Пищевые микотоксикозы

Концепция понятий «физиологическая потребность», «рекомендуемая норма потребления», «пищевая плотность рациона».

В отечественной литературе до сих пор отождествляют понятия «физиологическая потребность» и «рекомендуемая норма (размер, величина, уровень) потребления», что приводит к терминологической и смысловой путанице, неправильным представлениям и выводам. При всей своей взаимосвязанности эти понятия принципиально различны как по смыслу, так и методам их определения и количественному выражению.

Физиологическая потребность – объективная величина, определяемая природой и не зависящая от человеческих знаний, её нельзя нормировать и рекомендовать.

Рекомендуемая норма потребления, наоборот, устанавливается на основании изучения физиологической потребности. Рекомендуемая норма потребления пищевых веществ должна учитывать индивидуальные физиологические потребности отдельных людей. Согласно определению ФАО/ВОЗ, «рекомендуемые количества потребления – являются такими количествами, которые достаточны для поддержания нормального здоровья почти у всех людей». Комитет по пищевым нормам Совета по пищевым продуктам и питанию Национальной Академии наук США даёт следующее определение: «Рекомендуемые пищевые нормы – это такие уровни потребления эссенциальных пищевых веществ, которые на основе доступных научных знаний рассматриваются как достаточные для

Микотоксины – это органические природные соединения сложной химической структуры (кумарины, алкалоиды, пептиды), являющиеся вторичными метаболитами почвенных микроскопических грибов, паразитирующих на разных растениях. При попадании микотоксинов в организм млекопитающих, включая человека, они оказывают токсическое действие. Микотоксины влияют на обмен веществ человека на клеточном и молекулярном уровнях, проявляя в том числе и мутагенную активность. Некоторые микотоксины имеют канцерогенную направленность действия: афлотоксин, зеараленон, патулин, охратоксин и фумонизин.

Эти соединения относятся к неизбежным контаминантам продовольственного сырья – их присутствие в соответствующем продовольствии полностью исключить нельзя, а можно лишь ограничить. При этом практически не существует надёжных методов их удаления из пищевых продуктов в процессе технологической и кулинарной переработки. Микотоксины относятся к чрезвычайно термостабильным соединениям, выдерживающим температуру 100ºС и более.

Микотоксины способны аккумулироваться в кукурузе, зерновых, соевых бобах, арахисе, орехах, масличных растениях, бобах какао, зёрнах кофе и другом сырье, а также в кормовых культурах. Токсинообразование может происходить как при выращивании растений, так и при последующем обороте продовольственного сырья (транспортировке и хранении) в условиях, благоприятных для развития грибов. Под влиянием применяемых пестицидов наиболее быстрому прогрессивному отбору у плесневелых грибов подвергаются признаки протеолитической и амилолитической активности и, связанное с ними, токсинообразование. К усугубляющим фактоам следует отнести общее потепление климата на планете, расширяющее ареал распространения токсигенных грибов.

Заболевания животных и человека, развивающиеся в результате потребления продукции, содержащей микотоксины, называют микотоксикозами. В группу микотоксикозов у человека включают афлатоксикозы, фузариотоксикозы, эрготизм и ряд других патологических состояний. Три генерации микроскопических грибов – Aspergillus, Penicillium и Fusarium являются наиболее частыми контаминантами кукурузы, зерновых, соевых бобов, арахиса, масличных и орехов.

Афлатоксины и афлатоксикозы. Микроскопические грибы рода А.flavus и другие аспергиллы продуцируют афлатоксины типа В₁, В₂, G₁, G₂ в крахмальных зерновых культурах (кукурузу, пшенице, сорго, овсе, ячмене, просе и рисе), в соевых бобах, орехах, специях, арахисе и масличных культурах. Наличие грибов в растениях не всегда напрямую связано с высокой концентрацией токсинов – для токсинообразования должны быть созданы благоприятные условия. Влажность зерновых культур, составляющая 18% (при водной активности 0,85), соевых бобов – 15 и арахиса – 8 - 9%, является оптимальной для формирования токсина. Температурный оптимум продукции токсина составляет 24 - 35ºС. В условиях температурного оптимума продукция токсина продолжается 24 часа и биологически значимая его концентрация образуется в течение нескольких дней. При влажности продукта более 30% образование токсина прекращается, как при температуре ниже 12 и выше 42ºС.

