مایکوتوکسین‌ها و راهکارهای کنترل آنها در صنعت خوراک

مقدمه
مایکوتوکسین‌ها سموم تولیدی توسط گروه بزرگی از قارچ‌ها بوده که در واقع تحت عنوان متابولیت های ثانویه قارچی شناخته می شوند. با توجه به گسترش انواع مایکوتوکسن‌ها در سراسر جهان و تاثیرات گسترده و نامطلوب آن ها بر سلامت حیوانات و انسان، به یک تهدید جدی برای امنیت غذایی تبدیل شده‌اند. براساس گزارش فائو در سال 2019 میلادی، بیش از 25 درصد کلیه محصولات تولیدی در دنیا دارای آلودگی با مایکوتوکسین‌ها بوده است. با توجه به ریسک بالا و تنوع سموم قارچی موجود در خوراک، امروزه کنترل مایکوتوکسین ها در خوراک مورد استفاده دام و طیور به یک چالش بزرگ برای اکثر کشورهای دنیا تبدیل شده است (شکل 1).

شکل 1: وجود انواع مایکوتوکسین ها در خوراک نهایی طیور (2020-2016)

به دلیل تنوع در واریته های گیاهی و شرایط مختلف کاشت، برداشت و انبارداری و سطح رعایت دستورالعمل های پیشگیری، ریسک ابتلا به سموم قارچی در کشورها و مناطق مختلف دنیا با یکدیگر متفاوت است. گزارش یکی از شرکت های مطرح دنیا در زمینه تولید افزودنی های خوراک در خصوص آلودگی به سموم قارچی در شکل 2 نشان داده شده است.

 

شکل 2: وضعیت منطقه خاورمیانه و شمال آفریقا در خصوص ریسک ابتلا به مایکوتوکسین ها در گونه های مختلف حیوانات (به ریسک بالای آلودگی برای اکثر گونه های دام، طیور و آبزیان در کشور ایران دقت نمایید)

پیش بینی های انجام شده نشان می دهد که در سال 2050 میزان تولید گوشت مرغ به 181 و تخم مرغ به 102 میلیون تن خواهد رسید. با توجه به اهمیت بالای محصولات طیور در سبد غذایی مردم نقاط مختلف دنیا، عدم کنترل مایکوتوکسین ها در خوراک طیور و انتقال آن ها از طریق مصرف محصولات حاوی باقیمانده سموم قارچی می تواند ضربه سنگینی به ایمنی غذایی وارد نموده و به تهدید بزرگی برای امنیت غذایی جوامع تبدیل شود (شکل 3). به علاوه مشکلات پرورشی ناشی از آن ها می تواند هزینه های تولید در صنعت تولید گوشت و تخم‌مرغ را نیز افزایش دهد. بنابراین، این مقاله مروری بر شناخت انواع مایکوتوکسین ها، خطرات و راه‌های مبارزه با آن‌ها است.

شکل 3: اثرات نامطلوب مایکوتوکسین ها بر سلامت مصرف کننده (انسان)

“مایکوتوکسین‌ها” متابولیت‌های ثانوبه و سمی با وزن ملکولی کم هستند که به طور طبیعی توسط گروه ‌هایی از قارچ ها (کپک ها) مانند آسپرژیلوس، پنی‌سیلیوم و فوزاریوم تولید می‌شوند. این کلمه ریشه یونانی مایکس Mykes به معنی قارچ و کلمه لاتین توکسیکوم Toxicum به معنی سم دارد. کپک‌هایی که می توانند مایکوتوکسین تولید کنند بر روی مواد غذایی متعددی مانند انواع غلات، لگوم ها، میوه های خشک، آجیل و… رشد می کنند. رشد کپک می تواند قبل از برداشت (مایکوتوکسین‌های مزرعه‌ای) یا بعد از برداشت، در طول نگهداری مواد خوراکی (مایکوتوکسین های انباری) به ویژه در شرایط گرم و مرطوب رخ دهد.
بیشتر مایکوتوکسین‌ها از نظر شیمیایی در برابر شرایط فرآوری مواد غذایی پایدار هستند. اصطلاح “مایکوتوکسیکوزیس” برای اولین بار در سال 1952 در مطالعه بیماری حیوانی مورد استفاده قرار گرفت. با این حال، کشف افلاتوکسین، پس از مرگ 100.000 بوقلمون جوان در بریتانیا در سال 1960، شروع تحقیقات جدید بر روی مایکوتوکسین‌ها بود.
صدها مایکوتوکسین مختلف تا کنون شناسایی شده‌اند، اما شایع‌ترین آن ها که برای سلامت انسان و دام خطرناک و نگران‌کننده هستند عبارتند: از آفلاتوکسین، اکراتوکسین A، پاتولین، فومونیزین‌ها، زیرالنون و نیوالنول/دیوکسی نیوالنول (شکل 4)

