Птахівництво 2016 / Антибіотики в зерні / Матеріали ХІІ Міжнародної конференції - Державна дослідна станція птахівництва НААН | Птахівництво України | Відділ птахівництва | Інститут птахівництва | Домашня птиця - Бірки


Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100 Hosting Ukraine

Доросла птиця

Продамо однорічних індиків кросу Харківський по 36 грн за 1 кг живої маси.
Тел.: 095-250-50-02, 097-928-46-44.

Конференція

Органічне агровиробництво: освіта і наука | Всеукраїнська науково-практична конференція

Poultry Market - птахівництво України і світу. Менеджмент, аналітика, реформи, стандарти, технології.

Докладніше

SCOPUS

Рекомендації щодо користування наукометричною базою даних «Scopus»

Докладніше...

Міжвідомчий науково-виробничий збірник "Птахівництво"

Проблематика збірника: питання генетики, інкубації, фізіології, біохімії та профілактики хвороб, розведення, технології утримання та годівлі сільськогосподарської птиці, економіка та маркетинг.

 

Система HACCP

Гармонізація вітчизняних та міжнародних стандартів у сфері  якості та безпеки харчових продуктів диктує необхідність впровадження HACCP-сумісних технологій на всіх етапах виробництва тваринницької продукції.

Калькулятор кормів

Розраховує добову норму згодовування корму для індиків в залежності від температури в пташнику, сирого протеїну, обмінної енергії, живої маси, добового приросту маси та яйцепродукції за формулою Івка-Мельника.

Докладніше...

Новини технологій

Вчені та фахівці ветеринарної медицини Університету Аубурн, США створили експертну систему з діагностики захворювань птахів



Докладніше...

 

У Нідерландах створили робота для збору курячих яєць. Робот PoultryBot також виконує додаткові функції моніторингу мікроклімату.

Робот PoultryBot

Докладніше...

 

Альтернативна енергетика. Компанія V3Solar розробила сонячні панелі, що  можуть істотно вплинути на ринок. За рахунок їхнього способу вдалося покращити енергоефективність роботи сонячних елементів в 20 разів.

V3 Spin Cell

Докладніше..

Питання і відповіді

  • Які дані потрібні для оптимізації раціону годівлі птиці >>>
  • Профілактика перетоніта у курей >>>
  • Фактори що впливають на яєчну продуктивність птиці та на якість яєць - cхематичний аналіз >>>
  • Довідник формул по птахівництву >>>
  • Психрометрична таблиця гігрометра для визначення відносної вологості повітря >>>
  • Сім безперечних тверджень про систему ХАССП (HACCP) >>>

Однією з найважливіших проблем виробництва зерна є його безпечність. Критеріями якості і безпечності для здоров’я тварин зерна та зернобобових в Україні прийняті:  фізико-хімічні показники, відсутність або допустимий рівень пестицидів, токсичних елементів, токсичності, кислотності, радіонуклідів, зараженості шкідниками та  смітної домішки. Нормальне здорове зерно має характерне забарвлення, блиск, запах і смак   (визначають органолептично і згідно з  ГОСТ 10967-90).

 Котик А.М., Труфанова В.О., Труфанов О.В.

Антибіотики  в зерні // Матеріали ХІІ Міжнародної конференції «Птахівництво 2016», 13-15 вересня 2016 р. С. 41-49.

Однією з найважливіших проблем виробництва зерна є його безпечність. Критеріями якості і безпечності для здоров’я тварин зерна та зернобобових в Україні прийняті:  фізико-хімічні показники, відсутність або допустимий рівень пестицидів, токсичних елементів, токсичності, кислотності, радіонуклідів, зараженості шкідниками та  смітної домішки. Нормальне здорове зерно має характерне забарвлення, блиск, запах і смак   (визначають органолептично і згідно з  ГОСТ 10967-90).

