Токсины в пищевых продуктах: методы идентификации

Токсины в пищевых продуктах: методы идентификации

«Токсины в пищевых продуктах: методы идентификации»

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Общие сведения о токсинах

1.1 Микотоксины

Глава 2. Методы идентификации токсинов

Глава 3. Современное оборудование

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Проблема пищи всегда была одной из самых важных проблем, стоящих перед человеческим обществом. Все кроме кислорода человек, получает для своей жизнедеятельности из пищи. Среднее потребление ее в сутки составляет около 800 г (без воды) и около 2000 г воды.

Правильная организация питания требует знания, хотя бы в самом общем виде, химического состава пищевого сырья и готовых продуктов питания, представлений о способах их получения, о превращениях, которые происходят при их получении и при кулинарной обработке продуктов питания.

Все пищевые вещества полезны здоровому организму в оптимальных количествах и оптимальном соотношении. Но в пище всегда имеются микрокомпоненты, которые в относительно повышенных количествах вызывают неблагоприятный эффект. К ним относят, во-первых, так называемые токсиканты - натуральные, присущие данному виду продукта биологически активные вещества, которые могут при определенных условиях потребления вызвать токсический эффект, во - вторых, «загрязнители»- токсичные вещества, поступающие в пищу из окружающей среды вследствие нарушения технологии выращивания (кормление - для животных), производство или хранение продуктов или других причин.

Суть моей курсовой работы, заключается в определении токсинов в пищевых продуктах. В настоящее время токсины являются главной проблемой человечества. Последствия отравления токсинами являются очень опасными, они могут доходить вплоть до летального исхода. Рассмотрим некоторых представителей токсинов более подробно.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТОКСИНАХ

Токсины (от греческого toxikоn - яд), вещества бактериального, растительного или животного происхождения, способные угнетать физиологические функции, что приводит к заболеванию или гибели животных и человека. Токсины при попадании в организм вызывают образование антител. (Молекулярная масса токсина свыше 4-5 тыс.; низкомолекулярные вещества не иммуногены.) Токсины входят в состав ядов змей, скорпионов, пауков и др. ядовитых животных, ряда ядовитых растений.

Наиболее распространенные и изученные бактериальные токсины (их известно несколько сотен) подразделяются на экзотоксины и эндотоксины. Экзотоксины выделяются бактериями в процессе их жизнедеятельности в окружающую среду и обладают специфическим действием на организм (к таким токсинам относятся нейротоксины, цитотоксины). Некоторые микроорганизмы выделяют очень сильные токсины, вызывающие ботулизм, столбняк, дифтерию, пищевые токсикоинфекции и др. Эндотоксины высвобождаются после гибели бактерий и представляют собой нормальные продукты их метаболизма (например, ферменты). Такие токсины нарушают у животных и человека обмен аминов биогенных.

Токсины бактерий были открыты в 1888 французским ученым Э. Руи швейцарским ученым А. Йерсеном, получившими название токсины дифтерийной палочки. Этим открытием они создали предпосылки для разработки методов обезвреживания токсинов, а не уничтожения продуцирующих их микроорганизмов. Успешная попытка применения антитоксинов (антител) была предпринята немецким бактериологом Э. Берингом в 1890, установившим, что сыворотка крови животных, иммунизированных сублетальными дозами. Токсины, обладает профилактическими и лечебными свойствами.

В 1924 французский ученый Г. Рамон предложил обезвреживать токсины (с сохранением их иммунных свойств) обработкой формалином, в результате чего образуется неядовитое производное токсина - анатоксин, который при введении в организм способствует выработке иммунитета к соответствующему токсину. В конце 50-х гг. 20 в. с развитием химии и методов их очистки и идентификации появилась возможность не только избирательно модифицировать токсины, но и отделять полученные анатоксины от не прореагировавших исходных токсинов.

