Застрашени ли са зърнените култури в Европа от нови гъбични токсини в резултат на климатичните промени?

За възможните рискове от по-голямото разпространение на гъбички и микотоксини в храните.

Доц. д-р Тери Врабчева, дм е завършила медицина в Санкт Петербург, Русия и след това защитава дисертация в Националния център по обществено здраве и анализи по проблемите на безопасността на храните, където от 2006 г. е доцент. Има специализации в Германия, Франция, Холандия и Италия. Професионалните ѝ интереси са в областта на химическата безопасност на храните. Последните няколко години се занимава с влиянието на климатичните промени върху храните и храненето.

Микроскопичните гъбички, известни още като плесени, образуват голям набор от токсини, наречени микотоксини. Гъбичките и техните токсини са широко разпространени в природата и замърсяват хранителните продукти, основно зърнените култури. Попадайки в организма на хората и животните, те предизвикват тежки заболявания и са сериозен проблем за общественото здраве. Сред най-опасните микотоксини се откроява групата на афлатоксините. За тяхното образуване са необходими високи температури, поради което те се срещат предимно в страните с тропически и субтропически климат. В резултат на климатичните промени и в частност глобалното затопляне средните годишни температури в Европа се увеличават с всяка измината година и условията на стария континент стават много подходящи за образуването на опасните афлатоксини в зърнени култури и други хранителни продукти. Ако затоплянето продължи с тези темпове, афлатоксините ще се превърнат в сериозен проблем за здравето на хората и селскостопанските животни.

Микроскопичните гъбички попадат в зърнените култури от почвата и при подходяща температура и влажност на въздуха образуват в тях токсични продукти, наречени микотоксини. Тези токсини навлизат в организма на човека с храната и поразяват различни органи и системи, причинявайки сериозни заболявания. Най-вредни от гледна точка на общественото здраве са афлатоксините, които  се образуват от гъбички, принадлежащи към род Aspergillus (фиг. 1).

Фигура 1. Гъбичката Aspergillus flavus, основен продуцент на афлатоксините. Източник

Гъбичките от този род са широко разпространени в природата и се изолират често от почвите, особено от тези в тропическите и субтропическите области, също така от фуражи и гниещи растения, от семена и зърна на различни култури и от различни видове хранителни продукти. 

Тези гъбички могат да поразяват селскостопанските култури още на полето, по време на прибиране на реколтата и нейното съхраняване. Повечето видове Aspergillus не са типични за ширини над 45°, поради което не се срещат в зърнените култури, отглеждани в Европа. 

Афлатоксин В1 е най-токсичен и най-разпространен от групата на афлатоксините. Той има широк спектър на поразяване и токсични ефекти: остри и хронични токсикологични въздействия.

Чувствителността към афлатоксините е най-голяма при младите хора и децата,

тя е причина за 5 милиона смъртни случая при деца на възраст до 5 години в страни с ограничени хранителни ресурси. Афлатоксините поразяват основно черния дроб, където се наблюдава некроза, цироза и ракови изменения и това води до сериозни последствия за здравето. Международната агенция за изучаване на рака (IARC) поставя афлатоксин В1 в група 1 на канцерогените, което означава, че може да предизвика рак при хората. 

Афлатоксините имат важно значение и в икономически план, поради загубите, които нанасят на селското стопанство. Организацията за прехрана и земеделие (FAO) е изчислила, че 25% от реколтите в света са засегнати от микотоксините, от които най-известни са афлатоксините (фиг. 2). 

Фигура 2. Царевица, поразена от гъбички Aspergillus. Източник

Тази група микотоксини се среща в зърнените култури, ядките, сушените плодове, подправките, млякото и млечните продукти. Тяхното съдържание в храните и фуражите е регламентирано в 99 страни по света. Афлатоксините се откриват често в храни и хранителни продукти, отглеждани и произведени в Африка и Азия поради благоприятните климатични и други параметри, като: високи температури, висока влажност, липса на аерация при съхранението, увреждане на храните от инсекти и гризачи, способстващи разпространението на гъбните спори. Царевицата и фъстъците са културите най-засегнати от гъбичките Aspergillus и те са едни от най-консумираните култури в Азия и Африка. 

По-високи нива на токсините се откриват през летните месеци и по-ниски – през зимните.     

Мусонните периоди са също изключително благоприятни за растежа на гъбичките Aspergillus и продукцията на афлатоксините. Оптималната за растежа влажност на въздуха е 97-99%, а оптималната температура – 25-30°С. 

Съгласно Green Paper на Европейската комисия върху климатичните промени в Европа «температурата в Европа през последния век се е повишила с почти 1°C, т.е. по-бързо от средните стойности в света. Валежите и снеговалежите значително са се увеличили в Северна Европа, докато в Южна Европа се наблюдава все по-често суша». В анексите към Green Paper се посочват промените, които ще настъпят в Европа до края на 21 век, ако не се вземат спешни мерки за подобряване на ситуацията с парниковите газове. Съгласно този доклад 

средната глобална температура в Европа ще се увеличи с 3,4°С до края на този век. 

В Южна и Югоизточна Европа (Португалия, Испания, Южна Франция, Италия, Словения, Гърция, Малта, Кипър, България и Южна Румъния) се прогнозира покачване на средно годишната температура с 4-5°С, а наличието на вода ще се намали особено през лятото. Това ще доведе до: 

  • намаляване на селскостопанските добиви с 10-30% в много региони, 
  • суша, горещи вълни
  • деградация на почвата и екосистемата, 
  • опустиняване.

А сушата и високите температури ще увеличат и нивата на афлатоксините в културите.

