Свързани термини:

  • Микроорганизми
  • Ензими
  • Ферментация
  • Гъби
  • Мутация
  • Протеини
  • ДНК
  • Дрожди

Изтеглете като PDF

За тази страница

Fusarium микотоксини в храната

14.1 Родът Fusarium

Плесени гъби, които принадлежат към рода Fusarium, систематично се причисляват към хифомицети, подгрупа от аскомицети (Desjardins, 2006). Мицелът на видовете Fusarium може да бъде оцветен в бледо до интензивно червеникавокафяво. Образуваните конидиоспори се характеризират със сърповидна или вретеновидна морфология (Kück, 2009). Известни са над 145 различни вида Fusarium, от които около една седмица са производители на токсини (Moss and Thrane, 2004).

Fusarium head flight (FHB) е разрушителна болест по растенията, която може да се появи във всички зърнени райони по света. Различните видове Fusarium са свързани с това заболяване, като по-специално Fusarium graminearum, Fusarium culmorum, Fusarium avenaceum, Fusarium poae и Microdochium nivale са свързани с FHB (Parry et al., 1995). Като растителни патогени, видовете Fusarium причиняват огромни икономически щети и загуби на реколта (Windels, 2000). По-ниският добив и по-лошото качество на зърното могат да бъдат проследени до смачкани зърна с намалено качество на нишесте и протеини или по-скоро променен протеинов състав (Parry et al., 1995; Bai and Shaner, 2004). Освен това инфекцията на зърнени култури с видове Fusarium е най-вече придружена от замърсяване с микотоксини. Като цяло храната и фуражите, които са силно натоварени с токсини, представляват сериозен риск за здравето на хората и животните. Поради намалената ензимна активност и капацитета за покълване, голямото заразяване с гъбички, заедно със замърсяването с микотоксини, създава проблеми в производствената индустрия (напр. Процес на малцуване и варене) и засяга безопасността на храните (Parry et al., 1995; Schwarz et al., 2001).

Бира, хляб и сирене

1.10 Sake и соев сос

Плесени гъбички и техните ензими се използват от векове в Източна Азия (Япония, Китай, Корея) за приготвяне на богати на протеини соеви зърна и ориз за по-нататъшна обработка чрез алкохолна или млечна ферментация.

Включените ензими са разграждащи нишесте амилази и протеази, разграждащи протеините. Подготовката на соев сос (shoyu) е добре познат пример (каре 1.7). Около 2,6 литра на човек годишно се произвежда и консумира в Япония. Той е направен от смес от соя и пшеница, инокулирани с A. oryzae или A. soyae. Гъбичните ензими разцепват соевия протеин и нишестените молекули на пшеницата и се добавят големи количества сол, за да се предотврати разваляне. За период от 8-10 месеца дрождите и бактериите Pediococcus се развиват и завършват процеса на ферментация. Соевият сос е готов за филтриране (фиг. 1.29).

Sake, соев сос и други ферментирали азиатски продукти

Производството на японски саке наподобява приготвянето на бира, а не на процеса на винопроизводство, защото оризът е богат на нишесте, което трябва да се разгради от амилазите до ферментиращи захари. Спорите на плесенни гъби се добавят към варен ориз, който след това се съхранява при температура от 35 ° C в продължение на 35 дни, за да се получи коджи. Коджи е богат на амилази, секретирани от гъбичките, и се добавя към по-големи партиди ориз и закваски (мото) от дрождови щамове като S. cerevisiae. Оставен да ферментира за 3 месеца, оризът се превръща в саке със съдържание на алкохол около 20%.

Производственият метод за соев сос (shoyu в Япония, chiang-siu в Китай, siau в Хонг Конг) е много подобен. Moromi се произвежда от соеви зърна, пшеница и коджи, плюс големи количества сол. Оставя се да ферментира за 8–12 месеца, като се използват Aspergillus soyae и A. oryzae. Началните култури на бактерията Pediococcus soyae и дрождите Saccharomyces rouxii, Hansenula и Torulopsis се добавят за производство на млечна киселина и алкохол. В края на процеса на ферментация соевият сос се прецежда, а твърдите остатъци се използват като храна за говеда. Соевият сос съдържа не само 18% сол, но и 1% от подобряващата вкуса аминокиселинна сол мононатриев глутамат (виж глава: Бяла биотехнология: Клетките като синтетични фабрики) и 2% алкохол.

Мисо е ферментирала соева паста, един от основните традиционни японски източници на протеин. Отново Коджи участва в предварителните производствени етапи. Тофу (също наричан суфу) се получава от подсирен с киселина соев протеин, ферментирал от Mucor sufu.

гъби

Саке бъчви, струпани пред японски храм.

Нато, с острата си амонячна миризма, се прави от запарени соеви зърна, оваляни в плъзгач от борова дървесина, инокулирани с коджи (A. oryzae) и оставени да престоят няколко месеца, преди да претърпят втора ферментация с Streptococcus и Pediococcus бактерии.

