Основный токсиканты в продовольственном питании и кормах
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Ярославская государственная сельскохозяйственная академия»
Контрольная работа
по дисциплине: «Биология с основами экологии»
на тему: «Основный токсиканты в продовольственном питании и кормах»
Ярославль, 2014
Содержание
Введение…………………………………………………………
1.Виды токсикантов в
2.Токсиканты в кормах ……………………
Заключение……………………………………………………
Список используемых источников…………………………………………16
Введение
Помимо термина яд в токсикологии используют термины, характеризующие химические вещества, как потенциальную или реализовавшуюся причину повреждения биологических систем.
Токсикант - более широкое понятие, употребляющееся не только для обозначения веществ вызвавших интоксикацию, но провоцирующих и другие формы токсического процесса, и не только организма, но и биологических систем иных уровней организации: клеток (цитотоксикант), популяций экотоксикант).
Нередко в токсикологической литературе используют термин ксенобиотик, подчеркивая тем самым, что некое химическое вещество рассматривается без учета последствий его действия на организм.
Ксенобиотик - это чужеродное (не участвующее в пластическом или энергетическом обмене) вещество, попавшее во внутренние среды организма.
В качестве токсикантов (ядов) могут выступать практически любые соединения различного строения, если, действуя на биологические системы не механическим путем, они вызывают их повреждение или гибель.
В настоящее время известны тысячи химических веществ, используемых человеком в быту, медицине, на производстве, в сельском хозяйстве. Поскольку, как следует из определения, по сути, любое из химических веществ при тех или иных условиях может вызвать токсический процесс, полная классификации токсикантов возможна только на принципе их химического строения. Однако такая классификация не позволяет составить общего представления о содержании проблемы химической опасности. Предлагаемая структура токсикантов является рубрикатором, позволяющим идентифицировать химическую опасность по ряду принципов:
по происхождению:
- токсиканты естественного происхождения;
- биологического происхождения;
- бактериальные токсины;
- растительные яды;
- яды животного происхождения;
- неорганические соединения
- органические соединения небиологического происхождения
- синтетические токсиканты
по способу использования человеком:
- ингредиенты химического синтеза и специальных видов производств;
- пестициды;
- лекарства и косметика;
- пищевые добавки;
- топлива и масла;
- растворители, красители, клеи;
- побочные продукты химического синтеза, примеси и отходы
по условиям воздействия:
- загрязнители окружающей среды (воздуха, воды, почвы, продовольствия);
- профессиональные (производственные) токсиканты;
- бытовые токсиканты;
- вредные привычки и пристрастия (табак, алкоголь, наркотические средства, лекарства и т.д.) .
Подробнее остановимся на основных токсикантах в продовольственном питании и кормах.
1.Виды токсикантов в
Все пищевые вещества полезны здоровому организму в оптимальных количествах и оптимальном соотношении. Но в пище всегда имеются микрокомпоненты, которые в относительно повышенных количествах вызывают неблагоприятный эффект. К ним относятся, во-первых, так называемые природные токсиканты - натуральные, присущие данному виду продукта биологически активные вещества, которые могут при определенных условиях потребления вызывать токсический эффект, во-вторых, «загрязнители» - токсичные вещества, поступающие в пищу из окружающей среды вследствие нарушения технологии выращивания (кормления - для животных), производства или хранения продуктов или других причин.
К природным токсикантам относятся биогенные амины, некоторые алкалоиды, цианогенные гликозиды, кумарины и ряд других соединений.
Биогенные амины. Наиболее изучены из природных токсикантов так называемые биогенные амины, такие, как серотонин, тирамин, гистамин, обладающие сосудосуживающим эффектом, и ряд других. Серотонин содержится главным образом в овощах и фруктах, например в томатах 12 мг/кг серотина, в сливе до 10 мг/кг, а также в шоколаде до 27 мг/кг. При большом потреблении томатов в организм может поступать серотонин в количествах, сравнимых с фармакологическими дозами.
Тирамин чаще всего обнаруживается в ферментированных продуктах (в сыре содержание тирамина может достигать 1100 мг/кг), а также в некоторых рыбных продуктах, например в маринованной сельди до 3000 мг/кг.
Гистамин - вызывает нарушение сосудистых реакций, например, головную боль. Его содержание в большинстве случаев коррелирует с тирамином.
