Идентификация микромицетов рода Aspergillus – контаминантов зеленого кофе на основе полифазной таксономии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Грибы рода Aspergillus широко распространены в окружающей среде, способны расти при высоких температурах и минимальной влажности, в том числе в регионах с жарким тропическим климатом, отдельные виды Aspergillus обладают потенциалом токсинообразования. Это определяет риск контаминации грибами рода Aspergillus и продуцируемыми ими микотоксинами (МТ) растительного сырья и пищевой продукции, что возможно на любом этапе производства, транспортировки и хранения. В объеме импортируемого в РФ кофе, 85% приходится на сырье – зеленый кофе, для которого сохраняются риски поражения плесневыми грибами на всех стадиях, предшествующих стадии обжарки. Актуально исследование видового состава и токсиногенных свойств Aspergillus spp., контаминирующих сырье для производства пищевой пищевой продукции массового потребления, к которой, в том числе, относится кофе, входящий в число базовых продуктов потребительской корзины. Достоверные данные видовой идентификации и токсиногенного потенциала микромицетов могут быть получены только при комплексном подходе на основе полифазной таксономии. Цель представленной работы – изучение видового состава грибов рода Aspergillus, выделенных из зеленого кофе, с применением комплексного подхода на основе полифазной таксономии. Проведено изучение видового состава грибов рода Aspergillus из внутренней микофлоры 16 образцов зерен зеленого кофе сортов арабика и робуста. Видовая принадлежность выделенных 34 моноспоровых изолятов Aspergillus spp. определена культурально-морфологическими методами и подтверждена при молекулярно-генетическом анализе – ПЦР-РВ с ДНК-маркерами консервативных последовательностей (ITS, Calmodulin, β-tubulin), в условиях in vitro изучен профиль продуцируемых вторичных токсических метаболитов. Установлено доминирование видов секции Niger – A. niger (90%), A. tubingensis, A. carbonarius; далее в порядке уменьшения следовали виды секции Flavi – A.  flavus (100%); секции Circumdati – A. ochraceus (40%) и A. westerdijkiae (60%); в секцию Fumigati был выделен один штамм A. fumigatus. Анализ профиля токсических метаболитов методом ВЭЖХ-МС/МС в режиме мультидетекции показал продукцию микотоксинов видами: A. niger – фумонизина В2 и охратоксина А, A. flavus – афлатоксинов В1 и В2 совместно со стеригматоцистином, A. westerdijkiae – охратоксина А и пеницилловой кислоты, A.ochraceus – пеницилловой кислоты. Количества продуцируемых МТ показывают высокий токсиногенный потенциал Aspergillus spp. – контаминантов зеленого кофе. Так 20 из 34 штаммов продуцировали в значительных количествах опасные, регламентируемые микотоксины: АФЛ В1, ОТА, ФВ2. Нетоксиногенные изоляты были представлены видами A. niger, A. carbonarius, A. tubingensis, A.  flavus и A.  fumigatus. Изучение видового состава и токсиногенных свойств грибов рода Aspergillus – контаминантов зеленого кофе с применением полифазного подхода проведено в России впервые.

Об авторах

Л. П. Минаева

Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи

Автор, ответственный за переписку.
Email: liuminaeva-ion@mail.ru
Россия, 109240, Москва

Ю. М. Маркова

Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи

Автор, ответственный за переписку.
Email: yulia.markova.ion@gmail.com
Россия, 109240, Москва

А. Д. Евсюкова

Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи

Автор, ответственный за переписку.
Email: st.shtolz@gmail.com
Россия, 109240, Москва

И. Б. Седова

Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи

Автор, ответственный за переписку.
Email: isedova1977@mail.ru
Россия, 109240, Москва

