A FUSARIUM ÉS A MIKOTOXINOK (Mit kell tudnia a gabonatermelınek és feldolgozónak?) Lásztity Radomír Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Alkalmazott Biotechnológiai és Élelmiszertudományi Tanszék
A múlt század 70-es éveiben,fıleg a kukorica Fusariumos fertızése okozta problémák sikeres megoldása után évtizedeken át úgy tőnt, hogy a Fusarium toxinok hazánkban marginális jelentıségőek. A rendszeres monitoring vizsgálatok során ritkán találtak fertızött gabonákat és ezekben nagyon alacsony volt a mikotoxin tartalom. Pár évvel ezelıtt azonban az étkezési búza fuzáriumos fertızésével találkoztunk, míg ebben az évben Fusarium toxinnal szennyezett tésztát és más gabonaalapú termékeket kellett a kereskedelembıl visszarendelni. Ezek a figyelmeztetı jelek szükségessé teszik a nagyobb figyelmet ebben a vonatkozásban is. Szerzı- a SÜTİIPAROSOK,PÉKEK 2008/3 számában közölt észrevételeit kiegészítve- rövid áttekintést kíván adni a toxintermelı Fusarium penészekrıl , a mikotoxinok sorsáról a tárolás és feldolgozás során, elıfordulásuk csökkentésérıl az általuk okozott élelmiszer egészségügyi kockázatok kiküszöbölési lehetıségeirıl.
BEVEZETÉS Egy rövid visszatekintés Bár az egyes mikotoxinok okozta betegségeket, mérgezéseket már régóta megfigyelték és leírták (hosszú ideig anélkül, hogy a tüneteket okozó anyagok természetét ismerték volna) , az intenzív mikotoxin kutatás a múlt század hatvanas éveiben indult meg a nagy angliai pulykapusztulás után . Ennek nyomán derült ki , hogy a tömeges pulykapusztulás okozója az aflatoxin-nak elkeresztelt mikotoxin volt, amelyet egy penészféleség, (az Aspegillus flavus ) termelt. Magyarországon néhány évvel késıbb fújtak riadót a kukoricatermelık és sertéstartók egy másik penész , a Fusarium, és az általa termelt mikotoxin az F-2 toxin vagy zearalenon miatt. Szerzı tanszéke akkor kapcsolódott be a mikotoxin kutatásba más intézményekkel (Állatorvos tudományi Egyetem, KÉKI, Kaposvári Egyetem, Állattenyésztési Kutató Intézet, Gabona Kutató és mások) együtt. Mind a tudományos eredmények (hazai kutatók által kidolgozott új analitikai eljárások, mikotoxinok hatásmechanizmusával kapcsolatos új megállapítások, detoxifikálási eljárások, rezisztens fajták nemesítése stb.)., mind a fuzáriumos
fertızés gyakoriságát és terjedelmét sikeresen visszaszorító gyakorlati eredmények nemzetközi elismerést szereztek Magyarországnak. Hosszú évekig, a néhány évvel ezelıtti jelentısebb búzán észlelt fuzáriumos fertızéstıl eltekintve, úgy tőnt, hogy a hazai élelmiszerbiztonság vonatkozásában (néhány import terméktıl eltekintve) a Fusarium fertızések marginális problémát jelentenek. E sorok írója is ezen a nézeten volt, s ezért lepıdött meg, amikor egy ICC (Nemzetközi Gabonatudományi és Technológiai Szövetség) és az Európai Unió egyik tanácskozásán a mikotoxinokat mint az élelmiszerbiztonsági kutatások egyik fı területét említették. Az utóbbi hónapok néhány eseménye ( orvosi feltételezés , hogy gyermekek hormonzavara Fusarium toxinnal fertızött teljes kiırléső gabona fogyasztásából eredhet ; malmi durum búza lisztekben mikotoxin jelenlétének kimutatása és gyári tésztakészítmények kivonása a forgalomból ) és híre arra utal, hogy túl optimistán ítéltem meg a helyzetet vagy legalább is arra amit a népi mondás fejez ki:” az ördög nem alszik”. Humán szempontból a gabona jelentheti a legnagyobb veszélyt.. Az ok: a gabonát és feldolgozási termékeit közvetlenül fogyasztjuk és nem