Pasėlių nuostoliai dėl grybų sukeltų infekcijų yra daugelio pasaulio šalių javų augintojų problema. Trichotecenai – viena pagrindinių mikotoksinų grupių, turinčių didelį neigiamą ekonominį poveikį grūdinių augalų auginimui ir grūdų produkcijai.

Mikotoksinai kelia grėsmę žmonių ir gyvūnų sveikatai, trukdo tarptautinei prekybai, dėl jų eikvojami maisto ir pašarų ištekliai. Todėl vis daugiau investuojama į mokslinius tyrimus ir jų rezultatų taikymą mikotoksinų sukeltoms problemoms mažinti. Deja, apie 25 proc. pasaulio derliaus kasmet užteršiama mikotoksinais, todėl žemės ūkis, maisto ir pašarų pramonė patiria daug nuostolių.

Gamtoje nustatyta daugiau kaip 200 trichotecenų, kurie aktualūs maisto ir pašarų saugai. Trichotecenus nedideliais kiekiais gamina Myrothecium, Stachybotrys, Trichothecium genčių mikroskopiniai grybai, tačiau didžiausią jų dalį išskiria Fusarium genties grybai.

Pagal cheminę struktūrą trichotecenai skirstomi į 4 tipus: A, B, C ir D. Svarbiausi iš jų yra A ir B tipų trichotecenai. Pastarieji aptinkami ir plačiau paplitę varpinių javų grūduose ir maisto produktuose kaip natūralus teršalas. C ir D tipo trichotecenų maiste ir pašaruose aptinkama rečiau. Daugelis iš jų ypač stiprūs nuodai.

A tipo trichotecenai

Svarbiausi A tipo trichotecenų atstovai yra T-2 ir HT-2 toksinai. T-2 toksiną ir jo metabolitus dažniausiai gamina ir išskiria Fusarium sporotrichioides grybai.

HT-2 toksinų dažniausiai randama kartu su T-2 toksinu Fusarium grybais užkrėstuose produktuose. HT-2 yra pagrindinis T-2 metabolitas. Abiejų toksinų dažnai aptinkama įvairių augalų (kviečių, kukurūzų, miežių, avižų, ryžių) žaliavoje ir produkcijoje. Lietuvoje smulkiuosiuose grūduose (avižose, miežiuose) A tipo trichotecenų aptinkama gana dažnai.

Mažai duomenų apie T-2 ir HT-2 toksinų kinetiką žmogaus organizme. Tačiau žinoma, kad HT-2 yra vienas pagrindinių T-2 toksino metabolitų ir visuotinai pripažįstama, kad HT-2 poveikis organizmams gali būti toks pat kaip ir T-2 – abu toksinai yra labai stiprūs odos dirgikliai.

Vandenyje netirpus mažos molekulinės masės junginys T-2 atsparus ugniai ir UV spinduliams, todėl įprastai perdirbant maistą nesuyra. Abu toksinai yra stabilūs esant neutraliai ir rūgščiai pH reakcijai, todėl patekę į skrandį jie nehidrolizuojami. Šie mikotoksinai suyra naudojant 3–5 proc. hipochloritą, tačiau metodas nėra veiksmingas, nes pakinta produkto skonio savybės.

B tipo trichotecenai

Vieni labiausiai paplitusių mikotoksinų Lietuvoje ir kitose Europos šalyse yra B tipo trichotecenai: deoksinivalenolis (DON) ir jo metabolitai – 3-acetyl-deoksinivalenolis (3-ADON) ir 15-acetyl- deoksinivalenolis (15-ADON). Šios grupės toksinus dažniausiai sintetina Fusarium culmorum, Fusarium graminearum, Fusarium pseudograminearum genties mikroskopiniai grybai. DON dažniausiai paplitęs ir analizuojamas Fusarium mikotoksinas visame pasaulyje ir Lietuvoje.

Taip pat dažnai sutinkami 3-ADON ir 15-ADON trichotecenai, kurie yra natūralūs antriniai grybelių metabolitai ir prisideda prie bendro DON sukelto toksiškumo. DON antrinių metabolitų dažnai aptinkama grūdų mėginiuose (apie 10–20 proc. grūdų mėginių aptinkama jų acetilo forma, tokia kaip 3-ADON ir 15- ADON).

