Aflatoxíny toxíny v potravinách; Časopis Galenus
Chemická štruktúra aflatoxínov pozostáva z jedného kumarínu a troch furánov. Molekulové hmotnosti aflatoxínov sa pohybujú medzi 312 (aflatoxín B1) a 316 (aflatoxín G2a. Nízke molekulové hmotnosti vysvetľujú nedostatok antigénnych vlastností týchto látok. Medzi vlastnosťami praktického významu aflatoxínov sa uvádza termostabilita, inaktivácia iba pri teplote nad 10 ° C vo vlhkom prostredí a po dlhšej dobe. Sú rozpustné v etylalkohole, metylalkohole, acetónovej zmesi s vodou a najlepšie v chloroforme. Sú nerozpustné v hexán, heptán, dietyléter a petroléter. V roztoku, najmä vodnom, sú citlivé na vzduch, svetlo, ultrafialové svetlo, sú fluorescenčné (modrá pre AFB, zelená pre AFG, AFM1 má modro-fialovú fluorescenciu) .
V súčasnosti sú vyvinuté metódy a techniky izolácie, identifikácie, dávkovania a dokonca syntézy mykotoxínov, takže je opísaných niekoľko stoviek mykotoxínov, z ktorých niektoré sú považované za hlavné mykotoxíny.
Aspergillus flavus
Aspergillus flavus je forma z vetvy ascomycete (Ascomycota), z ktorej kultúry bol izolovaný aflatoxín B1, mykotoxín s difuranokumarínovou štruktúrou, považovaný za ľudský karcinogén prvého stupňa. Aspergillus flavus sa bežne nachádza v obilninách, citrusových plodoch a citrusových plodoch. a je jedným zo známych druhov plesní, ktoré produkujú aflatoxín, ktorý môže spôsobiť akútnu hepatitídu, imunosupresiu a hepatocelulárny karcinóm. Pleseň napadne fazuľu a vyvíja sa hlavne okolo embrya, takže technologické procesy spočívajúce v separácii zárodkov z endospermu môžu nakoniec znížiť koncentráciu aflatoxínov. Je zrejmé, že veľká časť aflatoxínu zostáva v embryách a sú dôležitým toxickým zdrojom pre ľudí a zvieratá.
Absencia akejkoľvek regulácie týkajúcej sa prípravy zoznamov húb v krajinách s vysokým rizikom vírusovej hepatitídy tiež zvyšuje riziko hepatocelulárneho karcinómu .
Aspergillus flavus je druhou najdôležitejšou z izolovaných húb čeľade Aspergillaceae, prvou je Aspergillus fumigatus. Aspergillus napadá tepny v mozgu a spôsobuje mozgovú príhodu .
Aspergillus flavus sa vyvíja v žltej kultúre. Druhy Aspergillus možno rozlíšiť podľa vzhľadu konídií alebo „plodovej hlavy“.
U ľudí môže Aspergillus flavus v zriedkavých prípadoch pokračovať v životnom cykle vnútri tela s cefalickou polohou, čo spôsobí intrakraniálnu aspergilózu, závažné ochorenie, často smrteľné.
Aspergilóza sa všeobecne vyskytuje u imunokompromitovaných pacientov a/alebo farmárov, u ktorých sa spóry Aspergillus flavus nachádzajú v paranazálnom sínuse. .
Aspergillus flavus produkuje hlavne aflatoxíny B1 a B2, ktoré nemajú žiadnu úlohu pri výrobe druhov G1 a G2, zatiaľ čo Aspergillus parasiticus produkuje všetky 4.
AFB1 je najtoxickejší, nasledovaný AFM1 (M1 mlieko 1 nájdené v mlieku kravy zamorenej konzumáciou kontaminovaného krmiva), AFB2 a AFG2 .
Toxikokinetika AFB1: absorpcia môže sa to robiť orálne alebo priedušnica kvôli lipofilite, ktorá reguluje pohyb pasívnym difúznym mechanizmom. Pohyb sa vykonáva rýchlo, na úrovni tenkého čreva cez dvanástnikovú časť, AFB1 prechádza v pečeni cez portálnu žilu. .
distribúcia: Jeho ukladanie v tele je dôsledkom kovalentných väzieb s molekulami tkaniva, ako príklad možno vidieť transplacentárny prechod aflatoxínov.
