مایکوتوکسین ها، متابولیت های ثانویه سمی تولید شده توسط برخی قارچ های رشته‌ای (کپک‌ها) می باشند که درصورت نفوذ به منابع غذایی، تهدیدی اساسی محسوب می‌شوند. شیوع آلودگی مایکوتوکسین ها در محصولات کشاورزی یک نگرانی قابل توجه است، زیرا قارچ های مختلف این سموم را در مراحل برداشت و پس از برداشت تولید می‌کنند. این آلودگی یک تهدید جهانی است و طیف گسترده‌ای از مایکوتوکسین ها باعث پیامدهای شدید سلامتی، از جمله بیماری های حاد و مزمن در انسان و حیوانات اهلی می‌شوند که در مجموع به عنوان مایکوتوکسیکوز شناخته می‌شوند.
مایکوتوکسین های مهم و شناخته شده شامل آفلاتوکسین ها (B1، B2، G1، G2 و M1 (موجود در شیر))، که سموم قطبی به شمار می آیند و توسط توسط آسپرژیلوس فلاووس و آسپرژیلوس پارازیتیکوس تولید می شوند. اکراتوکسین ها به سه دسته A، B و C تقسیم بندی شده و توسط قارچ پنی سیلیم ورکوزوم تولید می شوند و غیر قطبی هستند. تریکوتسنها که توسط قارچ فوزاریم روزئوم تولید می شوند، شامل انواع A و B (دئوکسی نیوالنول) هستند. ازجمله مایکوتوکسین های دیگر می توان به زیرالنون اشاره کرد که توسط فوزاریوم گرامیناروم تولید می شود، سمی غیر قطبی است که سمیت بسیار پایینی دارد و یک متابولیت استروژنیک قوی است. فومنیسین نیز دسته دیگر مایکوتوکسین هاست که توسط فوزاریوم تولید شده و قطبی می باشد. فومنیسین ها به سه دسته B1، B2 و B3 تقسیم می شوند که نوع B1 آن سمیت بیشتری دارد.
به اختصار می توان چنین مکانیسم هایی را برای سموم مختلف در نظر داشت:
آفلاتوکسین ها: پس از فعال شدن متابولیکی در کبد به گوانین (در ساختمان DNA) متصل می‌شود؛
تریکوتسن ها: مهار سنتز پروتئین؛
زیرالنون: به گیرنده استروژن در پستانداران متصل می‌شود؛
اوکراتوکسین ها: سنتز پروتئین را مسدود می‌کنند؛
آلکالوئیدهای ارگوت: به گیرنده های آدرنرژیک، دوپامینرژیک و سروتونین متصل می شوند؛
فومنیسین ها: سرامید سنتاز (بیوسنتز اسفنگولیپید) را مهار می کنند.
اهمیت اقتصادی و بهداشتی در صنعت دام و طیور
اهمیت اقتصادی و بهداشتی مایکوتوکسین ها در صنعت دام و طیور بسیار چشمگیر است. از نظر اقتصادی، آلودگی خوراک به این سموم باعث کاهش رشد و بهره‌وری دام و طیور، افزایش (بدتر شدن) ضریب تبدیل خوراک، کاهش تولید شیر و تخم‌مرغ و همچنین افزایش هزینه های درمانی و مدیریتی می‌شود. برآوردها نشان می دهد که زیان سالانه ناشی از مایکوتوکسین ها در صنعت دامپروری جهانی به میلیاردها دلار می‌رسد. از منظر بهداشتی، وجود این سموم نه تنها سلامت دام و طیور را تهدید می‌کند بلکه با انتقال به فرآورده های دامی (مانند وجود آفلاتوکسین M1 در شیر یا باقی‌مانده زیرالنون در گوشت) امنیت غذایی انسان را نیز به خطر می اندازد. این امر می تواند منجر به مشکلاتی همچون سرطان، آسیب کبدی و اختلالات هورمونی در انسان شود. بنابراین مدیریت مایکوتوکسین ها نه‌تنها یک ضرورت اقتصادی برای پایداری صنعت دام و طیور است، بلکه یک الزام بهداشتی برای حفظ سلامت جامعه به شمار می‌آید.
