Mikotoksini u žitaricama i hrani životinjskog podrijetla

Originalni znanstveni rad

Nina Perši, Jelka Pleadin, Ana Vulić, Manuela Zadravec i Mario Mitak

Nina PERŠI, dipl. ing. preh. tehnol., znanstvena novakinja, dr. sc. Jelka PLEADIN, dipl. ing. biotehnol., viša znanstvena suradnica, docentica, Ana VULIĆ, dipl. ing. preh. tehnol., znanstvena novakinja, Manuela ZADRAVEC, dr. med. vet., znanstvena novakinja, dr. sc. Mario MITAK, dr. med. vet., znanstveni savjetnik, Hrvatski veterinarski institut, Zagreb

Prenešeno iz časopisa VETERINARSKA STANICA br.4/2011.[download/preuzmi pdf]

Uvod Podjela mikotoksina Izvori kontaminacije Biološki učinci u ljudi Suzbijanje mikotoksina Svojstva i toksičnost mikotoksina Analitičke metode u određivanju mikotoksina Sažetak Literatura Abstract

▲

Uvod

Prirodni toksini u hrani i hrani za životinje predstavljaju važna pitanja za sigurnost hrane, a znatnu grupu pritom čine mikotoksini. Intenzivnije proučavanje toksičnih učinaka mikotoksina započinje 1960. godine zbog znatnih ekonomskih gubitaka u Velikoj Britaniji uzrokovanih pomorom mladih purana, svinja i fazana. Otkrivena je plijesan Aspergillus flavus i utvrđeno je da je za ugibanje životinja odgovoran karcinogen i toksičan aflatoksin B1 koji je bio izoliran iz brašna kikirikija.
Žitarice i proizvodi od žitarica u ljudskoj su prehrani, kao i u ishrani životinja, najzastupljenija komponenta, a ujedno su i vrlo pogodna sirovina za razvoj plijesni. FAO (The Food and Agriculture Organization) ističe da je oko 25% svjetske proizvodnje žitarica kontaminirano mikotoksinima koji mogu ozbiljno utjecati na zdravlje životinja, odnosno zdravlje ljudi (Peraica i Domijan, 2001., Surai i sur., 2008.). Kontaminacija usjeva mikotoksinima javlja se još u polju, tijekom berbe i transporta te skladištenja (Coffey i sur., 2009.). Isti predstavljaju veliki problem naročito izražen tijekom kišovitih godina kada uvelike raste postotak kontaminacije plijesnima i posljedična tvorba mikotoksina (Pepeljnjak i sur., 2008., Mitak i sur., 2011.). Kako bi se od samog početka proizvodnje smanjila mogućnost za razvoj plijesni, a samim time i produkciju mikotoksina, valja ići u smjeru sadnje prilagođenih sorti žitarica, pravilnoj gnojidbi, suzbijanju korova, i pravilnom navodnjavanju. Također, tijekom berbe potrebno je na minimum svesti oštećena zrnja te time ukloniti rizik za naknadne infekcije tijekom skladištenja (Binder, 2005.). Do danas je izolirano i opisano oko 300 vrsta plijesni koje proizvode preko 1000 raznih mikotoksina i njihovih metabolita (Ožegović i Pepeljnjak, 1995.).
U ljudski organizam mikotoksini ulaze najčešće putem hrane, izravnom konzumacijom kontaminiranih žitarica ili neizravno putem konzumacije mlijeka, jaja i mesnih proizvoda (Mahmoud i sur. 2001., Naglić i sur., 2005.). Mikotoksini uzrokuju mikotoksikoze koje se vrlo različito očituju kod pojedinaca, a značajan čimbenik je pritom i vrijeme izlaganja kao i vrsta i količina mikotoksina.

▲

Podjela mikotoksina

Riječ mikotoksin dolazi od grčke riječi „myces“, odnosno gljiva i latinske riječi „toxicum“ što znači otrov (Turner i sur., 2009.). Poznato je nekoliko stotina mikotoksina koje produciraju plijesni iz rodova Aspergillus, Penicillium, Fusarium i Trichotecium (Slika 1.). Vrlo teško ih je jedinstveno sistematizirati zbog njihove različite kemijske strukture, biokemijskog puta sinteze, podrijetla te bioloških učinaka (Bennett i Klich, 2003.).
Sistematizacija se najčešće provodi prema vrsti plijesni (aspergilus i penicilium toksini, trihoteceni), kemijskoj strukturi (kumarini, laktoni, seskviterpeni) te prema načinu djelovanja (hepatotoksini, nefrotoksini, citotoksini, tremogeni, imunotoksični te estrogeni mikotoksini) (Bennett i Klich, 2003., Mašek i Šerman, 2006.).

▲

Izvori kontaminacije

Kontaminacija hrane mikotoksinima znatno ovisi o prirodnim uvjetima i to sadržaju vlage, relativnoj vlažnosti zraka, temperaturi, pH vrijednosti i hranjivom supstratu, koji mogu pogodovati rastu plijesni i produkciji mikotoksina (Jay, 1992., Janssen i sur., 1997.). Čimbenici, kao što su vlažnost tla i oštećenje zrna žitarica, također povećavaju mogućnost razvoja plijesni (Celik i sur., 2005.).
Zanimljivo je da prisustvo plijesni u namirnici ne znači nužno prisutnost mikotoksina, ali s druge strane odsutnost vidljivih plijesni u hrani ne znači da nema mikotoksina (Klapec i Šarkanj, 2010.), budući da su isti vrlo stabilni i otporni perzistiraju tijekom procesiranja hrane. Također, predstavljaju globalni problem, budući da su česti izvori kontaminacije svugdje u svijetu (Slika 2.). Posebno je zabrinjavajuće to što ih se pronalazi u vrlo važnim i različitim poljoprivrednim i prehrambenim proizvodima. Glavni izvor mikotoksina kod ljudi su žitarice i proizvodi na bazi žitarica te proizvodi životinjskog podrijetla. (FAO, 1997.). Slika 3. prikazuje izvore kontaminacije te unos mikotoksina u organizam.

