Т-2 токсин; концентрация Т-2 токсина в корме составляла 8 мг/кг.

УДФ-гликозилтрансферазы осуществляют конъюгацию микотоксинов с активиро-ванными формами глюкозы. В геноме Arabidopsis thaliana содержится более 100 генов, кодирующих различные изофомы этого фермента. Гены наиболее специфичных в отношении ДОНа УДФ-гликозилтрансфераз экспрессированы в клетках дрожжей. Ферменты, полученные от трансформированных таким образом дрожжей, эффективно разрушают ДОН, 3-ацетл-ДОН и 15-ацетил-ДОН, однако менее действенны в отношении остальных трихотеценовых микотоксинов. Такие дрожжи рекомендуют использовать в пивоваренной промышленности. Для деконтаминации зерна и комбикормов можно использовать как иммобилизованную УДФ-гликозилтрансферазу, так и продуцирующие её дрожжи.

Лактоногидролазы превращают зеараленон в 1-(3,5-дигидрокси-фенил)-10’-гидрокси-1’-ундецен-6’-он, который не имеет эстрогенной активности. Из Clonostachys rosea изолирован ген zdh101, кодирующий лактоногидролазу. Этот ген удалось экспресси-ровать в клетках бактерии Escherichia coli, дрожжей Saccharomyces cerevisiae и культуре клеток риса. Зеараленон эффективно ("100 %) трансформировался в средах с культурами E. coli и клеток риса, тогда как трансформированные дрожжи снижали содержание зеараленона в культуре на 75 %.

Фумонизингидролаза. Из зерен кукурузы изолированы штаммы микроорганизмов — дрожжей Exophiala spinsfera и Rhinocladiella atrovirens, а также бактерий родов Xanthomonas и Sphingomonas, которые могли расти на средах, единственным источником углерода в которых были фумонизины. Установили, что первой и ключевой реакцией процесса биодеградации фумонизина B1 является гидролиз эфирной связи с образованием трикар-баллилата и аминоспиртового производного, обозначенного АР1. Ферменту, осуществ-ляющему эту реакцию, дали название фумонизин гидролаза. Предполагают, что данный фермент относится к эстеразам, специфичным к эфирам трикарбаллилата. Ни одна из коммерческих эстераз не обладает подобной активностью. Тем же способом из кукурузного зерна выделены бактерии Ochrobactrum anthropi, которые в качестве единственного источника углерода могут утилизировать монилиформин. Пока неизвестно, какие именно ферменты участвуют в детоксикации монилиформина, но полагают, что сначала происходит гидролиз двойной связи и разрыв кольца, а затем окисление. Предложен метод деконтаминации кукурузы, согласно которому кукурузу размалывают, заливают равным объемом взвеси бактерий с концентрацией клеток 106 в 1 мл и выдерживают в течение двух недель при комнатной температуре.

Обработка ультразвуком на явлении ультразвуковой микрокавитации — локальном волнообразном образовании пор (пузырьков) с пониженным давлением и повышении давления до 100 кПа и температуры до 1700 °С. Высокочастотные колебания, сообщаемые обрабатываемому материалу ультразвуковыми волнами, способствуют эффективному высвобождению микотоксинов в раствор. Кроме физического воздействия, ультразвуковые волны запускают так называемые сонохимические реакции, отличающиеся по термодинамическим и кинетическим характеристикам от аналогичных реакций, протекающих в нормальных условиях, то есть в отсутствие ультразвукового воздействия. Зерно загружают в контейнеры, на стенках которых расположены генераторы ультразвука, заливают реакционной смесью и обрабатывают ультразвуком с частотой 35—100 кГц в течение 2—4 часов при температуре 12—50 °С. Данный метод позволяет снизить концентрацию Т-2 токсина, НТ-2 токсина, ДОНа, зеараленона, охратоксинов и афлатоксинов в зерне злаковых на 70—80 %. Эффективно разрушается эпоксидная группа трихотеценовых микотоксинов, играющая, как известно, ключевую роль в механизме токсического действия. Гидролизу эпоксигруппы способствует сдвиг кислотно-основного равновесия, как в сторону снижения, так и в сторону повышения рН. Для защелачивания среды можно использовать карбонаты, а также первичные и вторичные амины. В роли катализаторов могут выступать спирты, например, метанол, этанол, пропанол, глицерин или полиэтиленгликоль. Кроме участия в сонно-химических реакциях трансформации микотоксинов, спирты, присутствующие в реакционной смеси, улучшают смачивание зерна и повышают растворимость микотоксинов и, следовательно, их экстракцию из зерна. После завершения ультразвуковой обработки, реакционную смесь сливают, а обработанное зерно промывают водой, при необходимости повторно подвергая воздействию ультразвука, и высушивают.

