MIKOTOKSYNY W PASZACH DLA RYB

Transkrypt

1 Warsztaty szkoleniowe : Ochrona zdrowia ryb w aspekcie jakości i bezpieczeństwa żywności MIKOTOKSYNY W PASZACH DLA RYB Małgorzata Woźniak, Paweł Poczyczyński Katedra Biologii i Hodowli Ryb, Wydział Nauk o Środowisku Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Olsztyn, września 2015 r

2 Ryby cenne źródło składników Cenne źródło składników odżywczych odżywczych Wzrost popytu na ryby Dynamiczny rozwój akwakultury Żywienie Komponenty zwierzęce Komponenty roślinne

3 Grzyby toksynotwórcze (Aspergillus, Penicillium, Fusarium) 400 związków wtórne metabolity -mikotoksyny (gr. mycos- grzyb łac. toxicum trucizna) Magazynowane w: endotoksyny magazynowane w grzybni lub konidiach egzotoksyny wydzielane do podłoża

4 Przypadki zatruć ludzi i zwierząt Ateny V wiek p.n.e. zatrucie zearalenonem Wyginięcia Etrusków zearalenon Średniowiecze zatrucia sporyszem Syberia (II wojna światowa) - trichoteceny Kraje Bałkańskie (po II wojnie światowej) zatrucia ochratoksyną A Anglia 1960 r. masowe padnięcia indyków aflatoksyna B 1 Indie i Kenia nowotwory wątroby u ludzi i zwierząt domowych aflatoksyna B 1 Według FAO 25% zbóż (40%) skażonych co najmniej jedną toksyną

5 Podział grzybów pleśniowych ze względu na rodzaj podłoża fitopatogeniczne - grzyby polowe (pleśnie polowe) największe zagrożenie to gatunki z rodzaju Fusarium (trichoteceny, zearalenon) akumulacja głównie - zboża drobnoziarniste, kukurydza, ziemniaki, nasiona roślin oleistych duża wilgotność podczas kwitnienia i tworzenia ziarna saprofityczne - grzyby przechowalnicze, największe zagrożenie to gatunki z rodzaju Aspergillus i Penicillium ( aflatoksyny, ochratoksyna A)

6 Grzyby toksynotwórcze wytwarzające wybrane mikotoksyny Mikotoksyna Surowiec Gatunek grzyba Aflatoksyny Zboża Aspergillus flavus, A. parasiticus, A. nomius Ochratoksyna A Zboża Fumonizyny Zboża i produkty zbożowe Trichoteceny Zboża i produkty zbożowe Aspergillus alutaceus, A. melleus, A. ochraceus, A. carbonarius, A. niger, A. ostianus, Penicillium verrucosum var. cyclopium, Penicillium verrucosum var. verrucosum, P. commune, P. nordicum, P. purpurescens, P. variable Fusarium verticillioides, F. proliferatum, F. subglutinans Fusarium sporotriichioides, F. poae, F. equiseti, F. culmorum, F. graminearum Zearalenon Zboża Fusarium cerealia, F. culmorum, F. equiseti, F. graminearum Źródło opracowanie własne na podstawie Piotrowska (2012)

7 Mikotoksyny Zanieczyszczają żywność i pasze: głównie zboża i produkty zbożowe, kukurydzę, orzechy, nasiona oleiste warzywa, owoce, mleko i jego przetwory mięso i jego przetwory Szkodliwe działanie - niewielkie stężenia około 1 mg/kg masy (ziarna zbóż, przetworów zbożowych, pasz i innych produktów) Działania mikotoksyn zootoksyczne toksyczne dla człowieka i zwierząt fitotoksyczne - toksyczne dla roślin antybiotyczne - inhibuje wzrost drobnoustrojów (bakterii i grzybów) połączone działanie np. toksyna T-2, deoksyniwalenol fitotoksyczne i zootoksyczne

8 Koszty ekonomiczne wywołane zanieczyszczeniem mikotoksynami ziarna zbóż, nasion roślin oleistych i pasz w USA około 1 miliarda $ rocznie (Task Froce Report 2003) Kukurydza skażona grzybami fuzaryjnymi (Manfred 2006) Zboże skażone grzybami fuzaryjnymi (Manfred 2006) Mikotoksyny Nasiona roślin oleistych Orzechy skażone pleśnią Aspergillus flavus (Manfred 2006)