ارتباط مایکوتوکسین ها با سلامت حیوان و انسان (انتقال به زنجیره غذایی)
مایکوتوکسین ها به دلیل پایداری و مقاومت در برابر فرآیندهای معمولی حرارت‌دهی و فرآوری، می توانند از طریق خوراک آلوده وارد بدن دام و طیور شوند و سپس به شکل مستقیم یا متابولیت هایشان به زنجیره غذایی انسان منتقل گردند. برای مثال، آفلاتوکسین B1 پس از مصرف خوراک آلوده توسط گاوهای شیری به آفلاتوکسین M1 تبدیل شده و از طریق شیر وارد غذای انسان می شود. همچنین باقی مانده سموم دیگری مانند زیرالنون و فومنیسین ها در گوشت و تخم‌مرغ گزارش شده است. این ترکیبات نه تنها سلامت حیوان را با کاهش رشد، اختلال ایمنی و مشکلات تولیدمثلی به خطر می اندازند، بلکه در انسان نیز می توانند موجب بروز بیماری‌های مزمن نظیر سرطان کبد، نارسایی کلیوی، اختلالات هورمونی و آسیب های گوارشی شوند.
بنابراین، آلودگی خوراک به مایکوتوکسین ها یک تهدید دوگانه است که هم تولید و بهره‌وری دام و طیور را کاهش می دهد و هم ایمنی غذایی انسان را تحت تاثیر قرار می دهد.
اثرات مایکوتوکسین ها بر سلامت دام و طیور
مایکوتوکسین ها به دلیل ماهیت سمی و پایداری بالا در محیط، آثار قابل توجهی بر سلامت دام و طیور دارند و سلامت عمومی آن ها را در ابعاد مختلف فیزیولوژیک، ایمنی و تولیدی تهدید می کنند. مایکوتوکسین ها به‌ویژه دئوکسی‌نیوالنول و سایر تریکوتسن ها موجب آسیب به اپیتلیوم روده، کاهش ارتفاع پرزهای روده و اختلال در جذب مواد مغذی می شوند.
این آسیب ها باعث سوء تغذیه ثانویه، کاهش رشد و ضعف عمومی حیوان می شود. در طیور، چنین تغییراتی با افزایش اسهال، کاهش کیفیت بستر و افزایش حساسیت به بیماری های گوارشی همراه خواهد بود. مایکوتوکسین ها از جمله آفلاتوکسین ها دارای خاصیت سرکوب کنندگی سیستم ایمنی هستند. این ترکیبات با کاهش تولید آنتی‌بادی و مهار عملکرد گلبول های سفید، توانایی بدن را در پاسخ به عوامل بیماری زا و حتی واکسیناسیون کاهش می دهند. در نتیجه، حیوانات در معرض عفونت های باکتریایی، ویروسی و انگلی بیشتری قرار می‌گیرند. در طیور، کاهش پاسخ به واکسن های نیوکاسل و گامبورو به طور مستند گزارش شده است. از سویی دیگر، کبد به‌عنوان اندام اصلی سم‌زدایی، یکی از اولین اهداف مایکوتوکسین ها به شمار می آید. آفلاتوکسین B1 باعث نکروز کبدی، تغییرات سرطانی و کاهش فعالیت آنزیم های متابولیک آن می‌شود. کلیه ها نیز تحت تاثیر اکراتوکسین A دچار تخریب بافتی، نارسایی و کاهش کارآیی در دفع و تصفیه مواد زائد می شوند. این اختلالات منجر به تجمع متابولیت های سمی در بدن دام و طیور خواهد شد.