2. Микотоксины в пищевых продуктах

2.1. Микотоксины и их контроль в пищевых продуктах

Примерно четверть всего растительного кормового сырья на планете заражена микотоксинами – опасными продуктами жизнедеятельности плесени. Даже небольшая доза некоторых микотоксинов способна вызвать тяжелые проблемы со здоровьем животных, существенно снизить продуктивность, а иногда даже грозит гибелью поголовья. Снизить негативное воздействие микотоксинов призваны различные адсорбирующие добавки, однако, это не панацея. Эффективнее контролировать микотоксины, начиная с посева сельхозкультур и далее по всей цепочке кормопроизводства, чем пытаться решить проблему непосредственно в кормушке.

По анализу статьи проблема микотоксинов в кормах всегда стояла остро, но раньше ветеринары не связывали некоторые болезни животных с качеством кормов. Результаты точных анализов, получение которых стало следствием развития науки, показало, что микотоксины постоянно присутствуют в кормах. Микотоксины – это вторичные метаболиты, т.е. продукты жизнедеятельности микроскопических грибов, которые развиваются на растениях. Эти метаболиты способствуют заселению грибами растительной ткани, но многие из них токсичны для животных и человека, – поясняет она.

Отмечено, что человечество соседствует с плесневыми грибами много лет, проблема микотоксикозов становится особенно актуальной сегодня благодаря пристальному вниманию ученых, изучению симптоматики и причин заболевания.

Учитывая, что порядка 25% всего урожая зерновых на планете заражено микотоксинами, чье негативное воздействие на здоровье животных и птицы ежегодно приносит порядка $200 млн убытков агросектору, а также невозможность полностью избавиться от такого опасного соседства, решение проблемы сводится к мониторингу сырья и контролю готовых комбикормов на содержание микотоксинов.

Проблема микотоксинов в кормах признана во всем мире. Из-за многокомпонентного состава кормов нельзя с уверенностью сказать, что корма полностью свободны от микотоксинов, напротив, они могут содержать одновременно несколько микотоксинов. Опасность в их синергетическом эффекте, по отдельности микотоксины могут быть относительно безопасны, но вместе негативно повлияют на организм.

В 2011 году специалисты Ленинградской межобластной ветлаборатории проверили более 4 тыс. образцов комбикормов и зерновых, только 6% проб показали превышение существующих максимально допустимых уровней (МДУ) микотоксинов.

Около 60% исследованных проб заражено микотоксинами на уровне половины МДУ и выше, их опасность в том, что они могут накапливаться в организме животных до уровней, вызывающих заболевания и смерть от токсинов.

Микотоксины снижают продуктивность животных, резистентность организма, провоцируют различные незаразные и инфекционные заболевания, в тяжелых случаях отравления грозят массовой гибелью. Чаще возникают проблемы с печенью, почками, а причины иммунодепрессивности ветврачи порой не могут определить, потому что мало кто связывает их с микотоксинами.

Если в хозяйстве начинаются проблемы с продуктивностью, возникают расстройства пищеварения, животные неравномерно растут, плохо проходят вакцинации – скорее всего причина в микотоксинах.

Токсичные вещества открывают дорогу инфекционным болезням, иммунитет животных ослабевает, в тяжелых случаях при неконтролируемом кормлении возможен массовый падеж. Но сейчас люди все-таки становятся более грамотными, знают о проблемах, понимают, что нужна профилактика, и серьезных отравлений становится все меньше.