В кормовиробництві і  тваринництві  часто мова йде про зерно дефектне (пошкоджене, зіпсоване, недоброякісне). Згідно з «Методичними вказівками по санітарно-мікологічній оцінці та поліпшенню якості кормів (затвердженими Державним департаментом ветеринарної медицини МінАПК України, № 15-14/73 від 06.03.1998 р.)»  при надходженні на дослідження дефектного зерна чи зерна після самозігрівання в ньому визначають ступінь пошкодженості. Розрізняють чотири ступені дефектності зерна: перший – «зерно має солодовий запах»; другий – «зерно з плісняво-затхлим запахом; зовнішнє покриття без блиску, потемніле; ендосперм та зародок при ураженні їх мікроорганізмами  можуть бути  темного кольору»; третій –  «з плісенево-гнильним запахом; колір зовнішнього покриття темний; ендосперм кремовий; відмічається ураження зародка»; четвертий – «зерно має гнильний запах, ендосперм коричневого кольору». «Зернофураж першого та другого ступенів дефектності підлягає подальшому санітарно-мікологічному дослідженню з метою визначення його придатності для згодовування тваринам. Зернофураж третього та четвертого ступенів дефектності вважається недоброякісним і непридатним  для використання». До зіпсованого відносять фузаріозне зерно – зерно, уражене грибами роду фузаріум: білувате, крейдяне із повною втратою блиску, іноді з плямами оранжево-рожевого кольору, зморщене, нежиттєздатне (ДСТУ 3768-2010 НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ). В окрему категорію виділяють знебарвлене і рожевозабарвлене нефузаріозне зерно жита, ячменю, пшениці,  уражене деякими видами грибів чи бактеріями Erwinia rhapontici .

Зниження якості зерна і його псування є результат життєдіяльності мікроорганізмів (бактерій і грибів), засміченості зерна насінням смітних рослин, а також  розвитку і життєдіяльності комах - комірних шкідників. 

Мікробіологічний критерій оцінки безпечності зерна і зернопродуктів для здоров´я людей і тварин включає визначення в продукті бактерій, грибів  і їх біологічно активних метаболітів.

Очевидно, існує певна закономірність у виявленні ролі токсичних метаболітів мікроорганізмів як факторів забруднення зерна: вивчення мікотоксинів набуло актуальності лише на початку 60-х років минулого століття, тобто через десятки років після становлення мікології як науки; роль  бактеріальних токсинів  як потенційного фактору забруднення зерна на сьогодні залишається нез’ясованою:

Мікробіологічні фактори забруднення зерна

Мікроскопічні гриби

Мікотоксини

Бактерії

Біологічно активні (токсичні) метаболіти  бактерій

Відомі два століття

Відомі з 1961 року

Відкриті і вивчені як патогенний фактор починаючи з 1849-1873 рр

 

??

 

Згідно з Наказом Мінагрополітики України від 19.03.2012 № 131 «Про затвердження Переліку максимально допустимих рівнів небажаних речовин у кормах та кормовій сировині для тварин» для кормів всіх видів встановлені такі мікробіологічні критерії безпеки:

Мікроорганізми

Максимально допустимий рівень (КУО/ г)

Мезофільні аеробні і факультативно анаеробні мікроорганізми – КМАФАнМ (загальна мікробна забрудненість)

 

5 . 105

Гриби

5 . 104

Ентеробактерії

3 . 102

Сальмонели, патогенні штами кишкової палички, сульфітредукуючі клостридії, патогенні єрсинії, коагулазо-позитивні S. aureus

 

Не допускається

 

В Україні прийнято контролювати в кормах для всіх видів тварин можливу наявність мікотоксинів (афлатоксинів, охратоксинів, Т-2 токсину, дезоксиніваленолу і зеараленону).

Інша ситуація – з контролем в кормах біологічно активних метаболітів бактерій; такого роду контроль не здійснюється, однак присутність в зерні бактерій – їх МДР дорівнює 5.10КУО/ г – свідчить про можливу наявність продуктів їх життєдіяльності, в тому числі – токсинів, антибіотиків, поверхнево-активних речовин.

Як в кормовиробництві так і в тваринництві лабораторний контроль партій корму та кормових інгредієнтів, як правило, обмежується оцінкою загального мікробного обсіменіння, дозволяє ідентифікувати неширокий спектр мікроорганізмів  і виявити обмежене число видів бактерій, які мають медико-санітарне значення. Таку ситуацію, коли в кормовиробництві фактично не контролюється присутність мікроорганізмів, яким властива здатність накопичуватися в кормах і які є патогенними і/або токсигенними для тварин та людини, розцінюють як парадоксальну і вважають  актуальним як для кормовиробництва так і для тваринництва вивчення видового різноманіття мікрофлори зерна (Афонюшкин В. Н. и др. 2007; 2010), Бородай В.П. и др.,2012). Одним з мікробіологічних критеріїв оцінки якості зерна та зернопродуктів прийнято наявність Bacillus cereus і B. subtilis. Так, в Іспанії і Нідерландах прийнятним рівнем забруднення зернових  B. cereusє < 10 КУО / г, в Ірландії  < 102 КУО/г  B. cereus і B. subtilis [IMNRC 2003]. В Польщі зернопродукти  є носіями лецитиназа-позитивних β-гемолітичних штамів Bacillus cereus; рівень контамінації  перевищує 102 КУО/г. Потенційно блювотні штами Bacillus cereus  склали 5,3% від усіх штамів, виділених від зернових (E. G. Daczkowska-Kozon, 2009). Широко розповсюджені в зерні та інших кормових та харчових продуктах, стійкі до несприятливих умов (висока температура, зневоднення) мікроорганізми з роду Bacillus;  відмічається тенденція до посилення такої резистентності (Heyndrickx a. Scheldeman, 2002; Mi Hwa Oh, 2006). 

Очевидно,     мікробіологічним критерієм оцінки якості (безпечності) зерна – окрім врахування  наявності (допустимих рівнів) бактерій, грибів та мікотоксинів – має бути наявність або відсутність бактеріальних метаболітів: токсинів, антибіотиків та інших біологічно активних факторів. Однак інформація про находження в зерні бактеріальних метаболітів вкрай обмежена. Застосування антибіотиків у субтерапевтичних дозах для стимулювання росту та розвитку с.-г. тварин та птиці було широко розповсюджене в Європі до 2006 року. Проте, після виявлення розвитку резистентності мікроорганізмів до антибіотиків у гуманній медицині, як наслідок застосування антибіотиків в якості стимуляторів росту для продуктивних тварин, з 2006 року в країнах Європейського Союзу була введена заборона на використання у тваринництві антибіотиків з метою прискорення росту.

 

Бактеріальні  токсини розрізняються залежно від характеру їх біологічних ефектів на макроорганізм.

Гіалуронідази, колагенази, фосфоліпази здатні пошкоджувати екстрацелюлярні структури або плазматичні мембрани еукаріотичних клітин за допомогою ферментативного гідролізу або в результаті формування пір, що призводить до прямого лізису клітин і поширенню збудників в макроорганізмі.

Інша група  токсинів вражає клітини-мішені за рахунок пригнічення синтезу білка; субстратами для них є фактор елонгації і рибосомальна РНК.

Бактеріальні токсини третьої групи можуть викликати активацію або модифікацію різних внутрішньоклітинних білків-месенджерів, що призводить до різких порушень функціональної активності клітин без їх загибелі.

Стафілококовим  і стрептококовим ентеротоксинам, які діють на  клітини імунної системи, властива  пірогенна активність.

Особливу категорію складають нейротоксини збудників ботулізму і правця. Токсини збудників ботулізму ингибують вивільнення ацетилхоліну в синаптичних структурах, тим самим обумовлюючи розвиток нейропаралітичного  синдрому. Токсини збудника правця пов'язуються з рецепторами пресинаптичної мембрани мотонейронів, а також порушують функції  нейронів спинного мозку (Верт О.В., 1999).

Антибіотики бактеріального походження як фактор забруднення зерна відрізняються від бактеріальних  токсинів лише порівняно меншою токсичністю.

Бактерії продукують  широкий спектр ефективних поверхнево-активних речовин.  Наприклад, представники родів Bacillus (грампозитивні) і Pseudomonas (грамнегативні) продукують ліпопептидні біосурфактанти (ЛПБС; LPBSs). Структури ЛПБС складні і різноманітні, в основі яких гідрофобні частини жирних кислот і гідрофільні пептидні ланцюги. ЛПБС проявляють різні види біологічної активності, включаючи поверхневу (викликають ефективне зменшення поверхневого натягу), анти-клітинну і анти-ферментативну. Їм властива  невисока токсичність (Niran Roongsawang et al., 2011), однак ці поверхнево-активні речовини можуть взаємодіяти з іншими токсичними факторами і проявити ефект синергізму.

Якщо при оцінці безпеки зерна вважається допустимою загальна мікробна забрудненість 5 . 105 КУО/ г, то слід  бути впевненим, що ці 5 . 105 КУО/ г не забруднили зерно якимись біологічно активними метаболітами – в першу чергу, антибіотиками чи токсинами (для багатьох – якщо не всіх – антибіотиків бактеріального походження властива токсичність по відношенню до тваринного організму).

