Общая характеристика микотоксинов

Содержание

1. Общая характеристика микотоксинов……………………………….….3

2. Условия развития плесневых грибов........................................................3

3. Классификация митотоксинов……………………………...……………4

3.1. Агаритин……………………………...………………………………4

3.2. Афлатоксины…………………………………………………………5

3.3. Алкалоиды спорыньи………………………………………………...7

3.4. Трихотецены…………………………………………………….……8

  3.4.1. Дезоксиниваленол (вомитоксин)……………………………..8

  3.4.2. Токсины Т-2 и НТ-2………………………………………...…9

  3.4.3. Зеараленон……………………………………………………..9

  3.4.4. Фумонизин В1………………………………………………...10

3.5. Микотоксины, образуемые грибами рода Penicillium………….…10

  3.5.1. Лютеоскринин……………………………………..…….....…11

  3.5.2. Охратоксин А………………………………….………..….…11

  3.5.3. Пенициллановая кислота……………..……….……….….....11

  3.5.4. Патулин………………………..………………….….……….12

  3.5.5. Цитринин……………………………….....…………….….…12

4. Методы борьбы с микотоксикозами…………………..………………..13

5. Помощь при отравлении микотоксинами………………..………….…13

6. Заключение…………………………………………………...………….14

7. Список литературы………………………………………………...……14

 

 

Общая характеристика микотоксинов

В процессе роста и размножения некоторые плесневелые грибы вырабатывают особые метаболиты – микотоксины. Эти ядовитые вещества образуются при поражении плесенью различных кормовых, пищевых и других субстратов, которое может произойти как во время выращивания растений, так и при их хранении, или на этапе производства из них продовольственных товаров, т.е. являются биологическими контаминантами.

В зависимости от видовой принадлежностимикотоксины способны поражать:

· органы кроветворения – токсины Т-2 и НТ-2, спорофузариотоксины;

· мышечные волокна – патулин, алкалоиды спорыньи;

· печеночную ткань – афлатоксины, лютероскирин, исландицин;

· сердечно-сосудистую систему – дендродохины;

· ткани нервной системы – эрготоксины, алкалоиды спорыньи;

· почечную ткань – охратоксин и пеницилловиридикатотоксин.

Микотоксины чаще всего синтезируются несовершенными грибами (формальный класс Fungiimperfecti) родов Fusarium, Aspergillus, Myrothecium, Stachybotrys, Trichoderma, Trichothecium, Penicillium и др.

Условия развития плесневых грибов — основных источников микотоксинов

Микроскопические грибки не обладают высокими требованиями к окружающей среде и могут размножаться в различных условиях. Степень контаминации злаковых культур напрямую зависит от времени их хранения, от вида грибка, поразившего зерно и от того, насколько условия в помещении соответствуют условиям, идеальным для размножения плесени.

Где позволяют условия, грибы, размножаясь, образуют колонии, повышая концентрацию микотоксинов. Некоторые грибы продуцируют опасные токсины только при определённых уровнях влажности, температуры и содержании кислорода в воздухе.

Принято считать, что наибольшее количество микотоксинов образуется в помещениях, отвечающих следующим требованиям:

· Бактериальная нагрузка свободной воды менее 0.85 единиц измерения – большее количество бактериальной микрофлоры подавляет рост большинства грибков, не давая им размножаться в полную силу.

· Температура окружающего воздуха 20-25˚С – многие грибки способны не только успешно размножаться при температурах от 5˚С до 35-40˚С, но и переносить замораживание. Однако вышеуказанный режим является оптимальным для максимально быстрого размножения плесени.

· Наличие крахмала – наиболее благоприятной для плесени средой обитания являются продукты, содержащие в себе большое количество крахмала.

· Кислород – плесень может размножаться, если содержание кислорода в окружающем воздухе составляет не менее 2%.

· Пути распространения – при наличии насекомых, способных разносить споры грибка, накопление микотоксинов происходит значительно быстрее.

· Интенсивность генерации токсина – этот показатель зависит только от индивидуальных особенностей каждого конкретно взятого штамма грибка.

Как видно, разработать методики борьбы с микотоксинами реально. Для этого нужно создать условия хранения продуктов, не отвечающие идеальным для размножения грибка. К сожалению, подобные условия одновременно являются вредными и для самой злаковой культуры, которая начинает быстро приходить в негодность.