Влажный и прохладный климат, например Северо-Западного региона, способствует выработке наиболее токсичных соединений трихотеценовой группы: Т-2, НТ-2 и дезоксиниваленола (ДОН). Даже в небольших дозах они негативно влияют на центральную нервную систему животных, провоцируют образование опухолей, изъязвления кишечного тракта и других слизистых оболочек. Этими токсинами чаще других зерновых бывают заражены кукуруза и продукты ее переработки.

Часто встречаются фузариотоксины: Т2-токсин, зеараленон, дезокисниваленол, фумонизины, а также аспергиллотоксины, такие как афлатоксин В1, охратоксин А и др. Попадая через корма в организм животных и птицы, они накапливаются в продукции и создают угрозу для здоровья людей.

Однако, точно предсказать воздействие того или иного микотоксина на организм животного довольно сложно, т.к. оно зависит от типа микотоксина, полученной дозы, вида животного, его половозрастной группы и состояния здоровья. Чаще от микотоксикозов страдают свиноводство и птицеводство, поскольку в этих отраслях используется больше концентрированных кормов. Также большому риску подвергаются молодняк и высокопродуктивные животные.

Одно дело, если взрослое животное употребит токсичный корм – на единицу массы тела придется не так много микотоксинов, другое – если речь идет о молодняке. Например, поросята очень чувствительны к микотоксинам, велик риск падежа.

Точно сказать, насколько может снизиться продуктивность животных в результате микотоксикоза в том или ином случае, невозможно: влияние минимальной дозы микотоксинов может быть незаметным, а сильное отравление грозит падежом, поэтому последствия будут зависеть от степени зараженности кормов.

Действие микотоксинов зависит от вида животных: например, небольшая доза зеараленона не является критичной для птицы, а вот у свиней и КРС может вызвать серьезные заболевания.

Бороться с микотоксинами нужно комплексно, начиная с подготовки семян и агротехнических мероприятий, когда корма уже поражены микотоксинами, специалистам на ферме бывает очень непросто справиться с проблемой.

Масштаб проблемы зависит от культуры земледелия и того, как люди смотрят на кормопроизводство: какие технологии применяют в полях, как контролируют хранение зерна.

Когда люди начинают бороться с микотоксинами уже в поле, можно добиться самых хороших результатов. Профилактика и получение чистого зерна намного лучше, чем попытки что-то сделать с зараженной продукцией.

Для борьбы с микотоксинами нужно создавать сорта, устойчивые к заражению грибными болезнями, грамотно использовать агротехнику и фунгициды. Например, при безотвальной обработке почвы нужно понимать, что болезнетворные микроорганизмы в пожнивных остатках не гибнут за зиму, поэтому во время сева и вегетации важно использовать фунгициды.

Сказывается и хранение: если протекает крыша и в помещении высокая влажность, будут развиваться микроскопические грибы. Надо грамотно отслеживать всю технологическую цепочку производства кормов, а для этого нужны квалифицированные кадры, с чем в сельском хозяйстве, к сожалению, часто бывает проблема.

Первичный этап борьбы с микотоксинами – это контроль сырья во время сбора и хранения и ограничение условий появления плесневых грибов, поскольку даже если качественное здоровое зерно загрузить на элеватор, где есть плесень, оно заразится.

Зимой и весной содержание микотоксинов в кормах выше, поэтому именно в этот период важно особенно четко контролировать их качество и при необходимости применять препараты, снижающие негативное воздействие микотоксинов на организм.

Регулярный анализ кормов и мониторинг изменения токсичности необходимы для оценки ситуации и грамотного использования адсорбирующих препаратов.

Новый подход к проблеме сохранения кормов предполагает, что предупреждение образования плесени намного дешевле, чем устранение ее последствий, поскольку микотоксинов очень много и бороться с каждым отдельно сложно.

