Food-Info.net> Tematy > Bezpieczeństwo żywności > Toxyny

Aflatoksyny

Wytwarzane przez : Aspergillus flavus, A. parasiticus

Wprowadzenie i budowa chemiczna

Aflatoksyny są to toksyczne metabolity wytwarzane przez grzyby z rodzaju Aspergillus flavus lub A. parasiticus w żywności i paszy. Mikotoksyny te są prawdopodobnie najlepiej poznane i poświęcono im najwięcej badań na świecie. Aflatoksyny są przyczyną wielu różnych chorób, takich jak aflatoksykozy występujących zarówno u zwierząt hodowlanych, domowych jak i ludzi. Występowanie aflatoksyn zależy od niektórych czynników środowiskowych, dlatego poziom skażenia może być różny zależnie od regionu geograficznego oraz warunków uprawy. Nie bez znaczenia jest również podatność surowców roślinnych na zakażenie grzybami zarówno podczas uprawy, przechowywania lub/i przetwarzania. Aflatoksyny wzbudzają największą uwagę wśród wszystkich mikotoksyn, ponieważ badania na zwierzętach laboratoryjnych wykazały ich działanie rakotwórcze. Podejrzewa się zatem, że tak samo toksycznie mogą działać na organizm ludzki. Mimo, że całkowitego bezpieczeństwa nie można osiągnąć, wiele państw wprowadziło ograniczenia zawartości aflatoksyn w żywności oraz paszach.

W 1960 roku na jednej z farm drobiu w Anglii w przeciągu paru miesięcy padło ponad 100 tys. młodych indyków na nieznaną wtedy chorobę nazwaną „ chorobą indyczą X ”. Wkrótce okazało się, że nie ogranicza się ona tylko do indyków. Objęła ona również młode kaczki oraz bażanty.

Wnikliwa analiza pierwszej epidemii wykazała, że wszystkie one związane były z paszą, w której skład wchodziły brazylijskie orzeszki ziemne. Podjęto zatem dalsze badania podejrzanej paszy i natychmiast odkryto, że jest ona wysoce toksyczna wobec drobiu i wywołuje charakterystyczne objawy „choroby indyczej X”.

Już w 1960 roku obserwując właściwości toksyn, zaczęto podejrzewać, że ich źródłem mogą być grzyby. Rzeczywiście, rok później stwierdzono, że Aspergillus flavus syntetyzuje szkodliwe związki. Niebezpieczne metabolity nazwano aflatoksynami, od nazwy grzyba-producenta (A. flavus à Afla ).

To odkrycie doprowadziło do wzrostu świadomości potencjalnego zagrożenia dla ludzi i innych ssaków chorobami, a nawet śmiercią, w przypadku gdy związki te znajdą się w żywności lub paszy. Badania wskazują, że aflatoksyny są produkowane przez niektóre rodzaje A. flavus i większość, lecz nie wszystkie, rodzaje A. parasiticus .

Istnieją cztery główne aflatoksyny: B1, B2, G1, G2. Ich oznaczenie jako B oraz G, wzięło się z faktu, iż posiadają zdolność fluorescencji w świetle UV. Aflatoksyna B pod wpływem promieniowania nadfioletowego emituje światło niebieskie (ang. Blue), a aflatoksyna G światło zielono-żółte (ang. Green-yellow). Różnice te wynikają z różnej budowy chemicznej. Dodatkowo, występują jeszcze dwa metabolity oznaczone M1 oraz M2, które są głównymi aflatoksynami zanieczyszczającymi produkty żywnościowe oraz pasze. Pierwszy raz zidentyfikowano je w mleku karmiących ssaków. Stąd też pochodzi ich oznaczenie (ang. Milk).

Wszystkie typy aflatoksyn mają bardzo podobną strukturę i budowę chemiczną, z charakterystyczną grupą o wysokim stopniu utlenienia . Naturalnie występują one w postaci form heterocyklicznych:

Budowa chemiczna aflatoksyn

Występowanie

Aflatoksyny często pojawiają się na płodach rolnych jeszcze przed zbiorem. Zakażenie może nastąpić także później jeśli opóźni się dosuszanie lub dopuści do zawilgocenia zbiorów, ponieważ w takich warunkach mogą rozwijać się grzyby wytwarzające toksyny. Pojawianie się szkodników lub gryzoni również może ułatwiać infekcje grzybowe niektórych przechowywanych płodów rolnych.

Aflatoksyny mogą znajdować się w mleku, serze, ziarnach zbóż, orzeszkach ziemnych, nasionach bawełny, orzechach, migdałach, figach, przyprawach oraz różnych innych produktach żywnościowych i paszach. Obecność toksyn w mleku, jajach i mięsie wynika z faktu, że zwierzęta spożywały zanieczyszczona paszę. Jednak największe ryzyko skażenia toksynami występuje w takich produktach jak ziarno kukurydzy, orzeszki ziemne oraz nasiona bawełny .