9 Czynniki determinujące syntezę mikotoksyn Czynniki środowiskowe skład chemiczny substratu konsystencja substratu obecność mikroelementów (cynk, kobalt, magnez) w podłożu wilgotność (WWP>70%, surowca roślinnego>15%) temperatura ( Aspergillus flavus 30 o C, T o C, odczyn środowiska ( ph 4,5-6,5) deoksyniwalenol 28 o C obecność mikroflory konkurencyjnej (np. Aspergillus niger, Trichoderma viride, Lactobacillus)

10 Działania prewencyjne w celu zminimalizowania ryzyka porażenia produktu grzybami pleśniowymi wybór odmian odpornych na infekcje grzybowe metoda uprawy (orka) stosowanie płodozmianu nawożenie właściwe stosowanie środków owado- i chwastobójczych odpowiedni dobór siedliska dla roślin unikanie uszkodzeń mechanicznych i zanieczyszczenia glebą minimalizowanie narażenia roślin na stres np. brak wody, zimno magazynowanie surowców w odpowiednich warunkach (temperatura i wilgotność) Wytyczne do stosowania właściwych działań prewencyjnych Rozporządzenie Komisji UE 1881/2006 Dz.U.L364 z r. Zalecenie Komisji UE 583/2006 Dz.U.L 234 z r. w sprawie zapobiegania występowaniu i ograniczania występowania toksyn Fusarium w zbożach i produktach zbożowych

11 Działania prewencyjne zapobiegające porażeniu mikotoksynami - odmiana Odporność na porażenie przez grzyby pleśniowe w skali 1-9 np. pszenica ozima odporność najczęściej 5 Czynniki determinujące syntezę mikotoksyn gospodarowanie glebą i metoda uprawy uprawa powierzchniowa uproszczona ( kultywatory ścierniskowe, brony talerzowe) zwiększenie zagrożenia grzybami toksynotwórczymi (Fusarium) pozostające na powierzchni gleby resztki pożniwne miejsce dla rozwoju i zarodnikowania grzybów uprawa tradycyjna ( podorywka przykrycie resztek pożniwnych, orka głęboka przed siewem) zmniejszenie porażenia toksynami DON dwukrotnie więcej w siewie bezpośrednim w porównaniu z orką głęboką (Lori i wsp. 2009)

12 Działania prewencyjne zapobiegające porażeniu mikotoksynami - płodozmian planowanie uprawy ( płodozmian) uproszczenia uprawy prowadzą do spadku plonów, obniżenia zdrowotności roślin, wzrostu zachwaszczenia tzw. krótkie rotacje dominacja w uprawach rzepaku i pszenicy zalecane wprowadzanie w płodozmianie roślin strączkowych (bobik, groch, łubin), okopowych izolacja przestrzenna od źródła infekcji Modelowe płodozmiany dla zbóż, rzepaku i kukurydzy pszenica ozima-burak cukrowy jęczmień jary rzepak ozimy rzepak ozimy pszenica ozima burak cukrowy jęczmień jary kukurydza ziemniak pszenżyto - łubin

13 Działania prewencyjne zapobiegające porażeniu mikotoksynami nawożenie nawozy sztuczne zmiana tempa rozkładu pozostałości pożniwnych zmiana tempa wzrostu roślin zmian struktury gleby i jej aktywności biologicznej np. mocznik, azotan amonu, azotan wapnia spadek porażenia grzybami pleśniowymi

14 Działania prewencyjne zapobiegające porażeniu mikotoksynami - właściwe stosowanie środków owado- i chwastobójczych owady uszkadzają zewnętrzna ochronę ziarna i tkanek roślin przenoszą spory grzybów pleśniowych chwasty schronienie dla grzybów pleśniowych (Fusarium)

15 Działania prewencyjne zapobiegające porażeniu mikotoksynami - w czasie magazynowania ziarna zbóż i nasion roślin strączkowych Magazyny płaskie, silosy, rękawy foliowe Silosy- metody konserwacji ziarna magazynować suche ziarno i okresowo je przewietrzać, schładzać ziarno suche lub prawie suche do temperatury 5-10 C, suszyć ziarno mokre Ziarna przeznaczone do magazynowania najlepsza wilgotność 11-12% w czasie zbioru wilgotność 12-16%