Токсины различают и по типу действия на организм. Нейротоксины действуют на различные этапы передачи нервного импульса. Так, некоторые бактериальные токсины нарушают проводимость нервных волокон. Тайпотоксин и b-бунгаротоксин действуют на пресинаптическую мембрану, подавляя выделение медиатора ацетилхолина, кобротоксин и др. Токсины этого класса (их известно несколько десятков; для 30 из них установлена аминокислотная последовательность) блокируют ацетилхолиновый рецептор постсинаптической мембраны. Цитотоксины обладают высокой поверхностной активностью и разрушают биологические мембраны. Такие токсины часто встречаются в ядах змей; по строению они близки нейротоксинам змей, но отличаются от них функционально важными аминокислотами. Цитотоксины могут вызывать лизис (разрушение) клеток крови. Токсины-ингибиторы подавляют активность определенных ферментов и нарушают таким образом процессы обмена веществ. Токсины-ферменты (протеазы, нуклеазы, гиалуронидазы, фосфолипазы и др.) разрушают (гидролизуют) важные компоненты организма - нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и др. Применение токсинов ограничено получением из них анатоксинов; нейротоксины используют в качестве избирательно действующих агентов при электрофизиологических и клинических исследованиях механизмов передачи возбуждения в нервной системе. Часто термин "Токсины" неправильно распространяют на природные небелковые вещества, нарушающие те или иные функции организма.

Пищевые токсины. Следующую группу токсинов составляют пищевые токсины. Многие люди даже не подозревают, насколько вредным может оказаться неправильное питание, зашлаковывающие организм. Если спиртные напитки мы пьем далеко не каждый день, то пищу мы употребляем ежедневно. То есть и вредные вещества мы употребляем ежедневно. Недаром древняя пословица гласит: «Я есть то, что я ем». В целом ряде случаев нежелательными для организма продуктами оказываются сладости, мучные изделия, жаренная и жирная пища. Вредными или атерогенными являются избыточные животные жиры: сало, сливочное масло, домашняя сметана, а также кокосовое масло, поскольку они способствуют отложению холестериновых бляшек на стенках сосудов.

Существует точка зрения, что организм человека плохо приспособлен к перевариванию мяса, особенно такого, как свинина, баранина. Еще более тяжелой, чем мясо, пищей являются мясные и куриные, рыбные бульоны (которыми принято кормить тяжело больных), а также излюбленные всеми во время праздничных застолий холодцы и заливные. Продукты, образующиеся в организме после употребления мяса и мясных бульонов, вызывают гниение и брожение в кишечнике, что способствует повышению кислотности организма. Все окислительно-восстановительные процессы и функционирование клеток здорового организма протекают нормально в среде со слабощелочной реакцией, что соответствует величине рН=7,2-7,4 (такую же величину имеют наша кровь, межклеточная жидкость, лимфа, слюна). Кислая среда - почва для развития множества болезней, в том числе аллергических, почва для преждевременного старения организма. Созданию щелочной среды в организме способствует употребление растительной пищи с сыром виде, сухофруктов, а также ежедневное употребление воды "Алка-Майн". Большая часть продуктов, которые мы сегодня покупаем в супермаркетах не соответствует требованиям качества и относится к группе генетически модифицированных продуктов (ГМ - продукты).1-4

Одна из разновидностей токсинов - митотоксины. Рассмотрим их более подробно.

1.1 Микотоксины

Микотоксины - от греч. mykes-гриб и toxikon-яд, токсичные продукты жизнедеятельности микроскопических (плесневых) грибов.

Известно более 250 видов грибов, продуцирующих несколько сотен микотоксинов. Многие из них обладают мутагенными (в том числе канцерогенными) свойствами. Среди микотоксинов, представляющих опасность для здоровья человека и животных, наиболее распространены афлатоксины (формула I и II), трихотеценовые микотоксины, или трихотецены (III-IV), охратоксины (V), патулин (VI), зеараленон и зеараленол (VII). Большинство микотоксинов - кристаллические вещества (см. таблицу), термически стабильны, хорошо растворимые в органических растворителях. Микотоксины (за исключением охратоксинов) достаточно устойчивы к действию кислот, разрушаются щелочами с образованием нетоксичных или малотоксичных соединений. Биосинтез микротоксинов включает обычно стадию конденсации 1 молекулы ацетил-кофермента А с тремя и более молекулами малонил-кофермента А.