زیرالنون به دلیل ساختار شبه استروژنی خود باعث اختلال در چرخه فحلی، کاهش باروری، سقط جنین، افزایش نرخ مرده‌زایی و بروز نشانه های شبه استروژن در دام و طیور می شود. بسیاری از مایکوتوکسین ها با ایجاد استرس اکسیداتیو، تعادل آنتی‌اکسیدانی بدن را بر هم می زنند. تجمع رادیکال های آزاد منجر به آسیب غشاء سلولی، پروتئین ها و DNA می شود که زمینه‌ساز بروز بیماری های مزمن و حتی تومورزایی است. این وضعیت علاوه بر کاهش طول عمر حیوان، بهره‌وری تولید را نیز به شدت کاهش می دهد.
در نهایت، مایکوتوکسین ها با اثرگذاری چندگانه بر سیستم های حیاتی بدن، از گوارش و ایمنی گرفته تا کبد، کلیه و تولیدمثل، سلامت دام و طیور را به شدت تضعیف می کنند. این اثرات باعث کاهش کارآیی تولید، افزایش حساسیت به بیماری ها و انتقال آلودگی به انسان از طریق فرآورده های دامی می شوند. بنابراین مدیریت و کنترل مایکوتوکسین ها نه تنها برای بهبود سلامت و عملکرد حیوانات بلکه برای تضمین ایمنی غذایی انسان ضروری است.
حدود مجاز مایکوتوکسین ها در خوراک دام، طیور و آبزیان
به منظور کاهش خطرات ناشی از آلودگی خوراک به مایکوتوکسین ها، سازمان‌های بین‌المللی و ملی مقررات و حدود مجازی را تعیین کرده اند. این استاندارد ها با هدف تضمین سلامت دام و طیور و در نهایت ایمنی غذایی انسان تدوین شده‌اند. جدول زیر حد مجاز هر مایکوتوکسین را به تفکیک گونه نشان می دهد (Franchino, C., Vita, V., Iammarino, M. and De Pace, R., 2024. Monitoring of animal feed contamination by mycotoxins: Results of five years of official control by an accredited Italian laboratory. Microorganisms, 12(1), p.173.).
|
حدود مجاز مایکوتوکسین ها در خوراک به تفکیک گونه. |
||
| مایکوتوکسین | گونه | حد مجاز (میلی گرم در کیلوگرم) |
| گاو (شیری و گوشتی) | ۰/۰۰۵ | |
| آفلاتوکسین ها (AF) | گوسفند، بز و طیور | ۰/۰۲ |
| سایر گونه ها | ۰/۰۱ | |
| دئوکسی نیوالنول (DON) | گوساله، بره و بزغاله | ۲ |
| سایر گونه ها | ۵ | |
| زیرالنون (ZEA) | گوساله، گاو، گوسفند و بز | ۰/۵ |
| اکراتوکسین (OCRA) | طیور | ۰/۱ |
| فومنیسین (FUMO) | طیور، گوساله، بره و بزغاله | ۲۰ |
| نشخوارکنندگان بالغ | ۵۰ | |
| تریکوتسن (T-2/HT-2) | تمام گونه ها | ۰/۲۵ |
روش‌های تشخیص و اندازه‌گیری مایکوتوکسین ها
تشخیص و اندازه‌گیری دقیق مایکوتوکسین ها در خوراک دام و طیور برای مدیریت ریسک و رعایت استاندارد های بهداشتی ضروری است. روش های موجود معمولا به دو دسته روش های شیمیایی/آنالیتیکی و روش های ایمنی‌شناسی (Immunoassay) تقسیم می شوند.
روش های شیمیایی و آنالیتیکی
الف) کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)
کاربرد: اندازه‌گیری آفلاتوکسین ها، دئوکسی نیوالنول، فومنیسین ها و زیرالنون.
مزایا: دقت و حساسیت بالا، قابلیت جداسازی چند مایکوتوکسین به صورت هم زمان.
معایب: نیاز به تجهیزات پیشرفته و مهارت بالا، هزینه نسبتا زیاد.