16 Działania prewencyjne zapobiegające porażeniu mikotoksynami w czasie magazynowania ziarna zbóż i nasion roślin strączkowych najważniejsze urządzenia, w jakie powinien być wyposażony każdy magazyn zbożowy (silosowy lub płaski) : wentylator lub dmuchawa urządzenie doprowadzające sprężone powietrze z wentylatora do warstwy ziarna, najczęściej perforowana podłoga lub perforowane kanały wentylacyjne urządzenie pomiarowo-kontrolne (Ryniecki i Szymański 1999)

17 Czas bezpiecznego przechowywania ziarna zbóż ze względu na widoczny rozwój pleśni (nazywany też dopuszczalnym czasem przechowywania uzależniony od wilgotności i temperatury ziarna Korbas i Horoszkiewicz-Janka (2013) w trakcie przechowywania ziarna zbóż i nasion roślin oleistych przy nadmiernej wilgotności zawartość zarodników grzybów szybko wzrasta z w 1 gramie ziarna zdrowego do nawet 1 miliona (Piotrowska, 2012)

18 Czas bezpiecznego przechowywania nasion rzepaku ze względu na widoczny rozwój pleśni (nazywany też dopuszczalnym czasem przechowywania) Korbas i Horoszkiewicz-Janka (2013)

19 Bezpieczna wilgotność ziarna (Ryniecki i Szymański 1999) Rodzaj ziarna i czas przechowywania Pszenica, żyto, pszenżyto, jęczmień, owies: przechowywane do 6 mies. przechowywane ponad 6 mies. Bezpieczna wilgotność ziarna (%) Typowa maksymalna wilgotność ziarna przy zbiorze Rzepak; przechowywane do 6 mies. przechowywane ponad 6 mies Kukurydza: Paszowa zużyta do wiosny przechowywane do 6-12 mies. przechowywane ponad 12 mies. 15,

20 Mechaniczne oddzielanie ziaren zanieczyszczonych (sortowanie) obłuskiwanie Metody dekontaminacji toksyn Fizyczne wysoka temperatura, promieniowanie UV i gamma Chemiczne dodatek adsorbentów (glinki, kaolin, zeolity, węgiel aktywny, glinokrzemiany sodu i magnezu, uwodniony glinokrzemian sodowowapniowy), bentonit Biologiczne Mikrorganizmy (Lactobacillus, Aspergillus Saccharomyces cerevisiae)

21 Metody dekontaminacji toksyn - mechaniczne Sortowanie połamane ziarna wyższa zawartość fumonizyn sortowanie ziarna zmniejszenie zanieczyszczeń fumonizynami nawet o 70-90% Obłuskiwanie ziarna spadek stężenia deoksyniwalenolu i zearalenonu o 1/3

22 Metody dekontaminacji toksyn - fizyczne obróbka cieplna większość mikotoksyn jest termostabilna rozpad w temperaturze powyżej 200 o C fumonizyny, zearalenon spadek zawartość przy wysokich temp. stosowanych w procesach technologicznych w produkcji pasz Promienie UV i gamma wyeliminowanie sporów grzybów pleśniowych z rodzaju Fusarium

23 Metody dekontaminacji toksyn- chemiczne Amoniakowanie (amoniak, wodorotlenek amonu) - zmniejszenie stężenia aflatoksyn amoniakowanie częściowy rozkład aminokwasów (głównie lizyny) Ekstrakcja etanolem, metanolem efektywna metoda Dodatek adsorbentów (glinki, kaolin, zeolity, węgiel aktywny, glinokrzemiany sodu i magnezu, uwodniony glinokrzemian sodowo-wapniowy), bentonit adsorbują mikotoksyny w porach struktury krzemianów mało skuteczne, wiążą witaminy, składniki mineralne i podstawowe składniki pokarmowe ( obniżenie wartości paszy)

