Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

Грушко Г.В., Линченко С.Н., Хан В.В.

Среди актуальных проблем медицины и биологии все чаще называют повсеместное широкое распространение грибковых болезней зерновых культур, в частности, фузариоза колоса (ФК) озимой пшеницы. К сожалению, борьба с этой категорией заболеваний колосовых пока остается малорезультативной. Поэтому вопросы детоксикации продуктов зернового производства, поиска более совершенных способов переработки требуют решения.

Фузарии накапливают МТ [дезоксиниваленол (ДОН) и в ряде случаев зеараленол (ЗЛ)] в процессе развития на созревающих зерновых культурах. Исследованиями канадских и американских ученых было показано [7], что образование ДОН наблюдалось в зерновках уже через 24 ч после заражения грибами, т.е. в начале молочной спелости. Интенсивность этого процесса зависит от генетических особенностей штаммов фузариев, сортовых особенностей, времени и степени поражения зерна грибами. Другие источники указывают, что содержание ДОН в средней пробе зерна нарастает до молочно-восковой спелости и затем резко снижается в зерне восковой спелости. Максимум накопления ацДОН приходится на более ранние сроки, что демонстрируют роль ацДОН как предшественника в синтезе ДОН и находит поддержку в работах зарубежных авторов [7].

Предельные допустимые значения содержания фузариозных зерен в пшенице, повторно рассчитанные на зерне урожая 1987 г., включены в "Инструкцию по выявлению фузариоза колоса и зерна пшеницы, контролю содержания в нем вомитоксина и использованию такого зерна" от 09.06.1988 г. Пшеница с наличием фузариозных зерен до 0,3% включительно содержит концентрации ДОН, не превышающие ПДК для рядовой пшеницы (0,5 мг/кг), а до 0,6% включительно - ПДК для сильной и твердой пшеницы (1,0 мг/кг). Она используется на продовольственные цели без ограничения и контроля ДОН. При большем количестве фузариозных зерен обязательно контролируют содержание ДОН и пшеницу используют соответственно результатам анализа: если оно не превышает 0,5 мг/кг, зерно может перерабатываться в чистом виде.

Возбудители фузариоза поражают зерновку еще в периоды цветения и молочной спелости. Патоген пронизывает эндосперм, зародыш, оболочки. Значительно увеличивается биомасса фузариев, причем в свежеубранном зерне грибы еще находятся в физиологически активном состоянии. При неблагоприятных условиях хранения такого зерна возможны продолжение вегетации патогена, дальнейшее накопление МТ, ухудшение сохранности зерновой массы, а также потеря жизнеспособности пораженных зерновок. Так, в 1988 г. на току колхоза им. Кирова Динского района Краснодарского края на поверхности пшеницы, 7 сут. хранившейся после обмолота в бурте, вследствие осадков, самосогревания и отпотевания верхнего слоя образовалась плотная корка, в которой развивались фузарии: влажность зерна в корке составила 19,8%, а под нею - 13,7%. Содержание ДОН в сухом зерне не превышало 6,0 мг/кг, но средняя концентрация в корке бурта составила 10,2 мг/кг.

Использование на продовольственные цели фузариозного зерна регламентировано, однако неравномерное распределение МТ после переработки может повлечь за собой значительное превышение ПДК в отдельных видах зернопродуктов. Применяемые на хлебоприемных и зерноперерабатывающих предприятиях методы сепарирования не позволяют удалять из фузариозной пшеницы более 20-30% пораженного зерна [8].

Для предупреждения дальнейшее поражения колосьев и накопления МТ пораженные посевы пшеницы убирают в предельно сжатые сроки. На токах формируют партии зерна с однородной степенью поражения фузариозом. Сырую пшеницу подвергают немедленной сушке до влажности не более 12-14% и тщательной сепарации, чтобы снизить содержание фузариозных зерен до нормативного. Но даже при соблюдении условий хранения пшеницы содержание образовавшегося ДОН за 9 лет снижается всего лишь на 27% [9].

