| Strona główna | Mikotoksyny |  

NATURALNE WYSTĘPOWANIE MIKOTOKSYN W ŻYWNOŚCI I PASZACH – NOWE DANE

A. PITTET

Nestle Research Center. P.O. box 44, Vers-ches-les-Blanc, CH-1000 Lausanne 26, Switzerland
 
 

STRESZCZENIE

Mikotoksyny są toksycznymi metabolitami wtórnymi grzybów (pleśni), należących przede wszystkim do rodzajów Aspergillus, Penicillium i Fusarium. Mogą powstawać w wielu produktach rolnych i w bardzo różnych warunkach. Mikotoksyny mają różnorodne działania toksyczne oraz charakteryzują się wysoką odpornością na temperaturę i dlatego ich obecność w żywności i paszach niesie ze sobą potencjalne zagrożenie dla zdrowia zarówno ludzi jak i zwierząt. W niniejszym artykule przedstawiono przegląd 6 głównych grup chemicznych mikotoksyn, uważanych za ważne z rolniczego punktu widzenia (aflatoksyny, ochratoksyna A, patulina, fumonizyny, deoksyniwalenol, zearalenon), dokonując prezentacji poziomów zanieczyszczeń jakie mogą występować naturalnie, a także zasięgów i częstotliwość występowania zanieczyszczeń aflatoksynami na świecie. Największe znaczenie dla użyteczności metody badawczej ma wiarygodność zarejestrowanych danych, które z kolei zależą zarówno od reprezentatywności badanych próbek jak również od charakteru i walidacji używanej metody analitycznej. Z tego powodu w niniejszej pracy uwzględnia przede wszystkim wyniki przedstawione w literaturze naukowej w latach 1990 - 1997.

Słowa kluczowe: mikotoksyny, aflatoksyny, ochratoksyna A, patulina, fumonizyny, deoksyniwalenol, trichoteceny, zearalenon, żywność, pasze, występowanie, praca przeglądowa.

WPROWADZENIE

Mikotoksyny są grupą wtórnych metabolitów pleśni, które mają ostre działania toksyczne, własności mutagenne, teratogenne i estrogenne; mogą powstawać w szerokiej gamie artykułów rolnych i w różnych warunkach. Ze względu na różnorodne efekty toksyczne i wysoką odporność na działanie wysokiej temperatury, obecność mikotoksyn w żywności i paszach niesie zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt. Mikotoksyny mają również znaczący wpływ na gospodarkę, ponieważ powodują straty w pogłowiu zwierząt lub trudności w prowadzeniu hodowli; ponadto zgodnie z obowiązującymi uregulowaniami prawnymi, ich obecność powoduje, że zawierające je środki spożywcze nie mogą być przedmiotem ani krajowego ani międzynarodowego obrotu handlowego [73].

Prawdę powiedziawszy, problem mikotoksyn jest bardzo stary – od wieków obserwowano zatrucia ludzi i zwierząt wywołane spożyciem zapleśniałej żywność czy pasz. Wydaje się obecnie, że mikotoksyny trapiły ludzkość od początków zorganizowanej produkcji płodów rolnych. Na przykład, w Biblii w Starym Testamencie jest mowa o rojnicy (zatruciu sporyszem, ergotyzm) [111], wysuwano też tezę, że toksyny Fusarium (np. toksyna T-2) i zaralenon mogły być przyczyną wyginięcia Etrusków [112] i pomoru w Atenach w V wieku przed naszą erą [113]. Szczegółowa analiza zapisów pogody, produkcji zboża i wzorów śmiertelności stanowi silny dowód na to, że alkaloidy sporyszu i mikotoksyny Fusarium odgrywały rolę w chorobach począwszy od średniowiecznej Europy, przez czasy kolonialne Ameryki, zwłaszcza w sławnym procesie (oskarżeniu) czarownic z Salem w Nowej Anglii [60]. W nowszych czasach podejrzewano, że tajemnicze zgony archeologów po otwarciu grobów w piramidach egipskich były spowodowane przez wdychanie mikotoksyn, zwłaszcza ochratoksyny A, która może także być odpowiedzialna za serię wypadków ostrych niewydolności nerek [24].

Nie ma dzisiaj wątpliwości, że niektóre mikotoksyny są nadal przyczyną chorób, cierpień a nawet śmierci, szczególnie w rozwijających się krajach tropikalnych i subtropikalnych. Jeden z ostatnio opisanych wypadków miał miejsce w 1988 roku w Malezji, podczas chińskiego Festiwalu Dziewięciu Bóstw Cesarskich (Chinesee Festival of the Nine-Emperor Gods), gdzie jak mocno podejrzewano, zanieczyszczony aflatoksynami makaron spowodował śmierci trzynaściorga dzieci spośród czterdziestu pięciu ofiar zatrucia [16]. Chociaż tak ostre efekty toksyczne są obserwowane tylko wyjątkowo, długotrwałe narażenie na niskie stężenia poszczególnych mikotoksyn może powodować różne choroby przewlekłe jak np. nowotwory wątroby i nowotwory nerek. Dlatego zasadnicze znaczenie ma ustalenie które mikotoksyny oraz jak często i w jakich ilościach występują naturalnie.

