Виды микотоксинов. Вред каждого из них

Аннотация

Микотоксины являются важным фактором для здоровья свиней, птицы и молочных коров. В последние годы количество информации о микотоксинах выросло в геометрической прогрессии, что привело к появлению множества технических статей. В середине 2023 года была опубликована книга «Микопедия». Как следует из названия, в данном объемном издании собрано все, что можно знать о микотоксинах. В данной статье изложены важные выдержки из книги.

Введение

Для производства безопасных и питательных кормов для животных риск загрязнения должен быть сведен к минимуму и желательно устранен. Ингредиенты кормов для животных или полнорационные корма могут быть загрязнены различными веществами: тяжелыми металлами, остатками или патогенами на этапах производства, сбора урожая, переработки и хранения, что приводит к заболеваниям и производственным потерям. Микотоксины входят в группу природных загрязнителей, которые могут представлять серьезную угрозу для качества кормов для животных.

Основные показатели заболеваемости среди домашней птицы

Информация о воздействии микотоксинов на животных, появилась благодаря значительному росту заболеваемости среди домашней птицы. В 1960-х годах более 100 000 индеек на птицефермах в Англии умерли в течение нескольких месяцев от новой болезни, которая была названа «болезнью индейки X». Тщательное изучение ранних вспышек показало, что все они были связаны с кормами, а именно с бразильской арахисовой мукой, которая была загрязнена токсинами, предположительно происходящими от грибков. На самом деле, гриб, продуцирующий токсин, был идентифицирован как «Aspergillus flavus» (1961), а токсину дано название «афлатоксин» в силу его происхождения.

Это открытие привлекло внимание ученых к возможности того, что другие метаболиты плесени могут быть смертельными, и привело к растущему интересу и исследованию потенциальной опасности этих веществ для здоровья человека и животных. Присутствие микотоксинов в пищевых продуктах и кормах способно вызывать неблагоприятные последствия для здоровья, начиная от желудочно-кишечных расстройств и расстройств почек и заканчивая иммунодефицитом и смертностью. Животные подвергаются воздействию микотоксинов при употреблении в пищу зараженных кормовых ингредиентов или полнорационных кормов.

Различные метаболиты грибов

Микотоксины, которые являются природными загрязнителями, представляют собой группу молекул, часто с относительно низкой молекулярной массой. Они производятся микрогрибами, эукариотическими организмами, такими как плесень, грибок и ржавчина, которые имеют микроскопические спорообразующие структуры. Грибы могут быть одно- или многоклеточными организмами, в основном аэробными, которые выживают в широком диапазоне уровней влажности, температуры и pH. Они свободно населяют природу и питаются за счет поглощения органических веществ. Вместо того, чтобы производить свою собственную пищу, грибы поглощают питательные вещества живого или мертвого материала хозяина. Эти микрогрибы живут в среде с дефицитом питательных веществ, будь то почва, растения или животные хозяева.

Вторичные метаболиты

Грибы относятся к числу микроорганизмов, которые усваивают многие органические вещества, такие как сахара, липиды, белки и т. д. Эти метаболические процессы производят ряд вторичных метаболитов. Изначально предполагалось, что это только отходы, но теперь вторичные метаболиты грибов считаются токсинами в экологических условиях. Некоторые метаболиты обеспечивают грибам защиту от физического повреждения. Например, споровый меланин (пигмент) защищает их от повреждающих веществ, таких как ультрафиолетовое, ионизирующее и гамма-излучение. Некоторые вторичные метаболиты грибов обеспечивают защиту от других микробов, помогая производящему грибу занять свою экологическую нишу.

Например, глиотоксин, противомикробное вещество, полученное из нескольких грибов, также известен как фактор вирулентности человеческого патогена «Aspergillus fumigotus». Это понятие экологической функции применимо ко всем вторичным метаболитам грибов. Хотя вторичные метаболиты «не требуются» для роста и развития грибов, они функционируют как факторы приспособленности. Продукция отдельных вторичных метаболитов обычно ограничена небольшим числом видов и может быть видовой или даже штаммоспецифичной.

