Mykotoxin

Mykotoxine(auch „Schimmelpilzgifte “) sind in Agrarprodukten oder Lebensmitteln enthaltene, vonPilzengebildetesekundäre Stoffwechselprodukte.Im Unterschied dazu werden die toxischen Inhaltsstoffe vonGroßpilzenalsPilzgiftebezeichnet. Mykotoxine können beiWirbeltierenbereits in geringsten Mengen verschiedene Giftwirkungen entfalten. Eine hierdurch verursachte Erkrankung wirdMykotoxikosegenannt.

Entdeckung

Seit Menschengedenken werden schimmelbefallene Lebensmittel und damit Mykotoxine verzehrt. Seit 1960 machte man sich darüber erstmals ernsthafte Gedanken, als in England tausende Puten an verschimmeltem Erdnussschrot starben. Die intensive Suche nach den giftigen Substanzen führte dann zur Entdeckung derAflatoxine.In derUdSSRtrat während des Zweiten Weltkrieges eine Erkrankung auf, die eine Hemmung der Bildung vonweißen Blutkörperchenzur Folge hatte und auf verschimmelterHirseund verschimmeltem Weizen beruhte. Erst nach Jahren wurde das die Erkrankung verursachende Mykotoxin, dasT-2-Toxinaus der Gruppe der vonFusariengebildetenTrichothecene,entdeckt, das in russischen Getreideproben mit einer Konzentration von bis zu 2,5 % vorkam.

Vorkommen

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-Wertund Interaktionen mit anderen Pilzen. Für die Giftbildung werden Substrate bevorzugt, die reich anKohlenhydratenkomplexer Zusammensetzung sind.^[2]

Der Mensch ist hauptsächlich durchKontaminationenin Lebensmitteln bedroht. Alle verschimmelten Nahrungsmittel können Mykotoxine enthalten.

Primärkontamination:Getreidewurde schon auf dem Feld von Schimmelpilzen befallen (z. B.MutterkornaufRoggen,Weizen,Gerste)
Sekundärkontamination: Lagernde Lebensmittel verschimmeln (z. B.AspergillusoderPenicilliumspp.)
Carry over:Nutztierenehmen verschimmelte Futtermittel (z. B. Mais, Weizen, Soja, Palmkernexpeller) auf^[3]und geben die enthaltenen Gifte an die Produkte weiter:Milch,Eier,Fleisch

DieFAOschätzt, dass ca. 25 % der Welt-Nahrungsproduktion Mykotoxine enthalten. Am häufigsten belastet mitFusarientoxinensindGetreide(insbesondereMaisundWeizen). Betroffen von Aflatoxin-Befall sind häufig landwirtschaftliche Produkte aus tropischen und subtropischen Gebieten, da der PilzAspergillus flavuserst ab Temperaturen von 25 bis 40 °C gut wächst. Betroffen sind dabei hauptsächlich Mais, sowie ölhaltigeSamenundNüsse,wie z. B.Pistazien,Erdnüsse,MandelnundParanüsse.In pflanzlichenNahrungsergänzungsmittelnwerden auch Mykotoxine nachgewiesen, inMariendistelextraktenwurden beispielsweise bis zu 37 mg pro kg gefunden.^[4]

Wirkung

Mykotoxine können bei Menschen und bei Tieren bereits in geringen Konzentrationen toxische Wirkungen zeigen.

Insbesondere können Mykotoxine^[5]

krebserregend (karzinogen) wirken
dasZentralnervensystemschädigen (neurotoxischwirken)
dasImmunsystemschädigen (immunsuppressivwirken)
dasErbgutschädigen (mutagenwirken)
dieLeibesfruchtschädigen (teratogenwirken)
Organschäden (z. B. anLeberoderNiere) verursachen (hepatotoxischodernephrotoxischwirken)
bei Berührung Haut- und Schleimhautschäden (von Hautreizungen bisNekrosen) verursachen
enzymatischeStoffwechselprozessehemmen oder einleiten
allergische Reaktionenauslösen
durch hormonelle WirkungenFruchtbarkeitsstörungenhervorrufen.

Eine Anzahl von Mykotoxinen besitzt die Fähigkeit,Bakterienan der Vermehrung zu hindern. Man spricht hier von einerantibiotischen Wirkungund nutzt diese Eigenschaft in verschiedenen Medikamenten gegenbakterielle Infektionen.Siehe auch:Penicillin.