Поступая в организм сельскохозяйственных животных с загрязнёнными кормами, афлатоксин типа В трансформируется в аналогичные соединения типа М, которые накапливаются во внутренней среде и выделяются с молоком. Количество выделяемого с молоком афлатоксина М₁ составляет в среднем 1 – 2% суммы поступивших с кормами афлатоксинов типа В.

Афлатоксингы в организме человека подвергаются внутриклеточному гидроксилированию монооксигеназной системой с образованием вторичных метаболитов (включая афлатоксин М₁ и эпоксидные соединения). При недостаточности клеточной защиты, к которой относится конъюгация с восстановленным глутатионом и взаимодействие с витаминами-антиоксидантами (ретинолом, аскорбиновой кислотой и токоферолом), не связанные вторичные электрофильные продукты способны повреждать белковые и нуклеиновые соединения, вызывая сенсибилизацию организма, нарушая функцию мембран, повреждая наследственную информацию и инициируя канцерогенез. Наибольшей токсичностью обладает афлатоксин В₁.

Афлатоксикоз относится к пищевым отравлениям и может проявляться в двух формах: острой интоксикации и хроническом субклиническом отравлении.

Острая интоксикация возникает при поступлении больших доз афлатоксина и проявляется в виде геморрагического некроза печени, отёка, летаргии. Летальный исход, составляющий 25% всех случаев, наступает от прямого поражения печени.

При хроническом субклиническом отравлении воздействие осуществляется на алиментарный и иммунологический статус. При этом все поступающие дозы афлатоксинов кумулируются, усиливая риск развития рака печени. Увеличение риска развития гепатомы связано с разблокированием гена-супрессора Р53 и активацией доминантных онкогенов. В силу этого афлатоксины отнесены к 1-му классу канцерогенов и миеют очень жесткие нормативы остаточных количеств в продовольствии: 5 мкг/кг в растительных продуктах и 0,5 мкг/кг в молоке. Выявление афлатоксинов в пище и кормах производится с помощью иммуноферментного анализа и хроматографических методов.

Опасность развития рака печени также увеличивается в 25 – 30 раз при сочетании экспозиции афлатоксинами и персистенцией в организме вирусов гепатита В и С за счёт подавления афлатоксинами механизмов репарации ДНК, повреждённой вирусами гепатита. Развитие вторичного иммунодефицита в условиях хронической субклинической нагрузки афлатоксинами связано с аплазией тимуса, уменьшением количества и функциональной активности лимфоцитов, подавлением фагоцитарной активности и снижением активности комплимента. Нагрузка афлатоксинами снижает иммунный ответ на вакцинацию.

Основным результатом влияния афлатоксинов на пищевой статус является снижение массы тела у взрослых и замедление роста у детей. Это связано с блокированием синтеза белка за счёт ковалентной связи афлатоксина с ДНК. Антиалиментарное действие афлатоксина особенно проявляется в условиях белковой недостаточности. Для оценки степени хронической нагрузки афлатоксинами в крови определяется афлатоксин-альбуминовый комплекс, циркулирующий 30 – 60 дней после поступления токсинов в организм. Учитывая множественные пути биотрансформации и кинетики афлатоксинов, в качестве биомаркера используется также концентрация вторичных метаболитов (включая афлатоксин М₁) в моче.

Наибольшее распространение афлатоксикозов регистрируется в странах, расположенных между 40º северной и южной широты, в развивающихся странах этого географического региона. Учитывая интенсивный поток продовольствия в рамках мирового торгового пространства, опасность перераспределения нагрузки афлатоксинами с вовлечением других стран становится с каждым годом всё более актуальной.

Размножению аспергилл в растениях и накоплению афлатоксина способствуют ряд факторов, в том числе тип почвы, активность насекомых вредителей, стадия развития растений.

Профилактика афлатоксикозов связана с комплексом мероприятий, направленных на снижение концентраций афлатоксинов в пищевой продукции и кормах для сельскохозяйственных животных.

1. Делаются попытки распространения в качестве биологического срдства защиты неафлатоксигенныхвидов грибков, вытесняющих токсигенные.

