Биологические науки/ 6. Микробиология

к.х.н. Таутова Е.Н., к.х.н. Хамитова А.С., Гулевская Е.Г.

Кокшетауский государственный университет им. Ш. Уалиханова, Казахстан

Афлатоксины в пищевых продуктах
животного происхождения

Микотоксины – это вторичные метаболиты микроскопических плесневых грибов, являющиеся особо опасными токсическими веществами, загрязняющими корма и пищевые продукты. Высокая опасность микотоксинов выражается в том, что они обладают токсическим эффектом в чрезвычайно малых количествах и способны весьма интенсивно диффундировать в глубь продукта. Микотоксины по своим химическим свойствам относятся к различным химическим классам и имеют молекулярную массу от 200 до 500 kD. В настоящее время из кормов и продуктов питания выделено около 250 видов плесневых грибов, большинство из которых продуцирует высокотоксичные метаболиты, в том числе около 120 микотоксинов. Существует предположение, что с биологической точки зрения микотоксины выполняют в обмене веществ микроскопических грибов функции, направленные на выживание и конкурентоспособность в различных экологических нишах [1, 2].

Плесневые грибы поражают продукты как растительного, так и животного происхождения на любом этапе их получения, транспортирования и хранения, в производственных и домашних условиях. Микотоксины могут попадать в организм человека через пищевые продукты – с мясом и молоком животных, которым скармливали корма, загрязненные плесневыми грибами. Использование в животноводстве кормов, пораженных грибами, ведет к гибели или заболеванию скота и птицы [2].

В продуктах питания распространены следующие высокотоксичные микотоксины: афлатоксины, охратоксины, зеараленон, трихотеценовые микотоксины, патулин, а так же и другие микотоксины, которые еще менее изучены.

Афлатоксины – представляют собой одну из наиболее опасных групп микотоксинов, обладающих сильными канцерогенными свойствами [1]. Афлатоксины впервые были выделены в 1961 году из арахисовой муки, зараженной грибом Aspergillus flavus, который и дал название этой группе микотоксинов.

Афлатоксины 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 ферентов, которые, в свою очередь, расщепляют клеточные компоненты. Все перечисленные нарушения приводят к так называемому метаболистическому хаосу и гибели клетки [2, 3].

Часто источником афлатоксинов является, зерно кукурузы, проса, риса, пшеницы, ячменя, орехи – бразильские, грецкие, миндаль, фисташки, фундук, арахис, кешью, специях (различные виды перца, мускатный орех), бобы какао и кофе, некоторые овощи и фрукты, а также семена хлопчатника и других масличных растений. Афлатоксины так же обнаруживают в молоке, мясе, яйцах [1-3].

В настоящее время семейство афлатоксинов включает четыре основных представителя (афлатоксины В1, В2, G1, G2) и еще более 10 соединений, являющихся производными или метаболитами основной группы (М1, М2, В2а, G2a, GM1, Р1, Q1 и другие). Продуцентами афлатоксинов являются некоторые штаммы 2 видов микроскопических грибов: Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus [1].

Aspergillus flavus – вторая ведущая причина аспергиллеза у людей. Пациенты, у которых определяются антитела к Aspergillus flavus часто страдают ослаблением или нарушением иммунной системы. В отличие от большинства грибов, Aspergillus flavus предпочитает сухой жаркий климат. Оптимальная температура для развития гриба составляет 37⁰ С, хотя гриб одинаково хорошо развивается при температурах от 12⁰ С до 48⁰ С. Такой высокий температурный оптимум отчасти обусловливает его патогенность для человека. Aspergillus flavus продуцирует ядовитое вещество в организме человека только в кислых условиях среды [3, 4].

Идеальными условиями для роста Aspergillus flavus являются:

условия окружающей среды и содержание влаги оказывает влияние на продукцию микотоксинов. Образование токсинов усиливается при содержании свободной воды 0,90;

Aspergillus flavus может начать образовывать афлатоксин при 0,83;

при температуре около 25⁰С Aspergillus flavus активно производит афлатоксины. При 10⁰С образование токсинов не отмечалось;

развитие колоний плесневых грибов имеют место при значениях рН от 4 до 8;

идеальная температура от 12 до 48⁰С;

концентрация кислорода и кислотность субстрата не являются существенными для продукции микотоксина;

тип субстрата. Растительный субстрат усиливает образование микотоксинов больше, чем животный и животного происхождения [4, 5].

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

Скрининг-методы (миниколоночный метод, методы тонкослойной хроматографии (ТСХ-методы), флуоресцентный и др.) отличаются быстротой и удобны для проведения серийных анализов, позволяют быстро и надежно разделять загрязненные и незагрязненные образцы.

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 [1, 2].

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 радиоиммуно-химические и иммуноферментные методы, что связано с их высокой чувствительностью. Эти методы основаны на получении антисывороток к коньюгатам микотоксинов с бычьим сывороточным альбумином.

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

Литература:

1. Нечаев А.П. Пищевая химия. СПб.: ГИОРД, 2003 – 640 с.

2. Григорьева Р.З. Безопасность продовольственного сырья и продуктов питания. Уч. Пособие. Кемерово, 2004. – С. 21-26.

3. Смирнов У.С., Зайченко Ф.М., Рубежняк И.Г. Микотоксины: Фундаментальные и прикладные аспекты. // Современные проблемы токсикологии. — 2000. — №1. — С. 2-12.

4. Фадеева Л.М., Волков Д.Г. «Токсинообразующие грибы на пищевых продуктах в Казахстане». // Тезисы докладов симпозиума по микотоксинам. — Киев: Наукова думка., 1982. — С.44-45.

5. Hussein S. Hussein, Jeff rey M. Brasel Toxicity, metabolism and impact of mycotoxins on humans and animals.// Toxicology. — 2001. — В.167. № 2. — Р. 101-134.