Pojawiające się mikotoksyny - zagrożenie wykraczające poza przepisy?

Mikotoksyny to naturalnie występujące, wtórne metabolity wytwarzane przez różne pleśnie. Związki te są toksyczne dla ludzi i zwierząt. Toksyczne pleśnie zanieczyszczają szeroką gamę upraw i wytwarzają mikotoksyny w wyniku infekcji tkanek roślinnych na polu. Niestety, powstawanie tych toksyn może trwać nawet po zbiorach, a poziom mikotoksyn w ziarnach nadal rośnie podczas przechowywania. Zanieczyszczone uprawy stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt. Najbardziej znanymi grzybami polowymi wytwarzającymi mikotoksyny są grzyby z rodzaju Fusarium i Aspergillus. Oprócz nich istnieje ponad 300 różnych grzybów, o których wiadomo, że wytwarzają ponad 400 różnych mikotoksyn. W ostatnich latach coraz więcej mikotoksyn uznaje się za istotne, ponieważ przyczyniają się one do zagrożenia dla ludzi i zwierząt. Przeprowadzono badania oceny ryzyka dla różnych ważnych grup mikotoksyn, w tym alkaloidów sporyszu (patrz artykuł na temat alkaloidów sporyszu), toksyn Alternaria (patrz artykuł na temat toksyn Alternaria) oraz zmodyfikowanych lub zamaskowanych mikotoksyn.

Modyfikowanie mikotoksyn jako ochrona roślin

Mikotoksyny są zwykle wytwarzane przez grzyby, a ich struktura macierzysta jest często modyfikowana przez samego grzyba, który uwalnia koktajl strukturalnie powiązanych związków. Podczas infekcji substancje te są często dalej modyfikowane przez roślinę żywicielską grzyba. Żywa roślina może zmieniać strukturę chemiczną toksyn i wytwarzać tak zwane zamaskowane mikotoksyny. Tworzenie tych zamaskowanych toksyn jest główną strategią detoksykacji upraw, ponieważ są one mniej toksyczne dla rośliny. Zazwyczaj cząsteczka glukozy lub siarczanu jest zaangażowana w koniugację i detoksykację. Chociaż te zamaskowane toksyny nie szkodzą dalej roślinie, ich toksyczność dla ludzi i zwierząt może pojawić się ponownie, gdy dodana cząsteczka maskująca zostanie rozszczepiona w przewodzie pokarmowym ssaków podczas trawienia (rysunek 1). W hodowli roślin rosnące występowanie i produkcja niektórych maskowanych mikotoksyn może być powiązana z nowymi odpornymi rasami. Deoksyniwalenol-3-glukozyd, na przykład, został podobno powiązany z odpornością na zarazę Fusarium. Oznacza to, że udowodniono, że rośliny odporne na Fusarium wykazują wyższy stosunek deoksyniwalenolu-3-glukozydu do deoksyniwalenolu, ale towarzyszy temu niższy poziom całkowitego deoksyniwalenolu i zmodyfikowanej formy ze względu na wyższą odporność na Fusarium.

Termin "zmodyfikowana mikotoksyna" obejmuje zarówno modyfikację macierzystej cząsteczki toksyny przez samego grzyba, jak i maskowanie toksyny, które występuje tylko w tkance roślinnej. Inny rodzaj modyfikacji ma miejsce u ssaków, gdy aflatoksyna B1 jest spożywana przez zanieczyszczoną paszę i przekształcana w aflatoksynę M1. Aflatoksyna M1 migruje do mleka zwierząt karmiących i jest z nim wydalana. Ponadto, modyfikacje toksyn mogą również wystąpić podczas przetwarzania żywności, w szczególności ogrzewania i fermentacji, zwiększając ich rozpowszechnienie. Te zmodyfikowane mikotoksyny mogą występować w odpowiednich ilościach w żywności i paszy. Zjawisko modyfikacji mikotoksyn jest szczególnie związane z toksynami Fusarium (trichoteceny, zearalenon i fumonizyny), ale zmodyfikowane formy zostały również zgłoszone dla innych mikotoksyn, takich jak aflatoksyny, ochratoksyna A lub patulina.

Zmienione i zamaskowane formy deoksyniwalenolu - przykład

Deoksyniwalenol jest mikotoksyną, w przypadku której przeprowadzono najwięcej badań nad różnymi wersjami często obserwowanych modyfikacji. Zmodyfikowane formy deoksyniwalenolu można podzielić na dwie główne grupy: formy zmienione i zamaskowane. Istnieją dwie główne zmienione formy deoksyniwalenolu wydzielane przez sam grzyb: 3-acetylo-deoksyniwalenol i 15-acetylo-deoksyniwalenol, występujące w zbożach skażonych przez Fusarium. Rośliny są w stanie zamaskować deoksyniwalenol do 3-glukozydu deoksyniwalenolu, a jak pokazują ostatnie badania, może on przybierać dwie formy sulfonowane: 3-siarczan deoksyniwalenolu i 15-siarczan deoksyniwalenolu (Tabela 1).

Jak szkodliwe są zmodyfikowane i nowe mikotoksyny?

