CC BY
718
УДК 636.085/087:619:616-099-02
Микотоксины: диагностика и профилактика
С.С. Абакин, ГНУ СНИИЖК
Микотоксины представляют собой токсичные химические вещества, производимые нитевидными грибами (плесенями). Они производят огромное количество опасных микотоксинов, таких как афлатоксин, фумонизин, деоксиниваленол (ДОН), охратоксин А, Т-2-токсин и зеараленон. Грибы, продуценты микотоксинов, заражают сельскохозяйственные культуры, особенно зерновые и масличные, в период роста, при сборе урожая, а также во время хранения и переработки. Концентрация спор грибов может увеличиваться при использовании целинных земель под зерновые. Микотоксины при попадании внутрь могут вызывать симптомы отравления, называемые м и котоксикозами.
Приблизительно с 60-х годов 20-го века проблема микотоксинов приобрела глобальный характер в связи с нарушением экологического равновесия (в микоценозах) при интенсивных технологиях возделывания с.-х. культур, а также из-за повышения содержания фотооксидантов в атмосфере (воздушного загрязнения), из-за чего растения теряют устойчивость к фитопатогенам. Возрастание микотоксикоза с.-х. продуктов также связано с широким применением азотных (несбалансированных) удобрений и пестицидов (фунгицидов, инсектицидов, гербицидов). Имеет значение и ограниченное количество генотипов сортов с.-х. культур.
С каждым годом проблема микотоксикоза обостряется, токсикогены (грибы, образующие токсины) быстро приспосабливаются к новым технологиям и современным пестицидам, при этом увеличивают образование микотоксинов в сотни раз. В десятки раз возросло поражение посевов зерновых культур фузариозами, заражающими зерно одним из самых опасных микотоксинов - вомитоксином (ДОН). В настоящее время нет эффективных химических способов борьбы с загрязнением продуктов урожая злаковых культур микотоксинами.
По оценке Управления по продовольствию и сельскому хозяйству ООН (ФАО), ежегодно приблизительно 30% мирового урожая зерновых поражается микотоксинами. В нашей стране результаты исследований ВНИИВСГЭ и ВНИИЗ свидетельствуют о нарастающей динамике поражения зерновых культур фузариозом, а зерновых продуктов -соответствующими ему микотоксинами (Т-2 - токсин, ДОН, зеараленон). Наиболее распространен фузариоз в Краснодарском, Ставропольском, Алтайском и Приморском краях, Ростовской области.
Виды и количества микотоксинов варьируют год от года, что связано с изменением погоды и наличием различных стрессовых факторов для растений.
Наиболее распространенными по производству микотоксинов, вредных для животных, являются плесневые грибы рода Aspergillus, Fusarium, Penicillum.
Самые опасные микотоксины: Афлотоксин (производимый
плесенью Aspergillus); Деоксинваленол (ДОН), Зеароленон, токсин Т-
2, Фумонизин (производимые плесенью Fusarium); Охратоксин, токсин PR (производимые плесенью Penicillum).
Для практической работы хозяйств стран СНГ более приемлемыми считаются европейские допустимые нормы содержания микотоксинов, мг/кг (или ррм): афлатоксин (В1, G1) - 0,01-0,0025, вомитоксин - 0,5-1, Т-2-токсин - 0,05-0,1, охратоксин - 0,01-0,05, зеараленон - 1-2.
Микотоксины обладают высокой токсичностью, а также канцерогенными, тератогенными, мутагенными и
иммунодепрессивными свойствами, как для животных, так и для человека. Некоторые микотоксины, например, охратоксин А и афлатоксин, могут аккумулироваться в тканях животных и птицы, делая опасной животноводческую продукцию.
Микотоксины могут присутствовать в продовольствии или кормах, не имеющих внешне сформированных плесеней и давших отрицательный результат при исследованиях. В сельскохозяйственном сырье, продуктах питания и кормах присутствует, как правило, комплекс микотоксинов, поскольку в корме могут быть микотоксины как полевых грибов, так и плесеней хранения, к тому же один гриб может продуцировать несколько токсинов.
