Преглед на статията

  • Пълен член
  • Цифри и данни
  • Препратки
  • Цитати
  • Метрика
  • Лицензиране
  • Препечатки и разрешения
  • PDF

Резюме

Декларация за обществен интерес

Безопасността на храните се превърна в проблем на общественото здраве по целия свят. Хранителното замърсяване в резултат на заразяване с гъбички и техните метаболити стана източник на безпокойство за изследователите и обществеността. През 2004 г. в Кения загинаха 125 души, а близо 200 други бяха лекувани след ядене на заразена с афлатоксин царевица. Избухването през 2004 г. е резултат от широко разпространено замърсяване с афлатоксин на местно отглежданата царевица, което се е случило по време на съхранението на царевицата при влажни условия. Подобни случаи на хранително отравяне в резултат на токсичност на микотоксини са се случвали в няколко страни в Африка. Този преглед се фокусира върху различни аспекти на микотоксините. Настоящата работа събира информация, която може да представлява интерес както за промишлеността, така и за изследователите по отношение на възможността за по-здравословна и безопасна храна за всички.

микотоксини

Конкуриращи се интереси

Авторите не декларират конкурентен интерес.

1. Въведение

Плесените са микроскопични, растителни организми, съставени от дълги нишки, наречени хифи. Мухълните хифи растат над повърхността и вътре в почти всички вещества от растителен или животински произход (Moore et al., 2011). Поради нишковидната си конструкция и постоянната липса на хлорофил, те се считат от повечето биолози за отделени от растителното царство и членове на царството на гъбите. Те са свързани с познатите гъби и гъби, различаващи се само по това, че техните нишки не са обединени в големи плодни структури (Moore et al., 2011; Richard, 2007).

Плесените са многоклетъчни гъбички, които образуват тънки нишки като структури, наречени хифи. Те са широко разпространени и се намират навсякъде, където има влага (Adejumo & Adejoro, 2014; Richard, 2007). Гъбите са основно разваляне на храни и фуражи. Разпространението на различни гъби в селскостопанските продукти води до намаляване на добива и качеството със значителни икономически загуби (Adejumo & Adejoro, 2014; Bankole, 1994; Bayman & Baker, 2006; Richard, 2007). Те произвеждат вторични метаболити, които се наричат ​​микотоксини, за които е установено, че присъстват в повечето хранителни вещества.

Микотоксините са метаболити с ниско тегло, които причиняват вреда, известна като микотоксикози, при добитъка, домашните животни и хората и следователно от значение за общественото здраве (Ashiq, 2015; Bayman & Baker, 2006; Bhat & Vasanthi, 2003; Jeswal & Kumar, 2015; Richard, 2007). Производството на микотоксини се стимулира от определени фактори на околната среда: следователно степента на замърсяване ще се различава в зависимост от географското местоположение, земеделските методи и податливостта на стоките към проникване на гъби по време на съхранение и преработка (Jonathan & Esho, 2010). Следователно гъбичките, които произвеждат токсини в храната, се класифицират в полеви гъби и гъбички за съхранение въз основа на техните екологични изисквания за растеж (Bayman & Baker, 2006; Pelczar, Chan и Krieg, 1993).

Микотоксините са група вторични метаболити, произведени от нишковидни гъби, които могат да замърсят храни, фуражи или суровините, използвани за тяхното производство (Ashiq, 2015; Jeswal & Kumar, 2015; Richard, 2007). Те също така произвеждат микотоксикози при хора и животни. Родовете на микотоксигенните гъби са представени главно от Aspergillus, Пеницилиум и Фузариум, но Триходерма, трикотециум и Alternaria са важни и като замърсители на храни или патогени за растенията, наред с други (Ashiq, 2015; Moss, 1994; Richard, 2007). Микотоксините, особено афлатоксините (AFT) и охратоксин А (OTA) представляват значителна заплаха за човешкото здраве. Афлатоксините са мощни канцерогени и, заедно с вируса на хепатит В, са отговорни за много хиляди човешки смъртни случаи годишно, най-вече в неиндустриализираните тропически страни (Richard, 2007; Shephard, 2008). AFT са вторични метаболити, дифуранокумарини, произведени от Aspergillus flavus и A. parasiticus, често се срещат в храни и фуражи и са свързани с различни заболявания като афлатоксикоза, при животни, домашни животни и хора по целия свят (Ashiq, 2015).

