A gyors mikotoxin-kimutatási stratégiák hozzáigazítása a változó éghajlathoz

Az éghajlatváltozás hatásai sokféleképpen jelentkeznek: a pusztító viharok, például a hurrikánok, az áradások, a szélsőséges hőség és az aszály mind-mind hatással vannak a mezőgazdasági termékekre, valamint az állatokra és az emberekre, akik ezekre támaszkodnak. Amint azt az FDA a hurrikánok és árvizek állati takarmánynövények biztonságára gyakorolt hatásairól szóló összefoglalójában megjegyzi, az olyan szélsőséges időjárási jelenségek, mint az árvizek károsítják a gabonát és más mezőgazdasági termékeket, lehetőséget adva az olyan mikotoxintermelő penészgombáknak, mint az Aspergillus és a Fusarium törzsek, hogy megfertőzzék azokat1. A 2017-es BIOMIN mikotoxin-felmérés szerint világszerte megnőtt a fumonizin, a Fusarium által termelt mikotoxin szintje2; sokan feltételezik, hogy a melegebb, csapadékosabb időjárás vezet ehhez a növekedéshez3.

Ez teszi a helyszíni mikotoxinelemzést fontos eszközzé, amely gyors eredményeket biztosít a termelők számára, és így esélyt ad arra, hogy reagáljanak a változékony időjárási körülményekre. Ebben a cikkben ezt két, az Egyesült Államokból származó példán keresztül mutatjuk be: egy esettanulmány a 2017-es hurrikán okozta áradások következtében megnövekedett fumonizinszintre adott taktikai válaszlépésekről a kukoricában a déli síkságon, valamint az Egyesült Államok délkeleti részén az aszály okozta magasabb aflatoxinszintekkel szembesülő földimogyoró-termelők általános gyakorlatának áttekintése.

Esettanulmány: a szalagvizsgálatok kimutatási tartományainak kiigazítása extrém fumonizinszintek kezelése érdekében

A világ számos élelmiszertermelő régiójában a gazdálkodók a korábbiaknál gyakrabban szembesülnek árvizekkel. 2019 márciusában Iowa, Nebraska, Missouri és Kansas államban történelmi áradások voltak tapasztalhatók a jégtorlaszok, a rekordmennyiségű hó olvadása és a túlzott esőzések következtében. Ez legalább 30 gát meghibásodásához vezetett, az áradásból származó árvíz pedig mintegy 90 000 gabonatárolót és több mint 16 millió hektár kukorica-, szója- és búzaföldet érintett. A teljes gazdasági kár meghaladta a 7 milliárd dollárt4.

Ezek az árvizek egy tendencia folytatását jelentik. Az árvizek és az azokat kísérő mezőgazdasági károk továbbra is az Egyesült Államok címlapjait uralják.

Miután a Harvey hurrikán 2017. augusztus 25-én 4. kategóriájú viharként először partot ért, tovább haladt a szárazföld belseje felé, és nagy mennyiségű csapadékot zúdított az útjába. Ez idő alatt gyorsan közeledett az éves betakarítás; senki sem tudta megjósolni a hamarosan bekövetkező katasztrofális mezőgazdasági eseményeket, különösen Texas és Oklahoma Panhandles, Kansas délnyugati részén és Colorado délkeleti részén.

2017 szeptemberében, az aratási szezon kezdetén kukoricamintákat gyűjtöttek és küldtek harmadik fél laboratóriumaiba elemzésre. A magas fumonizinszintek jelei a Texas Panhandle-ben voltak jellemzőek a Harvey hurrikán okozta túlzott esőzések miatt, amelyek közvetlenül az aratási szezon előtt történtek. Az esőzések ideális növekedési feltételeket biztosítottak a fumonizint termelő Fusarium penészgombák számára. Bár a kukoricaminták nem terjedtek el széles körben, és megyénként eltérőek voltak, a kukoricamintákban soha nem látott fumonizin-szinteket mértek, például 30 ppm, 50 ppm, 70 ppm, sőt 100 ppm-et is.

