نمودار میزان جذب انواع سموم از طریق محصولات مورد آزمایش
مایکوتوکسین mycotoxin
مایکوتوکسین یا میکوتوکسین 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.
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 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. تریکوتسن ها 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.
تاثیر مایکوتوکسین ها بر سلامت حیوان و در نتیجه آن انسان
مایکوتوکسین ها به دلیل پایداری و مقاومت در برابر فرآیندهای معمولی حرارتدهی و فرآوری، می توانند از طریق خوراک آلوده وارد بدن دام ، طیور و آبزیان 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.
تاثیر وجود مایکوتوکسین بر سلامت دام ، طیور و آبزیان
مایکوتوکسین ها به دلیل ماهیت سمی و پایداری بالا در محیط، آثار قابل توجهی بر سلامت دام ، طیور و آبزیان 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.
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. 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.
روش های کنترل و کاهش مایکوتوکسین ها در خوراک دام، طیور و آبزیان
1- 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.
2- استفاده از افزودنی های خوراک دام ،طیور و آبزیان 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.
در یک مطالعه گسترده و فارمیک با همکاری واحد تحقیق و توسعه شرکت تولیدات کانسار های افرا ، آزمایشگاه علوم حیاتی فاروق با چندین مزرعه دامپروری ، بر روی میزان جذب مایکوتوکسین ها توسط انواع توکسین بایندر های تولید خود شرکت و نمونه های مشابه داخلی و خارجی ، بررسی و تیمار های مختلف به شرح ذیل انجام گرفته است :
طرح پژوهشی اول:
در این طرح پژوهشی مقدار 30 ppb از آفلاتوکسین B1 به محیط کشت حاوی باکتری های تجزیه کننده سم اضافه و غلظت سم بعد از جذب با توکسین بایندر های مختلف با غلظت بایندر های 1.5 کیلوگرم بر تن توسط دستگاه HPLC اندازه گیری گردید:
نتایج این طرح پژوهشی نشان می دهد که استفاده از توکسین بایندر وسیع الطیف سوپر افرا با کد 10311M در خوراک دام ،طیور و آبزیان جذب قابل توجهی از آفلاتوکسین B1 نشان می دهد.
طرح پژوهشی دوم:
در یک طرح پژوهشی دیگر که با همکاری دانشگاه زنجان ،گروه علوم دامی صورت گرفت؛ مقدار 30 ppb از آفلاتوکسین G1 به محیط کشت حاوی باکتری های تجزیه کننده سم اضافه و غلظت سم بعد از جذب با توکسین بایندر های مختلف با غلظت بایندر های 1.5 کیلوگرم بر تن توسط دستگاه HPLC اندازه گیری گردید:
نتایج این طرح پژوهشی نشان می دهد که در یک نمونه خوراک آلوده به آفلاتوکسین G1 ، میزان جذب این آفلاتوکسین توسط توکسین بایندر های سنتزی بر پایه آلومینوسیلیکات ویژه با کد 10311S ، توکسین بایندر وسیع الطیف کد 10311M و توکسین بایندر سه جزئی کد 10311N تولیدی شرکت تولیدات کانسار های افرا به ترتیب بالاترین مقادیر را دارد.
مطالعات آزمایشگاهی سوم:
در یک مطالعه آزمایشگاهی صورت گرفته در آزمایشگاه علوم حیاتی فاروق بر روی نمونه های توکسین بایندر تولیدی شرکت تولیدات کانسار های افرا در مقایسه با نمونه های مشابه داخلی و خارجی ؛ مقدار 6 ppb از آفلاتوکسین B2,G2 به محیط کشت حاوی باکتری های تجزیه کننده سم اضافه و غلظت سم بعد از جذب با توکسین بایندر های مختلف با غلظت بایندر های 1.5 کیلوگرم بر تن توسط دستگاه HPLC اندازه گیری گردید:
مطالعات آزمایشگاهی سوم:
در یک مطالعه آزمایشگاهی صورت گرفته در آزمایشگاه علوم حیاتی فاروق بر روی نمونه های توکسین بایندر تولیدی شرکت تولیدات کانسار های افرا در مقایسه با نمونه های مشابه داخلی و خارجی ؛ مقدار 6 ppb از آفلاتوکسین B2,G2 به محیط کشت حاوی باکتری های تجزیه کننده سم اضافه و غلظت سم بعد از جذب با توکسین بایندر های مختلف با غلظت بایندر های 1.5 کیلوگرم بر تن توسط دستگاه HPLC اندازه گیری گردید:
نتایج این مطالعات نشان می دهد؛ در یک نمونه خوراک آلوده به آفلاتوکسین B2 میزان جذب توسط توکسین بایندر سنتزی بر پایه آلومینو سیلیکات ویژه افرا با کد 10311S و میزان جذب آفلاتوکسین G2 با توکسین بایندر سه جزئی کد 10311N افرا بالاترین مقدار را دارا می باشد.
همکاری مشترک شرکت تولیدات کانسار های افرا با مجتمع کشت و صنعت خرمدشت جهت بررسی میزان جذب زیرالنون از یک نمونه خوراک آلوده به این سم:
مطالعه دیگری با همکاری شرکت کشت و صنعت خرمدشت برروی میزان جذب مایکوتوکسین زیرالنون بر روی یک نمونه خوراک آلوده به این سم با غلظت 200ppb انجام گردید :
این مطالعه نیز نشان می دهد که میزان جذب مایکوتوکسین زیرالنون توسط توکسین بایندر و پلت بایندر کد 10000S تولید شده در شرکت تولیدات کانسار های افرا بیشترین مقدار را دارا می باشد.
نتیجه گیری و برایند کلی:
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 توجه به چندین طرح پژوهشی و فارمی انجام گرفته توسط شرکت تولیدات کانسار های افرا با چندین مزرعه دامپروری، این شرکت توانسته است با تکیه بر دانش فنی متخصصین این حوزه محصولی را روانه بازار کند که بالاترین میزان جذب انواع مایکوتوکسین را دارد:
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.