آفلاتوکسین چیست و خطرات آن روی انسان

آفلاتوکسین ها یکی از مهم ترین مایکوتوکسین ها یا سموم قارچی هستند که باعث آلودگی محصولات غذایی شده و تهدیدی برای سلامت انسان و حیوانات محسوب می شوند. به دلیل اهمیت این سم قارچی در صنعت غذا و شناخت بهتر آن، در این مطلب به چگونگی تولید آفلاتوکسین، انواع آفلاتوکسینها، مواد غذایی مستعد آلودگی با این سم قارچی و خطرات روی انسان و زیان های اقتصادی آن ها پرداخته شده است.

آفلاتوکسین ها و قارچ های مولد آنها

آفلاتوکسین ها یکی از مهم ترین سموم قارچی هستند که توسط حدوداً 24 گونه از قارچ آسپرژیلوس تولید می شوند. قارچ آسپرژیلوس اولین بار توسط کشیش و زیست شناس ایتالیایی به دلیل شباهت این قارچ زیر میکروسکوپ با آسپرژیلوم یا پاشنده آب مقدس، به آسپرژیلوس نام گرفت.

آسپرژیلوس فلاووس و آسپرژیلوس پارازیتیکوس متداولترین قارچ هایی می باشند که تولید 4 نوع اصلی آفلاتوکسین شامل B1، B2، G1 و G2 می کنند که این قارچها بر اساس رنگ کلونی قابل تفکیک هستند. کلونی آسپرژیلوس فلاووس به رنگ سبز مایل به زرد یا سبز زیتونی (شکل الف) در حالی که کلونی آسپرژیلوس پارازیتیکوس به رنگ سبز تیره (شکل ب) است.

به نظر می رسد که قارچ آسپرژیلوس پارازیتیکوس، بیشتر با محیط خاک سازگارتر و در آلودگی بادام زمینی برجسته تر است در حالی که قارچ آسپرژیلوس فلاووس با قسمت های فوقانی سازگارتر و در آلودگی غلات، مغزهای درختی و دانه های پنبه برجسته تر هستند.

 محصولات کشاورزی قبل و بعد از برداشت، در طول انبار شدن و حمل ونقل می توانند به قارچ آسپرژیلوس آلوده شوند. گاهی ممکن است محصول در مزرعه به قارچ آلوده شود اما هیچ نشانه ایی از آلودگی را تا قبل از حمل و نقل و انبار شدن نشان ندهد و در مدت زمان انبارداری آلودگی بروز کند.

انواع آفلاتوکسین های متداول در صنعت غذا

آفلاتوکسین B1 و B2:

آفلاتوکسین B تحت تأثیر نور فرابنفش، نور آبی (Blue) منتشر می کند، به همین دلیل این آفلاتوکسین با حرف B مشخص شده است. آفلاتوکسین B1 از نظر ساختاری شبیه آفلاتوکسین B2 است با این تفاوت که آفلاتوکسین B1 دارای یک پیوند دوگانه بیشتر (روی کربنهای 8 و 9) می باشد. آفلاتوکسین B1 و B2 توسط برخی از گونه هایی آسپرژیلوس تولید می شود که متداول ترین آنها آسپرژیلوس فلاووس و آسپرژیلوس پارازیتیکوس است. علاوه براین، آفلاتوکسین B2a هم وجود دارد که هم می تواند مستقیماً توسط این قارچها و هم می تواند از مشتقات آفلاتوکسین B1 تولید شود. آفلاتوکسین B1 رایج ترین نوع آفلاتوکسین که هزار برابر از بنزوپیرن در سرطانزایی قوی تر است.

یادآوری: بنزوپیرن یکی از شایع ترین و خطرناکترین مواد شیمیایی در بین ترکیبات هیدروکربنی چند حلقه ایی معطر است که در اثر سوختن ناکامل زغال، روغن، گاز و سایر مواد آلی مانند تنباکو به وجود می آید و ممکن است در حین آماده سازی مواد غذایی مانند برنج دودی و ماهی دودی و غذاهایی مانند کباب، بنزوپیرن روی این مواد غذایی نشسته و با مصرف آنها خطر ابتلا به سرطان افزایش می یابد.