З. А. Чалый

Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи

Автор, ответственный за переписку.
Email: tokka66@bk.ru
Россия, 109240, Москва

Список литературы

  1. Al-Shuhaib M.B.S., Albakri A.H., Alwan S.H. et al. Optimal pcr primers for rapid and accurate detection of Aspergillus flavus isolates. Microb Pathog. 2018. V. 116. P. 351–335. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2018.01.049
  2. Commission Regulation (EC) No 1881/2006. Commission Directive 2006/1881/EC of 19 December 2006, setting maximum levels for certain contaminants in food stuffs. Off. J. Eur. Commun. 2006. L364. P. 5–24.
  3. El Sheikha A.F. Molecular detection of mycotoxigenic fungi in foods: The case for using PCR-DGGE. Food Biotechnol. 2019. V. 33 (1). P. 54–108. https://doi.org/10.1080/08905436.2018.1547644
  4. Frisvad J.C., Frank J.M., Houbraken J.A.M.P. et al. New ochratoxin A producing species of Aspergillus section Circumdati. Stud. Mycol. 2004. 50. P. 23–43.
  5. Frisvad J.C., Hubka V., Ezekiel C.N. et al. Taxonomy of Aspergillus section Flavi and their production of aflatoxins, ochratoxins and other mycotoxins. Stud. Mycol. 2019. V. 93. P. 1–63. https://doi.org/10.1016/j.simyco.2018.06.001
  6. Frisvad J.C., Larsen T.O., Thrane U. et al. Fumonisin and ochratoxin production in industrial Aspergillus niger strains. PLOS One. 2011. V. 6 (8). P. e23496. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0023496
  7. Gagkaeva T.Yu., Gavrilova O.P., Levitin M.M. et al. Fusarium head blight. Zashchita i karantin rasteniy. Supplement. 2011. N 5. P. 69–120 (in Russ.).
  8. Godet M., Munaut F. Molecular strategy for identification in section Flavi. FEMS Microbiol. Letters. 2010. V. 304 (2). P. 157–168. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2009.01890.x
  9. González-Salgado A., González-Jaén T., Vázquez C. et al. Highly sensitive PCR-based detection method specific for Aspergillus flavus in wheat flour. Food Additives and Contaminants. 2008. V. 25 (6). P 758–764. https://doi.org/10.1080/02652030701765715
  10. Grube M., Gaya E., Kauserud H. et al. The next generation fungal diversity researcher. Fungal Biology Reviews. 2017. 31. P. 124–130. https://doi.org/10.1016/j.fbr.2017.02.001
  11. Han X., Jiang H., Xu J. et al. Dynamic fumonisin B2 production by Aspergillus niger intented used in food industry in China. Toxins. 2017. V. 9 (7). P. 217. https://doi.org/10.3390/toxins9070217
  12. Han X., Jiang H., Li F. Dynamic ochratoxin A production by strains of Aspergillus niger intended used in food industry of China. Toxins. 2019. V. 11 (2). P. 122. https://doi.org/10.3390/toxins11020122
  13. Inderbitzin P., Robbertse B., Schoch C.L. Species identification in plantassociated prokaryotes and fungi using DNA. Phytobiomes Journal. 2020. V. 4. P. 103–114. https://doi.org/10.1094/PBIOMES-12-19-0067-RVW
  14. Ipatova A.A. Overview of the Russian coffee market in 2017–2019. Russian food market. 2020. № 1 (in Russ.).
  15. Jens C., Frisvad J., Frank M. et al. New ochratoxin A producing species of Aspergillus section Circumdati. Stud. Mycol. 2004. V. 50. P. 23–43.
  16. Jurjevic Z., Peterson S.W., Horn B.W. Aspergillus section Versicolores: nine new species and multilocus DNA sequence based phylogeny. IMA Fungus. 2012. V. 3 (1). P. 59–79. https://doi.org/10.5598/imafungus.2012.03.01.07
  17. Liardon R., Braendlin N., Spadone J.C. Biogenesis of Rio flavour impact compound: 2,4,6-trichloroanisole. In: Proc. 14th Int. Conf. Coffee Sci., San Francisco, 14–19 July 1991. Paris, Assoc. Sci. Int. Café, 1992, pp. 608–614.
  18. Minaeva L.P., Polyanina A.S., Kiseleva M.G. et al. Dried fruits marketed in Russian: toxigenic mold contamination. Gigiena i sanitariya. 2021. V. 100 (7). P. 717–723 (in Russ.). https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-7-717-723