AFB1 metabolizmus: Aflatoxíny B1, aby boli toxické alebo mutagénne, sa musia metabolizovať väzbou na makromolekuly. Toho sa dosahuje pečeňovým cytochrómom P (CYP) a prevádza sa na nasledujúce metabolity: AFB2a, AFQ1, AFP1, aflatoxín H1, AFM1, aflatoxín M1 a epoxy-AFB1 (okrem epoxy-AFB1 a AFM1 sú menej toxické).
- žlčové: predstavuje 60% z celkovej eliminácie, pokiaľ ide o všetky vytvorené metabolity, niekedy AFB1 vo voľnej forme;
- močové cesty: existujú metabolity, ktoré slúžia ako marker pri intoxikácii;
- laktáciou: iba AFM1
V roku 1961 bol z arašidov úspešne extrahovaný toxický princíp zodpovedný za výskyt neznámej choroby (Turkei-x-Disease), ktorá zničila viac ako 100 000 moriek. Ukázalo sa, že toxická látka je produktom metabolizmu kmeňa Aspergillus flavus, a preto sa nazývala aflatoxín.
Mykotoxíny, ktoré sa prirodzene vyskytujú v rôznych potravinách, sú otázkou bezpečnosti potravín. Epidemiologické štúdie v Indii a niektorých afrických krajinách preukázali súvislosť medzi konzumáciou potravín kontaminovaných aflatoxínmi a zvyšovaním výskytu rakoviny pečene.
Cieľovým orgánom, ktorý vážne utrpí otravu aflatoxínmi, je pečeň. Akútna aflatoxinóza sa môže prejaviť krvácaním, akútnym zlyhaním pečene až smrťou. Letálna dávka sa líši od zvieraťa k zvieraťu a závisí od mnohých faktorov, ako je množstvo požitého aflatoxínu, vek zvieraťa, zdravotný stav a stav výživy.
Spotreba menšieho množstva, ale dlhší čas vedie k chronickej intoxikácii. Účinky a príznaky sa všeobecne ťažko dajú zvýrazniť jednak kvôli ich nízkej intenzite, ale najmä kvôli ich nešpecifickej povahe. Mali by ste mať podozrenie na chronickú aflatoxinózu, ak majú zvieratá iné zjavné príčiny, pretrvávajúce poruchy trávenia sprevádzané zníženým prírastkom hmotnosti. Mykotoxíny sú prírodné látky, ktoré sa objavujú ako vedľajšie produkty vývoja parazitických húb (Aspergillus, Fusarium, Penicillium, Claviceps a Alternaria) v rastlinách a skladovaných produktoch a potom sa používajú v potravinách pre ľudí a zvieratá. Sú to toxické látky, ktoré predstavujú značné riziká pre bezpečnosť každodenných potravín. Kontaminácia potravín alebo krmív mykotoxínmi nezahŕňa povinnú prítomnosť huby ani úpravu organoleptických vlastností produktu (vzhľad, farbu, vôňu, chuť), čo znemožňuje detekciu mykotoxínov., ak potraviny a krmivá nepodliehajú prísnej periodickej mykotoxikologickej kontrole .
Toxicita pre mykotoxíny je vyjadrená pomocou LD50 a tento spôsob vyjadrenia má určité nedostatky: berie do úvahy iba smrteľné účinky, poskytuje experimentálne údaje o zvieratách, najmä laboratórnych, ktoré nemožno extrapolovať na človeka, a vylučuje „kumulatívnu toxicitu, stanovenú opakovaným vystavením nízkym dávkam .
V súčasnosti existuje asi 300 - 400 mykotoxínov, ktoré patria do 24 chemických skupín toxínov, ktoré sa môžu vyskytovať za veľmi odlišných podmienok v poľnohospodárskej výrobe a v rôznych potravinách z nich získaných.
Biochemické pôsobenie týchto toxínov spočíva v inhibícii syntézy proteínov na úrovni ribozómov v bunkách, v dôsledku čoho je bunkové delenie inhibované .
Americká štúdia ukazuje, že mykotoxíny sú 10 000-krát nebezpečnejšie ako zvyšky pesticídov .