شکل 4: ساختمان شیمیایی برخی از شایع ترین مایکوتوکسین ها

یکی از مهمترین مواردی که اغلب سبب نادیده گرفتن یا بی توجهی به سمیت مایکوتوکسین‌ها می شود، تاثیرات مخفی و موذیانه آن ها در کوتاه مدت می باشد. رشد قارچ ها بر روی مواد خوراکی از دو طریق می توانند ایجاد مشکل نماید. ابتدا، از پروتئین، کربوهیدرات و چربی موجود در خوراک برای رشد استفاده می‌کنند و بنابراین ارزش غذایی مواد خوراکی کاهش می‌یابد. به طور مثال‌، ذرت به شدت آلوده ممکن است حدود 10 درصد انرژی قابل سوخت و ساز و 5 درصد پروتئین خود را از دست بدهد. علاوه بر این، خوشخوراکی آن نیز کاهش می یابد. دوم اینکه کپک‌ها مایکوتوکسین تولید کرده و از این طریق می توانند اثرات نامطلوب وسیعی را اعمال کنند. کاهش تولید و عملکرد، افزایش تنش و تلفات ناشی از سموم قارچی می تواند سبب افزایش هزینه های تولید، کاهش سودآوری و افزایش بهای تمام شده محصولات طیور شود. میزان تولید مایکوتوکسین‌ها به عوامل مختلفی مثل دما، رطوبت، وضعیت ظاهری ماده خوراکی، اسیدیته، مواد معدنی و وجود حشرات در خوراک بستگی دارد. عواملی که می تواند بر میزان سمیت مایکوتوکسین ها در پرندگان تاثیر گذار باشند عبارتند از: گونه، جنس یا سویه، غلظت مایکوتوکسین، حضور بیش از یک نوع مایکوتوکسین، مدت زمان مواجهه حیوان با ماده خوراکی آلوده، وضعیت سلامت پرنده و سن حیوان. مایکوتوکسین ها با تاثیر بر روی دستگاه های مختلف بدن می توانند اثرات زیان بار گسترده‌ای را به همراه داشته باشند.
هر کدام از مایکوتوکسین ها در سطوح خاصی می توانند باعث ایجاد مسمومیت و مشکل در طیور شوند. البته سطح قابل قبول و سمیت آن ها در کشورها و سازمان های بهداشتی مختلف می تواند متفاوت باشد. در جدول زیر، حدود سطح مسمومیت مایکوتوکسین‌های مختلف برای طیور ذکر شده است. باید توجه داشت که این سطوح به عوامل مختلفی مانند اثر همکوشی آن‌ها، سن حیوان، غلظت و مدت زمان مواجهه با مایکوتوکسین و … بستگی دارد.

جدول 1: حداکثر حد تحمل مایکوتوکسین های مختلف برای طیور

در ادامه به شرح مختصری در خصوص شناخت و اثرات نامطلوب برخی از مهمترین سموم قارچی پرداخته شده است.

