Биохимические изменения липидов токсичного проса

(по данным Е. Д. Казакова, В. Л. Кретовича, 1980)

Этаноловые экстракты из масла, выделенного из токсичного зерна, зараженного фузариозом, угнетают спиртовое брожение, вызываемое дрожжевыми клетками Saccharomyces cerevisiae, и их размножение. Вероятно, в основе физиологического действия ядовитых веществ, продуцируемых Fusarium sporotrichiella, лежит их денатурирующее действие на белки протоплазмы дрожжевой клетки.

К наиболее часто встречающимся и опасным фузариотоксинам относится вомитоксин — дезоксиниваленол и зеараленон. В условиях роста растений и хранения зерна, благоприятных для развития этих микромицетов, содержание дезоксиниваленола в пшенице, ячмене, кукурузе достигает 30—40 мг/кг.

В зерне содержание вомитоксина не должно превышать 2 мг/кг, а в комбикормах — 1 мг/кг. В продуктах переработки зерна (отруби, мука, зерноотходы) концентрация вомитоксина значительно выше, чем в зерне, в связи с чем они представляют большую опасность при скармливании животным.

Рост Fusarium на зерне ржи, пшеницы, ячменя и бобовых культур приводит к ухудшению качества зерна и значительному изменению его химического состава: в результате гидролизуется белок и накапливаются продукты его распада (аммиак, амиды, пептиды, свободные аминокислоты и другие вещества), разруша­ются крахмал и частично клетчатка. Возможно накопление токсичных веществ, вызывающих заболевание у людей и животных; снижается всхожесть зерна; при посеве семенами, пораженными фузариумом, понижается урожай и ухудшается качество зерна. Пшеничная мука, полученная из пораженного Gibberella zeae (совершенной формой Fusarium moniliforrne) зерна, образует влажное, липкое тесто. Хлеб получается с тусклым желтым мякишем и темноокрашенной коркой. Отмечаются уменьшение и ухудшение качества пшеничной клейковины: она становится расплывчатой, липкой или, наоборот, малорастяжимой, короткорвущейся, нередко темного цвета и с неприятным запахом. Протеолитические ферменты, вьщеленные из Fusarium culmorum, обладают повышенной активностью с оптимумом в нейтральной и слабощелочной средах (рН 7—7,95). Под их воздействием происходит резкое ослабление консистенции теста и его эластичности. Ак­тивность протеолитических ферментов Fusarium avenaceum и Fusarium graminearum и их разжижающее действие на пшеничное тесто выражены значительно слабее. Некоторые грибы из рода Fusarium (Fusarium sporotrichiella, Fusarium graminearum и др.) обладают патогенными свойствами.

Фузариоз, называемый «пьяным» хлебом, вызывается пирено-мицетом Gibberella saubinetti Sacc, его конидиальной стадией Fusarium graminearum Schw. и некоторыми другими видами рода Fusarium. Эта форма заболевания чаще всего поражает пшеницу, нередко — рожь, ячмень и овес.

Зерна, пораженные фузариозом, щуплые, легковесные, невсхожие. Они несут в себе ядовитое начало. Мука, полученная из зерна, содержащего мицелий гриба, непригодна для питания. Она может содержать ядовитые продукты обмена гриба типа глюкозидов и алкалоидов. Отравление (фузариотоксикоз), выз­ванное «пьяным» хлебом, похоже на опьянение: появляются дурнота, головокружение, рвота, сонливость, скованность походки и т.д. При скармливании животным зерна, сильно пораженного грибом, наступает отравление, сопровождающееся пищеварительными расстройствами и тяжелыми нервными явлениями (резкое возбуждение, затрудненность движения, расстройство зрения).

Другой вид — Fusarium sporotrichoides поражает зерно, зимующее под снегом. При употреблении муки из такого зерна происходит тяжелое отравление — септическая ангина, сопровождающаяся отеком горла и нёба, резкими болями во рту и пищеводе.

Розово-красная окраска зерна — не всегда признак заражения фузариозом. Она может быть вызвана развитием Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus, образующих розовый пигмент. При замачивании розово-красные зерна быстро теряют окраску, а вода становится розовой.