▲

Biološki učinci u ljudi

Mikotoksini kao sekundarni metaboliti plijesni mogu inducirati akutne i toksične efekte kod ljudi i životinja. Toksične sindrome tj. mikotoksikoze bile su poznate od davnina, npr. „holy fire“ koju je uzrokovala Claviceps purpurea, a bila je odgovorna za smrt tisuća ljudi u srednjem vijeku u Europi; „yellow rice disease“ u Japanu uzrokovana Penicillium spp. koja je bila izolirana s požutjelih zrnaca riže i „alimentary toxic aleukia“ u Rusiji 1940. godine koja je rezultat mikotoksičnog odgovora na kontaminacije žitarica plijesnima iz roda Fussarium (Janssen i sur., 1997., Duraković i Duraković, 2000.).
Tablica 1 prikazuje različite biološke učinke u ljudi, koji se povezuju s unosom mikotoksina.
Općenito, imaju hepatotoksično (aflatoksin), nefrotoksično (okratoksin i citrinin), karcinogeno (aflatoksin B1, okratoksin, dermonekrotično fumonizin B1), (trihoteceni), neurotoksično (fumonizin imunosupresijsko (aflatoksin, B1), okratoksin i T-2 toksin) i estrogeno (zearalenon) djelovanje (FAO, 1997.).
Neki djeluju i teratogeno i genotoksično (Ožegović i Pepeljnjak, 1995.). S obzirom na dokazanu toksičnost pojedinihmik otoksina nužna je kontrola hrane i hrane za životinje s ciljem provjere zdravstvene ispravnosti te u konačnici zaštite zdravlja potrošača.

▲

Suzbijanje mikotoksina

S obzirom da su glavni izvor mikotoksina u prehrambenom lancu ljudi i životinja poljoprivredni proizvodi, tj. žitarice i uljarice te proizvodi životinjskog podrijetla, sprječavanje rasta plijesni kao i tvorbu mikotoksina moguće je postići primjenom niza mjera dobre poljoprivredne prakse, dobre proizvođačke prakse te HACCP načela (Duraković i Duraković, 2000., Boutrif, 1995., Klapec i Šarkanj, 2010.). Te se mjere mogu podijeliti na: predžetvene (odabir sorti otpornih na plijesni, pravilna gnojidba, suzbijanje korova, pravilan plodored i navodnjavanje), žetvene (tijekom berbe i transporta svesti na minimum mehanička oštećenja zrnja) te posliježetvene (pravilno sušenje i skladištenje te preventivna primjena nekih insekticida, fungicida i konzervanasa kao i redovito čišćenje skladišnih prostora) (Duraković i Duraković, 2000., Binder, 2005.).

▲

Svojstva i toksičnost mikotoksina

Aflatoksini

Aflatoksini (A-flavus-toksini) su prvi puta opisani u Engleskoj 1960. godine, a smatraju se najpoznatijim i najtoksičnijim mikotoksinima (Prasanna i sur., 1975., Hussein i Brasel, 2001.). Produciraju ih neki sojevi plijesni roda Aspergillus, a za rast im naročito pogoduju temperature od 26–38 °C i sadržaj vlage veći od 18%. Aspergillus flavus producira aflatoksine B1 i B2 na žitaricama poput kukuruza, dok Aspergillus parasiticus može producirati aflatoksine B1, B2, G1 i G2 na uskladištenim uljaricama (Diener i Davis, 1996., Valpotić i Šerman, 2006.). Aflatoksini M1 i M2 su hidroksilirani metabolički produkti aflatoksina B1 i B2. Aflatoksini kao prirodni fluorescirajući spojevi, derivati kumarina, vidljivi su u UV–spektru pri valnoj duljini od 365 nm. Imena aflatoksina B i G bazirana su upravo na njihovim fluorescentnim svojstvima; B za plavu (blue) i G za zelenu (green) fluorescenciju (Prasanna i sur., 1975.). Termostabilni su i u prirodnom stanju vezani su uz proteine koji ih štite od vanjskih agenata (Kiermeier i Hemmerich, 1974., Marth i Dole, 1979.).
Fotosenzibilni su u slobodnom stanju i osjetljivi na alkalne i kisele otopine, topivi su u organskim otapalima (alkohol, aceton, kloroform), a gotovo ne topljivi u vodi (Mann i sur., 1967.).
Dokazana je kontaminacija žitarica, proizvoda na bazi žitarica, mesa i iznutrica svinja i peradi te jaja (Ožegović i Pepeljnjak, 1995., Richard, 2007., Husain i sur., 2010.). Također, aflatoksin M1 (AFM1) se izlučuje u mlijeko preko mliječnih žlijezda goveda koja su jela hranu kontaminiranu aflatoksinom B1 (AFB1). Budući da je stabilan tijekom pasterizacije i sterilizacije mlijeka i mliječnih proizvoda, unos relativno malih količina AFM1 može znatno narušiti ljudsko zdravlje, osobito djece koja su glavni konzumenti mlijeka i mliječnih proizvoda (Cvaliere i sur., 2006.).
Aflatoksikoze se mogu definirati kao trovanja uzrokovana uzimanjem hrane kontaminirane aflatoksinima (Janssen i sur., 1997.). Dijele se na: perakutne, akutne, subakutne i kronične. Perakutno trovanje uzrokuje kolaps i smrt već nekoliko sati nakon uzimanja zatrovane hrane. Akutni i subakutni oblici javljaju se nakon uzimanja kontaminirane hrane kao hepatotoksikoza i nefrotoksikoza.
Patomorfološko otrovanje obilježava bljedoća jetre s mozaičnim nekrozama parenhima i hemorargijom, dok je u bubrezima prisutan glomerulonefritis.
Kronična aflatoksikoza odlikuje se kongestijom jetre s jako izraženim simptomima nekroze, hemorargije i proliferacijom epitelijskih stanica žučovoda (Ožegović i Pepeljnjak, 1995.). AFB1 jedan je od najznačajnijih prirodnih karcinogena s izrazito visokom toksičnošću te je po preporuci Agencije za istraživanje raka IARC, (International Agency for Research on Cancer) svrstan je u skupinu 1 tj. skupinu spojeva s dokazanim karcinogenim učinkom u ljudi (Delaš, 2010., Wogan 1999.). Uzročnik je karcinoma jetre, jednog od učestalijih karcinoma u razvijenim zemljama (Wogan, 1999.). Također, neka istraživanja upućuju na sinergističke učinke aflatoksina i hepatitisa B kao uzročnika karcinoma jetre u ljudi (Henry i sur., 2002.). AFM1 je karcinogen za životinje te se procjenjuje da je karcinogen za ljude, ali sa znatno nižim potencijalom nego AFB1 (van Egmond i Speijers, 1990.).