Arten

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

Aflatoxine
Alternaria-Toxine,wie z. B.Alternariol(AOH),Alternariolmonomethylether(AME), Altenuen und Tenuazonsäure
Fusarium-Toxine,wieTrichothecene(z. B.Deoxynivalenol(DON), Nivalenol, T-2-Toxin),ZearalenoneundFumonisine
Mutterkornalkaloide(Ergotalkaloide)
Ochratoxine

Streng genommen müssten die Mutterkornalkaloide zu denPilzgiftengerechnet werden. Denn der Produzent, dasMutterkorn(Claviceps purpurea), gehört zu den Großpilzen, da im Frühjahr kleine, aber deutlich erkennbare Fruchtkörper aus demSklerotiumwachsen.

Salami mit Schadschimmel
Brot mit Schadschimmel
Roggenähre mit Mutterkorn
Roggen mit Mutterkorn verunreinigt
Schimmelwachstum auf Nektarinen

Liste von Mykotoxinen (Auswahl)

Name des Toxins / der Toxine	Hauptproduzenten	wesentl. Vorkommen	(Gift-)Wirkung
Aflatoxine	Aspergillus flavus Aspergillus parasiticus	Erdnüsse, Getreide, Mais, Feigen, Milch (carry over) Kontaminierte Räume (via Hautkontakt und Atemwege)	hepatotoxisch,karzinogen,akuteToxizität,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	gastrointestinalerReizstoff
Fumagillin	Aspergillus fumigatus		hemmtAngiogenese,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- undPenicillium-Arten	Mais, wahrscheinlich viele andere Lebens- und Futtermittel	schwach mutagen, mäßig antibiotisch, im Tierversuch (i.p.)epilepsieartigeSymptome
Moniliformin	Fusarium avenaceum Fusarium tricinctum 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	vielePenicillium- undAspergillus-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, hemmtProteinbiosynthese
Trichothecene	hauptsächlichFusarium-Arten, auchCephalosporium, Stachybotrys, Trichoderma	Getreide, kontaminierte Räume (via Hautkontakt und Atemwege)	vielfältig
T-2-Toxin	Fusarium culmorum Fusarium incarnatum Fusarium poae Fusarium solani Fusarium sporotrichioides Fusarium tricinctum Trichoderma lignorum	Gerste, Hirse, Mais, Kontaminierte Räume (via Hautkontakt und Atemwege)	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 alsÖstrogen,Infertilität

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

Nachweismethoden

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

Dünnschichtchromatographie(DC)
Hochleistungsflüssigkeitschromatografie(HPLC)
Gaschromatographie(GC)
Kopplungen von HPLC und GC mitMassenspektrometern
Fluoreszenzpolarisation(FP)

Bei diesen Untersuchungen werden die Substanzen mit organischenLösungsmittelnaus dem Untersuchungsmaterial herausgelöst und in aufwändigen Verfahren soweit gereinigt und konzentriert, dass ein eindeutiger Nachweis ohne störende Substanzen möglich ist. Die HPLC/MS- undGC/MS-Kopplungenermöglichen sowohl die sichere Identifizierung als auch Quantifizierung der verschiedenen Mykotoxine. Zur Gaschromatographie werden in der Regel Derivate (z. B. Trimethylsilylderivate) eingesetzt.^[6]Bei Einsatz der HPLC/MS-Kopplung können auch underivatisierte Mykotoxine vermessen werden. Als Ionisierungsmethoden sind sowohl dieElektronenstoßionisierung(EI) als auch dieChemische 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 immunologischenELISA-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.^[7]

Höchstmengenverordnungen

In derEUgilt die VO (EU) 2023/915 der Kommission zur Festsetzung der Höchstgehalte für zahlreiche Mykotoxine in Lebensmitteln, wieAflatoxine,Ochratoxin A,Patulin,Deoxynivalenol,Zearalenon,Fumonisine,Fusarientoxine– wieT-2-ToxinundHT-2-Toxin–CitrinsowieMutterkorn-SklerotienundErgotalkaloide.^[8]Die jeweiligen Höchstgrenzen hängen dabei vom Erzeugnis ab und orientieren sich auch daran, was durchgute Herstellungspraxisodergute landwirtschaftliche Praxiserreichbar ist. In der Schweiz werden die Höchstgehalte von derVerordnung des EDI über die Höchstgehalte für Kontaminanten(Kontaminantenverordnung, VHK) festgelegt.^[9]

