Исследование зараженности микотоксинами российского зерна

Исследование зараженности микотоксинами российского зерна урожая 2015.
На протяжении вот уже нескольких лет компания Оллтек проводит по всему миру
мониторинг качества убранных зерновых культур в аспекте контаминации их
микотоксинами. Данный мониторинг проводится в рамках лабораторного сервиса "37+" ,
основанного на самом точном на сегодняшний день методе обнаружения микотоксинов сочетании ультраэффективной жидкостной хроматографии и двойной масс-спектрометрии
(UPLC-MS/MS). Данный метод позволяет обнаружить следовые количества веществ,
дифференцировать изомеры молекул токсинов, определять до 38 микотоксинов в пробе за
одно тестирование, чувствительность и специфичность этого метода не зависят от матрицы
образца, благодаря чему можно исследовать многокомпонентные готовые корма, в том
числе грубые и сочные.
Полученные в ходе такого мониторинга данные позволяют анализировать в динамике
ситуацию по наличию и уровням микотоксинов в различных регионах планеты, понимать
какие классы микотоксинов характерны для тех или иных зерновых и почему. Кроме того,
результаты мониторинга представляют практический интерес для специалистов
животноводства, использующих для приготовления рационов фуражное зерно - понимая
риски закладываемого на хранение сырья, можно сделать прогноз его качества к концу
периода хранения, а также принять превентивные меры (выбрать необходимые условия
для хранения зерна, препараты для ингибирования роста плесневых грибов, либо
адсорбенты в необходимой дозировке).
Качество зерна, а точнее его благополучие в отношении микотоксинов, зависит от
многих факторов: ротации посевных культур, глубины вспашки, технологии возделывания,
погодно-климатических условий. Если на агрономические приёмы мы можем оказывать
влияние, то погода, к сожалению, не подлежит регулированию. Одним из
распространенных заблуждений является мнение, что плесневые грибы растут только при
влажной и теплой погоде. Более правильно говорить о так называемых экстремальных
погодных условиях. Например, при аномальной жаре в период цветения зерновых, под
действием высоких температур происходит повреждение части колоса или початка, в
дальнейшем эти участки растения становятся, как правило, местом начального роста
плесени. Затяжные дожди, низкие температуры (особенно в период уборки урожая)
приводят к повышенной влажности зерна и тоже являются фактором риска образования
пеницилловых и аспергилловых микотоксинов. В данной статье приводится обзор
погодных условий весны - лета 2015 года, а также результаты лабораторных исследований,
проведенных компанией Оллтек в рамках мониторинга зерновых культур.
По данным пресс-службы Министерства сельского хозяйства РФ валовой сбор
зерновых и зернобобовых культур в России в 2015 г., по предварительным данным
составил 104,3 млн. тонн зерна в весе после доработки (в 2014 г. - 105,3 млн. тонн) при
урожайности 23,6 ц/га (24,1 ц/га), в т.ч. 61,8 млн. тонн пшеницы (59,7 млн. тонн). Также
получен рекордный валовой сбор кукурузы на зерно – 12,7 млн. тонн, что на 53,8% больше,
чем в среднем за последние 5 лет.
Рисунок 1. Максимальные дневные температуры в Европе и европейской части
России в градусах Цельсия за период с 1 июля по 18 августа 2015 года (по данным MARS
Bulletin Vol. 23 No. 8-2015).
По данным Росгидромета в Центральном, Северо-Западном и Приволжском
федеральных округах в начале июня удерживалась очень теплая погода. Среднесуточная
температура воздуха превышала норму на 2-5°С, а дневная температура повышалась до
23…29°С. Затем фон температуры понизился практически до нормы, а в отдельные дни
среднесуточная температура была ниже нормы на 2-3°С. Значительные дожди (20-30 мм,
местами до 40 мм и более) прошли на большей части территории Приволжского
федерального округа, а также в восточных районах Центрального и Северо-Западного
федеральных округов, где они хорошо пополнили влагозапасы в почве. На большей части
Центрального (к западу от линии Ярославль, Москва, Белгород) дожди были
незначительными. На отдельных полях на крайнем юге Приволжского и Центрального
федеральных округов у зерновых культур из-за пониженной влагообеспеченности и
суховейных явлений отмечено преждевременное пожелтение нижних листьев, что могло
отрицательно сказаться на формировании урожая.
