CC BY
14УДК 615.9:582.28
DOI: 10.24412/1999-6780-2022-2-9-11
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ДРОЖЖЕЙ К МИКОТОКСИНАМ
Голубев В.И. (в.н.с.)*
Всероссийская коллекция микроорганизмов института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина; Пущинский научный центр биологических исследований, Пущино, Московская область, Россия
Дрожжи (представители более 30 родов) устойчивы к афлатоксину В1 и охратоксину А. Редкие штаммы лишь базидиомицетных видов чувствительны к зеарале-нону. Чувствительность к аурофузарину и Т-2 токсину носит штаммовый характер, хотя в целом относительное содержание устойчивых видов выше среди базидиомицетных, чем среди аскомицетных дрожжей. Значительное количество видов устойчиво ко всем обследованным микотоксинам.
Ключевые слова: дрожжи, аурофузарин, афлатоксин, охратоксин, зеараленон, Т-2 токсин
SENSITIVITY OF YEASTS ТО MY-COTOXINS
Golubev V.I. (leading scientific researcher)
All-Russian Collection of Microorganisms of G.K. Scriabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms; Push-chinsky Scientific Center for Biological Research, Pushchino, Moscow region, Russia
The yeasts (members of more than 30 genera) are resistant to aflatoxin B1 and ochratoxin A. Rare strains of only basidiomycetous species are sensitive to zearalenone. The sensitivity to aurofusarin and T-2 toxin is a strain-specific property but on the whole the proportion of resistant species is larger among basidiomycetous yeasts than ascomycetous ones. Rather many species are resistant to all mycotoxins examined.
Key words: yeasts, aurofusarin, aflatoxin, ochratoxin, zearalenone, T-2 toxin
Многие мицелиальные грибы, развивающиеся на растительных и животных продуктах, образуют внеклеточные метаболиты, токсичные для млекопитающих. К настоящему времени известно более 300 микотоксинов. Наиболее часто в кормах и пищевых продуктах встречаются токсины, синтезируемые широко распространенными видами родов Aspergillus и Fusarium. Их токсины отрицательно действуют также и на рост микроорганизмов, в частности, используемых в пищевой промышленности
* Контактное лицо: Голубев Владислав Иванович, e-mail: wig@ibpm.pushchino.ru
дрожжей (Flannigan В. Mycotoxins and the fermentation industries, 1986).
Необходимо подчеркнуть, что дрожжи в целом представляют собой таксономически очень гетерогенную группу одноклеточных грибов, представители которой принадлежат к 24 семействам 14 порядков шести классов аскомицетов и базидиомицетов. Такая разнородность предполагает и наличие между ними существенных различий по отношению к микотоксинам. Эти данные могли бы служить дополнительными характеристиками в оценке физиолого-биохимического разнообразия дрожжевых грибов, а также быть использованы при разработке микробиологических методов определения и детоксикации микотоксинов.
В настоящей работе представлены результаты обследования чувствительности 60 видов дрожжей свыше 30 родов к пяти наиболее часто встречающимся в кормах и пищевых продуктах токсинам.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В работе использованы дрожжи, в основном типовые штаммы видов, из Всероссийской коллекции микроорганизмов (ВКМ) (http://www.vkm.ru). Мико-токсины экстрагировали хлороформом из высушенного мицелия грибов. Т-2 токсин и зеараленон выделены и очищены методом адсорбционной хроматографии и кристаллизации из экстракта штамма 2т Fusarium sporotrichiella, выращенного на зернах овса и проса (1:1) в течение 5 суток при 28 °С и затем 4 недели при 8 °С (Котик А.Н. и др. Выделение мико-токсина Fusarium sporotrichiella и изучение его физико-химических свойств, 1979). Аурофузарин выделен и очищен теми же методами из экстракта штамма 1-85 F. graminearum, культивируемого 4 недели (28 °С) на зернах проса и риса (1:1) {Меденцев А.Г. и др. Идентификация аурофузарина в изолятах Fusarium graminearum, вызывающих у кур синдром ухудшения качества яйца, 1993). Растворы Т-2 токсина и аурофузарина в хлороформе наносили на стерильные бумажные («Filtrak», Германия) диски диаметром 5 мм. Для тестирования чувствительности дрожжей к афлатоксину В1 и охратоксину А использованы хлороформенные экстракты из мицелия штамма 3734/10 Aspergillus flavus, выращенного на просе и рисе, и A. ochraceous NRRL Y-3174, выращенного на зернах пшеницы. Концентрации этих двух микотоксинов в экстрактах определяли согласно «Методическим указаниям по обнаружению, идентификации и количественному определению афлатоксинов в пищевых продуктах» (1975) и «Методическим рекомендациям по обнаружению, идентификации и определению содержания охратоксина А в пищевых продуктах» (1985). Суспензии (2x10б клеток/мл) 2-3-суточных культур дрожжей высевали газоном на чашки Петри с сусло-агаром, после чего на его поверхность раскладывали высушенные при комнатной температуре диски с микотоксинами и
инкубировали при комнатной температуре до появления роста газона. При наличии зон подавления роста штаммы регистрировали как чувствительные, при отсутствии — как устойчивые.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В ходе предварительных испытаний на нескольких видах дрожжей разных концентраций аурофуза-рина и Т-2 токсина зоны подавления роста наблюдали уже при нанесении на диски 2 мкг микотоксина. Однако иногда эти зоны были очень узкими. Достаточно широкие зоны четко регистрировали при нанесении 5 мкг/диск. Дальнейшее увеличение концентрации микотоксинов (до 10 мкг/диск) обычно не приводило, за отдельными исключениями, к значительному возрастанию зон подавления роста. Аналогичная ситуация была и с зеараленоном, для которого, в силу его меньшей токсичности, проверяли концентрации 10 и 100 мкг/диск. Согласно этим результатам, основной массив культур дрожжей был обследован на чувствительность к концентрации микотоксинов 5 мкг/диск, а зеараленона — 10 мкг/диск.