При технологической переработке зерна используются способы перераспределения и разрушения МТ. В частности, эффект деконтаминации достигается механическим удалением токсинов с наиболее загрязненными компонентами зерновой массы или частями зерновки (оболочки, поверхностные слои) при сепарировании, сухой и мокрой очистке зерна. Основная часть вегетативной массы и органы спороношения грибов на начальных этапах развития располагаются на поверхности или в оболочках зерна, затем гриб проникает в зародыш и поражает эндосперм, степень загрязнения которого уменьшается в направлении от наружных слоев к внутренним. Очистка зерна сопровождается удалением части спор и мицелия грибов на его поверхности и в оболочках. Эффективным приемом перед помолом зерна является сухая очистка. Обоечные машины снижают загрязнение зерна на 50-90%, щеточные - на 20-50%.

Широко используется также выделение наименее загрязненных токсинами продуктов переработки, неравномерно распределенных в зерновке. Сортовые помолы снижают концентрации токсинов в основных продуктах переработки за счет выделения и дифференцированного размола внутренних, наименее загрязненных токсинами частей зерновки. Известно [1, 5], что содержание, например, афлатоксинов возрастает от высших сортов муки к низшим и достигает максимума в отрубях. По мере удаления от центра эндосперма к периферийным частям зерновки количество МТ нарастает, поэтому мука 1, 2, 3 размольных систем и I, II, III драных систем содержит его меньше исходного уровня. Напротив, мука, включающая значительную часть алейронового слоя и периферийных частей эндосперма, содержит больше токсина, чем исходное зерно. Влияние технологии помола зерна на содержание ДОН в зернопродуктах из фузариозной пшеницы изучалось рядом зарубежных авторов [8], согласно данным которых по содержанию МТ отруби в 1,2-3,4 раза превосходят исходное зерно. Содержание ДОН в муке составляло 20-80% от его концентраций в исходном зерне. Относительно характера распределения ДОН в отдельных фракциях муки литературные данные неоднозначны [3]. Корейские и японские источники указывают, что при переработке фузариозной пшеницы ДОН распределяется в потоках муки относительно равномерно. Согласно американским авторам, потоки муки значительно различались по уровням ДОН, причем мука высоких сортов более загрязнена ДОН. Неоднородный характер распределения МТ в потоках муки обусловлен, вероятно, качеством зернового сырья и существенными различиями технологического процесса помола, принятого в разных странах [1].

До 72-75% ЗЛ накапливается внутриклеточно и во фракциях с высоким содержанием жира, белка. Около 34-53% общего количества ЗЛ находится в зародыше, поэтому при недостаточно тщательном отделении зародыша он может присутствовать в продуктах. В крупке и муке простого помола (без удаления отрубей), а также в муке при сухом помоле кукурузы, определялось около 20% исходного количества токсина (в цельном зерне). При влажном помоле ЗЛ почти не выявлялся (не более 1% от исходного содержания) в крахмале, а концентрация в клейковине была выше, чем в клетчатке и зародыше [1, 5, 6].

Разрушение токсинов или превращение их в менее опасные соединения может достигаться воздействием термических и химических факторов. Выше упоминалось, что если восстановление двойной связи при С-9 - С-10 приводит лишь к незначительному снижению токсичности ТТМТ, то размыкание эпоксидного кольца влечет за собой утрату биологической активности, и соединения с раскрытой эпоксической группой С-12 - С-13 становятся практически не токсичны. ТТМТ относятся к высокостабильным соединениям. Они устойчивы в твердом состоянии при хранении, достаточно долго сохраняются растворенными в апротонных растворителях, особенно при низкой температуре [4]. Для размыкания кольца необходимы жесткие воздействия концентрированными кислотами, перекисью водорода, длительным кипячением в воде [6].

Эффективность термических приемов обработки не равноценна в отношении различных МТ. Так, ЗЛ выдерживает нагревание до 150оС [5]. Корма, зараженные токсигенными штаммами F. sporotrichiella, не теряли полностью токсических свойств даже при термической обработке температурой до 250-300оС [6]. В изделиях из муки, загрязненных Т-2 токсином, ниваленолом, ДОН, неосоланиолом, фузареноном-Х, после кипячения, обжаривания (140оС), выпечки продукта при 210оС сохраняются до 50% токсинов. Поэтому вомитоксин, Т-2 токсин могут оставаться и в конечных продуктах производства. Внушает надежду, однако, тот факт, что в условиях пиролиза (120-210оС) степень разрушения ТТМТ возрастает с увеличением температуры и продолжительности воздействия, что целесообразно использовать для детоксикации продуктов [1, 4, 6]. Некоторые ТТМТ гидратируются длительным кипячении в воде.