آفلاتوکسین G1 و G2:

آفلاتوکسین G تحت تأثیر نور فرابنفش، نور سبز (Green) منتشر می کند، به همین دلیل این آفلاتوکسین با حرف G مشخص شده است. آفلاتوکسین G1 از نظر ساختاری شبیه آفلاتوکسین G2  است با این تفاوت که آفلاتوکسین G1 دارای یک پیوند دوگانه بیشتر (روی کربنهای 8 و9 ) می باشد. آفلاتوکسین G1 و G2 توسط برخی از گونه های آسپرژیلوس تولید می شود که متداول ترین آنها آسپرژیلوس پارازیتیکوس است. بطور کلی پذیرفته شده است که قارچ آسپرژیلوس فلاووس فقط آفلاتوکسین های B1 و B2 را تولید می کند و توانایی تولید آفلاتوکسین G1 و G2 را ندارد ولی در سال 2019 سویه های کره ایی از این قارچ پیدا شد که توانایی تولید آفلاتوکسین های G را هم داشتند. علاوه بر این، آفلاتوکسین G2a هم وجود دارد که هم مستقیماً توسط قارچ آسپرژیلوس فلاووس تولید می شود و هم می تواند از مشتقات آفلاتوکسین G1 باشد.

آفلاتوکسین های B1 و G1 نسبت به B2 و G2 خطرناکتر و سمی تر هستند به علت اینکه، آفلاتوکسین های B1 و G1 دارای پیوند دوگانه در روی کربنهای 8 و 9 هستند که اجازه تشکیل آفلاتوکسین اپوکساید (ساختار مثلثی شکل شامل دو اتم کربن و یک اتم اکسیژن) را در کبد می دهد که باعث جهش ژنتیکی DNA شده و به علاوه با اتصال به RNA و پروتئین باعث مهار تولید پروتئین و در نتیجه اختلال در عملکرد سلول ها می شود، بنابراین آفلاتوکسین  B2 و G2 که فاقد پیوند دو گانه روی کربنهای 8 و 9 هستند نسبت به آفلاتوکسین های B1 و G1 کم خطرتر هستند.

آفلاتوکسین  M1 و :M2 

بعد از مصرف غذای آلوده به آفلاتوکسین B1 و B2، در اثر فعالیت آنزیمی که بیشتر در کبد و البته در سایر اندام ها مانند کلیه، دستگاه گوارش، ریه و دهان نیز یافت می شود، آفلاتوکسین M1 و M2 تولید می شود که البته سمیت کمتری نسبت به آفلاتوکسین B دارند. آفلاتوکسین M  در شیر و محصولات لبنی دیده می شود. سازمان ایمنی غذای اروپا (EFSA) تخمین زده است که میزان انتقال آفلاتوکسین از گاو به شیر به طور متوسط 2-1درصد است در حالی که در گاوهای با شیردهی زیاد می تواند تا 6 درصد افزایش پیدا کند.

در مورد آلودگی های محصولات با سموم قارچی می توان گفت که آفلاتوکسین های B و G در غلات، حبوبات، خشکبار، دانه های روغنی، انجیر خشک، خرما، ادویه جات و... علاوه بر این، روی محصولات تجاری مانند کره بادام زمینی، روغن های خوراکی، ماکارونی، انواع چای و دمنوش، محصولات لبنی، لوازم آرایش و گیاهان دارویی نیز گزارش شده است. خوراک دام و طیور مانند ذرت، جو، گندم، یونجه، سویا، کنجاله پنبه، کلزا، مکملها و ... و غذای حیوانات خانگی و اسب هم می تواند به آفلاتوکسین آلوده باشند. این سموم پس از مصرف خوراک آلوده توسط دام و طیور، علاوه بر آسیب به بدن آنها باعث کاهش تولید شیر و تخم مرغ می شوند. آفلاتوکسین  Mدر شیر و محصولات لبنی دیده می شود.