  19. Noonim P., Mahakarnchanakul W., Nielsen K.F. et al. Isolation, identification and toxigenic potential of ochratoxin A-producing Aspergillus species from coffee beans grown in two regions of Thailand. Int. J. Food Microbiol. 2008. V. 128 (2). P. 197–202. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2008.08.005
  20. Palumbo J.D., O’Keeffe T.L. Detection and discrimination of four Aspergillus section Nigri species by PCR. Letters Appl. Microbiol. 2015. V. 60. (2). P. 188–195. https://doi.org/10.1111/lam.12358
  21. Perrone G., Susca A., Cozzi G. et al. Biodiversity of Aspergillus species in some important agricultural products. Stud. Mycol. 2007. 59. P. 53–66. https://doi.org/10.3114/sim.2007.59.07
  22. Pitt J.I., Hocking A.D. Fungi and food spoilage. 3rd Edition, Springer Dordrecht, Heidelberg, etc., 2009. https://doi.org/10.1007/978-0-387-92207-2
  23. Samson R.A., Houbraken A.M.P., Kuijpers A.F.A. et al. New ochratoxin or sclerotium producing species in Aspergillus section Nigri. Stud. Mycol. 2004. V. 50 (1). P. 45–61.
  24. Samson R.A., Noonim P., Meijer M. et al. Diagnostic tools to identify black aspergilli. Stud. Mycol. 2007. V. 59. P. 129–145. https://doi.org/10.3114/sim.2007.59.13
  25. Samson R.A., Visagie C.M., Houbraken J. et al. Phylogeny, identification and nomenclature of the genus Aspergillus. Stud. Mycol. 2014. V. 78. P. 141–173. https://doi.org/10.1016/j.simyco.2014.07.004
  26. Sardiñas N., Vázquez C., Gil-Serna J. et al. Specific detection and quantification of Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus in wheat flour by SYBR® Green quantitative PCR. Int. J. Food Microbiol. 2011. V. 145 (1). P. 121–125. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2010.11.041
  27. Sedova I.B., Chalyy Z.A., Efimochkina N.R. et al. Mycotoxin contamination of fresh berries and fruits marketed in the central region of Russia. Health Risk Analysis. 2022. V. 4. P. 87–99. https://doi.org/10.21668/health.risk/2022.4.08.eng
  28. Serrano R., Gusmão, L., Amorim A. et al. Rapid identification of Aspergillus fumigatus within the section Fumigati. BMC Microbiol. 2011. V. 11. Art. 82. https://doi.org/10.1186/1471-2180-11-82
  29. Taniwaki M.H., Pitt J.I., Copetti M.V. et al. Understanding mycotoxin contamination across the food chain in Brazil: Challenges and opportunities. Toxins. 2019. V. 11 (7). P. 411. https://doi.org/10.3390/toxins11070411
  30. Visagie C.M., Varga J., Houbraken J. et al. Ochratoxin production and taxonomy of the yellow aspergilli (Aspergillus section Circumdati). Stud. Mycol. 2014. V. 78. P. 1–61. https://doi.org/10.1016/j.simyco.2014.07.001
  31. White T.J., Bruns T., Lee S. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. In: M.A. Innis etc. (eds). PCR protocols: a guide to methods and applications. N.Y., Academic Press Inc., 1990, pp. 315–322.
  32. Yu Ji., Nierman W.C., Fedorova N.D. et al. What can the Aspergillus flavus genome offer to mycotoxin research? Mycology. 2011. V. 2 (3). P. 218–236. https://doi.org/10.1080/21501203.2011.605180
  33. Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Левитин М.М. и др. (Gagkaeva et al.) Фузариоз зерновых культур // Приложение к журналу “Защита и карантин растений”. 2011. № 5. С. 69–120.
  34. Ипатова А.А. (Ipatova) Обзор российского рынка кофе в 2017–2019 году // Российский продовольственный рынок. 2020. № 1.
  35. Минаева Л.П., Полянина А.С., Киселева М.Г. и др. (Minaeva et al.) Изучение контаминации сухофруктов токсигенными плесневыми грибами // Гигиена и санитария. 2021. Т. 100. № 7. С. 717–723.
  36. Чалый З.А., Киселева М.Г., Седова И.Б. и др. (Chalyy et al.) Изучение контаминации сухофруктов микотоксинами // Вопросы питания. 2021. Т. 90. № 1. С. 33–39.

© Л.П. Минаева, Ю.М. Маркова, А.Д. Евсюкова, И.Б. Седова, З.А. Чалый, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах