Jelka Pleadin
Izv. prof. dr. sc. Jelka PLEADIN, znanstvena savjetnica, Hrvatski veterinarski institut, Laboratorij za analitičku kemiju, Savska cesta 143, 10000 Zagreb
UvodSvojstva i podjela mikotoksinaPlijesni i čimbenici utjecajaPojavnost mikotoksina u hraniToksični učinci u organizmuMjere prevencije i redukcijeLiteratura
Uvod
Osim različite hrane biljnog podrijetla, ujedno krmiva i krmnih smjesa, mikotoksini kontaminiraju i hranu životinjskog podrijetla, a izloženost ovim tvarima u ljudi i životinja uzrokuje brojne akutne i kronične štetne učinke (IARC, 1993.; Creppy, 2002.; Wild i Turner, 2002.; Sudakin, 2003.). Ujedno, kontaminacija poljoprivrednih proizvoda ovim toksinima uzrokuje velike ekonomske gubitke i ima negativan utjecaj na gospodarstvo zahvaćenog područja, prvenstveno zemalja u razvoju u kojima se strategije prevencije uglavnom ne primjenjuju. Razina kontaminacije ovisna je o brojnim čimbenicima, započinje još na polju i moguća je u svim fazama proizvodnje “od polja do stola”, uključujući skladištenje, a njihova pojavnost varira s obzirom na geografsko područje i klimatske uvjete proizvodne regije (Pleadin i sur., 2018.a).
Klimatske promjene svakim danom uzrokuju sve značajniju pojavnost mikotoksina, čime istraživanja u ovom području imaju sve veći javnozdravstveni značaj. Budući da je kontaminacija hrane i učestalost mikotoksikoza diljem svijeta vrlo rasprostranjena, daljnja istraživanja toksičnih učinaka ovih tvari te metoda njihove prevencije, redukcije i dekontaminacije od velikog su značaja za sigurnost potrošača.
Svojstva i podjela mikotoksina

Plijesni i čimbenici utjecaja
Okolišni uvjeti koji pogoduju produkciji većine mikotoksina su temperatura u rasponu od 20 do 30 °C, udio vlage u supstratu iznad 13 % te aktivitet vode veći od 0,65 (Kabak i sur., 2006.; Delaš, 2010.). Produkciji aflatoksina pogoduju temperature veće od 30 °C, a T-2/HT-2 toksinima uglavnom oko 15 °C. Stoga je geografska rasprostranjenost mikotoksina ovisna o klimatskim uvjetima koji mogu pogodovati rastu toksikotvornih plijesni te njihova pojavnost ima godišnje oscilacije po regijama svijeta. Poznata je visoka kontaminacija usjeva mikotoksinima prouzročena dugim kišovitim razdobljima s izraženim temperaturnim promjenama, a posebno u osjetljivoj fazi klasanja (metličanja) i razvoja zrnja žitarica (Pepeljnjak i sur., 2008.; Gruber-Dorninger i sur., 2019.). U tablici 2 prikazani su okolišni uvjeti optimalni za produkciju mikotoksina.

Literaturni podaci govore da je kontaminacija namirnica moguća tijekom uzgoja na polju, žetve, transporta, prerade te skladištenja (Bhatnagar i sur., 2006.; Pereira i sur., 2014.). Brojna istraživanja pokazuju da je onečišćenje plijesnima te posljedična produkcija mikotoksina u značajnoj ovisnosti o načinu uzgoja žitarica, mehaničkom oštećenju zrnja, prisutnosti insekata te razdoblju i uvjetima pohrane (CAST, 2003.; Kabak i sur., 2006.). Dakle, na pojavnost mikotoksina u žitaricama utječu brojni biološki parametri te čimbenici okoliša, od samog početka proizvodnje, pa sve do distribucije finalnog proizvoda. Važno je istaknuti da se prisutnost mikotoksina u žitaricama smatra gotovo neizbježnom (Pleadin i sur., 2015.). Ujedno, mikotoksini su po svojoj prirodi stabilni spojevi, otporni na povišenu temperaturu, pa se uobičajenim postupcima prerade hrane uglavnom ne postiže njihovo potpuno uklanjanje iz prehrambenog lanca (Karlovsky i sur., 2016.; Pleadin i sur., 2017.a).
Pojavnost mikotoksina teško je predvidjeti zbog kompleksnog međudjelovanja različitih faktora utjecaja na njihovu produkciju. Pod utjecajem klimatskih promjena u skoroj budućnosti i na području Europe se može očekivati još izraženiji porast prosječnih godišnjih temperatura, uz izrazito sušna razdoblja te ekstremne padaline s poplavama. Takve promjene klime mogu povećati pojavnost i raznolikost toksikotvornih plijesni, a naročito onih iz roda Aspergillus koje su karakteristične za produkciju izrazito toksičnog AFB1 te njegovih metabolita (Battilani i sur., 2016.).
