Mykotoxiny – výskyt v potravinách a jejich efekty
Mykotoxiny • sekundární metabolity toxinogenních mikromycet (plísní) • mykotoxiny jsou obvykle vylučovány do substrátu, ale mohou být také ve sporách • známo přes 300 mykotoxinů; asi 20 toxikologicky významných • dle odhadů FAO kontaminováno až 25 % konzumovaných potravin • důležitá prevence při pěstování, skladování zemědělských plodin • ne všechny toxinogenní plísně produkují mykotoxiny • jeden druh plísně může produkovat více mykotoxinů • nejvýznamnější rody: Aspergillus, Penicilium Fusarium
• zdroje: – předsklizňová nebo posklizňová kontaminace plodin (hl. cereálie, olejniny) – potraviny živočišného původu po zkrmování kontaminovaných krmiv (mléko, maso) • expozice člověka: – kontaminované potraviny; vdechování spor plísní, mykotoxinů, kontaminace farmaceutických preparátů – překročení hygienických limitů v potravinách v Evropě ojedinělé
• využití při výrobě potravin – využití „kulturních“ vláknitých mikromycet – asijské fermentované potraviny (hl. ze soji – lepší stravitelnost, redukce antinutričních látek) – plísňové sýry, trvanlivé tepelně neopracované masné výrobky – uherský salám – aromatizace – víno z pozdního sběru – uplatnění plísně Botrytis cinerea – zvýšení cukernatosti, resveratrol • faktory ovlivňující produkci mykotoxinů v potravinách – vlhkost – polní plísně vyžadují vysokou relativní vlhkost substrátu – teplota – pH, přítomnost O2, substrát, poškození hmyzem, přítomnost bakterií
Významné skupiny mykotoxinů • • • • • • • • •
Aflatoxiny Ochratoxiny Trichotheceny Zearalenon Fumonisiny Námelové alkaloidy Patulin Tremorgenní mykotoxiny …
Aflatoxiny • Aspergillus (A. flavus, A. parasiticus, A. nomius) • substrát hl. kukuřice, podzemnice olejná, pistácie, ořechy, hrozinky, fíky, koření • jedny z nejčastěji nalézaných kontaminantů potravin • nejvýznamnější: Aflatoxin B1 – prokázaný karcinogen • toxicita aflatoxinů: B1 > G1 > B2 > G2, ostatní méně toxické • termostabilní (250 °C) • poprvé popsána otrava aflatoxiny u drůbeže v r. 1960 v Anglii: Turkey X Disease
• cílovým orgánem: játra
• v organismu jsou v 1. fázi biotransformace přeměněny na epoxidy – ty mají schopnost vazby s DNA – může dojít k mutacím DNA • po podání zvířatům se metabolity (aflatoxin M1 a M2) vykytují i v mléce, v mase menší koncentrace (nepředstavuje významný dietární zdroj) • jsou stanoveny limity na přítomnost aflatoxinu v potravinách (FAO/WHO)
Ochratoxiny • Aspergillus (A. ochraceus), Penicillium (P. verrucosum, P. nordicum) – optimální teplota k množení a produkci mykotoxinu je u Penicillia 25-30 °C (ale produkce i při chladničkové teplotě) a pro Aspergillus 30-40 °C • substrát: obiloviny, cereální výrobky; luštěniny, káva, kakao, víno, hrozinky, ořechy, koření – zjišťováno i v živočišných produktech • nejvýznamnější: ochratoxin A • ve své molekule obsahuje fenylalanin • onemocnění: – Balkánská endemická nefropatie – „kletba faraónů“
• cílový orgán: ledviny, játra – imunosupresivní, teratogenní, potenciální karcinogen • rychlé vstřebávání, distribuce do všech tkání
• inhibice proteosyntézy (kompetice ochratoxinu s fenylalaninem v reakci katalyzované fenylalanin-tRNA syntetázou) • podléhá enterohepatální cirkulaci • poločas vylučování u člověka dlouhý (asi 35 dní)
Trichotheceny • Fusarium • asi 180 trichothecenů a jejich derivátů • nejvýznamnější: deoxynivalenol (DON, vomitoxin), nivalenol a T2 toxin • v kontaminovaných potravinách jsou obvykle v kombinaci • substrát: obiloviny (DON je nejběžnější mykotoxin kontaminující potraviny z obilovin) – „polní plísně“ • působení: iritace GIT, imunosupresivní účinky • onemocnění: alimentární toxická aleukie (ATA) • snadné vstřebávání GIT, rychlé vylučování (nevytvářejí rezidua v tkáních) • porucha proteosyntézy
Zearalenon • Fusarium (F. graminearum, F. culmorum) • substrát: kukuřice, obiloviny • stabilní – snadno dochází k přenosu do cereálních výrobků (chleba, sladu a piva), nejvíce kontaminované povrchové vrstvy (tzn. např. v bílé mouce je obsah nižší) • působení: – struktura podobná estradiolu – exogenní mykoestrogen – v játrech rychle metabolizován (zearalenoly a zeralanoly) – estrogenní účinky