	Группа I Афлатоксин В1: R=H Mолекулярная масса - 312 Афлатоксин В2: R=H, положение 8 и 9 гидрированы Mолекулярная масса - 314 Афлатоксин М1: R=OH Mолекулярная масса - 328
	Группа II Афлатоксин G1 Mолекулярная масса - 328 Афлатоксин G2: положения 9 и 10 гидрированы Mолекулярная масса - 330
	Группа III Токсин T-2: R1=OH, R2=R3=OAc, R4=H, R5=OCOCH2CH(CH3)2 Mолекулярная масса - 424 Токсин HT-2: R1=R2=OH, R3=OAc, R4=H, R5=OCOCH2CH(CH3)2 Mолекулярная масса - 466 Диацетоксискирпенол (ДАЗ): R1=OH, R2=R3=OAc, R4=H, R5=CH2 Mолекулярная масса - 366
	Группа IV Нивеленол: R1=R2=R3=R4=OH Mолекулярная масса - 312 Дезоксиниваленол (ДОН): R1=R3=R4=OH, R2=Н Mолекулярная масса - 296 3-ацетил-дезоксиниваленол: R1=OAc, R2=Н, R3=R4=OH Mолекулярная масса - 338 15-ацетил-дезоксиниваленол: R1=R4=OH, R2=Н, R3=OAc Mолекулярная масса - 338 Фузаренон: R1=R3=R4= OH, R2=OAc Mолекулярная масса - 354
	Группа V Охратоксин А: R=H, R1=Cl Mолекулярная масса - 403 Охратоксин B: R=H, R1=H Mолекулярная масса - 369 Охратоксин C: R=Cl, R1=C2H5 Mолекулярная масса - 431
	Группа VI Патулин Mолекулярная масса - 153
	Группа VII Зеараленон: X= CO Mолекулярная масса - 318 Зеараленол: X= CHOH Mолекулярная масса - 312

Основные физико-химические свойства некоторых микотоксинов

Микотоксин	Мол. масса	t пл., °С	? макс, нм *	Флуоресценция, цвет, нм *
Афлатоксин B1	312	268-269	265,362	голубой, 425
Афлатоксин G1	328	244-246	-	зелёный, 450
Афлатоксин M1	328	299	265,357	голубой, 425
Токсин Т-2	466	150-151	- **	-
Диацетоксискирпенол	366	162-164	-	-
Дезоксиниваленол	296	151-153	218	-
Ниваленол	312	222-223	218	-
Зеараленон	318	164-165	236,274,316	сине-зелёный
Патулин	153	105-108	276	-
Охратоксин А	403	169	213,332	зелёный, 475
Охратоксин В	369	221	218,318	голубой

* - Растворитель метанол.

** - Отсутствие поглощения в УФ спектре или флуоресценции.

Афлатоксины. В эту группу входят более 15 микотоксинов, которые продуцируются грибами Aspergillus flavus и Aspergillus раrasiticus. Основные загрязнители (главным образом токсин В) пищевых продуктов. Высокой токсичностью обладают афлатоксины В1, В2, G1 и G2 (для афлатоксина B1 ЛД50 7,8 мг/кг, макаки, перорально). Афлатоксины - сильные мутагены (в т.ч. гепатоканцерогены), обладают также тератогенным и иммунодепрессивным действием. Токсичное действие обусловлено их взаимодействием с нуклеофильными участками ДНК, РНК и белков.