Ангкак (червен ориз) се прави от ориз на пара и гъбата Monascus purpureus. Използва се като люта подправка и пигмент в Китай, Индонезия и Филипините.

Индонезийски Темпе се произвежда от варени соеви зърна, инокулирани с плесен Rhizopus и увити в бананови листа.

Соеви зърна, ферментирали с плесенни гъби: natto.

Соев сос с уасаби (настърган хрян, съдържащ пероксидаза, виж глава: Ензими: Молекулярни суперкатализатори за употреба у дома и в промишлеността).

Фигура 1.29. Китайските и японските писмености използват един знак за гъбички и бактерии. Знакът показва колос на зърно, върху който растат растенията - подходящо описание на ферментацията на ориз!

Оризово вино (саке) се произвежда по подобен начин (фиг. 1.30). Първо, оризовото нишесте трябва да се разгради до ферментиращи захари, което се извършва от ензими (амилази), освободени от гъбите. След това захарите се ферментират в алкохол от щамовете Saccharomyces. Саке съдържа около 20 об.% (40 доказателства) алкохол - не е маловажен въпрос, като се има предвид, че много азиатци леко се различават от кавказците в генетичния си състав на чернодробните ензими. Те носят молекулярен вариант (изоензим) на ацеталдехид дехидрогеназа, която разгражда ацеталдехида в резултат на разграждането на алкохола (фиг. 1.13) по-бавно от кавказкия изоензим. В резултат на това при азиатците по-малките количества алкохол имат същия опияняващ ефект като по-големите количества, пияни от кавказците. Това може да е много икономично, но махмурлукът е по-лош!

Фигура 1.30. Саке ферментация, както е показано в карикатура от студентските дни на проф. Шимизу (Университет в Киото).

Светлинна микроскопия: принципи и приложения към хранителните микроструктури

Плесени, гъбички и бактерии

Плесните, гъбичките и бактериите могат да присъстват в храните, или благоприятно (в киселите млека, сирената, тестото с дрожди и други ферментирали храни и напитки), като замърсители или в резултат на гниене.

Гъбите и плесените могат да бъдат оцветени, като се използва разтвор на Trypan Blue в лактофенол (фенол и млечна киселина). Метил синьото (наричано още памучно синьо) в разтвор на лактофенол също оцветява много добре клетъчните стени на гъбичките. Моля, обърнете внимание, че с фенолсъдържащите материали трябва да се работи внимателно и трябва да се използват подходящи лични предпазни средства (ЛПС) при работа с лактофенолови разтвори за оцветяване. И двете тези петна действат чрез свързване с хитин в клетъчната стена на гъбичките. Повечето плесени произвеждат дълги тънки структури, известни като „хипи“, които лесно се разпознават по формата им, а спорите на гъбичките в плодните тела също се разпознават незабавно. Отделните спори могат да бъдат по-трудни за разпознаване, особено ако образецът има много други малки сфероидни характеристики с подобни размери. Следователно селективно оцветяване с използване на памучно синьо или трипаново синьо може да се използва за потвърждение на наличието или отсъствието на гъбични хифи или спори.

Дрожди могат да се наблюдават и с помощта на някое от тези петна, тъй като те също притежават хитин в клетъчните стени. Дрождите могат да бъдат разграничени от плесени по наличието на „белези от пъпки“, видими като пръстеновидни форми на клетъчната стена. Белези от пъпки се развиват, след като новите клетки на дрождите са „отпояли“, когато клетките се делят. За по-големи клетки от дрожди могат да се видят белези от пъпки, като се използва DIC, но добър начин за визуализирането им е оцветяването на дрождите с помощта на Calcofluor White (флуоресцентно петно, обсъдено в следващия раздел). Както дрождите, така и гъбичните клетки могат да имат голямо разнообразие от размери в зависимост от зрелостта и вида, така че те не са толкова лесно идентифицирани като бактерии, като просто се вземат предвид техните размери сами.

Паразити и гъби

Стивън Р. Биндър, Патрис Д. Сарфати, в Наръчника за имуноанализа (четвърто издание), 2013 г.

Етиологична и клинична проява

Нишковидните гъби (плесени) съществуват от около 1 милиард години; те процъфтяват в почвата и разлагащата се растителност, независимо от гостоприемника. Хората редовно вдишват спорите на видовете Aspergillus, но гъбичните заболявания са рядкост. Инвазивна аспергилоза (IA) е животозастрашаваща опортюнистична микоза при имунокомпрометирани пациенти със смъртност от 70% до 90% на 1 година. ИА се причинява, когато вездесъщият вид Aspergillus се придвижва от (най-често) белите дробове в съседните органи, тъй като имунната система не е в състояние да се бори с инфекцията. Докато установяването на диагнозата IA в ранен стадий на инфекцията подобрява шансовете за оцеляване, клиничните признаци и симптоми са неспецифични. Единственият референтен метод за потвърждаване на IA е аутопсията, комбинирана с култура от проби за аутопсия.

