Strona główna Warto wiedzieć

Znaczenie mikotoksyn w produkcji rolniczej

Znaczenie mikotoksyn w produkcji rolniczej

Znaczenie mikotoksyn w produkcji rolniczej

Streszczenie:

Mikotoksyny są to produkty przemiany materii grzybów strzępkowych potocznie zwanych pleśniami, głownie z rodzaju Aspergillus (fot. 1), Penicillium i Fusarium (fot. 2). Są one szeroko rozpowszechnione w przyrodzie i oddziaływują niekorzystnie na prawie wszystkie organizmy. Mogą one powstawać w bardzo różnych warunkach, począwszy od rosnących roślin, po źle przechowywane płody rolne. Zatrucia powstałe w wyniku mikotoksyn określa się mianem mikotoksykoz.


Fot. 1. Pleśń z gatunku Aspergillus niger (fot. R. Ogórek): a) wyhodowana na szalce Petriego; b) zdjęcie spod mikroskopu

 


Fot. 2. Pleśń z gatunku Fusarium oxysporum: a) na kłosach (fot. W. Pusz); b, c) hodowla na skosie i w szalce Petriego (fot. K. Matkowski, R. Ogórek); d) zdjęcie spod mikroskopu – zarodniki (fot. R. Ogórek)

 

Ze względu na dużą dostępność składników odżywczych, pasze są dobrym środowiskiem dla rozwoju drobnoustrojów. Jednakże sypkie pasze pochodzenia roślinnego i zwierzęcego są praktycznie wolne od szkodliwych drobnoustrojów, ponieważ w ich produkcji stosuje się odpowiednie technologie i prowadzi nadzór higieniczno-sanitarny.

Najczęściej występującymi mikotoksyanami są aflatoksyny i ochratoksyny produkowane głownie przez pleśnie z rodzaju Aspergillus i Penicillium oraz trichoteceny, zearalenon i fumonizyny wydzielane głownie przez pleśnie z rodzaju Fusarium. Występowanie widocznego wzrostu pleśni na roślinach i paszach nie jest jednoznaczne z zawartością mikotoksyn w tych produktach. Ich obecność można dopiero stwierdzić po wykonaniu specjalistycznych analiz toksykologicznych.

Mikotoksyny mogą powodować u zwierząt różne dolegliwości, a nawet prowadzić w skrajnych sytuacjach do śmierci. Objawy u zwierząt takie jak zmniejszone zużycie paszy, spowolnienie przyrostów masy ciała, biegunka i zaburzenia w rozrodzie, mogą świadczyć o skarmieniu ich paszami zanieczyszczonymi mikotoksynami. Najbardziej odporne na działanie mikotoksyn generalnie są przeżuwacze ze względu na detoksyfikacyjne zdolności mikroflory żwacza. Pośrednie miejsce zajmuje drób, natomiast najbardziej wrażliwe są świnie.

Jednym ze sposobów zapobiegania powstawania miktotoksyn w paszach sypkich jest stosowanie do ich produkcji odpowiedniej jakości zbóż i odpowiednie ich przechowywanie. Istnieją także dodatki paszowe, których stosowanie powoduje obniżenie poziom grzybów pleśniowych w paszy i zmniejsza niekorzystne efekty zanieczyszczenia produktów żywieniowych.

Firma Tasomix dokłada wszelkich starań, aby ich produkty charakteryzowały się wysoką jakością. Stosuje ona cały łańcuch kontroli podczas procesu technologicznego, począwszy od wyboru i zakupu surowca aż do sprzedaży gotowego produktu. Badania prowadzone przez firmę, potwierdzają bezpieczeństwo ich produktów i korzystny wpływ na efektywność produkcji zwierzęcej. Dowodzą temu m.in. liczne certyfikaty i wprowadzony wewnętrzny system kontroli jakości zgodny z wymogami Zintegrowanego Systemu Zarządzania Jakością oraz system monitorowania krytycznych punktów kontroli (HACCP).

