Barbara Kijanowska 30.04.2009r.

Katarzyna Walo

Marek Romanowski gr. 8

MIKOTOKSYNY W ŻYWNOŚCI

Mikotoksyny są to wtórne metabolity grzybów( pleśniowych) wytwarzane na różnych podłożach: zbożach, produktach spożywczych, paszach,czy tytoniu. Są one przyczyną masowych zatruć bydła drobiu, oraz człowieka, a także szkodzą one plantacją roślin. Przypuszcza się, że są one następstwem jakościowych zmian w przemianie materii zachodzących w organizmie po zakończeniu wzrostu. Mogą być one także wynikiem rozregulowania przemiany materii, w wyniku, którego dochodzi do nadprodukcji metabolitów pośrednich gdyż nadmiar tych związków może pobudzać komórkę do syntetyzowania nietypowych produktów, wśród których można właśnie wyróżnić mykotoksyny. Produkcji Mykotoksyn sprzyjają panujące, optymalne warunki rozwoju dla danego gatunku pleśni, a dokładniej danego szczepu. Często jeden szczep grzyba może produkować kilka różnych toksyn. Właściwości toksynotwórcze posiadają gatunki grzybów z rodzaju: Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Alternaria, Rhizopus, Mucor, Stachebotrys. Niemniej jednak cały czas odkrywane są nowe gatunki grzybów produkujących toksyny i obecnie poznanych jest ich około 200. Co ciekawe badania morfologiczne nie wykazują różnic pomiędzy szczepem toksynotwórczym, a nietoksynotwórczym, a w dodatku ilość wytwarzanej toksyny nie jest skorelowana z obfitością rozwoju pleśni. Dlatego tak ważne jest, aby zakażona pleśnią, choćby w najdrobniejszym stopniu, żywność została wycofana z dystrybucji.

Mykotoksyny są to związki niskocząsteczkowe, które ze względu na swoją budowe chemiczną należą do różnych grup: pochodne kumaryny, antrachinonu, cykliczne peptydy, oraz sterydy. Mają one słabe właściwości polarne, oraz są ciepłostabilne, dlatego też, wysoka temperatura zastosowana podczas obróbki termicznej, nie inaktywuje toksyn grzybów pleśniowych. Są on jednak wrażliwe na wysokie pH, oraz promieniowanie nadfioletowe.

Najbardziej powszechnymi, a co za tym idzie najważniejszymi toksynami są: aflatoksyna, ochratoksyna A, patulina, zearalenon, trichotecyna, sterigmatocystyna, womitoksyna.

RODZAJE MYKOTOKSYN:

Aflatoksyny:

Dotychczas poznano budowę 10sięciu aflatoksyn. Wytwarzają je liczne szczepy grzybów z grupy Aspergilus flavus-parasiticus. Szerokie rozpowszechnienie tych pleśni w przyrodzie daje spore prawdopodobieństwo na zakażenie tymi grzybami zrywności, a co za tym idzie, ich toksynami. Występowanie tych toskyn stwierdzono w ziarnach zbóż, nasionach roślin oleistych i strączkowych, a szczególnie, duże ilości w orzechach arachidowych. Wyróżniamy typy aflatoksyn:B₁, B₂ ,G₁ ,G₂ ,B_2a ,G_2a ,M₁ ,M₂ ,GM₁, oraz aflatoksykol. Najczęściej występuje typ B₁ (najbardziej toksyczna) i towarzyszące jej B₂, oraz G₁. Syntezę aflatoksyn pobudzają nasycone kwasy tłuszczowe, zaś hamują kwasy nienasycone. Wywołują nowotwory wątroby (oraz jej martwicę), przełyku, żołądka, okrężnicy, dwunastnicy i nerek. Toksyczność aflatoksyn polega na ich powinowactwie do kwasów rybonukleinowych, a co za tym idzie blokowanie związanych z nimi procesów, lub powodowanie nieprawidłowości przy procesach transkrypcji czy replikacji. Jest to także związane z hamowaniem aktywności polimeraz RNA i DNA.

Sterygmatocystyna:

Toksyna zbudowana na bazie ksantonu, lub antrachinonu. Izolowane z gatunku Aspergillus versicolor, czy A. nidulans. Jest również rakotwórcza, lecz jej działanie jest, pod tym względem, dziesięciokrotnie słabsze od aflatoksyny.

