A MIKTXINK JELENTŐSÉGE AZ ÉLELMISZERGAZDASÁGBAN Dr. Bartók Tibor DSc Fumizol Kft., SZTE MK Élelmiszermérnöki Intézet Szeged Hévíz, 2016.01.13.
A mikotoxinok a mikroszkópikus gombák másodlagos (szekunder) anyagcseréjének termékei A kalapos gombák toxinjai (pl. α-amanitin, β-amanitin, phalloidin, phallacidin) nem mikotoxinok! Felmérések szerint a világszerte és Európában betakarított termények 25- illetve 20%-a szennyezett mikotoxinokkal Több száz mikotoxint írtak már le, azonban közülük csak néhány okozhat jelentős közegészségügyi problémát
A penészgombák jelenléte a terméshozamot és a termények értékesíthetőségét csökkenti A penészes takarmányt az állatok visszautasíthatják, fejlődési és szaporodási zavar léphet fel, sőt elhullás is bekövetkezhet A penészgombával fertőzött alapanyagból készült élelmiszerek fogyasztása súlyos humán megbetegedésekhez vezethet
A mikotoxinok felosztása kémiai szerkezetük alapján 1. Furanofuránok (pl. aflatoxinok) 2. Szubsztituált piron és hidroxanton vegyületek 3. Szubsztituált kinonok 4. Telítetlen laktonok (pl. patulin, zearalenon) 5. Grizeofulvin és mollicellin vegyületek 6. Trichotecének (pl. dezoxinivalenol (DN)) 7. Ergot alkaloidok 8. Policiklikus szubsztituált monomer indolvegyületek 9. Ciklikus dipeptidek 10. Laktámok 11. Citokalazánok 12. Egyéb mikotoxinok (pl. ochratoxinok, fumonizinek)
Aflatoxinok 1960-ban az elhíresült Angliai pulykavész ( X disease ) során fedezték fel az aflatoxinokat, amikor több mint 100 000 állat hullott el Brazíliaieredetű földimogyoró dara etetését követően. Ekkor indult el világszerte a mikotoxin kutatás.
AFLATXINK AFLATXINK B 1 B 2 CH 3 CH 3 G 1 G 2 CH 3 CH 3 M 1 M 2 H H CH 3 CH 3 Kémiailag, dihidro- ill. tetrahidrofuranofuránok
A fő aflatoxin termelő gombafajok Aspergillus flavus Aspergillus paraziticus
Aflatoxinok fő előfordulásai - kukorica - földimogyoró - fűszerpaprika - pisztácia
Aspergillus flavus által fertőzött kukorica
Aspergillus flavus által fertőzött földimogyoró
Aspergillus flavus mikroszkópos képe
Aflatoxinok hatása Akut toxikus hepatitis Kenya, >150 halott Májrák - Mozambik Reye szindróma (gyulladás és duzzanat az agyban, elfajulás a májban) A ma ismert legrákkeltőbb mikotoxinok!
AFLATXIN határértékek 1881/2006/EK rendelet Termékcsoport (közvetlen emberi fogyasztásra) Pisztácia, földimogyoró, összes mogyorófajta, olajos magvak, szárított gyümölcsök, gabonafélék Fűszerek Tej, tejtermékek Anyatej helyettesítő és kiegészítő tápszerek, beleértve a tejet is Ételek és cereáliaalapú feldolgozott termékek csecsemők és gyermekek számára Speciális orvosi célú, gyermek táplálékkiegészítők B 1 µg/kg 2,0 5,0 - - 0,10 0,10 Σafla µg/kg 4,0 10,0 - - - - M 1 µg/kg 0,05 0,025-0,025
chratoxin-a Kémiailag, dihidrokumarinhoz kapcsolódó β-fenilalanin Erősen nefrotoxikus és hepatotoxikus hatás!