Классификация микотоксинов

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, трихотеценовыемикотоксины, охратоксины, фумонизин, зеараленон и его производные, монилиформин, фузарохроманон, алкалоиды спорыньи, циклопиазоновую кислоту, патулин, цитринин и т.п.

Агаритин

Этот микотоксинвыделяется представителями порядка агариковых грибов (Agaricales), в том числе и шампиньона двуспорового (Ag a ricusbísporus).

Мицелий гриба находится внутри субстрата (чаще всего почвы), обладает способностью образовывать ризоморфы и склероции, которые у агарикоидных грибов встречаются довольно редко. Мицелий долгое время может развиваться вегетативно, нарастая в молодых и отмирая в более старых частях. Образование хламидиоспор и оидийагариковыми грибами в природе является редкостью, чаще оно наблюдается у культивируемых грибов.

Предполагается, что под действием агаритин-γ-глутамилтрансферазы из агаритина высвобождается 4-метоксиметилфенилгидразин, который далее может окисляться до соответствующей диазониевой соли, способной оказывать канцерогенное действие.

Первая помощь при поражении агаритином:

· При попадании микотоксина в глаза – тщательно, длительно и обильно промыть глаза и ничем не закапывать. Обязательно обратиться за помощью к врачу-токсикологу, даже если состояние не вызывает никакого дискомфорта.

· При контакте микотоксина с кожей – выбросить одежду, которая была обсеменена агаритином, а поражённый участок кожи тщательно промыть водой, по возможности с мылом. В случае зуда или покраснения пораженного участка кожи следует вызвать скорую помощь или обратиться за медицинской помощью самостоятельно.

· При вдыхании микотоксина – сразу же покинуть загрязнённый участок и глубоко провентилировать лёгкие кислородом, делая глубокие вдохи и шумные длинные выдохи в течение нескольких минут. Если проявились одышка, кашель, жжение во рту, горле или груди, следует обратиться за квалифицированной помощью.

· При проглатывании микотоксина – рвоту не вызывать, а дать выпить 1-2 стакана чистой воды, и транспортировать пострадавшего в больницу.

Афлатоксины

Это микотоксины, которые продуцируют грибы Aspergillusflavus и Aspergillusparasiticus. Они являются контаминантами арахиса, кукурузы и других зерновых и масличных культур (наиболее часто встречаемый афлатоксин B1); относятся к классу поликетидов.

Вегетативное тело аспергиллов — многоклеточный, очень ветвистый мицелий, пронизывающий субстрат. Иногда развивается и обильный воздушный мицелий. У большинства аспергиллов плесневый налет состоит из конидиеносцев с конидиями. У разных видов конидиеносцы имеют различные размеры, могут представлять собой одну клетку или, реже, иметь перегородки, у немногих ветвятся. Верхняя часть конидиеносца вздувается, образуя пузырь, у большинства округлый, у отдельных видов в различной степени вытянутый. На пузыре или радиально, или только в верхней его части размещаются флажковидные клетки — фиалиды, из узкого горлышка которых выходят одна за другой, располагаясь в цепочку, одноклетные конидии. Чем выше по цепочке, тем конидии крупнее, интенсивнее окрашены и более зрелы.

Aspergillusflavus — один из многочисленных видов микроскопических высших плесневых грибов рода Aspergillus или так называемая «жёлтая плесень». Хемоорганогетеротроф, сапрофит и патоген для человека и животных. Распространён повсеместно, значительный рост культур наблюдается при довольно высокой температуре и высокой влажности воздуха (>85%).

Aspergillusparasiticus так же является представителем высших плесневых грибов рода Aspergillus и продуцирует афлатоксины — сильнейшие гепатоканцерогены и смертельно опасные токсины. А. parasiticus продуцирует целую группу афлатоксинов B1, B2, G1 и G2, в отличие от А. flavus, который синтезирует только афлатоксин B1. Распространён повсеместно, рост наблюдается в тех же условиях, как и у А.flavus, поражает преимущественно растения с высоким содержанием жирных кислот и растительных масел.