شرایط تولید آفلاتوکسین روی محصولات غذایی

تولید آفلاتوکسین به شرایط محیطی مانند استرس خشکسالی، دما، آسیب رسیدن به محصولات بوسیله بیماریهای گیاهی و حشرات و یا به فعالیتهای کشاورزی در حین کاشت، داشت و برداشت در مزرعه بستگی دارد و در مرحله پس از برداشت به مواردی مانند نامساعد بودن شرایط انبار مانند دما و یا رطوبت بالا، وجود حشرات و گذراندن زمان طولانی در انبار بستگی دارد. آفلاتوکسین ها اغلب در شرایط آب و هوایی گرم و خشک بر روی محصولات کشاورزی در حال رشد در مزرعه و شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب بعد از رسیدن محصولات تولید می شوند، به عبارت دیگر، دمای بالا و استرس خشکسالی در مرحله قبل از گلدهی محصولات و رطوبت بالا و بارندگی زیاد در مرحله برداشت محصولات از عوامل مهم در ایجاد آلودگی های آفلاتوکسینی محسوب می شوند.

میزان تولید آفلاتوکسین روی محصولات در مزرعه در شرایط خشکسالی افزایش می یابد چون این شرایط باعث ایجاد شکاف روی پوست خارجی و غلاف محصولات کشاورزی و آسیب به آنها شده و شرایط برای نفوذ بیشتر قارچ و تولید بیشتر آفلاتوکسین فراهم می شود که هر چه مدت زمان قرار گرفتن محصولات در این شرایط طولانی تر باشد، میزان آلودگی به این سم قارچی بیشتر است. علاوه بر این در استرس خشکسالی میزان فیتوالکسین ها که ترکیبات دفاعی هستند و بصورت طبیعی در گیاهان وجود دارند و از آنها در مقابل عوامل بیماریزای گیاهی مانند قارچ ها و ... دفاع می کنند، کاهش یافته و شرایط برای رشد قارچ و تولید آفلاتوکسین مستعد تر می شود. نکته دیگر اینکه، طبق تحقیقات انجام شده نوع خاک مزرعه هم می تواند در آلودگی های آفلاتوکسینی محصولات کشاورزی دخالت داشته باشد به این صورت که خاک های شنی و ماسه ایی، ظرفیت نگهداری آب کمتری نسبت به سایر خاک ها دارند و این مسئله احتمال استرس خشکسالی و در نتیجه آلودگی محصول به سموم قارچی را بیشتر می کند.

قارچ آسپرژیلوس فلاووس در دامنه دمایی حدود 48-12 درجه سانتی گراد رشد می کند و دمای مطلوب برای رشد این قارچ دمای حدود 35 درجه سانتی گراد است و قارچ آسپرژیلوس پارازیتیکوس در دامنه دمایی حدود 12-42 درجه سانتی گراد رشد می کند که دمای مطلوب برای رشد این قارچ حدود 33 درجه سانتی گراد است. دمای ایده آل برای تولید آفلاتوکسین دمای 35-25 درجه سانتی گراد می باشد که بالاترین سطح تولید آفلاتوکسین در دمای 30-28 درجه سانتی گراد رخ می دهد چون بیان ژن تولید کننده آفلاتوکسین در این دماها بیشتر است. در دماهای بالا معمولاً تولید آفلاتوکسین B بیشتر از آفلاتوکسین G است ولی در دماهای پایین تولید آفلاتوکسین B و G برابر است. تحقیقات نشان داده است که در دمای حدوداً کمتر از 7 درجه سانتی گراد و بالاتر از 40 درجه سانتی گراد تقریباً هیچ آفلاتوکسینی تولید نمی شود و در صورت تولید، میزان آن بسیار کم است.

تولید آفلاتوکسین به شرایط نوری هم بستگی دارد به این صورت که آفلاتوکسین در شرایط تاریکی نسبت به شرایط روشنایی بیشتر تولید می شوند و در شدت نور کم تولید آفلاتوکسین ها بیشتر است.