Jest to bardzo trudne przedsięwzięcie, ponieważ zanieczyszczenie mikotoksynami żywności i pasz w bardzo wysokim stopniu zależy od warunków środowiska, które umożliwiają wzrost pleśni i powstawanie mikotoksyn. Produkty rolne mogą ulec zanieczyszczeniu w każdym momencie, począwszy od rozwoju rośliny na polu, poprzez zbiór, jak też w trakcie obróbki, przechowywania i transportu gotowego artykułu. Ponieważ na każdym z tych etapów skład flora grzybowej jest różny, w wyniku zaniedbań podczas produkcji, obróbki i przechowywania produkt może zostać zanieczyszczony różnymi mikotoksynami. Aby powstały mikotoksyny musi dojść do zakażenia żywności pleśniami, ale nie zawsze zapleśniała żywność zawiera mikotoksyny. I na odwrót, fakt, że produkty rolne zawierają niewiele pleśni nie oznacza, że są wolne od mikotoksyn. Wiele toksyn jest niewrażliwych na obróbkę cieplną, w wyniku czego są stabilne w przeciętnych warunkach stosowanych podczas gotowania i przygotowywania żywności [115, 117] dlatego mogą pozostawać w produkcie długo po zniknięciu pleśni. Prawidłowe techniki zbioru płodów rolnych pomogą w znacznym stopniu przezwyciężyć ten problem, ale nie wyeliminują go całkowicie [83]. Dlatego zawsze trzeba będzie sprawdzać metodami analizy chemicznej skuteczność granic bezpieczeństwa.

W praktyce, wyniki badań zasięgu i poziomów zanieczyszczeń, są ograniczone przez szereg czynników, w tym: środki jaki są przeznaczone na przeprowadzenie badania, dostępność sprzętu laboratoryjnego, zastosowanej procedury pobierania próbek, wiarygodności i czułości (sensitivity) metody używanej do oznaczenia. Od czasu odkrycia aflatoksyn we wczesnych latach 60 naszego wieku wielokrotnie donoszono o występowaniu różnych mikotoksyn w żywności i paszach. Nie jest oczywiście konieczne przedstawianie tych wszystkich wyników w niniejszej pracy, tym bardziej, że w ciągu ostatnich 10 lat ukazało się wiele wyśmienitych prac przeglądowych, reasumujących dotychczasowe wyniki [10, 17, 34, 44, 86, 94, 96, 107, 134]. Należy też zdawać sobie sprawę z tego, że spomiędzy wielu znanych mikotoksyn, intensywnie badanych jest nie więcej niż 20, a tylko 5 lub 6 ze specyficznego, rolniczego punktu widzenia; są to aflatoksyny, ochratoksyna A, patulina, fumonizyny, deoksyniwalenol (trichoteceny), i zearalenon (patrz Tabela I). Lista ta, pomimo że jest krótka, obejmuje obszerny zestaw problemów i wyzwań naukowych, ze względu na szerokie rozpowszechnienie grzybów, gatunków uprawnych i toksyn.
 
 

Tabela I. Główne grupy mikotoksyn [40, 52, 55, 63, 74].
 

AFLATOKSYNY

Aflatoksyny są syntetyzowane głównie przez niektóre szczepy Aspergillus flavus, większość, o ile nie wszystkie, szczepy A. parasiticus oraz spokrewnione gatunki A. nomius [52]. Cztery główne toksyny podzielono na dwie grupy, B i G, na podstawie koloru (niebieski, zielony) na jaki fluoryzują w świetle ultrafioletowym po adsorpcji na substracie w fazie stałej. Są to aflatoksyny B₁, B₂, G₁ i G₂.W produktach roślinnych najczęściej i w największych ilościach znajdują się metabolity B₁ i G_1.

Początkowo uważano, że zanieczyszczenie aflatoksynami pojawia się po zbiorach i wynika z nieprawidłowego przechowywania produktów rolnych. Okazało się jednak, że zanieczyszczenie aflatoksynami takich ważnych produktów rolnych jak orzechy ziemne, kukurydza, nasiona bawełny pojawia się podczas wegetacji roślin na polu [72]. Dokładny opis złożonej ekologii Aspergillus flavus i A. parasiticus przedstawiono w pracy przeglądowej DIENERA i wsp. (23). Obecnie przyjmuje się, że A. parasiticus jest dobrze przystosowany do życia w środowisku gleby, natomiast A. flavus do aktywnego rozwoju na częściach nadziemnych roślin (takich jak kwiaty i liście) i przeważa na kukurydzy, nasionach bawełny i orzechach drzew. Biochemiczna różnica pomiędzy tymi gatunkami polega na tym, że A. parasiticus może wytwarzać wszystkie cztery aflatoksyny (B₁, B₂, G₁ i G₂), natomiast A. flavus zwykle tylko B₁ i B₂. Obserwację tą potwierdzają dane dotyczące aflatoksyn obecnych w ziarnie kukurydzy i orzechach ziemnych. Podczas gdy ponad 90% zanieczyszczonych próbek kukurydzy zawiera tylko B₁ i B₂, większość zanieczyszczonych orzechów zawiera zarówno aflatoksyny B jak i G [72].

Bardzo trudno jest kontrolować zanieczyszczenie aflatoksynami na polu, ponieważ jest ono wywoływane przede wszystkim warunkami klimatycznymi, takimi jak względna wilgotność i temperatura. Czynniki takie jak wilgotność gleby, stres spowodowany przez suszę, uszkodzenie spowodowane przez owady i niedobory mineralnych substancji odżywczych, mogą – o ile pojawią się – spowodować zanieczyszczenie produktów nieuszkodzonych podczas zbiorów [73].

Niemniej jednak nie ma wątpliwości, że najwyższe stężenia aflatoksyn są związane z pleśnieniem artykułów rolnych (wzrost Aspergillus)po zbiorze, podczas przechowywania w złych warunkach. W takich produktach można wykryć aflatoksyny w stężeniach rzędu mg/kg i, chociaż problemów tego rodzaju można w zasadzie uniknąć zapewniając szybkie suszenie i odpowiednie warunki przechowywania nieprzetworzonych surowców, to w praktyce tego rodzaju zanieczyszczenia są nadal niezwykle powszechne w krajach ciepłego, wilgotnego klimatu tropikalnego i subtropikalnego [6, 72]. Niektóre wyniki najnowszych badań dotyczących występowania aflatoksyn w żywności i paszach w różnych krajach są zamieszczone w Tabeli II.