Fumonisiny • Fusarium (F. moniliformis, F. proliferatum) • substrát: cereálie, kukuřice • výrobky z kukuřice (kukuřičné lupínky), rýže • relativně stabilní při vyšší teplotě • působení: narušení syntézy sfingolipidů – inhibice sfingosinN-acetyltransferasy – hepatotoxické, nefrotoxické – možné karcinogeny pro člověka • onemocnění u zvířat: – ELEM – equinní leukoencefalomalácie – PPE – porcinní pulmonální edém
Námelové alkaloidy • Claviceps (C. purpurea – paličkovice nachová) • na obilí vytváří tuhé fialové a hnědé sklerocium – námel • široké spektrum účinků – využití v medicíně
• více než 50 alkaloidů (ergometrin, ergotamin) • substrát: obiloviny (hl. žito) • chemickou strukturou patří mezi deriváty kyseliny lysergové
• dříve závažné otravy – ergotismus (první mykotoxikóza popsaná u člověka) – otravy především z kontaminované žitné mouky – epidemie ve středověku • forma gangrenózní – otoky končetin, zánět, gangréna – konstrikce periferních cév • forma konvulzivní – postižení nervového systému (halucinace)
• „svatý oheň“, „oheň svatého Antonína“
Patulin • • • • • • • •
Penicilium (P. expansum), Aspergillus substrát: jablka; hrozny, pomeranče běžný kontaminant koncentrátů a džusů dobře rozpustný ve vodě dlouhodobý záhřev (125°C 4,5h sníží obsah patulinu o 90 %) etanolové kvašení vede k relativně rychlému odbourání nejdříve studováno jeho využití jako antibiotika – zjištěny tox. úč. působení: – prokázána kancerogenita a mutagenita, – účinky na GIT, neurotoxický, imunotoxický – váže se na SH skupiny aminokyselin → narušení permeability buněčných membrán, aktivity enzymů
Tremorgenní mykotoxiny • Aspergillus, Penicilium, Claviceps
• více než 30 mykotoxinů (penitrem A, penitrem B, lolitrem, paspalin) • substrát: kukuřice, pšenice, ořechy, sýry
• vznikají obvykle v průběhu „kažení“ potravin • působení: neurologické problémy – ovlivnění přenosu vzruchů – svalový třes, nekoordinované pohyby, ochablost nohou, slinění
Kyselina cyklopiazonová • Aspergillus (A. flavus, A. versicolor), Penicilium (P. camembertii) • substrát: kukuřice, slunečnicová semena, arašídy, masné výrobky, zrající sýry s bílou plísní • ve vyšších konc. u zvířat způsobuje nekrózu jater, nekrotické změny GIT, svaloviny • potenciální karcinogen
Rokvefortin C • Penicilium roquefortii – používané k výrobě sýrů s modrou plísní • toxicita je nízká, působení na člověka není známé • dnes používané kulturní kmeny produkují jen ve stopovém množství nebo vůbec
Citrinin • Aspergillus, Penicilium • hlavní kontaminant tzv. žluté rýže, obiloviny • nefrotoxicita, poškození jater, teratogenita • Onemocnění ze žluté rýže – konzumace rýže kontaminované mykotoxiny (citrinin, luteoskyrin, atd.) – ochrnutí končetin, hypotenze, dušnost
Kyselina penicillová • • • •
Penicillium (P. aurtaniogrisseum) substrát: kukuřice, některé uzeniny, povrch tvrdých sýrů cytotoxické, antibakteriální a antivirové účinky opakované podávání zvířatům – hepatotoxicita, nefrotoxicita
Preventivní opatření • omezení kontaminace zemědělských plodin toxinogenními plísněmi • rychlé a účinné vysušení sklizených plodin a správné skladování • použití přípravků proti plísním během zemědělské prvovýroby
• Detoxikace – inaktivace nebo rozklad mykotoxinů – nesmí dojít k vzniku toxických produktů, k poklesu nutriční hodnoty
• fyzikální metody – mechanické třídění (plísně a mykotoxiny velmi nehomogenně rozděleny – odstranění napadených částí) – mletí, mytí – inaktivace teplem (často, ale velmi termostabilní) – extrakce rozpouštědly – adsorpce • použití sorbentů – hlinitokřemičitan vápenatý, bentonit • chemické metody – dekontaminace aflatoxinů amoniakem (nepoužívá se) – chlornan sodný, peroxid vodíku, oxid siřičitý • biologické metody – biotransformace či biodegradece účinkem enzymů – využití bakterií (Flavobacterium aurantiacum), plísní (Rhizopus)