Результати виконаних в лабораторії мікотоксикології Державної дослідної станції птахівництва НААН протягом останніх 12 років  аналізів понад 200 зразків зерна і зернопродуктів (кукурудзи і глютену кукурудзяного, ячменю, пшениці і пшеничних висівок, гречки, рису, проса і пшона, сорго, соняшникової макухи і шроту, соєвого шроту), доставлених з тваринницьких і птахівничих підприємств України різних форм власності, а також насіння дикоростучих трав (стоколос, пирій) показали, що в усіх без винятку досліджених зразках містяться антибіотичні фактори невідомої природи. Виявлені антибіотики активні відносно Bacillus subtilis, характеризуються широким діапазоном значень показника хроматографічної рухливості та розмірами зон відсутності росту тест-мікроорганізмів, зберігають активність після нагрівання при 100оС протягом 20-30 хвилин. В зерні як правило  виявляються бактерії-ендофіти. Одержані з зерен бактерії-ендофіти в більшості випадків  продукують протигрибні і протибактеріальні антибіотики.  Так, ізольовані з пшениці Bacillus sp. на МПА при 37 °С протягом 18-24 годин виробляли активні відносно тест-мікроорганізмів антибіотичні фактори в кількостях, еквівалентних 50-500 мкг/мл таких антибіотиків як хлорамфенікол або тетрациклін (Trufanov O. V.  et. al., 2015; Котик А.М. та ін..2015; Труфанова В.А. и др.2016). Наші спостереження показали також наявність антибіотиків в рослинних тканинах протягом періоду вегетації. Наприклад, антибіотики виявлені в різних частинах соняшника. Кількість сирої тканини соняшника, екстракт з якої пригнічує ріст Bacillus subtilis на МПА, становить для листя - 64, черешків листя - 173, трубчастих і язичкових частинах  квітки 84-102, дозрілих кошиків -106 і насіння -286 мг/мл, тобто найбільша концентрація антибіотика в листях і найменша – в насінні соняшника.

Підтвердженням  результатів нашої роботи є недавні  повідомлення про забруднення бактеріальними метаболітами рису в США  і  в  Нігерії та кукурудзи в  Нігерії.

В штаті Арканзас два роки поспіль (2010 і 2011) посіви рису  були несподівано охоплені важкою епіфітотією бактеріальної гнилі зерна рису (БГЗР), що призвело до величезних економічних збитків. Сорти виявилися сприйнятливими до бактерій роду Burkholderia, збудника БГЗР, резервуаром якого було здоровe на вигляд насіння. Розкладені на агаризованому  середовищі зерна рису надавали йому жовтого забарвлення (Wamishe Y., 2014). Слід зауважити, що в повідомленні Wamishe Y. (2014) відсутня будь-яка інформація щодо безпечності для людини та тварин зерна рису, яке уражене  збудником БГЗР та містить в собі жовтий барвник. Відомо, що декілька видів бактерій роду Burkholderia, зокрема, B.gladioli, виробляють сильнодіючий токсин, який має назву токсофлавін (С7Н7N5O2; LD50 для мишей  внутрівенно 1,7 i перорально 8,4 мг/кг). В залежності від рН токсофлавін змінює жовте забарвлення  і при  pH 10,5 стає безбарвним. Токсофлавіну властива антибіотична активність (Machlowitz  R. A. et al., 1954). Токсичність і антибіотична активність токсофлавіну пов’язані з продукуванням в тваринному організмі гідроген-пероксиду  (Latuasan H. E., Berends  W., 1961).  Ймовірно, уражене  збудником БГЗР рисове зерно, про яке  повідомила Wamishe Y. (2014), було забруднене   токсофлавіном.

При дослідженні 38 зразків рису виявили 63 грибних (в т.ч., афлатоксин В1, стеригматоцистин, фумонізин В1, тріптофол, цитринін, боверицин, ніваленол, коєву кислоту, моніліформін) і 5 бактеріальних метаболітів, в тому числі  монактин,  нонактин, стауроспорин, нігерицин  (в 8-, 7-, 3- і 2-х зразках з середніми концентраціями 0,14, 0,54,6,98 і 0,32 мкг/кг), а також гелданаміцін в 4-х зразках (Rofiat A.-S. et al., 2015).

Modupeade Adetunji et al. (2015)  проаналізували 70 зразків кукурудзяного зерна і виявили в них наряду з 64 різними мікотоксинами (в т.ч., афлатоксин В1, фумонізин В1, дезоксиніваленол і глюкозид дезоксиніваленолу) 4 бактеріальних метаболіти, а саме: хлорамфенікол з частотою 68/69 в кількості 0,2-0,9 мкг/кг, а також в 3-х зразках гелданаміцин, монактин і нонактин в кількостях 27, 0,3 і 0,19 мкг/кг.

Названі антибіотики вивчені давно, але вони є перші, які ідентифіковані як фактори забруднення  зерна рису і кукурудзи.

Слід охарактеризувати ці антибіотики, продуцентами яких є виключно  бактерії Streptomyces.

Хлорамфенікол (продуцент - Streptomyces venezuelae) є представником групи амфеніколів, характеризується широким спектром дії, однак викликає з високою частотою токсичні ефекти.