Охратоксин А е вероятен канцероген за човека и се съобщава, че причинява рак на пикочните пътища и увреждане на бъбреците при хора от Източна Европа. Излагането на OTA изглежда е най-големият риск, свързан с микроскопичните гъби за европейските потребители на зърнени култури (Ashiq, 2015; Richard, 2007). Фумонизините са група от Фузариум микотоксини, срещащи се в цял свят в царевица и продукти на основата на царевица, предназначени за консумация от хора и животни. Известно е, че фумонизините са причина за конска левко-енцефаломалация (мозъчно заболяване, което често е фатално) и синдром на свински белодробен оток (подуване на белите дробове и гръдния кош), и двете свързани с консумацията на фуражи на основата на царевица (Ashiq, 2015; Richard, 2007).

Aspergillus е група плесени, която се среща в цял свят. Техният потенциал за замърсяване на храни и фуражи е широко разпространен при благоприятни условия на околната среда. Родът Aspergillus е голяма част от всички плесени, открити в индустриалната храна (Adejumo & Adejoro, 2014; Onions, Allsopp, & Eggins, 1981; Richard, 2007). Те имат особено значение като развалящи организми на храната. Промени поради разваляне от Aspergillus видовете могат да бъдат сензорни, хранителни и качествени, като пигментация, обезцветяване, гниене, развитие на неприятни миризми и аромати. Много видове растат при много ниска водна активност и са открити, че атакуват различни храни и произвеждат микотоксини (Adejumo & Adejoro, 2014; Lee, Wang, Allan, & Kennedy, 2004). Aspergillus niger са разпространени в световен мащаб, срещащи се в голямо разнообразие от субстрати, също е най-често срещаният вид на Aspergillus и отговорен за разпадането след прибиране на реколтата (Ashiq, 2015; Pitt, Basílico, Abarca, & López, 2000).

Пеницилиумът е друга група плесени с висока честота. Появата на Penicillium в някои проби по време на това разследване е в съгласие с доклада Barbosa et al. ( 2013 ). Той отчита висока честота на Penicillium видове от рибни фуражи, получени от ферма с Penicillium citrinum с най-висока честота. Много от Пеницилиум видовете също могат да произвеждат широк спектър от токсични съединения като цитрин и цитреовиридин (Barbosa et al., 2013; Richard, 2007).

Fusarium е друга група полеви плесени с висока честота в храните и фуражите. Те произвеждат микотоксини като дезоксиниваленол и зеараленон (Barbosa et al., 2013; Richard, 2007). Откриването на афлатоксигенна плесен в пробите от пушено-изсушени жаби е в съгласие с работата на Gautam, Gupta и Soni (2012), които съобщават, че афлатоксигенни гъби са били скринирани в ориз, също със Sekar, Yumnam и Ponmurugan (2008) в които афлатоксигенни гъби са били скринирани в сушени плодове и зърнени култури. Кана и сътр. (2013) също открива афлатоксигенни гъби в храни (зърнени култури и царевица) и фуражи за домашни птици. Всички A. flavuИзолатите в това проучване са токсигенни.

Появата на афлатоксин в пушено-изсушените проби жаби може да се дължи на замърсяване на пробите жаби от токсигенните щамове на A. flavuс. Замърсяването с афлатоксини възниква, когато афлатоксигенни видове от A. flavus групата успешно колонизира пробата, расте в нея и произвежда афлатоксини като вторичен метаболит. Съобщава се и за честота на афлатоксини в други хранителни продукти, като пушена сушена риба, сушени меса, сушени ямс чипс (Adebayo-Tayo, Onilude и Patrick, 2008; Akinyemi, Adejola, Obasa и Ezeri, 2011; Hassan, Hassan, El-Shafei, El-Ahl, & Abd El-Dayem, 2011; Makun et al., 2010; Oladejo & Adebayo-Tayo, 2011).