Почему грибы вырабатывают микотоксины?

Микотоксины входят в состав вторичных метаболитов, которые продуцируются грибами, и они способствуют патогенности, агрессивности и/или вирулентности грибов. Другими словами, микотоксины играют значительную роль в защитных процессах микотоксигенных грибов против резидентных микробов. Взаимодействие между микробами в таких средах может быть сопряжено с конкуренцией или компромиссом, где микотоксины имеют возможность служить важным химическим связующим. Окружающая среда хозяина обычно недружелюбна, поэтому требуется специальная адаптация для того, чтобы грибы могли процветать в таких условиях. Несколько исследований поддерживают точку зрения, что микотоксины способны действовать как сигнальные молекулы, которые модулируют реакции хозяина и способствуют успешной колонизации.

Вторичные метаболиты грибов, в том числе продуцируемые видами «Fusarium», такие как эквизитин, фузариновая кислота и боверицин, участвуют в нарушении сигнальных импульсов у бактерий. Кроме того, было доказано, что два других микотоксина, зеараленон и фумонизин, подавляют передачу сигналов кворума у бактерии «Chromobacterium violaceum».

Последующая продукция микотоксинов

Присутствие грибов не означает последующую выработку микотоксинов, поскольку условия, необходимые для производства микотоксинов, независимы от условий, способствующих росту грибов. На этот процесс влияют такие условия окружающей среды, как температура и влажность. Другие факторы, такие как pH, штамм грибка и субстрат, также играют роль в образовании микотоксинов. Взаимодействие между тремя основными факторами (тип зерна, биологические факторы и окружающая среда) способны контролировать появление и доминирование видов грибов на зерновых, а также тип и количество производимых микотоксинов.

Отслеживаемые микотоксины

Микотоксины отличаются друг от друга структурой и способностью вызывать неблагоприятные последствия у человека или животных. Их можно классифицировать различными способами, например, по типу токсичности, которую они вызывают, по организму, который их производит, или по их химической структуре.

Животные подвергаются воздействию микотоксинов при проглатывании, вдыхании и/или контакте с кожей. Последующие заболевания, вызванные воздействием микотоксинов, называются микотоксикозами. На сегодняшний день описано более 400 микотоксинов, и все они различаются по грибковому происхождению, функции, структуре, токсической активности и биологическим эффектам. В дополнение к загрязнению зерновых культур микотоксинами, микотоксигенные грибы могут вызывать гнили колоса и стебельчатую гниль у кукурузы.

Большинство исследований и мировых нормативных актов сосредоточены на группе наиболее токсичных и распространенных микотоксинов, которые оказывают значительное воздействие на сельское хозяйство, животных и человека. К ним относятся: афлатоксины, охратоксин А, патулин, фумонизины, зеараленон, а также группа трихотеценов: дезоксиниваленол (ДОН или вомитоксин), ниваленол, Т-2 и НТ-2.

Эти токсины продуцируются всего несколькими видами из распространенных родов «Aspergillus», «Penicillium» и «Fusarium». Эти важные фитопатогенные грибы и грибы, вызывающие порчу пищевых продуктов, являются либо комменсалами, растущими в сельскохозяйственных культурах без явных признаков патогенности, либо они проникают в посевы после сбора урожая и выделяют токсины во время сушки и хранения.

Выводы

Микотоксины присутствуют во многих кормах, и животные в различной степени подвергаются их влиянию. Также микотоксины очень термостабильны, и обработка корма как гранулирование или экструдирование не снижает их уровня в кормах. Они также устойчивы к ферментации и длительное хранение кормов не снижает их содержания. Один из наиболее действенных способов защиты – физическое удаление, включающее использование адсорбентов, которые будут забирать на себя токсины, и предотвращать их абсорбцию в организме животного. Для предотвращения размножения микотоксинов, требуется контролировать входящее сырье, преимущественно зерновые культуры, а также соблюдать высоту среза объемистых кормов и не допускать попадания почвы и влаги при кормозаготовке.