2. Использование генетически модифицированных растений с устойчивостью к насекомым обеспечивает снижение накопления афлатоксинов в культурных растениях, таких как кукуруза. Это факт объясняется уменьшением общего числа повреждений растения насекомыми и ухудшением за счёт этого условий размножения грибов.

3. С генетической модификацией связывают возможность получения растений, непосредственно устойчивых к контаминации грибами или обладающих способностью инактивировать токсин.

4. Используемые для борьбы с сорняками и грибами пестициды способствовали значительному полиморфизму плесеней, в ряде случаев расширив их адаптивные возможности и повысив токсигенный потенциал.

5. При хранении потенциально опасного продовольственного сырья необходимо соблюдать такие условия, при которых не происходит рост грибов и не интенсифицируется токсинообразование: влажность не должна превышать 10%, а температура 10ºС.

6. При этом должны проводиться регулярные дезинсекционные и дератизационные мероприятия, поскольку наличие насекомых и грызунов способствует повышению влажности продукции.

7. Целесообразно также использовать инертную атмосферу в хранилищах.

8. Профилактические мероприятия по предупреждению поступления афлатоксинов в организм сельскохозяйственных животных, которые трансформируются и накапливаются в животном продовольственном сырье, должны быть направлены на контроль безопасности кормов и строго выполнения регламентации их получения и оборота, использование специальных добавок к корму, усиливающих детоксикацию образовавщихся афлатоксинов (глюкаминозные эфиры, дрожжевые экстракты) или способствующие их энтеросорбции в желудочно-кишечном тракте животного (активированный древесный уголь и Na-Ca-алюмосиликатов /глин/).

9. Промышленная переработка загрязнённого грибами и токсинами сырья способна уменьшить опасность продукта в результате использования следующих методов:

· Разбавления – приём разбавления заключается в перемешивании продукции, содержащей высокие концентрации афлатоксина, с боле чистыми партиями, с обязательным контролем средней пробы после получения смеси;

· Деконтаминации – денатурация афлатоксина в продукции при обработке её щелочами, аммонийными солями или озоном. При этом существует опасность реформирования афлатоксинов в кислой среде желудка.

· Метод сепарации основан на удалении загрязнённых зёрен, бобов или орехов из общей массы продукта. Установлено, что распределение афлатоксина, например в арахисе, связано с накоплением его основного количества (80%) в наименьших по размеру и сморщенных семенах.

К мерам алиментарной профилактики афлатоксикозов относится обеспечение полноценного питания, в первую очередь достаточное поступление белка, витаминов А, Е, С, β-каротина, биофлавоноидов, кальция и пищевых волокон. Именно эти нутриенты снижают степень инкорпорации токсинов из желудочно-кишечного тракта во внутреннюю среду и обеспечивают работу II фазы трансформации ксенобиотиков, в рамках которой детоксицируются продукты метаболической активации афлатоксинов и осуществляется защита специфических белков, липидов, нуклеиновых кислот. Установлено также, что хлорофилл, поступающий в составе овощей и зелени, способствует снижению степени токсического эффекта афлатоксинов.

Фузариотоксины и фузариотоксикозы.

Почвенные микроскопические грибы рода Fusarium (Gibberella) способны продуцировать целый ряд микотоксинов класса трихотиценов. К типу А трихотиценов относятся Т-2 токсин и НТ-2 токсин, а к типу В – дезоксиниваленол (ДОН), 3-ацетил ДОН, 15-ацетил ДОН, ниваленол, фузаренон Х, зеараленон и фумонизины (В₁, В₂, В₃).

Тип доминантно продуцируемого микотоксина зависит не только от вида гриба, но и от внешних условий, главным образом, от влажности продукта и температуры воздуха. Несколько различных микотоксинов могут продуцировать один и тот же гриб, в то же время аналогичные типы трихотиценов способны накапливать разные виды грибов. Например, F. moniliforme может синтезировать как зеараленон, так и фумонизины, а F. graminiarum отличается способностью к образованию токсинов практически любого типа (ДОН, зеараленон, Т-2).