Tabela II. Wyniki ostatnio przeprowadzonych badań dotyczących występowania aflatoksyn w różnych rodzajach żywności i pasz
 

^* Oznaczano tylko aflatoksynę B₁
 
 

Kukurydza, orzechy ziemne, nasiona bawełny, orzechy brazylijskie, pistacje i kopra są artykułami o silnym narażeniu na zanieczyszczenie aflatoksynami [44]. Spośród nich, szczególne zainteresowanie przyciągają orzechy ziemne, nasiona bawełny i kopra, ponieważ są najważniejszymi źródłami olejów jadalnych. Podczas wytłaczania oleju z nasion roślin oleistych aflatoksyny dostają się zarówno do oleju jak i do śruty [47, 110], ale podczas warunki stosowane podczas rafinacji powodują wydajnie usuwane aflatoksyn, ponieważ związki te są niestabilne w środowisku zasadowym [85]. Najwięcej aflatoksyn zostaje zatem w pozostałych wytłokach, używanych jako pasza dla zwierząt co może być źródłem poważnych zatruć. Co więcej, do znaczącego narażenia populacji na aflatoksyny może też dochodzić w krajach takich jak Indie, gdzie w domowej konsumpcji tradycyjnie używa się olejów nie rafinowanych [89, 143]. Za istotne źródło aflatoksyn należy też uznać pistacje - często zawierają podwyższony poziom zanieczyszczeń. Ostatnio, po stwierdzaniu przez władze holenderskie, że wiele partii orzechów z Iranu zawiera niedopuszczalnie duże poziomy aflatoksyn, w ramach działań prewencyjnych, wprowadzono czasowy zakaz importu irańskich pistacji do krajów Unii Europejskiej (UE). Analizy, które przeprowadzono następnie w różnych Krajach Członkowskich UE, potwierdziły, że do 70% wysłanego towaru zawiera aflatoksyny w stężeniach pomiędzy 11 i 400 m g/kg [69].

Figi, migdały, pekany, orzechy włoskie, rodzynki (sułtanki) i przyprawy są artykułami rolnymi o mniejszym ryzyku zanieczyszczenia aflatoksynami. Chociaż wydaje się, że niebezpieczeństwo związane ze spożywaniem zanieczyszczonych aflatoksynami przypraw jest niewielkie w porównaniu ze spożyciem zanieczyszczonych zbóż i orzechów trzeba wziąć pod uwagę, że zwiększa się liczba artykułów żywnościowych zawierających przyprawy w wielu krajach, zwłaszcza przekąsek (snack). W przyprawach największe zanieczyszczenia wykryto w gałce muszkatołowej, chili, pieprzu cayenne i w papryce (patrz Tabela II). Stosunkowo wysoki poziom aflatoksyn wykryto też w sproszkowanych ostrym curry i imbirze [86].

Soja, jadalne nasiona roślin strączkowych, kasawa, sorgo, proso, pszenica, owies, jęczmień i ryż są odporne lub tylko nieco wrażliwe na zanieczyszczenie aflatoksynami na polu. Zanieczyszczenie może natomiast zdarzyć się w każdej chwili podczas przechowywania tych artykułów w warunkach wysokiej wilgotności i temperatury [17, 127]. Z rzadka wykrywano aflatoksyny także w ziarnach kakaowych, siemieniu lnianym, nasionach melona, oliwkach, jądrach owoców palmy (palm kernel), pestkach dyni, nasionach sezamowych i pestkach słonecznika, ale wydaje się że nie jest to poważny problem.
 
 

AFLATOKSYNA M₁

Aflatoksyna B₁, przyjmowana przez bydło mleczne w dziennych dawkach paszy, jest wydzielana w mleku w postaci hydroksylowanego metabolitu, czyli tak zwanej “toksyny mlekowej” lub aflatoksyny M₁. Przyjmuje się powszechnie, że około 1-3% zawartej w paszy aflatoksyny B₁ pojawia się w mleku jako aflatoksyna M₁; wykazano też, że tempo przenoszenia jest inne u różnych zwierząt i zmienia się z dnia na dzień pomiędzy dojeniami [138].

Ponieważ kontrola pożywienia dla zwierząt jest o wiele gorzej zorganizowana niż kontrola produktów konsumpcyjnych przeznaczonych dla człowieka, w toku licznych badań, podejmowanych od 1970 roku, stwierdzono stosunkowo duże zanieczyszczenie mleka i produktów mlecznych aflatoksyną M₁ [34, 138].W wielu z nich zaobserwowano istnienie tendencji sezonowej – w miesiącach letnich, kiedy zwierzęta żywią się w większym stopni trawą niż paszami treściwymi, poziomy aflatoksyny M₁są niższe [138]. Stwierdzono, że w Europie głównym źródłem zanieczyszczenia aflatoksyną B₁ w dziennych dawkach paszy jest zanieczyszczona aflatoksyną B₁ mąka z orzechów ziemnych. Wprowadzenie przez niektóre kraje (np. Wielka Brytania, Szwajcaria) zakazu używania tej mąki do pasz dla zwierząt spowodowało, zwłaszcza w regionach północnych gdzie bydło spożywa więcej pasz treściwych, drastyczne zmniejszenie poziomu aflatoksyny M₁ w mleku [127].