A termék tervezett felhasználásától függően a fumonizin elfogadható szintje az Egyesült Államokban az emberi fogyasztás esetében 2 ppm és 4 ppm között, az állati takarmányokban (kukorica és kukorica melléktermékek) pedig 5 ppm és 100 ppm között mozoghat. Európában azonban a szintek még szigorúbbak lehetnek, az emberi fogyasztás esetében 0,2 ppm-től 4 ppm-ig, az állati takarmányban pedig 5-60 ppm-ig terjedhetnek5. Ahogy a fumonizinnel kapcsolatos aggodalmak fokozódtak, a mikotoxinvizsgálat továbbra is elsődleges vita tárgyát képezte az ágazatban dolgozók körében, különösen Texas Panhandle-ben, ahol a fumonizinkoncentráció általában átlagosan 4 ppm körül van. A növekvő aggodalmak közepette és a szabványosított számmal kapcsolatos hosszas mérlegelés után a szarvasmarhatenyésztők 60 ppm-et jelöltek meg biztonságos szintként az állatállományuk számára.

A Romer Labs már a válság kezdetétől fogva részt vett a folyamatban. A Romer Labs képviselői számos megkeresést kaptak arra vonatkozóan, hogy a helyszínen vizsgálják meg a beérkező kukoricaszállítmányok magas fumonizin-szintjét. Abban az időben az AgraStrip® WATEX® Fumonisin tesztkészlet 0-5 ppm közötti tartományt, illetve hígítási lépéssel 5-30 ppm közötti tartományt kínált. A szarvasmarhatenyésztők jelezték, hogy a kukoricaszemekben megnövekedett fumonizin előfordulása miatt azonnal sokkal magasabb fumonizinszintek vizsgálatára van szükség, mint amennyit a készlet kezdetben lehetővé tett. A Romer Labs válaszul sikeresen kifejlesztett egy harmadik görbét, amely még egy további hígítási lépést alkalmazott, így az AgraStrip® WATEX® Fumonisin kit további 30-100 ppm-es tartományt kapott.

A harmadik görbe elkészítésének folyamata néhány nap alatt befejeződött, és készen állt a terepen való alkalmazásra. A betakarítási szezon elején tapasztalt magas szintek miatt a szarvasmarhatenyésztők úgy döntöttek, hogy csak a 30-100 ppm-es szinten kezdik meg a vizsgálatokat. Ez 2018-ban is folytatódott. Ez a példa első látásra azt mutatja, hogy szélsőséges időjárási esemény, például hurrikán vagy trópusi vihar okozta árvíz után fokozottan szükség van a mikotoxin-vizsgálatokra. Ugyanakkor a vizsgálati technikák képességeinek is arányban kell állniuk a szélsőséges időjárást kísérő új és szokatlan kihívásokkal. Ebben az esetben a kvantitációs tartományt ki kellett terjeszteni a robbanásszerűen megnövekedett fumonizin-koncentrációkhoz. A tesztkészletek szállítóinak és a készleteket a terepen alkalmazóknak a rugalmasságára egyre nagyobb szükség lesz.

Tesztkészletek használata a földimogyoróban lévő összes aflatoxin szélsőséges szintjének ellenőrzésére

Az árvíz természetesen nem az egyetlen szélsőséges időjárási jelenség, amely magasabb mikotoxinszintekhez vezethet. Kevesen tudják ezt jobban, mint az USA délkeleti részén élő földimogyoró-termelők, ahol az aszály és a hőség jelentős stressznek teheti ki a termést, ami érzékennyé teszi azt az aflatoxintermelő Aspergillus-törzsekkel szemben.

Az Aspergillus parasiticus és az Aspergillus flavus a fő felelős a földimogyoróban előforduló aflatoxinokért. Ezek a penészgombák természetes módon fordulnak elő a talajban, így nehéz megakadályozni, hogy kapcsolatba kerüljenek a föld alatt termő hüvelyesekkel. Ha az átlaghőmérséklet 32 °C-on vagy afölött marad, és ha ez a forróság szárazsággal párosul, a földimogyoró még érzékenyebbé válik az aflatoxin előfordulására. Ezek a betakarítás előtti stresszfaktorok, amelyek felett a gazdáknak nagyon kevés befolyásuk van.