Zearalenon

Mikotoksin zearalenon (F-2 toksin) je dobio naziv prema plijesni Giberella zeae iz koje je izoliran 1962. godine (Delaš, 2010.). Nesteroidni je estrogeni mikotoksin s kemijskom strukturom laktona rezorciklične kiseline (Zollner i sur., 2002.).
Produkciji zearalenona naročito pogoduju vlažnija klimatska podneblja s nižim temperaturama od 10 do 15 °C (Abramson, 1998.). Danas je poznato preko 150 derivata zearalenona, među kojima je vrlo značajan α – zearalenol koji je 3 do 4 puta toksičniji od zearalenona te β izomer čija je aktivnost približno jednaka zearalenonu (Hagler i sur., 1979.).
Zearalenon je termostabilan, a stabilan je i u različitim organskim otapalima poput acetonitrila, etil-acetata, metanola kloroforma i acetona (Zollner i sur., 2002.). Nije topiv u vodi, ugljik-disulfidu i ugljik-tetrakloridu, a topiv je u vodenim alkalijama, eteru i alkoholima (Ožegović i Pepeljnjak, 1995.). Prisutnost zearalenona dokazana je u različitijim žitaricama i to kukuruzu, ječmu, pšenici, raži, soji i njihovim proizvodima (Duraković i Duraković, 2000., Ožegović i Pepeljnjak, 1995., Mitak, 1998.).
Također, nađen je i u mlijeku, mišićima, organima, tkivima i jajima životinja koje su bile hranjene kontaminiranom hranom (Prelusky i sur., 1990.).
Toksični učinak zearalenona ovisi o koncentraciji, vremenu izlaganja i općem fiziološkom stanju organizma. Djeluje estrogeno uzrokujući poremećaj urogenitalnog sustava, a kronična trovanja ili jača akutna otrovanja ostavljaju trajne posljedice na reproduktivnim organima kao degenerativne promjene testisa i atrofije jajnika, sterilitet i pobačaje (Ožegović i Pepeljnjak, 1995., i Hussein i Brasel, 2001.). Fiziološka se aktivnost zearalenona i njegovih derivata može protumačiti nadmetanjem sa 17β–estradiolom za specifično mjesto vezanja na estrogenom receptoru i interferacijom s enzimima steroida. Kod životinja biološka aktivnost zearalenona i njegovih derivata rezultira sprječavanjem ovulacije, onemogućavanjem implementacije oplođenog jajašca i kočenju sinteze i sekrecije hipofiznih gonadotropina (Hidy i sur., 1977., Mitak, 1998.). Uočeni su preuranjeni pubertetni simptomi kod djece u čijoj je plazmi bila detektirana prisutnost zearalenona, a pretpostavlja se da su njihove majke tijekom trudnoće konzumirale hranu kontaminiranu zearalenonom (Szuets i sur., 1997.). Također, zearalenon je u devedesetim godinama 20. stoljeća pronađen u krvi djevojčica s preuranjenim spolnim sazrijevanjem (Portoriko) te preuranjenim pubertetom (Mađarska), a koje su se hranile „zdravom hranom“ u kojoj je bio prisutan spomenuti mikotoksin (Delaš, 2010.).