В сырье гистамина от 10 до 2500 мг/кг, в рыбных консервах, вяленой рыбе до 2000 мг/кг.
Так что гипертоникам злоупотреблять сыром и рыбными деликатесами не следует.
Из других биогенных аминов, обладающих более слабым действием на организм, следует отметить путресцин (до 680-мг/кг в некоторых сырах и до 120 мг/кг в консервированной сельди), кадаверин (до 370 мг/кг в некоторых сырах и до 100 мг/кг в консервированном тунце). При этом содержание путресцина и кадаверина (а также спермидина) увеличивается при хранении рыбной продукции.
Содержание гистамина в количествах более 100 мг/кг может представлять опасность для здоровья, поэтому реализовать продукты с таким количеством гистамина запрещено.
Алкалоиды. Наиболее изучены так называемые пуриновые алкалоиды, к которым относится кофеин и часто сопровождающие его теобромин и теофилин. Они возбуждают нервную систему, что не всегда желательно.
Непосредственно в зернах кофе и листьях чая содержание кофеина в зависимости от вида сырья может достигать от 1 ° до 4 %. В напитках - кофе и чае, естественно, меньше. В зависимости от способа приготовления и дозы в напитке кофе 050 мг/л кофеина, в напитке чая до 350 мг/л. В напитках типа пепси-кола и кока-кола до 100 мг/л и выше. Поэтому крепкий кофе и чай многим людям из-за возбуждения нервной системы пить на ночь не рекомендуется, так же как в любое время дня детям напитки типа пепси-кола и кока-кола.
Однако следует отметить, что пуриновые алкалоиды при систематическом потреблении их на уровне 1000 мг в день вызывают у человека постоянную потребность в них, напоминающую тягу алкоголиков к спиртному. Эта ненормальная потребность по аналогии с алкоголизмом получила название «кофеинизм». Безусловно, такое постоянное потребление кофеиноподобных алкалоидов нежелательно даже для здоровых людей.
И еще о двух алкалоидах, содержащихся в картофеле, - соланине, а также хаконине, которые относят к группе стероидных алкалоидов. При прорастании и позеленении картофеля в кожице и позеленевшей части клубня количество соланина (и хаконина) увеличивается более чем в 10 раз и может достигать 500 мг/кг. Соланин - вещество средней токсичности и при попадании в организм в повышенных количествах может вызвать типичные признаки отравления (одышку, тошноту, понос). К нашему счастью, эти алкалоиды обладают сильным горьким вкусом и при зачистке картофеля от кожуры обычно удаляются.
Цианогенные гликозиды. В ряде других фруктов встречаются гликозиды (т. е. вещества, содержащие в своем составе сахар) некоторых цианогенных альдегидов или кетонов, которые при ферментативном или кислотном гидролизе выделяют синильную кислоту HCN, вызывающую поражение нервной системы.
Наиболее известный из цианогенных гликозидов - амигдалин , который обнаруживается главным образом в косточках (например, миндаля от 5 до 8 %, персиков, сливы и абрикосов от 4 - до 6 %). Поэтому увлекаться приятными горькими абрикосовыми и миндальными ядрами не стоит. Кстати, на кондитерских фабриках применение горького миндаля ограничивается.
В наливках и настойках, полученных с использованием фруктов с косточками (вишня, персик, абрикос и др.), амигдалин гидролизуется ферментами с образованием синильной кислоты, что опасно для здоровья. Поэтому хранить такие наливки и настойки длительное время (свыше 1 года) не рекомендуется. В то же время компоты и варенья из косточковых безопасны, так как при нагревании ферменты, гидролизующие амигдалин, инактивируются и образование синильной кислоты не происходит.
В некоторых растениях встречаются и другие природные токсиканты, например кумарины (в некоторых листовых овощах).
Чтобы обезопасить себя от нежелательного действия натуральных токсикантов, следует возможно разнообразнее питаться. В этом случае исключено, чтобы в ежедневном рационе произошло накопление нежелательных токсикантов в опасной для здоровья концентрации.