Постоянное поступление комплекса микотоксинов в количествах даже в 2—3 раза ниже ПДК серьезнее сказывается на организме, нежели при высоком содержании одного микотоксина. При этом между разными токсинами проявляется синергизм и, как результат, неспецифическая клиника и тяжелое течение отравления, особенно это касается молодняка животных и птицы.
Поедание животными токсичного зерна или продуктов его переработки вызывает у них микотоксикозы, которые протекают в трех формах: 1) острый микотоксикоз; 2) хронический и 3) вторичный.
При остром микотоксикозе наблюдают различную клиническую картину, зависящую от определенного микотоксикона, но чаще в кормах бывает несколько микотоксиконов, поэтому проявление будет разное.
В основном наблюдают угнетенность, отказ от корма (характерно для зоомитоксина), геморрагии на слизистых ротовой полости и их некроз, поносы из-за поражения желудочно-кишечного тракта. Гиперэстероз неполовозрелых свинок (ложная охота - опухание вульвы и молочных желез) вызывается зеараленоном, что приводит к гибели животных. На вскрытии, как правило, отмечается поражение печени (в основном действие афлатоксина) и других органов.
Хронический микотоксикоз сопровождается снижением аппетита, слабым ростом и развитием, снижением продуктивности и
репродуктивной способности. При убое животных обнаруживается поражение печени, почек и других органов.
Вторичный микотоксикоз (потребление небольшого количества токсина) не вызывает явных клинических симптомов, но, снижая иммунную защиту, предрасполагает к инфекционным заболеваниям.
Большой риск возникновения микотоксикозов может быть связан с тем, что корма часто скармливаются животным или птице «с колес», без предварительной оценки их безопасности даже экспресс-тестом на общую токсичность, и уж тем более без исследования на содержание микотоксинов, которое в большинстве случаев доступно только в хорошо оборудованных лабораториях.
Поскольку полностью исключить образование микотоксинов в кормовой продукции не представляется возможным, задача контролирующих ее качество служб — выявить наличие микотоксинов и сравнить обнаруженное количество с нормами предельного содержания. Информированность об уровне содержания микотоксинов в кормах поможет принять решение о целесообразности и дозах применения различных препаратов.
Упомянутые факты, а также планы по вступлению России в ВТО, в странах-участницах которой контроль по показателям безопасности стоит на первом месте, требуют постоянного наблюдения за состоянием зернового сырья и продуктов его переработки.
Для контроля микотоксинов предлагается использовать различные методы.
Диагностика
В настоящее время наиболее распространен анализ общей токсичности кормов по выживанию простейших микроорганизмов (парамеции, стилонихии, калподы). К сожалению, такой простой метод определения токсичности кормов сомнителен и практически не позволяет обнаружить микотоксины при их невысоком уровне, хотя и в этом случае многие из них опасны. Подобные методы часто создают путаницу и ложное представление о качестве кормов. Это всего лишь качественный индикатор присутствия в корме каких-либо вредных для здоровья компонентов: тяжелых металлов, пестицидов, микотоксинов, прогорклых жиров и т.д. Кроме того, по токсичности для простейших можно лишь условно судить о токсичности для животных.
Метод кожной пробы (мыши, кролики и др.), хотя и более адекватен в данном случае, также не раскрывает причину токсичности. К тому же он трудоемок и долог (5-7 дней), что резко ограничивает его практическое применение.
Одним из известных и распространенных методов обнаружения микотоксинов является тонкослойная и высокоэффективная жидкостная хроматография (ТСХ и ВЭЖХ). Недостаток первого в том, что это полуколичественный метод, второго — высокая стоимость оборудования и реактивов. В обоих случаях требуются сотрудники
специальной квалификации. Иногда все это становится непреодолимым препятствием при организации контроля показателей безопасности на предприятии. Однако последние разработки в области контроля микотоксинов позволяют решить проблему.
Альтернативой хроматографическим методам определения микотоксинов стали иммунохимические методы. Их используют для диагностики заболеваний человека и животных, а в последнее время и для анализа содержания многих ксенобиотиков, в том числе диоксинов, пестицидов, микотоксинов в различных субстратах. Так, для определения микотоксинов все большее распространение в нашей стране получают различные варианты иммуноферментного твердофазного анализа ELISA, получившего официальное подтверждение в странах ЕС и рекомендованного такими организациями, как GIPSA, USDA и др.
