Описание основных микотоксинов и их влияния на организм человека

Краткая характеристика микотоксинов

Среди многочисленных факторов окружающей среды токсические вещества - микотоксины, образуемые микроскопическими грибами, в последнее время привлекают все большее внимание. Микотоксинами называют ядовитые продукты обмена веществ (метаболизма) плесневых грибов, образующиеся на поверхности пищевых продуктов и кормов. Токсигенные грибы чрезвычайно широко распространены в природе, и при благоприятных условиях (повышенные влажность, температура) они могут поражать различные пищевые, кормовые, производственные вещества и наносить существенный урон народному хозяйству. Потребление продуктов и кормов, контаминированных (загрязненных микроорганизмами) этими грибами и микотоксинами, может сопровождаться тяжелыми заболеваниями человека и сельскохозяйственных животных - микотоксикозами.

Причиной  микотоксикозов животных могут быть микотоксины, содержащиеся в концентрированных, грубых и сочных кормах, пораженные различными патогенными и плесневыми грибами. Микотоксикозы чаще всего  протекают хронически, так как продукты жизнедеятельности различных микроскопических грибов накапливаются в органах и тканях животных при длительном скармливании недоброкачественных кормов. Такие микотоксины как афлатоксины В1, дезоксиниваленол (вамитоксин), зеараленон, Т-2 токсин, патулин, афлатоксин М, поступают в организм животных с растительными кормами и с кормами, содержащими отходы молока, фруктов, овощей, орехов, семян масличных культур.

Определить  понятие микотоксины весьма сложно, поскольку их действие не ограничивается только влиянием на животных и человека, а распространяется также на растения, простейших, насекомых, микроорганизмы, вирусы, то есть понятие микотоксины интерферирует с понятием антибиотики, которые, в свою очередь, оказывают действие не только на микроорганизмы. Введение "дозовых нормативов" мало чем помогает определению понятия микотоксины. Микотоксины являются важнейшими вторичными метаболитами микроскопических грибов, которые признаны одними из наиболее вредных для здоровья человека и животных агентов. И не случайно микотоксины введены в перечень регламентированных в пищевых продуктах, кормах и сырье веществ.

Кажущееся изобилие зерна и его продуктов  никого не должно обманывать, поскольку  экологической безопасности зерна  никто гарантировать не может. В основных зернопроизводящих регионах России накоплен громадный инфекционный потенциал токсинообразующих грибов. Мощным фактором, определяющим повышенное токсинообразование, является систематическое воздействие на них фунгицидов и протравителей семян. Устойчивые к ряду этих пестицидов штаммы увеличивают образование микотоксинов в сотни раз.

Присутствие микотоксинов в кормах приводит к  серьезным последствиям, вызывая  отравления и целый спектр заболеваний  смешанной этиологии у сельскохозяйственных животных, тяжесть которых зависит от дозы микотоксина, возраста, пола, вида животного, их физиологического состояния. Многие грибные метаболиты, которые обладают иммуногепатодепрессантным, мутагенным и канцерогенным свойствами, изменяя химическую структуру, переходят в продукты животноводства. Проведенные лабораторные исследования кормов из различных районов Краснодарского края показали присутствие в них следующих микотоксинов: Т-2 токсин, зеараленон, охратоксин А, фумонизин В1, ДОН (вомитоксин). В подавляющем большинстве случаев они встречаются в различных сочетаниях до 4 видов и концентрациях, меньших допустимых в России уровней. При этом они усиливают патогенное действие друг друга.

Случаи  острых кормовых отравлений наблюдаются  редко, но снижение продуктивности животных и показателей роста поголовья, связанное с плесневыми грибами, встречается повсеместно.

Экономический ущерб от микотоксикозов обусловлен снижением продуктивности животных и их воспроизводительной способности; снижением эффективности усвоения кормов и их использования на производство продукции; повышением восприимчивости животных к заболеваниям; увеличением материальных затрат на лечение и профилактические мероприятия; ухудшением качества получаемой продукции, а в случае превышения допустимых концентраций микотоксинов - ее полной непригодности к использованию; угрозой здоровью человека в случае появления микотоксинов в мясе, яйцах, молоке и других продуктах животноводства.

Как у животных, так и у человека клинические картины микотоксикозов общие и соответствуют следующим чертам: микотоксины не передаются от животного к животному; применение антибиотиков или лекарственных препаратов минимально эффективно или вообще не оказывает воздействия на ход заболевания; вспышки болезни часто носят сезонный характер; вспышки обычно связаны с конкретной специфической пищей или кормом; на степень поражения часто влияют вид, возраст, пол и уровень кормления животных. Исследования подозрительного корма или продуктов питания часто выявляют следы активности грибов.

Существует три важных механизма действия микотоксинов.