Гельданаміцин, макроциклічний полікетид, продуцентом якого є Streptomyceshygroscopicus,  має потужний протипухлинний потенціал, однак в фізіологічних концентраціях індукує апоптоз еритроцитів і  йому властива гепатотоксичність (Jilani etal.).  

Монактин, продуцентами якого є Streptomyces spp.,  входить до макротетролідного комплексу і  є іонофор для  одновалентних катіонів з високою селективністю відносно амонію і калію. Монактин інгібує проліферацію Т-клітин і продукцію цитокінів.

Нонактин синтезуютьStreptomycestsukubaensisStreptomycesgriseusStreptomyceschrysomallus,  Streptomyceswerraensis. Структура утворює 48-членне кільце, побудоване з 40 вуглецю і 12  атомів кисню, включає чотири кільця тетрагидрофурана і чотири ефіри, з'єднані насиченими секціями аліфатичного ланцюга. Нонактин відомий як іонофор, тобто забезпечує перенос іонів через біологічні (ліпідні) мембрани і  має особливо високу селективність відносно іонів амонію і калію. В низькій концентрації проявляє специфічний вплив на окислювальне фосфорилювання мітохондрій печінки щура, а також специфічно інгібує трансформацію цитоплазматических білків-попередників, призначених для мітохондрій.  Нонактинвикористовували в якості пестициду, але з 2004 року більше не використовується, тому що його залишки виявилися в харчових продуктах (Ian Fleming a. Sunil K. Ghosh. 1994).

Нігеріцин, продуцентом якого є Streptomyces hygroscopicus, діє як іонофор для одновалентних катіонів H+, K+, а також Pb2+. Структура і властивості нігеріціна подібні моненсину активному відносно грампозитивних бактерій. Він пригнічує в клітині функції апарату Гольджі (Graven S.N. et al., 1966). 

Стауроспорин входить в групу більш ніж 50 алкалоїдів, хімічна структура яких типу біс-індолу. Продуцентами стауроспоріну є бактерії Streptomyces. Біологічна активність основана на неспецифічному АТФ-конкурентному інгібуванню протеїнкінази. Стауроспорін проявляє фунгіцидну і антипухлинну активність, індукує апоптоз (Omura S.et al., 1977; egg U.T. et al., 1989).

Недавно в Гельсінкському університеті виявили токсигенні бактерії Streptomycesspp. в здоровому на вигляд зерні ячменю і ярої пшениці. Ізоляти з зерна ячменю, що належать до групи Streptomycesalbidoflavus, продукують мітохондріальний макролід антиміцин А, відомий як руйнівник  окисного фосфорилювання. Встановили  наномолярний рівень забруднення - до 2 нг/г  антиміцина А в зерні ячменю. Цей мітохондріальний токсин викликає некроз панкреатичних інсулін-продукуючих клітин, що згубно позначається на функції підшлункової залози (Rasimus-SahariS., 2016).

Отже, всім цим семи різним антибіотикам, які вперше ідентифіковані як фактори контамінації зерна кукурудзи, рису та ячменю, властива істотна різностороння активність (в т.ч., певна токсичність) відносно тваринного організму.

Про забруднення зерна і зернопродуктів  метаболітами бактерій свідчить факт виявлення бактеріальних ендотоксинів в зразках зернового пилу.  Ендоксини — ліпополісахариди або ЛПС —  на відміну від екзотоксинів —  не секретуються бактеріями, а є їх структурним компонентом. Ендоксини вивільняються під впливом хімічних чи механічних чинників при лізісі бактерій, а також під час мітозу коли слизові оболонки кишечника тварин заселяються патогенною мікрофлорою. У клітинних стінках усіх грам-негативних бактерій незмінним є  токсичний ліпід А.  Ендотоксини вступають у реакцію з різними білками крові, цитокінів (залучені до імунної відповіді), зокрема, таким чином викликаючи імунну реакцію. Саме ендотоксини грамнегативних бактерій мають істотне значення в етіології професійних респіраторних захворювань серед працівників зернових підприємств  (Olenchock S.A. et al., 1990; Clapp et al., 1994; Schwartz et al., 1994, 1995, 1996; Smid et al., 1994).