В Южном, Северо-Кавказском и Крымском федеральных округах в июне преобладала
погода теплее обычной. В большинстве дней среднесуточная температура воздуха
превышала норму на 2-4°С. Максимальная температура в большинстве дней была в
пределах 23…28°С, на востоке территории в отдельные дни она повышалась до 30…31°С. В
ряде южных районов Волгоградской, в большинстве районов Астраханской областей, в
отдельных районах Калмыкии и Ставропольского края из-за длительного дефицита осадков
на полях с озимыми культурами наблюдалась почвенная засуха, условия для цветения и
налива зерна ухудшились. У растений отмечалось преждевременное пожелтение нижних
листьев.
В большинстве земледельческих районов Уральского федерального округа и Омской
области, Западной Сибири и в Красноярском крае в июня наблюдалась погода теплее
обычной. В наиболее теплые дни июня температура воздуха днем повышалась до 25…30°С,
а в периоды похолоданий (в основном в середине декады) лишь до 11…15°С. На юге
Дальнего Востока преобладала погода холоднее обычной. Теплыми были лишь отдельные
дни, когда максимальная температура воздуха повышалась до 19…23°С. В большинстве
районов Приморского и в отдельных южных районах Хабаровского краев дожди (за декаду
40-70 мм и более) существенно осложняли условия для завершения посевных работ.
Условия для появления всходов, роста и развития ранних яровых зерновых культур были в
основном удовлетворительными, влагообеспеченность растений – хорошей.
При исследовании проб российского зерна (пшеница, ячмень, кукуруза) за период с
сентября 2015 г. по январь 2016 г. в среднем в одной пробе обнаруживали 2,5
микотоксина. Не обнаружено микотоксинов в 4,17% проб, более половины проб (56,25%)
содержали 2-3 микотоксина, часть образцов (2,08% проб) содержали до 6-7 микотоксинов.
6-7
2,08%
4-5
18,75%
0
4,17%
1
18,75%
2-3
56,25%
Диаграмма 1. Наличие микотоксинов в исследуемых пробах (всего 48 проб).
80
70
% проб
60
50
40
30
20
10
0
Группа микотоксинов
Диаграмма 2. Частота встречаемости микотоксинов в пробах по группам, % от
общего числа проб.
10000
1296,1
153,9
100
24,4
33,5
48,8
41,8
16,1
10
2,1
Penicillum
Mycotoxins
Zearalenones
Fumonisins
Type A
Trichothecenes
Fusaric Acid
Type B
Trichothecenes
Ochratoxins
Ergot Toxins
1,5
1,2
Total Aflatoxins
1
Aspergillus
Mycotoxins
3,6
Aflatoxin(B1)
Концентрация, мкг/кг
1000
Диаграмма 3. Распределение положительных результатов по группам
микотоксинов с указанием средних значений.
По результатам исследования видно, что чаще всего в пробах обнаруживают
микотоксины группы фумонизинов, трихотецены типа В, трихотецены типа А, фузариевую
кислоту, аспергилловые микотоксины и эрготоксины. Распределение значений полученных
результатов с указанием средних значений показано на диаграмме 3.
Что же означают данные уровни микотоксинов, какие риски они представляют для
животных и как оценить суммарное действие токсинов, содержащихся в одной пробе на
организм животного? Какова чувствительность того или иного животного к тем или иным
токсинам? Интерпретация полученных данных зачастую представляет непростую задачу
для практических специалистов животноводства. В отличие от ГОСТов, отраслевых
стандартов, которые показывают ПДК отдельно по каждому токсину и больше в аспекте
получения безопасной готовой продукции животноводства, система интерпретации
компании Оллтек оценивает суммарное действие всех токсинов в пробе и отражает
негативное влияние токсинов на самих животных, на уровень их продуктивности и статус
здоровья.
На основании количества групп и уровней выделенных токсинов проба зерна или
корма может быть отнесена к одной из трёх категорий риска - Высокий, Средний или
Низкий риск. При употреблении зерна с Высоким риском у животных можно отмечать
проявление некоторых специфических клинических признаков, патологоанатомические
изменения, спад продуктивности. Скармливание зерна и корма со Средним и Низким
рисками может вызывать субклиническое течение интоксикации, что затрудняет
диагностику, ведет к ухудшению иммунного статуса животных, снижению продуктивности
и экономическим потерям.
Ниже приведена оценка риска для различных животных, основанная на исследовании
зерна свежего урожая в период август-ноябрь 2015 года. Эти данные должны быть
дополнены последующими исследованиями за зимние и весенние месяцы, где можно
будет увидеть увеличение рисков за счёт накопления так называемых "амбарных"
микотоксинов, или микотоксинов хранения.