Tabela III. Częstotliwość występowania i poziom aflatoksyny M₁ w mleku krowim
 

^*Próbki składały się z mleka surowego (67), pasteryzowanego (60) i sterylizowanego (60)
 
 

Ostatnie wyniki badań dotyczących obecności aflatoksyny M₁ w krowim mleku są przedstawione w Tablicy III. Porównywanie ich jest raczej trudne, ponieważ, zarówno pomiędzy krajami, jak i w ich granicach, istnieją duże różnice związane ze stosowanymi paszami, gatunkiem zwierzęcia i czynnikami środowiska, procedurami ekstrakcji i analizy oraz dopuszczalnych granic zawartości aflatoksyn w paszach i mleku. Zwraca jednak uwagę wysoki poziom aflatoksyny M₁ stwierdzony w mleku z Indii i Ekwadoru, tym bardziej, że ilość aflatoksyny M₁ w mleku odzwierciedla tylko niewielki procent początkowej zawartości aflatoksyny B₁ w paszy. Co prawda większość danych literaturowych dotyczy mleka krowiego, wiadomo jednak, że aflatoksyna M₁ może również występować w mleku owczym, kozim, bawolim i wielbłądzim [34]. Ponadto, nowe wyniki świadczą o tym, że toksyna ta jest również często wykrywana w próbkach mleka kobiet z wielu krajów świata, w regionach tropikalnych i subtropikalnych niekiedy w alarmująco wysokich stężeniach [30, 34].

Aflatoksyna M₁ w mleku surowym i przetworach mlecznych jest względnie trwała, jest stabilna podczas pasteryzacji i przyrządzania sera lub jogurtu [142]. Przetwarzanie mleka na mleko w proszku powoduje znaczne (do 8-krotnego wzbogacenia) podwyższenie poziomu aflatoksyny M₁; natomiast podczas oddzielanie poszczególnych składników mleka w procesie przygotowywania przetworów mlecznych, takich jak śmietanka, masło, ser i serwatka, dochodzi do określonego rozdziału toksyny, która jest nierozpuszczalna w tłuszczu mlecznym i ulega absorpcji w twarogu [142]. Przy produkcji masła 10% aflatoksyny M₁ przechodzi do śmietanki a reszta pozostaje w zbieranym mleku. Około 10% aflatoksyny M₁ zawartej w śmietance pojawi się ostatecznie w maśle, reszta pozostaje w maślance. Podczas produkcje serka wiejskiego (cottage cheese) wstępne zakwaszenie powoduje utratę około 20% aflatoksyny M_1, a reszta pozostaje zagęszczona w 30% w twarogu i 50% w serwatce [127, 142].
 
 

OCHRATOKSYNA A

Ochratoksyna A (OTA) jest produkowana przez Penicillium verrucosum w klimacie umiarkowanym i chłodnym oraz niektóre gatunki Aspergillus w cieplejszych i tropikalnych obszarach świata. Wykazuje działanie nefrotoksyczne i nefrokancerogenne. Najbardziej znanymi gatunkami Aspergillus, które produkują OTA są: A. alutaceus (wcześniej nazywany A. ochraceus) oraz A. sulphureus, A. sclerotium i A. mellus, które dużo rzadziej znajdowane są w żywności i paszach [55, 75]. Penicillium verrucosum jest szczególnie związane ze składowaniem zbóż i występuje pospolicie w krajach Europy północnej oraz Kanadzie; natomiast Aspergillus alutaceus występuje pospolicie na ziarnach surowej kawy i ziołach jak również często izolowano go z ziaren kakaowych, soi, orzechów ziemnych, ryżu i kukurydzy [51]. Co prawda wykazano, że infekcja zachodzi zarówno przed jak i po zbiorze, ale uważa się, że głównym czynnikiem powodującym zanieczyszczenie żywności i pasz jest powstawanie ochratoksyny po zbiorze.

Chociaż z hodowli pleśni prowadzonych w warunkach laboratoryjnych wyizolowano szereg różnych pochodnych ochratoksyn, w warunkach naturalnych w zapleśniałych produktach rolnych występuje tylko ochratoksyna A i wyjątkowo rzadko ochratoksyna B. Szczególnym zainteresowaniem OTA cieszy się od 1993 roku, kiedy zastała zaklasyfikowana przez Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) jako związek prawdopodobnie kancerogenny dla człowieka (grupa 2B); istnieją jednoznaczne dowody na rakotwórcze działaniu OTA w doświadczeniach na zwierzętach; dowody na rakotwórcze działanie OTA na ludzi są niepełne.

Szczegółowe prace przeglądowe opisujące naturalnie występowanie OTA w żywności i paszach zostały przedstawione przez POHLANDA i wsp. [95] i VAN EGMONDA i SPEIJERSA [139]. Do tej pory, większość danych dotyczących występowania OTA pochodzi z Europy, zwłaszcza z krajów skandynawskich, Niemiec i krajów obszaru bałkańskiego. Chociaż można zakwestionować wiarygodność niektórych metod analizy ilościowej stosowanych w przedstawionych w tych przeglądówkach oznaczeniach, większość badaczy zgadza się co do tego, że najszersze zakresy i poziomy ochratoksyny stwierdzono w zbożach. Obecnie szacuje się, że w Europie przynajmniej 50% dziennego pobrania OTA pochodzi ze zbóż i produktów zbożowych [4]. Wybrane wyniki badań dotyczących występowania OTA w żywności w różnych obszarach świata przedstawiono w Tabeli IV.