Існують численні докази того, що вплив високих рівнів зернового пилу викликає погіршення стану здоров'я людей. У Великобританії з 1 січня 1992 прийнято, що МДК зернового пилу в повітрі, що виникає при заготівлі, сушінні, обробці, зберіганні зерна становить 10 мг/м3 при тривалості виробничого періоду 8 годин. Більш високі концентрації можуть бути дозволені, якщо час експозиції коротший, але максимальний рівень пилу не повинен перевищувати 30 мг/м3. Зерновий пил містить велику кількість грамнегативних бактерій, зокремаEnterobacter agglomerans (Dutkiewicz, 1976; 1986; 1987); цей вид, який продукує сильний ендотоксин (Dutkiewicz, 1986), оцінюють як найбільш небезпечний фактор пилу, що викликає респіраторну алергію. Ендотоксини в зразках зернового пилу виявляють за допомогою кінетичної-QCL автоматизованої системи (Bio-Whittaker Inc., Walkersville, Maryland, USA) і їх кількість визначають в Одиницях Ендотоксину (ОЕ;  10 ОЕ прирівнюються до 1 нг ендотоксину).  Однак в жодній країні світу гранично допустимі концентрації в повітрі для ендотоксинів не визначені; оціночно,  їх концентрація не повинна перевершувати 50 EU/м3 (4,5 нг/м3) (Heederik and Douwes, 1997). В Польщі в зерноскладах та млинах кількість мікроорганізмів (E.аgglomerans,   Staphylococcus epidermidis, Streptomyces spp., Acinetobacter spp., Bacillus cereus,  Pseudomonas spp.)  в повітрі була в межах  2.26 x 104 - 1.3 x 106 к.у.о./м3  (Dutkiewicz, 1978a). Під час жнив пшениці  Колорадо,  загальний рівень пилу був в межах 0.09-15.33 мг/м3 повітря, а рівні ендотоксину 4.4-744.4 EU/м3 повітря (Viet et. al. , 2001).  На об'єктах зберігання кукурудзи  концентрація ендотоксину в 85 % зразків перевищувала 500 EU/м3 повітря, максимум 1.7x106 EU/м3 повітря (Todd and Buchan, 2002;  Buchan, 2002). Недавні широкомасштабні дослідження у Великобританії показали, що для здоров’я працівників  при заготівлі, сушінні, обробці, зберіганні зерна зерновий пил доброякісного зерна, яке було зібрано і зберігалося з використанням сучасних методів, становить серйозну загрозу, оскільки містить велику кількість мікроорганізмів і їх токсинів (Swan et al., 2007).

Наявність антибіотиків в різних видах зерна, очевидно, є наслідком життєдіяльності бактерій-ендофітів, які живуть в рослинних тканинах і формують з ними своєрідні «внутрішні» співтовариства, не викликаючи у рослин будь-яких симптомів і не завдаючи їм шкоди  (Hallmann J. et al., 1998; Bacon C, White J., 2000). Бактеріальні ендофіти відомі протягом > 120 років (Hardoim P., 2008). Вони можуть бути знайдені практично в кожній рослині на землі і  виділені з рослинних тканин після  стерилізації їх поверхні.  Методи виділення і характеристики ендофітних бактерій з різних видів рослин докладно описані (Hallmann J. et al., 1997; Rakotoniriana E. et al.,  2013). Відносини з живими тканинами рослини-господаря знаходяться в діапазоні від симбіотичних до патогенних.

Повідомлялось, що численні ізоляти ендофітів забезпечували сприятливий вплив на їх рослин-господарів,  продукуючи широкий спектр біологічно активних речовин – антибіотиків відносно бактерій і грибів, імунодепресантів і протипухлинних сполук (StrobelG. et al., 2004). Як свідчать експериментальні дані, ендофіти здатні надавати стійкість рослинам до шкідливих комах (Brede AD et al., 1998), нематод (Gwinn K.D. et al., 1998), збудників грибних і бактеріальних хвороб (Менликиев М.Я. и др., 1987, 1990).             Перспективність використання ендофітів для захисту рослин в тому, що їх застосування для біоконтролю органічно вписується в систему біологічного (агроландшафтного, екологічного) землеробства. Один раз втілившись у тканини рослин, ендофіти  сприяють тривалому, можливо впродовж усього вегетаційного періоду, протистоянню рослинного організму шкідникам  і фітопатогенам. Ендофітні штами Bacillus subtilis характеризуються рядом фізіолого-біохімічних властивостей, що оптимізують фітосанітарний стан посівів в агроценозах -  високою антагоністичною активністю до збудників кореневих гнилей, а також пліснявіння і гнилі насіння пшениці.  При обробці насіння  В. subtilis проникає в проростки пшениці і, далі, в рослини. Життєздатність бактерії всередині рослини зберігається протягом її вегетації.