2.Токсиканты в кормах
Бактериальные токсины
К наиболее токсигенным микробным контаминантам кормов следует отнести, Staphilococcus aureus(Стафилококк золотистый), Proteus vulgaris(Протей), Bacillus cereus(Почвенная бактерия), Pseudomonas auregenosa(Синегнойная палочка), возбудителей клостридиальной инфекции, некоторые штаммы E. Coli(Кишечная палочка), микроорганизмы рода Salmonella. Безусловно, в кормах может локализоваться значительное число видов микроорганизмов, однако большинство перечисленных видов микроорганизмов широко распространены в окружающей среде, способны размножаться в почве, воде и в то же время обладают различными факторами патогенности и инвазивности позволяющими им паразитировать в различных органах и тканях с/х птиц, животных и человека.
Незначительное внимание уделяется микрофлоре зерна (эпифитной микрофлоре), эпифиты питаются продуктами экзосмоса растений, устойчивы к высоким концентрациям фитонцидов, выдерживают периодические колебания влажности. Численность микрорганизмов невелика и видовой состав довольно постоянен: более 90% составляют гнилостные микроорганизмы, в основном неспороносные (род Pseudomonas). Особенно часто на зерне встречается Erwinia herbicola, образующая на плотных средах золотисто-желтые колонии. Встречаются также Pseudomonas fluorescens, микрококки, молочно-кислые бактерии, дрожжи. В фазе вегетации эпифитные микроорганизмы полезны для растений т.к. препятствуют проникновению паразитов в ткани растения, однако на хранении зерна их наличие сказывается негативно.
При повышенной влажности темпы размножения бактерий нарастают, приводя к самосогреванию. Самосогревание сопровождается сменой микрофлоры, обычно эпифитные микроорганизмы исчезают (например, Erwinia). Появляются термостойкие микрококки (образующие на плотных средах мелкие, белые, плоские колонии) а также плесневые грибы, актиномицеты. Самосогревание свыше 40-50оС способствует развитию спорообразующих и термофильных бактерий. По мере самосогревания изменяется температурный состав и плесневых грибов: виды Penicillum, преобладающие вначале, заменяются представителями рода Aspergillus.
Таким образом, видовой состав микрофлоры зерна, следует рассматривать как показатель качества его хранения, в частности, отсутствие Erwinia herbicola и Pseudomonas fluorescens следует рассматривать как показатель несвежести зерна.
Staphilococcus aureus
Данный представитель рода Staphilococcus отличается исключительной способностью к выживанию в неблагоприятных условиях окружающей среды. Связанно это с тем, что его основным местом обитания являются поверхностные слои почвы, поэтому он умеет противостоять высоким концентрациям солей, воздействию ультрафиолетового излучения, кислотам, антибиотикам. В то же время следует учесть, что патогенность и токсигенность золотистого стафилококка чрезвычайно широко варьирует и обусловлена его способностью к синтезу различных токсинов и иных факторов патогенности.
Данный микроорганизм способен продуцировать энтеротоксины A, B, C, D, E, Н которые способны вызывать понос, рвоту накапливаясь в кормах в больших количествах, и токсин синдрома токсического шока (TSST-1), последний, вместе с токсинами В и С образует группу суперантигенов которые неспецифически стимулируют Т лимфоциты, что приводит к развитию токсического шока, быстрой потерей воды циркулирующей кровью. Эти токсины белковой природы, отличаются высокой устойчивостью к кислотам и щелочам, способны накапливаться в кормах, а при низкой температуре сохраняться до 8 месяцев.
Эндотоксин проявляет свое действие при развитии стафилококковой инфекции и способен вызвать синдром диссеминированной внутрисосудистой свертываемости.
Активность этого токсина обусловливает развитие дерматитов.
Гемолизины характеризуются очень высокой биологической активностью, вызывая не только гемолиз эритроцитов но и повреждения других клеток и тканей. Активность альфа-гемолизина сниается в присутствии витамина К, глюкозы и лимонной кислоты, а резистентность к тета-гемолизину в значительной мере обусловлена концентрацией альбуминов, которые способны его связывать.
К факторам патогенности следует отнести способность образования микрокапсулы (защищающей от антител и макрофагов), igG связывающий белок, коауглаза (которые покрывают клетки стафилококка молекулами хозяина, маскируя от иммунокомпетентных клеток), лейкоцидины – токсины разрушающие лейкоциты и способность выдерживать кислую среду, что позволяет не только выживать будучи фагоцитированными, но и благодаря действию суперантигенов и лейкоцидинов, использовать нейтрофилы как питательную среду. Обычно, именно с этим связано наличие гнойников и гнойных инфильтратов при стафилококковых инфекциях.