Продукцията на афлатоксини от микроскопичните гъбички зависи от: 

  • климатичните условия (температура и валежи), 
  • съхранението на културите, 
  • наличието на микронутриенти, 
  • увреждането на културите от инсектите и други вредители.

Следователно увеличаване или намаляване на добивите от зърнени култури, и заедно с това промени в микотоксинообразуването, ще се наблюдават с промените в климата, които са от решаващо значение. При високи температури и ниска водна активност, условия, които се наблюдават при суша, гъбичките Aspergillus стават много конкурентни спрямо другите микроскопични гъбички и могат да се превърнат в доминантни гъбни видове в почвата. Тези условия на околната среда стимулират растежа и образуването на афлатоксини, както и активността на инсектите, нападащи културите, което води до отслабване на защитната система на растенията.

В година, когато температурата е с 2-3°С по-висока от нормалната, се откриват високи нива на афлатоксини. 

Високата температура обикновено се съчетава със суша, която от своя страна усилва инфектирането на зърната и гъбния растеж. Изследвания показват, че модификации във водната активност и температурата въздействат непосредствено върху гените, отговарящи за растежа и образуването на афлатоксини. 

Досега в Европа афлатоксините се разглеждаха като «импортен» проблем и затова се прилага стриктен контрол при вноса на рискови храни, като фъстъци, шам фъстък и царевица. При покачване на температурата до 30°С вследствие на глобалното затопляне, гъбичките Aspergillus ще доминират над другите видове плесени и 

афлатоксините от „импортен“ се превръщат в проблем за регионите с умерен климат, в това число и България.

В редица южни европейски страни се открива афлатоксин В1 в местни култури в нива значително надвишаващи нормата. Всички европейски страни, включително и южните, нормално не се характеризират с топло и сухо време през култивацията на зърнените култури. В някои области и години това се случва и тогава гъбичките от род Aspergillus намират подходящи условия за техния растеж и образуване на афлатоксини. През периода 2003 – 2004 г. и по-късно през лятото на 2012 г. в Средиземноморския регион на Европа, като например Северна Италия, се е наблюдавала суша и високи температури, което е довело до значителен растеж на гъбичките Aspergillus и усилена продукция на афлатоксини. В резултат на това в млякото на млекодайните животни, захранвани с такава царевица, е открит афлатоксин М1. През 2012 г. в Сърбия се е наблюдавало продължително горещо и сухо лято и в резултат 69% от пробите царевица са съдържали афлатоксини. 

Подобна ситуация е наблюдавана и в Унгария, където нарастването в продукцията на афлатоксини се свързва с климатичните промени и по-специално с дълги периоди на суша и високи температури.

Възможни са следните сценарии относно климатичните промени в Европа и риска от афлатоксини: 

  1. Висок риск в южните страни, които не са понастоящем основни производители на царевица (Централна и Южна Испания, Централна и Южна Италия, Гърция, Северна и Югоизточна Португалия, България, Албания и Кипър);
  2. Нисък и среден риск от афлатоксините в 4 страни, основни производители на царевица (Румъния, Франция, Унгария и Североизточна Италия, всички те осигуряват 73% от общото производство в ЕС);
  3. Ниски рискове в северните страни, които днес са в защитната зона спрямо афлатоксините поради климатичните условия в тях, 
  4. Много нисък риск в Европа за пшеницата и ориза. 

С промените в климата се очаква да нарасне количеството на микотоксините в селскостопанските култури и в други хранителни продукти. Ще се увеличи разпространението на „високотемпературните гъбички и микотоксини” като гъбичките Aspergillus и афлатоксините. Субтропическите региони ще станат тропически със съответните промени в профила на микотоксините. През следващите години, в резултат на промяната на климата, микроскопичните гъбички с по-висок температурен оптимум за растеж и микотоксинообразуване (гъбичките от род Aspergillus,) ще доминират в региони, които понастоящем имат по-хладен климат, или ще бъдат по-слабо представени в региони с горещ климат, тъй като температурите стават твърде високи и надвишават техния температурен оптимум. От друга страна, новите горещи и сухи условия в някои региони ще доведат до по-добри условия на съхранение, тъй като ще поддържат реколтите сухи и с това ще ги предпазват от гъбния растеж и образуването на микотоксини. 


В публикацията са използвани материали от:

  1. Charmley LL, Trenholm HL, Prelusky DA and Rosenberg A, 1995. Economy losses and decontamination. Natural Toxins, 3, 99-203.
  2. European Commission, 2007. Adapting to Climate Change in Europe – Options for EU Action. Green Paper from the Commission to the Council, the European Parliament, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions.
  3. IARC (International Agency for Research on Cancer), 1993. Monographs on the evaluation of Carcinogenic risks to Humans. Some naturally occurring substances: food items and constituents, heterocyclic aromatic amines and mycotoxins. Editor. World Health Organization Lyon, France, 599 pp.
  4. Kelly JD, Eaton DL, Guengerich FP and Coulombe RJ, 1997. Aflatoxin B1 activation in human lung. Toxicology and Applied Pharmacology, 144, 88-95.
  5. Klich MA, 2007. Environmental and developmental factors influencing aflatoxin production by Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus. Mycoscience, 48, 71-80.
  6. USDA (United States Department of Agriculture), 2006. Grain fungal diseases and Mycotoxin reference. Editor. United States Department of Agriculture, 36 pp.
  7. Williams JH, Phillips TD, Jolly PE, Stiles JK, Jolly CM, Aggarwal D. 2004. Human aflatoxicosis in developing countries: a review of toxicology, exposure, potential health consequences, and interventions. Am J Clin Nutr, 80, 1106-1122.