Literatur

Frank Frössel:Schimmelpilze in Wohnungen. Wenn der Pilz zur Untermiete wohnt.Baulino Verlag, Waldshut-Tiengen 2006,ISBN 3-938537-18-3.
Lutz Roth, Hanns K. Frank, Kurt Kormann:Giftpilze · Pilzgifte. Schimmelpilze · Mykotoxine. Vorkommen, Inhaltsstoffe, Pilzallergien.ecomed, Landsberg 1990,ISBN 3-609-64730-2.
Rudolf Weber:Mycotoxine in Lebensmitteln.In:Chemie in unserer Zeit.17. Jahrg. 1983, Nr. 5, S. 146–151.
Rolf Steinmüller:Mykotoxine und deren schneller Nachweis. Teil 1.In:Mühle + Mischfutter.150. Jahrg. 2013, Heft 11, S. 343–349,ISSN0027-2949.

Weblinks

Wiktionary: Mykotoxin– Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

↑Habermehl:Die Bedeutung von Mykotoxikosen für Mensch und Tier.In:Deutsche tierärztliche Wochenschrift.1989, S. 335–338.
↑Thalmann:Bedingungen für die Bildung von Mykotoxinen in Futtermitteln.In:Deutsche tierärztliche Wochenschrift.1989, Vol 96, S. 341–343.
↑Mykotoxine in Futtermitteln,Martin Felsner und Katja Schwertl-Banzhaf, Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit, 16. November 2010.
↑Z. Veprikova, M. Zachariasova, Z. Dzuman, A. Zachariasova, M. Fenclova, P. Slavikova, M. Vaclavikova, K. Mastovska, D. Hengst, J. Hajslova:Mycotoxins in Plant-Based Dietary Supplements: Hidden Health Risk for Consumers.In:Journal of Agricultural and Food Chemistry.63. Jahrgang,Nr.29,2015,S.6633–43,doi:10.1021/acs.jafc.5b02105,PMID 26168136(englisch):“The highest mycotoxin concentrations were found in milk thistle-based supplements (up to 37 mg/kg in the sum).”
↑Medienmitteilung der landwirtschaftlichen Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART,auf agroscope.admin.ch
↑H. U. Melchert, E. Pabel: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.In:Journal of Chromatography.(2004), A 1056, S. 195–199,PMID 15595550.
↑Elise Teichmann, Frank Mallwitz:Industrielle Qualitätskontrolle bei Hafer, Weizen und anderen Getreidesorten mit DON- und T-2/HT-2-Analytik.In:Mühle + Mischfutter.150. Jahrg. (2013), Heft 11, S. 332–336ISSN0027-2949.
↑Verordnung (EU) 2023/915der Kommission vom 25. April 2023 über Höchstgehalte für bestimmte Kontaminanten in Lebensmitteln und zur Aufhebung der Verordnung (EG) Nr. 1881/2006
↑Verordnung des EDI über die Höchstgehalte für KontaminantenIn:admin.ch,abgerufen am 12. Februar 2020.

[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] Mykotoxine in Futtermitteln,Martin Felsner und Katja Schwertl-Banzhaf, Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit, 16. November 2010.

[4] Z. Veprikova, M. Zachariasova, Z. Dzuman, A. Zachariasova, M. Fenclova, P. Slavikova, M. Vaclavikova, K. Mastovska, D. Hengst, J. Hajslova:Mycotoxins in Plant-Based Dietary Supplements: Hidden Health Risk for Consumers.In:Journal of Agricultural and Food Chemistry.63. Jahrgang,Nr.29,2015,S.6633–43,doi:10.1021/acs.jafc.5b02105,PMID 26168136(englisch):“The highest mycotoxin concentrations were found in milk thistle-based supplements (up to 37 mg/kg in the sum).”

[5] Medienmitteilung der landwirtschaftlichen Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART,auf agroscope.admin.ch

[6] H. U. Melchert, E. Pabel: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.In:Journal of Chromatography.(2004), A 1056, S. 195–199,PMID 15595550.

[7] Elise Teichmann, Frank Mallwitz:Industrielle Qualitätskontrolle bei Hafer, Weizen und anderen Getreidesorten mit DON- und T-2/HT-2-Analytik.In:Mühle + Mischfutter.150. Jahrg. (2013), Heft 11, S. 332–336ISSN0027-2949.

[8] Verordnung (EU) 2023/915der Kommission vom 25. April 2023 über Höchstgehalte für bestimmte Kontaminanten in Lebensmitteln und zur Aufhebung der Verordnung (EG) Nr. 1881/2006

[9] Verordnung des EDI über die Höchstgehalte für KontaminantenIn:admin.ch,abgerufen am 12. Februar 2020.

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