iktatódik közbe az állat „szőrı” szerepe , amely csökkenti a tej, tejtermékek, hús, húsipari termékek, tojás stb. esetleges, a szennyezett takarmányon keresztül bejutó, mikotoxin tartalmát. Hozzájárul ehhez, hogy a gabonát már a mezın (aratás körüli esıs idıszak) és a kedvezıtlen tárolási feltételek esetén a tároláskor is megtámadhatják toxintermelı penészek. ( A közvetlenül fogyasztott gyümölcsök esetében is fennáll a fertızés lehetısége toxintermelı penészekkel, jelentısebb mikotoxin szennyezésrıl almalésőrítmények patulin és kávé ochratoxin tartalmával kapcsolatban számoltak be). Meg kell említenem, hogy a teljes gabonaszem és ırleményei növekvı (ajánlott) fogyasztása is –minden egyéb elınye mellett- kockázat növelı is, mivel a toxinok zömben a gabona magvak külsı rétegeiben fordulnak elı. „ Külön probléma a biotermékek kérdése” véli Mesterházy kolléga interneten is olvasható elıadásában. Indokolását érdemes idézni: ”ugyanis a hatékony növény védıszerek túlnyomó többségének felhasználása tiltott. A dolog azért ellentmondásos, mert a gyenge mérgeknek számító, gyorsan lebomló fungicideknél százszor-ezerszer mérgezıbb és igen ellenálló, nem bomlékony gombatoxinok valahogy elkerülték a bioélelmiszereket elıállító szervezetek és felhasználók figyelmét, s ezzel pontosan az a lakossági réteg vált kiemelten veszélyezetté, amelyik a természetes élelmiszerekben bízik.”
1.táblázat. Imertebb Fusarium fajok , elıfordulásuk gabonában, fertızıképességük kalászokon ( Mesterházy nyomán ) Fusarium faj
Elıfordulás gyakorisága
Fertızıképesség
F.graminearum
+++++
erıs
F.culmorum
++
erıs
F.avenaceum
+++
mérsékelt
F.poae
+++
mérsékelt
F.sporotrichoides
++
mérsékelt
F.tricinctum
+
gyenge
F.equiseti
++
szaprofita
A TOXINTERMELİ PENÉSZEK A gabonákat szennyezı toxinokat termelı penészek közül a mezıgazdasági gyakorlatban a legtöbb gondot okozókat a mikrobiológusok által a Fusarium nemzetségbe soroltakat lehet kiemelni. Az 1. táblázatban a fontosabb méreganyagokat termelı Fusarium fajokat mutatom be Mesterházi (1) szerint. Ezek a gombák a mérsékelt és hideg égöv alatti talajok felszínén élnek. Párás meleg idıben megtelepedhetnek a gabonanövényen és fertızhetik a kalászokat, kukoricacsöveket. A toxin termelés mértéke sok tényezıtıl függ (penészfajta, idıjárási, aratás utáni tárolási feltételek). Gyakori, hogy a penész fertızöttség mértéke és a toxin termelés mértéke között nincsen szoros összefüggés. A toxinok A Fusarium nemzetség egyes tagjai különbözı toxinokat termelhetnek, gyakran egy – egy konkrét faj termel többféle toxint (1. táblázat ). Ezen írásnak nem célja a sokszor bonyolult szerkezető vegyületek ismertetése. Néhány vegyületcsoport nevének felsorolása csak azt kívánja bemutatni, hogy a mikotoxinok jelenlétének (minıségi és mennyiségi) kimutatása milyen munka és idıigényes feladatot jelent az élelmiszer ellenırzı laboratóriumok részére. Hazánkban a leggyakrabban a zearalenon vagy F-2 toxin nevével találkozunk. Ez összefügg azzal, hogy a múlt század hetvenes éveiben tömegesen fordult elı a takarmányozási célú