В ряде стран Африки и Азии, где наблюдаются острые афлатоксикозы у людей, выявлена прямая корреляция между частотой заболевания населения раком печени и содержанием афлатоксинов в пищевых продуктах. Химическая детоксикация кормов аммиаком при повышенном давлении и температуре (США, Франция) или пероксидом водорода (Индия) позволяет снизить содержание афлатоксинов до безопасного уровня. При этом, однако, теряется часть питатательной ценности корма. Перспективна биологическая детоксикация афлатоксинов и других микотоксинов некоторыми видами микроорганизмов. При употреблении животными кормов, загрязненных афлатоксином В1, с молоком выделяется высокотоксичный афлатоксин M1.

Трихотецены. Продуцируются грибами Fusarium spo-rotrichiella, Fusarium solani, Fusarium graminearum и др. Включают более 80 микотоксинов, которые подразделяют на 4 типа: А, В, С и D. Представители группы А - токсин Т-2 и диацетокси-скирпенол, группы В - дезоксиниваленол и ниваленол, группы С - роридин А, группы D - кротоцин. ЛД50 для этих микотоксинов (мыши, перорально) варьирует от 6,7 мг/кг (токсин Т-2) до 46 мг/кг (дезоксиниваленол). Биосинтез трихотеценов осуществляется через лактон мевалоновой кислоты и фарнезил-пирофосфат.

Трихотецены проявляют тератогенные, цитотоксические, иммунодепрессивные, дерматотоксические свойства, действуют на кроветворные органы, центральную нервную систему, вызывают лейкопению, геморрагический синдром, ответственны за ряд пищевых микотоксикозов человека и животных. Токсические свойства обусловлены их участием в подавлении биосинтеза белка. Из всех трихотеценов природными загрязнителями пищевых продуктов являются только 4 (они приведены в качестве представителей группы III и IV).

Патулин. Впервые выделен в 1943 году как антибиотик. Продуцируется грибом Penicillium expansum; ЛД50 17-36 мг/кг (мыши, перорально). Обладает высокими мутагенными свойствами. Ингибирует синтез белка, ДНК, РНК, ферменты, содержащие в активном центре группы SH.

Охратоксины. В эту группу входят охратоксины А, В и С. Продуцируются грибами Aspergillus ochraceus и Penicillium viridicatum. Наиболее токсичен охратоксин А (ЛД50 3,4 мг/кг, однодневные цыплята, перорально). Другие микотоксины этой группы на порядок менее токсичны. Охратоксин А (им наиболее часто загрязняются пищевые продукты) в чистом виде нестабилен, чувствителен к действию света и кислорода, устойчив в растворах. Эти микотоксины обладают нефротоксичным, тератогенным и иммунодепрессивным действием. Ингибируют синтез белка, нарушают обмен гликогена. Охратоксины ответственны за возникновение нефропатии у свиней.

Зеараленон и его производные. К этой группе относят 15 микотоксинов. Продуцируются грибом Fusarium graminearum.

Для зеараленона ЛД50 10 000 мг/кг (крысы, перорально). Взаимодействие с эстрадиолсвязывающими рецепторами в клетках-мишенях. Обладают эстрогенными и тератогенными свойствами, а также антибактериальным действием в отношении грамположительных бактерий. В качестве природных загрязнителей встречаются только зеараленон и зеараленол.

Содержание микотоксинов в пищевых продуктах и кормах варьирует в широких пределах и может достигать сотен мкг/кг. Оптимальная температура токсинообразования лежит в пределах от 8-12°С (токсин Т-2) до 27-30 °С (афлатоксины). Для основных микотоксинов в ряде стран установлены ПДК. В пищевых продуктах ПДК афлатоксина B1 0,005, патулина 0,05, токсина Т-2 0,1, дезоксиниваленола 0,5 и 1,0 (в зависимости от вида продукта), зеараленона 1,0 мг/кг. Продуценты афлатоксинов поражают главным образом зерновые, масличные и бобовые культуры; продуценты охратоксинов, зеараленона, трихотеценов типов А и В - зерновые; трихотеценов типа С - грубые корма, богатые клетчаткой; продуценты патулина - фрукты, овощи и продукты их переработки. Ежегодные потери сельскохозяйственной продукции в мире, связанные с загрязнением их микотоксинами, превышают 15 млрд. долл. (1985). Потенциальная опасность загрязнения микотоксинами существует для 1 млрд. т сельскохозяйственной продукции.

