Bestimmung von Fusarientoxinen in Lebensmitteln

Kappenstein, Oliver

Infolge der Häufigkeit des weltweiten Vorkommens von Fusarientoxinen insbesondere vonTrichothecenenen (Typ A und Typ B) und Zearalenon (ZEA) (einschließlich Derivate) undderen toxikologischen Endpunkten resultiert ein erhöhtes Expositionsrisiko für den Menschen.Eine erste Risikobewertung für diese Toxine wurde von europäischen Gremien des"Wissenschaftlichen Lebensmittelausschusses" (SCF) bzw. der "European Food SafetyAuthority" (EFSA) und internationalen Gremien wie dem "Joint FAO/WHO Expert Committeeon Food Additives" (JECFA) vorgenommen. Für Deoxynivalenol (DON) und Zearalenon(ZEA) wurden auf nationaler Ebene bereits Höchstmengen erlassen. Auf europäischer Ebenewerden sowohl für diese Toxine als auch für weitere Fusarientoxine in naher ZukunftHöchstmengen festgesetzt.Zur Kontrolle von Höchstmengen sind adäquate validierte Analysenverfahren dringend erforderlich.Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung von robusten Analysenmethoden,die mit hinreichender Selektivität und notwendiger Empfindlichkeit sowohl Typ A und Typ BTrichothecene als auch ZEA und dessen Derivate in unterschiedlichen Lebensmittel-Gruppen nachweisen können. Weiterhin sollten Produkte des Marktes auf Belastung mit dengenannten Fusarientoxinen mit den entwickelten Methoden untersucht werden. Auf Grundlageeiner repräsentativen Probenzahl sollte eine Expositionsabschätzung für DON und ZEAdurchgeführt werden.Zunächst wurden Untersuchungen zur Probenhomogenität und dem damit einhergehendenProbennahmefehler durchgeführt. Es zeigte sich, dass nach Vermahlung mittels Zentrifugalmühledurch ein Distanz-Ringsieb mit einer Lochweite von 1000 ìm eine gute Homogenitäterreicht werden konnte.Weiterhin wurden ein Vergleichsmaterial für DON und ZEA hergestellt und die Homogenitätstatistisch abgesichert sowie die Stabilität der Materialien über einen Zeitraum von 17 Monatenbelegt.Die Vergleichsmaterialien wurden zur hausinternen Methoden-Validierung für die Laborvergleichsuntersuchungenim Rahmen des Verbundforschungsvorhabenes und in Ringerversuchenauf europäischer Ebene eingesetzt. Hierdurch konnte zum einen gezeigt werden, dassdie Materialien die Anforderungen an Referenzmaterialien und zum anderen die im Rahmendieser Arbeit entwickelten Analysenmethoden die Leistungskriterien von Referenzverfahrenerfüllen.Die bisherige Analytik von Typ A und Typ B Trichothecenen bestand grundsätzlich aus denzwei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten Extraktion und Aufreinigung. Um diesen zeitintensivenArbeitsaufwand zu automatisieren, wurde ein automatisiert-kombiniertes Probenextraktions-und Aufreinigungsverfahren auf Grundlage der ASE Extraktionstechnik entwickeltund optimiert. Hierbei wurde durch das Einbringen eines Aktivkohlefilters in die Extraktionshülseerstmals eine Methode etabliert, die die Verfahrensschritte Extraktion und Aufreinigungmiteinander verbindet und gleichzeitig sehr gute Validationsergebnisse liefert. Dieserkombiniert-automatisierte Analysenschritt bedingt eine wesentliche zeitliche Verkürzung derProbenaufarbeitung und Reduktion der Kosten der Einzelanalyse.Darüber hinaus wurde die Gelpermeationschromatographie (GPC) für die Probenaufarbeitungzur Untersuchung von pflanzlichen Speiseölen eingesetzt. ZEA konnte nach GPCAufreinigungohne weitere Aufreinigungsschritte mittels LC-ESI-MS/MS quantifiziert werden.Basierend auf der neuen Methodik konnte erstmals die Zearalenonbelastung von pflanzlichenSpeiseölen insbesondere Maiskeimöl aufgezeigt werden. Dabei wurde deutlich, dasssowohl die Belastungshäufigkeit als auch die Belastungshöhe dieser Lebensmittelgruppe imVergleich zu den stärke- und faserbasierenden Produkten deutlich höher war. Weiterhin8 Bundesinstitut für Risikobewertungzeigten einige pflanzliche Speiseöle, und hier hauptsächlich Hanföl, eine eindeutige Belastungmit T-2 Toxin und HT-2 Toxin.Für stärke- und faserbasierende Getreideprodukte wurden analytische Routineverfahren fürDON mittels HPLC-UV und für ZEA mittels HPLC-FLD entwickelt. Biere wurden mit einerMultimethode auf Grundlage der LC-MS/MS auf Trichothecene (Typ A und B, ausgenommenNivalenol) untersucht. Die Validierungsparameter der Methoden erfüllten die Leistungskriteriengemäß der EU-Richtlinie 2005/38/EG.Die in der modernen Mykotoxinanalytik häufig eingesetzten DON-, T-2 Toxin- und ZEAImmunoaffinitätssäulen(IAC) wurden im Rahmen dieser Arbeit auf Kreuzreaktivität mit strukturverwandtenToxinen getestet. Die eingesetzten DON IAC-Säulen zeigten eine deutlicheKreuzreaktiviät gegenüber dem DON Metabolit Deepoxy-Deoxynivalenol (DOM-1). Die T-2Toxin IAC-Säulen wiesen ebenfalls für HT-2 Toxin und d3-T-2 Toxin eine gute Wiederfindungauf. Die ZEA-IAC-Säulen verschiedener Anbieter hatten für ZEA und die Gruppe der ZEAMetaboliteebenfalls sehr gute Wiederfindungen. Somit konnte die Kreuzreaktivität der ZEAIAC-Säulen für die Einführung des Zearalanons als Internen Standard für die Bestimmungvon ZEA in Konsummilch bzw. pflanzlichen Speiseölen genutzt werden.Die Untersuchungsergebnisse der Lebensmittel auf Fusarientoxine zeigten, dass Hartweizenund daraus hergestellte Erzeugnisse, insbesondere Teigwaren (Nudeln), am stärksten mitDON belastet waren. Die Maximalwerte für DON in Hartweizen und daraus hergestelltenErzeugnissen lagen bei 2.000 bis 3.000 ìg/kg.Die höchste Belastung mit Zearalenon wurde in Mais und daraus hergestellten Erzeugnissen,einschließlich Maiskeimöl, festgestellt. Maiskeimöle wiesen eine Belastung von bis zu691 ìg/kg auf. Die ZEA-Konzentrationen in Lebensmitteln aus anderen Getreidesorten lagenvorwiegend unter 10 ìg/kg.

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Kappenstein, Oliver: Bestimmung von Fusarientoxinen in Lebensmitteln. Technischen Universität Berlin, Fakultät III – Prozesswissenschaften 2008.

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