В основе этого метода лежит реакция антиген — антитело. Концентрация микотоксина определяется с помощью окрашивающего комплекса в микролунках с последующим чтением цветной реакции на фотометре или визуально - относительно показателей стандартов. Метод отличается простотой (не требует специальных навыков оператора), дешевизной (в наборе есть все необходимые реактивы и готовые стандарты), экспрессностью (продолжительность анализа не более 20—30 мин), а также возможностью исследовать как единичные пробы, так и десятки (до 90) одновременно.
Высокочувствительный метод ELISA позволяет получать точные результаты и использовать минимально очищенные и даже неочищенные экстракты.Однако и он эффективен лишь в том случае, если отобранные образцы адекватны составу всего корма.
Проблема заключается в том, что микотоксины, как правило, крайне неравномерно распределяются в массе зерна или комбикорма. В местах роста плесени концентрация микотоксинов может быть очень высокой. Даже самый лучший современный метод анализа не выявит токсичность, если не будет соблюдена трудоемкая рутинная процедура отбора проб.
Одним из вариантов решения этой проблемы может служить принятая ЕС директива, согласно которой для получения более точных результатов отбор образцов должен проводиться с учетом величины партии сырья или корма и должен составлять: из партии сырья массой 100 т - 10 средних образцов по 300 г; массой 1000-2000 т - 40 образцов; массой 5000-10000 т - 80 образцов; массой 10000-15000 т - 100 образцов. Средняя отобранная проба продукта тщательно перемешивается, измельчается до гомогенной смеси и разделяется на три равные части. Только после этого могут быть отобраны средние образцы массой 200 г для лабораторного анализа. Такая схема отбора проб в практической работе сложна из-за трудоемкости и высокой стоимости проводимых анализов.
Поэтому необходимо разрабатывать, подбирать и применять наиболее действенные программы по выявлению микотоксинов и снижению их токсичности.
Профилактика
Ученые во всем мире ищут эффективные способы, как своевременно выявить и обезвредить загрязненные микотоксинами корма, кормовое сырье и готовые продукты. Применялись различные способы обеззараживания: физические, химические, биологические (тепловые, ультрафиолетовое и гамма-излучения, озонирование, обработка аммиаком, концентрированными щелочами, кислотами, перекисью водорода и т.п.). К сожалению, это дало только незначительное обезвреживание, но одновременно привело к сильному повреждению продукта.
Использование по рекомендации ветеринарных служб повторной тепловой обработки (100-140 °С в течение 1-2 ч) такого сырья или готового комбикорма, где содержалось испорченное сырье, несколько уменьшит бактериальное обсеменение, но не разрушит ядовитые соединения и приведет к резкому снижению переваримости и усвояемости белка. В конечном итоге увеличиваются заболевания и падеж цыплят и поросят, возрастают затраты на ветеринарные обработки, падает продуктивность животных и птицы, хозяйства несут большие затраты и прямые убытки.
Микотоксины - очень термостабильные вещества. К примеру, точка плавления охратоксинов около 220 °С, афлатоксинов - около 270 °С, трихотеценовых микотоксинов - 150-190 °С. Кроме того, лабораторные данные и клинические исследования не дают полной картины микотоксикозов. Диагноз "списывается" на такие заболевания, как колибактериоз, болезнь Гамборо, подагра и другие.
Есть еще одна проблема при исследовании зерна или других видов сырья: когда в одной и той же партии находят разное количество микотоксинов, при этом считают, что это - ошибка лаборатории. Надо помнить, что плесневые грибы на поверхности целого зерна не имеют для своей активной жизнедеятельности достаточного количества легко усвояемых питательных веществ. И только при производстве комбикормов, когда повышаются температура и влажность, добавляются витамины, аминокислоты, соли и минералы, начинается настоящий "пир". К примеру, наличие цинка в комбикормах увеличивает рост охратоксина почти в 10 раз.
К сожалению, в практической работе о дозах микотоксинов начинают говорить и принимать меры, когда заболевание микотоксикозом проявляется клинически. Необходимо помнить, что сила токсического воздействия одного микотоксина зависит не только от дозы, но и от другого: наличия нескольких микотоксинов и их совместного действия; времени полураспада (для распада охратоксина
требуется 700 ч); состава рациона, возраста и продуктивности животных и птицы.