Wzrost grzybów oraz zakażenie aflatoksynami jest wynikiem zależności pomiędzy organizmem grzyba, produktem żywnościowym oraz czynnikami środowiskowymi. Odpowiednie zestawienie tych czynników decyduje o zainfekowaniu i rozwoju grzyba na produkcie oraz rodzaju i ilości wytwarzanych aflatoksyn. Wiadomo, że odpowiedni substrat jest niezbędny dla wzrostu grzybni i dalszej produkcji toksyny, jednak dokładny czynnik(i), który początkuje jej wytwarzanie nie jest dobrze poznany. Głównymi czynnikami wpływającymi na infekcje grzybowe oraz produkcje toksyn są niedobór/nadmiar wody, wysoka temperatura czy uszkodzenia spowodowane przez owady, które mogły oddziaływać na roślinę w okresie wzrostu. Podobnie, wzrostowi grzybów, a co za tym idzie produkcji toksyn może sprzyjać określone stadium rozwojowe rośliny, konkurencja chwastów, słabe nawożenie czy nadmierne zagęszczenie roślin.

Na wytwarzanie aflatoksyn wpływa również wzrost innych grzybów czy mikroorganizmów. Na przykład, na zwiększenie zawartości aflatoksyn w orzeszkach ziemnych i zbożu przed zbiorem wpływała wysoka temperatura, przedłużająca się susza oraz zwiększona aktywność owadów. Po zbiorze, w tych samych produktach również zauważono korzystne warunki dla wytwarzania toksyn w podwyższonej temperaturze oraz wysokiej wilgotności.

Wpływ na zdrowie człowieka

Epidemie aflatoksykozy odnotowano w wielu regionach świata. Badania przeprowadzone na zwierzętach (również naczelnych) dowodzą, że w wyniku tej choroby uszkadzana jest głównie wątroba. Uszkodzenia polegają na martwicy komórek wątrobowych oraz proliferacji woreczka żółciowego. Chroniczne objawy mogą również przybrać formę marskości wątroby. Już niska dawka aflatoksyn, o wielkości 300 μ g/kg, znajdująca się w paszy może wywołać u świń chroniczne zatrucie w przeciągu 3-4 miesięcy.

Aflatoksyna B1 wywołuje raka wątroby u co najmniej 8 gatunków zwierząt, włączając naczelne. Związek pomiędzy dawką toksyny a skutkami zdrowotnymi był badany w doświadczeniach na szczurach i pstrągach tęczowych. Stwierdzono, że dawka aflatoksyny B1 odpowiednio 1 μ g/kg oraz 0,1 μ g/kg podana z paszą wywoływała nowotwór u 10% osobników. W innych badaniach stwierdzono, że aflatoksyny wywołują u szczurów raka okrężnicy oraz nerek.

Toksyczny i rakotwórczy wpływ aflatoksyn na szczury był silniejszy w stosunku do samców niż do samic. Różnice te mogą wynikać z działanie hormonów płciowych. Na właściwości toksyczne oraz rakotwórcze aflatoksyn ma także wpływ stan odżywienia zwierząt.

Istnieje niewiele informacji na temat toksyczności tych związków dla człowieka. Można jednak przypuszczać, że niektóre odnotowane przypadki silnego uszkodzenia wątroby mogły być wynikiem zatrucia aflatoksynami. Epidemię ostrego zapalenia wątroby odnotowano u kilkuset osób w dwóch sąsiednich stanach w północno-zachodnich Indiach. Choroba związana była ze spożyciem kukurydzy silnie skażonej aflatoksynami, gdzie zawartość toksyny w niektórych zbadanych próbach osiągała nawet 15 mg/kg.

Przypadki raka wątroby występują częściej w niektórych częściach Afryki i południowo-zachodniej Azji niż w innych rejonach świata. Wiążąc dane epidemiologiczne z wynikami otrzymanymi w doświadczeniach na zwierzętach można stwierdzić, że większe spożycie aflatoksyn powoduje głównie wzrost ryzyka raka wątroby. Dane zebrane w Kenii, Mozambiku, Suazi oraz Tajlandii wskazują na dodatnią korelację pomiędzy dziennym spożyciem aflatoksyn (w zakresie od 3,5 do 222,4 ng/kg masy ciała na dzień), a przypadkami zachorowania na raka wątroby (sięgające od 1,2 do 13,0 przypadków na 100 000 osób na rok). Istnieją także dowody na to, że rozwój choroby zależy od zdrowotności ludzi.

Biorąc pod uwagę skutki, szczególnie rakotwórcze, działania aflatoksyn na wielu gatunków zwierząt jak również związek pomiędzy poziomem ich spożycia i wskaźnikiem zachorowalności na raka wątroby odnotowane w niektórych regionach świata, należy ograniczać spożycie aflatoksyn do możliwie najniższego. Wprowadzone w wielu krajach ograniczenia zawartości aflatoksyn w produktach spożywczych powinny być rozumiane jako administracyjne narzędzia ułatwiające stosowanie systemów kontroli, a nie jako wielkości całkowicie zapewniające bezpieczeństwo zdrowotne.

Źródła i dodatkowe informacje:

http://www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc011.htm
http://www.ansci.cornell.edu/plants/toxicagents/aflatoxin/aflatoxin.htm