Bacillus cereus
Bacillus cereus способен вызывать диарейный синдром у животных, птицы и насекомых, по истечении 6-18ч, первично обусловленный несколькими видами токсинов и, впоследствии, размножением данного микроорганизма в кишечнике. Bacillus cereus продуцирует: гемолизин BL (НBL), негемолитический энтеротоксин (NHE) и энтеротоксин Т (bc-D-ENT). Продукция этого комплекса токсинов вызывает цитотоксический эффект и секрецию жидкости в кишечнике, при постановке биопробы на мышах наблюдается некроз кожы в месте введения и гибель. Один из основных энтеротоксинов –НBL состоит из 3-х пептидов 1-го связывающего и двух литических.
Proteus vulgaris и Proteus mirabilis
Данные микроорганизмы широко распространены в окружающей среде богатой органическими остатками, и практически постоянно встречаются в кишечнике, на кожных покровах, слизистой половой и респираторной систем животных, человека и птицы. Обладая высокой протеолитической активностью, Proteus vulgaris и Proteus mirabilis инициируют процессы гниения и минерализации различных органических остатков. В то же время они обладают различными факторами токсигенности и инвазивности и при определенных условиях способны вызывать различные патологии, легких (P. mirabilis), мочеполовой системы, кожи, кишечника (P. vulgaris) и т.д. Тем не менее, наличие протея в кормах, особенно в рыбной или мясокостной муке, в первую очередь, следует рассматривать с позиции снижения биологической ценности самого корма, а не как источника инфекции или токсинов. Во-первых, большая часть факторов патогенности реализуют свое действие по месту локализации бактериальной клетки, в частности гемолизины (повреждают не только эритроциты, но и эпителий кишечника), гиалуронидаза (разрушает межклеточный компонент соединительной ткани, ее действие наиболее актуально при инфицировании почек), эндотоксин (вызывает лихорадку, ДВС-синдром, шок), либо после попадания этих факторов в кровеносную систему. Во-вторых, P. vulgaris cкорее всего уже присутствует в птичнике, и дополнительное попадание данного микроорганизма с кормом способно вызвать патологию только при значительной обсемененности корма и наличию факторов патогенности. Некоторые исследователи рассматривают наличие P. vulgaris в кишечнике как критерий дисбактериоза, однако другие считают его представителем нормальной микрофлоры тем не менее, сам факт наличия генов патогенности, способность некоторых протеолитических ферментов к специфическому разрушению иммуноглобулинов A и G, а также синтез антибактериальных веществ – протеоцинов свидетельствует о том, что высокая концентрация P. vulgaris в кишечнике является негативным фактором, который способен снизить устойчивость организма к развитию патологий желудочно-кишечного тракта.
Микотоксины
Микотоксины - это группа химических веществ, которые продуцируются некоторыми плесенями (грибами), в частности многими видами Aspergillus, Fusarium, Penicillium, Claviceps и Alternaria реже другими. При этом надо указать, что образование грибами микотоксинов всегда является результатом сложных взаимодействий между влажностью, температурой, уровнем рН, концентрациями кислорода (О2) и углекислого газа (СО2), наличием насекомых, распространенностью грибов в объеме корма и длительности его хранения.
Появление микотоксинов в готовом корме может происходить на разных технологических стадиях кормопроизводства: в поле, при транспортировке, хранении или даже после конечной обработки готового корма. Кроме того, токсичный комбикорм может быть произведен на комбикормовом заводе из качественного сырья. Это обусловлено тем, что токсичные продукты могут накапливаться в технологическом оборудовании производственных линий, поскольку чистка и санация этого оборудования, как правило, проводится редко. Таким образом, возможностей появления токсинов в кормах предостаточно.
На сегодняшний день наука выделила более 140 микотоксинов. Но лучшие европейские лаборатории определяют не бопее 15 видов микотоксинов. В зональных, краевых и областных лабораториях России не более - 5-8.
Микотоксины, образующиеся в кормах, являются вторичными метаболитами жизнедеятельности грибов и представляют довольно устойчивые вещества, которые обладают тератогенным, мутагенным и канцерогенным эффектами, способные нарушать белковый, липидный и минеральный обмен веществ и вызывать регрессию органов иммунной системы.