Okratoksini

Okratoksine (OTA, OTB, OTC, OTa) kao sekundrane metabolite sintetiziraju neki sojevi plijesni roda Aspergillus i Penicillium, kontaminirajući pri tom raznovrsne poljoprivredne usjeve i uzrokujući negativne posljedice na zdravlje ljudi i životinja. Molekula okratoksina sastoji se od dihidroizokumarinskog i L-ß-fenilalaninskog dijela (Battacone i sur., 2010.). Najtoksičniji predstavnik ove skupine je okratoksin A (OTA) koji je izoliran iz plijesni Aspergillus ochraceus i identificiran 1965. godine u Južnoj Africi (Delaš, 2010.).
OTA je bezbojan do bijeli prah kristalične strukture, a pod UV svjetlom pokazuje intenzivnu zelenu fluorescenciju u kiselom mediju te plavu fluorescenciju u alkalnim uvjetima. U kiselom i neutralnom pH području topiv je u organskim otapalima (alkoholi, ketoni, kloroform), slabo je topiv u vodi i netopiv je u petroleteru. U alkalnim uvjetima topiv je u vodenoj otopini natrijevog hidrogenbikarbonata. Jedna od značajnih osobina OTA je njegova stabilnost pri visokim temperaturama, što ukazuje na to da jednom kada su namirnice kontaminirane ovim mikotoksinom vrlo teško ga je ukloniti (Khoury i Atoui, 2010.).
Znatne koncentracije OTA u hrani biljnog podrijetla pronađene su uglavnom u istočnoj Europi i to u pšenici, riži, kukuruzu, raženom brašnu, heljdi, žitaricama za doručak te kao rezultat sekundarne kontaminacije u mesu i mesnim proizvodima gdje predstavlja osobiti problem (Petzinger i Weidenbach 2002., Leszkowicz i Manderville, 2007., Amézqueta i sur., 2009.). Literaturni podatci navode da najviše OTA sadrže mesni proizvodi na bazi iznutrica tipa krvavice i jetrenjače (Petzinger i Weidenbach 2002.). Također, Dall ́Asta i sur. (2010.) spominju dimljene mesne proizvode, a Leszkowicz i Manderville (2007.) i druge proizvode životinjskog podrijetla u kojima su detektirane znatne razine OTA. Industrijski procesi proizvodnje mesnih proizvoda poput zagrijavanja, soljenja, sušenja i skladištenja nemaju utjecaja na smanjenje OTA u konačnom mesnom proizvodu. Jedino, prženje nekih mesnih proizvoda može rezultirati gubitkom oko 20% OTA (Amézqueta i sur., 2009.).
Okratoksini predstavljaju potencijalnu opasnost za ljudsko zdravlje. Temeljem pokazatelja karcinogenog učinka OTA na pokusnim životinjama, IARC ga svrstava u skupinu 2B tj. skupinu spojeva mogućih ljudskih kancerogena.
Toksičnost OTA široko varira ovisno o vrsti, spolu i načinu primjene, a dokazana je u svim životinjskim vrstama, posebno u organima kao što su: bubrezi, jetra i krvožilni sustav (Delaš, 2010.). Također, do akutnih trovanja kod ljudi može doći i udisanjem plijesni Aspergillus ochraceus. OTA je nefrotoksin i smatrao se jedinim uzročnikom odgovornim za bolest Balkanske endemske nefropatije (BEN), teške kronične, obostrane bolesti bubrega te u korelaciji s time i tumora urinarnog trakta, a čija se pojavnost prati u nekim područjima Hrvatske, Bosne i Hercegovine, Bugarske, Rumunjske i Srbije (Leszkowicz i Manderville, 2007.). Međutim, novija istraživanja navode i fitotoksin aristoholijsku kiselinu kao uzročnika BEN-a, koja se nalazi u stabljici i sjemenkama biljaka iz roda Aristolochia (vučja stopa), a može kontaminirati sjemenke pšenice prilikom žetve te ima dokazano kancerogeno i nefrotoksično djelovanje. Također, hrana često puta osim OTA sadrži i druge nefrotoksine (citrinin, fumonizin) koji pokazuju sinergističko djelovanje te mogu imati ulogu u razvoju bubrežnih kroničnih bolesti (Pepeljnjak i Šegović Klarić, 2008.) Nefrotoksični učinak OTA dokazan je kod ptica i sisavaca, ali ne i kod odraslih preživača. Snažan je teratogen kod miševa, štakora, hrčaka i pilića. Kumulira se u tjelesnim tkivima i tekućinama bilo ljudi ili životinja i vrlo polako se eliminira iz organizma (Richard, 2007.). Može proći kroz placentu i kumulirati se u fetalnim tkivima te izazvati malformacije središnjeg živčanog sustava (Leszkowicz i Manderville, 2007.). U prošlosti, OTA su se pripisivala uglavnom kancerogena i nefrotoksična svojstva, a novija istraživanja ukazuju i na znatne promjene imunološkog sustava pod njegovim djelovanjem (Petzinger i Weidenbach, 2002.). Istraživanje na području Hrvatske koje su proveli Domijan i sur. (1999.) na uzorcima krvi, ukazuje da se učestalost pozitivnih uzoraka s područja Zagreba (>0,2 ng/mL) ne razlikuje značajno od drugih gradova (Split, Rijeka, Varaždin), osim u Osijeku gdje su svi ispitani uzorci bili pozitivni sa srednjom koncentracijom od 0,68 ng/mL. Autori vjeruju da su te varijacije posljedica specifičnih prehrambenih navika ovih prostora, osobito stanovnika s područja Osijeka, kod kojih u prehrani prednjači svježe i sušeno svinjsko meso.

T-2 toksin

T-2 toksin, prirodni seskviterpen, prvi je puta izoliran iz plijesni Fusarium tricinctum. Pripada tipu A trihotecenskih mikotoksina, a produciraju ga plijesni iz roda Fusarium u širokom temperaturnom intervalu od 0-32 °C uz maksimalnu produktivnost ispod 15 °C (Creppy, 2002., Richard, 2007., Sokolović i sur., 2008.). T-2 toksin je nehlapivi spoj, nije topiv u vodi i petroleteru, a dobro je topiv u etil-acetatu, acetonu, kloroformu, dimetil-sulfoksidu, etanolu, metanolu i propilen glikolu. Termostabilan je i teško ga je suzbiti u proizvodnji hrane. Inaktivira ga zagrijavanje 30-40 minuta na 200-210 °C (Sokolović i sur., 2008.). Od svih su žitarica kukuruz, pšenica, ječam, zob i raž najčešće kontaminirani ovim mikotoksinom. Ukoliko se unese hranom, u buragu životinja T-2 toksin metabolizira u manje toksične HT-acetil-2 i HT-2 toksine. Ostaci T-2 toksina i njegovi metaboliti pronađeni su u mlijeku (Whitlow i sur., 2006.).
T-2 toksinu se pripisuju vrlo jaka citotoksična i imunosupresijska svojstva koja mogu uzrokovati akutne intoksikacije i kronične bolesti i kod ljudi i kod životinja. Simptomi akutne intoksikacije su: mučnina, drhtavica, abdominalna bol, proljev i gubitak tjelesne mase, a kod životinja simptomi uključuju i crijevna krvarenja, smanjenu produkciju mlijeka pa i uginuće goveda (Whitlow i sur., 2006., Gremmels, 2008.).
T-2 toksin inhibira sintezu proteina što uzrokuje sekundarne poremećaje u sintezi DNK i RNK (Richard, 2007.). Također negativno utječe i na imunološki sustav, rezultirajući promjenom broja leukocita i pojačanom hipersenzitivnošću (Creppy, 2002.). Zbog nedovoljnog postojanja relevantnih dokaza za karcinogenost kod ljudi i životinja IARC T-2 toksin svrstava u skupinu 3 tj. skupinu tvari koja nije karcinogena za ljude.

