Микотоксины и их нейтрализация

Микотоксины и их нейтрализация

Микотоксины могут создавать серьезный риск для здоровья как человека, так и скота (Robens, Richard, 1992).

Некоторые присутствующие в продуктах питания микотоксины вызывают острую интоксикацию, симптомы которой развиваются вскоре после употребления контаминированных продуктов питания. Другие микотоксины, поражающие продукты питания, могут оказывать хроническое воздействие на здоровье людей и животных, в частности, провоцируя онкологические заболевания и иммунодефицит (Barrett, 2005; Wild, Gong, 2010; IARC, 2012; Pierron et al., 2016; Mowaffaq et al. 2017; Claeys et al.,2020).

За последние годы в ряде исследований было показано, что некоторые дрожжи обладают высокой способностью детоксифицировать полностью либо сильно снижать уровень многих опасных микотоксинов (Jakopovic et al., 2018; Intanoo et al., 2018; Vaiciuliene et al., 2019).

В частности, штаммы дрожжей Kluyveromyces marxianus проявляют сильный противогрибковый потенциал и успешно снижают уровни микотоксинов. В экспериментах in vitro летучие органические соединения (ЛОС) K. marxianus были способны значительно ограничивать рост 17 видов грибов, принадлежащих к родам Aspergillus, Penicillium и Fusarium. Дрожжевые ЛОС смогли снизить потенциал биосинтеза охратоксина А Penicillium verrucosum и Aspergillus carbonarius на 99,6 и 98,7% соответственно. Применение ЛОС K. marxianus in vivo против инфекции Fusarium oxysporum и A. carbonarius на томатах и винограде, соответственно, определило полное ингибирование прорастания спор грибов. Тестирование in vitro потенциала связывания микотоксинов живых и инактивированных нагреванием клеток K. marxianus показало снижение охратоксина А и дезоксиниваленола до 58 и 49% соответственно из искусственно загрязненных буферов (Alasmar et al., 2020).

Биодеградация микотоксинов

Биотрансформация или расщепление и детоксикация молекул микотоксина микроорганизмами или ферментом является эффективным и более безопасным методом контроля микотоксинов (Schatzmayr et al., 2006).

Ряд исследований демонстрируют способности K. marxianus эффективно снижать уровень микотоксинов в кормовой пшенице (Repeckienė et al., 2013; Vaiciuliene et al., 2019), а также в комбинированных кормах для животных (Paskevicius et al., 2006).

Афлатоксин

Афлатоксин - наиболее распространенный и значимый микотоксин. Он продуцируется Aspergillus flavus и A. parasiticus (Deiner et al., 1987; Kurtzman et al., 1987). Он стабилен, когда образуется в зернах, и не разлагается при нормальном измельчении и хранении (Brown, 1996). Токсигенные грибы производят токсин в теплых и влажных условиях. Товары, в которых может содержаться афлатоксин, включают кукурузу, арахис, семена хлопка, просо, сорго и другие кормовые зерна (Phillips, 1999).

Как и многие микробные вторичные метаболиты, афлатоксины представляют собой семейство тесно связанных соединений (Moss, 1996), которое включает афлатоксин B1, B2, G1 и G2, но обычно афлатоксин B1 (AFB1) находится в самой высокой концентрации. После употребления кормов, загрязненных афлатоксином, часть проглоченного афлатоксина B1 разлагается в рубце, что приводит к образованию афлатоксикола. Оставшаяся фракция абсорбируется в пищеварительном тракте путем пассивной диффузии и гидроксилируется в печени до афлатоксина M1 (Kuilman et al.,2000).

AFB1 также известен как мощный гепатотоксин и гепатоканцероген. Допустимые пределы афлатоксина для откорма свиней составляют 200 ppb, тогда как для откорма мясного скота - 300 ppb. Однако для молодняка скота, птицы и молочного скота допустимые пределы афлатоксина составляют всего 20 ppb. органом-мишенью для афлатоксина (Towner et al., 2000).

