Problem stanowią zarówno same mikroorganizmy, jak również produkty ich metabolizmu powstałe podczas ich bytowania. Jedną z grup metabolitów wtórnych są mikotoksyny produkowane przez grzyby pleśniowe. Stanowią one najważniejsze źródło biologicznych zanieczyszczeń surowców, ze względu na swójtoksyczny charakter. Ich synteza związana jest z pierwszorzędowymi katabolicznymi szlakami metabolicznymi m.in. aminokwasów, czy tłuszczy. Jak dotądodkryto ponad 400 takich związków. Mogą być one magazynowane w grzybni i konidiach, jak i wydzielane na drodze egzocytozy. Ich występowanie w surowcach i produktach przemysłu spożywczego, paszach oraz żywności  pochodzenia zwierzęcego spędza sen z powiek niejednego z dostawców i producentów.

Tab. 1. Przegląd mikotoksyn występujących w produktach spożywczych

Istotny wpływ na syntezę mikotoksyn, a co za tym idzie obecność mają czynniki środowiskowe, takie jak skład chemiczny substratu i jego konsystencja, wilgotność, temperatura oraz obecność mikroelementów, jak również konkurencyjna mikroflora. Dlatego dotychczasowe metody walki z mikotoksynami miały charakter prewencyjny.

Wytyczne do stosowania właściwych działań prewencyjnych zostały przedstawione 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 (w sprawie zapobiegania występowaniu i ograniczania występowania toksyn Fusariumw zbożach i produktach zbożowych). Działania te polegają na odpowiednim traktowaniu surowca roślinnego w trakcie wegetacji, zbioru i magazynowania.  Mimo działań prewencyjnych RASFF (Rapid Alert System for Food and Feed), odnotował w okresie od stycznia 2010 do maja 2011  64 powiadomienia alarmowe, 48 informacyjne i aż 834 z kontroli granicznej, dotyczących skażenia żywności przez mikotoksyny. Problem ten dotyczy również żywności w Polsce.

Zagrożenie wtórnymi metabolitami pleśni jest o tyle poważne, iż główną drogą narażenia człowieka na toksyczny wpływ tych związków jest żywność co dobrze ilustruje poniższy rysunek (Rys. 1.).

Rys. 1. Drogi skażenia mikotoksynami

Mikotoksyny przez swoje działanie toksyczne mogą wywierać szeroki wachlarz niekorzystnych działań na zdrowie człowieka i innych organizmów żywych. Możliwe zagrożenia zdrowotne związane ze skażeniem żywności mikotoksynami zostały przedstawione w poniższej tabeli (Tab. 2.).

Tab. 2 Zagrożenia zdrowotne związane ze skażeniem żywności mikotoksynami

W związku z faktem, iż działania prewencyjne często są nieskuteczne i nie stanowią uniwersalnego rozwiązania, ciągle poszukuje się innowacyjnych i skutecznych metod minimalizujących zagrożenia zdrowotne wynikające z obecności toksyn pleśniowych.

Metody usuwania mikotoksyn z surowców roślinnych dopuszczalne są jak dotąd jedynie w odniesieniu do pasz, muszą spełniać zalecenia FAO. Opierają się one na dekontaminacji surowca. Dekontaminację można przeprowadzić przez mechaniczne oddzielenie ziaren zanieczyszczonych. Alternatywnym sposobem jest traktowanie czynnikami fizycznymi w postaci wysokiej temperatury, promieniowania UV i gamma, niejednokrotnie w połączeniu z czynnikami chemicznymi. Dotychczas wymienione metody jednak nie znajdują praktycznego zastosowania m.in. przez możliwość powstawania w ich wyniku toksycznych pozostałości, zmiany wartości odżywczych oraz  organoleptycznych  w trakcie oczyszczania produktów.