Всего существует 4 вида мико-афлотоксинов и 10 разновидностей их метаболитов. Их основная мишень в человеческом организме – это печёночная ткань. Убивая клетки печени, которые при гибели быстро замещаются жировой тканью, афлатоксины В1 могут также влиять на работу сердца, почек и селезёнки. Более того, если афлатоксин В1 попадёт с кормом к дойным коровам, то в молоке обязательно будет присутствовать его метаболит – афлатоксин М1.

Афлатоксины могут стать причиной цирроза и рака печени, а также существенно снизить иммунитет, в том числе вызвать неправильное развитие плода у беременных женщин.

Смертельной дозой для взрослого человека считается 75 мг/кг, а токсической, при которой наступает острое отравление – 1,7 мг/кг. При летальном отравлении этим микотоксином смерть наступает в течение 2-х суток от острой почечной недостаточности. Тем не менее, и хроническое отравление афлатоксинами наносит существенный вред организму:

· из-за нарушения обмена витамина D снижается прочность костей;

· значительно сокращается синтез жёлчных солей;

· замедляется всасывание липидов и выработка пигментов;

· происходит нарушение баланса железа, меди и фосфора;

· у детей происходит значимая задержка психического и физического развития.

Основная мера профилактики отравления афлатоксинами в быту – обращать внимание на срок годности продукта, а также на отсутствие посторонних запахов и, тем более, на присутствие плесени, а также правильно хранить продукты дома.

Для уничтожения микотоксинов Aspergillus в кормах применяют обеззараживание с помощью аммиака или гидроксида кальция, или методом экстракции с органическими растворителями. Возможна также обработка кормов горячей водой с солью.

Алкалоиды спорыньи

Спорынья (лат. Claviceps) относится к классу сумчатых грибов, аскомицетов, семейства Спорыньевых (лат. Clavicipitaceae). В роду насчитывается около 50 различных видов, некоторые из них имеют расы, различные фенотипически. В промышленно-фармацевтических целях чаще всего используют Спорынью Пурпурную (лат. Clavicepspurpurea). Для переживания неблагоприятных условий эти грибы образуют склероции – многоклеточные покоящиеся формы. Они содержат мало воды и большое количество питательных веществ.

Склероции гриба спорыньи пурпурной, используемые фармацевтической промышленностью, представляют собой трехгранные, искривленные, продолговатые рожки длинной в 1-3 сантиметра и шириной в 3-4 миллиметра. На изломе рожки белые или желтовато-белые с пурпурной каймой. Рожки спорыньи зимуют в почве и прорастают весной головчатыми образованиями – стромами, на которых развиваются плодовые тела со спорами. Это генеративная стадия. Созрев, споры заражают цветущие злаки. Эта стадия гриба называется сфацелия. Попав в завязь, споры образуют многоклеточный мицелий. Он покрыт липкой жидкостью, называемой медовой росой. У «медовой росы» характерный аромат тухнущего мяса и она приманивает насекомых, разносящих спорынью на другие растения. Через неделю-две, в зависимости от влажности воздуха, после образования «медовой росы» образуются склероции. Изначально они изжелта-коричневые, затем становятся серо-фиолетовыми и лишь потом, созревая, рожки спорыньи, выросшие на ржи, становятся черно-фиолетовыми.

В стадии образования склероция происходит биосинтез алкалоидов – эрготамина, эрготоксина и эргометрина. Кроме того, склероции содержат алколоиды группы клавина: пенинклавин, костаклавин. Также в рожках спорыньи найдены аминоксилоты: валин, аланин, аспарагин, фенилаланин и лейцин; азотосодержащие соединения: бетаин, холин, урацил, гуанозин; 33-35% жирного масла; молочная кислота; окрашенные вещества: хризергоновая и секалоновая кислоты; сахара и белки.

В средние века достаточно часто возникали эпидемии, получившие название «Антониев огонь». Это были массовые пищевые отравления алкалоидами спорыньи, в основном – эрготинином, который, при проглатывании, вызывает судороги и спазмы гладкой мускулатуры, расстройства психики и нарушения зрения. Отдалённым последствием отравления микотоксином спорыньи является осложнённая катаракта, а чрезмерное употребление алкалоидов спорыньи приводит к быстрой смерти.