افلاتوکسین ها:
این دسته از سموم قارچی توسط گروهی از قارچ‌های آسپرژیلوس تولید می‌شوند و شامل 4 دسته اصلی B1, B2, G1, G2 هستند. میزان سمیت آن ها به ترتیب B1>G1>B2>G2 می باشد. این توکسین هضم و جذب اسید آمینه و ساخت پروتئین‌ها را تحت تاثیر قرار داده و نیاز حیوان به پروتئین را افزایش می دهد. کبد و کلیه اعضای اصلی آسیب دیده در برابر این مایکوتوکسین بوده و تورم، خونریزی و دژنراسیون سلولی در این اندام ها دیده می شود. علاوه‌براین کسیه صفرا، پانکراس، روده و ریه‌ها نیز می توانند دچار آسیب شوند. علایم بالینی سمیت آفلاتوکسین ها شامل: کاهش رشد و تولید، بی اشتهایی، افت کارایی تبدیل خوراک به تولید، افزایش مرگ و میر، سرکوب سیستم ایمنی و افزایش حساسیت به بیماری، کاهش باروری و جوجه درآوری است. همچنین خونریزی احشایی خاص، افزایش حساسیت به عوامل تنش زای محیطی و میکروبی، ضعف پا و کاهش استحکام استخوان، رنگ پریدگی ساق پا، نازک شدن ماهیچه های ران، مدفوع روغنی و چسبنده سیاه رنگ از نشانه های مسمومیت آفلاتوکسین می باشند. ضایعات پس از مرگ شامل: کبد چرب (لکه های سفید روی کبد)، نکروز کبد، هایپرپلازی مجرای صفراوی و بزرگ شدن کلیه می باشد. اردک ها نسبت به سایر طیور حساسیت بیشتری به این سم نشان می دهند.

اُکراتوکسین ها:
این گروه شامل 7 نوع متابولیت مختلف بوده که توسط قارچ‌های آسپرژیولوس و پنی سیلیوم تولید می شوند. خطرناک ترین نوع آن ها اکراتوکسین A می باشد. اثر نامطلوب و اصلی تولید شده توسط اکراتوکسین، نارسایی کلیوی است، اما همچنین می توانند کارکردکبد را مختل نموده که باعث تجمع گلیکوژن در بافت کبدی می شود. علایم ابتلا شامل: کاهش مصرف خوراک، کاهش سرعت رشد و تولید تخم، کاهش جوجه‌درآوری، کاهش بازدهی تبدیل خوراک، دی‌هیدراتاسیون، لاغری، سنگدان خشک، خونریزی در مخاط پیش معده و آنتریت در جوجه های جوان است. کاهش قابل توجهی در تولید تخم مرغ و افزایش خاصیت ارتجاعی پوسته تخم مرغ و مشاهده رسوبات پوسته پوسته سفید در کلیه ها، حالب ها، قلب، پریکارد، کبد و طحال در جوجه های تلف شده براساس اکراتوکسیکوزیس قابل مشاهده است. ضایعات پس از مرگ عبارتند از کلیه کم رنگ و به شدت بزرگ شده، کبد چرب، رسوب اورات در مفاصل و حفره شکمی.
تریکوتسن ها:
این سموم قارچی توسط طیف وسیعی از فوزاریوم ها تولید شده و به دو گروه ماکروسیکلیک و غیرماکرلوسیکلیک تقسیم بندی شده که گروه غیرماکروسیکلیک دارای 2 زیر گروه A و B بوده و گروه A برای طیور سمی‌تر می باشند. از جمله معروفترین سموم گروه A می توان به T2 و در گروه B به دی اکسی نیوالنون DON اشاره نمود. تریکوتسن ها باعث مهار ساخت پروتئین و به دنبال آن مهار سنتز DNA و RNA می شود. اصلی ترین محل اثر این سموم قارچی دستگاه گوارش بوده ولی می‌توانند بر دستگاه عصبی، سیستم گردش خون و پوست نیز اثرات منفی داشته باشند. نشانه‌های بالینی مسمومیت با تریکوتسن ها شامل: ضایعات دهانی (پلاک های زرد در حاشیه منقار و کام دهان و زبان)، کاهش مصرف خوراک، کاهش رشد و تولید تخم، کاهش کیفیت پوسته، کاهش باروری و جوجه کشی، سرکوب سیستم ایمنی، کاهش پاسخ به واکسیناسیون، دیسکوندروپلازی درشت‌نی، فرسایش سنگدان، نکروز مخاط پیش معده، تحلیل تخمدان و افزایش وزن کبد می باشد. بیشترین اثر نامطلوب تریکوتسن (T-2) در دستگاه گوارش که محل ورود مایکوتوکسین ها به بدن است، توسط دیده می‌شود. این توکسین باعث آسیب شدید به مخاط روده از جمله انتهای پرز ها و محل تکثیر کریپت ها می شود. برخلاف T2 ، دی اکسی نیوالنون تاثیرخاصی در ایجاد عارضه های دهانی نداشته و بیشتر باعث کاهش وزن و کیفیت پوسته تخم مرغ می شود.
زیرالنون مایکوتوکسین دیگر تولید شده توسط فوزاریوم ها با خاصیت استروژنی غیر استروئیدی بوده که به طور طبیعی در ذرت، جو، گندم، جو دوسر و سورگوم یافت می شود. حساسیت طیور به زیرالنون کم بوده و مواجهه با سطح سمیت این مایکوتوکسین سبب بزرگ شدن مقعد و صفات ثانویه جنسی می شود.
فومنسین:
خانواده ای دیگر از سموم قارچی بوده که 6 نوع B1، B2، B3، B4، A1 و A2 از آن وجود دارد. با این حال، فومنسین B1 و B2 برجسته ترین و قوی ترین آن ها هستند. این مایکوتوکسین ها سنتز لیپوپروتئین های اسفنگولیپید (اسفنگانین و اسفنگوزین) را که جزء ساختاری سیستم عصبی هستند، مهار می‌کنند. نشانه‌های بالینی مسمومیت با فومنسین شامل: مرگ و میر ناشی از فلجی پا (باز شدن پاها) و گردن، راه رفتن غیرطبیعی، نفس نفس زدن، کاهش رشد، بزرگ شدن کبد، کلیه، لوزالمعده، پیش معده و سنگدان، آتروفی اندام های لنفوئیدی، هایپرپلازی سلول های کبدی، پاسخ ضعیف به واکسیناسیون و افزایش نسبت اسفنگانین: اسفنگوزین کبدی می باشد.

