Kockázat és biztonság az élelmiszer-gazdaságban
Fumonizin toxinok hazai előfordulása, állat- és humán-egészségügyi vonatkozásai
Fazekas Béla
A sertés és a baromfi takarmányozásában meghatározó jelentőségű kukorica a penészgombák szekunder anyagcsere-termékeivel, különféle mikotoxinokkal Magyarországon is gyakran szennyezett, hasonlóképpen a világ más részein termelt kukoricához. A mikotoxinok az állatok szervezetére gyakorolt biológiai hatásaik révén jelentősen, számos esetben döntő mértékben befolyásolják az állatállományok állat-egészségügyi helyzetét, az állatok termelési eredményeit. A kukoricának hazánkban sokkal kisebb szerepe van az emberi táplálkozásban a búzához képest, a modern táplálkozás terjedésével azonban a csemegekukorica és egyéb kukoricatartalmú élelmiszerek fogyasztása valószínűleg növekedni fog. A kukoricában előforduló mikotoxinok direkt és indirekt módon (állati eredetű élelmiszerek fogyasztásakor) bekerülhetnek az emberi táplálékláncba is, ezért a potenciális humán-expozíció miatt a mikotoxinokkal mint humán-egészségügyi rizikótényezővel is számolni kell (Kovács és Ványi, 1994; Kovács és Banczerowski Januszné, 1997). A fuzariotoxinok közül a zearalenon és a trichotecén típusú mikotoxinok előfordulásáról, valamint biológiai hatásaikról tekintélyes mennyiségű adat halmozódott fel, viszont a közelmúltban felfedezett fumonizinek hazai előfordulásáról, állat- és humán-egészségügyi jelentőségéről jóval kevesebb szakmai információval rendelkezünk.
A fumonizinek felfedezése
A fumonizinek a kukoricát világszerte fertőző Fusarium moniliforme és rokon gombafajok által termelt mikotoxinok. A fumonizineket 1988-ban, Dél-Afrikában a Marasas vezette PROMEC (Programme on Mycotoxins and Experimental Carcinogenesis) csoport kutatói fedezték fel (Gelderblom et al., 1988). A fumonizinek felfedezése azért volt nagy jelentőségű, mert ezzel több állati és humán betegség kóroktana vált ismertté. Nem véletlen, hogy az elmúlt 10 évben a nemzetközi mikotoxinkutatás középpontjába a fumonizinkutatás került (Dutton, 1996). Ma már nyolc fumonizin-származék ismert, ezek közül a természetben a fumonizin-B1 mikotoxin fordul elő a leggyakrabban és a legnagyobb mennyiségben, állat- és humán-egészségügyi szempontból is a fumonizin-B1 a legjelentősebb. A fumonizinek a takarmány-, sőt még az étkezési kukoricát is világszerte szennyezik. Előfordulásukat a világ szinte minden országában megállapították, ahol kukoricát termelnek vagy felhasználnak. A fumonizinekre szinte minden állatfaj, sőt még az ember is érzékeny (Marasas, 1995). Két haszonállat faj különösen érzékeny a fumonizin B1-re: a lófélék és a sertés. A fumonizin-B1 lovakban idegrendszeri tüneteket okozó agylágyulást (equine leukoencephalomalacia) okoz (Marasas et al., 1988). Ez a betegség szórványosan az egész világon már a század eleje óta előfordul. A fumonizin-B1 sertésekben súlyos fokú mellvízkórt és tüdővizenyőt idéz elő. A betegséget 1989-90-ben az USA-ban észlelték és bizonyították, hogy fumonizin-B1 okozza (Harrison et al., 1990). A fumonizinek rákkeltő hatású anyagok, melyet laborállatokon és szövettenyészetben végzett kísérletekkel többszörösen is igazoltak. A fumonizinek az emberben is rákkeltő hatásúak. Számos tanulmány bizonyította, hogy a világ azon részein - Dél-Afrikában, Kína egyes részein, a legutóbbi adatok szerint Olaszország északkeleti részén -, ahol a vidéki lakosság mindennapi tápláléka a kukorica, ill. kukoricából készült ételek és a kukorica gyakran szennyezett fumonizinekkel, az emberi nyelőcsőrák kb. 30-szor gyakrabban fordul elő, mint a világ más területein, ezért a kutatók általánosan elfogadottnak tekintik, hogy ezeken a területeken az emberi nyelőcsőrákot a fumonizinek okozzák (Gelderblom et al., 1991, 1992, Norred és Voss, 1994).