حتی نوع و میزان کود مصرفی در مزرعه روی میزان تولید آفلاتوکسین نقش دارد. بطور مثال، در مورد کودهای آلی که شامل بقایا و مواد زائد گیاهی، کشاورزی و دامی و منبع کربن هستند، استفاده بیش از اندازه از آنها با اثرگذاری روی نسبت کربن به نیتروژن، شرایط را برای رشد قارچ و تولید آفلاتوکسین افزایش می دهد. علاوه بر این چون این کودها شامل بقایای گیاهی و ... می باشند که احتمال آلودگی آن ها به اسپور قارچ و یا خود قارچ و آفلاتوکسین وجود دارد و از طرفی به دلیل اینکه این کودها به سرعت تجزیه می شوند باعث افزایش دمای سطح خاک شده و شرایط را برای رشد قارچ و تولید آفلاتوکسین در مزرعه افزایش می دهند. لازم به ذکر است که بر اساس تحقیقات در مورد کودهای مرغی، چنانچه این کود مستقیماً روی سطح خاک اطراف گیاه ریخته شوند باعث افزایش آلودگی به آفلاتوکسین می شود و به منظور استفاده از این کود، بهتر است داخل کانالهای کوددهی ریخته شود تا  آلودگی به آفلاتوکسین کمتر شود. از طرفی استفاده مناسب از میزان کودهای معدنی بر اساس آنالیز خاک توصیه می شود به دلیل اینکه چنانچه نیتروژن خاک پایین تر از میزان مناسب یا توصیه آنالیز خاک باشد، باعث بر هم خوردن نسبت کربن به نیتروژن شده و باعث افزایش آلودگی های آفلاتوکسینی می شود و همینطور مصرف بیش از اندازه کودهای حاوی نیتروژن هم باعث حساسیت گیاه به بیماریهای گیاهی و آفات می شود و با ضعیف کردن گیاه، زمینه را برای آلودگی قارچی و آفلاتوکسینی فراهم می کند و در ضمن باعث بالا رفتن عناصر کودهای شیمیایی و سمیت آن ها در گیاهان می شوند. بنابراین توصیه می شود استفاده از کودهای آلی و معدنی به گونه ایی باشد که نه به رشد گیاه صدمه ایی وارد کند نه رشد قارچ و تولید آفلاتوکسین را افزایش دهد.

نوع آبیاری هم می تواند در میزان آلودگی به آفلاتوکسین نقش داشته باشد. طبق تحقیق انجام شده روی آبیاری غرقابی، آبیاری قطره ای سطحی و آبیاری قطره ای زیر سطحی در آلودگی محصولات کشاورزی با آفلاتوکسین، نشان داده شد، در روش آبیاری قطره ای زیر سطحی، جمعیت قارچ تولید کننده آفلاتوکسین نسبت به دو روش آبیاری غرقابی و آبیاری قطره ای سطحی، کمتر بود به دلیل اینکه احتمالاً در این روش با کاهش میزان رطوبت سطحی خاک میزان آلودگی های قارچی کاهش یافت.

آسیب به محصولات در اثر عملیات های کشاورزی (به خصوص در مرحله برداشت) و فعالیت حشرات و جوندگان در مزرعه و انبار باعث صدمه و ایجاد فضاهای کوچک روی محصولات برای رشد قارچ و تولید سم آفلاتوکسین می شود و همینطور حشرات می توانند به عنوان ناقل عمل کنند و باعث انتقال آلودگی روی محصولات کشاورزی شوند.

نکته دیگر این است که وجود مواد مغذی مانند پروتئین، نشاسته و قندها در محصولات کشاورزی در رشد قارچ و تولید آفلاتوکسین مؤثر است. چربی یکی از مهم ترین فاکتورها برای تولید آفلاتوکسینها است و تحقیقات متعددی نشان دهنده این است که محصولات غذایی غنی از چربی اغلب با آفلاتوکسین B1 آلوده هستند.