A fő ochratoxin termelő gombafajok Aspergillus ochraceus Aspergillus carbonarius Penicillium verrucosum
Aspergillus ochraceus
Penicillium verrucosum (ecsetpenész)
chratoxinok előfordulása - gabonafélék - fűszernövények - kávé - hüvelyesek, szója, kukorica, rizs, mogyoró, kakaóbab - sör, szőlő, must, bor, mazsola - penészes takarmánnyal etetett állatok veséje és vére - emberi vér és anyatej
Kakaóbab mikobiótája
Az Aspergillus carbonarius fontos ochratoxin-a termelő faj
chratoxin-a határértékek 1881/2006/EK rendelet Élelmiszercsoport Feldolgozatlan gabonafélék, pörkölt babkávé az oldható kávé kivételével Feldolgozatlan gabonafélékből származó valamennyi termék, beleértve a feldolgozott gabonatermékeket Határérték (µg/kg) Szárított szőlő, oldható kávé 10 Bor (beleértve a pezsgőt és kivéve a likőrborokat és a 2 minimum 15 térfogatszázalék alkoholt tartalmazó borokat), szőlőlé, must Csecsemők és kisgyermekek számára készült feldolgozott gabonaalapú élelmiszerek és bébiételek 0,5 Speciális gyógyászati célokra szánt diétás élelmiszerek kifejezetten csecsemők számára 0,5 5 3
Patulin (klavacin, expansin) Kémiailag, telítetlen öttagú laktonvegyület Antibiotikus hatása ellenére a mikotoxinokhoz sorolják, mert ödéma- és rákkeltő, valamint teratogén hatása van
A fő patulin termelő gombanemzetségek Aspergillus pl. A. clavatus, A. claviforme Penicillium pl. P. patulum, P. expansum
A patulin fő előfordulási helyei a gombafertőzött gyümölcsök és a belőlük készített gyümölcslevek, különösen az almalé!
Penicillium expansum által fertőzött alma
Patulin határértékek 1881/2006/EK rendelet Élelmiszercsoport Gyümölcslevek, koncentrált gyümölcslevekből készített gyümölcslevek és gyümölcsnektárok Szeszes italok, almabor és almából készült vagy almalevet tartalmazó más erjesztett italok Szilárd almatermékek, beleértve a közvetlen fogyasztásra szánt almakompótot és almapürét Csecsemők és kisgyermekek számára készült almalé és almából készült szilárd termékek beleértve az almakompótot és almapürét, így címkézve és eladva Csecsemők és kisgyermekek számára készült feldolgozott gabonaalapú élelmiszerektől eltérő bébiételek Határérték (µg/kg) 50 50 25 10 10
A FUZÁRIUM PRBLÉMA
Az Európai Uniós vizsgálatok szerint a mikotoxinok közül a fuzáriumtoxinok igen elterjedtek az élelmiszerláncban.
A fuzáriumtoxinok szintje a gabonában különféle tisztítási és malomipari eljárásokkal csökkenthető, de ennek eredményessége függ a kiindulási mikotoxin tartalomtól. Emiatt az élelmiszerlánc elején elhelyezkedő, az alapterméket előállító gabonatermelőnek elsődleges szerepe van!
Az uniós szabályozás szerint határérték felett mikotoxint tartalmazó gabona tételt tilos összekeverni határérték alatti mennyiségben mikotoxint tartalmazó tétellel abból a célból, hogy a mikotoxin tartalom az eladhatóság végett a határérték alá csökkenjen.
