Зеараленон ( ZEN ), также известный как микотоксин RAL и F-2 , является мощным эстрогенным метаболитом, продуцируемым некоторыми видами Fusarium и Gibberella . [1] В частности, Gibberella zeae , вид грибов, у которого был первоначально обнаружен зеараленон, в бесполой/ анаморфной стадии, известен как Fusarium graminearum. [2] Некоторые виды Fusarium производят токсичные вещества, вызывающие серьезную обеспокоенность у производителей скота и птицы, а именно дезоксиниваленол , токсин Т-2 , токсин HT-2, диацетоксисцирпенол (ДАС) и зеараленон. В частности, ЗЕН продуцируют Fusarium graminearum , Fusarium culmorum , Fusarium зерновой , Fusarium equiseti , [3] Fusarium verticillioides , [4] и Fusarium incarnatum . Зеараленон является основным токсином, который связывается с рецепторами эстрогена , вызывая бесплодие , аборты и другие проблемы с потомством, особенно у свиней. [4] Часто ЗЕН обнаруживается вместе с дезоксиниваленолом в загрязненных образцах, и его токсичность необходимо учитывать в сочетании с присутствием других токсинов. [5]
Зеараленон термостабилен и содержится во всем мире в ряде зерновых культур, таких как кукуруза , ячмень , овес , пшеница , рис и сорго . [6] [7] [8] Его производство увеличивается, когда климат теплый и влажность воздуха составляет двадцать процентов или выше. [4] Уровень pH окружающей среды также играет роль в выработке токсина. Когда температура падает до 15 o C, щелочные почвы все еще поддерживают производство ZEN. При предпочтительной температуре Fusarium , которая колеблется от 25 o C до 30 o C, нейтральный pH приводит к наибольшему образованию токсинов. [9]
Было обнаружено , что помимо действия на классические рецепторы эстрогена зеараленон действует как агонист GPER ( GPR30). [10]
Зеараленон представляет собой белое кристаллическое вещество с молекулярной формулой C 18 H 22 O 5 и молекулярной массой 318,364 г/моль. Это лактон резорциклической кислоты . Он проявляет сине-зеленую флуоресценцию при возбуждении длинноволновым ультрафиолетовым (УФ) светом (360 нм) и более интенсивную зеленую флуоресценцию при возбуждении коротковолновым УФ-светом (260 нм). [4] В метаноле максимумы УФ-поглощения наблюдаются при 236 (e = 29700), 274 (e = 13909) и 316 нм (e = 6020). Максимальная флуоресценция в этаноле возникает при облучении при 314 нм и эмиссии при 450 нм. Растворимость в воде составляет около 0,002 г/100 мл. Он мало растворим в гексане и все больше растворяется в бензоле , ацетонитриле , метиленхлориде , метаноле , этаноле и ацетоне . Он также растворим в водной щелочи . [ нужна цитата ]
Встречающийся в природе изомер транс -зеараленон (транс-ЗЕН) под действием ультрафиолетового облучения превращается в цис -зеараленон (цис-ЗЕН). [11]
Зеараленон метаболически трансформируется в α-зеараленол (α-Зел) или (α-Зол), β-зеараленол (β-Зел) или (β-Зол), α-зеараланол (α-Зал), β-зеараланол (β- Зал) и зеараланон (ЗАН) у животных. [9] [12] Относительный состав этих продуктов метаболизма варьируется в зависимости от вида. У свиней, коров и уток α-Zel является доминирующей обнаруженной формой. [13] [14] [4] У людей в образцах мочи обнаруживаются как α-Zel, так и β-Zel, причем преобладает бета-форма. [15] У кур доминантной формой является β-Zel, а в растительных клетках обнаружен продукт метаболизма зераленонне-14-O-β-глюкозид. [4] Кроме того, в органах животных эти продукты метаболизма дополнительно модифицируются с образованием зеараленон-14-глюкуронида (ZEN-14GlcA), α-зеараленол-глюкуронида (α-Zel-14G) и β-зеараленол-глюкуронида (β- Зел-14Г). [16]
Зеараленон может проникать через кожу человека. [17] Однако никаких существенных гормональных эффектов не ожидается после кожного контакта в обычных сельскохозяйственных или жилых условиях.
Структура зеараленона аналогична структуре эстрогенов , и α-зеараленол связывается с рецепторами эстрогена с еще большим сродством, в то время как сродство β-зеараленола ниже, чем сродство связывания как исходного соединения, так и α-Zel. [4] Это идентифицирует ZEN и его метаболиты как ксеноэстрогены . [3] Воздействие ZEN на человека и домашний скот через пищу представляет угрозу для здоровья из-за возникновения ряда сексуальных расстройств и изменений в развитии полового аппарата. [18] [19] Имеются достоверные сообщения о случаях раннего полового созревания у девочек, хронически подвергавшихся воздействию ЗЕНа, в различных регионах мира. [20] У мышей потребление ZEN было связано с уменьшением количества мощных сперматозоидов и яйцеклеток, увеличением двунитевых разрывов в ДНК и активацией механизмов репарации ДНК, за которыми следовали проблемы эмбрионального развития, которые снижали жизнеспособность потомства. [12]
Как и в случае с другими микотоксинами, необходимо провести отбор проб пищевых продуктов на наличие зеараленона для получения образцов, репрезентативных для испытуемой партии. Обычно используемые растворители для экстракции представляют собой водные смеси метанола, ацетонитрила или этилацетата, после чего следует ряд различных процедур очистки, которые частично зависят от продукта питания и используемого метода обнаружения. Обычно используются методы тонкослойной хроматографии (ТСХ) и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Метод ТСХ для зеараленона: пластины силикагеля с нормальной фазой , элюент: 90% дихлорметана , 10% об./об. ацетона; или пластины кремнезема C18 с обращенной фазой; элюент: 90% об. метанола , 10% воды. Зеараленон дает безошибочное голубое свечение под УФ-излучением. [1] Одной ВЭЖХ недостаточно, поскольку она часто может давать ложноположительные результаты. Сегодня анализ ВЭЖХ- МС/МС используется для количественного определения и подтверждения присутствия зеараленона.
Обычно репрезентативную пробу измельчают и гомогенизируют, затем несколько граммов используют для экстракции смесью ацетонитрил/вода. Эта процедура представляет собой широко используемый метод QuEChERS , который быстро и эффективно извлекает небольшие молекулы, такие как микотоксины и пестициды, из сложных пищевых матриц и тканей животных. Этап определения основан на жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ЖХ-МС/МС). [16] Другой подход к анализу ZEA, не требующий дорогостоящего оборудования, заключается в разработке специфического пептидного миметика с биолюминесцентной люциферазой Gaussia , слитой в виде одного белка, который может специфически связываться с ZEA. [21]