Съдържанието на афлатоксин, получено от пробите от пушено-изсушени жаби, е по-високо, което не е в съгласие с доклада на Akinyemi et al. (2011) и Adebayo-Tayo et al. (2008), които съобщават за по-ниско ниво, което е между 0.0301–1.150 ppb и 1.5–8.1 ppb. Установено е, че афлатоксините са свързани с пушено-сушени жабни проби, продавани на различни пазари в Ибадан, в несъществени нива, които могат да бъдат токсични за човешкото здраве. Според регулаторните нива, издадени от Администрацията по храните за лекарства (FDA) на Съединените щати, нивата за прием на афлатоксин за хора е максимум 20 ppb (Food & Drug Administration, 2000).

Появата на дезоксиниваленол (DON) в пробите от пушено-изсушени жаби може да се дължи на замърсяване на пробите от жаби от токсигенните щамове на Фузариум видове. Замърсяването с дезоксиниваленол възниква, когато микотоксигенните видове от Фузариум група успешно колонизира пробата, расте в нея и произвежда токсини като дезоксиниваленол, зеараленон като вторичен метаболит. Появите на дезоксиниваленол в други хранителни продукти като ориз, пшеница и царевица също са докладвани от (Duverger et al., 2011). Полученият дезоксиниваленол е между (0,00–0,96 ppm). Това също беше в рамките на определените от FDA граници на толеранс от максимум 1,0 ppm. Показано е, че някои от пробите нямат деоксиниваленол (Adejumo & Adejoro, 2014). Bewaji and Bababunmi (2001), също съобщават, че зеараленон, който е друг микотоксин, произведен от Фузариум вид не е открит в нигерийските храни.

Това проучване има за цел да направи преглед на гъбичните и микотоксините в храните, тяхната роля и значение в човешкото хранене и здраве.

2. Основни групи микотоксини в храните

Афлатоксините са вид микотоксин, произведен от Aspergillus видове гъби, като A. flavus и A. parasiticus (Adejumo & Adejoro, 2014; Ashiq, 2015; Martins, Martins, & Bernardo, 2001). Терминът чадър афлатоксин се отнася до четири различни вида произведени микотоксини, които са B1, B2, G1 и G2 (Yin, Yan, Jiang, & Ma, 2008). Афлатоксин В1, най-токсичният, е мощен канцероген и е пряко свързан с неблагоприятните ефекти върху здравето, като рак на черния дроб, при много животински видове (Ashiq, 2015; Martins et al., 2001). Афлатоксините са до голяма степен свързани със стоки, произведени в тропиците и субтропиците, като памук, фъстъци, подправки, шам фъстък и царевица (Ashiq, 2015; Martins et al., 2001; Yin et al., 2008).

Цитрининът е токсин, от който за първи път е изолиран P. citrinum, но е идентифициран при над дузина видове Пеницилиум и няколко вида Aspergillus. Някои от тези видове се използват за производство на човешки храни като сирене (Penicillium camemberti), саке, мисо и соев сос (Aspergillus oryzae). Цитрининът е свързан с пожълтяла оризова болест в Япония и действа като нефротоксин при всички тествани животински видове (Bennett & Klich, 2003). Въпреки че се свързва с много човешки храни (пшеница, ориз, царевица, ечемик, овес, ръж и храни, оцветени с пигмент Monascus), пълното му значение за човешкото здраве е неизвестно. Цитрининът може също така да действа синергично с Охратоксин А, за да потисне синтеза на РНК в миши бъбреци (Ashiq, 2015; Bennett & Klich, 2003; Jeswal & Kumar, 2015).

Ергот е съединение, получено като токсична смес от алкалоиди в склероциите на видове от Клавицепс, които са често срещани патогени на различни видове треви. Поглъщането на ерготични склероции от заразени зърнени култури, обикновено под формата на хляб, произведен от замърсено брашно, причиняват ерготизъм човешката болест, известна в историята като огън на Свети Антоний. Има две форми на ерготизъм: гангренозен, засягащ кръвоснабдяването на крайниците и конвулсивен, засягащ централната нервна система. Съвременните методи за почистване на зърното значително намаляват ерготизма като човешко заболяване, но все още е важен ветеринарен проблем. Алкалоидите на ергот се използват фармацевтично (Ashiq, 2015; Bennett & Klich, 2003; Jeswal & Kumar, 2015).

