Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Tagungen

Die Max Rubner Conference vermittelte den Eindruck, dass auf Grund der international umfangreichen wissenschaftlichen Anstrengungen große Fortschritte in den Erkenntnissen über die biologischen, die molekularen sowie die chemischen Hintergründe der Mykotoxinbildung erzielt wurden, dass aber das Mykotoxinproblem noch nicht vollständig gelöst wurde. Die kontinuierliche Forschung beziehungsweise das kontinuierliche Monitoring der Mykotoxinbildung zeigt eher die Entstehung neuer Probleme durch bisher wenig beachtete neuartige Mykotoxine (emerging mycotoxins) oder maskierte (modifizierte) Mykotoxine auf. Als weiterer Grund für die Entstehung neuer Probleme bezüglich der Mykotoxinbildung wird der Klimawandel angesehen.

Diese Situation ist zum Teil darauf zurückzuführen, dass mykotoxinbildende Pilze eine sehr hohe Anpassungsfähigkeit an sich ändernde Umweltbedingungen haben. Es ist bekannt, das gerade Stressbedingungen, die während des Wachstums auf dem Feld (Trockenheit, Fungizide), während der Ernte (Trocknung des Produktes) oder während der Lagerung unter kontrollierten Bedingungen (reduzierte Wasseraktivität, tiefe Temperaturen, Änderung des pH-Wertes) auftreten, zu einer Erhöhung der Mykotoxinbildung bei stark reduziertem Wachstum führen können. Die Bildung der Mykotoxine als Sekundärmetaboliten wird teilweise als Adaptation an bestimmte Umweltbedingungen angesehen. Diese Art von Grundlagenwissen ist notwendig, um gezielte Maßnahmen zur Kontrolle der Mykotoxinbildung zu entwickeln. Auch das Wissen über neuartige (emerging) Mykotoxine sowie über maskierte (modifizierte) Mykotoxine, die ebenfalls toxisch sein können, ist essentiell, um die Sicherheit eines Produktes bewerten zu können. In einigen Präsentationen wurde der Einfluss des Klimawandels auf die Mykotoxinbildung thematisiert. Aktuelle Ergebnisse zeigen, dass Pilzspezies, die üblicherweise in geographischen Regionen mit höherer Temperatur vorkommen, auch in Regionen zu finden sind, in denen sie vorher nicht auftraten. Als Ergebnis können Mykotoxine, die von diesen Spezies produziert werden, in den entsprechenden Produkten gefunden werden. Neue Methoden zur Kontrolle der Mykotoxinbildung, basierend auf nicht-chemischen, biologischen oder technologischen Prinzipien, die in verschiedenen Vorträgen vorgestellt wurden, können sehr zielgerichtet sein, eine hohe Akzeptanz durch den Verbraucher bekommen bzw. wesentlich nachhaltiger als konventionelle Methoden sein.

In der Session „Global Mycotoxin Problems and Regulation“ berichteten Experten über aktuelle EU-finanzierte Projekte zur Kontrolle der Mykotoxinbildung. Die Tatsache, dass mehrere internationale EU-Projekte finanziert werden, zeigt die aktuelle Einschätzung der Bedeutung des Mykotoxinproblems durch die EU. Ein Ansatz zur Kontrolle der Mykotoxinbildung, der in einem der Projekte bearbeitet wird, ist der Einsatz von Enzymen aus höheren Pilzen (Basidiomyceten) wie Laccasen oder anderen hydrolytischen Enzymen, um Mykotoxine abzubauen. Natürliche Lebensmittelbstandteile, wie z. B. Aminosäuren, können unter Umständen ebenfalls stark hemmend auf die Bildung verschiedener Enzyme wirken. Der Klimawandel kann allerdings einen negativen Einfluss auf die Einsatzfähigkeit von existierenden Vermeidungsstrategien besitzen, wie in einem weiteren Vortrag gezeigt wurde. Auf Grund der Tatsache, dass die Mykotoxinbildung nicht vollständig kontrolliert werden kann, gelten staatliche Höchstmengenregelungen, die jedoch, je nach Region, unterschiedlich sein können. Ein Überblick über die einzelnen Höchstmengenregelungen wurde gegeben.