Kolejnym sposobem dekontaminacji jest absorpcja toksyn bezpośrednio w paszy lub z przewodu pokarmowego zwierząt za pomocą obojętnych suplementów diety. Wśród absorbentów można wymienić glinki, kaolin, zeolity, węgiel aktywny, glinokrzemiany sodu i magnezu oraz HSCAS (uwodniony glinokrzemian sodowo-wapniowy)i bentonit. Niestety i ta metoda nie jest bez wad, gdyż absorpcja często jest  niespecyficzna w związku z tym poza mikotoksynami wiązaniu mogą ulegać witaminy, mikro- i makroelementy oraz inne niezbędne składniki pokarmowe. Obecnie na rynku możemy znaleźć absorbenty pozbawione tych wad, nie wpływające na wartość odżywczą pasz np. Myco bond (glinokrzemian sodowo-wapniowo-potasowo-magnezowy-wapniowo-potasowo-magnezowy) produkowany przez Optivite International z Wielkiej Brytanii, jak i wzbogacony o dodatki enzymatyczne np. Mycofix Plus austriackiej firmy Biomin.

Najbardziej bezpieczną i budzącą największe nadzieje metodą jest wykorzystanie czynnika biologicznego, a konkretnie mikroorganizmów. Wśród których szczególne znaczenia mają bakterie fermentacji mlekowej i drożdże Saccharomyces cerevisiae, i to one mają szanse zostać bohaterami w wojnie o bezpieczną zdrowotnie żywność. Ich niewątpliwą zaletą jest fakt, iż  wykorzystane są one w procesach biotechnologicznych podczas produkcji spożywczej. Prowadzono również badania odnośnie wykorzystania innych mikroorganizmów, ale miały one znaczenie głównie naukowe.

Bakterie fermentacji mlekowej, a w szczególności szczepy probiotyczne stanowią punkt zainteresowania, gdyż poza hamującymi wzrost pleśni oraz wytwarzania mikotoksyn właściwościami mają korzystny fizjologiczny wpływ na organizm człowieka i zwierząt. Badaniain vitro i in vivo wykazały, iż różne odmiany cechują się różną efektywnością detoksykacji. Wykazano również, że na proces detoksykacji wpływają także gęstość inokulum, pH i stężenie toksyny. Kolejnym plusem przemawiającym za wykorzystaniem bakterii mlekowych w oczyszczaniu pasz jest ich antagonistyczne działanie w stosunku do wielu patogenów, dzięki czemu stanowią bezpieczną alternatywę dla wycofanych z przemysłu paszowego antybiotyków. Obiecujące są także wyniki eksperymentów in vivo z wykorzystaniem probiotycznych bakterii mlekowych jako dodatków do pasz, z których wynika, że ograniczają one efekt mikotoksyczny u zwierząt, jak również zmniejszają kumulację toksyn w tkankach, w konsekwencji obniżając skażenie żywności pochodzenia zwierzęcego przez toksyny.

Wykazano, że toksyny są wiązane przez bakterie fermentacji mlekowej powierzchniowo, przede wszystkim do zewnętrznych warstw ściany komórkowej. W procesie tym szczególną rolę mogą odgrywać takie elementy ściany jak peptydoglikan i egzopolisacharydy komórek, kwasy tejcholowe, a także  oddziaływania związane z hydrofobowością komórki i właściwościami elektrostatycznymi. Trwałe wiązanie zaobserwowano w przypadku bakterii inaktywowanych termicznie, jednak nie są znane dane na temat stabilności tego wiązania w przewodzie pokarmowym. Zarówno trwałość wiązania toksyn, jak i uniemożliwienie resorpcji bakterii przez  nabłonek jelita, dzięki ich nieprzyleganiu do nabłonka przemawiają za przyszłym zastosowanie, bakterii fermentacji mlekowej w procesie dekontaminacji obejmującym również żywność.