Špeciálna chemická stabilita väčšiny mykotoxínov znemožňuje detoxikáciu produktov kontaminovaných mykotoxínmi fyzikálnymi metódami (vysokoteplotná sterilizácia, chladenie, dehydratácia, sušenie, lyofilizácia, ožarovanie) alebo chemickou cestou (extrakcia rozpúšťadlom, modifikácia molekulárnej štruktúry oxidáciou, hydroxyláciou atď.) ) .
Aflatoxín B1 vstupuje do bunky a je buď metabolizovaný monooxygenázou v endoplazmatickom retikule, aby sa získali hydroxylované metabolické produkty, ktoré sa následne metabolizujú na glukuronidové a sírové konjugáty; buď sa oxiduje, aby sa získal reaktívny epoxid, ktorý je spontánne hydrolyzovaný a môže sa viazať na proteíny, ktoré sa stávajú cytotoxickými. Epoxid môže reagovať s DNA alebo proteínmi alebo sa môže konvertovať na konjugát glutatión, S-transferáza (GSH). .
V dôsledku negatívnych účinkov na zviera a ľudské telo sú najvyššie prípustné limity aflatoxínov v potravinách medzi 0,05–15 (G G/kg). [3]
Zmeny zistené v dôsledku napadnutia zvieratami a vtákmi sú zníženie hmotnosti a tukov, vnútorné krvácanie, žltačka, nekróza pečene a cirhóza. U kurčiat má AFB1 letálnu rýchlosť 50% pri dávke 9,28 mg/kg. Aflatoxikóza je karcinogénna a teratogénna pre plody cicavcov. Účinky aflatoxínov môžu byť zosilnené kontamináciou inými mykotoxínmi, napr. Diacetoxyscirpenolom, kyselinou cyklopiazónovou, ochratoxínmi, deoxynivalenolom a toxínom T-2. Na rozdiel od iných nálezov bola zaznamenaná významná synergia medzi aflatoxínmi a kyselinou cyklopiazonovou. .
Existuje viac ako 20 druhov aflatoxinogénnych húb, z ktorých najznámejšie sú: Aspergillus flavus Link, A. flavus-Paranuss, A flavus, Pistacia lentiscus, A. favus Anacordium occidentale, A. flavus Erdnuss, A. flavus tu1pina V 3473, A. flavus parasiticus IMI 15 975, A. niger var. Tieghem, A. oryzae Wehmer, A. ostianus Wehmer, A. parasiticus Speare, A. ruber Estienne. A. goii Wehmer, Penicilliu1citrinum Thom, P. freqventas Estling, P. variabile Sopp, P. puberum Bainer, P. viridicantum, P. cyclopium, P. roqforti, Rhizopus sp.
Účinky aflatoxínov na živé organizmy
Od objavenia aflatoxínov bola ustanovená celá škála škodlivých účinkov týchto toxínov na najrôznejších, viac či menej vyvinutých predstaviteľov fauny a flóry prírody.
Takéto účinky, ktoré súvisia s patológiou domácich zvierat, závisia od toxickej frakcie, druhu, plemena, veku zvierat, cesty prieniku do tela a ďalších faktorov. Bosenberg (1992) uvádza, že škodlivé pôsobenie na fylogeneticky hodnotené organizmy sa prejavuje akútnymi zmenami pečene, cirhózou a karcinómami pečene, teratogénnymi a genetickými účinkami.
Gedek (1970) skúmal škodlivé pôsobenie aflatoxínu na pečeň u morčiat. Za týmto účelom podával morčatám s hmotnosťou 400 gramov perorálne (žalúdočnou sondou) rôzne množstvá aflatoxínu B1, B2, Gl a G2, ako aj rubratoxínu a diacetoxycirpenolu. Každá dávka čistého mykotoxínu sa najskôr rozpustila v 0,1 ml dimetylformamidu, do ktorého sa pridal až 1 ml destilovanej vody. Dávky sa znižovali (na rôznych sériách pokusných zvierat), až kým už neboli pozorované ďalšie nekrotické zmeny v pečeni morčiat zabitých po 24 hodinách. Tieto minimálne dávky boli: 6,25 g pre aflatoxín B1, 25 pre G1 a diacetoxyxirpenol, 100 g pre aflatoxín B1 a 800 g pre aflatoxín G1 a rubratoxín B.
