Aflatoksyna | |
Identyfikacja | |
---|---|
N O CAS | |
PubChem | 14421 |
UŚMIECH |
COC1 = C2C3 = C (C (= O) OCC3) C (= O) OC2 = C4C5C = COC5OC4 = C1 , |
InChI |
InChI: InChI = 1 / C17H12O6 / c1-20-10-6-11-14 (8-4-5-21-17 (8) 22-11) 15-13 (10) 7-2-3- 9 (18) 12 (7) 16 (19) 23-15 / h 4-6,8,17H, 2-3H2,1H3 |
Właściwości chemiczne | |
Formuła |
C 17 H 12 O 6 [Izomery] |
Masa cząsteczkowa | 312,2736 ± 0,0162 g / mol C 65,39%, H 3,87%, O 30,74%, |
Środki ostrożności | |
Klasyfikacja IARC | |
Grupa 1: Rakotwórcze dla ludzi | |
Ekotoksykologia | |
DL 50 | 1,75 mg · kg -1 małpa, doustnie |
Jednostki SI i STP, chyba że zaznaczono inaczej. | |
Aflatoksyny jest mykotoksyn produkowanej przez niektóre grzyby takie proliferującymi nasion składowanych w gorącej i wilgotnej atmosferze (w tym przypadku często produkowane przez microfungus Aspergillus flavus ).
Aflatoksyny to grupa 18 strukturalnie pokrewnych związków (mieszanka kumaryny i 3 furanów ); niektóre są toksyczne dla ludzi lub innych zwierząt; w dużych dawkach mogą spowodować śmierć w ciągu kilku godzin do kilku dni w zależności od dawki i wrażliwości zwierzęcia. W mniejszych dawkach hamują metabolizm (a tym samym wzrost) i mają dużą moc rakotwórczą .
Wiele produktów spożywczych przeznaczonych dla ludzi lub innych zwierząt może go zawierać, czasami w dużych ilościach: nasiona orzeszków ziemnych, kukurydza (w zbożu, kiszonce itp.), pszenica, różne zboża, migdały, orzechy laskowe, orzechy włoskie, pistacje, figi, daktyle, kakao , kawa, maniok, soja, ryż itp. Tak zwane aflatoksyny B1 i B2 (AFB1 i AFB2) są najczęściej spotykane w żywności.
Odkryto go w 1960 roku w Anglii .
Na krytycznym styku „rolnictwo-zdrowie” (zwłaszcza w krajach rozwijających się , obecność mykotoksyn w żywności stwarza poważne problemy z higieną publiczną i zdrowiem zwierząt (być może niedoceniane), ale także społeczno-ekonomiczne, ponieważ oprócz szkodliwych skutków zdrowotnych niektóre aflatoksyny zatruwają gospodarstwo rolne. zwierzęta spożywające zakażoną paszę, powodujące straty w rolnictwie szacowane na 270 mln USD rocznie w samych Stanach Zjednoczonych (koszt jest znacznie wyższy w krajach rozwijających się, w tym w Afryce, gdzie zdrowie dzieci jest bezpośrednio dotknięte). Organizmy glebowe, które odgrywają ważną rolę ekologiczną, takie jak skoczogonki mogą być dotknięte aflatoksynami.
AFB1 jest uważany za najbardziej toksyczną z aflatoksyn.
Toksyny te są wytwarzane przez różne gatunki z rodzaju Aspergillus : Aspergillus flavus (powstaje również aflatrem , z kwasem cyclopiazonic , The kwasu aspergillic ), Aspergillus parasiticus i Aspergillus nomius .
Te stosunkowo wszechobecne mikroorganizmy mają niewielkie wymagania wzrostu: temperaturę od 6 do 50 ° C , źródło węgla i azotu oraz aktywność wody większą niż 80%. W określonych warunkach ( stres oksydacyjny /produkcja wolnych rodników , fizyczny (mechaniczny) atak na grzyby, temperatura od 13 do 45 °C , wysoka wilgotność, obecność niektórych kwasów tłuszczowych) mogą następnie wytwarzać toksyczne metabolity wtórne: aflatoksyny (które są zatem mikotoksynami ).
Do najczęstszych aflatoksyn należą AFB1, AFB2, AFM1, AFG1 i AFG2.
Niedawne badanie (opublikowane pod koniec 2017 r.) wykazało, że niektóre owady stymulują produkcję aflatoksyny przez pleśń A. flavus (co sugeruje nowe możliwości ochrony części światowych zapasów żywności przed tą plagą rolniczą).