Зерно с признаками фузариоза и содержанием розовоокрашенных зерен более 1 % нельзя использовать на продовольственные цели. Такое зерно, если оно окажется нетоксичным по заключению ветеринарных или санитарных лабораторий, направляют на фураж, а если токсичным — на технические цели.

Фузариоз не подавляет процессы ацетонобутилового брожения, поэтому зерно, пораженное им, может быть использовано в ацетонобутиловой промышленности, тем более что для этого промышленность использует в качестве сырья муку обойного помола из вполне доброкачественного зерна.

Значительный вред зерну и продуктам его переработки причиняют микромицеты Tilletia tritici и Tilletia levis из класса базидиальных, вызывая поражение зерна твердой головней. Особенно часто она поражает пшеницу. Мука, полученная из такого зерна, имеет пониженные хлебопекарные свойства, темный цвет, неприятные запах и вкус. Вызывает поражение зерна и Ustilagotritici — пыльная головня. Инфицирование зерна кукурузы грибами Ustilagozeae вызывает пузырчатую головню. Болезнь поражает все ведущие культуры — пшеницу, рожь, ячмень, овес, кукурузу и просо. Содержимое зерна разрушается, сохраняется только оболочка. Зерно превращается в головневые мешочки, заполненные темной мажущейся споровой массой с неприятным запахом триметиламина. Споры загрязняют муку. Мука с примесью спор мокрой головни приобретает гнилостный запах испорченной селедки и темный (грязный) цвет. Хлеб из такой муки плохо пропекается, имеет сладкий вкус и неприятный запах, корку серовато-коричневого цвета с надрывами. Стеблевая головня снижает содержание сырой клейковины и ухудшает ее качество. Споры различных видов головни способны причинить вред животному организму. Они могут вызвать раздражение слюнных желез, расстройство кишечника. Будучи унесенными потоком крови в мелкие кровеносные сосуды, способны закупо­рить их, что приводит к местным кровоизлияниям. В опытах на морских свинках выявлен токсический эффект спор головни: усиленный распад эритроцитов и поражение органов на пути циркуляции токсина — печени и почек.

Споры головни принято считать весьма нежелательной, вредной примесью. По действующим правилам пшеница, содержащая свыше 10% головневых (мараных, синегузочных) зерен, должна быть направлена для переработки в муку на мукомольные заводы, снабженные моечными машинами.

Общий выход муки из зерна с примесью головневых зерен не более 0,05 % при 72%-м помоле снижается в результате исключения потоков муки с последних драных и размольных систем с наибольшим содержанием головневых спор микромицетов Tilletia tritici и Tilletia levis.

Микромицеты из класса сумчатых Claviceps purpurea («пурпурная булава») поражают главным образом рожь, реже — пшеницу, ячмень, совсем редко — овес. Наибольшая подверженность к поражению связана с особенностями строения цветков ржи и более продолжительным цветением — периодом, в течение которого и происходит заражение зерна спорыньей. Из рожков спорыньи выделено три группы алкалоидов, способных вызывать опасные заболевания у людей, животных и птиц: эрготамин, эрготоксин и эргобазин.

В состав всех 12 изученных алкалоидов спорыньи входит лизергиновая кислота C₁₆H₁₆О₂N₂

Болезнь, вызываемая спорыньей, называется эрготизмом (от французского названия спорыньи — «эрго»). Попадая в организм, алкалоиды спорыньи действуют на мозжечок, что вызывает сужение кровеносных сосудов в конечностях. Стойкие спазмы приводят к нарушению питания тканей. Болезнь проявляется в двух формах: конвульсивной (в народе говорят «злая корча») и гангренозной, сопровождающейся появлением очень болезненных некрозов (омертвение ткани) периферических частей конечностей («антонов огонь»). Отравление сопровождается головокружением и рвотой. У животных при отравлении спорыньей происходят отмирание конечностей и самопроизвольный выкидыш. Содержание спорыньи в муке свыше 0,05 % не допускается. Мука, отруби или отходы с содержанием спорыньи свыше 2% считаются опасными для животных; эти продукты можно скармливать животным в очень ограниченных количествах.