Многие корма для молочного КРС содержат афлатоксин, который является вторичным метаболитом, вырабатываемым в основном Aspergillus flavus и A. parasiticus. Семейство соединений включает афлатоксин B1, B2, G1 и G2 (AFB1, AFB2, AFG1 и AFG2). Два дополнительных продукта метаболизма, афлатоксин M1 и M2 (AFM1 и AFM2), часто обнаруживаются в молоке коров, потребляющих корма, загрязненные афлатоксином. AFB1 является наиболее токсичным типом афлатоксинового соединения и входит в группу канцерогенных микотоксинов 1, которые создают серьезные проблемы для здоровья человека и отрицательно влияют на экономику сельского хозяйства. Образуется в печени и выделяется с молоком молочными железами как человека, так и кормящих животных, получающих пищу, содержащую загрязненные AFB1 ингредиенты (Raduly et al., 2020). У молочного скота проглоченный AFB1 биотрансформируется в печени в AFM1, который затем распределяется по тканям, молоку и биологическим жидкостям животного. Кроме того, когда молочный скот потребляет корма, загрязненные 200 или более г / кг AFB1 в течение длительного периода времени, наблюдается снижение потребления корма, скорости роста, лактации и иммунитета, вызванного вакцинацией (Prandini et al., 2009; Upadhaya et al., 2010). Кормление молочного скота кормами, загрязненными AFB1, приводит к заражению молока AFM1 в течение 12–24 часов (Prandini et al., 2009). Присутствие AFM1 в сыром молоке и молочных продуктах является важной проблемой безопасности пищевых продуктов из-за их высокого потребления людьми, особенно детьми. Исследования Intanoo с соавторами убедительно доказывают, что дрожжевые изоляты K. marxianus способны не только эффективно (до 85%) детоксифицировать AFB1 in vitro (Intanoo et al., 2018), но и могут быть использованы для улучшения детоксикации афлатоксина В1 в рубце, уменьшения (на 72,08%) загрязнения молока афлатоксином М1 и улучшения продуктивности молочного скота (Intanoo et al., 2020).

Охратоксин А (ОТА)

Охратоксин A представляет собой комплексное соединение, состоящее из OTA α, связанного через 7-карбоксильную группу с L-B фенилаланином амидной связью (Mobashar, 2010).

Его производят виды Asperigillus и Penicillium, которые загрязняют зерновые, кофейные зерна, виноград и другие фрукты, пиво и вино (Halasz et al., 2009). Охратоксикоз редко обнаруживается у жвачных животных, поскольку микроорганизмы рубца способны гидролизовать амидную связь ОТА с образованием ОТА α, который имеет более низкую токсичность. Тот факт, что молодые животные с развитым рубцом, как сообщается, гораздо меньше страдают от ОТА, чем телята первых двух месяцев жизни (когда рубец не развит), указывает на значимость разложения ОТА в рубце (Sreemannarayana et al., 1988). Однако в случае тяжелого отравления способность рубца к детоксикации может быть превышена (Ribelin et al., 1978). Острый охратоксикоз поражает главным образом домашних птиц, крыс и свиней и приводит к повреждению почек, анорексии и потере веса, рвоте, высокой ректальной температуре, конъюнктивиту, обезвоживанию, общему ослаблению и гибели животных в течение двух недель после введения токсина (Chu et al., 1972; Chu , 1974). Хроническое отравление вызывает уменьшение проглатывания, полидипсию и поражения почек. Свиньи особенно чувствительны к OTA (Elling et al., 1973). ОТА обладает иммунотоксическими и канцерогенными свойствами, уменьшая количество естественных клеток-киллеров, ответственных за разрушение опухолевых клеток.

Зеараленон (ZEN)

Зеараленон - это фитоэстрогенное соединение (Diekman and Green, 1992). Отвечают за него виды Fusarium. F. graminaerium - вид, наиболее ответственный за эстрогенные эффекты у сельскохозяйственных животных (Marasas, 1991).