24 Metody dekontaminacji toksyn- biologiczne bakterie fermentacji mlekowej Lactobacillus hamowanie wzrostu pleśni hamowanie produkcji mikotoksyn ograniczenie występowania mikotoksykozy zmniejszenie kumulacji toksyn w tkankach Lactobacillus rhamnosus 75% ograniczenie adsorpcji aflatoksyny B 1 (El-Nezami wsp. 1998) Bacillus megaterium, Corynobacter rubrum

25 Metody dekontaminacji toksyn- biologiczne drożdże Saccharomyces cerevisiae efektywne usuwanie ochratoksyny A z surowców pochodzenia roślinnego wiązanie mikotoksyn przez frakcje β-d-glukanu obecne w ścianie komórkowej np. szczepy drożdży izolowane z tylnego odcinka jelita termitów dezaktywacja zearalenonu w paszy

26 Mikotoksyny są to związki niskocząsteczkowe, po wniknięciu do organizmu człowieka nie są metabolizowane nie posiadają właściwości antygenowych, nie wzbudzają działania obronnego systemu odpornościowego mikotoksynom przypisuje się działanie hepatotoksyczne, kancerogenne, mutagenne, teratogenne, neurotoksyczne najnowsze doniesienia naukowe sygnalizują, że mikotoksynom należy przypisywać powstawanie takich chorób cywilizacyjnych, jak: cukrzyca, artretyzm i miażdżyca

27 Mikotoksyny w akwakulturze w ostatnich latach pojawiła się tendencja do zastępowania mączki rybnej w paszach dla ryb przez tańsze źródła białka, pochodzenia roślinnego w wyniku tego trendu, hodowle ryb są bardziej narażone na zakażenia jednym lub więcej rodzajami mikotoksyn spożycie mikotoksyn wraz z paszą wywołuje mikotoksykozy zatrucia ostre, podostre, przewlekłe powodują: uszkodzenia narządów wewnętrznych choroby układu oddechowego, pokarmowego choroby związane z osłabieniem układu odpornościowego

28 Mikotoksyny najważniejsze pod względem ekonomicznym i toksykologicznym Ochratoksyna A Aflatoksyna B1 Zearalenon Deoksyniwalenol Fumonizyna B1

29 Aflatoksyny B 1, B 2, M 1, M 2, G 1, G 2 Aspergillus flavus Aspergillus parasiticus orzechy arachidowe, śruty nasion oleistych (makuch bawełniany), kukurydza w glebie, magazynach i w przechowywanych płodach największe zagrożenie w strefie klimatu tropikalnego i subtropikalnego w Polsce aflatoksyny nie są zanieczyszczeniem zbóż, występują w importowanych makuchach arachidowych i bawełnianych oraz w ziarnie kukurydzy sprowadzanym ze strefy subtropikalnej (wysoka temperatura i dużej wilgotność)

30 Aflatoksynoza u ryb spadek przyrostów ryb, bladnięcie skrzeli anemia uszkodzenia wątroby upośledzenie procesów krzepnięcia krwi spadek liczby erytrocytów zaburzenia systemu immunologicznego i wzrost śmiertelności Ryby są szczególnie wrażliwe na działanie aflatoksyny B 1, która może odkładać się w mięśniach ryb ale jest szybko usuwana z organizmu

31 Ochratoksyna A (OTA) Aspergillus spp; Penicillium verrucosum ziarna zbóż (żyto, pszenica) mieszanki paszowe wskutek nieprawidłowego przechowywania, po 2-3 m-ce przechowywania w wilgotności > 15% głównie - W. Brytania, Skandynawia - zbyt wysoka wilgotność zbieranego ziarna w Polsce- najczęściej wytwarzana mikotoksyna- 12% zbóż i 2% pasz jest zanieczyszczonych OTA (Czerwiecki wsp.2002) zanieczyszczenie glebą, nasionami chwastów, wysoki procent nasion uszkodzonych

32 Ochratoksynoza skarmianie ryb paszą porażoną ochratoksyną może powodować: deformacje głowy, oczu powiększenie i nekroza wątroby bladość i nekroza nerek spadek liczby erytrocytów spadek masy ciała Zboże porażone ochratoksyną A