Az élelmiszerbiztonsági szempontból legjelentősebb Fusarium fajok és fő toxinjaik Fusarium graminearum (trichotecének (pl. dezoxinivalenol, DN), zearalenon) Fusarium culmorum (trichotecének, zearalenon) Fusarium verticillioides (fumonizinek) Fusarium proliferatum (fumonizinek)
Fuzáriumos kukorica csövek
Természetes fuzáriumos fertőződés búzában kukorica elővetemény után, Szeged 2010
Búza kalászfuzariózisa (Fusarium Head Blight) A gabonafélék a fuzáriumos fertőzésre a virágzás idején a legfogékonyabbak, a fertőzést a csapadékos, meleg időjárás és a megdőlés segíti
Egészséges és fuzáriumos búzaszem
Búzaszemek fuzáriumos fertőzöttségének ellenőrzése fuzáriumokra szelektív táptalajon
Félüzemi kísérletek Hagyományos permetezés (XR TeeJet) Traditional spraying
Permetezés oldal irányból (Turbo FloodJet) Sideward spraying
A trichotecénvázas mikotoxinok szerkezete R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 T-2 toxin H Ac Ac H CCH 2 CH(CH 3 ) 2 A típus HT-2 toxin H H Ac H CCH 2 CH(CH 3 ) 2 diacetoxiszcirpenol (DAS) H Ac Ac H H neoszolaniol H Ac Ac H H 4-acetil-nivalenol H Ac H H = B nivalenol (NIV) H H H H = típus 4-dezoxinivalenol (DN) H H H H = 3-acetil-dezoxinivalenol CCH 3 H H H = 15-acetil-dezoxinivalenol H H CCH 3 H =
A trichotecének erős sejtmérgek, az idegrendszert és az immunrendszert károsítják, valamint dermatotoxikus hatásuk is van
Dezoxinivalenol (DN) határértékek 1881/2006/EK rendelet Élelmiszercsoport Feldolgozatlan gabonafélék, kivéve durumbuza, zab és kukorica Határérték (µg/kg) 1250 Feldolgozatlan durumbuza, zab és kukorica 1750 Közvetlen emberi fogyasztásra szánt gabonafélék, gabonaliszt, korpa és csíra, tészta (száraz) Kenyér (beleértve a kis pékárukat), tésztafélék, keksz, gabonaszeletek és reggeli gabonapelyhek Csecsemők és kisgyermekek számára készült gabonaalapú élelmiszerek és bébiételek 750 500 200
Az EU bizottsági ajánlása (2006/576/EK) a takarmányok dezoxinivalenol szennyezettségével kapcsolatban Takarmányozásra szánt termék Gabonafélék és gabonakészítmények kivéve a kukorica melléktermékeket Irányérték (µg/kg) 8000 Kukorica melléktermékek 12000 Kiegészítő és teljesértékű takarmányok, kivéve: 5000 Sertéseknek szánt kiegészítő és teljesértékű takarmányok 900 Borjaknak (< 4 hónap), bárányoknak és gidáknak szánt kiegészítő és teljesértékű takarmányok 2000
A zearalenon (F-2 toxin) szerkezeti képlete Kémiailag, a rezorcilsav-laktonok (RAL) közé tartozik Ösztrogén-mimetikus hatása van A zearalenon optimális bioszintéziséhez több héten keresztül 12 C körüli hőmérséklet szükséges a gomba számára, így közvetlenül a betakarítás után ritkán fordul elő jelentős zearalenon szennyezés
Zearalenon (F2 toxin) határértékek 1881/2006/EK rendelet Élelmiszercsoport Határérték (µg/kg) Feldolgozatlan gabonafélék a kukorica kivételével 100 Feldolgozatlan kukorica, a nedves őrlésre szánt kivételével 350 Közvetlen emberi fogyasztásra szánt gabonafélék, gabonaliszt, korpa és csíra Kenyér (beleértve a kis pékárukat), tésztafélék, keksz, gabonaszeletek és reggeli gabonapelyhek Csecsemők és kisgyermekek számára készült feldolgozott gabonaalapú élelmiszerek a kukoricaalapú kivételével Csecsemők és kisgyermekek számára készült feldolgozott kukoricaalapú élelmiszerek 75 500 20 20