Для определения микотоксинов в пробе его извлекают органическим растворителем, осуществляют предварительную очистку, переводят (в случае необходимости) в летучее, флуоресцирующее или окрашенное соединение. На конечном этапе используют различные виды хроматографии, для некоторых микотоксинов - радиоиммунные и иммуноферментные методы.4-7

Метод	Название	Колонка
ВЭЖХ	Афлатоксин М1 в пробе масла сливочного	Synergi Polar-RP 250х4.6 мм 4 мкм
ВЭЖХ	Афлатоксин М1 в пробе молока	Synergi Polar-RP 250х4.6 мм 4 мкм
ВЭЖХ	Афлатоксин М1 в пробе сливок	Synergi Polar-RP 250х4.6 мм 4 мкм
ВЭЖХ	Афлатоксин М1 в пробе сметаны	Synergi Polar-RP 250х4.6 мм 4 мкм
ВЭЖХ	Афлатоксин М1 в пробе сыра	Synergi Polar-RP 250х4.6 мм 4 мкм
ВЭЖХ	Афлатоксины B1, B2, G1, G2 в пробе муки	Synergi Hydro-RP 250х4.6 мм 4 мкм
ВЭЖХ	Афлатоксины B1, B2, G1, G2 в пробе пирожного	Synergi Hydro-RP 250х4.6 мм 4 мкм
ВЭЖХ	Дезоксиниваленол в пробе муки	Synergi Hydro-RP 250х4.6 мм 4 мкм
ВЭЖХ	Дезоксиниваленол в пробе орехов арахиса	Synergi Hydro-RP 250х4.6 мм 4 мкм
ВЭЖХ	Зеараленон в пробе хлеба	Synergi Hydro-RP 250х4.6 мм 4 мкм
ВЭЖХ	Охратоксин А в вине	Synergi Hydro-RP 250х4.6 мм 4 мкм
ВЭЖХ	Стандартная смесь афлатоксинов B1, B2, G1, G2	Synergi Hydro-RP 250х4.6 мм 4 мкм

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТОКСИНОВ

Микотоксины и контроль

Проблема микотоксикозов не нова. Со времен охоты на ведьм в Сэлеме (XVII в.), когда токсин спорыньи, паразитирующий на ржи, попадая в муку для хлебопечения, вызывал массовые галлюцинации, и до настоящего времени микотоксины продолжают представлять угрозу здоровью как животных, так и людей. В нашей стране наиболее часто встречаются микотоксины: ДОН, или вомитоксин, Т-2 токсин, зеараленон и афлатоксин. Нередки случаи обнаружения в корме фузариевой кислоты и фумонизина, иногда - охратоксина А. Ими чаще всего бывают контаминированы зерновые, а также соевые и подсолнечниковые шроты и жмыхи, в том числе при хранении и продолжительной транспортировке. Причины появления и интенсивного роста грибов в период вегетации и созревания культур, особенно за несколько недель до уборки, еще до конца не выяснены.

В последнее десятилетие получены данные о том, что некоторые фунгициды, в частности тебуконазол и флюхинконазол, примененные в недостаточной концентрации, не уменьшали, а наоборот, усиливали контаминацию зерна вомитоксином (ДОН). А недавние исследования, проведенные в Великобритании, показали, что фунгицид азоксистробин, угнетая рост неопасной плесени, одновременно способствовал замещению ее токсиногенными видами грибов рода Fusarium.

Страницы: 1, 2