برهمکنش یا اثرات متقابل مایکوتوکسین ها با یکدیگر:

هنگامی که دو یا بیش از دو مایکوتوکسین در خوراک وجود داشته باشد، سه نوع برهمکنش ممکن است اتفاق بیافتد: افزایشی، هم افزایی و ضدکنشی. فعل و انفعالات افزایشی زمانی اتفاق می افتد که اثرات ترکیبی دو مایکوتوکسین برابر با مجموع اثر هر کدام از آن ها باشد. اثر متقابل هم افزایی زمانی اتفاق می افتد که اثر کل دو مایکوتوکسین بیشتر از مجموع اثر فردی هر یک از آن‌ها باشد و اثر ضدکنشی زمانی رخ می دهد که اثرات ترکیبی دو مایکوتوکسین کمتر از مجموع اثر انفرادی مایکوتوکسین‌ها باشد (جدول 2). بنابراین‌ با توجه به این‌که یک کپک معمولامی‌تواند بیش از یک نوع مایکوتوکسین تولید کند یا اینکه هر ماه خوراکی مورد استفاده در خوراک دارای یک یا چند نوع مایکوتوکسین باشد، نتایج و مسمومیت ایجاد شده در عمل پیچیده بوده و ممکن است با وجود مقادیر انفرادی پایین‌تر از حد هر کدام از مایکوتوکسین‌ها بازهم نشانه‌های مسمومیت مشاهده گردد.