Во-первых, это нарушение концентрации, абсорбции и обмена в организме питательных веществ. Во-вторых, это изменения в эндокринной и нейроэндокринной системах. В-третьих, и что самое важное, это подавление иммунной системы животного. Еще более усложняют диагноз микотоксикозов вторичные симптомы, вызванные условно-патогенными возбудителями заболеваний вследствие подавления иммунной системы при действии микотоксинов. Способствуют возникновению заболеваний, вызванных патогенной микрофлорой (колибактериоз, псевдомоноз, сальмонеллез и др).

Известно  около 240 токсичных плесневых грибов. Из плесеней, развивающихся на пищевых  продуктах, примерно 60-75% следует рассматривать  как токсичные. На сегодня известно свыше 100 микотоксинов. Далее приведены наиболее распространенные микотоксины в соответствии со степенью их токсичности.  

1.1. Афлатоксины. Это ядовитые вещества, вырабатываемые плесневыми грибами, главным образом аспергиллами. Оказывают токсическое действие на печень млекопитающих, птиц, рыб; потенциальные канцерогены.

Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus - продуценты афлатоксинов, широко распространены в окружающей  среде. Обычно они находятся  в почве и заражают произрастающие  на ней продовольственные культуры. Поэтому не удивительно, что арахис, созревающий в почве и имеющий шероховатую поверхность, всегда заражен этими и другими грибами. Афлатоксины, как и все другие микотоксины, попадают в пищевые продукты из следующих источников:

• 1) из видимо заплесневелого сырья;
• 2) из сырья без видимой плесени;
• 3) из растительных продуктов, в которых присутствие плесени не доказано;
• 4) из продуктов животного происхождения, в которых наличие афлатоксинов обусловлено характером корма;
• 5) из продуктов ферментации.

1. Сырье с заметной плесенъю (видимо заплесневелое сырье). Сильно пораженные плесенью продукты растительного происхождения не представляют собой значительного интереса, так как обычно мы не употребляет их в пищу. Однако при развитии плесени в мешках с мукой, зерном, в силосе возникает возможность попадания плесени в корм животных. В России встречается кормление животных силосом с плесенью, что приводит к попаданию афлатоксинов в мясо и молоко.

2. Сырье без видимой плесени. К этой группе относятся плоды, на которых между семядолями может появиться плесень. Например, арахис или чечевица, орехи в скорлупе, косточковые плоды, ядра персиковых и абрикосовых косточек, миндаль, каштаны или мускатные орехи нередко содержат незамеченную, образующую афлатоксины, плесень. Афлатоксины в пораженном сырье распределяются  неравномерно. 

По  российским нормам доза афлатоксина  В1 не должна превышать 0,005 мг/кг продукта, в ФРГ - 0,01, а в США - до 0,02 мг/кг.

3. Растительные продукты, в которых  присутствие плесени не установлено. Поверхностный налет плесени легко удаляется, а при хорошей очистке сырья мицелий и жизнеспособные споры могут почти или вовсе отсутствовать, Однако в таком сырье и изготовленных из него продуктах могут содержаться токсины. Дело в том, что в процессе переработки афлатоксины не разрушаются, в лучшем случае при сортировке удаляются наиболее пораженные, измененные участки или частицы продукта. Поэтому целенаправленное исследование сырья или продуктов на наличие афлатоксинов и других токсинов позволяет обнаружить «замаскированные» микотоксины. Имеются данные о присутствии афлатоксинов в пасте из арахиса (ореховом масле), белом вине, в сухом концентрате супа из гороховой муки и в пшеничной муке и даже пироге с фруктами.

4. Присутствие афлатоксинов в  продуктах животного происхождения  в зависимости от состава корма. Находящийся в корме дойных коров афлатоксин В1 частично (до 0,1 - 0,8%) выделяется с молоком в виде афлатоксина М1. В 69% проб сухого обезжиренного молока и 64% сухого цельного молока обнаруживали содержание афлатоксина М1 до 4 мкг/кг. Проводили специальные исследования по кормлению свиней кормом, содержащим афлатоксин В1 в количестве 500 мкг/кг, Наибольшая концентрация афлатоксинов была обнаружена в печени (137 мкг/кг) и в почках (54 мкг/кг) животных. Мышечная и жировая ткань содержали следы афлатоксинов.

5.Продукты, полученные в процессе  брожения (ферментации). К этой категории относятся пищевые продукты, полученные путем брожения, из молока или мяса, а также ряд восточно-азиатских изделий. Сыры и сырокопченые колбасы могут во время созревания специально или случайно покрываться плесенью, которая продуцирует афлатоксины.  

1.2. Патулин. Патулин - продукт обмена ряда плесневых грибов, встречающихся на фруктах, фруктовых изделиях и других пищевых продуктах. Это вещество обладает канцерогенными и мутагенными свойствами. Известны следующие основные продуценты патулина: Penicillium expansum - возбудитель коричневой гнили в яблоках, грушах, айве, абрикосах, персиках и томатах; Penicillium urticae - встречающийся иногда на этих же плодах и вызывающий гниение; Byssochlamis nivea  - термоустойчивый гриб, выделенный из фруктовых соков В России ПДК патулина допускается не более 50 мкг/кг. 