Stwierdzono, że OTA występuje naturalnie we wszystkich zbożach, w tym w kukurydzy, jęczmieniu, pszenicy, sorgu, życie, owsie i ryżu. Jak się wydaje, szczególnie wrażliwe na zanieczyszczenie wysokimi poziomami OTA są jęczmień, owies, pszenica i kukurydza rosnące w Danii, innych krajach Skandynawskich jak również na Bałkanach i w Indiach [17, 48]. Doniesienia wskazują, że w próbkach pobieranych w sposób losowy z ziaren ze skażonego obszaru można się spodziewać występowania stężeń osiągające zakresy ppm w zakresie 20% [17, 139]. Bez wątpienia występowanie OTA jest związane z klimatem, a zwłaszcza z warunkami w jakich przeprowadzone są żniwa i z warunkami przechowywania zbiorów. Duńscy naukowcy w 1990 roku wywnioskowali, że ze względu na tradycyjnie wilgotną pogodę podczas żniw w Skandynawii kraje te nie będą mogły uniknąć zanieczyszczenia ziarna OTA [139]. Silnie zanieczyszczone OTA mogą też być pasze dla zwierząt w Kanadzie, Europie i Australii, czasami stężenia mogą przekraczać 500 m g/kg [17]. W tym momencie warto wspomnieć że razem z OTA w naturalnie zanieczyszczonych zbożach i paszach dla zwierząt często występuje inna mikotoksyna, cytrynina, ale dane dotyczące ich współwystępowania są ciągle bardzo skąpe ze względu na problemy z analizą cytryniny.

Oprócz zbóż stwierdzono występowanie OTA w wielu innych środach spożywczych, w tym w nasionach soi, fasoli, ciecierzycy [70, 139], ziarnach surowej kawy [67, 80], ziarnach kakao [70], winie i soku z winogron [56], piwie [119], przyprawach i ziołach [86], nerce wieprzowej [139] i przetworach mięsnych zawierających krew [139]. W ciągu ostatnich kilku lat największe zainteresowanie budziła surowa kawa; najnowsze wyniki wskazują jednak, że około 80% OTA występującej w surowym ziarnie ulega zniszczeniu podczas prażenie przemysłowego [9] i że dostępna w handlu produkty zawierające kawę dziennego mają tylko nieznaczny udział w dziennym pobraniu OTA [88, 93, 137]. Niedawno wykryto zaskakujące duże ilości OTA w suszonych owocach winnych (rodzynki, porzeczki i sułtanki) z Grecji i Turcji [70]; tylko 7 z 60 analizowanych próbek nie było w ogóle zanieczyszczonych OTA, natomiast w 25 próbkach (42%) poziom zanieczyszczeń wynosił od 4 do 53,6 m g/kg [70].

Ponieważ OTA występuje w tak różnorodnych środkach spożywczych uważa się, że jej obecność we krwi ludzkiej jest pośrednim wskaźnikiem poziomu narażenie. Istnienie nieustającego, szeroko rozpowszechnionego narażenia potwierdzają wyniki analizy próbek surowicy ludzi pochodzących z różnych krajów Europy, z których wynika, że krew ludzi zdrowych często zawiera ochratoksynę A [12, 43].
 
 
 
 

Tabela IV. Ostatnie wyniki badań dotyczących występowania ochratoksyny A w żywności
 

^* Włączając rodzynki (20), porzeczki (20) i sułtanki (20)

^** Włączając sproszkowane chili, curry, tandoori, imbir, czosnek i przyprawę 5 smaków (five spices)

PATULINA

Patulina jest toksycznym metabolitem wtórnym niektórych gatunków grzybów, zarówno z rodzaju Aspergillus, Penicillium jak i Byssochlamys nivea. Wśród wyżej wymienionych grzybów pleśniowych najważniejszym gatunkiem, który powszechnie skaża jabłka i inne owoce jest Penicillium expansum [74]. P. expansum jest często izolowany jest z ziemi która zanieczyszcza powierzchnię zdrowych tkanek owoców. Tym niemniej, porost pleśni i towarzysząca mu produkcja patuliny, normalnie zachodzą tylko w następstwie uszkodzenia powierzchni owocu, chociaż nie można wykluczyć obecności patuliny w skądinąd zdrowo wyglądających owocach [128]. Uszkodzenie powierzchni może być spowodowane przez owady i/lub burze oraz w toku obróbki.

W warunkach laboratoryjnych patulina może być produkowana przez wiele różnych grzybów pleśniowych na jabłkach, winogronach, zbożach i nawet produktach przetrzymywanych w lodówce, takich jak żółty ser i konserwowane mięsa (cured meats), ale w warunkach naturalnych znana jest przede wszystkim jako substancja skażająca jabłka i sok jabłkowy; nie ma również rozstrzygających dowodów na to czy patulina występuje naturalnie w zbożach [117].

W ciągu ostatnich 20 lat opublikowano wiele badań dotyczących występowania patuliny w jabłkach i produktach wytwarzanych z jabłek. ich wyniki zostały zebrane w kolejnych pracach przeglądowych przestawionych przez KUBACKIEGO [49], HARRISONA [37], BURDA [14] i PRIETA i wsp. [99]. Reasumując, wykazano, że około 50% analizowanych próbek soku jabłkowego zawierało wykrywalne ilości patuliny [49, 99]. Zanieczyszczenie produktów wytwarzanych z jabłek może czasami być znaczne; np. w soku jabłkowym przygotowanym z częściowo zgniłych jabłek, stężenie patuliny osiągało 8000m g/l [11], zaś w jabłeczniku, produkowanym zgodnie z oficjalną recepturą z nie segregowanych jabłek – 45000 m g/l [144]. Z przytoczonych przykładów wynika, że skuteczna kontrola zależy przede wszystkim od uważnego segregowania owoców przed dalszą obróbką, tym bardziej że patulina okazała się odporna na obróbkę cieplną i pozostaje stosunkowo trwała w środowisku kwaśnym [20].