33 Przykłady porażenia zbóż przez grzyby z rodzaju Fusarium Zbielały kłos pszenicy charakterystyczna cecha porażenia kłosów przez Fusarium (fot. M. Korbas) Ziarno jęczmienia - pomarańczowe sporodochia grzybów rodzaju Fusarium (fot. M. Korbas) Dwa kłosy po lewej stronie silnie porażone przez Fusarium, po prawej stronie kłos zdrowy (fot. M. Korbas) Obniżenie plonowania- obniżenie liczby ziaren z kłosa, mniejszy ciężar ziaren, mniejsza masa

34 Fumonizyny Fusarium proliferatum, F. verticillioides głównie ziarno kukurydzy zboża drobnoziarniste wszystkie strefy klimatyczne Polska - gatunek F. proliferatum występuje sporadycznie występowanie F. verticillioides (moniliforme) zależy od warunków panujących w sezonie wegetacyjnym wyróżnia się następujące formy fumonizyn: B 1, B 2 ; B 3 ; B 4, A 1, A 2 fumonizyna B 1 stanowi 70% wszystkich fumonizyn zawartość w porażonym ziarnie kukurydzy > 2 g/kg (Chełkowski 2010)

35 Fumonizyny zahamowanie tempa wzrostu spadek wartości hematokrytu wzrost poziomu glikogenu w wątrobie zmiany w mózgu o charakterze rakotwórczym obecność wodniczek w nerkach

36 Trichoteceny Fusarium (np.f. ayenaceum, F culmorum, F. graminearum) występują we wszystkich zbożach, najczęściej porażone są ziarna kukurydzy w klimacie umiarkowanym i subtropikalnym cztery grupy: A, B, C i D toksyna T-2, toksyna HT-2 - najsilniejsze toksyny z grupy A deoksyniwalenol (DON), niwalenol toksyny z grupy z grupy B Zawartość DON w zbożu porażonym od 5-50mg/kg (ziarniaki pszenicy białe lub różowe)

37 Trichoteceny trichoteceny - hamowanie syntezy białek - uszkodzenie przewodu pokarmowego, gromadzenie płynów ustrojowych w jamie ciała oraz za oczami - wzrost aktywności transferazy glutaminowej oraz fosfatazy alkalicznej - działanie immunotoksycznie, neurotoksyczne, genotoksycznie i

38 Zearalenon (toksyna F-2) Fusarium (F. graminearum, F.culmorum, F. trcinctum, F. sporotrichioides) ziarnach zbóż (najczęściej w kukurydzy) wytwarzany na polu podczas magazynowania (głównie), nieodpowiednie warunki przechowywania (wilgotność ziarna powyżej 22%) w ziarnie krajowego pochodzenia nie wykazano dotychczas znaczących zawartości toksyny F-2 Spleśniałe ziarno kukurydzy porażone przez grzyby rodzaju Fusarium (fot. M. Korbas)

39 Zearalenon (toksyna F-2) średnia zawartość toksyny F-2 w porażonym ziarnie zbóż drobnoziarnistych od kilku do 8 mg/kg w ziarnie kukurydzy do 275mg/kg wywiera nieznaczny wpływ na organizm ryb żywienie pstrąga tęczowego paszą porażoną toksyną T-2 u samic zaburzenia w procesie witellogenezy (Arukwe i wsp., 1999)

40 Zmiany w organizmie ryb wywołanie mikotoksynami

41 Koszt żywienia (mln $) Koszty żywienia przy 5% wzrostście FCR dla skorupiaków, ryb łososiowatych i ryb morskich Odpowiada wzrostowi o 341 mln $ Odpowiada wzrostowi o 375 mln $ Źródło: Tacon, 2011 Skorupiaki (słodkowodne i słonowodne) Łososiowate Morskie

42 Koszt żywienia (mln $) Koszty żywienia przy wzroście FCR o 5% dla ryb słodkowodnych Odpowiada wzrostowi o 914 mln $ Odpowiada wzrostowi o 654 mln $ Źródło: Tacon, 2011