Innerhalb der Session „Mycotoxin producing Fungi and their Detection“ wurde der biologische Hintergrund des Vorkommens von Aspergillus ochraceus sowie die molekularbiologische Regulation der Ochratoxinbildung in Trauben vorgestellt. Ein weiterer Beitrag behandelte eine Populationsanalyse von trichothecenbildenden Fusarien in Getreide mit Hilfe eines Hochdurchsatzverfahrens, einer Multiplex-Nano-PCR-Methode. Mit Hilfe dieser Methode können über 5000 PCR-Reaktionen simultan durchgeführt werden. Sie wurde eingesetzt, um die geographische Verteilung verschiedener Trichothecen-Chemotypen von Fusarium in Kanada zu untersuchen. Es konnten klare geographische Präferenzen der einzelnen Chemotypen festgestellt werden. Methoden wie LAMP (loop-mediated isothermal amplification), zum Nachweis spezifischer mykotoxinbildender Pilze, sowie ein MALDI-TOF-MS-System zur objektiven Identifizierung von Pilzen wurden vorgestellt. Die Systeme beschleunigen und unterstützen die Identifizierung von Pilzen. Eine korrekte Identifizierung der vorkommenden Pilze ist für die Abschätzung der Sicherheit bestimmter Produkte unerlässlich.

In der Session „Occurrence and Analytics of Mycotoxins“ wurde der Einfluss von klimatischen Bedingungen auf das Vorkommen von Fusarium-Toxinen in verschiedenen Mahlfraktionen von Weizen untersucht. Auf Weizen wurde eine vollkommen unterschiedliche Bildungskinetik von Deoxynivalenol (DON) bzw. Zearalenon (ZON) gefunden. In Weizenkleie konnten höhere Mengen von DON als in Weizenmehl nachgewiesen werden. Zwei Vorträge behandelten neuartige (emerging) bzw. maskierte (modifizierte) Mykotoxine. Auf Grund der Entwicklung immer besserer analytischer Verfahren und Multitoxinmethoden werden neuartige bzw. maskierte Mykotoxine kontinuierlich identifiziert. Allerdings fehlt bei diesen Substanzen häufig die toxikologische Bewertung. Präsentationen über die Aufnahme und Biotransformation von Fusarium-Toxinen in Pflanzenzellkulturen sowie der intestinale Metabolismus von T2- und HT2-Toxin in Schweinen gaben einen Einblick über das Verhalten (Derivatisierung bzw. Degradation) dieser Toxine im pflanzlichen sowie tierischen Metabolismus. Bezüglich des Mykotoxinproblems in Entwicklungsländern, was für bestimmte afrikanische Regionen von besonderer Bedeutung ist, wurden zwei Präsentationen vorgestellt. Ein Vortrag stellte eine Partnerschaft zwischen europäischen und afrikanischen Institutionen vor, die an einer Verbesserung der Situation der Lebensmittelsicherheit in Afrika arbeiten. Der zweite Vortrag gab eine generelle Übersicht über die „Mykotoxin-Bedrohung“ in Afrika. Beide Vorträge wiesen auf die Bedeutung der Mykotoxinforschung für Afrika hin. Die Mykotoxinkonzentrationen (besonders von Aflatoxin) können hier teilweise so hoch sein, dass eine akute Aflatoxikose zu Todesfällen führen kann, wie 2016 für Tansania berichtet wurde. Verschiedene Ansätze zur Lösung dieses Problems wurden vorgestellt, unter anderem ein neues gemeinschaftliches Projekt zwischen deutschen und kenianischen Partnern um neue Methoden zur Kontrolle der Aflatoxinbildung zu entwickeln.

