Mykotoxin

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Mykotoxine (Schimmelpilzgifte) sind sekundäre Stoffwechselprodukte aus Schimmelpilzen, die bei Wirbeltieren bereits in geringsten Mengen giftig wirken. Im Unterschied dazu werden die toxischen Inhaltsstoffe von Großpilzen als Pilzgifte bezeichnet. Eine durch Mykotoxine verursachte Erkrankung wird Mykotoxikose genannt.

Bedeutung/Vorkommen[Bearbeiten]

Schimmelbildung bei Gerste
Salami mit Schadschimmel
Brot mit Schadschimmel

Seit Menschengedenken werden schimmelbefallene Lebensmittel und damit Mykotoxine verzehrt. Seit 1960 machte man sich darüber erstmals ernsthafte Gedanken, als in England tausende von Puten an verschimmeltem Erdnussschrot starben. Die intensive Suche nach den giftigen Substanzen führte dann zur Entdeckung der Aflatoxine. In der UdSSR trat während des Zweiten Weltkrieges eine Erkrankung auf, die eine Hemmung der Bildung von weißen Blutkörperchen zur Ursache hatte und auf verschimmelter Hirse und verschimmeltem Weizen beruhte. Erst nach Jahren wurde das die Erkrankung verursachende Mykotoxin, das T2-Toxin aus der Gruppe der von Fusarien gebildeten Trichothecene, entdeckt, das in russischen Getreideproben mit einer Konzentration von bis zu 2,5 % vorkam.

Es sind inzwischen etwa 200 verschiedene Toxine bekannt, die von über 300 Pilzarten produziert werden,[1] wobei die Produktion eines bestimmten Toxins auf wenige bestimmte Arten beschränkt sein kann, aber auch von vielen Arten mehrerer Gattungen bewerkstelligt werden kann. Die Optimalbedingungen für die Bildung des Toxins und das Wachstum des Schimmelpilzes brauchen nicht notwendigerweise übereinzustimmen. Die meisten Mykotoxine sind sehr widerstandsfähig gegenüber Hitze- und Säurebehandlung.

Die Bildung von Mykotoxinen unterliegt einer ausgeprägten regionalen wie saisonalen Schwankungsbreite und ist abhängig vom Nahrungsangebot, Wassergehalt in Substrat und umgebender Luft (Luftfeuchte), Temperatur, pH-Wert und Interaktionen mit anderen Pilzen. Für die Giftbildung werden Substrate bevorzugt, die reich an Kohlenhydraten komplexer Zusammensetzung sind.[2]

Der Mensch ist hauptsächlich durch Kontaminationen in Lebensmitteln bedroht. Alle verschimmelten Nahrungsmittel können Mykotoxine enthalten.

  • Primärkontamination: Getreide wurde schon auf dem Feld von Schimmelpilzen befallen (z. B. Mutterkorn auf Roggen, Weizen, Gerste)
  • Sekundärkontamination: Lagernde Lebensmittel verschimmeln (z. B. Aspergillus oder Penicillium spp.)
  • Carry over: Nutztiere nehmen verschimmelte Lebensmittel auf und geben die enthaltenen Gifte an die Produkte weiter: Milch, Eier, Fleisch

Die FAO schätzt, dass ca. 25 % der Welt-Nahrungsproduktion Mykotoxine enthalten. Am häufigsten belastet mit Fusarientoxinen sind Getreide (insbesondere der Mais und der Weizen). Betroffen von Aflatoxin-Befall sind häufig landwirtschaftliche Produkte aus tropischen und subtropischen Gebieten, da der Pilz Aspergillus flavus erst ab Temperaturen von 25–40 °C gut wächst. Betroffen sind dabei hauptsächlich Mais und vor allem ölhaltige Samen und Nüsse, wie z. B. Pistazien, Erdnüsse, Mandeln und Paranüsse. Mykotoxine können bei Menschen und bei Tieren bereits in geringen Konzentrationen toxische Wirkungen zeigen. Symptome von Vergiftungen sind Leber- und Nierenschädigungen, Beeinträchtigungen des Immunsystems, Haut- und Schleimhautschäden, oder hormonelle Auswirkungen wie Fruchtbarkeitsstörungen. Manche Mykotoxine sind auch krebserregend und können Erbschäden hervorrufen.[3]

Wirkung[Bearbeiten]

Mykotoxine können bei Menschen und Tieren vielgestaltige, meist sehr schädliche Wirkungen entfalten. Insbesondere können sie

Eine Anzahl von Mykotoxinen besitzt die Fähigkeit, Bakterien an der Vermehrung zu hindern. Man spricht hier von einer antibiotischen Wirkung und nutzt diese Eigenschaft in verschiedenen Medikamenten gegen bakterielle Infektionen.

Arten[Bearbeiten]

Mykotoxine können entweder aufgrund einer ähnlichen Molekularstruktur oder nach den sie produzierenden Schimmelpilzgattungen zu Stoffgruppen zusammengefasst werden:

Streng genommen müssten die Mutterkornalkaloide zu den Pilzgiften gerechnet werden, da der Produzent, das Mutterkorn (Claviceps purpurea), zu den Großpilzen gehört, da im Frühjahr kleine, aber deutlich erkennbare Fruchtkörper aus dem Sklerotium wachsen.