Литературные сведения о химических способах детоксикации фузариотоксинов крайне ограничены. Известно, что в щелочных растворах эфирные группы ТТМТ омыляются, а эпоксидная группа (С-12 - С-13) раскрывается под действием сильных минеральных кислот [4].

ЗЛ не разрушается тепловой обработкой в нейтральной или кислой среде, однако в щелочной среде при 100оС за 60 мин. разрушается 56% токсина [5]. Японский препарат газоль (на основе смеси органических кислот) предупреждает образование ЗЛ в зараженном F. graminearum зерне. Эффективная детоксикация загрязненного ЗЛ зерна кукурузы достигается также 0,03% раствором персульфата аммония или 0,01% раствором перекиси водорода. Переработка такого зерна в спиртовой промышленности обеспечивает получение спирта, свободного от ЗЛ, так как используемая технология приводит к полной детоксикации основных продуктов производства. В целом, однако известно еще очень мало данных о загрязнении этим МТ пищевых продуктов, в частности, продуктов, подвергнутых ферментации (пиво и другие напитки) [1, 5, 6].

Затруднительность решения задачи полного предотвращения поражения сельхозкультур продуцентами МТ в настоящее время заставляет отвести главную роль в профилактике микотоксикозов системе контроля за загрязнением пищевых продуктов МТ, установлению безопасных их концентраций в продуктах и кормах [6], а также поиску совершенных технологий детоксикации. Среди основных направлений теоретических и прикладных исследований О.А.Монастырский [2] подчеркивает следующие: проведение мониторинга по показателям видовой принадлежности, специфики и уровня токсинообразования штаммов токсигенных грибов, мониторинга загрязнения продуктов урожая МТ; разработку надежных и точных производственных экспресс-методов анализа видового и количественного содержания МТ в объектах контроля; информирование специалистов сельского хозяйства, перерабатывающей и пищевой промышленности, здравоохранения, а также населения о роли МТ в ухудшении биологической полноценности и экологической безопасности продуктов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Львова Л.С. Влияние технологических приемов переработки пищевых продуктов на содержание в них микотоксинов //Оценка загрязнения пищевых продуктов микотоксинами. - М., 1985. - Т.2. - С.186-206.
  2. Монастырский О.А. Современное состояние и проблемы исследования токсиногенных грибов, поражающих злаковые культуры //Актуальные вопросы биологизации защиты растений. - Пущино, 2000. - С.79-89.
  3. Омельченко М.Д., Львова Л.С., Колкунова Г.К. и др. Уровни загрязнения дезоксиниваленолом продуктов переработки фузариозной пшеницы и хлеба //Тр. ВНИИ зерна и продуктов его перераб. - 1992. - №118. - С.92-101.
  4. Соболев В.С. Химические методы анализа трихотеценовых микотоксинов. Краткие сведения о трихотеценах //Оценка загрязнения пищевых продуктов микотоксинами. - М., 1985. - Т.3. - С.216-239.
  5. Трисвятский Л.А. Санитарно-гигиенические проблемы хранения зерна //Оценка загрязнения пищевых продуктов микотоксинами. - М., 1985. - Т.2. - С.167-185.
  6. Тутельян В.А., Кравченко Л.В. Микотоксины (медицинские и биологические аспекты). - М.: Медицина, 1985. - 320 с.
  7. Miller J.D., Young J.C., Trenholm M.L. Fusarium toxins in field corn. 1. Time course of fungal grouth and production of deoxynivalenol and other mycotoxins //Can. J. Bot. - 1983. - Vol.61, №12. - P.3050-3080.
  8. Pattern R.C. Aflatoxins and disease //Amer. J. Trop. Med. and Hyg. - 1981. - Vol.30. - P.422.
  9. Stak R. W., Casper H. H. Storage of scabby wheat: Fusarium goes away, deoxynivalenol doesn´t //Can. J. Plant. Pathol. - 2002. - Vol.24, №3. - P.396.