kukorica toxinos szennyezettsége és káros hatásai a sertéstenyésztésben. A problémákat okozó vegyületek között az egyik az F-2 toxin, a zearalenon volt. Ösztrogén hatása révén zavarokat okoz a hormonmőködésben, különösen az arra érzékenyebb kocáknál, ami jelentıs veszteségeket eredményezett a sertéstenyésztésben. Megjegyzem még, hogy a zearalenonnak tucatnyi származéka is ismeretes és fordul elı. A Fusarium toxinok legnagyobb csoportja a trichothecének-hez tartozik Ilyenek pl.a T-2 toxin, HT-2 toxin, diacetoxi scirpenol, neosolaniol, nivalenol, deoxinivalenol, Fusarenon-X stb. Ebbe a csoportba is nagyszámú további mikotoxin tartozik. A MIKOTOXINOK SORSA A FELDOLGOZÁS SORÁN Tisztítás, malmi feldolgozás. Mint az várható, a búza tisztítása csökkenti a mikotoxin fertızés mértékét. Azonban ez a csökkenés nem haladja meg a 10-15 %-ot a jelenleg szokásos malmi tisztítás során. A fertızött búzából elıállított valamennyi ırlési termék tartalmaz mikotoxint, azonban nem azonos koncentrációban. A legnagyobb mikotoxin koncentráció a korpában mérhetı, mivel a Fusarium penész és az általa termelt mikotoxin általában a gabonaszem külsı részén helyezkedik el. Az ırlési eljárástól függıen a korpa mikotoxin koncentrációja a sokszorosa is lehet az egész szemre számított átlag koncentrációnak. Elıbbiekbıl következik viszont, hogy a lisztek, darák (kivéve a teljes szem ırleményt) mikotoxin koncentrációja lényegesen kisebb. Általában a teljes szemre számított átlag koncentráció 30-40 %-a. Sütıipari termékek elıállítása. A termék típusától (fıleg a felhasznált liszt típusától és hányadától) függıen a mikotoxin koncentráció mindenképen kisebb ( a”hígítás” miatt ). Egyértelmően elfogadott a kutatók részérıl, hogy a számba jövı mikotoxinok stabilisak magasabb hımérsékleten is, s így nem bomlanak el a sütés során még a héj magasabb hımérsékletén sem. Bár vannak arra vonatkozó kísérleti adatok, amelyek szerint egyes tejsavbaktérium törzsek és egyes élesztık képesek mikotoxinokat metabolizálni, nincsen arra vonatkozó adat, hogy a sütıiparban alkalmazott fermentáció ( kelesztés) észrevehetıen csökkentené a mikotoxin tartalmat. Mindezek azt mutatják, hogy a sütıipari termékek mikotoxin kontaminációja csak toxinmentes liszt felhasználásával kerülhetı el. A MIKOTOXINOK MÉRGEZİ HATÁSA, TOXICITÁSI HATÁRÉRTÉKEK. A mikotoxinok és ezen belül a Fusarium fajok termelte toxinok mérgezı hatásáról sok , gyakran ellentmondó, adatot közöltek. Az adatok állatkísérleteken (patkány, egér) alapulnak. Az eltérések több okra vezethetık vissza. Ezek közül a leglényegesebb elsısorban, hogy a terményben elıforduló és a mesterségesen adagolt toxin, mérgezı hatása eltérı,
másrészt többféle toxin együttes jelenléte módosítja a hatást. Szerencsére a fuzárium toxinok közül a legerısebb mérgezı hatású T-2 és HT-2 toxin ritkábban és igen kis koncentrációban fordul elı, míg a leggyakoribb zearalenon és deoxinivalenol (DON) kisebb mértékben mérgezı. A súlyos (halálos) mérgezést okozó LD50 érték a T-2 és HT-2 toxinra 5-7mg/kg míg ez az érték a DON-ra 40-50 mg/kg a zearalenonra pedig az 5000mg/kg –ot is meghaladhatja. Természetesen az egészségügyi határértékek ezek század-ezred részét teszik ki. Az elızıekben leírtak már jelzik, hogy az egészségügyi határérték megállapítása milyen problémákat vet fel. Abból kell kiindulni, hogy ez a határérték az a legmagasabb koncentráció, amely még nem okoz klinikai tüneteket. A probléma ezzel kapcsolatban az, hogy egyes mikotoxinok okozta káros hatások (immunrendszer gátlása, rákkeltı hatás) nem járnak azonnali klinikai tünetekkel. Kérdés, hogy a határérték alatti mennyiségek tartós fogyasztása milyen hatásokkal járhat. Így érthetı, hogy az országos és uniós szintő szabályozást viták kísérik. Az egészségügyben tevékenykedı szakemberek a határértékek minél alacsonyabbra szorításáért, a további szigorításért