Пищевые микотоксикозы и их профилактика.

Пищевые микотоксикозы возникают в результа­те употребления в пищу продуктов питания, содержа­щих токсические метаболиты микроскопических гри­бов. Пищевые микотоксикозы характеризуются очаго­востью, нередко эндемичны, проявляются в острой и хронической форме при многообразии клинической картины и патоморфологических изменений, неконта­гиозны.

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 вглубь 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.

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.

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

5.1. Фузариотоксикозы. Грибы рода Фузариум, распространены в почве, зерновых и бобовых, на овощах. Развитию способствует повышенная влажность и температура от +4°С до -4°С (перезимовавшее под снегом зерно). Токсины устойчивы к нагреванию (200°С и более), сохраняют активность длительное время. К фузариозам относят: алиментарно-токсическую алейкию, отравление "пьяным хлебом" и, предположительно, эндемическую нефропатию.

Фузариоз. Возбудителями болезни являются грибы из рода Fusarium - чаще всего F. graminearum Schw. и F. Avenaceum Seac. Это заболевание зерна отмечается при созревании в годы с избыточным количеством осадков, а также при длительном нахождении колосовых зерновых культур в валках в условиях повышенной относительной влажности воздуха. Распространяется гриб конидиями (споры бесполого размножения), которые разносятся дождем, ветром и насекомыми.

При поражении колоса в начале молочной спелости развитие его приостанавливается, пленки преждевременно желтеют и нередко покрываются розовым налетом спороношений гриба. Фузариоз колоса может быть причиной щуплости, легковесности, потери всхожести, морщинистость оболочек с белесым цветом, бело-розовым или оранжевым налетом грибницы (особенно в бороздке). Грибница, поражая колоски, часто проникает в зерно. При слабом поражении она располагается в оболочках зерна, а при более сильном проникает в алейроновый слой. При этом значительно изменяется химический состав - белок разлагается с выделением аммиака (NH₃), разрушаются крахмал и частично клетчатка.

Поражение зерна пшеницы и ячменя фузариозом сопровождается загрязнением зерна высокотоксичными веществами грибного происхождения – микотоксинами. В фузариозной пшенице и ячмене обычно накапливаются дезоксиниваленол (ДОН, вомитоксин) и зеараленон.

Согласно медико-биологическим требованиям и санитарным нормам качества, действующим в РФ, для зерна продовольственного назначения установлены максимально допустимые уровни (МДУ) микотоксинов,

№	Микотоксины МДУ (мг/кг)
	Дезоксиниваленол (ДОН вомитоксин)	0,7 мг/кг в пшенице 1 мг/кг в ячмене
	Зеараленон	1 мг/кг (пшенице и ячмене)

 

Для обеспечения безопасности потребителей товарные партии зерна с признаками поражения фузариозом, сформированные на токах сельскохозяйственных или хлебоприемных предприятий, должны обязательно подвергаться контролю содержания дезоксиниваленола и зеараленона. Анализ содержания микотоксинов в продовольственном зерне проводят в специальных лабораториях, аккредитованных в системе сертификации.

Выявление фузариоза колоса зерновых культур осуществляют обследованием на посевах пшеницы и ячменя с начала молочной спелости, не реже чем через 10-14 дней. Обследования производятся специалистами зернопроизводящих хозяйств совместно с сотрудниками районных и межрайонных станций защиты растений и пунктов сигнализации и прогноза появления и развития вредителей и болезни растений.

По характеру заражения различают зерно явно фузариозное и подозрительное на фузариозность - скрытая форма.

Явно фузариозное зерно: зерна обычно щуплые и нежизнеспособные; грибница фузариума пронизывает все зерно целиком. Это происходит в результате глубокого поражения зерна при раннем заражении в поле, в фазе молочной и в начале восковой спелости.

Скрытая форма фузариоза грибница распространяется в плодовой и семенной оболочках. Она появляется в случае позднего заражения или слабого раннего поражения на корню, при уборке или в условиях хранения при повышенной влажности. Признаками скрытой формы считают розоватое окрашивание, морщинистость и вздутость зерен.

Зерно, пораженное фузариозом, ядовито. Мука, полученная из зерна, содержащего мицелий гриба, непригодна для питания. Так называемый «пьяный хлеб» из фузариозного зерна вызывает отравление (фузариотоксиоз), похожее на опьянение (головокружение, рвота, сонливость). При скармливании фузариозного зерна животным отравление сопровождается пищевыми расстройствами и тяжелыми нервными проявлениями (резкое возбуждение, затрудненность движений, расстройство зрения, временное бешенство).