Wytwarzanie tej toksyny prawdopodobnie wiąże się z kosztem energii (i składników odżywczych) dla tego grzyba, ale ponieważ ponad dwie trzecie badanych A. Flavus wytwarza aflatoksynę, zakłada się, że ta toksyna musi również mieć korzyści adaptacyjne dla grzyba. Drosophila i grzyby te korzystają z tych samych roślin żywicielskich samo hodowlane i konsumować te same potrawy. Larwy tych much również sporadycznie zjadają tego grzyba.
Patolog roślin
Mickey Drott z Cornell University i jego zespół zastanawiali się, czy ten owad może indukować produkcję aflatoksyny pleśni w celu ochrony (samego i jego podłoża pokarmowego) przed owadami. Ich pierwsze eksperymenty potwierdziły, że tak: dodanie aflatoksyny do pokarmu larw muszki owocowej zabija je, jednocześnie promując wzrost grzyba. Produkcja aflatoksyny potraja się, gdy grzyb został uszkodzony mechanicznie i wzrasta (średnio 1,5 raza) w obecności pojedynczej larwy Drosophila… ale autorzy zauważają również, że wzrost grzyba zaczyna się dopiero wtedy, gdy lata larwy są obecne w pobliżu. Ponadto „wersje mykotoksyczne” rosną (i skuteczniej wydzielają więcej toksyn), gdy w pobliżu znajdują się owady. Nie jest jeszcze jasne, czy dotyczy to innych owadów (takich jak gąsienica kolby kukurydzy). Niektóre organizmy (np. Helicoverpa zea ) mają zdolność detoksykacji w stosunku do tej toksyny.
Obecna strategia biologicznego zwalczania tej toksyny polega na wprowadzeniu niepatogennej wersji grzyba na rośliny uprawne; ostatnie badanie Drotta i in. pokazuje, że prawdopodobnie konieczne będzie również lepsze uwzględnienie owadów obecnych na roślinach uprawnych.
Zwykle prowadzi do śmierci, czasami w ciągu kilku godzin, często poprzedzonej objawami depresji, anoreksji , biegunki , żółtaczki lub anemii .
Zmiany głównie w wątrobie (martwica, marskość ) rozwijają się w długim okresie w wątrobiaka lub raka .
Objawiają się one zmniejszonym wzrostem zwierząt gospodarskich, anemią , łagodną żółtaczką i rozwojem nowotworu w czasie.
Metabolizowane przez różne enzymy mikrosomalne, aflatoksyny są wydalane w postaci sprzężonej z glukurono i sulfo z moczem, mlekiem lub żółcią.
Metabolizm aflatoksyn odbywa się głównie w wątrobie,
Podczas metabolizmu tych toksyn mogą pojawić się pewne wysoce reaktywne pochodne epoksydowe . Silnie elektrofilowe , reagują z grupami nukleofilowymi w DNA poprzez interkalację między zasadami lub białkami. Aflatoksyny mają zatem silne działanie teratogenne ;
Odgrywają również rolę w fosforylacji i lipogenezie , a także działają immunosupresyjnie. Wreszcie, aflatoksyny są uznawane za najsilniejsze naturalne czynniki rakotwórcze, tworząc addukty do DNA .
Gatunki zwierząt | LD 50 (mg / kg) |
---|---|
Królik | 0,3 |
Kot | 0,6 |
Pies | 0,5-1,0 |
Świnia | 0,6 |
Pawian | 2,0 |
Szczur (samiec) | 5,5 |
Szczur (samica) | 17,9 |
Makak małpa | 7,8 |
Mysz | 9,0 |
Chomik | 10.2 |
Człowiek | 5.0 * |
LD 50 dla ludzi wynika z ekstrapolacji molekularnej i biologicznej badania. Pochodzi z przypadku epidemii zatrucia w 1975 roku w Indiach. Spośród 1000 osób, które zostały skażone aflatoksynami w kukurydzy, 10% zmarło. Jednak przypadki zatrucia aflatoksyną są rzadkie. Z drugiej strony, przewlekła toksyczność aflatoksyn jest niepokojąca ze względu na ich działanie rakotwórcze. Ocena ilości tych toksyn w żywności jest więc od kilkudziesięciu lat przedmiotem międzynarodowych badań.