Drugą  grupą mikroorganizmów mającą potencjał do wykorzystania w dekontaminacji są drożdże  Saccharomyces cerevisiae. Tak jak w przypadku bakterii fermentacji mlekowej za korzystne uważa się ich szerokie wykorzystanie w wielu procesach biotechnologicznych, piekarstwie, browarnictwie, gorzelnictwie, winiarstwie. Mykotoksyny często wykrywane są w surowcach wykorzystywanych w powyższych procesach m.in. w  mące, słodzie, moszczu gronowym, w związku z tym coraz częściej pojawiają się propozycje wykorzystania w procesie fermentacji szczepów drożdży posiadajacych jednocześnie dobre cechy technologiczne i zdolność do obniżania zawartości toksyn.

Drożdze tak jak bakterie mlekowe absorbują na swej powierzchni toksyny, dlatego wskazuje się na możliwość wykorzystania wybranych martwych szczepów jako absorbentów w praktyce winiarskiej. Są one bowiem tanie, ich stosowanie jest bezpieczne, i nie wpływa na właściwości organoleptyczne wina. Problem jednak stanowi utylizacja komórek drożdży z zwiazaną z nimi toksyną oraz fakt, że absorpcja jest niespecyficzna i może w trakcie niej dochodzić do wiązania korzystnych dla jakości wina składników np. polifenoli i antocyjanów.

Drożdże i ich składniki ścian komórkowych jako absorbenty wykorzystywane są już jako dodatki paszowe dla zwierząt, dzięki czemu odnotowano ograniczenie ilości zachorowań na mikotoksykozy u zwierząt hodowlanych. Przykładem tego typu preparatu jest Mycorb (Alltech) zawierajacy glukomannany wyprearowane ze ściankomórkowych drożdży. Niektóre z drożdży wykazują także zdolność detoksykacji środowiska, a także właściwości probiotyczne co stanowi dodatkowy argument przemawiajacy za ich szerszym wykorzystaniem w przemyśle.

W wiązaniu mikotoksyn w przypadku drożdży biorą udział glukany i mannoproteiny ściany komórkowej wykorzystując do tego celu wiązania wodorowe i oddziaływania van der Waalsa m.in. między grupami hydroksylowymi, laktanowymi i ketonowymi toksyn, a β-D-glukanami.

Tab. 3. Mikroorganizmy wykazujace ceche usuwania mikotoksyn

Wykorzystanie mikroorganizmów i ich składników komórkowych w procesie dekontaminacji żywności i pasz prezentuje ciekawe pewspektywy wykorzystania, ale jest zagrożone problemem kontrowersji jakie może mieć w związku z wykorzystaniem mikroorganizmów klient. Istotny problem, który musi zostać zbadany zanim preparaty z wykorzystaniem omawianych mikroorganizmów trafia na rynek  jest kwestia stabilności połączenia mikroorganizm-toksyna w warunach panujących w przewodzie pokarmowym. Dane toksykologiczne również wymagają uzupełnienia dla otrzymania pełnego obrazu zagadnienia. Już wprawadzone na rynek produkty stanowiące preparaty bakterii probiotycznych, jak i drożdży Saccharomyces cerevisiae  i ich składników ścian komórkowych, w formie suplementów diety, jak i składników paszowych w żywieniu zwierząt oraz sładników dla procesów biotechnologicznych rzucają nowe światło i stanowią nadzieję na dalszy rozwój wykorzystania właściwości biologicznych czynników nie tylko w procesie  dekontaminacji.

Ewa Kamińska

Literatura:

 1. Chełkowski J., 2012. Wykorzystanie mikroorganizmów do usuwania mikotoksyn z żywności i pasz. PostępyMikrobiologii, 51, 2, 109–119

 2. Kurcek A., 2011. mikotoksyny. wersja on-line: http://www.e-biotechnologia.pl

 3. http://www.specialnutrients.com/

 4. http://www.knowmycotoxins.com/

 5. http://www.optivite.com/

 6. http://www.biomin.net/en/