Niektóre wyniki najnowszych badań dotyczących obecności patuliny w produktach sporządzanych z owoców są przedstawione w Tabeli V. Po serii artykułów w prasie codziennej, w których przedstawiono wyniki kolejnych pomiarów zanieczyszczeń patuliną, przeprowadzanych w okresie 1992-1996 przez Brytyjskie Ministerstwo Rolnictwa, Rybołówstwa i Żywności (British Ministry of Agriculture, Fisheries and Foods), zainteresowanie tym problemem przez ostatnie lata na całym świecie gwałtownie wzrosło. W niektórych partiach soku jabłkowego sprzedawanego w Wielkiej Brytanii stężenie patuliny dochodziło do 498 m g/l [65, 68].

Patulina jest wykrywana nie tylko w jabłkach i produktach wytworzonych z jabłek, ale także czasami w owocach dotkniętych brązową zgnilizną (brown rot) np. banany, ananasy, winogrona, brzoskwinie, morele i pomidory [32, 33, 45] oraz w spleśniałych kompotach [33] i soku gruszkowym [5, 29, 32]; poziomy patuliny w tych środkach spożywczych pozostają bardzo niskie.
 
 

Tabela V. Wyniki ostatnio przeprowadzonych badań dotyczących występowania patuliny w przetworach owocowych
 

^*Wszystkie próbki były odtworzone z koncentratu soku jabłkowego (11,2-11,5° Bx)

^** Próbki składały się z jabłek, gruszek, mieszanych soków owocowych i koncentratów

FUMONIZYNY

Fumonizyny są ostatnio opisanymi mikotoksynami produkowanymi przez ograniczoną liczbę pleśni z rodzajów Fusarium, z których najważniejszymi są F. moniliforme i F. proliferatum jako że na całym świecie często infekują zbiory kukurydzy [125]. Zanieczyszczenie pasz i żywności jest zwykle następstwem infekcji grzybowej pierwszych zbiorów w sezonie wegetacyjnym, na co z kolei mają wpływ różne czynniki takie jak pochodzenie, wstrząs spowodowany suszą i uszkodzenie przez owady [54].

Są przynajmniej trzy naturalnie występujące fumonizyny nazwane B₁, B₂ i B₃. W naturalnie zanieczyszczonej żywności i paszach zawsze najobficiej występuje fumonizyna B₁ (stanowi około 70% całkowitej ilości), i kolejno B₂ i B₃. Mikotoksyny te powodują wiele różnych efektów biologicznych, na przykład rozmiękanie leukodystroficzne (leukoencephalomalacia) u koni, obrzęk płuc u świń a także mają działanie nefrotoksyczne oraz aktywują nowotwór wątroby u szczurów [28]. Nie jest łatwo ustalić jaki wpływ mają fumonizyny na ludzi, ale stwierdzono, że w niektórych obszarach Transkei w RPA istnieje statystyczna zależności pomiędzy występowaniem fumonizyn i zasięgiem występowania nowotworu przełyku [103], natomiast w endemicznych obszarach Chin fumonizyny (razem z trichotecenami i deoksyniwalenolem) przypuszczalnie sprzyjają rozwojowi pierwotnego zmian nowotworowych w wątrobie [135]. Na podstawie dostępnych danych toksykologicznych Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) uznała toksyny F. moniliforme za potencjalnie kancerogenne dla ludzi (klasa 2B kancerogenów).

Obecnie, dzięki większej dostępności metod analitycznych, stwierdzono, że fumonizyny występują nieomal wszędzie tam gdzie rośnie kukurydza, być może z wyjątkiem regionów chłodniejszych, takich jak Europa północno-wschodnia i Kanada, gdzie jak się wydaje problem ten nie jest poważny [26, 63]. Niemniej jednak, pojedyncze próbki z wyżej wspomnianych obszarów również mogą być pozytywne pod względem obecności fumonizyn [26]. SHEPARD i wsp. [125] opublikowali wyczerpującą pracę przeglądową, w której zostały zebrane istniejące dane, dotyczące występowania fumonizyn w zbiorach rolnych, dostępnej komercyjnie żywności, zbiorach uzyskiwanych metodami ekstensywnymi we wspólnotach wiejskich jak również w paszach dla zwierząt (mogących mieć lub nie mieć wpływu na rozwój zwierzęcych mikotoksykoz).

W wyżej wspomnianej pracy autorzy porównując dane, zbierane przez kilka kolejnych lat, podkreślają istnienie sezonowych zmian w zanieczyszczeniu mikotoksynami. Na przykład, podczas analizy zanieczyszczeń fumonizyną zbiorów kukurydzy ze stanu Iowa w latach 1988-1992 stwierdzono, że przez pierwsze cztery lata zanieczyszczenia były wysokie, po czym w roku 1992 nastąpiło znaczące obniżenie poziomu [104]. Redukcję tą przypisuje się warunkom klimatycznym w 1992 roku – na obszarze środkowego zachodu USA w okresie wegetacyjnym było zimno i wilgotno oraz temu, że rośliny, chociaż wykazujące silniejsze niż zwykle zakażenie grzybowe nie były poddane ani szokowi termicznemu ani utracie wilgotności [104].

Poziom fumonizyn w paszach dla zwierząt, związanych z gwałtownym zwiększeniem zachorowalności na rozmiękanie leukodystroficzne (leucoencephalomalacia) może być wyjątkowo wysoki – najwyższe stwierdzone stężenie fumonizyny B₁ stwierdzono w próbkach pasz z Illinois i wynosiło 30 ppm [125]. Świnie są mniej podatne na toksyczne działanie fumonizyny niż konie; w zanieczyszczonych fumonizynami paszach, wywołujących syndrom obrzęku płuc świń, stężenia tej toksyny bywają znacznie wyższe niż w paszach dla koni; największy poziom – 300 ppm - zanieczyszczenia stwierdzono w próbkach amerykańskich odsiewek (screenings) kukurydzy [125].