جدول 2: اثرات برهمکنش برخی مایکوتوکسین ها در طیور

کنترل و مبارزه با مایکوتوکسین‌ها:

به طور کلی راهکارهای کنترل مایکوتوکسین ها به دو بخش تقسیم بندی می شود. یکی در حوزه قبل از برداشت و استفاده از واریته های مقاوم گیاهی و قارچ های رقابتی که متابولیت‌های سمی تولید نمی کنند و دیگری پس از برداشت محصول و رعایت شرایط بهینه دما و رطوبت انبارداری و استفاده از تیمارهای ازن، آمونیاک و غیره جهت جلوگیری از تولید، سم زدایی، غیرفعال یا باند کردن سموم قارچی با استفاده از ترکیبات مختلف. نکته مهمی که بایستی به آن توجه نمود این است که روش مربوطه دسترسی آسان داشته، مقرون به صرفه بوده و در حین فرآوری ارزش ماده خوراک حفظ شود و دیگر اینکه مایکوتوکسین ها ممکن است به طور یکنواخت در ماده خوراکی پخش نشده و روش مورد استفاده بایستی کارآمدی لازم را در این خصوص داشته باشد. در ادامه به برخی از مهمترین راهکارهای کنترل و مبارزه با مایکوتوکسین‌ها پرداخته شده است.
1- مبارزه در سطح مزرعه و انبار ذخیره خوراک: با استفاده از واریته های گیاهی مقاوم، رعایت تناوب کشت، تراکم مناسب بوته ها، کنترل علف های هرز، استفاده از قارچ کش و آفت کش و شرایط بهینه انبارداری شامل رعایت شرایط بهداشتی، دمای مناسب (زیر20 درجه سانتی گراد)، ضدعفونی، خشک کردن (رطوبت زیر 12%)، تمیز کردن، کاهش زمان انبارداری، اجرای تیمار حرارتی حدود 80 درجه سانتی گراد و استفاده از ترکیباتی مثل اسید های آلی یا نمک های آن ها جهت جلوگیری و کاهش رشد قارچ ها (1 تا 5 کیلو درتن ماده خوراکی)
2- داشتن برنامه های کنترل کیفی جهت پایش وضعیت ظاهری و آزمایشگاهی محصولات در زمان خرید و قبل از استفاده در خوراک طیور
3- سایر روش های مبارزه و کاهش تاثیرات سمی سموم قارچی پس از تولید آن ها در مواد خوراکی که عبارتند از: تیمارهای فیزیکی و شیمیایی، تبدیل سموم قارچی به ترکیبات با سطح سمیت کمتر و باند کردن قبل از جذب در دستگاه گوارش.
تیمارهای شیمیایی و فیزیکی شامل استفاده از ازن، هیدروکسید آمونیوم، هیدروکسید کلسیم، فرم آلدهید، نور فرابنفش و …