При неблагоприятных условиях хранения (при повышенной влажности) в зерне или муке начинается процесс самосогревания, при котором температура может подниматься до 55—65 °С, а иногда и до 70—75 °С. В этом сложном процессе одновременно участвуют ферменты зерна и эпифитная микрофлора. Вследствие интенсивного развития микроорганизмов ухудшается пищевая ценность зерна и муки, интенсифицируется дыхание микроорганизмов, что приводит к потере сухих веществ, резко снижаются технологические и хлебопекарные достоинства зерна, возрастают влажность и температура.

Микромицеты видов Aspergillus, Penicillium, Mucor, накапливающиеся в процессе хранения, способны образовывать более 200 вредных и токсичных для организма человека и животных веществ: афлатоксины, охратоксины, патулин, зеараленон и другие, среди которых наибольшую опасность представляют афлатоксины. В дефектном и самосогревшемся зерне преобладают микромицеты рода Aspergillus flavus.

Кроме фитопатогенных микроорганизмов на поверхности зерна находится эпифитная микрофлора — различные дрожжи, молочнокислые и уксуснокислые бактерии и споры плесеней.

Эпифитная микрофлора оказывает большое влияние на повышение температуры зерна при хранении. Из-за низкой теплопроводности зерновой массы выделяющаяся при дыхании теплота задерживается и температура зерна постепенно повышается. В результате активной жизнедеятельности зерна и населяющей его микрофлоры при повышенной влажности, оптимальной температуре и достаточном доступе воздуха происходит самосогревание зерна.

Особую роль в самосогревании зерна играют плесневые грибы, развивающиеся при меньшей влажности зерна и воздуха, чем дрожжи и бактерии, и имеющие высокую интенсивность дыхания при достаточном доступе воздуха.

Различают четыре стадии самосогревания: в первой температура повышается до 30 °С, во второй — до 40, в третьей — до 50 и в четвертой — до 70—75 °С. В первой стадии преобладают неспоровые бактерии и плесневые грибы; во второй — значительно снижается число эпифитных бактерий и усиливается размножение Aspergillus, Penicillium, Fusarium, актиномицетов, бацилл Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus; в третьей стадии почти полностью исчезают эпифитные бактерии и грибы и накапливаются споровые термофильные бактерии; в четвертой стадии погибают все микроорганизмы.

Технологическое достоинство зерна пшеницы изменяется в зависимости от температуры и продолжительности самосогревания. Сначала зерно приобретает солодовый запах и сладковатый вкус, эндосперм имеет сероватый оттенок, а внешние покровы зерна — кремовый цвет. Мука из такого зерна содержит большое количество оболочек и характеризуется повышенной активностью ферментов. Хлеб получается более темным, чем из нормального зерна. Зерно пшеницы с солодовым запахом перерабатывают в муку в смеси с нормальным зерном. С повышением температуры до 50 °С и выше наблюдаются наиболее глубокие физиолого-биохимические изменения, свидетельствующие о распаде в зерне углеводов, белков и жиров. В результате гидролиза клейковины ферментами плесневых грибов резко снижается ее содержание.

В процессе порчи зерно приобретает характерные запахи (табл. 1.14).

На нормальном зерне численность «плесеней хранения» очень низкая (0—0,5 тыс. на 1 г зерна). Нарушение правил хранения приводит к быстрому их развитию и может достигать астрономических цифр: 300—5000 млн на 1 г зерна.

Развитие плесеней зерна при неблагоприятных условиях хранения приводит к потерям сухого вещества, увеличению влажности, потере всхожести, снижению питательной и товарной ценности зерна, ухудшению его хлебопекарных достоинств. Плесневые грибы способны образовывать многочисленные микотоксины, некоторые из них канцерогенны.

Практически любой заплесневевший пищевой продукт или корм для скота считается токсичным, вредным.

При значительном развитии плесневых микромицетов и дальнейшей порче зерна в нем уменьшается содержание крахмала, понижается масса и ухудшается качество клейковины, повышается содержание водо- и спирторастворимого азота.

Пищевые микромицеты способны образовывать многочисленные микотоксины, некоторые из них канцерогенны. Наибольшую опасность представляют афлатоксины, обнаруженные в пшенице, ячмене, кукурузе, рисе и продуктах их переработки — муке, крупке, хлебе. Структура двух афлатоксинов представлена ниже.

Таблица 1.14