Preto boli medzi rôznymi študovanými mykotoxínmi stanovené nasledujúce koeficienty hepatotoxicity: 11 pre aflatoxín B1; 16 pre aflatoxín B2; 4 pre aflatoxín G1 a diacetoxyscirpenol a 128 pre aflatoxín G2 a rubratoxín B.
Pretože v praxi má chronická mykotoxikóza veľký význam, skúmal sa tiež hepatotoxický účinok aflatoxínu podávaného morčatám počas 56 dní po sebe. Za týmto účelom dostávali 4 skupiny po 10 morčiat 6,25-50 g aflatoxínu B1 denne. Histologický a hematologický výskum, ktorý sa uskutočnil na morčatách, ktoré boli medzitým mŕtve alebo boli zabité po 56 dňoch, odhalil závažné zmeny pečene a zvýšenie bilirubínu v krvnom sére. [4]
Teplé krajiny ponúkajú najlepšie teplotné a vlhkostné podmienky na výrobu aflatoxínu. Arašidy a výrobky z nich získané boli prvými a najbežnejšími substrátmi, v ktorých sa zistili aflatoxíny. Hansen a Jung (1973) sa domnievajú, že takmer polovica olejnatých semien (arašidy, orechy, mandle) obsahuje niekoľko tisíc ppb aflatoxínu a 20% pomarančových šupiek a citrónov obsahuje až 100 ppb. Aflatoxíny difundujú z mycélia za pár dní do hĺbky potravy do hĺbky niekoľkých centimetrov a v niektorých prípadoch sa dajú zistiť v potravinách, ktoré nemajú viditeľnú formu kvôli jeho zmiznutiu počas technologických čistiacich procesov. Napríklad 5 ppb aflatoxínu B1 sa zistilo v organolepticky ešte lososoch a dokonca 100 ppb v šunke. Podľa Hurmeister a Leistner (1970) za experimentálnych podmienok možno v mäsových derivátoch kontaminovaných A. flavus zistiť až 26 000 ppb aflatoxínu B1 a 18 000 ppb aflatoxínu G1.
A. flavus a A. parasiticus sú v solených mäsových výrobkoch pomerne zriedkavé, ale ak sa tieto kmene obsahujúce toxíny dostanú do potravinových komplexov, predstavujú veľké nebezpečenstvo, najmä ak nie je možné pozorovať technológiu konzervácie. Mlieko a jeho deriváty môžu tiež obsahovať aflatoxín. Podľa údajov syntetizovaných Neuman-Kleinpaul a Terplan (1973) bola v rokoch 1962-63 objavená v mlieku kráv kŕmených plesnivými arašidmi látka, ktorá produkuje v kačacích púčikoch zmeny podobné tým, ktoré produkujú čisté aflatoxíny.
Ľudia sú vystavení aflatoxínom konzumáciou kontaminovaných potravín. Je ťažké vyhnúť sa takémuto vystaveniu, pretože pestovaniu húb v potravinách nie je ľahké zabrániť. Aj keď v rozvinutých krajinách nie je povolený prísun vysoko kontaminovaných potravín, pretrvávajú obavy z možných vedľajších účinkov dlhodobého vystavenia nízkym hladinám aflatoxínov. Pre tento syndróm je charakteristické vracanie, bolesti brucha, pľúcny edém, záchvaty a kóma, smrť mozgový edém.
Pretože aflatoxíny, najmä aflatoxín B1, sú u niektorých zvierat vysoko karcinogénne, existuje záujem o účinky dlhodobého vystavenia nízkym hladinám týchto mykotoxínov. V roku 1988 IARC zaradila aflatoxín B1 na zoznam karcinogénov.
Americký úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) ich na nízkej úrovni povoľuje v orechoch, semenách a strukovinách, pretože sa považujú za „nevyhnutné kontaminanty“. FDA verí, že niekedy konzumácia malého množstva aflatoxínu predstavuje počas života nízke riziko a nie je praktické pokúšať sa úplne odstrániť aflatoxíny z potravín, aby boli bezpečnejšie.
Na zníženie rizika FDA testuje potraviny, ktoré môžu obsahovať aflatoxín. Arašidy a arašidové maslo sú jednými z najprísnejšie testovaných výrobkov FDA, pretože často obsahujú aflatoxíny.