Іншим шляхом забруднення зерна бактеріальними біологічно активними метаболітами є використання ентомопатогенних грам-позитивних  грунтових  бактерій Bacillus thuringiensis - унікальної групи мікроорганізмів, які під час споруляції можуть синтезувати білкові дельта-ендотоксини з їх ефективною виборчою дією на різних комах, нематод і кліщів - паразитів рослин і тварин (Edwards et al., 1990; Payne et al., 1994). Дельта-ендотоксини кодуються геном cry (Cry токсини), тому B. thuringiensis використовується заміcть інсектицидів в біологічній боротьбі з шкідниками та служить важливим резервуаром генів токсинів Cry для виробництва біологічних інсектицидів і стійких до комах генетично модифікованих рослин. Крім ендотоксинів Bacillus thuringiensis продукують інші фактори антибіотичної активності: термостабільний β - екзотоксин, лецитиназу ( фосфоліпаза С) , протеази , хітинази і так звані VIP- токсини, білки, що секретуються під час фази вегетативного росту клітин (Crickmore N., et aL , 1998). Антибіотична дія Bacillus thuringiensis найбільше проявляється щодо бактерій, дріжджів та грибів, в тому числі,  фітопатогенних (Marrone et al., 1999); відома також противірусна активність штамів Bacillus thuringiensis (Юдина Т.Г., Бурцева Л.И. 1997).  Основним діючим фактором Bacillus turingiensis є дельта-ендотоксини, інші токсини і спори лише підсилюють викликану ними патологію (Aronson et  al , 1986). Дельта-ендотоксини являють собою сімейство гомологічних білків, яким властива – як вважають – винятково вибіркова дія на комах, нематод, бактерій і грибів і активність яких щодо теплокровних організмів незначна (Bravo А., 1997).  Незважаючи на присутність генів ендотоксину в B. thuringiensis, його застосування в лісовому та сільському господарстві для боротьби з  комахами, як правило, вважається безпечним (Siegel, 2001). 

Однак факти свідчать про те, що Bacillus thuringiensis і його токсини небезпечні для здоровя людини і тварин. На сайті Товариства по контролю за використанням пестицидів (www.bcn.ca/stop/part4.html) повідомлялось про 290 випадків захворювань людей, викликаних  препаратами на основі Bacillus thuringiensis. Зареєстровано випадки захворювань людей після застосування препаратів на основі Bacillus thuringiensis. Так, весною 2009 року в Канаді (Онтаріо) для боротьби з масовим розмноженням личинок непарного шовкопряда застосували розпилення в повітрі препарату «Foray 48 B» на основі Bacillus thuringiensis var. kurstaki, після чого від населення поступили жалоби на стан здоровя: біль в животі, затруднене дихання, сильний кашель, біль в горлі, тошнота, блювання, діарея, запаморочення, сонливість, слабість, судороги. Ці симптоми вказують на можливу шкірно-резорбтивну, алергенну та токсичну дію названого препарату (Philp R.B., 2009) .

Повідомлялось, що тривале споживання корму, який містить дельта-ендотоксин Вacillus thuringiensis, призводить до метаболічних змін і порушення гомеостазу в тваринному організмі і цим створює сприятливі умови для розвитку як інфекційних так і соматичних захворювань. В товстому кишечнику мишей при цьому виявляли значне збільшення кількості представників умовно-патогенної мікрофлори – гемолітичних E. coli, S. aureus, Klebsiella spp., Proteus spp., Candida spp. Дослідження штамів Bacillus thuringiensis із інсектицидних препаратів показали, що всі вони характеризувались властивістю продукувати діарейний ентеротоксин (Климентова Е.Г. и др., 2011).

В останні десятиріччя розроблені та широко застосовуються генетично модифіковані рослини  (кукурудза, картопля, бавовна), що несуть ізольовані ізBacillus thuringiensis Сry-гени і відповідно продукують Сry-токсини. Ведуться тривалі дискусії відносно безпечності ГМ-рослин для здоровя людини і тварин. А тим часом для кількісного визначення Bt-ендотоксину в StarLink та інших Cry9C-генетично модифікованих сортах кукурудзи запропоновано діагностичний ELISA-комплект «EnviroLogix Cry9C»,  використання якого (ще в 2007 р.!)   показало наявність Bt-ендотоксину в зразках зерна і листя кукурудзи.