В проблеме сохранения качества кормов можно выделить два основных вопроса: первый- потеря питательных веществ в результате нарушения кормоприготовления, что относится к зоотехническим заботам, и второй- снижение санитарного качества кормов, при котором снижаются не только питательные свойства, но, что особенно важно, корма становятся опасными для животных, так как могут снижать производительность и даже вызывать заболевания, в частности, микотоксикозы. Последние часто возникают от неправильно хранящихся кормов.
Для кормления животных, особенно свинопоголовья и птицы, необходимы концентрированные корма, в основе которых лежит зерно. Основной задачей после уборки урожая зерна является его хранение.
Главным фактором порчи кормов (в данном случае зерна) считаются микроскопические грибы, продуцирующие микотоксины.
В период хранения в зерне изменяется состав грибов. В первой фазе хранения зерна преобладают полевые грибы- грибы, находящиеся на зерне (иногда и поражающие его) в период вегетации растений. При дальнейшем хранении (II фаза) полевые грибы, развивающиеся при 20250С, вытесняются складскими «плесенями хранения». К ним относятся аспергиллы, пенициллы и др. Оптимальная температура для них - 30350С. В дальнейшем (III-IV фаза) развиваются терморезистентные и термофильные грибы: мукоровые, аспергиллы, актиномицеты (35-400С). Длительность фаз зависит как от температуры, так и от влажности зерна.
Большинство «плесеней хранения» относится к мезофилам (нижний предел относительной влажности воздуха 60-90%) и ксерофилам (70-79%). Влажность же зерна, которую необходимо поддерживать при хранении, для разного вида зерна различна.
Так, для кукурузы критическая влажность (ниже которой грибы не могут развиваться) составляет 13-14%, для пшеницы, ячменя, ржи -14,5-15,5%, для проса - 12-13%. Относительная влажность воздуха не должна превышать 65%.
Развиваясь на зерне, полевые грибы могут продуцировать микотоксины, Т-2 - токсин, зеараленон и др. (в основном фузарии), складские грибы - афлатоксин, охратоксин, рубатоксин, стеригматоцистин и др. (аспергиллы, пенициллы, мукоровые).
Распределение влаги в хранящемся зерне происходит неравномерно. Битые, мелкие, щуплые зерна, как и оболочка зерна, пыль, семена сорных трав связывают и удерживают больше влаги, чем здоровое зерно. Перемещение влаги внутри партии зерна происходит за счет перепада температур, развития насекомых - вредителей.
Поскольку распределение влаги в зерне при хранении неравномерно, то в местах повышенной влажности усиленно
развиваются грибы и другие микроорганизмы, которые в своем развитии повышают температуру зерна, и возникает его самосогревание или самонагревание.
Самосогревание может быть гнездовым и пластовым. Гнездовое возникает в участках с повышенной влагой. Процесс может быть в центре насыпи, но чаще в периферийных участках, так как при загрузке зерна в хранилища щуплые битые зерна, сорняки и пыль, содержащие больше влаги, размещаются ближе к стенам. Этот вид самосогревания чаще бывает при временном хранении на складах.
Для пластового согревания характерно, что греющий слой образует пласт, и он появляется или в верхнем, или в нижнем участках насыпи. В верхнем - чаще всего весной или осенью, когда наблюдается резкий перепад температур, и начинается примерно на глубине 30-150 см. Температура участков, расположенных ниже греющегося, повышается медленно.
Низовой греющийся пласт появляется на расстоянии 20-50 см от пола или днища емкости хранения. Повышенная влажность в этих участках может быть или от засыпки ранней осенью теплого зерна на холодный пол, грунт, или от засыпки на плохо изолированную от грунта площадку, или оттого, что зимой охлаждение нижней части емкости хранения зерна приводит к конденсации влаги. Тепло из нижних слоев легко перемещается в верхние, и вся масса зерна может быстро самонагреться.
Процесс самосогревания подразделяется на 3 стадии. В первой стадии - усиленное дыхание зерна, повышение температуры до 300С. Внешних изменений почти нет. Темнеют лишь недозрелые зерна овса и зародыши кукурузы.