Flawutoksyna:

Wytwarzana przez 2 szczepy gatunku A. flavus. Wyizolowanych z orzechów arachidowych. Podobne właściwości toksyczne jak aflatoksyna, lecz o dużo słabszym działaniu.

Wirydytoksyna:

Wytwarzana przez grzyby gatunku A.fumigatus i A. viridi mutans.

Maltoryzyna:

Wytwarzana przez grzyby z gatunku A. oryzae występującego na ryżu, pszenicy i innych zbożach. Może wywoływać porażenie mięśniowe, martwicze zmiany wątroby i śledziony. Jej wpływ odbija się także na takich narządach jak przysadka czy nadnercza.

Ochratoksyna:

Wytwarzana przez szczepy należące do grupy A. ochraceus, oraz Penicillium viridicatum. Grzyby te można znaleźć w ziarnach zbóż, nasion sorgo i soi, przypraw(pieprz, papryka) orzechach arachidowych, ale także bytują one na roztoczach. Cząsteczka ochratoksyny zbudowana jest na bazie ugrupowania kumarynowego. Spożycie może wystąpić także wraz ze spożyciem wątroby, nerek, czy tłuszczu świń żywiących się paszą zanieczyszczoną tą toksyną. Wyróżniamy dwa typy ochratoksyny A, oraz B. Mechanizm jej toksyczności prawdopodobnie polega na inhibicji enzymów uczestniczących w przemianach węglowodanów, oraz łączeniu się cząsteczek toksyny z albuminami osocza krwi.

Cytrynina:

Wytwarzane przez liczne szczepy z rodzaju P. Link oraz A. Micheli( Np. P. notatum) Jej obecność stwierdzono w życie, jęczmieniu, owsie i ryżu. Atakuje przede wszystkim nerki

Kwas penicylowy:

Wytwarzana przez liczne szczepy Penicillium puberulum, P. viridicatum, A. ochraceus.

Charakteryzuje się właściwościami rakotwórczymi. Współwystępuje z ochratoksyną, przy czym najwięcej tego kwasu jest twożona w niskiej temperaturze. Działa synergistycznie do patuliny. Toksyna ta hamuje aktywność dehydrogenaz: kw. Mlekowego, alkoholowej;aldolazy, oraz ATP-azy w mózgu i wątrobie.

Kwas aspergilowy:

Hamuje wzrost bakterii. Należy do metabolitów A. flavus. Występuje w postaci glukozydów.

Kwas kojowy:

Stanowi metabolit szczepów grzybów zarówno z rodzaju Aspargillus, oraz Penicillium. Posiada właściwości antybiotyczne i bakteriobójcze. Kwas te uszkadza białe krwinki człowieka.

Gliotoksyna:

Wykorzystywana jako antybiotyk

Rubratoksyna:

Wymieniamy dwa typy: A i B( główna, bardziej toksyczna). Powoduje uszkodzenia wątroby na tle martwiczym i krwotocznym. Powoduje inaktywacje cytochromu P-450 odpowiedzialnego za detoksykacje organizmu,oraz wielu innych enzymów. Jest to toksyna szczególnie niebezpieczna w obecności aflatoksyny gdyż działa do niej synergicznie.

Patulina:

Toksyna produkowana przez niektóre grzyby z rodzaju Aspergillus(A. Clavatus, A.terreus) i licznych rodzajów Penicilllium. Obecna w jabłkach( gniazda nasienne), soku jabłkowym, oraz porażonych pleśnią ciastach i chlebie. Jest to związek bardzo reaktywny, przez co wchodzi w reakcje z kwasami nukleinowymi. Wykazuje ona działanie toksyczne, teratogenne, oraz kancerogenne..Może być stosowana jako antybiotyk przy leczeniu zapalenia spojówek, czy stanach przeziębienia.

Luteoskiryna:

Toksyna grzybów z gatunku P.islandicum, powodującego żółte zabarwienie ryżu. Toksyna ta działa rakotwórczo, powoduje także marskość wątroby.