Основными эффектами ZEN являются репродуктивные проблемы и физические изменения половых органов, аналогичные тем, которые вызываются эстрадиолом: отеки и гипертрофия половых органов у самок предпубертатного возраста, снижение выживаемости эмбрионов у беременных самок, уменьшение количества лютеинизирующего гормона (ЛГ) и прогестерона, влияющих на морфологию тканей матки, снижение молочной продуктивности, феминизация молодых самцов из-за снижения выработки тестостерона, бесплодие и перинатальная заболеваемость. Свиньи очень восприимчивы к отравлению ZEN, тогда как цыплята и крупный рогатый скот проявляют более низкую чувствительность (Coloumbe, 1993). ZEN вырабатывается в очень малых количествах в естественных условиях и, вероятно, в недостаточных количествах, чтобы вызвать проблемы у жвачных животных (Guerre et al., 2000). Однако было показано, что ZEN вызывает бесплодие у пасущихся овец в Новой Зеландии (Towers et al., 1993).

Фумонизин (В1 и В2)

Фумонизины - это метаболиты, продуцируемые Fusarium proliferatum и F. verticillioides. Сообщается, что метаболит FB1 является наиболее токсичным, способствует развитию опухолей у крыс (Gelderblom et al., 1988).

Фумонизины в основном поражают лошадей, свиней и домашнюю птицу, при этом жвачные животные, по-видимому, гораздо менее чувствительны к этому типу заражения (Yiannikouris and Jouany, 2002). Однако зараженная фузарием пшеница при скармливании дойным коровам приводила к усилению разложения сырого протеина и снижению молярного процента пропионата в рубце (Tiemann and Danicke, 2007).

Фумонизины вызывают глубокие поражения печени, желудочно-кишечного тракта, нервной системы и легких. Острые дозы фумонизинов для свиней могут подавлять активность легочных макрофагов, ответственных за устранение патогенов, что приводит к отеку легких (Harrison et al., 1990). У лошадей заражение проявляется в виде серьезных неврологических поражений, ведущих к проблемам с опорно-двигательным аппаратом и атаксии (Yiannikouris and Jouany, 2002).

Допустимые дозы фумонозинов являются самыми высокими для жвачных животных (60 ppm) и 10 ppm для свиней

Трихотецены

Трихотецены продуцируются видами Fusarium (например, F. sporotrichioides, F. graminearum, F. poae и F. culmorum). Их также могут продуцировать представители других родов, а именно Trichothecium (Jones, Lowe, 1960). Трихотецены включают токсин Т-2, диацетоксисцирпенол (DAS), дезоксиниваленол (DON или вомитоксин) и ниваленол. Токсин Т-2 и DAS являются наиболее токсичными. Было показано, что свиньи и домашняя птица очень чувствительны к токсину Т-2, DON (Friend et al., 1992). Однако жвачные животные менее восприимчивы к этим микотоксинам.

Сообщалось, что трикотецены являются потенциальными боевыми биологическими агентами. Например, в исследовании боевых биологических агентов в Камбодже с 1978 по 1981 год, токсин Т- 2, DON, ZEN, ниваленол и DAS были выделены из воды и образцов листьев, собранных в пораженных районах (Watson et al., 1984).

Эти токсины вызывают потерю веса, рвоту, серьезные проблемы с кожей и кровотечение, а в некоторых случаях могут быть причиной гибели животных (Yiannikouris and Jouany, 2002). Как и афлатоксины, они обладают иммунодепрессивными свойствами, действуя как на клеточную иммунную систему, так и на количество макрофагов, лимфоцитов и эритроцитов. Известно, что Т-2 и дезоксиниваленол (DON) подавляют синтез белка и вызывают гибель клеток в различных частях тела. Допустимый предел DON для крупного рогатого скота составляет 10 ppm и 5 ppm для другого домашнего скота (Michael, 2006).


Заказать звонок

Укажите свой контактный телефон, и мы перезвоним вам в течении 5 минут

Отправить заявку
Прикрепить свои файлы