Для бройлеров зерно урожая 2015 года (пшеница, ячмень, кукуруза) может
представлять собой Высокий риск (6,5% проб), главным образом за счёт негативных
эффектов от трихотеценов А, трихотеценов В и фумонизинов:
Для несушки такое зерно в 15,2% случаев представляет собой средний риск, а в 6,5%
случаев - высокий риск:
Это же самое зерно является более токсичным для свиней, в виду биологических
особенностей самих животных. Для поросят сосунов 21,7% проб представляют высокий
риск:
Для свиноматок и ремонтных свинок такое зерно имеет Средний уровень риска, но
иногда высокий (6,5% проб):
Средний же уровень риска это зерно представляет и для откормочного поголовья
свиней:
Зерно урожая 2015 года также может быть токсично для телят, в 13% случаев это
высокий риск, а в 17,4% - средний.
Распределение микотоксинов по группам:
* Группа Трихотецены тит B = Дезоксиниваленол (ДОН) + 15-ацетил ДОН + 3-ацетил ДОН + Фузаренон X + Ниваленол + ДОН-3-глюкоза
**Группа Трихотецены титп А = T-2 + HT-2 + Диацетоксисцирпенол (ДАС) + Неосоланиол
*** Пеницилловые токсины = Патулин + Пеницилловая кислота + Роквефортин C + Микофеноловая кислота + Вортманнин
**** Аспергилловые микотоксины = Глиотоксин + Стеригматоцистин + Веррукулоген
*****REQ = суммарная эквивалентная токсичность пробы с учётом чувствительности заявленного вида животного к обнаруженным токсинам (REF).
Учитывая данные предыдущих лет, можно отметить общую тенденцию в динамике
содержания микотоксинов в зерне. При исследовании в течение года отмечают
повышенное количество проб зерна с Средним (умеренным) риском в октябре-ноябре
месяцах, преимущественно это фузариевые микотоксины, образовавшиеся в поле на
живом растении. В течение зимних месяцев чаще начинают выделять более высокие
концентрации аспергилловых и пеницилловых микотоксинов, появившихся уже в процессе
хранения зерна. Такие пробы соответствуют Высокому риску для здоровья и
продуктивности животных. Еще один критический период - с марта по июнь, когда в
результате значительного суточного перепада температур на внутренней поверхности
силосов образуется конденсат, приводящий к повышенной влажности и возникновению
благоприятных условий для роста плесневых грибов.
Разные микотоксины имеют различный механизм действия и патогенез. Например,
фумонизины ингибируют синтез липидов в биологических мембранах животных. У свиней
фумонизиновый токсикоз характеризуется отеком легких (Haschek и др., 2001), у цыплятбройлеров сопровождается низкой продуктивностью и множественными очагами некроза
в печени, а у лошадей - лейкоэнцефаломаляцией (образование некротических поражений в
белом веществе головного мозга). Группа трихотеценов типа В чаще всего представлена
микотоксином дезоксиниваленол (ДОН), который хотя и не вызывает острого токсикоза у
сельскохозяйственных животных, но считается основной причиной экономических потерь
из-за снижения продуктивности. ДОН вызывает у свиней отказ от корма, рвоту, поражения
в желудочно-кишечном тракте, диарею и повышенную восприимчивость к другим
заболеваниям. Из группы трихотеценов типа А чаще всего обнаруживают Т-2 токсин,
который встраивается в клеточные мембраны, вызывает переокисление липидов и
изменяет структурные и функциональные свойства мембран. Хроническое воздействие Т-2
токсина приводит к снижению числа лейкоцитов и снижению жизнеспособности
макрофагов. Помимо системного, Т-2 токсин оказывает местное раздражающее действие
на слизистые оболочки пищеварительного тракта, вызывая эрозии и некрозы.
Как мы видим, проведение лабораторного мониторинга микотоксинового
загрязнения кормов с использованием точных методов является важным инструментом,
позволяющим принимать профилактические меры не наугад, а с учетом конкретных
выделенных токсинов, их уровней, учитывая их биологические эффекты и прогнозируя
возможные риски.
Используя приведенные данные, практические специалисты животноводческих
предприятий могут дополнить их собственными исследованиями зерна, готовых кормов и
проактивно реагировать в отношении микотоксиновых рисков, используя различные
стратегии.