Deoksinivalenol

Deoksinivalenol (DON, vomitoksin), tetraciklički epoksi-seskviterpen, pripada tipu B trihotecenskih mikotoksina (Türker i Gümüs, 2009.), a prvi je puta izoliran iz oštećenih zrna ječma 1972. godine. Javlja se uglavnom kod žitarica poput pšenice, ječma i kukuruza, a rjeđe kod zobi, riže i raži. Produkcija deoksinivalenola primarno je povezana s Fusarium graminerarum i Fusarium culmorum, a naročito mu pogoduju vlažnija klimatska podneblja (aktivitet vode od 0,97) i temperatura od 25-28 °C (Doohan i sur., 2003., National Toxikology Program, 2009.).
DON je bezbojan sitan prah, topiv je u polarnim otapalima poput vode, metanola, etanola, acetonitrila i etil-acetata. Stabilan je tijekom skladištenja, mljevenja, prerade i na koncu toplinske obrade hrane (National Toxicology Program, 2009.). Pretpostavlja se da može biti prisutan i u proizvodima životinjskog podrijetla poput mesa i mlijeka (Cavret i Lecoeur, 2006.). Međutim, u buragu preživača DON metabolizira u DOM-1 koji je znatno manje toksičan od izvorne forme.
DON i njegovi metaboliti brzo se izlučuju iz organizma prije svega putem urina, ali i u vrlo malim koncentracijama putem mlijeka (Whitlow i sur., 2006.).
Iako se smatra jednim od manje toksičnih trihotecena, DON je važan zbog kontaminacije hrane diljem svijeta (Valpotić i Šerman, 2006.). Kod ljudi izloženih kontaminiranim žitaricama uzrokuje akutnu mučninu, povraćanje, proljev, bol u trbuhu, glavobolju, vrtoglavicu i groznicu. Kod životinja akutna izloženost DON-u izaziva smanjeni unos hrane (anoreksiju) i povraćanje, a kod duže izloženosti uzrokuje smanjeni prirast te promjene na prsnoj žlijezdi (timusu), slezeni, srcu i jetri (National Toxicology Program, 2009.). IARC je 1993. godine zaključila da ne postoji dovoljno dokaza na eksperimentalnim životinjama koji ukazuju na kancerogenost DON-a te ga je svrstala u skupinu 3. Međutim, dokazano je sinergističko djelovanje DON-a u kombinaciji s drugim mikotoksinima, npr. u kombinaciji s DON-om aflatoksin B1 ima izražajnije mutageno djelovanje (National Toxikology Program, 2009.).

Fumonizini

Fumonizini su prvi puta opisani 1988. godine. FB1 kao najtoksičniji predstavnik ove grupe je diester propan-1,2,3-trikarboksilne kiseline (Zinedine i Manes, 2009.). Plijesni koje produciraju znatne količine fumonizina su Fusarium verticillioides i Fusarium proliferatum (Creppy, 2002., Richard 2007.). Fumonizin je bijeli higroskopni prah topiv u vodi, acetonitrilu i vodi odnosno metanolu. Stabilan je u otopini acetonitril:voda (1:1), dok je u metanolu nestabilan. Također, stabilan je na temperaturama tijekom procesiranja hrane i nije fotosenzibilan (World Health Organization, 2000.).
U znatnim koncentracijama fumonizin je detektiran u kukuruzu i proizvodima na bazi kukuruza, riži i ječmu, a vrlo često ga se pronalazi i u kombinaciji s drugim mikotoksinima. FB1 nije prisutan u mlijeku, mesu ili jajima životinja hranjenih hranom kontaminiranom fumonizinima u koncentracijama koje bi narušavale ljudsko zdravlje (World Health Organization, 2000.). Međutim, prisutnost fumonizina u hrani za životinje može imati negativan učinak na kakvoću mesa, koji se odnosi prije svega na povećan udio masti i smanjeni udio mesa, što će kod proizvođača rezultirati velikim ekonomskim gubitcima (Valpotić i Šerman, 2006.).
Malo je relevantnih podataka koji se odnose na metabolizam FB1 kod ljudi. Kod eksperimentalnih životinja apsorpcija je vrlo slaba te je brza eliminacija urinom i fecesom. Vrlo male količine fumonizina zaostaju u jetri i bubregu (World Health Organization, 2000.). Literaturni podatci navode da se fumonizini mogu povezati s rakom jednjaka kod ljudi, dok kod štakora uzrokuju rak jetre, a kod svinja plućni edem (Valpotić i Šerman, 2006.). Fumonizini uzrokuju leukoencefalomalaciju konja, magaraca i mula odnosno omekšavanje bijele tvari u mozgu (Richard 2007.) te plućne edeme u svinja (Delaš, 2010.). IARC je zbog premalo epidemioloških istraživanja na ljudima i zbog dovoljno dokaza karcinogenosti za životinje uvrstila FB1 u skupinu 2B.