Az EU bizottsági ajánlása (2006/576/EK) a takarmányok zearalenon szennyezettségével kapcsolatban Takarmányozásra szánt termék Gabonafélék és gabonakészítmények kivéve a kukorica melléktermékeket Irányérték (µg/kg) 2000 Kukorica melléktermékek 3000 Malacoknak és kocasüldőknek szánt takarmányok 100 Tenyészkocáknak és hízósertéseknek szánt takarmányok 250 Borjaknak, tejelő marháknak, juhoknak és kecskéknek szánt takarmányok 500
Fumonizinek Az első két fumonizint (FB 1 és FB 2 ) Dél- Afrikában fedezték fel 1988-ban (Marasas és mtsai) Fusarium verticillioides
Típus A B C P Me Komponens A fumonizinek szerkezete a Me b Me c d e H A fumonizin váz szubsztituensei a b c d e f g TCA TCA H H H NHAc Me TCA TCA H H H NHAc Me TCA TCA H H H NHAc Me TCA H H H H NHAc Me H TCA H H H NHAc Me FA 1 FA 2 FA 3 PHFA 3a PHFA 3b HFA 3 H H H H H NHAc Me FAK 1 = TCA H H H NHAc Me FBK 1 FB 1 izo-fb 1 PHFB 1a PHFB 1b HFB 1 FB 2 FB 3 FB 4 FB 5 = TCA H H H NH 2 Me TCA TCA H H H NH 2 Me TCA TCA H H H NH 2 Me TCA H H H H NH 2 Me H TCA H H H NH 2 Me H H H H H NH 2 Me TCA TCA H H H NH 2 Me TCA TCA H H H NH 2 Me TCA TCA H H H NH 2 Me Hexahidroxialkil váz; A pontos szerkezet jelenleg még nem ismert FC 1 TCA TCA H H H NH 2 H N-acetil-FC 1 TCA TCA H H H NHAc H izo-fc 1 TCA TCA H H H NH 2 H N-acetil-izo-FC 1 TCA TCA H H H NHAc H H-FC 1 TCA TCA H H H NH 2 H N-acetil-H-FC 1 TCA TCA H H H NHAc H FC 3 TCA TCA H H H NH 2 H FC 4 TCA TCA H H H NH 2 H FP 1 TCA TCA H H H 3-HP Me FP 2 TCA TCA H H H 3-HP Me FP 3 TCA TCA H H H 3-HP Me f g Trikarballilsav (TCA) H H + H N 3-hidroxipiridínium (3-HP)
Fumonizin határértékek 1881/2006/EK rendelet Élelmiszercsoport Határérték FB 1 + FB 2 (µg/kg) Feldolgozatlan kukorica, a nedves őrlésre szánt feldolgozatlan kukorica kivételével Közvetlen emberi fogyasztásra szánt kukorica és kukoricaalapú élelmiszerek 4000 1000 Kukoricaalapú reggeli pelyhek és kukoricaalapú szeletek 800 Csecsemők és kisgyermekek számára készült kukoricaalapú élelmiszerek és bébiételek 200
Az EU bizottsági ajánlása (2006/576/EK) a takarmányok fumonizin B 1 +B 2 szennyezettségével kapcsolatban Takarmányozásra szánt termék Irányérték FB 1 +FB 2 (µg/kg) Kukoricafélék és kukoricakészítmények 60000 Az alábbiaknak szánt kiegészítő és teljesértékű takarmányok: Sertések, lovak (lófélék), nyulak, kedvtelésből tartott állatok 5000 Halak 10000 Baromfi, borjak (< 4 hónap), bárányok és gidák 20000 Felnőtt kérődzők (> 4 hónap) és vidra 50000
A fumonizinek által okozott kórképek Lovak leucoencephalomalacia (ELEM) nevű kórképe (az agy fehérállománya nekrotizál) Sertésekben tüdőödéma (PPE) Kísérleti állatokban vese- és májelfajulás (karcinóma) A humán nyelőcsőrák kialakulásával is kapcsolatba hozták olyan helyeken, ahol gyakran fogyasztottak fumonizineket tartalmazó táplálékot A fumonizinek, mint szfinganin/szfingozin analógok, a szfinganin/ szfingozin-n-aciltranszferázt (ceramid szintáz) bénítják, ezzel gyakorlatilag a szfingolipidek bioszintézise sérül
Helyes Mezőgazdasági Gyakorlattal a fuzáriumtoxin szennyezettség megelőzése érdekében Vetésforgó Megfelelő fajta/hibrid választás és vetésterv Talaj-előkészítés Tápanyagutánpótlás Növényvédelem Öntözés Betakarítás Szárítás Tárolás