Innerhalb der Session „Impact of Mycotoxins on Human Health“ wurden Themen wie die Toxizität von Mykotoxinmischungen oder die Abschätzung der Exposition durch Citrinin mittels einer Biomarkeranalyse beschrieben. In der ersten Präsentation wurde die Bedeutung von Experimenten bezüglich der Dosis-Wirkungsbeziehung der einzelnen Substanzen hervorgehoben. Erst wenn diese Zusammenhänge bekannt sind, ergeben Experimente zur Untersuchung von additiven, synergistischen oder antagonistischen Aktivitäten in Mykotoxinmischungen einen Sinn. Synergistische Aktivitäten von Mykotoxinmischungen sind abhängig von der jeweiligen Konzentration der einzelnen Toxine. Synergistisch wirkende Mykotoxinmischungen erreichen ein bestimmtes Toxizitätslevel bei wesentlich geringeren Konzentrationen als die der Einzeltoxine. Auf Grund dieses synergistischen Effekts stellen Mykotoxinmischungen ein potentielles Risiko für den Verbraucher dar. Mykotoxinmischungen können leicht bei natürlichen Kontaminationen von pflanzlichen Produkten auftreten. In der zweiten Präsentation wurde eine Untersuchung der humanen Exposition durch Citrinin mittels Biomarkeranalysen vorgestellt. Das Toxin konnte im menschlichen Blutserum sowie im Urin festgestellt werden. Die erzielten Ergebnisse deuten auf einen relativ häufigen Kontakt des Menschen mit Citrinin hin. Citrinin ist derzeit auf Grund fehlender Daten nicht reguliert. Die vorgestellten Daten können daher zu einer detaillierteren Abschätzung der toxikologischen Bedeutung von Citrinin beitragen. Ein weiterer Beitrag handelte von der Carryover Problematik von Aflatoxin über das Tierfutter in die Kuhmilch. Das ist wiederum ein großes Problem in verschiedenen afrikanischen Regionen. Allerdings wurde vor einiger Zeit auch von einer Aflatoxinbelastung von Futtermitteln aus osteuropäischen Staaten berichtet.

In der letzten Session wurde der Themenkomplex „Control of Mycotoxin Contamination“ behandelt. Biologische, bzw. technologische Maßnahmen können anstelle von chemischen Fungiziden eingesetzt werden, um die Bildung von Mykotoxinen zu begrenzen. Diese Ansätze beinhalten die biologische Kontrolle (Anwendung von nicht-aflatoxinbildenden Aspergillus flavus-Stämmen, mykoparasitischen Trichoderma-Spezies oder Bakterienspezies aus den Gattungen Bacillus spp. bzw. Streptomyces spp. zur Unterdrückung des Wachstums mykotoxinbildender Pilze), die Anwendung von Sicherheitsmanagmentsystemen (z. B. der „Food Safety Objective-Ansatz (FSO) als eine Erweiterung des HACCP und anderer Hygienekonzepte) sowie die technologische Kontrolle (Einhaltung bestimmter technologischer Hürden wie Temperatur, Wasseraktivität, pH oder technologische Methoden wie Sortierung, Erhitzung, Behandlung unter alkalischen Bedingungen) innerhalb der Lebensmittelkette. Dieser letztgenannte Ansatz wurde am Beispiel der Milch-, Trauben- und Getreideproduktionskette erläutert. Ein Beitrag über Methoden zur Kontrolle der Mykotoxinbildung, basierend auf neuen Prinzipien beendete die Konferenz.

Zusammengefasst wurde durch die sehr aktuellen und wissenschaftlich hochstehenden Vorträge ein umfassender Überblick über die aktuelle Situation in der Bekämpfung des Mykotoxinproblems gegeben. Allerdings weisen die aktuellen Ergebnisse auch auf neue Probleme durch den Klimawandel sowie die Identifizierung von neuen oder maskierten Mykotoxinen hin, deren toxikologische Bedeutung noch nicht geklärt ist. Aus diesen Gründen stellt die Mykotoxinforschung weiterhin ein wichtiges Gebiet innerhalb der Forschung zur Lebensmittelsicherheit innerhalb des Max Rubner-Instituts dar.

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Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Rolf Geisen

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Weitere Informationen:
https://www.mri.bund.de/fileadmin/MRI/Events/MRC/mrc-programme_2018_web.pdf