Микотоксикозы в зависимости от их природы, концентрации микотоксинов в рационе, вида животного, возраста, условий кормления и состояния иммунитета проявляются:
• снижением продуктивных параметров с/х животных и птиц;
• снижением эффективности использования кормов на производство продукции;
• нарушением репродуктивно-
• ослаблением иммунной системы организма;
• повышением восприимчивости к заболеваниям (кокцидиоз, колибактериоз и др.);
• увеличением материальных затрат на лечение и профилактические мероприятия;
• приводят к ослаблению действия вакцин и медикаментов.
Опасность микотоксинов, помимо снижения продуктивных качеств в животноводстве и птицеводстве, заключается и в переходе их в биотрансформированном или неизменном виде в продукцию животноводства и птицеводства, что представляет собой опасность для здоровья людей.
В нашей стране наиболее часто встречаются следующие микотоксины - афлатоксины, зеараленон, ДОН или вомитоксин и Т-2 токсин. Нередки случаи обнаружения в корме фузариевой кислоты и фумонизина, иногда - охратоксина А. Ими чаще всего бывают контаминированы зерновые (пшеница, ячмень, овес), кукуруза, а также соевый и подсолнечниковый шрота и жмыхи.
Например, пшеница больше других культур поражается микотоксинами продуцируемых грибами из рода Fuzarium, Alternaria tenuis Nees (T-2-токсин, зеараленон и вомитоксин). Кукуруза больше чем другие злаковые поражается грибами вида Aspergillus flavus (афлатоксины). Но и нередки случаи поражения ее грибами вида Fuzarium (зеараленон). Ячмень и овес часто бывают поражены грибами Aspergillus и Penicillium (Охратоксины). Жмых и шрот соевый и подсолнечниковый в равной степени могут быть поражены всеми микотоксинами.
Зачастую ситуация в хозяйствах осложняется и тем, что микотоксины могут резко усиливать токсичность друг друга за счет синергизма. При этом предугадать их совместное действие очень трудно, так как оно зависит не только от сочетания отдельных видов микотоксинов, но и их концентраций, которые никогда не повторяются. При хранении зерна, даже один вид гриба может вырабатывать различные микотоксины, взаимодействие которых синергично.
Растения
Все известные в настоящее время ядовитые
растения разделяются по характеру действия
ядовитых веществ на те или иные органы
и системы животного, а также по основным
клиническим признакам отравления на
8 групп.
1. Растения с преимущественным действием
на центральную нервную систему — вех
ядовитый, белладонна, белена черная, дурман,
чистотел, пикульник и др.
2. Растения, вызывающие возбуждение нервной
системы и одновременно действующие на
сердце, пищеварительный тракт и почки
— полынь, пижма, лютики и др.
3. Растения с преимущественным действием
на желудочно-кишечный тракт и почки —
молочай, крушина слабительная, повилика
и др.
4. Растения с преимущественным действием
на органы дыхания и пищеварительный тракт
— горчица полевая, рапс, редька дикая
и др.
5. Растения с преимущественным действием
на сердце — ландыш майский, горицвет
весенний и др.
6. Растения с преимущественным действием
на печень — крестовник луговой, люпин.
7. Растение, вызывающее признаки геморрагического
диатеза — донник. В организме замедляется
свертываемость крови, действует на головной
мозг и сердце.
8. Растения, вызывающие нарушения половой
деятельности — клевер, псоралея и др.
Они содержат эстрогенные вещества, способные
оказывать влияние на репродуктивные
функции животных.
Заключение
Рассмотрев перечисленные выше токсины, действующие на организм животного и человека, можно сделать вывод что их огромное множество. Для того, чтобы избежать вредного воздействия необходимо применять меры предосторожности и профилактики от попадания токсинов в корм и организм.
Список используемых источников
1. Бабанская Н.Г., Васильева С.Б., Позняковский В.М. Безопасность продовольственного сырья и пищевых продуктов: учебное пособие . [Текст] / В.М. Поздняковский и др. - Кемерово, 2005. - 140 с.
2.Роева Н.Н. Безопасность продовольственного сырья и продуктов питания. [Текст] / Н.Н. Роева. – М., МГУТУ, 2009. – 88 стр.
3.http://www.pitportal.ru/
4. http://mylect.ru/bgd/bgd/148-