Zmodyfikowane mikotoksyny mogą być bardziej lub mniej toksyczne niż ich związki macierzyste. Na przykład, mogą być bardziej biodostępne ze względu na modyfikacje. Dane toksykologiczne dotyczące zmodyfikowanych mikotoksyn są skąpe, a obecne wyniki i wiedza na temat rzeczywistego ryzyka i skutków tych związków są niewystarczające. Ten brak wiedzy utrudnia przeprowadzenie właściwej oceny ryzyka. Niemniej jednak przeprowadzono badania opisujące ich potencjalne zagrożenie dla bezpieczeństwa żywności. Ponadto należy podkreślić, że zamaskowane mikotoksyny mogą zostać ponownie "zdemaskowane" w przewodzie pokarmowym zwierząt i ludzi, uwalniając związek macierzysty z jego toksycznymi skutkami. Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku pojawiających się mikotoksyn: dane toksykologiczne są skąpe, co utrudnia ustanowienie przepisów i maksymalnych tolerowanych limitów w celu ochrony ludzi i zwierząt przed potencjalnymi zagrożeniami dla zdrowia.

Czy przepisy obejmują wszystkie zagrożenia związane z mikotoksynami?

Aby zapewnić bezpieczeństwo żywności i pasz, wiele krajów ustanowiło limity regulacyjne dla mikotoksyn w uprawach. Obecnie w większości krajów rozwiniętych obowiązują przepisy dotyczące najwyższych dopuszczalnych poziomów lub przynajmniej poziomów orientacyjnych dla mikotoksyn w żywności i paszy. Przepisy te obejmują tylko niektóre ze znanych mikotoksyn, takich jak aflatoksyny B1, B2, G1, G2 i M1; fumonizyny B1, B2 i B3; ochratoksyna A, deoksyniwalenol, zearalenon, toksyna HT-2 i toksyna T-2. Ponieważ zmodyfikowane mikotoksyny zachowują się inaczej w swoich reakcjach chemicznych niż mikotoksyny macierzyste, można je łatwo przeoczyć w rutynowej analizie. Obecne metody wykrywania regulowanych mikotoksyn w żywności i paszy nie obejmują rutynowych badań przesiewowych pod kątem tych zmodyfikowanych mikotoksyn, ponieważ nie są one objęte przepisami. Takie standardowe metody mogą wykazywać poziomy zanieczyszczeń poniżej limitów prawnych, podczas gdy zanieczyszczenia zmodyfikowanymi mikotoksynami pozostają niewykryte. Jest to prawidłowy wynik, ale z toksykologicznego punktu widzenia uwzględnienie zmodyfikowanych toksyn (np. jako parametru sumarycznego) dostarczyłoby bardziej wiarygodnych danych do oceny ryzyka. Wszystkie te fakty razem wzięte wskazują na możliwe zagrożenia dla zdrowia ludzkiego stwarzane przez zmodyfikowane mikotoksyny. Przepisy dotyczące najwyższych dopuszczalnych poziomów zmodyfikowanych mikotoksyn, jak również innych pojawiających się mikotoksyn, są obecnie przedmiotem dyskusji w Unii Europejskiej.

Metody analityczne oznaczania ilościowego mikotoksyn

Mikotoksyny są powszechnie analizowane metodami chromatograficznymi, takimi jak chromatografia cieczowa ze spektrometrią mas (LC-MS) oraz metodami immunochemicznymi, takimi jak test immunoenzymatyczny (ELISA). Metody immunochemiczne mogą, w zależności od reaktywności krzyżowej przeciwciała, reagować na więcej niż jeden związek (np. natywne mikotoksyny i ich zmodyfikowane formy), prowadząc do pojedynczego wyniku. W przeciwieństwie do tego, metody separacji oparte na LC mogą zaniżać całkowite poziomy toksyn, ponieważ metody te określają każdy związek jako pojedynczy parametr i są zwykle opracowywane tylko dla macierzystych mikotoksyn.

Ograniczenia metod analitycznych

Istnieją dwa sposoby wykrywania i ilościowego oznaczania zmodyfikowanych mikotoksyn: Podejście "bezpośrednie", które mierzy cały zmodyfikowany związek, oraz podejście "pośrednie", które mierzy związek macierzysty po obróbce chemicznej lub enzymatycznej, która prowadzi do rozszczepienia zmodyfikowanych mikotoksyn, głównie przez hydrolizę. Wśród zalet metody pośredniej jest to, że materiały referencyjne dla zmodyfikowanych mikotoksyn nie są potrzebne do prawidłowego oznaczenia ilościowego, a wszystkie zmodyfikowane formy są uwzględnione w wyniku końcowym. Głównymi wadami są brak możliwości łatwej weryfikacji skuteczności procesu hydrolizy oraz brak dostępu do ilości różnych form toksyny. Dlatego ważne jest, aby opracować bezpośrednie metody w celu uzyskania dalszego wglądu w występowanie zmodyfikowanych mikotoksyn. Wszystkie technologie chromatograficzne dla macierzystych mikotoksyn są również potencjalnie odpowiednie dla ich zmodyfikowanych form, o ile są one rozpuszczalne i bezpośrednio dostępne do analizy. Jednym z głównych ograniczeń bezpośredniego oznaczania i kwantyfikacji zmodyfikowanych mikotoksyn jest ograniczona dostępność materiałów referencyjnych (czystych substancji lub kalibratorów oprócz wzorców wewnętrznych znakowanych izotopami). Inną wadą jest to, że większość metod wymaga odpowiedniego oczyszczenia przed procedurą analizy. Dostępne na rynku urządzenia do oczyszczania są obecnie zaprojektowane dla natywnych mikotoksyn i mogą niekoniecznie być odpowiednie dla zmodyfikowanych form. Obecnie trwają prace nad opracowaniem nowych standardów referencyjnych, a także innowacyjnych urządzeń oczyszczających do bezpośredniego oznaczania zmodyfikowanych mikotoksyn.