U bydła aflatoksyna B1 wchłonięta ze skażoną paszą jest metabolizowana w wątrobie do pochodnej 4-hydroksylowej – zwanej aflatoksyną M1 – która u zwierząt mlecznych (zwłaszcza krów, owiec i kóz) jest wydzielana z mlekiem . Istnieje również liniowa zależność między stężeniem wydalanego AFM1 a ilością spożytego AFB1. W ten sposób wykazano, że u krów mlecznych 0,5 do 4% spożytej aflatoksyny B1 znajduje się w mleku w postaci aflatoksyny M1. Ta mikotoksyna zachowuje – co prawda w mniejszym stopniu – ważne rakotwórcze właściwości aflatoksyny B1. Również skumulowany efekt związany z regularnym i powtarzającym się przyjmowaniem takich toksyn stanowi wielkie zagrożenie dla dzieci i niemowląt, które spożywają duże ilości mleka i produktów mlecznych. Ryzyko to jest tym ważniejsze, że aflatoksyna M1 jest odporna na zwykłe zabiegi konserwowania i przetwarzania produktów mlecznych (ciepło, zimno, liofilizacja itp.). Prawie cała aflatoksyna M1 znajduje się w mleku odtłuszczonym oraz w produktach otrzymywanych przez strącanie kwasu mlekowego (jogurty, twarogi, kremy mleczne itp.), natomiast bardzo niewiele znajduje się w maśle. Wiąże się to z obecnością oddziaływań hydrofobowych między aflatoksyną M1 a kazeinami i w rzeczywistości często obserwuje się wzbogacanie serów początkowo zanieczyszczonych aflatoksyną M1 podczas odsączania (AFM1 wiąże się z białkami mleka i dlatego jest bardziej skoncentrowany w twarogu niż w świeżym mleku i serwatce). Obecnie maksymalny dopuszczalny poziom AFM1 w mleku wynosi 50 ng/kg. Aby ograniczyć stężenie aflatoksyn w mleku, przed rozpoczęciem produkcji paszy przeznaczonej dla zwierząt mlecznych można podjąć różne środki:
Regularna analiza mleka i przetworów mlecznych (wykrywanie i/lub oznaczanie ilościowe AFM1 z próbek mleka świeżego, odtworzonego mleka w proszku lub sera) również pozwala ograniczyć ryzyko zatrucia.
Ponieważ aflatoksyny znajdują się w szerokiej gamie produktów spożywczych i biorąc pod uwagę ich toksyczny wpływ na ludzi i zwierzęta, bardzo ważne staje się posiadanie odpowiednich metod wykrywania, aby spełnić różne normy ustanowione w kilku krajach. Do wykrywania aflatoksyn w produktach rolnych stosuje się kilka metod. Na przykład istnieją chromatografia cienkowarstwowa, metody HPLC w połączeniu z technikami fluorescencyjnymi i immunologicznymi. Jedną z najnowszych i najskuteczniejszych jest chromatografia cieczowa sprzężona ze spektrometrią mas (LC-MS) lub sprzężona z tandemową spektrometrią mas (LC-MS/MS).
Poniższa technika analityczna służy do analizy aflatoksyn B1, B2, G1 i G2 w próbkach produktów rolnych.
Przygotowanie próbkiPróbki należy najpierw przygotować przed przystąpieniem do analizy aflatoksyny. Muszą być przygotowane w taki sposób, aby ekstrakcja aflatoksyn była optymalna. Próbki takie jak zboża, ryż, suszone owoce lub orzechy homogenizuje się na proszek za pomocą miksera. W celu zmniejszenia błędów doświadczalnych stosuje się 0,5 g proszku ze znaną ilością wzorca wewnętrznego, aflatoksyny AFM1. Aflatoksyna AFM1 jest wybieranym wewnętrznym standardem, ponieważ nie występuje w produktach rolnych. Całość poddaje się ekstrakcji ciecz-ciecz 80% metanolem, a następnie miesza, a następnie odwirowuje. W przypadku przypraw wymagana jest obróbka wstępna w celu usunięcia tłuszczu obecnego w próbce. Ta obróbka polega na ekstrakcji heksanem. Próbki są filtrowane, a następnie objętość próbki umieszczana jest w autosamplerze, taka sama objętość buforu Tris-HCl (pH 7,2), a objętość uzupełniana jest wodą destylowaną.
OczyszczenieJedną z proponowanych metod ekstrakcji aflatoksyn z próbki jest mikroekstrakcja do fazy stałej (SPME) „on-line”, co oznacza, że ekstrakcja jest wykonywana automatycznie przez urządzenie tuż przed cieczą chromatograficzną. Kilka parametrów jest bardzo ważnych dla uzyskania dobrej wydajności ekstrakcji. Faza stacjonarna kolumny kapilarnej (np. Supel-Q PLOT) jest uwarunkowana dwoma cyklami aspiracji/wyrzutu metanolu i wody. Próbki przechodzą następnie 25 cykli aspiracji/wyrzutu przy szybkości przepływu 100uL/min. Wreszcie próbki są transportowane automatycznie z fazą ruchomą LC-MS.