Kw. cyklopiazonowy:

Izolowany ze szczepów P.cyklopium występujących w orzechach arachidowych. Powoduje martwice wątroby i nerek, a także porażenie układu nerwowego

Zearalenon:

Toksyna izolowana z ziaren kukurydzy, produkowana przez grzyby gatunku Fusarium rosaceum. Metabolit ten powoduje zaburzenia cyklu płciowego, oraz komplikacje i zaburzenia podczas ciąży, w tym poronienia.

MIKOTOKSYKOZY A ZDROWIE CZŁOWIEKA

Aflatoksykoza - spadek apetytu, zmiany charakterystyczne dla anemii, zaburzenia procesu krzepnięcia, wybroczynowość, powiększenie jamy brzusznej, zmiany charakterystyczne dla żółtaczki, poronienia, martwe noworodki, zaburzenia w oddychaniu, uszkodzenia wątroby: hepatomegalia, zwłóknienia żył wątrobowych, zmiana zabarwienia, zmiany nekrotyczne, fibroza, marskość, występowanie guzów, powiększenie pęcherzyka żółciowego, hyperplazja przewodów żółciowych, rak wątroby, krwotoczne zapalenie żołądka i jelit, nowotwory okrężnicy, języka, tchawicy, wybroczynowość i krwotoki podskórne, choroba kwashiorkor, której towarzyszy niedożywienie, hipoalbuminemia, obrzęki, śmierć.

Dopuszczalne zawartości aflatoksyn:

• Żywność dla dzieci: 0,01 μg/kg

• Mleko (M1): 0,05 μg/kg

• Ser: 0,10 μg/kg

• Koncentraty mleczne: max. 5 μg/kg

Ochratoksykoza - bałkańska endemiczna nefropatia, rak układu moczowo-płciowego martwica proksymalnych części kanalików nerkowych, zwłóknienie śródmiąższowe części korowej nerki, stwardnienie i zanik kłębuszków nerkowych, zaburzenia w metabolizmie węglowodanów: spadek glikogenu w wątrobie, wzrost poziomu glukozy we krwi,

Ergotyzm (wywołany przez sporysz) - forma martwicza: pieczenie, niewrażliwość i bladość wystających części ciała, są one zimne i suche, ciemno zabarwione, biegunka, forma nerwowa: wpływ na OUN: tzw. gorączka świętego Antoniego charakteryzująca się występowaniem piekącego bólu i zaczerwienienia na rękach i nogach oraz niedokrwieniem i obumieraniem kończyn, depresja, duże zmiany w zachowaniu, drżenia mięśni, nadwrażliwość, ślepota, drgawki o charakterze drgawek epileptycznych, forma gorączkowa: temperatura 40-41'C, ślinotok.

Ok. 5g świeżego sporyszu jest dawką śmiertelną, kilka mg prowadzi do gangreny.

Trichotecenotoksykoza - zmiany w nabłonku błon śluzowych żołądka i jelit, stany zapalne i

nekrotyczne, degeneracja i nekroza skóry, zmniejszenie krzepliwości krwi i wzrost przepuszczalności naczyń krwionośnych, leukopenia, limfopenia, trombocytopenia, atrofia węzłów chłonnych grasicy i śledziony, wybroczyny, silne działanie wymiotne, biegunki, spadek pobierania pokarmu i produkcji (nadżerki jamy ustnej),

Mikotoksykoza F-2 (wywołana przez zearalenon)

Fumonizynotoksykoza - ostry przebieg, nagły rozwój objawów: zmniejszona reakcja na bodźce zewnętrzne, bezład ruchowy, bezcelowe poruszanie się, kręcenie głową, parcie na przedmioty, ogólna nadpobudliwość, obrzęk części twarzowej głowy, porażenie warg i policzków, niedowład, jednostronna ślepota, anoreksja, depresja, nadmierne pocenie, mała wątroba, twarda, zmieniona barwa na żółtą, ostra żółtaczka, nekroza półkul mózgowych, bardzo wyraźne zmiany nekrotyczne istoty białej, rozmiękanie istoty białej, wybroczyny mózgowe, rak przełyku, 100% śmiertelności.