ب) کروماتوگرافی گازی (GC)
کاربرد: به‌ویژه برای مایکوتوکسین هایی که نیاز به مشتق سازی (derivatization) دارند، مانند T-2 toxin
مزایا: حساسیت مناسب، قابلیت تفکیک ترکیبات پیچیده.
معایب: نیاز به مشتق سازی، دستگاه گران قیمت و آماده سازی پیچیده نمونه.
پ) کروماتوگرافی مایع-جرم‌سنجی (LC-MS/MS)
کاربرد: اندازه‌گیری چند مایکوتوکسین به صورت همزمان با دقت بسیار بالا.
مزایا: حساسیت و صحت بسیار بالا، توانایی تشخیص مایکوتوکسین های ناشناخته یا متابولیت ها.
معایب: هزینه بسیار بالا، نیاز به تکنسین های آموزش‌دیده.
روش های ایمنی‌شناسی (Immunoassay)
الف) ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)
کاربرد: تشخیص سریع آفلاتوکسین ها، دئوکسی نیوالنول و زیرالنون خوراک.
مزایا: سریع، ارزان، نیاز به تجهیزات کمتر نسبت به HPLC
معایب: ممکن است تداخل ماتریسی داشته باشد، حساسیت کمتر نسبت به LC-MS/MS
ب) Strip Test / Lateral Flow Assays
کاربرد: تست سریع میدانی برای بررسی وجود مایکوتوکسین ها.
مزایا: قابلیت استفاده در محل انبار یا مزرعه، بدون نیاز به تجهیزات پیشرفته.
معایب: تنها برای تشخیص کیفی یا نیمه‌کمی مناسب است، دقت محدودتر.
روش های زیست حسگری (Biosensors)
کاربرد: توسعه روش های نوین مبتنی بر آنتی بادی ها یا DNA aptamer برای تشخیص سریع مایکوتوکسین ها.
مزایا: پاسخ سریع، امکان اندازه‌گیری آنلاین و خودکار.
معایب: هنوز در سطح آزمایشگاهی و تجاری سازی محدود است.
راهکارهای کنترل و کاهش مایکوتوکسین ها در خوراک
- پیشگیری در مزرعه (شرایط برداشت و انبارداری)
یکی از موثرترین راهکارهای کنترل مایکوتوکسین ها، پیشگیری از آلودگی در مزرعه و انبارداری صحیح است. تمرکز اصلی در این مرحله بر کاهش رشد قارچ ها و تولید مایکوتوکسین ها قبل از مصرف خوراک می باشد. تاخیر در برداشت غلات باعث افزایش رطوبت دانه و رشد قارچ ها می شود.
برداشت در زمان مناسب، ریسک آلودگی را کاهش می دهد. ابزارهای برداشت باید سالم و تمیز باشند تا از آسیب دیدن دانه و ورود قارچ جلوگیری شود. دانه های شکسته و خرد شده محیطی مناسب برای رشد قارچ ها ایجاد می کنند. قبل از ورود دانه به انبار، نمونه برداری و غربال گری برای شناسایی دانه های کپک‌زده و آلوده می تواند میزان آلودگی را کاهش دهد.
دانه ها باید با رطوبت کمتر از 13 تا 14 درصد انبار شوند. رطوبت بالاتر رشد قارچ ها و تولید مایکوتوکسین ها را افزایش می دهد. دمای انبار باید پایین و یکنواخت باشد. دمای بالا به ویژه در مناطق گرمسیری رشد قارچ ها را تسریع می کند. جریان هوای کافی در انبار مانع ایجاد نقاط مرطوب و رشد قارچ ها می شود. نشتی، بارندگی یا رطوبت محیط می تواند ریسک آلودگی را افزایش دهد. دانه های خرد شده یا ترک‌خورده بیشتر مستعد رشد قارچ هستند؛ بنابراین هنگام انبارداری باید از فشار و ضربه جلوگیری شود. حشرات و جوندگان می توانند دانه ها را آلوده کرده و محیط رشد قارچ را فراهم کنند. در نتیجه، استفاده از روش های کنترل زیستی یا شیمیایی مناسب توصیه می شود. به منظور کنترل کیفیت محصولات، بررسی رطوبت، دما و آلودگی قارچی در طول دوره انبارداری باید انجام شود. بدین منظور استفاده از دماسنج و رطوبت‌سنج برای شناسایی نقاط مشکل‌دار در انبار توصیه می شود. در آخر، هر گونه دانه کپک‌زده باید سریع از انبار خارج شود تا آلودگی به کل محموله منتقل نشود.