Фузариоз не во всех случаях завершается образованием зерна с токсичными свойствами. При содержании в партии более 1% фузариозного зерна ее недопустимо использовать на продовольственные цели. Если по заключению санитарных или ветеринарных лабораторий такое зерно окажется нетоксичным, то его направляют на фураж, в противном случае - на технические цели. В практике использования зерна, пораженного фузариозом, применяют подмешивание его к партиям здорового зерна. Количество подмешиваемого зерна рассчитывают по специальной методике в зависимости от степени поражения зерна в партии (примерно до 3-5%).

 

При скармливании скоту фузариозное зерно также добавляют к здоровому. Эффективен прогрев зараженного зерна в сухом состоянии при температуре 80-90 ᵒС в течение 2-3 часов. Фузариоз не подавляет процессы брожения, поэтому пораженное зерно может быть использовано в ацетонобутиловой промышленности.

Гриб пораженного зерна может заразить и здоровое зерно, обладает сапрофитными (питание остатками растений) свойствами, грибы из рода Fusarium могут развиваться на влажном зерне во время зимнего хранения. При этом в результате образования обильной грибницы зерно склеивается в плотные комья. Поэтому зерно, убранное в сырую погоду или пораженное грибом, нельзя смешивать со здоровым, а следует хранить отдельно. Кроме того, при хранении необходимо, чтобы влажность зерна не превышала 1З-14%.

5.1.1.Алиментарно-токсическая алейкия (септическая ангина). Клиника. Алиментарно-токсическая алейкия (септическая ангина), развивается постепенно. Вначале - катаральная ангина, лёгкий гастрит, затем возникают изменения со стороны крови (снижение числа лейкоцитов) до 800 и менее т.е. в 10 раз - лейкопеническая стадия. В дальнейшем число лейкоцитов снижается до 400-200, уменьшается количество гемоглобина. На коже появляется геморрагическая сыпь. Развивается тяжелая ангина с дифтирическим воспалением зева. Затем развивается некротический процесс и может появиться картина комы (ангиозно-геморрагическая стадия). Летальность может достигать 50 - 70%.

Профилактика состоит в своевременной уборке урожая зернобобовых, запрещение употребления в пищу мучных изделий, изготовленных из зерна, перезимовавшего под снегом.

5.1.2. Отравление "пьяным хлебом" возникает в результате употребления мучных изделий изготовленных из зерна, пораженного грибом Fusarium graminearum. Поражается зерно в период роста, грибок развивается при хранении зерна в валках, сырых зернохранилищах. Токсины воздействуют на ЦНС.

Клиника: тошнота, головокружение, шаткая походка, эйфория, упадок сил. При повторном поступлении токсина - головные боли, нарушение координации движений, судороги, спутанность сознания, возможны диспепсические явления. В тяжёлых случаях - психические расстройства, резкая астения, анемия.

Профилактика - улучшение агротехнических мероприятий и правильное хранение зерна.

5.1.3.Эндемическая нефропатия - возникает при употреблении в пищу продуктов, изготовленных из зерна пораженного грибом фузариум споротрихоидес, который образует нефротропный токсин. Заболевание носит хроническое течение с поражением почек, мочевыводящих путей и образованием в 1/3 случаев полипов, папилом, карцином. Заболевание наблюдалось в определённых сельских районах в семьях, употреблявших хлеб из зерна, выращенного на приусадебных участках.

5.2. Эрготизм - заболевание, возникающее в результате употребления в пищу зерна, поражённого грибом клавицепс пурпуреа. На зерне вырастают склероции гриба, которые называют спорыньей или маточными рожками (содержат эргонин, эрготамин, эрготоксин и др.).

Спорынья. Это заболевание, вызываемое грибом класса сумчатых Claviceps purpurea (пурпурная булава) Поражает чаще рожь, а в районах с большой влажностью в период цветения растения в значительной степени проявляется на пшенице, ячмене и других злаковых. Заражение спорыньей происходит во время цветения зерновых культур. Созревшие споры переносятся ветром с проросшего склероция на завязи цветущих злаков. Там они прорастают и образуют грибницу, уничтожая содержимое клеток завязи. Затем на отдельных пораженных завязях колосков появляется липкая жидкость, а во время созревания хлебов образуются вместо зерен так называемые рожки спорыньи, или склероции, - зимующая форма грибницы. Они имеют продолговатую форму, длиной от 2 до 40 мм, сначала фиолетового, а затем черно-фиолетового цвета, внутри белые или с розовым оттенком. В рожках содержаться ядовитые вещества - алкалоиды (эрготомин, эрготоксин, эргобазин), вызывающие заболевание эрготизм (эрго - французское название спорыньи). Признаками этого заболевания являются головокружение, слабость, судороги. Оно может привести к смертельному исходу в результате паралича дыхательного центра. В некоторых случаях при отравлении ядовитыми веществами спорыньи развивается гангрена конечностей. Кроме того, спорынья содержит лизергиновую кислоту, физиологически активное вещество гриба, вызывающее наркотические галлюцинации у человека.