▲

Analitičke metode u određivanju mikotoksina

U svrhu kontrole zdravstvene ispravnosti hrane i hrane za životinje, u okviru Državnog plana službenih kontrola i monitoringa hrane za životinje i Državnog programa monitoringa rezidua Ministarstva poljoprivrede, ribarstva i ruralnog razvoja, provodi se nadzor kontaminacije mikotoksinima.
Najveće dopuštene količine (NDK) propisane su Pravilnikom o nepoželjnim tvarima u hrani za životinje (N.N. 80/10.), Pravilnikom o najvećim dopuštenim količinama određenih kontaminanata u hrani (N.N. 154/08.) te preporukama Europske unije (2006/576/EC).
Pravilnik o provođenju analitičkih metoda i tumačenju rezultata (N.N. 02/05.) definira uvjete o primjeni analitičkih metoda, no bez obzira koja se analitička metoda koristi, ista prethodno treba biti ispitana kroz određivanje validacijskih parametara te mora davati točne i precizne podatke, biti dovoljno specifična za određivanje vrlo niskih koncentracija mikotoksina, odnosno imati niske limite detekcije. Od screening metoda u određivanju mikotoksina najviše se koristi imunoenzimska metoda (ELISA- enzyme-linked immunosorbent assay) kao jednostavna i brza metoda, ekonomski i ekološki prihvatljiva s mogućnošću analize velikog broja uzoraka (Šegović Klarić i sur., 2008.). Nedostatak ove metode je nedovoljna specifičnost i mogućnost cross-reakcija s konjugiranim metabolitima (Deshpande, 1996., Posyniak i sur., 2003.). Kao prikladne potvrdne metode, koje udovoljavaju zadanim kriterijima i omogućavaju selektivno određivanje mikotoksina, mogu se koristiti tekućinska kromatografija (LC) ili plinska kromatografija (GC) uz dokazivanje spektrometrijom masa (MS) te tekućinska kromatografija (LC) ili plinska kromatografija (GC) uz dokazivanje infracrvenom (IR) spektrometrijskom detekcijom. Također, moguća je primjena i LC–fluorescencije za molekule koje pokazuju prirodnu fluorescenciju i molekule koje pokazuju fluorescenciju nakon derivatizacije. Literaturni podatci navode da se u posljednje vrijeme sve više koristi MS u kombinaciji s drugim tehnikama koje karakteriziraju niski limiti detekcije, a i mogućnost analiza više vrsta mikotoksina iz jednog matriksa (Turner i sur., 2009.).

▲

Sažetak

Mikotoksini su štetni metaboliti nekih vrsta plijesni, a prema literaturnim podatcima zahvaćaju preko 25% ukupnih svjetskih poljoprivrednih usjeva. Mogu se naći u žitaricama i proizvodima na bazi žitarica, mlijeku, mesu i jajima, a u organizam ulaze najčešće putem hrane. Kontaminacija mikotoksinima može rezultirati znatnim ekonomskim gubitcima u stočarskoj proizvodnji, odnosno proizvodnji mesa i mesnih proizvoda, a njihova prisutnost u namirnicama može neizravno negativno utjecati na zdravlje ljudi. Suzbijanje, odnosno zaštita hrane i hrane za životinje od mikotoksina mora se provoditi kroz cijeli prehrambeni lanac („od uzgoja do stola“).
Općenito, mikotoksini imaju hepatotoksično, nefrotoksično, karcinogeno, dermonekrotično, neurotoksično, imunosupresijsko i estrogeno djelovanje. Neki podatci govore i teratogenom i genotoksičnom učinku, iako u literaturi nema dovoljno relevantnih dokaza vezanih uz toksikološke učinke mikotoksina na ljudsko zdravlje. Zbog osjetljivosti pojedinih životinjskih vrsta na mikotoksine može se povući paralela i na ljude, odnosno pretpostaviti da i kod ljudi mogu izazvati slična djelovanja. U potpunosti još nisu razjašnjeni ni sinergistički učinci pojedinih mikotoksina koji se javljaju u prirodi. Budući da pokazuju toksične učinke u ljudi i životinja nužna je laboratorijska kontrola hrane i hrane za životinje primjenom specifičnih i selektivnih analitičkih metoda s ciljem provjere zdravstvene ispravnosti te u konačnici zaštite zdravlja potrošača.

▲
Literatura [… prikaži]