- استفاده از مواد افزودنی ضد مایکوتوکسین (بایندر ها و جاذب ها)
مواد افزودنی ضد مایکوتوکسین، معروف به مایکوتوکسین بایندرها (Toxin binders) یا جاذب ها، یکی از مهم ترین ابزارهای کاهش اثرات مایکوتوکسین ها در خوراک دام و طیور هستند. این مواد به خوراک اضافه می‌شوند تا مایکوتوکسین ها را جذب کرده و از جذب آن ها در دستگاه گوارش حیوان جلوگیری کنند.
توکسین بایندرها افزودنی های غذایی غیرمغذی هستند که به دلیل تمایل به سموم قارچی و با اتصال به آنها، از جذب این سموم در روده جلوگیری می‌کنند. مواد متنوعی خاصیت جذب سموم دارند که می توان به کربن فعال، آلومینوسیلیکات ها (خاک رس، بنتونیت، مونتموریلونیت، زئولیت، فیلوسیلیکات ها و غیره) به عنوان جاذب های غیر آلی، کربوهیدرات های پیچیده غیرقابل هضم (سلولز، پلی‌ساکارید های موجود در دیواره سلولی مخمر و باکتری ها مانند گلوکومانان ها، پپتیدوگلیکان ها و غیره) به عنوان جاذب های آلی و پلیمرهای مصنوعی مانند کلستریامین و پلی‌وینیل پیرولیدون و مشتقات آنها اشاره کرد. مایکوتوکسین ها، حتی در غلظت های پایین‌تر، می توانند هضم، جذب، متابولیسم مواد مغذی و همچنین فیزیولوژی حیوان را مختل کنند و در نتیجه دسترسی به مواد مغذی و انرژی را کاهش دهند و در نهایت منجر به عملکرد تولید کمتر از حد مطلوب شوند. علاوه بر این، به طور گسترده ثابت شده است که مایکوتوکسین ها اثرات نامطلوبی بر اندام های مختلف بدن از جمله ، کبد، کلیه ها و همچنین سیستم های عصبی، گوارش، تولید مثلی و ایمنی در حیوانات دارند.
چالش ها و چشم انداز آینده
کنترل مایکوتوکسین ها در صنعت دام و طیور یک چالش پیچیده و چندبعدی است، زیرا این ترکیبات توسط قارچ ها تولید می شوند و تحت تاثیر عوامل محیطی، فرآوری و ذخیره‌سازی قرار دارند. با وجود پیشرفت های اخیر، هنوز موانع مهمی برای مدیریت کامل آنها وجود دارد.
چالش ها:
الف) تنوع و مقاومت مایکوتوکسین ها: هر یک از مایکوتوکسین های نامبرده ویژگی های شیمیایی و بیولوژیکی متفاوتی دارند. مثلا برخی مایکوتوکسین ها نسبت به حرارت، اسید و آنزیم ها مقاوم هستند، بنابراین کاهش آنها در طول فرآوری و ذخیره‌سازی دشوار است.
ب) آلودگی همزمان (Co-contamination) :اغلب خوراک ها به طور هم زمان با چند مایکوتوکسین آلوده می شوند. اثرات هم افزایشی و یا سینرژیک آنها بر سلامت دام و طیور، پیش‌بینی و کنترل را پیچیده می‌کند.