Во второй стадии сыпучесть зерна ухудшается, температура доходит до 380С. Начинается брожение, обнаруживают солодовый запах. Выявляются пораженные грибами зерна.
В третьей стадии сыпучесть ухудшается, оболочка зерна темнеет, появляется сильный запах затхлости и гнилости. Температура поднимается до 500С. В конце сыпучесть зерна полностью теряется.
В процессе самосогревания изменяется и видовой состав микрофлоры. В начальной стадии увеличивается количество сапрофитов бактерий, с повышением температуры до 25-400С повышается количество плесеней (аспергиллы, пенициллы) и актиномицетов. Дальнейшее повышение температуры снижает общее количество микро-и макрофлоры, но зерно становится непригодным для использования. Оно становится черным. Но в каждой его партии, подвергшейся самонагреванию, наблюдаются зерна с разной степенью порчи (стандартная оценки порчи отдельных видов зерна).
Самосогревание может быть и в партиях свежеубранного зерна в результате различной влажности зерна основной культуры и примесей. Сезонные перепады температур и зараженность вредителями вызывают
самосогревание и уменьшение хранения на 2-4 месяца. Этому способствует и хранение зерна без перемещения и активного вентилирования.
Для успешного хранения зерна необходимы следующие условия:
1. Очистка зерна перед закладкой на хранение (провеивание).
2. Низкая влажность. В настоящее время доказано, что влажность зерна 12-14% при температуре 20-300С позволяет хранить длительное время зерно без его порчи.
3. Хранилища (емкости), не пропускающие влаги.
4. Желательна герметизация.
В хранящихся кормах преобладают грибы-аэробы. В свежезаложенном зерне воздух (кислород) в межзерновых пространствах еще есть, но при дальнейшем хранении (при ограничении доступа воздуха) количество кислорода сокращается, накапливается углекислый газ, подавляющий развитие микро- и макрофлоры. Такая герметизация достигается полной загрузкой емкости зерном и незначительным пространством над ним.
Обнаружив самосогревание, необходимо хорошо проветривать и просушивать зерно.
При отсутствии условий хранения зерно можно консервировать. Хорошим консервантом является пиросульфит натрия (калия). Этот консервант препятствует самосогреванию и развитию грибов.
Доза сухого пиросульфита - 12-15г на 1кг зерна при тщательном перемешивании. Пиросульфит разлагается на 30-60 сутки хранения, а оставшиеся продукты разложения полезны для животных как серосодержащие вещества.
Для консервации пригодна и пропионовая кислота, которая не снижает кормовой ценности продукта.
Используют 0,6% кислоты от веса зерна при влажности 20%. При влажности выше 20% процент кислоты увеличивается до 1%. На 100кг зерна расходуют около 1л кислоты.
Выводы
В последнее время ученые многих стран приходят к выводу, что при выращивании молодняка птицы и поросят не нужно спрашивать, какой уровень микотоксинов безопасен; не надо пытаться быть академическим ученым и категорически доказывать, какой именно токсин вызвал проблему; не медлить, если есть доказательство, что проблема связана с плесневыми кормами, а принимать срочные меры для борьбы с микотоксинами.
При закупке корма проводить исследования на наличие микотоксинов в аккредитованных лабораториях с применением наиболее эффективных методик и знаний специалистов по отбору проб. Всегда учитывать, что микотоксины накапливаются в корме на протяжении всего срока хранения сырья, выработки и использования комбикормов. Поэтому необходимо подбирать и применять наиболее
действенные программы снижения токсичности за счет применения ингибиторов грибов, а значит, и микотоксинов. Затраты на приобретение и ввод ингибиторов с лихвой окупятся значительным улучшением производственных показателей.
Решение возникающих проблем по ликвидации плесневых грибов, бактериальной загрязненности, процессов окисления кормов и микотоксикозов особенно актуально при работе с высокопродуктивными кроссами птицы и наиболее продуктивными породами свиней и КРС.
Для детоксикации микотоксинов используются дорогостоящие адсорбенты. Поэтому гораздо эффективнее, а главное - выгоднее предотвращать развитие плесневых грибов, а не бороться с результатами их жизнедеятельности.
