Клеточная стенка дрожжей Saccharomyces cerevisiae - эффективный адсорбент микотоксинов

Р. А. Ахмадышин, А. В. Канарский, З. А. Канарская КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА ДРОЖЖЕЙ SACCHAROMYCES CEREVISIAE -ЭФФЕКТИВНЫЙ АДСОРБЕНТ МИКОТОКСИНОВ

Выявлены высокие показатели адсорбции микотоксинов: афлатоксинов, зеараленона, Т-2 токсина, охратоксина А, патулина и дезоксиниваленола клеточной стенкой дрожжей Saccharomyces cerevisiae в условиях in vitro. В опытах на белых крысах отмечено сохранение всех лабораторных животных на фоне применения Т-2 токсина (при LD50) и адсорбирующего действия клеточной стенки дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

Являясь токсичными метаболитами микроскопических грибов (плесеней), микотоксины наносят огромный урон животноводству и птицеводству, воздействуя на здоровье и продуктивность животных и птиц. Наиболее распространенными микотоксинами являются афлатоксины, Т-2 токсин, зеараленон, охратоксин А, патулин и дезоксиниваленол (ДОН). Содержание этих микотоксинов в кормах регламентируется «Ветеринарными правилами и нормами по безопасности кормов, кормовых добавок и сырья для производства кормов (ВетПиН)». Однако следует отметить, что, обладая кумулятивными свойствами, микотоксины даже в пределах допустимой концентрации могут привести к отдаленным последствиям. Для снижения неблагоприятного действия микотоксинов на здоровье животных в корма вводят адсорбенты.

Мы рассматриваем возможность применения клеточной стенки дрожжей Saccharomyces cerevisiae в качестве энтеросорбента.

Целью данной работы является определение адсорбции афлатоксинов, зеараленона, Т-2 токсина, охратоксина А, патулина и дезоксиниваленола клеточной стенкой дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

Результаты исследований и их обсуждение

Важной характеристикой селективного адсорбента микотоксинов является максимальная адсорбция микотоксинов в короткий промежуток времени, поэтому провели эксперимент (рис. 1), по которому определили динамику адсорбции микотоксинов клеточной стенкой.

Максимальная адсорбция клеточной стенкой афлатоксинов, зеараленона, охратокси-на А в течение 5 минут отражает высокую селективность к этим микотоксинам. Восходящая тенденция адсорбции Т-2 токсина в данных временных интервалах может быть объяснена вероятной «неготовностью» пространственной структуры адсорбента к адсорбции Т-2 токсина в течение 5 минут. В последующие 10 минут происходит поглощение адсорбентом воды, вследствие этого - полисахариды клеточной стенки набухают, увеличивается удельная поверхность и объем пор клеточной стенки, в результате отмечается увеличение адсорбции Т-2 токсина.

Рис. 1 - Динамика адсорбции микотоксинов клеточной стенкой дрожжей

Saccharomyces cerevisiae

Поскольку извлечение из водной среды патулина и дезоксиниваленола затруднительно, то было принято решение проводить адсорбцию в этиловом спирте. Проведение адсорбции в этиловом спирте позволило получить экспериментальные данные иного характера (рис. 2).

Рис. 2 - Адсорбция патулина и дезоксиниваленола клеточной стенкой дрожжей S. cerevisiae

Представленные на рисунке 1 данные адсорбции Т-2 токсина, а также результаты адсорбции патулина (рис. 2) отражают, что клеточная стенка дрожжей Saccharomyces cerevisiae эффективно адсорбирует микотоксины в естественном (насыщенном водой) состоянии.

Превосходные показатели адсорбции микотоксинов in vitro несомненно должны подтверждаться и в условиях in vivo (табл.1). В эксперименте на белых крысах применили микотоксин Т-2, являющийся самым токсичным из всех микотоксинов, использованных нами in vitro. Полученный энтеросорбент микотоксинов сравнили с аналогом - «Микосорбом» (производитель Alltech, США).

При вскрытии павших животных отмечались признаки носового кровотечения, кровоизлияния и катарально-геморрагическое воспаление желудочно-кишечного тракта, отек легких и головного мозга, т.е. характерные признаки острого Т-2 токсикоза. Оставшиеся животные были угнетены, малоподвижны, слабо реагировали на внешние раздражители, наблюдались рвота, диарея, отказ от корма и воды. В группах, получавших адсорбенты,

Таблица 1 - Выживаемость крыс при острой интоксикации Т-2 токсином на фоне применения адсорбентов

Группы Адсорбент Количество Количество погибших

животных животных животных

в опыте в 1-е сутки во 2-е сутки в 3-и сутки

1 Контроль (без адсорбента) 10 2 1 1

2 Энтеросорбент микотоксинов 10 0 0 0

3 «Микосорб» 10 0 0 0

за это же время гибели крыс не наблюдали, животные были угнетены, но более активны в сравнении с животными первой группы, подвижны, признаки диареи выражены слабо, аппетит сохранен.

На основании полученных результатов экспериментов in vitro и in vivo можно сделать следующие выводы:

1. Клеточная стенка дрожжей Saccharomyces cerevisiae, обладает выраженной адсорбирующей способностью к микотоксину Т-2, афлатоксинам (В1, В2, G1, G2), охратокси-ну А, зеараленону, дезоксиниваленолу.

2. Клеточная стенка дрожжей Saccharomyces cerevisiae может быть рекомендована к применению в животноводстве и птицеводстве в качестве энтеросорбента для профилактики микотоксикозов.

Экспериментальная часть

Материалы и методы исследований. Применяли клеточную стенку, полученную нами из биомассы дрожжей S. cerevisiae протеолизом ферментным препаратом Protex 6L (изготовитель Genencor International, США), содержащий щелочную сериновую протеазу субтилизин (К.Ф. 3.4.21.62). Выход клеточной стенки составил 19,95±0,75%, содержание белка в клеточной стенке (определялся методом Барнштейна) - 10,80%. Удельная поверхность клеточной стенки, определенная по методу БЭТ (Брунауэра-Эмметта-Теллера) - 0,0832 м2/г.

В работе применялись государственные стандартные образцы микотоксинов: афлатоксинов (В1, В2, Gi и G2), охратоксина А, зеараленона, Т-2 токсина, патулина и дезоксиниваленола. Адсорбцию микотоксинов проводили в 5 мл воды (рН 5,5), либо этилового спирта (патулин, дезокси-ниваленол) в соотношении микотоксин: адсорбент 1:1000.

Количественное определение микотоксинов проводили методом тонкослойной хроматографии с поддержкой программы денситометрии Sorbfil TLC Videodensitometer (программа предназначена для количественной оценки и расчета параметров в тонкослойной хроматографии).

Для экспериментов in vivo использовались самцы нелинейных белых крыс массой 180-200 г. Крысам натощак внутрижелудочно с помощью зонда вводили болюсы содержащие Т-2 токсин в дозе 3,2 мг/кг массы тела - первой группе и болюсы содержащие токсин в той же дозе и дополнительно исследуемый адсорбент в соотношении микотоксин : адсорбент 1:1000 - второй группе крыс. За животными вели наблюдение в течение 72 часов.

© Р. А. Ахмадышин - асп. каф. пощевой биотехнологии КГТУ; А. В. Канарский - д-р техн. наук, проф. той же кафедры; З. А. Канарская - канд. техн. наук, доц. той же кафедры.