1. ABRAMSON, D. (1998): Mycotoxin formation and environmental factors. In: Mycotoxins in Agriculture and Food safety, SINHA, K. K., BHATNAGAR, D., MARCEL DEKKER, New York, 255-277.
2. AMÉZQUETA, S., G. E. PENAS, M. M. ARBIZU and A. L. DE CERTAIN (2009): Ochratoxin A decontamination: A review. Food Control 20, 326-333.
3. BATTACONE, G., A. NUDDA and G. PULINA (2010): Effects of Ochratoxin A on Livest. Prod. Toxins 2, 1796-1824.
4. BENNETT, J. W. and M. KLICH (2003): Mycotoxins. Clinic. Microbio. Rewiews 16, 497-516.
5. BINDER, E. M. (2005): Managing the risk of mycotoxins in modern feed production. Biomin GmbH.
6. BOUTRIF, E. (1995): FAO programmes for prevention, regulation and control of mycotoxines in food. Nat. Toxins 3, 322-326.
7. CAVRET, S. and S. LECOEUR (2006): Fusariotoxin transfer in animal. Food Chem. Toxicol. 44, 444-453.
8. CELIK, T. H., B. SARMEHMETOGLU and Ö. KÜPLÜLÜ (2005): Aflatoxin M1 contamination in pasteurised milk. Vet. arh. 75, 57–65.
9. COFFEY, R., E. LUMMINS and S. WARD (2009): Exposure assessment of mycotoxins in dairy milk. Food control 20, 239–249.
10. Commission Recommendation of 17 August 2006 on the presence of deoxynivalenon, zearalenone, ochratoxin A, T-2 and HT-2 and fumonisins in products intended for animal feeding. Official Journal of the European Union (2006/576/EC).
11. CREPPY, E. E. (2002): Update of survey, regulation and toxic effects of mycotoxins in Europe. Toxicol. Lett., 127, 19–28.
12. CVALIERE, C., P. FOGLIA, E. PASTORINI, R. SAMPERI and A. LAGANA (2006): Liquid chromatography/tandem mass spectrometric confirmatory method for determing aflatoxin M1 in cow milk Comparation between electrospray and atmospheric pressure photoionization sources. J. Chromatogr. A 1101, 69–78.
13. DALL ́ASTA, C., G. GALVERNA, T. BERTUZZI, A. MOSERITI, A. PIETRI, A. DOSSENA and R. MARCHELLI (2010): Occurrence of ochratoxin A in raw ham muscle, salami and dry-cured ham from pigs fed with contaminated diet. Food Chem.120, 978-983.
14. DELAŠ, F. (2010): Mikrobni toksini. U: Hrvatska agencija za hranu: Kemijske i fizikalne opasnosti u hrani, Osijek (31-49).
15. DESHPANDE, S. S. (1996): Enzyme immunoassays. From concept to product development. Chapman & Hall, New York.
16. DIENER, U. and N. DAVIS (1996): Aflatoxin production by isolates of Aspergillus flavus. Phytopathol. 56, 390-393.
17. DOMIJAN, A. M., M. PERAICA, R. FUCHS, A. LUCIĆ, B. RADIĆ, M. BALIJA, I. BOSANAC and D. GRGIĆEVIĆ (1999): Ochratoxin A in blood of healthy population in Zagreb. Arh. Hig. Rada Toksikol. 50, 263-271.
18. DOOHAN, F. M., J. BRENNAN and B. M. COOKE (2003): Influence of climatic factors on Fusarium species patogenic to cereals. Eur. J. Plant. Pathol. 109, 755-768.
19. DURAKOVIĆ, S. i L. DURAKOVIĆ (2000): Specijalna mikrobiologija. Durieux, Zagreb.
20. FAO, Food and Nutrition Paper, Animal feeding and food safety, report of an Fao Expert Consultation, Rome, Italy, 10 to 14 March 1997.
21. GREMMELS, J. F. (2008): The role of mycotoxins in the health and performance of dairy cows. Vet. J. 176, 84–92.
22. HAGLER, W. M., C. J. MIROCHA, S. V. PATHERE and J. C. BEHRENS (1979): Identification of the naturally occurring isomer of zearalenol producted by Fusarium roseum „Gibosum“ in rice culture. Appl. Environ. Microbiol. 37, 849-853.
23. HENRY, S., F. BOSCH and J. BROWERS (2002): Aflatoxin, hepatitis and wordvide liver cancer risk. Adv. Exp. Med. Biol. 504, 229-233.
24. HIDY, P. H., R. S. BALDWIN, R. L. GREASHAM, C. L. KEITH and J. R. MCMULLEN (1977): Zearalenone and some derivatives: Production and biological activites. Adv. Appl. Mic. 22, 159-182.
25. HUSSEIN, S. H. and J. M. BRASEL (2001): Toxicity, metabolism, and impact of mycotoxins on humansan d animals. Toxicol. 167, 101-134.
26. HUSAIN, Z., M. Z. KHAN, A. KHAN, I. JAVED, M. K. SALEEMI, S. MAHMOOD and M. R. ASI (2010): Residues of aflatoxin B1 in broiler meat: Effect of age and dietary aflatoxin B1 levels. Food and Chem. Toxikol. 48, 3304-3307.
27. JANSSEN, M. M. T., H. M. C. PUT and M. J. R. NOUT (1997): Natural toxins. In: DE VRIES, J.: Food Safety and Toxicity. CRC Press LCC, Florida (Chapter II).
28. JAY, J. M. (1992): Modern Food Microbiology, 4th Edition, Chapman & Hall, New York.
29. KHOURY, E. A. and A. ATOUI (2010): Ochratoxin A: General Overview and Actual Molecular Status. Toxins 2, 461-493.
30. KIERMEIER, F. and K. HEMMERICH (1974): Influence of light on watery aflatoxin B1 solutions. Z. Lebensm. Unters.-Forsch. 155, 81-84.
31. KLAPEC, T. i B. ŠARKANJ (2010): Opasnosti vezane uz hranu. Kemijske opasnosti. Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku.
32. LESZKOWICZ, A. P. and R. A. MANDERVILLE (2007): Ochratoxin A: An overview on toxicity and carcinogenicity in animals and humans. Mol. Nutr. Res. 51, 61-99.
33. MAHMOUD, A. L. E., A. M. SAYED and A. A. EL-ALLA (2001): Mycoflora and natural occurrence of mycotoxins in some meat products and livers of poultry and imported bulls. Pak. J. Biolog. Sci. 4, 611-613.
34. MANN, G., L. COIFER and F. DOLLEAR (1967): Effect of heat on aflatoxins in oilseed meals. J. Agric. Food Chem. 15, 1090-1092.
35. MARTH, E. and M. DOLE (1979): Update on molds: degradation of aflatoxin. Food tehnol. 33, 81-87.
36. MAŠEK, T. i V., ŠERMAN (2006): Utjecaj mikotoksina na zdravlje i proizvodnost preživača. Krmiva 48, 19-31.
37. MITAK, M., J. PLEADIN, N. PERŠI, A. VULIĆ i M. ZADARVEC (2011): Mikotoksini u krmnim sirovinama i smjesama tijekom 2009. i 2010. godine. Vet. stn. 42, 139-145.
38. MITAK, M. (1998): Utjecaj subtoksičnih doza atrazina i zearalenona na reprodukciju štakora. Disertacija. Veterinarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu.
39. NAGLIĆ, T., D. HAJSIG, J. MADIĆ i LJ. PINTER (2005): Veterinarska mikrobiologija – Specijalna bakteriologija i mikologija: Mikotoksikoze, Veterinarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb, Hrvatsko mikrobiološko društvo.
40. NATIONAL TOXICOLOGY PROGRAM, NTP (2009): Chemical Information Review Document for Deoxynivalenol.
41. OŽEGOVIĆ, L. i S. PEPELJNJAK (1995): Mikotoksikoze. Školska knjiga, Zagreb.
42. PEPELJNJAK, S., Z. CVETNIĆ i M. ŠEGOVIĆ-KLARIĆ (2008): Okratoksin i zearalenon: Kontaminacija žitarica i krmiva u Hrvatskoj (1977-2007) i utjecaj na zdravlje životinja i ljudi. Krmiva 3, 147-159.
43. PEPELJNJAK, S. i M. ŠEGOVIĆ KLARIĆ (2008): Dileme o etiološkim čimbenicima endemske nefropatije: aristolohična kiselina versus mikotoksini. 2. hrvatski znanstveni simpozij s međunarodnim sudjelovanjem „gljivice i mikotoksini – zdravstveni aspekti i prevencija“ (Zagreb, 05. prosinca 2008.). Gljivice i mikotoksini – zdravstveni aspekti i prevencija, 15-17.
44. PERAICA, M. and A. M. DOMIJAN (2001): Contamination of food with mycotoxins and human health. Arh. Hig. Rada Toksikol 52, 23-35.
45. PETZINGER, E. and A. WEIDENBACH (2002): Mycotoxin in food chain: the role of ochratoxin. Livest. Prod. Sci. 76, 245-250.
46. POSYNIAK, A., J. ZMUDZKI and J. NIEDZIELSKA (2003): Screening procedures for clenbuterol residue determination in bovine urine and liver matrices using enzyme-linked immunosorbent assay and liquid chromatography. Anal. Chem. Acta 483, 61-67.
47. Pravilnikom o najvećim dopuštenim količinama određenih kontaminanata u hrani. Ministarstvo zdravstva i socijalne skrbi (N.N. 154/2008.).
48. Pravilnikom o nepoželjnim tvarima u hrani za životinje. Ministarstvo poljoprivrede, ribarstva i ruralnog razvoja (N. N. 80/2010.).
49. Pravilnik o provođenju analitičkih metoda i tumačenju rezultata. Ministarstvo poljoprivrede šumarstva i vodnog gospodarstva (N. N. 2/2005.).
50. PRASANNA, H., S. GUPTA, L. VISWANATHAN and T. VENKITASUBRAMANIAN (1975): Fluorescence changes of aflatoxin B1 and G1. Z. Lebensm. Unters.-Forsch., 159, 319-322.
51. PRELUSKY, D. B., P. M. SCOTT, H. TRENHOLM and G. A. LAWRENCE (1990): Minimaltran smission of zearalenone to milk of dairy cows. J. Environ. Sci. Health B 25, 87-103.
52. RICHARD, J. L. (2007): Some major mycotoxins and their mycotoxicoses – An overview. Int. J. Food Microbiol. 119, 3–10.
53. SOKOLOVIĆ, M., V. GRAJ-VRHOVA and B. ŠIMPRAGA (2008): T-2 toxin: Incidence and toxicity in poultry. Arh. Hig. Rada Toksikol. 59, 43-52.
54. SURAI, P. F., M. MEZES, S. D. MELNICHUK and T. I. FOTINA (2008): Mycotoxins and animal health: From oxidative stress to gene expression. Krmiva 50, 35-43.
55. SZUETS, P., A. MESTERHAZY, G. FALKAY and T. BARTOK (1997): Early thelarche symptoms in children and their relations to zearalenone contamination in foodstuff. Cereal. Res. Comm. 25, 429-436.
56. ŠEGOVIĆ KLARIĆ, M., S. PEPELJNJAK, Ž. CVETNIĆ i I. KOSALEC (2008): Comparison between ELISA and TLC/HPLC methods for determination of zearalenon and ochratoxin A in food and feed. Krmiva 50, 235-244.
57. TÜRKER L. and S. GÜMÜS (2009): A theoretical study of vomotoxin and its tautomera. J. Hazard. Mater. 163, 285-294.
58. TURNER, N. W., S. SUBRAHMANYAM and S. A. PILETSKY (2009): Analytical methods for determination of mycotoxins: A rewiew. Anal. Chem. Acta 632, 168-180.
59. VALPOTIĆ, H. i V. ŠERMAN (2006): Utjecaj mikotoksina na zdravlje i proizvodnost svinja. Krmiva 48, 33-42.
60. VAN EGMOND, H. and G. SPEIJERS (1990): Food contaminants, naturally occuring toxicants in foodstuffs. Mycotoxins, Food Lab. News 20, 38-45.
61. WHITLOW, L. W., D. E. DIAZ, B. A. HOPKINS and W. M. HAGLER (2006): Mycotoxins and milk safety: the potential to block transfer to milk, http://en.engormix.com/MA-mycotoxins/articles/
mycotoxins-milk-safety-potential-t199/p0.htm, pristupljeno: 18.03.2011.
62. WOGAN, G. (1999): Aflatoxin as a human carcinogen. Hepatol. 30, 573-575.
63. WORLD HEALTH ORGANIZATION (2000): Environmental health criteria 219, Fumonisin B1, Geneva.
64. ZINEDINE, A. and J. MANES (2009): Occurrence and legislation of mycotoxins in food and feed from Marocco. Food Control 20, 334-344.
65. ZOLLNER, P., J. JODLBAUER, M. KLEINOVA, H. KAHLBACHER, T. KUHN, W. HOCHSTEINER and W. LINDNER (2002): Concentration levels of zearalenone and its metabolites in urine, muscle tissue and liver samples of pigs fed with mycotoxin-concentraced oats. J. Agri. Food Chem. 24, 2494-2501.