 

Artykuł poszerzony:

 Znaczenie terminu mikotoksyny

Termin „mikotoksyny” to zbitka słów z greckiego „mycos” – grzyb i z łacińskiego „toxicum” – trucizna. Są to niskocząsteczkowe (M < 1,5 kDa) wtórne produkty przemiany materii grzybów pleśniowych głownie z rodzaju Aspergillus (fot. 1), Penicillium i Fusarium (fot. 2) nazywane także metabolitami wtórnymi lub drugorzędowymi z ang.  secondary metabolitem [Sweeney i Dobson 1998].

Zdolność do wytwarzania mikotoksyn przez pleśnie jest uwarunkowana genetycznie. Ich szkodliwe działanie względem organizmów żywych ujawnia się już w niewielkich dawkach, mianowicie na poziomie około jednego miligrama w kilogramie ziarna zbóż, przetworów zbożowych, pasz i innych produktów. Spożycie zakażonej żywności oraz kontakt z zarodnikami może stać się przyczyną groźnych zatruć zwanych mikotoksykozami [Piotrowska 2012].

 

Rodzaje mikotoksyn

Jest wiele systemów podziału mikotoksyn m.in. pod względem budowy chemicznej i  wydzielania substancji przez pleśń na zewnątrz grzybni (egzotoksyny) lub magazynowania jej wewnątrz grzybni (endotoksyny). Dla rolnictwa najważniejszy jest podział na związki powstające w warunkach polowych, dzięki grzybom powodującym choroby roślin oraz na związki powstające podczas przechowywania plonów, głównie z przyczyn złych warunków przechowalniczych. Najczęściej występującymi mikotoksyanami są aflatoksyny i ochratoksyny produkowane głownie przez pleśnie z rodzaju Aspergillus i Penicillium oraz trichoteceny, zearalenon i fumonizyny wydzielane głownie przez pleśnie z rodzaju Fusarium [Selwet 2009, 2010, Piotrowska 2012]. W tabeli 1 przestawiono źródła pochodzenia ważniejszych mikotoksyn.

 

Tabela 1. Grzyby produkujące ważniejsze mikotoksyny i surowce, które mogą być ich źródłem [Piotrowska 2012]

 

Mikotoksyna Surowiec Gatunek grzyba
Aflatoksyny Zboża, orzechy, przyprawy, suszone owoce Aspergillus flavus, A. parasiticus, A. nomius
Ochratoksyna A Zboża, suszone owoce, wino, kawa, przyprawy, żywność pochodzenia zwierzęcego Aspergillus alutaceus, A. melleus, A. ochraceus, A. carbonarius, A. niger, A. ostianus, Penicillium verrucosum, P. commune, P. nordicum, P. purpurescens, P. variabile
Fumonizyny Zboża i produkty zbożowe Fusarium verticillioides, F. proliferatum, F. subglutinans
Trichoteceny Zboża i produkty zbożowe Fusarium sporotrichioides, F. poae, F. equiseti, F. culmorum, F. graminearum
Patulina Owoce i przetwory owocowe Aspergillus chevalieri, A. clavatus, A. terreus, Penicillium cyclopium,

  1. expansum, P. patulum, Byssochlamys fulva, B. nivea
Zearalenon Zboża i przetwory zbożowe Fusarium cerealis, F. culmorum, F. equiseti, F. graminearum
Alternariol Owoce, warzywa, zboża Alternaria alternata, A. brassicae, A. tenuissima, A. tomato

 

 

Czynniki wpływające na produkcję mikotoksyn

Na rozwój pleśni i możliwość wydzielania przez nie mikotoksyn wpływa wiele czynników m.in. właściwości genetyczne szczepu pleśni, temperatura, wilgotność powietrza oraz skład chemiczny produktu na którym one bytują. Z punktu widzenia rolniczego powstawanie mikotoksyn ma związek z chorobami roślin rozwijających się w polu oraz z tzw. chorobami pożniwnymi [Kwiatek i Kukier 2008, Selwet 2009, 2010, Pląskowska 2010, Moszczyńska i in. 2012].