Stachybotriotoksykoza - ogniska martwicze w jamie ustnej i owrzodzenia gardła, obrzęk policzków, ślinotok, skaza krwotoczna: wybroczyny, zaburzenia krzepnięcia, spadek liczby trombocytów, objawy zaburzeń nerwowych: nadwrażliwość, osłabienie reakcji na bodźce, ślepota, ataksja, ciężka depresja, śmierć bardzo szybko.

Patulinotoksykoza - . Brak danych o spontanicznych ostrych zatruciach zwierząt i ludzi, opisy działania przy narażeniu chronicznym, obrzęki mózgu, wybroczyny w mózgu; zmiany zapalne w przewodzie pokarmowym, krwotoki.

Rubratoksykoza - anoreksja, odwodnienie, żółtaczka, biegunka, depresja, wybroczyny na nerkach, płucach, zmiany zwyrodnieniowe w wątrobie, zmiany nekrotyczne śledziony,

Wywołana przez citrowirydynę - działa bezpośrednio na OUN, niedowłady, porażenia wstępujące, drgawki, niewydolność krążenia i oddychania, spadek temperatury ciała.

Warunki wytwarzania mikotoksyn przez grzyby:

Największy wpływ na wytwarzanie mikotoksyn ma temperatura i wilgotność względna powietrza, ale także takie czynniki jak skład podłoża, obecność mikroelementów (np. cynk, magnez, kobalt), i mikroflora towarzysząca. Nie zostało to jednak do końca poznane. Występują przypadki, kiedy szczep do tej pory nie tworzący toksyn w pewnych warunkach zaczyna wykazywać cechę toksynotwórczą. Wilgotność względna powietrza na poziomie 70% lub surowca roślinnego na poziomie 15% jest czynnikiem stymulującym wydzielanie toksyn. Temperatura optymalna dla tworzenia mikotoksyn mieści się w granicach ok. 20-25۫C czyli w granicach temperatury pokojowej, na co powinno się zwrócić uwagę przy transporcie, przechowywaniu i przygotowywaniu żywności.

Droga dostawania się mikotoksyn do organizmu ludzkiego:

Droga pierwotna- kiedy człowiek spożywa żywność, na której wcześniej rozwinęła się pleśń i wytworzyła toksyny( np. owoce, pieczywo, kasze, otręby z zakażonych ziaren)

Droga wtórna- gdy człowiek spożywa żywność pochodzenia zwierzęcego, w której poprzez zakażone pasze skumulowały się mikotoksyny (nerki, wątroba, nerki lub formy przkształcine przez organizm zwierzęcia w mniej zjadliwe formy chemiczne np. aflatoksyny B₁ i B₂ przekształcone przez krowę do M₁ M₂).

Wpływ procesów technologicznych na mikotoksyny:

Mleko i przetwory:

Mikotoksyny M są niewrażliwe na temperaturę pasteryzacji i mało wrażliwe na temp. sterylizacji. Przy otrzymywaniu proszku mlecznego zachodzi tylko częściowa destrukcja aflatoksyn, dlatego kontroluje się zawartość tych związków, zwłaszcza w mleku dla niemowląt. Przy produkcji serów większa część toksyn przechodzi do serwatki. W serach dojrzewających ze względu na niewielką zawartość węglowodanów, wysokie stężenie ok. 3% soli i temp. poniżej 12۫C nie dochodzi do rozwoju pleśni. Mimo to, wysoka wilgotność może powodować zakażenia wtórne pleśnią z rodzaju Penicillium, Aspergillus, Fusarium czy Alternaria. Przy produkcji masła tylko 10% aflatoksyn przechodzi do śmietanki reszta pozostaje w mleku.

Nasiona roślin oleistych:

W procesie produkcji tłuszczu z rzepaku, soi, słonecznika i orzechów ziemnych i bawełny niewielka ilość mikotoksyn przechodzi do frakcji tłuszczowej (głównie aflatoksyny) reszta pozostaje w śrucie. Proces rafinacji całkowicie usuwa mikotoksyny z oleju.

Ziarna zbóż:

Ziarna oczyszczone zawierają 90-97% początkowej ilości mikotoksyn. Kasze i mąki około 20%, największe skażenie stwierdzono w otrębach. Termostabilna ochratoksyna A (pszenica, jęczmień) jest w niewielkim stopniu unieczynniana w procesie przemiału i wypieku chleba. W przypadku ziarna kakaowego prażonego w temp 240-260C także nie jest eliminowana do końca. Przy produkcji piwa ze słodu skażonego ochratoksyna A jest całkowicie rozkładana. Aflatoksyna, zearalenon i womitoksyna obecne w kukurydzy są w pełni usuwane przy produkcji krochmalu a przy produkcji kaszki i mąki kukurydzianej zawartość tych toksyn wynosi ok. 7-10% początkowego skażenia. Najwięcej toksyn pozostaje w otrębach i zarodkach.

Owoce i warzywa:

Dotychczasowe badania obejmują tylko zawartość patuliny w jabłkach i jego przetworach. Toksyna ta jest obecna w części surowca objętego zgnilizną i w niewielkim stopniu w reszcie owocu. Wrażliwa na produkty fermentacji stąd jej brak w winach owocowych. W soku jabłkowym pozostaje ok. 50% toksyny.

Eliminacja i unieczynnianie mikotoksyn

W przypadku orzeszków ziemnych zakażonych Aspergillus flavus stosuje się sortowanie, co jest możliwe dzięki ich zmienionej barwie. Nie powoduje to jednak całkowitego usunięcia ich toksyny z surowca.

Największe skażenie wykazuje śruta roślinna przeznaczona na pasze dla zwierząt. Jedną z metod unieczynniania mikotoksyn (głownie aflatoksyny) jest potraktowanie jej gazowym amoniakiem pod wysokim ciśnieniem (mikotoksyny są wrażliwe na alkaliczne środiwsko). Powoduje to jednak straty aminokwasów głównie lizyny. Można także w tym celu wykorzystywać ekstrakcję rozpuszczalnikami polarnymi np. etanolem, acetonem. W przypadku kukurydzy stosuje się dodatek gazowego amoniaku lub wody amoniakalnej do stężenia 2% w temperaturze ok. 20C przez kilka tygodni. Jeżeli skażenie nie jest zbyt duże stosuje się dodatek czystych, nieskażonych toksynami surowców przez co końcowe stężenie mikotoksyn w surowcu paszowym znacznie się zmniejsza czyli tzw. rozcieńczenie.

Zapobieganie tworzeniu się mikotoksyn:

Eliminacja mikotoksyn jest procesem kosztownym dlatego z ekonomicznego punktu widzenia korzystniej jest nie dopuszczać do ich wytworzenia. Osiąga się to poprzez dobór odpowiednich, odpornych na grzyby toksynotwórcze odmian roślin i dbanie o ochronę fitosanitarną upraw. Powinno się także zwracać uwagę na zapobieganie uszkodzeniu nasion przez szkodniki i owady, które mogą powodować infekcję oraz odpowiednie warunki zbioru tj. we właściwym czasie, przy określonej wilgotności powietrza oraz tak aby nie uszkodzić i nie zanieczyścić plonu. Kolejnym aspektem przy zapobieganiu wytwarzania mikotoksyn jest odpowiedni dobór parametrów przechowalniczych (temperatura,wilgotność) ziaren zbóż, warzyw i owoców.

Bibliografia:

1. Żakowska Z., Stobińska H. „Mikrobiologia i higiena w przemyśle spożywczym”, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 2000

2. Kluczek J., Kojder A. „Mikotoksyny w zarysie”, Wydawnictwo Uczelniane Akademii Techniczno-Rolnicznej, Bydgoszcz 2000

3. Nikonorov M., Urbanek-Karłowska B. „Toksykologia żywności”, PZWL, Warszawa 1987

4. Chełkowski J. „Mikotoksyny, wytwarzające je grzyby i mikotoksykozy”, Wydawnictwo SGGW-AR, Warszawa 1985

5. Grzybowski G., Baranowski A. „Mikotoksyny i ich wpływ na jakość produktów rolno-spożywczych”,2003

Droga wtórna

Droga pierwotna

LUDZIE

ZWIERZĘTA

PRZETWARZANIE

dystrybucja

PRZECHOWYWANIE

Temperatura, wilgotność

ZBIORY

Dojrzałość plonów, temperatura, wilgotność

CZYNNIKI ŚRODOWISKOWE

Temperatura, wilgotność, owady, ptaki

CZYNNIKI BIOLOGICZNE

Grzyby toksynotwórcze

---