Pojavnost mikotoksina u hrani

Dok podaci Organizacije za hranu i poljoprivredu (eng. Food and Agricultural Organization) iz 1999. godine govore o 25 %-tnoj kontaminaciji žitarica mikotoksinima, noviji podaci ukazuju na čak 60 – 80 %-tnu kontaminaciju svjetske proizvodnje žitarica kao najznačajnijeg izvora ovih toksina u ljudskoj prehrani (Eskola i sur., 2019.). Opsežno višegodišnje istraživanje žitarica i stočne hrane, koje uključuje podatke iz gotovo stotinu zemalja svijeta, dokazalo je visoku povezanost pojavnosti mikotoksina s klimatskim uvjetima. Tijekom razdoblja 2008. – 2017. godine utvrđena je najveća pojavnost AF (82,2%) i OTA (60,4 %) u južnoj Aziji, ZEA (58,2 %) u istočnoj Aziji, a FB u brojnim regijama diljem svijeta od srednje Amerike (81,8 %), sjeverne Europe (74,9 %) do Afrike (72,6 %). Na području sjeverne i središnje Europe zabilježena je visoka pojavnost DON-a (74,2 %) (Gruber-Dorninger i sur., 2019.).
Literaturni podatci pokazuju da slijedom činjenice da su mikotoksini prirodni kontaminanti žitarica koje se koriste i kao krmiva, dolazi do posljedične kontaminacije krmnih smjesa koje se koriste u hranidbi farmskih životinja, što rezultira i kontaminacijom hrane životinjskog podrijetla. Na ovaj način, putem tzv. carry over effect-a, osim izravnim putem moguća je izloženost potrošača mikotoksinima iz hrane životinjskog podrijetla i neizravnim putem (Pleadin i sur., 2019.a).
Istraživanja pokazuju da OTA može biti prisutan u visokim koncentracijama u iznutricama farmskih životinja, posebno u bubrezima i jetri svinja, te nadalje i proizvodima životinjskog podrijetla proizvedenim od izloženih životinja, a značajne razine ovog mikotoksina nađene su u trajnim suhomesnatim proizvodima koje tijekom višemjesečnog zrenja obrastaju plijesni (Pleadin i sur., 2013.; Pleadin i sur., 2015.). Osim sa OTA, mesni proizvodi mogu biti kontaminirani i sa CIT, AFB1, sterigmatocistinom kao prekursorom AFB1, te ciklopiazoničnom kiselinom (Pleadin i sur., 2019a). Također, u brojnim zemljama svijeta utvrđena je kontaminacija mlijeka i mliječnih proizvoda s AFM1 kao najznačajnijim metabolitom AFB1 i najtoksičniji mikotoksinom u ovim proizvodima. U mlijeku je moguća prisutnost i drugih mikotoksina, kao što su npr. fuzarijski mikotoksini DON, ZEA i fumonizini, iako literaturni podaci ne ukazuju na visoku razinu njihove pojavnosti (Pleadin i sur., 2017.b).
Toksični učinci u organizmu
Mikotoksini u organizmu uzrokuju niz štetnih učinaka, poput oksidativnoga stresa, apoptoze, oštećenja DNK-e, blokade staničnog ciklusa, inhibicije sinteze bjelančevina, nekroze, peroksidacije lipida te uzrokuju podložnost organizma drugim bolestima na način da remete funkciju imunosnog sustava (Deshpande, 2002.; Pestka, 2008.; Doi i Uetsuka, 2011.; Wen i sur., 2016.). Akutne mikotoksikoze su posljedica izloženosti visokim koncentracijama mikotoksina, pri čemu simptomi bolesti nastupaju vrlo brzo. Istraživanja su potvrdila da izloženost organizma ovim tvarima kroz duže vremensko razdoblje uzrokuje kronične učinke, uključujući kancerogenost, neurotoksičnost, hepatotoksičnost, imunotoksičnost, nefrotoksičnost te probavne, reproduktivne i razvojne poremećaje (Pfohl-Leszkowicz i Manderville, 2007.; Fink-Gremmels i Malekinejad, 2007.; Hueza i sur., 2014.; Kowalska i Habrowska-Górczyńska, 2016.; Wen i sur., 2016.). Izravni toksični učinci djelovanja mikotoksina na ljude i životinje očituju se u smanjenoj konverziji hrane, usporenom rastu, oslabljenom imunitetu te smetnjama u reprodukciji. Ujedno, često istovremeno patološki djeluju na nekoliko sustava organa u organizmu, što ovisi o vrsti mikotoksina, mehanizmu djelovanja, dozi i vremenu izloženosti (Bennett i Klich, 2003.; CAST, 2003.).
Međunarodna agencija za istraživanje raka je 1993. godine procijenila karcinogena svojstva aflatoksina, trihotecena, fumonizina te OTA i ZEA. Mikotoksinom od najvećeg javnozdravstvenog značaja smatra se AFB1 koji je svrstan u skupinu 1 (dokazani karcinogen). Nefrotoksični OTA i hepatotoksični FB1 svrstani su u skupinu 2B (mogući karcinogeni), a ZEA, koji pokazuje estrogena svojstva, te trihotecenski mikotoksini sa izraženim imunosupresivnim efektom, svrstani su u skupinu 3, kao spojevi za koje nema dovoljno dokaza da se mogu klasificirati kao ljudski karcinogeni (IARC, 1993.). U tablici 4. prikazani su zdravstveni problemi zabilježeni u ljudi kao posljedica izloženosti mikotoksinima.