Liste von Mykotoxinen (Auswahl)[Bearbeiten]

Name des Toxins / der Toxine Hauptproduzenten wesentl. Vorkommen (Gift-)Wirkung
Aflatoxine Aspergillus flavus
Aspergillus parasiticus
Erdnüsse, Getreide, Mais, Feigen, Milch (carry over) hepatotoxisch, karzinogen, akute Toxizität, Aflatoxin B1 = stärkstes mykotisches Karzinogen
Altenuen Alternaria alternata
Alternaria solani
Alternariol (AOH) Alternaria alternata
Alternaria solani
Obst, Gemüse, Tabak, Hirse, Nüsse mutagen
Alternariolmonomethylether (AME) Alternaria alternata
Alternaria solani
Obst, Gemüse, Tabak, Hirse, Nüsse mutagen
Cephalosporin Cephalosporium acremonium antibiotisch
Chaetomin Chaetomium-Arten nephrotoxisch, antibiotische Wirkung auf grampositive Bakterien
Citrinin Aspergillus ochraceus
Penicillium citrinum
Getreide hepatotoxisch, nephrotoxisch, karzinogen
Deoxynivalenol (DON) Fusarium culmorum
Fusarium graminearum
Getreide gastrointestinaler Reizstoff
Fumagillin Aspergillus fumigatus hemmt Angiogenese, antibiotisch
Fumonisine Fusarium verticillioides
Fusarium proliferatum
Fusarium anthophilum
hauptsächlich Mais möglicherweise karzinogen, teratogen
Fusarin C Fusarium-Arten mutagen, vermutlich karzinogen
Fusarinsäure (FA) Fusarium-Arten schwach toxisch, antibiotisch
Gliotoxin Aspergillus fumigatus
Aspergillus terreus
Eurotium chevalieri
Gliocladium fimbriatum
zytotoxisch, immunsuppressiv
Griseofulvin Penicillium griseofulvum antibiotisch
Kojisäure Aspergillus- und Penicillium-Arten Mais, wahrscheinlich viele andere Lebens- und Futtermittel schwach mutagen, mäßig antibiotisch, im Tierversuch (i.p.) epilepsieartige Symptome
Moniliformin Fusarium avenaceum
Fusarium tricintum
Fusarium fusaroides
Fusarium moniliforme
Gerste, Mais gastroenteritisch, hämorrhagisch
Mutterkornalkaloide Claviceps purpurea Getreide Ergotismus
Mycophenolsäure Penicillium brevicompactum
Nivalenol Fusarium culmorum Gerste, Mais, Weizen hämorrhagisch
Ochratoxin A (OTA) Aspergillus ochraceus
Penicillium viridicatum
Erdnüsse, Mais, Weizen, Baumwollsamenmehl nephrotoxisch, dermatotoxisch, karzinogen
Patulin Penicillium claviforme
Penicillium expansum
Penicillium griseofulvum
Penicillium leucopus
Penicillium clavatus
Penicillium giganteus
Penicillium terreus
Apfelsaft, Äpfel und andere Obstarten hämorrhagisch, ödematös, im Tierversuch (sc.) karzinogen
Penicillin Penicillium notatum antibiotisch
Penicillinsäure viele Penicillium- und Aspergillus-Arten Mais, Futtermittel antibiotisch, im Tierversuch (sc.) karzinogen
Penitrem A Penicillium carneum
Penicillium crustosum
Fleisch, Fleischerzeugnisse neurotoxisch, tremorgen
Roquefortin Penicillium roqueforti
Penicillium commune
Reismehl u. a. Nahrungsmittel neurotoxisch, paralytisch
Satratoxine Stachybotrys chartarum systemische Vergiftungserscheinungen
Sterigmatocystin Aspergillus aurantiobrunneus
Aspergillus nidulans
Aspergillus quadrilineatus
Aspergillus ustus
Aspergillus variecolor
Aspergillus versicolor
Hartkäse, grüne Kaffeebohnen, Gerste, Mais, Weizen, Reis karzinogen, hepatotoxisch, nephrotoxisch
Tenuazonsäure Alternaria alternata Äpfel, Tomaten antibiotisch, antiviral, geringe Toxizität, hemmt Proteinsynthese
Trichothecene hauptsächlich Fusarium-Arten,
auch Cephalosporium,
Stachybotrys,
Trichoderma
Getreide vielfältig
T-2-Toxin Fusarium culmorum
Fusarium incarnatum
Fusarium poae
Fusarium solani
Fusarium sporotrichioides
Fusarium tricinctum
Trichoderma lignorum
Gerste, Hirse, Mais dermatotoxisch
Viomellein Aspergillus ochraceus
Penicillium cyclopium
Penicillium melanoconidium
Penicillium freii
Penicillium viridicatum
nephro- und hepatotoxisch
Verrucosidin Penicillium aurantiogriseum
Penicillium melanoconidium
Penicillium polonicum
neurotoxisch
Verruculogen Penicillium verrucosum
Aspergillus fumigatus
Getreide tremorgen, vermutlich tumorfördernde Wirkung
Xanthomegnin Aspergillus-Arten
Penicillium-Arten
Trichophyton-Arten
Microsporum-Arten
Fleisch, Fleischerzeugnisse hepatotoxisch
Zearalenon (ZEA) Fusarium avenaceum
Fusarium culmorum
Fusarium equiseti
Fusarium gibbosum
Fusarium lateritium
Fusarium moniliforme
Fusarium nivale
Fusarium oxysporum
Fusarium graminearum
Fusarium sambucinum
Fusarium tricinctum
Cornflakes, Gerste, Hafer, Hirse, Mais, Nüsse, Roggen, Sesammehl, Weizen Wirkung als Östrogen, Infertilität