میزان رطوبت نسبی هوای مطلوب برای رشد قارچ و تولید آفلاتوکسین به خصوص در زمان نزدیک به برداشت محصولات و در حین خشک کردن آنها و در طول انبارداری، بالای 85 درصد می باشد و در رطوبت نسبی کمتر از 70 درصد رشد قارچ و تولید آفلاتوکسین یا متوقف می شود و یا در حد بسیار اندک است. علاوه بر این، تولید آفلاتوکسین به میزان رطوبت موجود در محصولات کشاورزی به خصوص در شرایط انبار نیز بستگی دارد، بنابراین برای جلوگیری از رشد قارچ و تولید آفلاتوکسین باید به میزان این رطوبت هم توجه شود، به طور مثال برای انبار کردن غلات مانند ذرت باید میزان رطوبت دانه را زیر 13-12 درصد و برای انبار کردن پسته رطوبت آن باید کمتر از 6 درصد باشد و در بادام زمینی رطوبت آن باید کمتر از 9 درصد و در فندق رطوبت کمتر از 6 درصد باشد تا نه قارچ رشد کند نه آفلاتوکسین تولید شود.

علاوه بر این، باید به دما و رطوبت نسبی هوا در حین حمل و نقل و انبارداری توجه کرد. بطور مثال برای غلات باید دمای زیر 15 درجه سانتی گراد و برای خشکبار دمای 10-0 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی هوا زیر 65 درصد باشد به دلیل اینکه حتی اگر میزان رطوبت محصولات به حد زیر خطر، هم رسیده باشد ولی در طی حمل و نقل و انبار داری رطوبت نسبی هوا زیاد باشد، محصولات غذایی رطوبت را از هوای اطراف گرفته تا به حد تعادل با رطوبت محیط برسند که باعث افزایش رطوبت محصولات و آلوده شدن آنها می شود. (البته چنانچه میزان رطوبت نسبی هوا کم باشد می توان دمای انبار را کمی بالاتر از این مقادیر در نظر گرفت).

بعد از رعایت کردن نکات لازم برای کاهش میزان آلودگی به آفلاتوکسین در مرحله مزرعه، حمل و نقل و انبار داری، باید به نکات لازم در زمینه بسته بندی محصولات غذایی توجه شود. از آنجا که قارچ برای رشد و تولید آفلاتوکسین نیاز به اکسیژن دارد، در هنگام بسته بندی مواد غذایی، اکسیژن موجود در بسته بندی را تا حد امکان خارج کرده و به جای آن از گاز دی اکسید کربن (CO2) یا نیتروژن (N2) و یا ترکیب این دو گاز استفاده می شود که به اتمسفر اصلاح شده بسته بندی یا MAP (Modified Atmoshere Packaging)  معروف است. طبق تحقیقات انجام شده، هر چه میزان گاز دی اکسید کربن در بسته بندی بیشتر باشد در مهار تولید آفلاتوکسین مؤثرتر است به این صورت که در بسته بندی هایی که از گاز دی اکسید کربن به تنهایی استفاده می شود نسبت به استفاده از ترکیب گاز نیتروژن و دی اکسید کربن و همینطور استفاده از گاز نیتروژن به تنهایی در کنترل آلودگی های قارچی و آفلاتوکسین مؤثرتر است. علاوه بر این، در مورد جنس بسته بندی ها، مواد غذایی در بسته بندی ها با میزان نفوذپذیری اکسیژن بالا، به آلودگی آفلاتوکسینی مستعدتر هستند. به عنوان مثال در تحقیقی که روی میزان تولید آفلاتوکسین در بادام زمینی های بسته بندی شده صورت گرفت، نتایج نشان داد که بیشترین میزان آلودگی بادام زمینی با آفلاتوکسین به ترتیب در بسته بندی های با پلی اتیلن سبک (LDPE) و پلی پروپیلن بود.

برای پی بردن به اهمیت آلودگی های آفلاتوکسینی در صنایع غذایی، بهتر است به اثرات مخرب آنها روی سلامت مصرف کنندگان و به بار آمدن خسارتهای اقتصادی برای تولید کنندگان و کاهش قابل توجه در تجارت محصولات کشاورزی از کشورهای در حال توسعه به کشورهای توسعه یافته و عدم دریافت مجوز ورود بسیاری از محموله ها به دلیل بالاتر بودن میزان آفلاتوکسین از حد مجاز، به بازارهای جهانی پرداخته شود.