باند کردن روشی است که مایکوتوکسین‌ها را قبل از جذب از دسترس خارج کرده و توسط مدفوع از دستگاه گوارش دفع می‌کند. از جمله ترکیبات جاذب سموم قارچی می توان به انواع آلومینوسیلیکات ها مثل بنتونیت، زئولیت، زغال فعال و ترکیبات آلی مانند مانانو الیگاساکاریدها، پروبیوتیک ها و اسیدهای آلی اشاره نمود. با توجه به ماهیت و نوع سموم قارچی پر خطر در جیره غذایی طیور، وجود ترکیبات آلی در سطوح مناسب جهت افزایش کارایی جذب محصول مایکوتوکسین بایندر ضروری می باشد.
استفاده از روش های سم زدایی میکروبی-آنزیمی نیز راهکار جدیدی در خصوص تبدیل سموم قارچی به ترکیبات غیر سمی یا با سطح سمیت کمتر می باشد. در این روش، گروه سمی مولکول‌های مایکوتوکسین توسط متابولیت‌های ثانویه تولید شده میکروارگانیسم‌ها یا آنزیم‌های درون سلولی و خارج سلولی ترشح شده آن‌ها شکسته شده و از بین می‌روند.
لازم به ذکر است با در نظر گرفتن قابل دسترس بودن، استفاده آسان، ارزان قیمت بودن و عدم تغییر در ماهیت مواد خوراکی، امروزه استفاده از روش باند کردن (استفاده از مایکوتوکسین بایندر) در دنیا بیشتر مورد توجه قرار گرفته و به عنوان راهکار رایج کنترل مایکوتوکسین‌ها مورد استفاده قرار می گیرد. البته روش های سم زدایی میکروبی-آنزیمی نیز در حال پیشرفت و توسعه بوده و احتمالا در آینده ای نزدیک شاهد استفاده گسترده‌تر آن ها خواهیم بود.
جهت انتخاب یک مایکوتوکسین بایندر خوب بایستی دقت نمود که محصول به صورت ترکیبی بوده (به دلیل حضور انواع مایکوتوکسین‌ها در خوراک و نحوه اثرگذاری هر کدام از مواد جاذب سموم)، ظرفیت بالایی برای جذب مایکوتوکسین های مختلف داشته باشد، سریع العمل بوده، به صورت بدون بازگشت سموم قارچی را جذب نموده و دارای عمل اختصاصی (عدم یا جذب حداقلی مواد مغذی) باشد. حدود بازدهی جذب انواع مایکوتوکسین‌ها در شکل 5 نشان داده شده است. فراموش نشود مقادیر استفاده از مایکوتوکسین بایندر بایستی با توجه به سن، حساسیت حیوان، میزان و نوع آلودگی قارچی در خوراک و ترکیب مایکوتوکسین بایندر مورد استفاده توسط متخصص تغذیه یا دامپزشک تعیین شده و تابع عدد ثابتی نمی باشد.

شکل 5: بازدهی جذب انواع مایکوتوکسین ها

نتیجه‌گیری

وجود سموم قارچی یک تهدید و خطر جدی برای سلامت سبد غذایی انسان و سودآوری تولید در صنعت می باشد و با توجه به کیفیت و شرایط نهاده های رایج در دسترس، مبارزه با مایکوتوکسین‌ها و در حال حاضر استفاده از ترکیبات جاذب سموم (البته همیشه پیشگیری بهتر از درمان است) در خوراک طیور یک ضرورت بوده نه یک انتخاب و عدم استفاده یا استفاده از محصولات ناکارآمد می تواند علاوه بر کاهش راندمان و افزایش هزینه های پرورش و تولید به دلیل وجود باقیمانده سموم قارچی در محصولات دام و طیور عوارض و مشکلات جدی ناشی از وجود آن ها مثل سرطان زایی، جهش زایی، ناقص الخلقه زایی و مشکلات ناباروری را در جامعه به همراه داشته باشد.

نویسنده:

مهندس امین نعمتی

منابع
Awuchi, C. G., Ondari, E. N., Ogbonna, C. U., Upadhyay, A. K., Baran, K., Okpala, C. O. R., … & Guiné, R. P. (2021). Mycotoxins affecting animals, foods, humans, and plants: Types, occurrence, toxicities, action mechanisms, prevention, and detoxification strategies—A revisit. Foods, 10(6), 1279.
Eskola, M., Kos, G., Elliott, C. T., Hajšlová, J., Mayar, S., & Krska, R. (2020). Worldwide contamination of food-crops with mycotoxins: Validity of the widely cited ‘FAO estimate’of 25%. Critical reviews in food science and nutrition, 60(16), 2773-2789.
Ráduly, Z., Szabó, L., Madar, A., Pócsi, I., & Csernoch, L. (2020). Toxicological and medical aspects of Aspergillus-derived mycotoxins entering the feed and food chain. Frontiers in microbiology, 10, 482547.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

برای امنیت، استفاده از سرویس reCAPTCHA گوگل مورد نیاز است که موضوع گوگل است Privacy Policy and Terms of Use.

من با این شرایط موافق هستم .

دریافت اشتراک

دریافت خودکار مقالات علمی و نسخ فصلنامه دانش دامپروری

تمامی حقوق برای گروه پژوهشی توسعه دانش تغذیه دام و طیور سپاهان محفوظ است.