СВЧ – обработка как способ деконтаминации зерна от микотоксинов

Обеспечение населения продуктами животноводства высокого качества является современной проблемой сельскохозяйственной науки и практики. Нередко в кормах и продуктах животноводства обнаруживаются токсиканты как природного, так и техногенного происхождения, что способствует резкому снижению качества продуктов питания. Взаимосвязь «качественные корма – здоровые животные – здоровые люди для современной цивилизации совершенно очевидны [2].

Некачественные корма могут не только снизить продуктивность животных, но и привести к их гибели. Одним из важнейших показателей качества и безопасности кормов является содержание микотоксинов - вторичных метаболитов микромицетов [2, 3].

При попадании в организм, микотоксины вызывают глубокие изменения в тех или иных системах, в отдельных органах и тканях. Главным образом, микотоксины затрагивают печень, почки, желудочно-кишечный тракт, селезенку, головной мозг и нервную систему. В большинстве случаев целевой орган – печень, поскольку это центр детоксикации микотоксинов.

Микотоксины в организме животных и птицы поражают кроветворные и иммунокомпетентные органы, такие как селезенка, вилочковая железа, костный мозг, лимфоциты, макрофаги, полинуклеарные клетки, подавляют гуморальный и клеточный иммунитет [9]. Негативное влияние микотоксинов возрастает в случае низкого уровня протеинов и жиров в рационе, дефиците витаминов, экстремальных температурах, наличии инфекционных агентов [5]. Микромицеты могут поражать все виды кормов – грубые, сочные, концентрированные [7]. Последние исследования указывают на высокий риск контаминации основных видов комбикормового сырья [4].

В связи с чем, поиск способов обработки сырья растительного происхождения для снижения в нем микотоксинов остается актуальной на сегодняшний день.

Для понижения содержания и полного избавления от микотоксинов используют различные методы и их сочетания: механические, биологические, физические и электрофизические, химические [6, 8, 11, 12,13].

Анализ научных публикаций по изучению физических методов снижения содержания микотоксинов в кормах показал, что они являются достаточно эффективными. Однако, для применения физических методов в комбикормовой промышленности необходимо определение рациональных параметров их выполнения, а также установление оптимальных комбинаций различных методов для конкретных микотоксинов [1].

Одним из методов разрушения токсинов в кормах является сверхвысокочастотная обработка (СВЧ). Это комбинированный метод, в котором сочетается воздействие двух полей — электромагнитного и теплового. Данный метод безопасен и технологичен. Явления, наблюдаемые при воздействии СВЧ- энергии на живые ткани, имеют в основном тепловой характер. Электротермический метод СВЧ-воздействия обладает следующими преимуществами по сравнению с обычным температурным нагревом: тепловая безынерционность; высокий кпд преобразования электрической энергии в тепловую (90 %); возможность избирательного, равномерного, быстрого нагрева; экологическая чистота нагрева; фунгицидное и бактерицидное действие [8, 10].

В связи с выше изложенным, перед нами была поставлена цель оценить эффективность СВЧ-обработки зерна как способа, понижающего загрязненность кормов микотоксинами.

Материал и методы исследований. Для проведения исследований по определению эффективности СВЧ-обработки как альтернативного способа, понижающего загрязненность кормов микотоксинами, были отобраны образцы корма, в которых определили содержание некоторых микотоксинов. Методом иммуноферментного определения микотоксинов (ГОСТ 31653-2012) установили содержание Т-2 токсина и ократоксина А–0,1, соответственно. Данные концентрации находятся на границе уровня предельно-допустимых концентраций, но при совместном поступлении могут вызвать усиление токсического действия или «эффект синергизма».

Кроме того, пробы были происследованы на общую токсичность в соответствии с ГОСТ 31674-2012 на соответствие требованиям ГОСТ Р 539002010 по органолептическим и физикохимическим показателям.

Для определения общей токсичности исследуемого зерна использовали экспресс-методы определения общей токсичности биотестированием кормов на стилонихиях , на кроликах и мышах.

Экспресс-метод на стилонихиях основан на извлечении из исследуемых кормов различных фракций токсических веществ параллельно ацетоном и водой с последующим воздействием этих экстрактов на простейших. При этом оценку результата биотеста дают по реакции гибели инфузорий.