W komercyjnie dostępnych, oczyszczone produktach z kukurydzy przeznaczonych do konsumpcji przez człowieka (przede wszystkim w rozdrobnionym ziarnie kukurydzy, mące kukurydzianej, kaszy kukurydzianej, polencie, semolinie, płatkach kukurydzianych i kukurydzy cukrowej) zanieczyszczenie zwykle nie przekracza poziomu 1000 m g/kg, aczkolwiek w niektórych krajach w pojedynczych artykułach może osiągać wartości wyższe [125]. Mowa tu głównie o Włoszech, gdzie całkowite stężenie fumonizyny w próbkach polenty osiągało wartości od 500 do 4750 m g/kg [25]. Te wysokie poziomy zanieczyszczeń budzą szczególne zainteresowanie, ponieważ we wcześniejszych badaniach stwierdzono, że na obszarze północno-wschodnich Włoch, gdzie polenta jest ważnym artykułem żywnościowym, istnieje zwiększone ryzyko zachorowania na nowotwory przełyku [31].

Wybrane wyniki, obrazujące występowanie na świecie zanieczyszczeń fumonizynami, opracowane na podstawie danych opublikowanych w latach 1995-1998 są przedstawione w Tabeli VI. Poza kukurydzą i produktami wytwarzanymi z kukurydzy niewielkie stężenia fumonizyn sporadycznie wykrywano także w ryżu, makaronie pszennym i przyprawach [86], jak również w sorgu [126] i piwie [121]. Ze wstępnych badań wynika, że występowanie fumonizyn w mleku jest teoretycznie możliwe [58], ale w praktyce, po doustnym lub dożylnym podaniu toksyny, w mleku nie wykryto jej śladów [36, 105, 118]; stąd przyjmuje się, że przenoszenie fumonizyny B₁ do mleka jest nie ma znaczenia z punktu widzenia ochrony konsumenta [36, 105].

Tabela VI. Ostatnie wyniki badań dotyczących występowania fumonizyny w kukurydzy i produktach kukurydzianych.
 

^*Oznaczono tylko fumonizynę B₁

DEOKSYNIWALENON (TRICHOTECENY)

Trichteceny są grupą blisko spokrewnionych wtórnych metabolitów produkowanych głównie przez wiele pleśni z rodzaju Fusarium, przede wszystkim F. graminearum i F. culmorum [74]. Grzyby te rozwijają się najczęściej w czasie długotrwałych okresów chłodu, w okresie wegetacji i żniw przebiegających w warunkach dużej wilgotności, kiedy na porażonych zbiorach zbóż rozwijają się owocniki Fusarium (zwanego w USA parchem, scab) [17]. Do tej pory zidentyfikowano ponad 150 różnych trichotecenów, ale znane są tylko dane na temat naturalnego występowania w żywności i paszach dla niwalenolu, doeksyniwalenolu (nazywanego też toksyną wymiotną, womitotoksyną), toksyny T-2, dwuacetoksyscirpenolu i mniej pospolitych fuzarenonu X, toksyny HT-2 i neosolaniolu.

Podczas rozwoju owocników Fusarium powstają trichotecenami, a przede wszystkim deoksyniwalenon (DON), i występujący w mniejszych ilościach niwalenon. W niektórych szczepach grzybów DON jest syntetyzowany przez prekursor acetylowany w pozycji 3, w innych szczepach – w pozycji 15. Te pierwsze są bardziej pospolite w Europie i Azji, natomiast te drugie występują głównie w Ameryce Północnej i Południowej [63]. Szczepy produkujące niwalenon są szeroko rozpowszechnione w części Japonii i Australazji, ale bardzo rzadkie na kontynentach obu Ameryk. [63]. Ostatnio pojawiło się pierwsze doniesienie o naturalnym występowaniu 3, 15- diacylodeoksyniwalenonu w Kanadzie w jęczmieniu [136].

Tabela VII. Ostatnie wyniki badań dotyczących wstępowania deoksyniwalenolu w zbożach i produktach zbożowych
 

^*Próbki składały się z mąki, otrąb, chleba, ciasteczek, ciasta (cake), makaronu itp.

^** Próbki składały się z białej mąki (272), pełnej mąki pszennej (90), otrąb pszennych (163) i innych (37)

^{** *} Próbki składały się z jęczmienia (1095), owsa (982) i pszenicy (737)
 
 

Znaczące ilości DON wykrywano w pszenicy, jęczmieniu, kukurydzy i owsie z Ameryki Północnej, Japonii i Europy [17, 40, 53, 120]; niższe zanieczyszczenia występują w życie, sorgu i ryżu. Jedne z najszerzej chyba zakrojonych badań, dające najdokładniejszy obraz występowania niwalenonu na świecie, przedstawili w swojej pracy TANAKA i wsp. [130] – oznaczenie objęło 500 próbek ziaren zbóż pochodzących z 19 krajów. Około 40-50% wszystkich analizowanych próbek (zawierających pszenicę, jęczmień, owies, żyto, kukurydzę, ryż i artykuły produkowane z tych zbóż) zawierało niwalenon i DON, w średnim stężeniu odpowiednio 267 i 292 m g/kg [130]. Wybrane wyniki ilustrujące najnowsze badania dotyczące występowania DON w ziarnach zbóż, żywności i paszach przedstawiono w Tabeli VII. W Kanadzie, Oddział Ochrony Zdrowia (Health Protection Branch) od 1980 prowadzi systematyczne badania monitorujące występowanie DON w zbiorach pszenicy. Wyjąwszy jeden rok, ilość pozytywnych próbek wahała się pomiędzy 22-100%, a zawartość DON sięgała do 750 m g/kg [120]. Zanieczyszczenie zbóż czasami może być znaczne – w próbkach owsa z Norwegii stwierdzono zanieczyszczenie rzędu 62 000 m g/kg DON [53]. Badanie to obejmowało 2814 próbek jęczmienia, owsa i pszenicy; z tego w 7 próbkach jęczmienia i 24 owsa stężenie DON wynosiło 10000 m g/kg lub więcej. Średni poziom zanieczyszczenia próbek pozytywnych rzadko był wyższy niż 1000 m g/kg [53].