Во время уборки склероции гриба частично осыпаются на поверхность почвы, а часть их попадает в зерно в качестве примеси.

Мука, отруби или отходы с содержанием спорыньи свыше 2% считаются опасными для животных и птицы - их можно скармливать лишь в ограниченных количествах.

Ядовитые свойства спорыньи при хранении постепенно ослабевают, их снижает также сушка зерна. Для очистки зерна от спорыньи следует применять различные зерноочистительные машины - с ситовыми и триерными поверхностями, а также сильное аспирирование. В крепких растворах соли рожки спорыньи всплывают вместе со щуплыми и легковесными зернами. Ограничительными нормами для заготовляемой пшеницы до 4-го класса предусмотрено содержание спорыньи не более 0,05% и в пшенице 5-го класса не более 0,5%. На посевах зерновых культур обычно значительно сильнее поражены растения, находящиеся у края поля, у дороги. В середине поля спорынья, как правило, не обнаруживается, так как при вспашке склероции, находящиеся на поверхности почвы, запахиваются, а на глубине 6-8 см они либо не прорастают, либо прорастают, но головки стромы не достигают поверхности почвы, и заражения растений не происходит.

Клиника: эрготизм проявляется одной из форм - конвульсивной или гангренозной. При конвульсивной поражаются ЖКТ и нервная система. Симптомы - слюнотечение, тошнота, рвота, колики в животе, сонливость, тонические судороги мышц тела. В тяжёлых случаях - галлюцинации, расстройство сознания и психики, судороги ("злая корча").

Гангренозная форма - поражается сосудисто-нервный аппарат. Цианоз, боли в конечностях, некроз на пальцах рук, ног, лице, груди (по типу сухой гангре­ны). Лечение симптоматическое.

Профилактика: основным мероприятием является очистка зерна от спорыньи. Контроль за содержанием спорыньи в муке и крупе.

5.3. Афлатоксины – представляют собой одну из наиболее опасных групп микотоксинов, обладающих сильными канцерогенными свойствами. 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.

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.

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.

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 37 ⁰С, хотя гриб одинаково хорошо развивается при температурах от 12 ⁰С до 48 ⁰С. Такой высокий температурный оптимум отчасти обусловливает его патогенность для человека. Aspergillus flavus продуцирует ядовитое вещество в организме человека только в кислых условиях среды.

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 25 ⁰С Aspergillus flavus активно производит афлатоксины. При 100 ⁰С образование токсинов не отмечалось;

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

- идеальная температура от 12 до 48 ⁰С;

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

- тип субстрата. Растительный субстрат усиливает образование микотоксинов больше, чем животный и животного происхождения.

Афлотоксикоз. Отравление возникает в результате употребления пищевых продуктов, содержащих афлотоксины, которые вырабатывают грибки рода аспергилус флавус, реже других аспергил.

При поступлении с пищей афлотоксины концентрируются в печени. Выделяются с желчью, молоком, мочой.

При остром отравлении отмечаются некрозы и жировая дегенерация печени, нейроинтоксикация, геморрагии, асцит, диарея, некрозы почек. При подостром и хроническом афлотоксикозе развивается цирроз и первичный рак печени.

Афлотоксин B₁ является самым сильным из известных химических канцерогенов. Может быть тератогенный и мутагенный эффект афлотоксинов. Главным в профилактике афлотоксикозов является предупреждение развития плесневых грибов на пищевых продуктах и сельскохозяйственных кормах, недопущение токсинообразования, контроль за соблюдением санитарных правил при хранении продуктов, применение антиплесневых консервантов - сорбиновой кислоты и низина.

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.

Патулиновый микотоксикоз.

Патулин – это поликетидный лактон, продуцируемый некоторыми грибами родов Penicillium, Aspergillus и Byssochlamys, растущими на соках, включая яблочный, грушевый и виноградный. Патулин впервые был выделен в 1940.