Кожная проба на кроликах и острый опыт на мышах дает возможность учесть дермонекротическое действие токсинов и их воздействие на пищеварительную систему теплокровных животных. Результат определяют по совокупности реакций в обоих методах: корм нетоксичный (нетоксичен в обоих тестах), корм токсичный (токсичен хотя бы в одном тесте). Результаты определения общей токсичности оказались отрицательными и корма были признаны нетоксичными (контрольная проба).

Полученный образец корма испытывали на общую токсичность биотестированием на стилонихиях, кожной пробой на кроликах и тест-реакцией на белых мышах, результаты этих тестирований определил образец пробы как токсичный (Таблица 1).

После чего были отобраны две пробы, которые были подвергнуты СВЧ-обработке, одна из которой (первая) – в увлажненном состоянии (влажность не менее 30 %) двойной экспозицией в течение 120 секунд при частоте 915 ГГц и мощности 50 кВт. Вторая проба зерна (ячменя) подвергалась СВЧ - обработке при его влажности не более 14% при тех же режимах, но с экспозицией 90 секунд. Полученные образцы также были происследованы биотестированием на стилонихиях, кожной пробой на кроликах и тест-реакцией на белых мышах.

Результат исследований. При проведении биотестирования на Stylonychia mytilus было установлено, что выживаемость простейших при исследовании водного раствора ацетонового экстракта токсичного корма была ниже на 36 % по сравнению с контрольным образцом. Из таблицы видно, что СВЧ - обработка слаботоксичного зерна способствовала снижению токсичности корма.

СВЧ – обработка зерна снижала летальность Stylonychia mytilus на 30 и 18 %

При исследовании проб токсичного корма на кроликах была отмечена гиперемия и отечность, болезненность и шелушение кожи. Белые мыши, получавшие экстракт токсичного корма, были угнетенные, а при вскрытии умерщвленных животных была обнаружена гиперемия слизистых желудка и кишечника.

Таблица 1 – Результаты определения токсичности зерна (ячменя), подвергнутого СВЧ- обработке.

Пробы корма	Выживаемость Stylonychia mytilus, %	Кожная проба на кроликах	Тест-реакция на белых мышах
Токсичный корм	56±1,14	положительная	гиперемия слизистой желудка и кишечника
Контрольный образец	92±1,86	отрицательная	отрицательная
Первая проба	86±1,55	отрицательная	отрицательная
Вторая проба	72±2,16	отрицательная	отрицательная

Кожная проба на кроликах и тест-реакция на белых мышах дали отрицательные результаты при исследовании контрольного образца корма и образцов корма, подвергнутых СВЧ – обработке. Однократное пероральное введение белым мышам масляного раствора ацетонового экстракта контрольного и опытных образцов корма не вызвало каких-либо изменений в клиническом статусе подопытных животных, а при вскрытии трупов не были обнаружены патологические изменения во внутренних органах.

При определении уровня микотоксинов методом иммуноферментного анализа было установлено, что обработка проб СВЧ способствует снижению уровня микотоксинов. Так содержание Т-2 токсина и охратоксина А в первой пробе составило 0,036 и 0,04 мг/кг, а во второй – 0,03 и 0,03 мг/кг, соответственно.

Заключение. Результаты проведенного биотестирования на простейших, на кроликах и белых мышах позволили сделать вывод о том, что СВЧ – обработка зерна (ячменя) понижает токсичность корма, причем наибольший эффект достигается при двойной обработке увлажненного зерна в течение 120 секунд. Также данный электрофизический способ способствует деконтаминации зерна и продуктов его переработки от микотоксинов и может быть использован для повышения безопасности кормов растительного происхождения.

Резюме

В исследуемых пробах кормов определяли общую токсичность согласно ГОСТ 316742012 на 3-х видах тест-объектов (стилонихии, кролики, белые мыши). Полученные результаты позволили сделать вывод о том, что СВЧ–обработка зерна (ячменя) понижает общую токсичность корма, что подтверждается повышением выживаемости Stylonychia mytilus, отсутствием дермонекротического действия токсинов и их воздействием на пищеварительную систему теплокровных животных. Кроме того, было установлено, что данный электрофизический метод способствует деконтаминации зерна и продуктов его переработки от микотоксинов и может быть использован для повышения безопасности кормов растительного происхождения.