Predicting the risks of the presence of mycotoxins in food systems of grain raw materials | Прогнозирование рисков присутствия микотоксинов в пищевых системах, полученных на основе зернового сырья

英语. Secondary metabolites of toxigenic mold fungi, if present in foods and feeds as natural contaminants, pose a huge problem to ensure food safety. The content of mycotoxins in foods is strictly regulated, however, the intensification of cultivation technologies and global climate changes provoke an increase in the risks of their accumulation for grain crops. Masked forms of mycotoxins associated with macromolecules of cereal crops pose a particular threat. The study examines a possibility of the formation of stable mycotoxin complexes masked in protein and starch structures of wheat grain. Using the method of molecular docking modeling, a structure at the level of a carbohydrate-proteinase complex is described, which determines the need to develop soft impact technologies for the grain bulk detoxification processes. In the framework of the study, a prognostic analysis was carried out in order to form a reliable assessment of the depth of interaction of mycotoxins with proteins and carbohydrates in the food system. The mechanism of incorporation of mycotoxin ZEN (a metabolite of Fusarium spp) into the protein-carbohydrate complex has been established. 3D structural models clearly display the types of interactions, and comparing the values of scoring functions, it can be seen that particularly ZEN has the best connections with the receptor proteins of the gluten complex of wheat grain: Glutenin Score XP –7.9 kcal/mol and alpha-Gliadin Score XP –8.0 kcal/mol. Thus, a prognostic assessment of possible mechanisms of formation of stable complexes of mycotoxins and grain macromolecules, in case of contamination, suggests the most likely binding of mycotoxins to protein structures of the gluten complex and requires special attention to ensure the biosafety of finished products.

俄语. Вторичные метаболиты токсигенных плесеней, как природные контаминанты, в случае присутствия в составе пищевых продуктов и кормов представляют огромную проблему для обеспечения задач продовольственной безопасности. Содержание микотоксинов в пищевых продуктах строго регламентируется, однако интенсификация технологий возделывания и глобальные изменения климата провоцируют для зерновых культур увеличение рисков их накопления. Особую угрозу представляют маскированные формы микотоксинов, связанные с макромолекулами зерновых культур. Изучали возможность образования устойчивых комплексов микотоксинов, маскированных в белковые и крахмальные конструкции зерна пшеницы. С использованием метода молекулярного докинг-моделирования описана конструкция на уровне углеводно-протеиназного комплекса, что определяет необходимость разработки технологий мягких воздействий для процессов детоксикации зерновых масс. В рамках исследования с целью формирования достоверной оценки глубины взаимодействия микотоксинов с протеинами и углеводами в пищевой системе был проведен прогностический анализ. Установлен механизм встраивания в белково-углеводный комплекс микотоксина ZEN (метаболит Fusarium spp). 3D-модели конструкций наглядно отображают типы связей, а сравнивая значения скоринговых функций, можно увидеть, что именно ZEN имеет лучшие стыковки с белками-рецепторами клейковинного комплекса зерна пшеницы: Glutenin Score XP –7.9 ккал/моль и альфа-Gliadin Score XP –8.0 ккал/моль. Таким образом, прогностическая оценка возможных механизмов образования устойчивых комплексов микотоксинов и макромолекул зерна, в случае его контаминации, позволяет говорить о наиболее вероятном связывании микотоксинов с белковыми конструкциями клейковинного комплекса и требует особого внимания для обеспечения биобезопасности готовых продукции.