Grzyby porażają rośliny przez cały okres wegetacji, mogąc powodować u nich choroby i wydzielać mikotoksyny. Rozwojowi chorób grzybowych w warunkach polowych sprzyja wysoka temperatura i wilgotność powietrza [Rohăčik i Hudec 2007, Gaurilčiklenė i in. 2008]. Choroby m.in. takie jak mączniak prawdziwy, septoriozy i rdze (fot. 1) wpływają głowie na obniżenie plonu, natomiast fuzariozy powodowane przez pleśnie z rodzaju Fusarium (fot. 2) powodują także obniżenie jakościowe plonu. Występowanie widocznego wzrostu pleśni na roślinach i paszach potocznie nazywanego pleśnieniem nie jest jednoznaczne z zawartością mikotoksyn w tych produktach. Ich obecność można dopiero stwierdzić po wykonaniu specjalistycznych analiz toksykologicznych [Pląskowska 2010, Ogórek i in. 2011, Borowski i Dulcet 2011].

3  4

Fot. 1. Objawy chorobowe na zbożach (fot. R. Ogórek): a) mączniak prawdziwy zbóż i traw; b) septorioza liści

5

Fot. 2. Objawy chorobowe na kłosach powodowane przez grzyby z rodzaju Fusarium – fuzarioza kłosów (fot. K. Matkowski)

 

Według dotychczasowych badań naukowych, mikotoksyny najczęściej tworzone są w roślinach kukurydzy, przede wszystkim w kolbach. Znaczące zanieczyszczenia mikotoksynami, wytwarzanymi przez grzyby z rodzaju Fusarium, stwierdzono też w ziarnie pszenicy, pszenżyta, żyta, jęczmienia i owsa przy występowaniu fuzariozy kłosów tych zbóż [Bai i Shaner 2004, Frandsen i in. 2006, Korbas i Goroszkiewicz-Janka 2007, Wickiel i Ławecki 2009].

 

Oddziaływanie mikotoksyn na zwierzęta i ludzi

Mikotoksykozy mogą być przyczyną strat ekonomicznych dla hodowców zwierząt. Przy zatruciu ostrym następuje śmierć zwierzęcia. Natomiast zatrucia podostre i przewlekłe objawiają się m.in. zmniejszeniem zużycie paszy, spowolnieniem przyrostów masy ciała, biegunką, zaburzeniami w rozrodzie oraz  uszkodzeniami nerek i wątroby. W konsekwencji nawet niskie stężenie mikotoksyn w organizmie powoduje zwiększenie podatność zwierząt na choroby bakteryjne i wirusowe. Konkretne objawy są specyficzne dla danej grupy związków. Szczególnie wrażliwe na mikotoksyny są świnie, pośrednie miejsce zajmuje drób, a najbardziej odporne są przeżuwacze ze względu na detoksyfikacyjne zdolności mikroflory żwacza [Gajęcki i in. 1999, Selwet 2010, Gajęcki 2013,  Pyka i Kopczyńska 2013]. Ogólnie efekty oddziaływań mikotoksyny na zwierzęta można podzielić na [Skier 1998, Borowski i Dulcet 2011]:

  • działanie kancerogenne – przyczyniające się do powstawania nowotworów np. aflatoksyny, fumonizyny, ochratoksyny;
  • oddziaływania hormonalne (mikohormony) – działające na regulację hormonalną np. zearalenon i jego pochodne;
  • oddziaływanie immunologiczne (immunotoksyny) – wpływające negatywnie na odporność organizmu np. trichoteceny.

Istnieje również podział mikotoksyn w zależności od uszkodzenia danego organu [Hussein i Brasel 2001, Richard 2007, Sobrova i in., 2010, Wild i Gong 2010]:

  • hepatotosyny – atakują wątrobę np. aflatoksyna B1;
  • pulmotoksyny – powodują obrzęki płuc
    np. fumonizyna B1;
  • nefrotoksyny – ich działanie obejmuje głównie nerki np. ochratoksyna A;
  • kardiotoksyny – oddziaływują na serce i układ krwionośny np. moniliformina;
  • dermatotoksyny – prowadzą do uszkodzeń skóry i błon śluzowych np. trichoteceny;
  • neurotoksyny – powodują uszkodzenia centralnego układu nerwowego np. alkaloidy sporyszu, fumonizyna B1;
  • mikotoksyny o działaniu wymiotnym
    np. deoksynowalenol;
  • mikotoksyny o działaniu krwotocznym
    np. patulina, trichoteceny, toksyna T-2.

Mikotoksyny to poważny problem w produkcji rolniczej, gdyż są to związki termostabilne i trudno je usunąć całkowicie z produktu, który go zawiera. Przechodzą one w łańcuchu pokarmowym, począwszy od rośliny, a skończywszy na człowieku. Mianowicie, jeżeli zwierzę jest spasane paszą zawierającą mikotokosyny to odkładają się one w jego tkankach jak i przechodzą np. do mleka i jaj. Następnie z tych produktów po zjedzeniu przez człowieka odkładają się w jego organizmie – rys. 1.

 

6

Rys. 1. Sposoby przedostawania się mikotoksyn od rośliny do człowieka

 

Możliwości ograniczania mikotoksyn w płodach rolnych

Działania prewencyjne w sprawie zapobiegania i ograniczania występowania toksyn Fusarium w zbożach i produktach zbożowych zostały przedstawione w m.in. w Rozporządzeniu Komisji UE 1881/2006; Dz.U.L364 z 20.12.2006 oraz Zaleceniu Komisji UE 583/2006; Dz.U.L234 z 29.8.2006 [Piotrowska 2012].

Tworzeniu się mikotoksyn w płodach rolnych można zapobiegać dzięki stosowaniu prawidłowej praktyki rolniczej w warunkach polowych oraz zabiegów przed i podczas przechowywania plonów. Jednakże całkowite wyeliminowanie zanieczyszczeń jest niemożliwe.

Metody agronomiczne w ograniczaniu występowania mikotoksyn są typowo prewencyjne i najbardziej skuteczne wówczas, gdy zaczynamy je wprowadzać przed infekcją roślin grzybami pleśniowymi [Binder i in. 2007]. Zalicza się do nich m.in. płodozmian, nawożenie, termin siewu oraz zabiegi chemiczne.

Ważnym czynnikiem coraz częściej pomijanym we współczesnym rolnictwie jest odpowiednie zmianowanie, które szczególnie istotne jest w ograniczeniu porażenia roślin przez grzyby z rodzaju Fusarium. Główny rezerwuar zarodników tych grzybów jest w glebie. Ciągła uprawa tej samej rośliny zwiększa ich koncentracje w glebie. Tym samym zwiększa się infekcja roślin. Widoczne jest to m.in. w uprawie monokultury kukurydzy [Tabaglio i Gavazzi 2009, Szulc 2013]. Odpowiednie nawożenie w szczególności azotowe oraz termin siewu może przyczynić się do obniżenia porażenia roślin przez grzyby z rodzaju Fusarium. Niektórzy badacze twierdzą, że stosowanie różnego rodzaju nawozów (mocznika, azotanu amonu, azotanu wapnia) powoduje spadek stopnia zanieczyszczenia ziaren grzybami pleśniowymi. Jednakże nadmiar azotu w glebie powoduje zwiększenie zainfekowania ziaren [Yi i in. 2001]. Termin siewu jest bardzo ważny, aby uniknąć pokrycia się czasu kwitnienia np. kukurydzy z datą uwalniania zarodników grzybów pleśniowych. Dlatego wcześniejsze terminy siewu kukurydzy w poszczególnych obszarach często powoduje niższy poziom porażenia [Molnar i in. 2004]. Szczególnie ważnym aspektem jest prawidłowa ochrona fungicydowa, herbicydowa oraz insektycydowa roślin. Niestety chwasty jak i owady mogą być przyczyną zwiększenia porażenia roślin przez grzyby. Owady biorą czynny udział w zakażeniach fuzaryjnych roślin przez przenoszenie zarodników grzybów, uszkadzanie ziaren oraz tkanek roślin, ułatwiając tym samym wniknięcie czynnika chorobotwórczego do rośliny. Natomiast chwasty mogą być doskonałym schroniskiem dla rozwoju i zimowania grzybów pleśniowych [Szulc 2013].

Do zabiegów przed i podczas przechowywania plonów w celu zmniejszenia porażenia przez grzyby pleśniowe zalicza się metody fizyczne (segregowanie, mycie, obłuskiwanie, napromieniowanie), biologiczne i chemiczne. Przełamane ziarna zbóż zwykle zawierają dziesięciokrotnie wyższe wartości fumonizyn niż całe. Dlatego techniki segregacji (ręczna, mechaniczne, flotacyjne) powodują zmniejszenie zanieczyszczeń ziarniaków np. przez fumonizyny [Balzer i in. 2004]. Mycie jak i obłuskiwanie także w znaczny sposób zmniejsza stężenie mikotoksyn. Mycie może być zastosowana wobec środków spożywczych i pasz przed mieleniem na mokro lub przed wykorzystaniem materiału roślinnego do produkcji etanolu. Natomiast obłuskiwanie usuwa zewnętrzną część ziarna w której jest największa koncentracja mikotoksyny [Fandohan i in. 2005]. Kolejną metodą jest napromieniowanie promieniami gamma lub UV. Sposób ten może wyeliminować obecność grzybów pleśniowych, lecz nie powoduje on zmniejszenia stężenia mikotoksyn już powstałych [Aziz i Moussa 2004, Piotrowska 2012].

Metody biologiczne polegają głownie na zastosowaniu mikroorganizmów jako dodatków paszowych, które dezaktywują ewentualne mikotoksyny w paszy np. Eubacterium wyizolowane z treści żwacza powodowały znaczny spadek toksyczności mikotoksyn m.in.  trichotecenów. Natomiast drożdże wyizolowane z tylnego odcinka jelit termitów powodowały dezaktywacje zearalenonu w paszy [Molnar i in. 2004, Piotrowska 2012].

W metodach chemicznych stosuję się różne związki chemiczne w celu dezaktywacji, absorpcji lub wyparcia mikotokosyn z pasz np. amoniak, NaOCl, H2O2, SO2. Wymienione metody nie znajdują jednak praktycznego zastosowania głównie ze względu na niebezpieczeństwo tworzenia toksycznych pozostałości lub zmiany wartości odżywczej i cech organoleptycznych oczyszczanych produktów [Doyle i.in. 1982, Voss i in. 2007]. Istnieją również komercyjnie dostępne dodatki do pasz objętościowych, które skutecznie adsorbują toksyny bezpośrednio w paszy lub w przewodzie pokarmowym zwierząt. W konsekwencji toksyny nie wchłaniają się z paszy do krwioobiegu. Do takich adsorbentów można zaliczyć m.in.: glinki, kaolin, zeolity, węgiel aktywny, glinokrzemiany sodu i magnezu oraz uwodniony glino-krzemian sodowo-wapniowy i bentonit. Jednakże wadą tych środków jest równoczesne wiązanie m.in. witamin oraz mikro – i makroelementów [Huwig i.in. 2001, Kabak i Dobson 2006, Piotrowska 2012].

Obecnie coraz popularniejsze stają się metody inżynierii genetycznej w celu uzyskiwania roślin z opornością na patogeny. Jednakże rośliny takie mogą być uprawiane tylko w krajach, gdzie jest dozwolona uprawa roślin transgenicznych. Naukowcy pracują także nad opracowaniem procesu zapobiegania syntezy mikotoksyn lub wzbudzaniu procesu detoksykacji już w organizmie roślinnym [Świątek i Śliwka 2011].

 

System HACCP (Analiza Zagrożeń i Krytyczny Punkt Kontrolny) jako sposób na zdrową żywność

Zadaniem systemu HACCP jest zapewnienie żywności wolnej od ryzyka dla zdrowia poprzez przeprowadzanie regularnych kontroli, od początku do końca łańcucha produkcji żywności. System ten pomaga wyeliminować 3 rodzaje ryzyka: biologiczne (np. obecność drobnoustrojów chorobotwórczych), chemiczne (obecność pozostałości pestycydów w produkcie) i fizyczne (obecność w produkcie materiałów np. kawałków szkła lub metalu). Ponadto, umożliwia zastosowanie działań korekcyjnych w razie wykrycia ryzyka, albo też nieprawidłowości w przeprowadzonej kontroli. Jest to skuteczna metoda, o czym świadczy poparcie Komisji Europejskiej projektów z tego zakresu. Jednakże HACCAP rzadko stosowany jest jeszcze w początkowych etapach produkcji rolnej. System opiera się na 7 zasadach, mianowicie: przeprowadzeniu analizy ryzyka; oznaczeniu krytycznych punktów kontroli; ustaleniu limitów krytycznych; opracowaniu procedur kontrolnych dla krytycznych punktów kontroli; zaplanowania działań korekcyjne; ustaleniu procedur weryfikacyjnych oraz opracowaniu dokumentacji i prowadzeniu rejestracji [Przystupa 2013].

Firma Tasomix stosuje cały łańcuch kontroli podczas procesu technologicznego, począwszy od wyboru i zakupu surowca aż do sprzedaży gotowego produktu. Badania kontrolne prowadzone przez firmę, potwierdzają bezpieczeństwo ich produktów i korzystny wpływ na efektywność produkcji zwierzęcej. Firma posiada także wprowadzony wewnętrzny system kontroli jakości zgodny z wymogami Zintegrowanego Systemu Zarządzania Jakością oraz wyżej opisany system monitorowania krytycznych punktów kontroli (HACCP).

 

Podsumowanie

Mikotoksyny są to niebezpieczne związki dla zdrowia zwierząt i ludzi, które w skrajnych sytuacjach mogą prowadzić do śmierci. Przez pleśnie mogą być syntetyzowane podczas produkcji polowej lub w czasie przechowywania płodów rolnych. Najlepszą metodą ograniczania występowania mikotoksyn w surowcach roślinnych jest profilaktyka, opierająca się na dobrej praktyce rolniczej (zmianowanie, zabiegi chemiczne, odpowiednie warunki przechowywania, system HACCP). Ich koncentracje w skażonych produktach przez nie można zmniejszać przez stosowanie różnych zabiegów mechanicznych, dodatków biologicznych lub chemicznych np. segregacja, obłuskiwanie, dodatki paszowe. W produkcji zwierzęcej ważne jest stosowanie pasz z wiadomych źródeł, wolnych od mikotoksyn oraz odpowiednie ich przechowywanie.
 

Literatura dostępna u autora.
 

dr inż. Rafał Ogórek

Zakład Fitopatologii i Mikologii

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

e-mail: rafal-ogorek@wp.pl

ZNAJDŹ DORADCĘ TASOMIX

Masz pytanie, dotyczące żywienia zwierząt?
Skorzystaj z naszej wiedzy.



WYBIERZ GRUPĘ PRODUKTÓW

Znajdź program
żywieniowy

Drób
Trzoda
Bydło
Króliki

TechnologiE

Światowe standardy w produkcji pasz

Bezpieczeństwo stanowi nadrzędny cel w produkcji pasz Tasomix. Jego realizację wspierają innowacyjne technologie (Granulator Kubex TMT) oraz wdrożone standardy: ISO 22000:2005 i QS.

czytaj więcej

Ponad 25 lat
doświadczenia

Światowe standardy produkcji

Partnerzy