Toksiškiausias yra 15-ADON, ne toks toksiškas – DON ir mažiausiai – 3-ADON. Per pastaruosius kelerius metus šių modifikuotų formų problema išryškėjo, nes jų buvimas gali padidinti bendrą toksinų kiekį maiste. DON ir jo metabolitai taip pat išlieka stabilūs aukštoje temperatūroje ir rūgščioje terpėje, o sandėliuojamuose produktuose koncentracija gali nepakisti ilgus metus.

Mikotoksikozės požymiai

Plačiai paplitęs trichotecenų toksikologinis poveikis vis dar kelia didelį susidomėjimą augalų biotechnologijos, ląstelių biologijos, maisto chemijos ir biochemijos tyrinėtojams. A tipo trichotecenai daug toksiškesni gyvūnams ir žmonėms nei augalams.

Trichotecenai klasifikuojami kaip virškinamojo trakto toksinai, dermatotoksinai, imunotoksinai, hematotoksinai ir genų toksinai. Klinikinis trichotecenų poveikis žinomas kaip mikotoksikozė. Ūmus poveikis sukelia leukocitozę, karščiavimą, galvos skausmą, svaigulį, virškinamojo trakto sutrikimus (pilvo skausmą, viduriavimą, pykinimą, vėmimą). Suvartojus ypač dideles dozes toksinų, gali kilti į šoką panašus sindromas, kuris gali pasibaigti mirtimi. Lėtinis poveikis pasireiškia anoreksija, sumažėjusiu svoriu, sulėtėjusiu augimu, pykinimu, imuninės, nervų ir reprodukcinės sistemos degeneracija.

Vėmimas, sumažėjęs svoris ir kiti virškinamojo trakto sutrikimai yra dažniausiai B tipo trichotecenų funkciniai pasireiškimai. O imunotoksiškumą, citotoksiškumą ir neurotoksiškumą sukelia A tipo trichotecenai. Be to, žinoma, kad T-2 ir HT-2 yra toksiškesni, palyginti su DON. Mažesnės T-2 ar HT-2 koncentracijos gali turėti tokį pat ar net didesnį poveikį gyvūnų ir žmonių sveikatai, palyginti su didesnėmis DON koncentracijomis užterštuose grūduose.

Atsiradimo priežastys

Aplinkos sąlygos, pavyzdžiui, santykinė drėgmė ir temperatūra, daro didelę įtaką fuzariozės vystymuisi grūduose. Prognozuojant F. graminearum, F. culmorum ir jų produkuojamo DON kviečių užteršimo rizikai įvertinti prieš ir grūdų brendimo laikotarpiu, gali būti naudojama agrometeorologinė informacija. Skirtingų mikotoksinų gamybai pirmiausia įtakos turi aplinkos sąlygos, augalininkystės ir sandėliavimo metodai. Užterštumas mikotoksinais būdingas įvairioms pasaulio šalims, tačiau aptinkamos koncentracijos dažnai varijuoja atsižvelgiant į geografines klimato sąlygas. Mikotoksinai yra natūralūs grūdų teršalai, todėl jų gamyba, buvimas dažnai neišvengiamas ir priklauso nuo įvairių aplinkos veiksnių lauke ir sandėliuose.

Gaminamo toksino kiekį lemia fiziniai (t. y. drėgmė, santykinė drėgmė, temperatūra ir mechaniniai pažeidimai), cheminiai (pvz., anglies dioksido, deguonies kiekiai, substrato sudėtis, insekticidai ir fungicidai) ir biologiniai veiksniai (pvz., augalų veislė, stresas, vabzdžiai ir kt.). Drėgmė ir temperatūra turi didelės įtakos pelėsių augimo spartai ir mikotoksinų gamybai.