Если перед закладкой сырья на хранение обработать его противоплесневым препаратом, оно будет храниться до года без изменения каких-либо вкусовых и качественных характеристик. Плесневые грибы имеют сложное строение клеточной стенки, что создает трудности для проникновения внутрь клетки. Новая технология активированных пропионатов, позволяет как бы открыть ворота внутрь клетки плесени и ввести туда компоненты, которые ее уничтожат. Кроме того, благодаря этой технологии можно закладывать на хранение зерно с повышенной влажностью, правда, в этом случае при обработке увеличится дозировка препарата.

Современные скрининговые методы диагностики микотоксинов позволяют сельхозпредприятиям и комбикормовым заводам самостоятельно наладить контроль сырья или готового корма. Однако при отборе проб необходимо учитывать неравномерность распределения микотоксинов в массе корма. Отбор проб, должен проводить обученный правилам отбора добросовестный работник, понимающий принципы составления представительной пробы для лабораторного анализа.

Самый простой метод анализа микотоксинов – с помощью иммунохроматографических (ИХА) тест-полосок, этот метод доступен каждому хозяйству.

На этот тест нужно минут десять, в результате мы получим ответ, есть в пробе микотоксины или нет. Отобранную пробу нужно измельчить с помощью мельницы или обычной кофемолки, провести экстракцию буфером, который входит в комплект, перемешать в течение трех минут, дать отстояться или отфильтровать, затем капнуть 100 мкл на тест-полоску и через пять минут получить ответ. Инкубация происходит при температуре окружающей среды, нет необходимости использовать специальный инкубатор. Для количественной оценки микотоксинов в пробе можно приобрести портативный денситометр, который считывает информацию с тест-полоски и проводит измерение. С помощью входящего в комплект мини-принтера можно тут же распечатать результат и приложить к отчетам, также результаты анализа можно сохранить на компьютере. Метод ИХА доступен по цене пробирки, пипетки и штативы можно использовать любые.

Никакого специального оборудования для полуколичественной оценки не требуется. Покупка набора для количественной оценки, состоящего из денситометра, сканера и принтера, обойдется примерно в 115 тыс. руб. При наличии хотя бы небольшой производственной лаборатории можно использовать количественный вариант анализа – иммуноферментный (ИФА). Этот вариант уже требует минимальных навыков лабораторной работы, а основное измерительное оборудование для него – стриповый или планшетный ридер обойдется примерно в 50–200 тыс. руб. По ее мнению, контроль кормов в хозяйстве позволяет существенно сэкономить деньги и время, поскольку результата из внешней лаборатории еще надо дождаться, хроматографический анализ более дорогой и длительный. Стоимость определения микотоксинов зависит от лаборатории и метода, и варьируется от 200 до 800 руб. – В развитых и высокотехнологичных хозяйствах обычно есть оборудование для контроля микотоксинов.

Однако следует понимать, что оба варианта – и ИХА, и ИФА – являются так называемыми скрининговыми методами. Они специально разрабатываются, чтобы быть быстрыми, простыми и как можно более дешевыми. При скрининге важно не допускать ложноотрицательных результатов (т.е. цель – не пропустить подозрительную пробу). Если же на основании полученных данных принимается решение большой значимости, результат анализа все-таки придется подтверждать во внешней лаборатории. Но вместо отправки на хроматографию большого объема проб можно сделать, например, 50 тестов ИХА, выбрать 10 подозрительных и отдать в лабораторию только их.

Скрининговые методы определения содержания микотоксинов с применением тест-систем иммуноферментного анализа доступны для специалистов производственных технических лабораторий комбикормовых заводов, но экономически невыгодны тем, кто закупает корма, а не производит их самостоятельно – в этом случае проще и целесообразнее обращаться в специализированные ветеринарные лаборатории.

В России нужны система организации контроля, специализированные центры, куда сельхозпроизводители могли бы обратиться. Важно и обучение специалистов, потому что прогресс не стоит на месте, и в последние годы исследователи узнали много нового как о самих токсинопродуцирующих грибах, так и о методах анализа их вредоносности.

1 2