Выделяют две формы эрготизма: гангренозная— «огонь святого Антония» (сопровождается нарушением трофики тканей из-за сужения капилляров в конечностях) и конвульсивная— «ведьмина корча».

Современная агротехника выращивания злаков практически избавила посевы зерновых от поражения спорыньёй. Однако, разновидность Claviceps purpurea-G1 в небольших количествах культивируется для производства лекарств, которые помогают в лечении психических, неврологических и гинекологических заболеваний, а также применяются при родах (остановки маточного кровотечения и побуждения матки к сокращению).

Трихотецены

Трихотеценовыемикотоксины — вторичные метаболиты, которые продуцируются в основном микроскопическими плесневыми грибами (микромицетами) рода Fusarium, а также в меньшей степени Stahybotrys, Trichoderma, Cephalosporium, Trichothecium и Mizothecium. Контаминанты, являются сильными иммунодепрессантами, поражают органы кроветворения, ЖКТ, повышают риск возникновения геморрагий (кровоизлияний) внутренних органов человека. В основе механизма токсического действия лежит способность ингибировать синтез белка.

Fusarium – род анаморфныхсумчатых плесневых грибов. Грибы этого рода имеют два типа конидий - макро- и микроконидии. Макроконидии большей частью с 3—5 перегородками, реже с 6—9, веретеновидные, веретеновидно-серповидные, серповидные, реже ланцетовидные. Микроконидии одноклеточные, реже с одной и еще реже с 2—3 перегородками, обычно овальные, яйцевидные, эллипсовидные, реже шаровидные, грушевидные и веретеновидные.

Представители рода имеют существенное значение как грибы, приносящие вред народному хозяйству и патогены, вызывающие заболевания или токсикозы у растений и животных, в том числе человека.

Источниками трихотеценов являются пищевые продукты, корма для животных, поражённые в основном микромицетами рода Fusarium. Контаминация происходит в основном при несоблюдении санитарно-гигиенических правил и технологических требований к подготовке и хранения сырья для производства пищевой продукции и кормов.

В большинстве случаев трихотеценами загрязнены зерновые культуры (кукуруза, пшеница, овёс, ячмень), а также масличные и бобовые культуры (арахис).

Токсины Т-2 и НТ-2

Микотоксин Т-2 является продуктом жизнедеятельности плесени рода Fusarium, а микотоксин НТ-2 – это главный, особо токсичный его метаболит. Они сходны по своему строению, поэтому, лабораторные анализы на определение содержания их в продуктах и кормах выполняются совместно. Мультикомбинация«афлотоксин + Т-2 + НТ-2» является характерной для разновидностей фузариумной плесени, которая прорастает во влажных, но прохладных условиях, поэтому поражает лишь некоторые зерновые во время их цветения, в основном овёс.

Микотоксины Т-2 и НТ-2 представляют опасность, как для человека, так и для всех сельскохозяйственных животных, а также для промысловых рыб, выращиваемых в искусственных водоёмах.

У людей, превышение граничных норм этих микотоксинов в продуктах питания свыше чем 50 мкг/кг, может привести к развитию алиментарной токсической алейкии или к алиментарному токсическому агранулоцитозу. Одной из причин развития таких заболеваний может быть употребление в пищу перезимовавшего на полях зерна, что в настоящее время практически исключено. Тем не менее, трихотеценовыемикотоксины, и сегодня, включены в обязательный список обнаружения их содержания в продуктах.

Зеараленон

Этот микотоксин также вырабатывается плесневыми грибами, относящимися к роду Fusarium (F. graminearum, F. culmorum). Чаще всего эти грибы поражают кукурузу, ячмень, овес, орехи, амарант, черный перец; они  теплолюбивы, им необходима высокая влажность, поэтому распространены в южных странах, однако они способны расти на складах хранения зерна, если влажность воздуха достаточно высока.Зеараленонотносится к лактонам резорциловой кислоты и представляет собой нестероидное эстрогенное вещество, механизм действия которого ещё недостаточно выяснен. Споры грибов обитают в почве, откуда они попадают и поражают растения, выделяя при этом микотоксин F2.