A betakarítás körüli időjárási körülmények fokozhatják a földimogyorót érő stresszt, és héjkárosodáshoz vezethetnek, ami még több lehetőséget ad az Aspergillusnak a behatolásra. Ha közvetlenül a betakarítás előtt vagy közben intenzív esőzések vagy áradások következnek be, a földimogyorónak nem lesz elég ideje kellőképpen megszáradni a tárolás előtt. Mint számos penészgomba esetében, a 14%-ot meghaladó páratartalom kedvezhet a mikotoxintermelő penészgombák növekedésének a tárolóhelyiségekben. Mit tegyen tehát, ha azt gyanítja vagy felfedezi, hogy a szárazság és a hőség magas aflatoxinszintet eredményezett egy termésben? Általában a felvásárló pontok vagy a héjazók felelőssége, hogy intézkedjenek. Először is, a földimogyoró felvásárlóhelyek üzemeltetői a USDA-FSIS által meghatározott számos jellemző alapján osztályozzák a földimogyorót: a héj minősége, a penész vizuális jelenléte, laza héjú magok stb. alapján. A "Seg 1"-ként értékelt, azaz a legjobb FSIS minősítéssel rendelkező mogyorómennyiségeket ezután csíktesztekkel vizsgálják, amelyek tovább szolgálják a mogyorók elkülönítését. A felvásárlóhelyek ezután az aflatoxin-koncentráció alapján döntenek a tárolás módjáról.

Az erősen szennyezett földimogyoró elkülönítésével a felvásárló pontok megőrzik a nem szennyezett vagy kevésbé szennyezett földimogyoró épségét, így az továbbra is alkalmas marad a közvetlen emberi fogyasztásra. Az erősen szennyezett földimogyorót gyakran olyan termékeknek szánják, amelyek előállítása során az aflatoxintartalom megszűnik vagy csökken. Az aflatoxinok például az ép hüvelyesből általában alacsony arányban kerülnek át az olajba. A finomítás és egyéb kezelések tovább csökkentik az aflatoxinszintet.

A raktárból a földimogyorót ezután héjhántoló üzemekbe szállítják, ahol szalagvizsgálatokkal információt kapnak az aflatoxin-koncentrációról, ami iránymutató a további felhasználásra vonatkozó döntésekhez, például ahhoz, hogy milyen típusú élelmiszerbe lehet beépíteni. Az állati takarmányozásra szánt mogyoróhéjakat még egyszer megvizsgálják aflatoxinokra, mielőtt a takarmánygyárakba kerülnének.

Következtetés: Változó éghajlat, változó vizsgálati módszerek

Bár e módszerek közül sok a földimogyoró-termelők általános gyakorlata, a szélsőséges szárazság és hőség, valamint az időnként előforduló heves esőzések az átlagosnál magasabb aflatoxinszintet okoztak a földimogyoróban. Ahogy az éghajlat változik és a Föld felmelegszik, a szélsőséges időjárás továbbra is megnehezíti a mikotoxinok és az azokat előállító penészgombák kordában tartására irányuló erőfeszítéseket. Az olyan drasztikus események, mint a hurrikánok kiszámíthatatlanok, és gyors alkalmazkodóképességet igényelnek a gazdáktól és a gabonakereskedőktől, hogy alkalmazkodjanak a fumonizinek és más mikotoxinok megnövekedett szintjéhez, amelyek nedves, meleg körülmények között fejlődnek.

Az ilyen új környezeti feltételek olyan kreatív megközelítéseket tehetnek szükségessé, amelyek túlmutatnak a meglévő tesztkészletek paramétereinek egyszerű módosításán az élelmiszer- és takarmánybiztonság fenntartása érdekében. Hogy ezek a megoldások pontosan mit jelentenek, az a jövőbeni kutatások és spekulációk középpontjában áll.