Трихотицены накапливаются в разнообразных зерновых (пшенице, ячмене, овсе, рисе, кукурузе), произрастающих в жарких регионах всех континентов. Интенсивность их продукции зависит от климатических условий, применяемых сельскохозяйственных технологий и условий хранения зерновой продукции. Оптимальный рост и способность к продукции токсина наблюдается при температуре выше 15ºС и влажности продукта от 17 до 30%. При этом индивидуальные оптимумы имеются у всех видов Fusarium. Например, Fusarium sporotrichoides способны вырабатыватьтоксин Т-2, начиная с температуры 7ºС.

Трихотиценовые токсины не разрушаются при высоких температурах, выдерживая нагревание до 120 - 180ºС, устойчивы к действию кислот, но инактивируются в щёлочной среде. Так при кулинарной обработке кукурузы с использованием щёлочных компонентов (что является особенностью в некоторых регионах) количество токсина снижается на 72 – 88%.

Различные способы технологической и кулинарной обработки зернового сырья и продуктов по разному влияют на содержание фузариотоксинов в готовом блюде (изделии). При переработке кукурузы методом влажного помола содержащиеся в сырье фузариотоксины, относящиеся к водорастворимым соединениям, переходят в основном в жидкую фракцию с минимальными остаточными количествами в крахмале и фруктоолигосахаридах. При сухом помоле кукурузы и других зерновых наибольшие уровни токсина определяются в зародышевой части и отрубях, а наименьшее – в муке и крупах. Так в пшеничной муке содержание трхотиценов не превышает 50% их количества в зерне. При варке макаронных изделий в воду выходят до 80% трихотиценов. Использование экструзионных технологий не ведёт к снижению остаточных количеств микотоксинов, что связано с их устойчивостью к высоким температурам и гипербарии. Не снижается уровень трихотиценов при выпечке хлеба и в процессе пивного производства.

В организме животных при содержании их на кормах, занрязнённых фузариотоксинами, накопление токсических метаболитов не происходит в отличие от афлатоксинов.

При поступлении в организм трихотицены оказывают разнообразное отрицательное воздействие на здоровье как человека, так и сельскохозяйственных животных. Они вызывают расстройства питания (анорексию, снижение массы тела), некрозы в желудочно-кишечном тракте, костном мозге и лимфоидной ткани и оказываю нейротоксическое, гемотоксическое, кардиотоксическое, тератогенное и иммуномодулирующее действие, снижают устойчивость к инфекциям и стрессу.

Патогенез действия фузариотоксинов на клеточном уровне связан с нарушением синтеза белка (за счёт трансляционного блока и ингибирования элонгации пептидной цепи) и индукцией апоптоза. Относительно низкие дозы трихотиценов вызывают стимуляцию иммунной системы: повышение уровня IgA, цитокининов, интрлейкина-6.

В наблюдениях на животных показано, что поступление в организм с пищей ДОН и ниваленола сопровождается повышенным образованием иммунных комплексов IgA, которые накапливаются в почках и вызывают патологию, сходную с громелуронефритом у человека.

Напротив, высокие дозы фузариотоксинов подавляют иммунную активность, действуя непосредственно на уровне костного мозга, лимфатических узлов, селезёнки, тимуса и интестинальной лимфатической системы. Например, ДОН, проникая в лейкоциты, последовательно индуцирует фосфорилирование митогенактивирующих протеинкиназ, активирует транскрипционный фактор и экспрессирует циклооксигеназу-2, ускоряя тем самым апоптоз. В результате иммуносупрессия проявляется в снижении числа лейкоцитов, а также сывороточных IgM и IgG.

Острое токсическое действие фузариотоксинов характеризуется радиомиметическими эффектами, такими как диарея, рвота, геморрагии, коллапс, лейкоцитоз. При длительной хронической нагрузке неьольшими дозами трихотиценов (ДОН, ниваленол) развивается анорексия, атаксия, нейроэндокринные нарушения и иммунодефицит, наблюдаются явления истощения. Количество ДОН регламентируется в продовольственном зерне, изолятах растительных белков, крупе и муке на уровне 0,7 – 1 мг/кг.

Описанным случаем острого фузариотоксикоза является алиментарно-токсическая алейкия. Данное заболевание связано с употреблением в пищу хлеба, произведённого из перезимовавшего на поле зерна. В процессе длительного пребывания в поле зерно подвергается массивному заражению грибами Fusarium sporotrichoides, которые вырабатывают токсины Т-2 и НТ-2 и обладают выраженным (в большей степени, чем у ДОН и других трихотиценов) гематотоксическим (миелотоксическим) эффектом. Гематотоксический эффект фузариотоксинов характеризуется тромбоцитопенией, лейкопенией, нарушением свёртывания крови и снижением устойчивости к инфекциям.