küzdenek, míg az ellenırzést végzı és gazdasági szakemberek a gyakorlati és gazdasági behatároltság okozta tényezık figyelembevételét javasolják. ( A szerzı, mint a FAO/WHO Codex Alimentarius vizsgálati és mintavételi albizottságának közel két évtizedeken át elnöke, számos ilyen vitára emlékezik) Magyarország, a vitáktól függetlenül, már a kilencvenes években (17/99. VI.16. EÜM rendelet) vezetett be az élelmiszerekre (és takarmányokra) vonatkozó határértékeket így az elızıekben említett DON-ra és zearalenonra is. Az Európai Unió jelenlegi elıírásai a DON esetében a búzára 1250, a lisztre 750 , a kenyérre 500, a száraztésztára 750 mikrogram/kg határértéket írnak elı. A zearalenonra ezek az értékek 100, 75, 50, és 75 mikrogam/kg. A fuzárium toxinok okozta élelmiszeregészségügyi kockázat Az élelmiszer egészségügyi kockázat mértékét fıleg három tényezı befolyásolja: -
a szennyezett tételek elıfordulásának gyakorisága
-
a fertızés ( mikotoxin tartalom) mértéke
-
az adott termék fogyasztásának gyakorisága és mennyisége
A fuzáriummal fertızött gabona élelmiszerláncba kerülésének gyakoriságára vonatkozóan elsısorban az élelmiszerellenırzı hálózat, az Élelmiszerbiztonsági Hivatal és a témakörrel foglalkozó kutató intézetek vizsgálati adatai alapján lehet következtetni. Bár az utóbbi idıszakban az illetékes intézmények részérıl tett nyilatkozatok és a média által közzétett híranyag eltérı véleményeket is tükröz, a magam részérıl egyetértek a Magyar Élelmiszerbiztonsági Hivatal vezetıjével abban, hogy semmi esetre sincs szó „riasztó állapotról”. Alátámasztja ezt, hogy a Magyar Élelmiszerbiztonsági Hivatal és a
Mezıgazdasági Szakigazgatási Hivatal 2008-ban végzett közel ötezer vizsgálata gabonákban és gabonaalapú termékekben nem talált hormonhatású zearalenont. Sem a hazai sem a külföldi szakhatóságok 2008-ban nem jeleztek mikotoxin problémát a magyar étkezési búzával kapcsolatban. Bár a 2009. évre nem állnak rendelkezésre teljes körő adatok, a fuzáriumos durum búza bekerülése a bajai malomba majd a liszté a tésztagyártó üzembe intenzívebb ellenırzésre ösztönöz. Érdemes ezzel kapcsolatban megemlíteni annak a kilenc országra (Ausztria, Finnország, Franciaország, Németország, Olaszország, Hollandia, Norvégia, Portugália és Egyesült Királyság ) kiterjedı felmérésnek az eredményeire , amely alapul szolgált az Európai Unió- szintő határértékek megállapításhoz. A vizsgált minták között szereplı búzák 30%-ában, a lisztek 24%-ában és a feldolgozott termékek 10%-ában lehetett zearalenont kimutatni. A kimutatott mennyiségek legnagyobb része a jelenlegi határértékek alatti volt. Az eredmények egyrészt azt mutatják, hogy a Fusarium nagyon elterjedt (zömben nálunk csapadékosabb nyugati és északi országokról van szó). Másrészt a fertızés mértéke és a toxin koncentrációja alacsony. Meg kell jegyezni, hogy a kimutatási módszerek fejlıdése nyomán egyre kisebb mennyiségeket tudunk kimutatni; egyes fejlesztés alatt álló bioanalitikai módszerek már néhány molekula kimutatását vetítik elıre. A felmérı munkát végzı team azt az összegezést adta meg, hogy a kilenc európai országban- a fogyasztási szokásokat figyelembe véve – a lakosság zearalenon felvétele nem éri el a tolerálható (TDI) értéket. Az eredmények részben megnyugtatóak, részben azonban jelzik, hogy a Fusarium együtt él a mezın a búzával és alakulását szemmel kell tartani.
HOGYAN KERÜLHETİ EL A FUZÁRIUMOS FERTİZÉS? A MEGELİZÉS A LEGHATÉKONYABB MÓDSZER.