Наявність антибіотиків в зерні може бути наслідком тих технологій, за яких антибіотики застосовуються для боротьби із захворюваннями рослин, а також як гербіциди та  інсектициди. Деякі антибіотичні речовини специфічно стимулюють ріст і розвиток коренів або надземних частин рослини, процесів цвітіння і плодоношення. Бластицідин-S (продуцент Streptomyces griseochromogenes), –  пригнічує ріст багатьох мікроорганізмів в концентрації 50-100 мкг/мл; токсичний для людини. Касугаміцин (продуцент Streptomyces kasugaensis) пригнічує ріст гриба Piricularia oryzae в концентрації менше 1 мкг/мл. Валідаміцин-А утворюється Streptomyces hydroscopus; активний проти  Rizoctonia solani. Гризеофульвін  активний щодо Botrytis, а також збудників іржі, борошнистої роси. Поліміцин (продуцент  P. рolymycini) застосовується при обробці насіння перед посівом. Поліоксини,  дев'ять протигрибних антибіотиків, (продуцент Streptomyces  cacaoi). Стрептоміцин застосовується для боротьби з захворюваннями, що викликають бактеріальне в'янення рослин. Застосовують в поєднанні з іншими антибіотиками, в зокрема з окситетрацикліном. Тетранактин А (продуцент Streptomyces аureus); проявляє специфічну активність проти павуків і кліщів. Трихотецин (продуцент Trichothecium roseum); застосовують проти борошнистої роси. Турінігін (екзотоксин Bacillus thuringiensis) використовується як інсектицид. Фітобактеріоміцін (продуцент Streptomyces lavendulae)  активний проти грампозитивних і грамнегативних бактерій та фітопатогенних грибів. Такі антибіотики характеризуються активністю проти певних збудників захворювань,  легко проникають в тканини рослин,   не втрачають активність на поверхні і всередині рослини, легко розкладаються, потрапляючи в грунт.

Механізм стимулюючого впливу антибіотиків на життєдіяльність рослинних організмів складається принаймні з двох чинників: пригнічення фітопатогенної мікрофлори  і активації імунобіологічних процесів. Існують різні способи введення антибіотиків в тканини рослин. Найбільш широко застосовуються методи обприскування або обпилення надземних частин рослини, замочування насіння, безпосередньої обробки грунту, після якої  антибіотики проникають в тканини рослин через корені. Проникнувши в рослину, антибіотики поширюються в його тканинах. Швидко проникають в тканини рослин антибіотики нейтральної і кислої природи (хлорамфенікол, пеніцилін), повільніше - амфотерні антибіотики (хлортетрациклін, окситетрациклін), а також неоміцин і стрептоміцин. При порівняно повільному темпі інактивації створюється певне насичення антибіотиком, необхідне для пригнічення фітопатогенної мікрофлори. Бактеріостатична активність пеніциліну, стрептоміцину, гризеофульвину, глобіспоріну в тканинах пшениці та інших рослин проявляється в концентраціях 3-10 мкг/г. Стрептоміцин, ауреоміцин, террамицин, гризин можуть накопичуватися в тканинах рослин в концентраціях до 500-1000 мкг /г без шкоди для рослини.

В  тих країнах, де антибіотики включають в корм тваринам, існує небезпека їх потрапляння в гній,  в грунт і далі в тканини (насіння) рослин. Так, сьогодні близько 70 відсотків від загального обсягу антибіотиків і інших лікувально-профілактичних препаратів, вироблених в США, включають в корм великій рогатій худобі, свиням  і птиці. Близько 90 відсотків препаратів, які вводять  тваринам, в кінцевому підсумку виділяються  у вигляді сечі або гною; переважна більшість цього гною потім використовується в США на  9 200 000 гектарів сільськогосподарських земель (Holly Dolliver, Університет Міннесоти). Як наслідок, зернові культури при вирощуванні в грунті, удобреному гноєм  з  тваринницьких ферм (велика рогата худоба, свині), поглинають антибіотики; в тканинах рослин (кукурудза, картопля) були виявлені хлортетрациклин і сульфаметазин, які широко використовуються в тваринництві. Відмічено, що із збільшенням вмісту антибіотика в грунті зростала концентрація цієї речовини в тканинах рослин (Matthew Cimitile, 2013).

Знаходять антибіотики в залишках зерна від виробництва етанолу (Distillers grain (DG));   в США щороку виробляють  35 мільйонів тонн DG, які використовуються як цінний кормовий продукт, а також експортуються в Китай, Мексику і Канаду. В процесі бродіння для пригнічення росту молочнокислих бактерій Lactibacillus, Lueconostoc і Weissella, використовують віргініаміцін, пеніцилін, і еритроміцин, в наслідок чого DG забруднюються названими антибіотиками (Pranathi P. Perati et al.)

 

Висновок. Зерно і зернопродукти містять антибіотики, що вказує на необхідність їх ідентифікації, вивчення  джерел і розповсюдженості, оцінки можливого впливу на  довкілля та живі організми.

З цим матеріалом читають:

 

 

 

  Племзавод Роздольне реалізує племінних гусаків, тел.: +38(097) 53-59-201


Досліди Конрада Лоренца щодо вивчення розумової діяльності у птиці