Токсините от фузариум се произвеждат от над 50 вида Фузариум и имат история на заразяване на зърното от развиващите се зърнени култури като пшеница и царевица (Schaafsma & Hooker, 2007). Те включват набор от микотоксини, като: фумонизините, които засягат нервната система на конете и могат да причинят рак при гризачи; трихотецените, които са най-силно свързани с хронични и фатални токсични ефекти при животни и хора; и зеараленон, което не е свързано с фатални токсични ефекти върху животни или хора. Някои от другите основни видове Фузариум токсините включват: боверцин и ениатини, бутенолид, еквизетин и фузарини (Desjardins & Proctor, 2007).

3. Поява на микотоксини в храните

Въпреки че има много видове токсигенни плесени, само няколко микотоксини, особено тези, засягащи зърнени култури (царевица, пшеница, ечемик, овес и ориз) и фъстъци, се считат за значими за хората (Bhat, Ramakrishna, Beedu, & Munshi, 1989; Desjardins & Proctor, 2007; Jeswal & Kumar, 2015; Lewis et al., 2005). Най-известният микотоксин, мощният човешки хепатокарциноген афлатоксин, се произвежда от A. flavuпясък A. parasiticus. Тези плесени се срещат в топъл климат и произвеждат афлатоксин в стресирана от суша царевица и фъстъци на полето. Те засягат и тези култури и много други стоки (копра, памучно семе, пипер), които се съхраняват при неправилни условия на температура и влажност (Desjardins & Proctor, 2007; Jeswal & Kumar, 2015).

Има 24 токсигенни вида на Фузариум които все повече се разглеждат като оказват важен ефект върху здравето на хората и животните. Fusarium graminearum, който причинява главата и гниенето на ушите, произвежда различни мощни микотоксини, включително дезоксиниваленол, зеараленон и фузарин С. F. sporotrichioides произвежда Т-2 токсин и сродни съединения, които са отговорни за мащабната човешка токсикоза в Източна Европа, отбелязана по-горе (Bayman & Baker, 2006; Desjardins & Proctor, 2007; Jeswal & Kumar, 2015

Епидемии от Фузариум главата и царевичното ухо гниене са хронични в районите за отглеждане на зърнени култури в Азия, както и в части от Африка и Южна Америка. Органите за обществено здраве в тези области съобщават за остра човешка токсикоза от дезоксиниваленол Ефектът от хроничното излагане на трихотецени (които са имуносупресори) не е известен. В момента предизвикват голямо безпокойство токсините на F. moniliforme, а именно фузарини и фумонизини. Присъствието на тези токсини в царевицата в Южна Африка и части от Китай може да обясни високите нива на рак на хранопровода в тези региони. Има редица други видове плесени, особено Aspergillus и Пеницилиум, които произвеждат микотоксини при лоши условия на съхранение. Счита се, че охратоксинът (Bhat et al., 1989; Desjardins & Proctor, 2007; Jeswal & Kumar, 2015) е най-важният микотоксин в тази категория (Desjardins & Proctor, 2007).

Няма налична информация за точната степен на замърсяване с микотоксини и съвместна поява на различни микотоксини в различни стоки в световен мащаб. Данните от Съвместната програма за наблюдение на замърсяването на храните на UNEP/FAO/WHO показват, че „голяма част от зърното, наблюдавано в Съединените щати и Съветския съюз, и в по-малка степен в Гватемала и Кения, съдържа 90-ти процентил над 5–20 mg/кг, регулаторните нива за храните в повечето страни ”. Данните от 185 000 проби от фъстъци от Бразилия, Гватемала, Ирландия, Мексико, Швейцария, Обединеното кралство, САЩ и СССР показват, че за всички, с изключение на 1% от пробите, 90-те процентилни нива на афлатоксини са по-малко от 20 mg/kg (Desjardins & Proctor, 2007; Jelinek, Pohland, & Wood, 1989).

Въпреки че има малко твърди доказателства, резултатите от тези изследвания показват, че в определени ситуации до 50% от зърното може да бъде замърсено с микотоксини. През определени години се установява, че съдържанието на дезоксиниваленол в пшеницата е над 500 mg/kg в някои страни (Jelinek et al., 1989).