При визуальной оценке неразбавленных соков будет заметно плохое их качество. Патулин главным образом связывают с «коричневой гнилью» яблок и другими признаками гниения. В любом фрукте при наличии признаков разложения, гниения или плесневелости будет какое-то содержание патулина.

Основной риск повышается, когда некачественные фрукты используются для приготовления соков и других продуктов их переработки. Имеются сведения о контаминации растительных продуктов, зерновых и силоса. Патулин не относится к сильнодействующим микотоксинами.

Условия хранения фруктов, при которых вероятно повреждение (битые фрукты) и гниение, повышают вероятность образования патулина. В яблочном соке присутствие патулина связано обычно с таким грибом как Penicillium expansum.

Патулин можно изолировать в виде бесцветных или белых кристаллов. Он растворим в воде, метаноле, этаноле, ацетонитриле и менее растворим в диэтиловом эфире и бензоле. Он стабилен в растворах кислот, но может быть разрушен при кипячении в 2N H2SO4 в течение шести часов. Он подвержен щелочному гидролизу, и ферментации (при хранении).

Патулин действует как антибиотик широкого спектра действия и проверен на эффективность при общих простудных заболеваниях. Однако эффективность никогда не проверялась на практике и, из-за незначительной токсичности, его использование в медицинских целях не рассматривается по причине его раздражающего действия на желудок и способности вызывать тошноту и рвоту

Симптомы патулин-токсикоза включают геморрагии в желудочно-кишечном тракте крупного рогатого скота (телят). В 1954 году в Японии патулин привел к смерти 100 коров, которые потребляли контаминированный корм.

ЛД50 патулина для крыс составляет 15 мг/кг тела и 25 мг/кг после подкожной инъекции. При этом смерть была связана с отеком легких. В хронических исследованиях при низких дозировках какого-либо эффекта не наблюдалось. Установлена иммунотоксичность и нейротоксичность патулина. В некоторых исследования установлена генотоксичность, например, что он повреждает ДНК или хромосомы в краткосрочных опытах. Однако, эти исследования были проведены на бактериях или на маммилярных культурах клеток с дозами, которые несущественны для человека.

Основываясь на продолжительных исследованиях на крысах и мышах по исследованию репродукции и канцерогенности, JECFA установила условно переносимую дозу недельного потребления патулина на уровне 7 мкг/кг массы тела.

Самая высокая частота рака пищевода в Нормандии связана с тем, что жители пьют много сидра, кальвадоса, яблочного сока, изготовленного по технологии, не разрушающей патулин.

Профилактика патулинового микотоксикоза состоит в соблюдении правил хранения и реализации свежих фруктов и овощей.

5.5. Зерно, поврежденное головней. Это заболевание, вызываемое грибами порядка Ustilaginales. Споры головни могут причинять вред, организму животного, раздражая или нарушая деятельность слизистых оболочек кишечника. Пшеница поражается твердой (мокрой) головней, пыльной и стеблевой; кукуруза - пыльной и пузырчатой; просо - пыльной. В отдельные годы наблюдается сильное поражение зерна головней.

Твердая (вонючая) головня. Возбудителями твердой головни являются грибы рода Tilletia. Гриб разрушает содержимое зерна, не повреждая оболочки, чешуек и остей. При раздавливании колосков пораженных колосьев в фазе молочной спелости вместо «молочка» выделяется сероватая жидкость, пахнущая триметиламином (запах селедочного рассола). Поэтому твердую головню нередко называют вонючей. В больном колосе вместо зерна образуются серо-бурые мешочки округлой формы - головневые сорусы, близкие. По размерам к зерну. Они легко раздавливаются и состоят из огромного числа мелких спор, образующий темную мажущую массу. Головневые сорусы значительно легче здорового зерна. Споры придают зерну и муке головневый запах и грязный цвет. Хлеб из такой муки плохо пропекается, имеет сладкий вкус и неприятный запах, корка у него серовато-коричневого цвета, с надрывами. Зерно, пораженное головней, относится к вредной примеси. Различают головневое зерно - зерно, у которого запачкана бородка или часть поверхности спорами головни, и мешочки головни - оболочки зерна, заполненные мажущей массой спор головни. В результате загрязнения здорового зерна спорами или мешочками головни может появляться головневый запах.

Для очистки от спор головни поверхности головневого зерна его необходимо обрабатывать в моечных машинах, подвергать трехкратной обработке в щеточных машинах, в пневмоаспираторах или на щеточной и обоечной машинах в сочетании с мойкой. Кроме того, можно подмешивать не засоренное спорами зерно (65% и более). По действующим стандартам содержание головневых зерен в пшенице не должно превышать 10%.