Wśród trichocenów, które mogą czasami sprawiać kłopoty najważniejszym i najbardziej toksycznym jest toksyna T-2, produkowana przed wszystkim przez Fusarium sporotrichoides i F. poae [74]. Uważa się, że ta mikotoksyna miała udział w wybuchu strasznej epidemii toksycznej aleukii żywieniowej (alimentary toxic aleukia), choroby wywołanej ze spożyciem przechowywanego przez całą zimę ziarna, która podczas II wojny światowej dotknęła tysiące ludzi na Syberii i zdziesiątkowała całe wsie [42]. Pomimo ogromnej literatury na temat toksyny T-2, istniejące dane wskazują na to, że jest raczej mało pospolita, przede wszystkim dlatego, że w obecnych czasach ziarno jest najczęściej zbierane w odpowiedni sposób [63].

Pozostałości DON w mięsie, mleku i jajach nie stanowią problemu [98]; istnieje co prawda niepotwierdzone doniesienie o zidentyfikowaniu bardzo dużych zanieczyszczeń toksyną T-2 i dwuacetoksyscirpenolu w bananach [15], ale wymaga ono potwierdzenia i dalszych badań.
 
 

ZEARALENON

Zearalenon, nazywany też toksyną T-2, jest mikotoksyną o działaniu estrogennym. Produkowany jest przez niektóre gatunki Fusarium, głównie F. graminearum i F. culmorum, które na całym świecie często rosną na zbiorach zbóż. Zearalenon wykazuje małą toksyczność ostrą. Mimo to, obecność zearelenonu w paszy, przez długi czas była poważnym problem w rolnictwie, przede wszystkim dlatego, że powodował bezpłodność i inne pokrewne choroby, zwłaszcza u świń i owiec [50].

Do akumulacji zearalenonu może dochodzić przed zbiorami, w zarażone Fusarium zbożu rosnącym na polu. Wyniki niektórych doświadczeń zdają się wskazywać na to, że uważany za naturalny wysoki poziom toksyny, który wykrywa się w niektórych próbkach pasz dla zwierząt produkowanych na bazie kukurydzę, nie rozwija się na polu jest raczej skutkiem nieprawidłowego przechowywania. Na przykład duże ilości zearalenonu powstają w zainfekowanej, wilgotnej kukurydzy przechowywanej w warunkach zmiennej temperatury w otwartych żłobach [40, 79].

Dane dotyczące naturalnego występowania zearalenonu w produktach rolnych zostały przedstawione ze wszystkimi detalami w pracach przeglądowych KUIPRE-GOODMAN i wsp. [50], TANAKA i wsp. [130] oraz przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem. Większość badaczy wskazuje, że zearalenon występuje przede wszystkim w kukurydzy i innych zbożach (w tym pszenicy, jęczmieniu, sorgu i ryżu) i mieszanych paszach związanych z hyperestrogenizmem i innymi chorobami świń i bydła [50]. W niektórych przypadkach opisano niezwykle wysokie stężenia zearalenonu np. 2900 ppm w próbkach paszy ze Stanów Zjednoczonych [71]! W wielu doniesieniach opisywano współwystępowanie zeralenonu i innych mikotoksyn, zwłaszcza trichotecenów, niwalenonu i deoksywalenonu [40, 130], co nie jest zaskakujące ponieważ wszystkie te 3 mikotoksyny są produkowane przez te same gatunki Fusarium (patrz Tablica I). Na przykład w pracy TANAKA i wsp. (130) spośród 500 przebadanych próbek, pochodzących z 19 krajów, wykryto zearalenon w 44% próbkach, ze średnią zawartością w próbkach pozytywnych 45 m g/kg. Próbki zawierały kukurydzę, pszenicę, jęczmień, owies, żyto, sorgo, ryż i soję. W 48% i 45% próbek pozytywnych były również pozytywne odpowiednio dla niwalenonu i deoksywalenonu. Niektóre najnowsze wyniki dotyczące występowania zearalenonu w zbożach i paszach dla zwierząt są zebrane w Tabeli VIII.
 
 

Zanieczyszczenie zearalenonem dotyczy nie tylko zbóż. Istnieją pojedyncze doniesienia o obecności tej toksyny w ziarnie łzawicy ogrodowej (Coix lacryma jobi L., Job’s tears), piwie, kasawie, orzechach włoskich, bananach i soi [35, 50]. Podobnie, w przypadku fumonizyny i deoksynowalenonu, przenoszenie zearalenonu do mleka jest zaniedbywalnie małe z punktu widzenia ochrony konsumenta [97]. Również wydaje się, że nie stanowią wielkiego problemu zanieczyszczenie mięsa i jajek [98].
 
 
 

Tabela VIII. Wyniki ostatnio przeprowadzonych badań dotyczących występowania zearalenonu w zbożach i paszach dla zwierząt
 

** Próbki składały się z kukurydzy (50), ryżu (45) i pszenicy (40).