Зеараленон, а в особенности его разновидность – зеранол, который в 4 раза токсичнее, поражает свиней, коров и овец. У животных обоего пола опухают половые органы, начинается бесконтрольный рост грудных желез. У самок фиксируют выкидыши и бесплодие. При попадании зеранола с кормом к курицам, снижается уровень производства яиц и эти микотоксины могут в них накапливаться.

Фумонизин В1

Этот микотоксин продуцируется грибами Fusariummoniliforme и F. p roliferatum, паразитирующими на кукурузе и продуктах, которые из неё производятся. Фумонизин B1 является ингибитором церамидсинтазы, и поэтому способствует тому, что в нервных клетках накапливаются сфинганин и сфингозин, которые в сою очередь ускоряют процесс программируемой клеточной гибели. Более того, благодаря особой структуре молекул, фумонизины легко встраиваются в клеточные биологические мембраны и повреждают их. Из-за этого фумонизиновыймикотоксин В1 также представляет и канцерогенную опасность.

Медики однозначно доказали, что повышенная заболеваемость раком пищевода в некоторых провинциях Китая, в ЮАР и Италии, вызвана частым употреблением дроблёной кукурузы, поражённой фумонизином В1.

В животноводстве, применение кормов, поражённых микотоксином Ф-В1, приводит к отёку лёгких и поражению печени, почек и белого вещества головного мозга.

Лютеоскринин

Грибы Penicilliumislandicum, которые поражают жёлтый рис, содержат токсичный пигмент его мицелия – лютеоскирин, и вырабатывают такие митотоксины, как: руброскирин, эритроскирин, циклохлоратин и исландицин. Последний микотоксин, являясь хлорсодержащий пептидом, представляет особую токсическую опасность для организма человека.

Впервые о печёночной канцерогенностилютеоскирина заговорили в середине 50-х годов прошлого столетия, в Японии, где наблюдалась «эпидемия» микотоксикозов и циррозов печени. Как было выяснено, в этом были повинны лютероскирин и исландицин, содержащиеся в японском, американском и испанском рисе. Во время исследований, японские учёные установили, что наибольшую токсическую опасность представляет исландицин (исландитоксин), в то время, как токсичный пигмент – лютеоскирин, придающий рису особую желтушность, обладает слабой токсичностью, но зато является своеобразным маркером присутствия микотоксинов.

Охратоксин А

Это микотоксин продуцируется грибами рода Penicillium (Penicilliumverrucosum) и Aspergillus (Aspergillusochraceus, A.carbonarius, A.niger). Является контаминантом. Источниками охратоксинов служат растительные продукты, в особенности зерновые культуры (пшеница, ячмень, кукуруза ит.д.). Все охратоксины проявляют сильную нефротоксичность. Охратоксин А подозревается в смертельном заболевании почек, распространённом среди населения Балкан – балканская эндемическая нефропатия. При этом ведутся исследования, доказывающие, что охратоксин А негативно влияет на мужскую репродуктивную функцию, нервные волокна, и в том числе угнетает развития всех тканей человеческого эмбриона.

Пенициллановая кислота

Это вещество представляет нейро- и нефротоксическую опасность для человека. Вырабатывается плесневелыми грибами Penicilliumaurantiogriseum и Penicilliumfennelliae, которые поражают фасоль, кукурузу, спаржу и землянику. Этот микотоксин так же рассматривается, как возможный фактор в этиологии балканской эндемической нефропатии.

 

 

Патулин

Микотоксинвырабатывается мицелием грибов Penicilliumexpansum, Aspergillus, Byssochlamys и нескольких других, паразитирующих в основном на яблоках. Эти виды плесени также могут поражать плоды груш, персиков, вишен, а также грейпфруты, некоторые злаки и овощи.

Несколько десятилетий назад этот микотоксин применялся как антибиотик в ветеринарии, но сегодня его использование прекратили, поскольку доказано его сильное побочное воздействие на желудочно-кишечный тракт животных.

Высокотоксичен (при пероральном приёме), поражает органы ЖКТ, обладает канцерогенным и генотоксическим воздействием. Проводятся исследования по поводу понижающего иммунитет и мутагенного воздействия этого микотоксина на клетки человека.