پ) تشخیص و پایش محدود: اندازه‌گیری دقیق سطح مایکوتوکسین ها نیازمند تجهیزات تخصصی، هزینه بالا و نمونه برداری مناسب است. نوسانات طبیعی در توزیع مایکوتوکسین ها در محموله ها، امکان ارزیابی دقیق را کاهش می دهد.
ت) اثرات اقتصادی و زیست‌محیطی: آلودگی مایکوتوکسینی باعث کاهش تولید، افزایش هزینه های دارویی و خسارت اقتصادی می شود. در برخی موارد، حذف دانه های آلوده منجر به هدررفت منابع غذایی و اثرات زیست محیطی می شود.
ث) محدودیت های مقرراتی و استاندارد ها: استاندارد های ملی و بین‌المللی برای مایکوتوکسین ها متفاوت هستند. این اختلاف ها باعث پیچیدگی در صادرات و مدیریت جهانی خوراک می شود.
چشم‌انداز آینده:
الف) توسعه تکنولوژی های پیشرفته تشخیص و پایش: روش های سریع، دقیق و ارزان مانند Biosensors،PCR مبتنی بر قارچ و دستگاه های پرتابل سنجش مایکوتوکسین، امکان پایش لحظه ای و مدیریت بهتر را فراهم می‌کنند.
ب) مواد افزودنی نوین و بیولوژیک: استفاده از آنزیم ها، مخمرها و باکتری های مهندسی شده برای تجزیه و خنثی‌سازی مایکوتوکسین ها، چشم انداز کاهش اثرات زیانبار آنها را بهبود می بخشد.
پ) استراتژی های یکپارچه مدیریت مزرعه تا مزرعه: ترکیب مدیریت مزرعه، انبارداری، فرآوری و افزودنی ها می تواند کنترل مایکوتوکسین ها را به سطح عملیاتی و اقتصادی بهینه برساند.
ت) پژوهش های ژنتیکی و مقاوم سازی گیاهان: توسعه ارقام غلات مقاوم به قارچ ها، کاهش تولید مایکوتوکسین در مزرعه را ممکن می سازد.
ث) هوش مصنوعی و مدل‌سازی پیش‌بینی: مدل های پیش‌بینی رشد قارچ ها و تولید مایکوتوکسین ها بر اساس شرایط اقلیمی و مدیریتی، امکان پیشگیری و تصمیم‌گیری سریع را فراهم می کنند.
نتیجه گیری
مایکوتوکسین ها یکی از مهم ترین تهدیدات سلامت و بهره‌وری در صنعت دام و طیور هستند که هم اثرات اقتصادی و هم بهداشتی قابل توجهی دارند. این ترکیبات سمی توسط قارچ ها تولید شده و می توانند سلامت حیوانات را کاهش دهند، عملکرد رشد و تولید مثل را مختل کنند و حتی از طریق زنجیره غذایی به انسان منتقل شوند. کنترل مایکوتوکسین ها نیازمند رویکردی چندلایه است که شامل پیشگیری در مزرعه و انبار، پایش و تشخیص دقیق، استفاده از مواد افزودنی بایندر و فرآوری خوراک می شود.
با وجود پیشرفت های تکنولوژیک، هنوز چالش هایی مانند مقاومت برخی مایکوتوکسین ها، آلودگی همزمان و محدودیت های تشخیص و استانداردها وجود دارد. آینده مدیریت مایکوتوکسین ها به سمت استفاده از تکنولوژی های نوین، افزودنی های بیولوژیک، مدیریت یکپارچه زنجیره تولید و مقاوم سازی گیاهان پیش می رود. ترکیب این اقدامات می تواند اثرات مایکوتوکسین ها را به حداقل رسانده و سلامت حیوانات و امنیت غذایی را بهبود بخشد، در حالی که هزینه های اقتصادی ناشی از آلودگی کاهش می یابد.
یک پاسخ
خیلی خوب بود
ممنون خانم دکتر