Все обследованные дрожжи оказались устойчивы (редко — очень слабо чувствительны) к афлаток-сину В1 и охратоксину А, что обусловлено, очевидно, наличием у них энзиматических систем, обеспечивающих детоксикацию данных микотоксинов. Показано, в частности, что дрожжи обладают кар-боксипептидазой, которая расщепляет охратоксин А с образованием фенилаланина и нетоксичного охра-токсина а [1].
Почти все исследованные виды устойчивы также к зеараленону. К нему чувствительны лишь редкие штаммы базидиомицетных дрожжей: Cryptococcus laurentii ВКМ Y-1665, Rhodotorula glutinis ВКМ Y-332 и Trichosporon cutaneum ВКМ Y-809. Диаметры зон подавления роста у них, соответственно, 10, 30 и 20 мм. Однако другие штаммы этих же видов (табл. 1 ) были устойчивы ко всем исследованным микотоксинам, включая и зеараленон.
Таблица 1
Виды дрожжей, устойчивые к исследованным микотоксинам
Arxula terrestre ВКМ Y-2612 Brettanomyces custersianus ВКМ Y-1419 В. lambicus ВКМ Y-27 Dekkera intermedia ВКМ Y-1422 Dipodascus ovetensis ВКМ Y-2057 Farysizyma acheniorum BKM Y-2213 Geotrichum fermentans BKM Y-813 Kluyveromyces poiysporus BKM Y-217 Kondoa malvinella BKM Y-1569 Metschnikowia australis BKM Y-2670 M. pulcherrima BKM Y-64 M. reukaufii BKM Y-1590 Pichia jadinii BKM Y-74* Rhodosporidium diobovatum BKM Y-571 Rhodotorula aurantiaca BKM Y-327 R. fujisanensis BKM Y-1532 R. glutinis BKM Y-1114
R. graminis BKM Y-336 R.javanica BKM Y-1536 R. minuta BKM Y-338 Sporobolomyces roseus BKM Y-682** Stephanoascus ciferrii BKM Y-1440** Trichosporon aquatile BKM Y-2667 T. brassicae BKM Y-2096 T. cutaneum BKM Y-820
Слабо чувствителен к *афлатоксину В1, **охратоксину А.
Возможно, разное отношение к последнему из штаммов внутри вида обусловлено таксономической гетерогенностью этих видов. Так, штамм ВКМ Y-1114 ранее был описан как R. glutinis var. saitoi, а ВКМ Y-820 - как Т. rugosum. Известно, что подавляющее большинство дрожжей способно восстанавливать зеараленон с образованием менее токсичных а- и ß-зеараленола (Boeswald С., et al. Metabolism of the Fusarium mycotoxins zearalenone and deoxyniva-lenol by yeast strains of technological relevance, 1995). У вышеуказанных чувствительных штаммов способность к данной биотрансформации, очевидно, отсутствует.
Как к аурофузарину, так и к токсину Т-2 чувствительны были 27% обследованных видов, лишь к первому - 17%, только ко второму - 22% (табл. 2).