Mjere prevencije i redukcije
Kada je riječ o žitaricama, potrebno je primjeniti prikladne agrotehničke mjere, kao što su odabir sorti žitarica otpornih na infekciju plijesnima, rana sjetva, navodnjavanje tijekom suhih i vrućih klimatskih razdoblja, upotreba fungicida, primjena plodoreda i smanjenje oštećenja zrna uzrokovanih insektima (Binder, 2007.). Ujedno, procesiranjem hrane spriječava se daljnja proizvodnja mikotoksina, uz uvjet da se nadalje osigura prikladno skladištenje sa optimalnom temperaturom i vlažnošću zraka (Karlovsky i sur., 2016.). Svakako, sprječavanje pojavnosti mikotoksina još u polju i dalje se smatra najučinkovitijom i ekonomski najprihvatljivijom preventivnom mjerom (Hojnik i sur., 2017.). Po pitanju hrane životinjskog podrijetla, kako bi se spriječila prekomjerna pljesnivost površine trajnih suhomesnatih proizvoda tijekom procesa zrenja, neophodno je osigurati razmak među proizvodima, čime se postiže nesmetano strujanja zraka. Zrenje proizvoda potrebno je provoditi u komorama za zrenje u potpuno kontroliranim uvjetima (Karlovsky i sur., 2016.; Pleadin i sur., 2019.b). Plijesni s površine proizvoda je potrebno kontinuirano uklanjati postupcima četkanja i pranja, također u cilju sprječavanja prekomjerne pljesnivosti (Sørensen i sur., 2008.). Kontaminaciju mlijeka i mliječnih proizvoda sa AFM1 potrebno je spriječiti kontrolom krmiva i krmnih smijesa namijenjenih hranidbi mliječnih goveda na prisutnost AFB1.
Ukoliko do kontaminacije ipak dođe, poznata je primjena bioloških, kemijskih ili fizikalnih metoda u cilju redukcije mikotoksina. Fizikalne metode, koje imaju najznačajniju primjenu u industriji, podrazumijevaju mehaničko odstranjivanje onečišćenih frakcija iz sirovina sortiranjem, čišćenjem i mljevenjem te primjenu topline, ozračivanja, uporabu adsorbensa, hladne plazme, fotoradijacije i mikrovalnih tretmana. Uporaba kemijskih metoda, kao što su amonizacija, kiselinski tretmani, alkalna hidroliza, peroksidacija, ozoniranje i upotreba bisulfita, ograničena je zbog potencijalne toksičnosti kemijskih agenasa i njihove slabe učinkovitosti, ali i visokih troškova provedbe postupka te negativnih učinaka na kvalitetu sirovina. Biološka detoksifikacija podrazumijeva primjenu mikroorganizama i njihovih enzima s ciljem razgradnje ili modifikacije strukture mikotoksina (Pleadin i sur., 2018.b; Pleadin i sur., 2019.c).
Međutim, dosadašnje spoznaje uglavnom se odnose samo na manji broj zakonodavstvom reguliranih mikotoksina, dok veliki broj mikotoksina novije generacije, te njihovi maskirani ili modificirani oblici, još uvijek nisu istraženi i regulirani. Ujedno, većina spomenutih metoda redukcije mikotoksina još uvijek se ne koristi u prehrambenoj i stočarskoj industriji zbog nedostatnih spoznaja o produktima degradacije mikotoksina, kao i nutritivnim promjenama sirovina i finalnih proizvoda koje mogu biti posljedica tretmana. Primjena učinkovitih metoda redukcije i dekontaminacije zasigurno predstavlja daljnja prioritetna istraživanja u području mikotoksina. Ujedno, potrebna je provedba daljnjih toksikoloških istraživanja kojima bi se detaljnije razjasnili potencijalni sinergistički i aditivni učinci kao posljedica istovremene prisutnosti više različitih mikotoksina i njihovih metabolita u hrani na zdravlje potrošača.
Zahvala
Ovaj rad sufinanciran je iz projekta Hrvatske zaklade za znanost “Mikotoksini u hrvatskim tradicionalnim mesnim proizvodima: molekularna identifikacija plijesni producenata i procjena izloženost potrošača” (HRZZ IP-2018-01-9017).
Literatura [… prikaži]
Vezano:
- Gljivične bolesti u veterinarskoj kliničkoj praksi – izazovi dijagnostike i liječenja
- Najčešći uzroci neplodnosti nazimica i krmača
- Objavljen sveučilišni udžbenik „PLIJESNI – ODABRANE ZNAČAJKE, IZOLACIJA I IDENTIFIKACIJA“
- Alltechov pregled europske žetve za 2022. godinu
- 15. Konferencija o sigurnosti i kvaliteti hrane