1.3. ДОН и зеараленон. Наиболее широко распространенными в мире являются микотоксины, продуцируемые грибами рода Fusarium. Эти грибы наиболее часто поражают злаковые сельскохозяйственные культуры и способны продуцировать ряд микотоксинов трихотеценовой  группы, из которых своими токсическими свойствами и высокой частотой обнаружения выделяется дезоксиниваленол (ДОН). Наряду с ним в ряде случаев в пораженном зерне выявлялся другой фузариотоксин - зеараленон. Современные данные указывают на то, что зеараленон периодически обнаруживается в зерне, в частности в кукурузе, которая бьша поражена гнилью в початках, обычно от 0,1 до 200 мкг/г продукта. Зеараленон иногда обнаруживается также в пшенице, ячмене, овсе, сорго, кунжуте, сене, кукурузном силосе, кукурузном масле и крахмале из кукурузы, содержащей зеараленон. Предельно допустимые концентрации в продуктах питания ДОНа и зеараленона в России составляет 1,0 мг/кг. 

1.4. Охратоксин. Обнаружение токсичности гриба Aspergillis ochraceus привело к выделению трех химически родственных токсических метаболитов - охратоксинов А, В и С. Они могут проникать в организм через кожу и дыхательные пути. При отравлении в печени происходит жировая инфильтрация паренхиматозных клеток. Кроме того, наблюдаются изменения в эндоплазматическом ретикулуме и набухание митохондрий. Установлено, что 6-8% проб ячменя и овса и до 10% проб заплесневелой пшеницы были загрязнены охратоксином А. В одной из четырех проб заплесневелых сырых кофейных зерен было обнаружено до 90 мкг/кг охратоксина А. В России этот токсин пока не регламентируется.

На заседании Научного общества по изучению действия микотоксинов на человека в Гиссене (Германия) в августе 2003 года было сделано сообщение о  том, что найдены новые микотоксины в основных продуктах питания. Так, в озимой пшенице обнаружены грибки фузарии, попадающие в муку и синтезирующие ниваленол, который поражает желудочно-кишечный тракт и почки. Из грибков плесени выделили вещество цитринин, действующее на почки и вызывающее рак в экспериментах на животных. Новый метод позволяет определять цитринин в муке, отрубях, хлебобулочных изделиях, зернах какао. Охратоксин С, обнаруженный в виноградном соке и вине, подавляет реакции иммунной системы в 100 раз сильнее, чем известный охратоксин А. Ученые считают, что необходимо изучить большое количество химических веществ для определения их токсического действия на организм человека. В ЕС уже разработаны стандарты на содержание микотоксинов в кофе, финиках и арахисе.

В настоящее время нет эффективных химических способов борьбы с загрязнением продуктов урожая злаковых культур микотоксинами. Так что, с одной стороны из плесени получают антибиотики, с другой - вредные субстанции. Из-за заплесневелого хлеба люди умирали во время Второй мировой войны.

Более 40 видов фитопатогенных грибов загрязняют продукты урожая микотоксинами. Некоторые из них обладают сильнейшим канцерогенным, психотропным и токсическим  действием, чрезвычайно опасным  для людей н сельскохозяйственных животных. Исследование микотоксинов в России в основном ограничивается определением содержания 5 микотоксинов (из более чем 2000 известных) в сельскохозяйственном пищевом сырье, пишевых продуктах и кормах, Проверка образцов из партий зерна, пораженного токсиногенными грибами, биотестами на наличие скрытой токсичности обнаружила ее в 70% проверенных образцов. Установлена связь уровня скрытой токсичности зерна и эернопродуктов с токсичностью продукции животноводства и птицеводства, полученной при использовании токсичного зерна на корм.

Расширение масштабов экспорта и импорта зерна способствует быстрому распространению фитопатогенных грибов фузариев по всему миру. Среди них наибольшей токсиногенностью обладают виды и штаммы, поражающие злаки, возделываемые на зерно. Высокотоксиногенные штаммы фузариев, заражающие злаковые, уже составляют более 70% популяции этих грибов в агроценозе. В зараженном зерне грибы не прекращают токсинообразования при хранении в зернохранилищах; через 4 месяца в зерне может накопиться до 300 ПДК фузариотоксина зеараленона. Употребление загрязненных им продуктов приводит к тяжелейшим нарушениям обмена половых гормонов, поражению половых органов. общему отравлению организма. России реально угрожает загрязнение зерна фузариотоксинами фумонизинами. Помимо острого общетоксического действия, они оказываются еще и сильнейшими канцерогенами.