43 Dopuszczalna zawartość toksyn w paszach dla ryb w mg/kg paszy (Zalecenia Komisji z dnia 17 sierpnia 2006 r.) Mikotoksyna Produkty przeznaczone do żywienia zwierząt Wartość orientacyjna w mg/kg (ppm) dla paszy o zawartości wilgoci wynoszącej 12% Deoksyniwalenol Materiały paszowe - Zboża i produkty zbożowe z wyjątkiem produktów ubocznych kukurydzy 8 Zearalenon Materiały paszowe - Zboża i produkty zbożowe z wyjątkiem produktów ubocznych kukurydzy 2 Ochratoksyna A Materiały paszowe - Zboża i produkty zbożowe 0,25 Fumonizyny B 1 + B 2 Materiały paszowe - Kukurydza Mieszanki paszowe uzupełniające i pełnoporcjowe dla ryb 60 10

44 Kontrola zalecenie Komisji Unii Europejskiej z dnia 17 sierpnia 2006 r. urzędowa kontrola obecności mikotoksyn w produktach przeznaczonych do żywienia zwierząt Polska za opracowanie i wdrażanie rocznych planów urzędowej kontroli pasz odpowiedzialny jest Główny Lekarz Weterynarii Jednostki uprawione do weterynaryjnej kontroli pasz Zakład Farmakologii i Toksykologii PIW-PIB - laboratorium referencyjne dziesięć Laboratoriów Zakładów Higieny Weterynaryjnej w: Białymstoku, Bydgoszczy, Gdańsku, Katowicach, Olsztynie, Opolu, Poznaniu, Szczecinie, Warszawie, Wrocławiu

45 Kontrola W latach spośród 1013 zbadanych próbek pasz dla różnych gatunków zwierząt w 71 próbach (7%) stwierdzono obecność mikotoksyn - w 2 próbach - aflatoksyny - w 25 próbach - ochratoksynę A - w 24 próbach - deoksyniwalenol - w 15 próbach - zearalenon - w 5 próbach - fumonizyny B 1, B 2 w żadnym przypadku nie oznaczono stężenia powyżej dopuszczalnych norm w Polsce narażenie zdrowia zwierząt na mikotoksyny jest raczej niskie (Jedziniak i Wiśniewska-Dmytrow, 2015)

46 Kontrola w latach w PIW- PIB w Puławach w prowadzonych badaniach pasz dla ryb obecność fumonizyn stwierdzono w 10 % próbek - w żadnym przypadku nie oznaczono stężenia powyżej dopuszczalnych norm w zaleceniu Komisji z dnia 17 sierpnia 2006 roku podano orientacyjne wartości mikotoksyn w paszach dla trzody, bydła i drobiu dla ryb podano tylko wartości dla fumonizyny B 1 +B 2 na poziomie 10 mg/kg

47 Kontrola Brazylia pasze dla ryb są najczęściej porażone fumonizyną B 1, aflatoksyną B 1 i ochratoksyną A, przy czym przekroczenia dopuszczalnych stężeń stwierdzono w 10% badanych prób Iran- Bagdad pasze dla ryb ( 15 prób) deoksyniwalenol w 10 próbach pasz 0,25-2,5mg/kg zearalenon w 8 próbach pasza - 0,2-5 mg/kg (Barbosa i wsp.2013) (Abdul-Shahid i wsp. 2013)

48 Mikotoksyny - podsumowanie towarzyszą człowiekowi od tysięcy lat i stanowią realne zagrożenia dla zdrowia ludzi i zwierząt w warunkach klimatu Polski najważniejszymi producentami mikotoksyn są: Aspergillus, Penicillum, Fusarium nagroźniejsze mikotoksyny: ochrtoksyna A, trichoteceny (toksyna T-2, deoksyniwanelol), fumonizyny, pasze szczególnie narażone na skażenie mikotoksynami: ziarno kukurydzy, śruty zbożowe

49 Mikotoksyny - podsumowanie Jakość paszy wyprodukowanej zgodnie z recepturą zależy przede wszystkim od: jakości użytych surowców higieny w czasie wytwarzania pasz technologii produkcji magazynowania Producent paszy lub podmiot (pośrednik) wprowadzający paszę do obrotu rynkowego ma obowiązek dostarczenia paszy przydatnej do określonego celu żywieniowego, pełnowartościowej, bezpiecznej, odpowiednio zapakowanej i oznakowanej. Dobra Praktyka Rolna System HACCP ( Analiza Zagrożeń i Krytyczne Punkty Kontroli)

50 Dziękuję za uwagę