Grūdų užsikrėtimas Fusarium patogenais įvyksta per javų vegetaciją ir mikotoksinų sintezė prasideda bręstančiuose grūduose dar lauke. Svarbi Fusarium genties ypatybė yra ta, kad tą patį toksiną gali gaminti skirtingos Fusarium rūšys ir viena rūšis gali gaminti įvairius mikotoksinus tuo pačiu metu. Todėl tame pačiame grūdų mėginyje galima rasti daugiau nei vieną metabolitą.

LAMMC atliktuose trichotecenų paplitimo tyrimuose buvo nustatyti net penki B tipo trichotecenų deriniai vasarinių kviečių grūduose.

Lietuvoje augintų vasarinių kviečių grūduose aptikta visų trijų pagrindinių B tipo trichotecenų kompozicija. Tačiau kompozicijų pasiskirstymas kiekvienais metais gali skirtis, nelygu aplinkos sąlygos. O maistas ir pašarai, užteršti keliais mikotoksinais, gali veikti sinergiškai, nes vieno mikotoksino poveikis gali sustiprėti dėl kitų teršalų. Todėl rekomenduojama stebėti mikotoksinų atsiradimą ir jų sudėties pokyčius.

Skirtingais tyrimų metais LAMMC atliktuose tyrimuose A tipo trichotecenų pasiskirstymas buvo nevienodas. Dažniausiai T-2 toksinas aptinkamas kartu su HT-2. Todėl, jeigu mėginyje randamas T-2 junginys, visada yra tikslinga atlikti ir HT-2 analizes, nes šio toksino gali būti net kelis kartus daugiau.

Lyginant Lietuvoje auginamų miežių ir avižų grūdus, didesnė taršos rizika T-2 ir HT-2 toksinais išlieka avižose. Jų pasėlių Lietuvoje vis daugėja, o keičiantis klimatui nuo 2015 m. šių toksinų avižų grūduose aptinkama labai dažnai. Klimato veiksniai, tokie kaip drėgmė ir temperatūra, gali paskatinti toksinų gamybą, tačiau šis klausimas dar nėra visai išnagrinėtas.

Grūdų laikymo sąlygos

Netinkamos grūdų laikymo sąlygos sudaro galimybes kisti mikotoksinų koncentracijoms. Aukšta temperatūra ir didelė drėgmė yra svarbiausi veiksniai, darantys įtaką laikomų grūdų kokybei. Kiekvienas iš jų gali sukelti sparčiai mažėjantį grūdų daigumą, pabloginti salyklinių grūdų kokybę, miltų kepimo kokybę, spalvą, cheminę sudėtį. Fiziniai temperatūros pokyčiai, vėjas ir krituliai gali turėti didelės įtakos ir mikotoksinų buvimui pašaruose, maiste. Todėl labai svarbu atlikti nuolatinę maisto ir pašarų kontrolę, įvertinti riziką.

Norint kontroliuoti mikotoksinų kiekį grūdų gamybos sektoriuje, turėtų būti atsižvelgiama į gerąją žemės ūkio praktiką, kuri padėtų išvengti patogeninių mikroskopinių grybų augimo. Svarbiausi principai: sėjomainos taikymas, atsparesnių veislių pasirinkimas, sėjant svarbu išlaikyti rekomenduojamą atstumą tarp eilių ir augalų, laikytis tinkamos dirvos ir auginamų kultūrų priežiūros, nuimti derlių optimaliu laiku, kuo mažiau vėluojant, grūdus svarbu tinkamai išdžiovinti (rekomenduojama, kad drėgnis būtų mažesnis nei 15 proc.) ir sandėliuoti gerai vėdinamuose, vienodos temperatūros sandėliuose.

Viso pasaulio mokslininkai, dirbantys maisto kokybės ir saugos klausimais, siekia sukurti lankstų mikotoksinų rizikos vertinimo modeliavimo metodą. Supratimas apie trichotecenus gaminančių grybų patogeniškumą ir trichotecenų biosintezės reguliavimas vis labiau padeda kovoti su jų plitimu visoje Europoje, Šiaurės Amerikoje ir kituose žemynuose. Dėl mikotoksinų cheminių struktūrų sudėtingumo jie vis išlieka svarbus analitinis iššūkis.