Ethanol (Ethylalkohol), das bei der anaeroben Metabolisierung von Zuckern durch manche Hefepilze (speziell Saccharomyces cerevisiae) entsteht, zählt zu den primären Stoffwechselprodukten und ist daher im engeren Sinn nicht zu den Mykotoxinen zu zählen.

Nachweismethoden[Bearbeiten]

Für die Mykotoxin-Analytik gibt es einige physikalisch-chemische Methoden:

Bei diesen Untersuchungen werden die Substanzen mit organischen Lösungsmitteln aus dem Untersuchungsmaterial herausgelöst und in aufwändigen Verfahren soweit gereinigt und konzentriert, dass ein eindeutiger Nachweis ohne störende Substanzen möglich ist. Die HPLC/MS- und GC/MS-Kopplungen ermöglichen sowohl die sichere Identifizierung als auch Quantifizierung der verschiedenen Mykotoxine. Zur Gaschromatographie werden in der Regel Derivate (z. B. Trimethylsilylderivate) eingesetzt.[4] Bei Einsatz der HPLC/MS-Kopplung können auch underivatisierte Mykotoxine vermessen werden. Als Ionisierungsmethoden sind sowohl die Elektronenstoßionisierung (EI) als auch die Chemische Ionisierung (CI) mit Quadrupol- und Ionenfallen-Massenspektrometern möglich. Für die Schnellanalytik bei der Rohstoffannahme in Lebensmittel- und Futtermittelbetrieben (speziell für DON und ZEA) gibt es immunologischen ELISA-Verfahren und Mykotoxin-Streifentests („Dipsticks“), die nach der Methode von „Kapillardiffusionstests“ oder „flow-through-Tests“ arbeiten. Neuerdings gibt es außerdem homogene Rapid Kinetic Assays, welche als Präzisionsschnelltests eine genaue quantitative Bestimmungen in unter 15 Minuten ermöglichen.[5]

Höchstmengenverordnungen[Bearbeiten]

EU-weit gilt die Verordnung (EG) 1881/2006 der Kommission zur Festsetzung der Höchstgehalte für bestimmte Kontaminanten in Lebensmitteln vom 19. Dezember 2006.[6]

Literatur[Bearbeiten]

  • F. Frössel: Schimmelpilze in Wohnungen. Baulino Verlag, Waldshut-Tiengen 2006. ISBN 3-938537-18-3
  • L. Roth, H. Frank, K. Kormann: Giftpilze · Pilzgifte. Schimmelpilze · Mykotoxine. Vorkommen, Inhaltsstoffe, Pilzallergien. ecomed, Landsberg 1990. ISBN 3-609-64730-2
  • Rudolf Weber: Mycotoxine in Lebensmitteln, Chemie in unserer Zeit, 17. Jahrg. 1983, Nr. 5, S. 146-151, ISSN 0009-2851
  • Rolf Steinmüller: Mykotoxine und deren schneller Nachweis, Teil 1, Mühle + Mischfutter, 150. Jahrg. 2013, Heft 11, S. 343-349, ISSN 0027-2949

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Habermehl: Die Bedeutung von Mykotoxikosen für Mensch und Tier. in: Deutsche tierärztliche Wochenschrift 1989, S. 335–338.
  2. Thalmann: Bedingungen für die Bildung von Mykotoxinen in Futtermitteln. In: Deutsche tierärztliche Wochenschrift 1989, Vol 96, S. 341–343.
  3. Medienmitteilung der landwirtschaftlichen Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART.
  4. Melchert HU, Pabel E (2004): Reliable identification and quantification of trichothecenes and other mycotoxins by electron impact and chemical ionization-gas chromatography-mass spectrometry, using an ion-trap system in the multiple mass spectrometry mode – Candidate reference method for complex matrices. Journal of Chromatography A 1056: 195–199. PMID 15595550
  5. Teichmann, Elise, Mallwitz, Frank (2013): Industrielle Qualitätskontrolle bei Hafer, Weizen und anderen Getreidesorten mit DON- und T-2/HT-2-Analytik. Mühle + Mischfutter, 150. Jahrg., Heft 11, S. 332-336 ISSN 0027-2949
  6. Verordnung 1881/2006 zur Festsetzung der Höchstgehalte für bestimmte Kontaminanten in Lebensmitteln.

Weblinks[Bearbeiten]