Таблица 2
Диаметр (мм) зон подавления роста у видов дрожжей, чув-
ствительных к аурофузарину и/или Т-2 токсину
Виды дрожжей T-2 Аурофу-
токсин зарин
Аскомицетные дрожжи
Aciculoconidium aculeatum ВКМ Y-1301 10 0
Arthroascus javanensis BKM Y-2156 0 14
Arxula adeninovorans BKM Y-2668 0 8
Brettanomyces abstinensis BKM Y-2068 9 10
B. intermedins BKM Y-24 7 13
Debaryomyces occidentalis BKM Y-673 0 8
Dekkera anómala BKM Y-19 20 9
D. bruxellensis BKM Y-21 23 12
Guilliermondella selenospora BKM Y-131 11 9
Hanseniaspora valbyensis BKM Y-138 15 12
H. uvarum BKM Y-201 12 0
Lipomyces lipofer BKM Y-218 17 0
Metschnikowia bicuspidata BKM Y-1284 38 15
M. bicuspidata BKM Y-2628 32 0
M. bicuspidata var. californica BKM Y-2672 0 7
M. bicuspidata var. chatamia BKM Y-2671 0 8
M. krissii BKM Y-2133 15 17
M. lunata BKM Y-1651 10 7
M. zobellii BKM Y-221 14 7
Nematospora coryli BKM Y-271 0 12
Oosporidium margaritiferum BKM Y-816 0 13
Pachysolen tannophilus BKM Y-274 13 8
Pichia anómala BKM Y-60 14 10
P. membranifaciens BKM Y-299 12 0
Saccharomyces cerevisiae BKM Y-2549 12 9
Schizosaccharomyces japonicus BKM Y-651 27 0
S. pombe BKM Y-652 40 10
S. pombe BKM Y-658 30 8
Wingea robertsü ВКМ Y-1500 13 0
Yarrowia lipolytica ВКМ Y-47 8 0
Базидиомицетные дрожжи
Cystofilobasidium bispoñdü ВКМ Y-2700 0 12
Filobasidium floriforme ВКМ Y-2259 0 13
Rhodosporidium sphaerocarpum ВКМ Y-1567 8 0
R. toruioides ВКМ Y-333 0 11
R. toruloides BKM Y-334 15 11
Rhodotorula araucariae BKM Y-2194 10 0
R. ingeniosa BKM Y-741 17 11
R. lactosa BKMY-1355 20 0
R. mucilaginosa BKM Y-339 12 0
Sakaguchia dacryoidum BKM Y-2702 20 0
Судя по ширине зон подавления роста, наиболее чувствительна к аурофузарину М. krissü ВКМ Y-2133, к Т-2 токсину - S. ротЪе ВКМ Y-652, а к обоим микотоксинам - М. bicuspid ata ВКМ Y-1284. Отметим, что в противоположность большинству видов водных местообитаний к ним устойчивы виды Metschnikowia из наземных биоценозов (М pulcherrima, М. reukaufii) (табл. 1). В целом среди аскомицетных дрожжей чаще встречаются чувствительные к данным двум токсинам виды (55-59%), чем среди базидиомицетных (22-30%). При этом, однако, отсутствует приуроченность устойчивых или чувствительных культур к каким-либо родам или видам. Многие роды (Arxula, Brettanomyces, Dekkera, Metschnikowia, Pichia, Rhodosporidium, Rhodotorula) включают как резистентные, так и чувствительные виды (табл. 1, 2). Более того, разной реакцией к этим
токсинам, а также (как отмечено выше) к зеаралено-ну, могут характеризоваться и штаммы одного вида (М bicuspidata ВКМ Y-1284, 2628, R. toruloides ВКМ Y-333, 334) (табл. 2). Штаммовая специфичность отношения дрожжей к токсину Т-2 убедительно продемонстрирована и в работе Зайченко A.M. с соавторами «Антибиотические свойства некоторых макро-циклических трихотеценовых микотоксинов» (1992), в которой обследованы десятки штаммов одного вида. Такие данные служат основанием предполагать, что микотоксины могут быть использованы для ти-пирования штаммов дрожжей.
Среди обследованных дрожжевых грибов выявлены культуры, проявившие устойчивость ко всем использованным в работе микотоксинам. Этот список (табл. 1) включает виды G. fermentans, М. pulcherrima и R. glutinis, признанные перспективными для биологической детоксикации кормов, загрязненных микотоксинами [2, 3].
Благодарности. Выражаю благодарность за помощь в работе сотрудникам института птицеводства Украинской академии аграрных наук д.б.н. Котик А.Н. и к.б.н. Труфановой В .А.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской федерации (соглашение № 075-15-2021-1051).
ЛИТЕРАТУРА
1. Peteri Z, Тёгеп ./., Vagvolgyi С., Varga J. Ochratoxin degradation and adsorption caused by astaxanthin-producing yeasts. Food Microbiol. 2007; 24 (3): 205-210. doi: 10.1016/j.fm.2006.06.003
2. Paskevicius A., Bakitus В., Baliukoniene V., Sakalyte J. The search for ecologically safe means of mycotoxin detoxification in fodder. Ekologija. 2006; 3: 128-131.
3. Pfliegler W.,Tunder P., Pocsi I. Mycotoxins - prevention and decontamination by yeasts. J. Basic Microbiol. 2015; 55 (7): 805-18. doi: 10.1002/jobm.201400833
Поступила в редакцию журнала 21.04.2022 Рецензент: Т.С. Богомолова