▲

Mycotoxins in cereals and food of animal origin

Nina PERŠI, BSc, Junior Researcher, Jelka PLEADIN, BSc, PhD, Senior Scientific Associate, Assistant Professor, Ana VULIĆ, BSc, Junior Researcher, Manuela ZADRAVEC, DVM, Junior Researcher, Mario MITAK, DVM, PhD, Scientific Advisor, Croatian Veterinary Institute, Zagreb

Mycotoxins are secondary metabolites produced by moulds and, according to literature data, they affect over 25% of the world’s agricultural crops. They can be found in cereals and cereal-based products, milk, meat and eggs, and usually enter the organism via the food chain. Mycotoxins contamination can result in significant economic losses in livestock production, or production of meat and meat products, and their presence in foods may indirectly and adversely affect human health. Policing and protection of food and feed of mycotoxins should be implemented through the food chain (“from the stable to the table”). In general, mycotoxins have hepatotoxic, nephrotoxic, carcinogen, dermonecrotic, neurotoxic, immunosuppressive and oestrogen effects.
Some data also suggest teratogenic and genotoxic effects, however the literature does not contain sufficient relevant evidence related to the toxicological effects of mycotoxins on human health. The sensitivity of individual animal species to mycotoxins can compare with that of humans, and it is possible that in humans they can cause a similar effect.
Still there are unknown synergistic effects of mycotoxins that occur in nature. Because of their toxic effects in humans and animals species and with the aim of food and feed safety, it is necessary to ensure laboratory control of mycotoxins through specific and selective analytical methods.