خطرات آفلاتوکسین روی انسان

 بالای 4/5 میلیون انسان در کشورهای در حال توسعه در معرض خطرات آفلاتوکسین ها از طریق غذاهای آلوده هستند. تأثیرات مخرب آفلاتوکسین ها روی انسان در اثر مصرف مواد غذایی آلوده در موارد مسمومیت شدید با علائمی شامل کاهش اشتها، بیقراری و تب پایین شروع شده و سپس ممکن است باعث بروز علائمی شامل استفراغ، دردهای شکمی و هپاتیت و نارسایی کبد و کلیه و آسیب به مغز و حتی مرگ شود. به علاوه، در اثر قرار گرفتن طولانی مدت بدن با آفلاتوکسین ها باعث انواع سرطانها (کبد، سینه، ریه، کیسه صفرا، مری) می شود و در کودکان باعث کمبود وزن و کوتاهی قد می شود. آسیا و آفریقا قاره هایی هستند که بیشتر تحت تأثیر آفلاتوکسین ها هستند. طبق گزارش منتشر شده توسط آژانس بین المللی تحقیق در مورد سرطان، 500 میلیون انسان در آسیا و جنوب آفریقا در معرض سطحی از آفلاتوکسین ها قرار دارند که باعث افزایش مرگ و میر و بیماری می شود. 28/2- 4/6 درصد سرطان اولیه کبد (سرطانی که از سلول های کبدی بر می خیزد و با سرطان ثانویه کبد که برخاسته از قسمت های دیگر است و به کبد گسترش می یابند، متمایز است) در سراسر دنیا به دلیل در معرض قرار گرفتن با آفلاتوکسین ها است.

حد مجاز آفلاتوکسین ها طبق استاندارد ملی ایران و اروپا

در صورت آلودگی بالاتر از حد مجاز استانداردهای تصویب شده محصولات کشاورزی به آفلاتوکسین ها، امکان ورود آنها به بازارهای داخلی و خارجی وجود ندارد. حد مجاز آفلاتوکسین ها طبق استانداردهای ایران و اروپا در جدول 1 آمده است.

جدول1- حد مجاز آن ها بر حسب ppb طبق استاندارد ملی ایران و اتحادیه اروپا به صورت زیر است:1

در نمودار زیر تعداد اخطارهای مربوط به آفلاتوکسین توسط سیستم هشدار سریع غذا و خوراک (RASFF) در 10 کشور با بالاترین تعداد اخطار در محدوده زمانی 2015 تا 2019 آمده است که البته سطح تولید کشورهای نام برده شده باید در نظر گرفته شود و بصورت درصد مقایسه گردد.

و در آخر، با توجه به خطرات این سم قارچی و آلوده شدن طیف وسیعی از مواد غذایی و حتی محصولات مراقبتی و آرایشی بر پایه گیاهی و بروز خطرات جبران ناپذیر روی سلامت انسان ها و از طرفی ایجاد خسارت های اقتصادی به دلیل برگشت داده شدن محموله های صادراتی و به دلیل اینکه حتی به کار بردن راهکارهای صنعتی موجود برای کاهش میزان آفلاتوکسین در محصولات کشاورزی، نمی توانند به طور 100 درصد باعث کاهش آلودگی های آفلاتوکسینی شوند بهتر است اولاً با آگاهی از شرایط رشدی قارچ و تولید آفلاتوکسین در مراحل قبل و بعد از برداشت، از فراهم شدن شرایط لازم برای تولید این سم قارچی جلوگیری شود و ثانیاً تولید کنندگان مواد غذایی، قبل از ورود محصولات به بازار، میزان آلودگی های آفلاتوکسینی آنها را در آزمایشگاه های مواد غذایی بررسی کرده تا هم از بروز اثرات نامطلوب روی سلامت جامعه و هم از بروز زیان های اقتصادی جلوگیری شود.