Separacja i analizaAnaliza jest następnie przeprowadzana za pomocą chromatografii cieczowej sprzężonej ze spektrometrem mas. Przede wszystkim chromatografia odbywa się w fazie odwróconej (np. kolumna Zorbax Eclipse XDB-C8). Faza ruchoma składa się z metanolu/acetonitrylu (60/40, v/v): 5 mM mrówczanu amonu (45:55 v/v). Mrówczan amonu promuje protonowanie cząsteczki badanej podczas analizy spektrometrycznej. Szybkość elucji wynosi 1,0 ml/min, co pozwala na analizę przez 8 minut. Detektor, jak wspomniano wcześniej, jest spektrometrem mas. Ten rodzaj detekcji wymaga dodatniej lub ujemnej jonizacji analitów na wylocie kolumny chromatograficznej. Odbywa się to za pomocą elektro-nebulizacji jonowej (ESI). W przypadku aflatoksyn jonizacja dodatnia w postaci [MH] + jest faworyzowana z dobrym stosunkiem sygnału do szumu (S/N). Metoda analizy metodą spektrometrii masowej jest obecnie metodą z wyboru do analizy aflatoksyn. W ciągu ostatniej dekady metoda ta umożliwiła poprawę granic wykrywalności poprzez filtrowanie mas zanieczyszczeń, które zakłócają np. detektory spektrofotometryczne.
jedzenie | Wykrycie | AFB1 (μg/kg) | AFB2 (μg/kg) | AFG1 (μg/kg) | AFG2 (μg/kg) | Kraj | Odniesienie |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Orzeszki ziemne | LC / MS | 0,48 | nie dotyczy | 0,84 | 1.12 | Japonia | Journal of Chromatography A. 1216 ( 2009 ) 4416-4422. |
migdały | LC / MS | nie dotyczy | 0,11 | nie dotyczy | 0,34 | Japonia | Journal of Chromatography A. 1216 ( 2009 ) 4416-4422. |
Orzech kokosowy | LC / MS | 0,65 | nie dotyczy | nie dotyczy | 1,06 | Japonia | Journal of Chromatography A. 1216 ( 2009 ) 4416-4422. |
Ale | LC / MSMS | 2,7 | 2.2 | 3,3 | 3.4 | Hiszpania | Chemia żywności 117 ( 2009 ) 705-712. |
Figi | LC / FD | 5,6 | 0,5 | 2,8 | 2,3 | Dania | Z Lebensm Unters Forsch A. 206 ( 1998 ) 243-245. |
Ilość aflatoksyn znajdujących się w różnych produktach spożywczych zależy od kilku czynników. W zależności od standardów obowiązujących w każdym kraju i metod przechowywania, często można zaobserwować różnice w ilości wykrytych aflatoksyn.
Wiele krajów na całym świecie ustaliło normy dotyczące maksymalnej ilości aflatoksyn, które powinny znajdować się w żywności.
Europejskie prawo, wydane w 1998 i zmienione w 2006, ma na celu nieprzekraczanie szkodliwej ilości aflatoksyny dziennie, od 253 do 441 ng/kg, według amerykańskiego badania. Na przykład ustanawia w ten sposób limit regulacyjny 2 μg/kg aflatoksyn w orzeszkach ziemnych, orzechach włoskich, suszonych owocach i zbożach przeznaczonych do bezpośredniego spożycia przez ludzi oraz limit 15 μg/kg dla „migdałów i pistacji przed poddaniem operacji przed użyciem jako składnik żywności” .
W Kanadzie i Stanach Zjednoczonych czasami obowiązują mniej rygorystyczne normy, ale obejmują one całą żywność przeznaczoną do spożycia przez ludzi. Ustalono również normy dotyczące ilości aflatoksyn znajdujących się w żywności podawanej zwierzętom gospodarskim. Są to 20 μg/kg w Kanadzie, podczas gdy w Stanach Zjednoczonych wahają się od 20 do 300 μg/kg.
Kraj | Maksymalna ilość (μg/kg) | Produkt |
---|---|---|
Kanada | 15 | Orzechy |
Stany Zjednoczone | 20 | Całe jedzenie |
Unia Europejska | 2 | Orzeszki ziemne, orzechy, suszone owoce i zboża |
Argentyna | 0 | Orzeszki ziemne, kukurydza i produkty |
Brazylia | 15 | Całe jedzenie |
Chiny | 10 | Ryż i olej jadalny |
Republika Czeska | 5? | Całe jedzenie |
Węgry | 5? | Całe jedzenie |
Indie | 30 | Całe jedzenie |
Japonia | 10 | Całe jedzenie |
Nigeria | 20 | Całe jedzenie |
Polska | 0 | Całe jedzenie |
Afryka Południowa | 5 | Całe jedzenie |
Zimbabwe | 5 | Całe jedzenie |