Цитринин

Этот микотоксин впервые был выделен из Penicilliumcitrnlum в качестве антибиотика, но не был ни разу применён, поскольку оказался сильно токсичным для мочевыделительной системы человека. Сейчас эту разновидность микотоксина обнаруживают на поражённых плесенью злаках с повышенной влажностью зерна, в подсолнечном жмыхе и кокосовой стружке, пряностях, подгнивших яблоках и испорченных молочных продуктах.

На сегодня не доказано мутагенное и канцерогенное воздействие цитринина на человеческий организм, но проводятся исследования на его причастность к балканской эндемической нефропатии.

Заключение

Микотоксины – опасные для здоровья человека токсиканты, способные привести к летальному исходу. В группу риска по отравлению ими входят люди, часто употребляющие в пищу злаки, семена подсолнечника, а также свежие овощи и фрукты. Следует помнить, что микотоксины сохраняют свои токсичные свойства на протяжении многих лет. Покупая продукты с рук, без соответствующей дорогостоящей проверки на содержание в них микотоксинов, человек подвергает себя риску развития микотоксикозов, которые сложно диагностировать, а поэтому и сложно вылечить.

 

Список литературы

1) Промышленная микология: Учебное пособие /В.А.Галынкин, Н.А.Заикина, И.В.Миндукшев, Н.А.Юрлова. СПб.: Изд-во СПХФА, 2003.

2) Жизнь растений: в 6-ти томах. — М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров. 1974.

3) Р.В. Куцик, Б.М. Зузук, «Спорынья. Аналитический обзор», журнал «Провизор», № 11, 2002.

4) Микотоксины и микотоксикозы//Д.Диаз (ред.). М.: Печатный город, 2006.

5) М.С.Соколов, О.А.Монастырский, Э.А.Пикушова, «Экологизация защита растений» Изд-во:ОНТИ ПНЦ РАН, 1994.

6) https://www.romerlabs.com/ru/

7) http://www.biomin.net/

 

 

Содержание

1. Общая характеристика микотоксинов……………………………….….3

2. Условия развития плесневых грибов........................................................3

3. Классификация митотоксинов……………………………...……………4

3.1. Агаритин……………………………...………………………………4

3.2. Афлатоксины…………………………………………………………5

3.3. Алкалоиды спорыньи………………………………………………...7

3.4. Трихотецены…………………………………………………….……8

  3.4.1. Дезоксиниваленол (вомитоксин)……………………………..8

  3.4.2. Токсины Т-2 и НТ-2………………………………………...…9

  3.4.3. Зеараленон……………………………………………………..9

  3.4.4. Фумонизин В1………………………………………………...10

3.5. Микотоксины, образуемые грибами рода Penicillium………….…10

  3.5.1. Лютеоскринин……………………………………..…….....…11

  3.5.2. Охратоксин А………………………………….………..….…11

  3.5.3. Пенициллановая кислота……………..……….……….….....11

  3.5.4. Патулин………………………..………………….….……….12

  3.5.5. Цитринин……………………………….....…………….….…12

4. Методы борьбы с микотоксикозами…………………..………………..13

5. Помощь при отравлении микотоксинами………………..………….…13

6. Заключение…………………………………………………...………….14

7. Список литературы………………………………………………...……14

 

 

Общая характеристика микотоксинов

В процессе роста и размножения некоторые плесневелые грибы вырабатывают особые метаболиты – микотоксины. Эти ядовитые вещества образуются при поражении плесенью различных кормовых, пищевых и других субстратов, которое может произойти как во время выращивания растений, так и при их хранении, или на этапе производства из них продовольственных товаров, т.е. являются биологическими контаминантами.

В зависимости от видовой принадлежностимикотоксины способны поражать:

· органы кроветворения – токсины Т-2 и НТ-2, спорофузариотоксины;

· мышечные волокна – патулин, алкалоиды спорыньи;

· печеночную ткань – афлатоксины, лютероскирин, исландицин;

· сердечно-сосудистую систему – дендродохины;

· ткани нервной системы – эрготоксины, алкалоиды спорыньи;

· почечную ткань – охратоксин и пеницилловиридикатотоксин.

Микотоксины чаще всего синтезируются несовершенными грибами (формальный класс Fungiimperfecti) родов Fusarium, Aspergillus, Myrothecium, Stachybotrys, Trichoderma, Trichothecium, Penicillium и др.