A mikotoxin probléma kezelése mikotoxin megkötő/lebontó adalékanyagok takarmányhoz történő hozzáadásával (386/2009/EK rendelet új funkcionális takarmány adalékanyag csoport: a takarmányok mikotoxinok általi szennyeződésének csökkentésére szolgáló anyagok )
A mikotoxin megkötő vegyületekkel szemben támasztott követelmények Polaritás (felszíni töltések) Hőstabilitás a takarmányipari műveletek során Stabilitás a gyomor-bélcsatorna eltérő ph értékén Gyors hatás (30-60 perc) in vivo körülmények között is Ne, vagy csak kismértékben kösse meg a biológiailag aktív és esszenciális anyagokat (vitaminok, ásványi anyagok) Kis mennyiségben is hatékony legyen
Aktív szén Nagy aktív felülettel rendelkezik (500-3500 m 2 /g) Számos mikotoxint képes megkötni: aflatoxinok, zearalenon, T-2 toxin, fumonizinek csak nagy dózisban (5-20 g/kg takarmány) hatékony, emiatt a gyakorlatban nem terjedt el
Szilícium-alapú polimerek filloszilikátok (montmorrilonit/szmektit, kaolinit és illit), lektoszilikátok (zeolitok) csak nagy mennyiségben (5 20 g/kg) hatékonyak megkötik a poláris karakterű táplálóanyagokat is (egyes vitaminok és mikroelemek) a természetes agyagásványok esetenként nehézfémekkel (pl. ólom, kadmium) vagy dioxinokkal szennyezettek lehetnek FDA (1999): nem biztonságos mikotoxin-kötő anyagok
Szilícium-alapú polimerek kaolin aflatoxinok bentonit (montmorillonitvagy szepiolit) aflatoxinok, T-2 toxin csökkenti a takarmányokkal adagolt antibiotikumok felszívódását pl. baromfi esetében robenidinnel együtt alkalmazása nem javasolt maximális mennyisége a takarmányban: 20 g/kg (1060/2013/EU végrehajtási rendelet hidratált nátrium-kalcium-aluminiumszilikát(hscas) mesterséges agyagásvány hatékonyan köti az aflatoxinokat(2-4 g/kg mennyiségben) mérsékelt vitamin és mikroelem kötési kapacitás zeolitok -jelentős pozitív kation kötési kapacitás, ph érzékenyek - ph <4,0 a kristályszerkezet felbomlik aflatoxinok
Szén-alapú polimerek kolesztiramin ochratoxin, zearalenon, fumonizinek Megköti az epesavakat a zsíroldékony karakterű mikotoxinok kisebb mértékben szívódnak fel takarmányban való felhasználása nem engedélyezett. klorofillin (34% klorofill + 66% só) aflatoxinok nagy nyersrost tartalmú takarmányok (lucernaszéna, búzaszalma) zearalenon, T-2 toxin (Fusarium fertőzöttség veszélye!!) csak extrém nagy mennyiségben (15-25%) hatékony
Szén-alapú polimerek mannán oligoszacharidok (élesztő sejtfal kivonatok), valamint ezek β-d-glükán észterei aflatoxinok, zearalenon, ochratoxinok, DN, T-2 toxin karboximetil-glükán zearalenon, T-2 toxin huminsav származékok aflatoxin
Biológiai transzformáció mikrobás/élesztő enzimekkel Biotranszformáció: trichothecénvázas mikotoxinok (12,13-epoxid gyűrű) toxikus hatás csökken de-epoxidáció - bél mikroflóra Eubacterium spp. - epoxidáz 12,13 epoxid gyűrű transzformációja (pl. T-2 toxin) Trichosporon mycotoxinivorans (élesztő) TA és ZEA bontása Gliocladium roseum (fitopatogén gomba) - zearalenon hidrolízise egy zearalenon-specifikus laktonáz enzimmel Sphygopyxis sp. (baktérium) - fumonizinek lebontása deészterifikáció + dezamináció hidrolizált fumonizin
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!