NADPH оксидазата във фагоцитите е от съществено значение за защитата на гостоприемника срещу аспергилоза, илюстрирана от пациенти с хронична грануломатозна болест, наследствено заболяване на NADPH оксидаза. Други пациенти, които са изложени на риск от IA, включват пациенти с продължителна неутропения, получатели на трансплантации на хематопоетични стволови клетки или трансплантации на твърди органи и пациенти с напреднал СПИН.

Броят на смъртните случаи, свързани с аспергилоза, се е увеличил с фактор четири през 80-те и 90-те години в Съединените щати въз основа на доклади за аутопсии, което е отражение на увеличен брой имунокомпрометирани пациенти. При пациенти с неутропения степента и продължителността на неутропенията предсказват риска от инвазивна аспергилоза. Интензивната цитотоксична химиотерапия причинява продължителна неутропения и пациентите с рефрактерна левкемия, които се лекуват с множество цикли на цитотоксична химиотерапия, са изложени на особено висок риск от IA.

Гъбично разграждане на стените от дървесни клетки

Джефри Даниел, в Secondary Xylem Biology, 2016

Синьо петно ​​(сапстейн) и плесенни гъби по дървото

Таблица 8.1. Класификация на морфологичните ефекти на гъбичната атака на стените от дървесни клетки

Тип гниене Морфологични промени на дървесните клетъчни стени Атакувани компоненти на клетъчната стена Таксономично групиране Типични примери
Бяло гниене (едновременно)Дупките на хифалния отвор се увеличават
Изтъняване на клетъчната стена от лумена
Средните ламели се разграждат
Развитие на кухини при някои видове
Целулоза, лигнин, хемицелулози
Екстрактивни вещества
Базидиомицети
Висши аскомицети
T. versicolor *
Heterobasidium annosus
Xylaria polymorpha **
Далдиния концентрика **
Бяло гниене
(преференциално)
Дупките на хифалния отвор се увеличават
Атака на клетъчната стена от лумена
Хемицелулози, лигнин
Екстрактивни вещества
БазидиомицетиCerioporiopsis subvermispora
Heterobasidium annosum
Phl. радиата Cel 26
Средните ламели се разграждат
Дефибриране и разделяне на влакната
Кафяво гниенеБърза атака на клетъчните стени
Атака на клетъчната стена от лумена
Деполимеризация на целулоза,
хемицелулози; модифициран лигнин
БазидиомицетиC. puteana *
Ол. (Postia) плацента *
Меко гниене тип IОтворите за хифални отвори остават малки
Надлъжни кухини
Остават средни ламели
Целулоза, хемицелулоза
лигнин модифициран/разграден
Аскомицети
Гъбички несъвършенства
Chaetomium globosum *
Phialophora mutabilis
Меко гниене тип I
„Дифузен тип“
Отворите за хифални отвори остават малки
Коалесценция на надлъжни кухини
Целулоза, хемицелулоза лигнин модифициран/разграденАскомицетиPhi. диморфоспора
Гл. глобозум
Остават средни ламели Гъбички несъвършенстваBispora betulina
Меко гниене тип IIОтворите за хифални отвори остават малки
Изтъняване на клетъчната стена от лумена
Остават средни ламели
Целулоза, хемицелулоза лигнин модифициран/разграденАскомицети
Гъбички несъвършенства
Гл. глобозум
Фиалоп. mutabilis
Гъбички със синьо петноФини отвори
Малки кухини/ерозионни корита
Предимно неосвещени клетки (лъчист паренхим), екстрактивни веществаАскомицети
Гъбички несъвършенства
Ophiostoma piceae
L. theobromae
Мухъл плесениРастеж в повърхностни региониРазтворими захари, екстрактивни веществаАскомицети
Гъбички несъвършенства
Зигомицети
Гл. глобозум
Penicillium brevicompactum
Aspergillus versicolor
Rhizopus spp.

МИКОТОКСИНИ | Естествена поява на микотоксини в храната

Резюме

Микотоксините като продукти от метаболизма на плесенни гъби могат да се образуват в много селскостопански продукти на различни етапи, като се започне от фазата на растеж на растенията през реколтата и се съхранят. Поради широкия спектър на токсинна активност и обикновено висока устойчивост на температура, присъствието на микотоксини в храната и фуражите е свързано със сериозни опасности за здравето както за хората, така и за животните. Микотоксикозите - отравяния и заболявания, причинени от гъбични токсини - са проблем в световен мащаб и по този начин международните организации поставят особен акцент върху непрекъснатото наблюдение на качеството на храните от растителен и животински произход по отношение на наличието на токсични гъбични метаболити.