A megelızés lehetıségei közül a rezisztens fajták nemesítése ígéri a legkedvezıbb megoldást. A hazai és nemzetközi viszonylatban is legjelentısebb kutatások, amelyek Mesterházy vezetésével folynak, a Gabonatermesztési Kutató Intézetben azt mutatják, hogy a rezisztens búzafajták sikeres nemesítése lehetséges és ma már nem jelent szakmai problémát. Az eddigi kutatások azt is mutatják, hogy a fuzárium rezisztencia a búzában nem fajta specifikus, hanem legalább 6-8 fajjal szemben ad védelmet egyidejőleg. A molekuláris biológia és technikái fejlıdése lehetıvé teszi a rezisztencia további növelését. Segíteni fog
majd abban is, hogy az adott rezisztens búzával szembeni egyéb mennyiségi és minıségi követelmények is teljesüljenek A gombaölı ( fungicid) szerekkel végzett kísérletek azt mutatják, hogy alkalmazásukkal a penész fertızés jelentısen csökkenthetı. Rezisztens búzák esetében gyakorlatilag megakadályozható. A fungicid maradványok élelmiszer egészségügyi kockázata messze kisebb mint az egyébként termelıdı mikotoxinoké. A betakarítás és tárolás megfelelı feltételeinek biztosítása megakadályozhatja a penészes fertızés továbbterjedését és a toxin tartalom növekedését. Lehet-e toxin mentesíteni a fertızött gabonát? A különbözı eljárásoknak, amelyeket a toxintartalom csökkentésére vagy teljes eltávolítására ajánlanak igen széleskörő irodalma van. Többek között vegyszeres kezeléseket, fermentációs eljárásokat, a toxin megkötését adszorbensekkel, probiotikumokat, speciális enzimeket ismertetnek. Bár ezekkel az eljárásokkal számottevıen csökkenthetı a mikotoxin tartalom, nem kerülhetı el táplálkozási szempontból fontos összetevık károsodása, E mellett a toxin lebontási termékek is felvethetnek élelmiszerbiztonsági problémákat. Mindezek miatt az ilyen módon kezelt gabonát (lisztet) élelmiszeripari célra nem szabad felhasználni. Számos mikroorganizmust találtak, amelyek képesek a mikotoxinok lebontására. Gyakorlati alkalmazásuk számos technikai és élelmiszerbiztonsági akadályba ütközik. Különösen vonatkozik ez az olyan mikroorganizmusokra, amelyek nem fordulnak elı a szokásos élelmiszergyártási eljárásokban. A molekuláris biológia és a biotechnológia lehetıvé teszi a mikroorganizmusok helyett az azokból izolált, vagy transzgénikus organizmusokkal termelt mikotoxin bontó enzimek felhasználását. Mennyire járható ez az út gazdaságossági szempontból, azt a további kísérletek dönthetik el. MIT KELL TENNI A FUSARIUM OKOZTA VESZÉLYEK ELKERÜLÉSE ÉRDEKÉBEN. Talán meglepıen hangzik, hogy én nem az ellenırzı hálózat, hanem a búzatermelık és feldolgozók szerepét tartom kulcsfontosságúnak. Nem lehet minden búzamezı, tároló, malom, feldolgozó üzem mellé ellenırt állítani. A szakszerő mezıgazdasági technológia, a gondos terményátvétel és tárolás, a liszt toxinmentességét bizonyító dokumentum megkövetelése a sütıipari feldolgozó részérıl, a higiéniai elıírások gondos betartása az üzemben és a kereskedelemben a legfontosabb követelmények. Természetesen ezzel nem kívánom leértékelni az ellenırzı hálózat – melynek szervezetét, felszereltségét az állandó fejlıdést követve erısíteni kell - munkáját csak azt jelezni, hogy az élelmiszerlánc minden tagjának megvan a feladata és felelıssége.
Kétségtelen azonban, hogy a végterméket elıállító az, akinél a lánc elızı tagjainál elıfordult hiányosságok összegezıdnek. Helyzetét nehezíti, hogy a mikotoxin szennyezés esetében nincsen technológiai korrigálási lehetısége, s így mindenképen toxinmente lisztet igényel.
IRODALOM Lásztity R.: A megelızés a leghatékonyabb módszer. Sütıiparosok ,Pékek, 56(3), 11-12, 2009 Gasztonyi K.: Szakvélemény a Szabad Föld Online Fusarium toxinokkal kapcsolatos híradásról. Sütıiparosok, Pékek 56 (3), 12-13, 2009. Gasztonyi K. – Lásztity R.: Élelmiszerkémia I., Mezıgazda Kiadó, Budapest, 1993. Meterházy Á. : Mikotoxinok és az élelmiszerbiztonság, a megoldás lehetıségei. htpp://www.kfki,hu/~cheminfo/osztaly/eloadas/mesterhazya.html Van-e Magyaroszágon fuzárium veszély? http://indy.media.hunode/12885