Основными клиническими проявлениями алиментарно-токсической алейкии являются: септическая ангина (воспалительное поражение миндалин, мягкого нёба, задней стенки глотки), геморрагическая сыпь и подкожные кровоизлияния на туловище и конечностях, мелкие серозно-кровянистые высыпания на слизистой оболочке рта и языка, высокая лихорадка. Возможны также носовые, кишечные и маточные кровотечения. Летальность может достигать 60% и более. Количество токсина Т-2 регламентируется в продовольственном зерне на уровне 1 мг/кг, а в крупе и муке на уровне 0,1 мг/кг.

При попадании в организм значимых количеств зеараленона возникает так называемый эстрогенный синдром, характеризующийся увеличением концентрации эстрогенов в крови, что приводит к целому ряду симптомов в рамках гиперэстрогенизма, в частности к набуханию молочных желёз или гинекомастии. Количество зеараленона регламентируется в продовольственном зерне и изолятах растительных белков на уровне 0,1 – 1,0 мг/кг, а в крупе и муке – 0,2 мг/кг.

Высокой нейротоксичностью и канцерогенной активностью отличаются фумонизины Этот тип трихотиценов накапливается главным образом в кукурузе и его продуцируют F. moniliforme. При поступлении фумонизинов в организм кроме общих для трихотиценовой нагрузки последствиу может развиться лйкоэнцефаломаляция, а вкачестве отдалённого последствия – рак различной локализации, в частности пищевода. Рекомендуемые безопасные уровни суммы фумонизинов в продовольствии сотсавляют 2 – 4 мг/кг (норматив США, Европейского Союза).

Общие принципы профилактических мероприятий по снижению нагрузки фузариотоксинами практически аналогичны таковым для афлотоксикозов. Комплекс превентивных мер следует проводить, выделяя критические контрольные точки.

1. Селекция (в том числе с использованием генно-инженерных приёмов) сельскохозяйственных культур с выбором устойчивых к Fusarium растений.

2. Применение оптимальной агротехнологии: недопущение ротации кукурузы с другими зерновыми, использование селективных фунгицидов и биологических средств защиты растений, мелиорирование.

3. Строгое соблюдение установленного регламента уборки урожая (календарные сроки, климатические условия, технология неконтаминирующей уборки).

4. Строгое соблюдение установленного регламента послеуборочной обработки зерновых (высушивание всего зерна до 15% влажности в течение 24 – 48 час после уборки урожая).

5. Охлаждение зерна после сушки до температуры не выше 15ºС.

6. Удаление из продукции всех поражённых зёрен. (Поражённые Fusarium зёрна кукурузы имеют вид гнилых или сморщенных с изменённым цветом. Признаком поражения Fusarium у других мелких зерновых является наличие «ржавых» зёрен. Поражённые зёрна по цвету делят на красные, продуцирующие трихотиценны, и розовые, продуцирующие токсины других типов). При количестве поражённых зёрен, превышающем 1 – 3 % всей партии, зерно подлежит проверке на наличие и количество микотоксинов и очистке от поражённых зёрен.

7. Хранение зерна в водопроницаемых хранилищах при проведении периодических проветриваний (если нет постоянного кондиционирования), дезинсекционных и дератизацилонных мероприятий.

8. Зерно периодически и перед отправкой на пищевую переработку должно подвергаться визуальной ревизии и лабораторному контролю над остаточными количествами микотоксинов (иммуноферментные и хроматографические методы)

9. При поступлении на пищевое производство вся продукция, потенциально опасная по наличию микотоксинов, подлежит документальному контролю (наличие сертификата качества производителя, подтверждающего её безопасность) или лабораторному исследованию.

10. Поддержка механизмов алиментарной адаптации за счёт сбалансированного питания (в том числе достаточное поступление нутриентов, участвующих в клеточных защитных процессах – полноценного белка, витаминов антиоксидантов, кальция).

Дата добавления: 2014-01-11