A fumonizinek hazai előfordulása, fumonizin-mikotoxikózisok
Hazánkban a kukorica a takarmányozásban meghatározó jelentőségű alapanyag, ezért a fumonizinkutatásba már az 1990-es évek eleje óta bekapcsolódtak hazai kutatók. A Debreceni Állategészségügyi Intézetben 1993-ban kezdtük el a hazánkban termesztett kukorica fumonizin-B1 szennyezettségének vizsgálatát. Szisztematikusan meghatároztuk elsősorban az ország keleti és középső részén termesztett kukorica fumonizin-B1 szennyezettségét. Meghatároztuk a rossz minőségű, penészes, ill. a külsőleg egészséges, átlagos takarmánykukorica fumonizin-B1 tartalmát. A következő ábrák az 1993-ban 1994-ben és 1995-ben termesztett penészes és átlagos kukorica fumonizin-B1 szennyezettségét mutatják.
Az 1. ábra a penészes kukoricaminták fumonizin-B1 szennyezettségét ábrázolja. Az ábráról leolvasható, hogy a fumonizin-B1-et nem tartalmazó minták aránya mindhárom évben 30% alatt volt, vagyis a mikotoxin pozitivitás aránya meghaladta a 70%-ot. A fumonizin-B1 a nyomnyi koncentrációtól egészen az 50 mg/kg-ot meghaladó szintig terjedt. A szennyezettsége mértéke évről évre növekedett, míg 1993-ban a legmagasabb mért érték 20 mg/kg, addig 1995-ben 75 mg/kg volt.
1. ábra • Penészes kukoricaminták fumonizin-B1 szennyezettsége (mg/kg)
A takarmányozás alapját képező ún. átlagos kukoricaminták is szennyezettek voltak fumonizin-Bl-gyel. A 2. ábra az átlagos kukoricaminták fumonizin-B1 szennyezettségét az előző ábrához hasonló módon ábrázolja. Az egyes esztendőkben termesztett átlagos kukorica fumonizin-B1 szennyezettségében, nyilvánvalóan az adott év időjárásától függően, jelentős különbségek voltak. 1993-ban a minták több mint 90%-a fumonizinmentes volt, a szennyezett mintákban a fumonizin-B1 szintje nyomnyi mértéket ért el. Ezzel szemben 1994-ben és 1995-ben szennyezettség aránya 30% fölé emelkedett. A szennyezettség mértéke a nyomnyi koncentrációtól az 5-10 mg/kg koncentráció tartományig terjedt.
2. ábra • Átlagos kukoricaminták fumonizin-B1 szennyezettsége (mg/kg)
1997-ben megvizsgáltuk az emberi fogyasztásra kerülő kukoricatermékek fumonizin-B1 szennyezettségét. A 3. ábra a kereskedelmi forgalomban kapható étkezési kukoricaliszt és kukoricadara minták fumonizin-B1 szennyezettségét ábrázolja. A minták kb. kétharmad része fumonizin-B1-gyel szennyezett volt, azonban a szennyezett minták csak nyomnyi fumonizin-Bl-et tartalmaztak.
3. ábra • Étkezési kukoricaliszt és kukoricadara minták fumonizin-B1 szennyezettsége (1997)
A rossz minőségű, penészes kukorica alkalmanként olyan magas koncentrációban szennyezett fumonizin-B1-gyel, ami érzékeny állatfajokban - lóban és sertésben fumonizin-mikotoxikózist okozhat. Az elmúlt években a lovak fumonizin-toxikózisának, az agylágyulásnak gyakorlati esetben való szórványos előfordulását észleltük. A megbetegedés előfordulását először 1995-ben egy Debrecen környéki gazda lóállományában diagnosztizáltuk. A klinikai tünetek és a kórtani elváltozások a megbetegedésre jellemzőek voltak, az etetett kukoricában toxikus koncentrációban fumonizin-B1-et határoztunk meg, mellyel alátámasztottuk a diagnózist.
A fumonizin-B1-gyel magas koncentrációban szennyezett kukorica etetése sejtésekben súlyos fokú, elhullást okozó mellvízkórt és tüdővizenyőt okoz. Ez a mikotoxikózis 1989-90-ben az USA-ban nagy számban fordult elő. Hazánkban már 1941 óta előfordul a sertések ún. hizlalási vagy sajátos tüdővizenyője, amely klinikumában és kórtanában teljesen megegyezik az USA-ban az utóbbi években észlelt betegséggel. Magyarországon ez a betegség az 1940-es évektől a 1960-as évekig egyes években tömegesen jelentkezett, de szórványosan még napjainkban is előfordul. Mivel a betegség kóroktana tisztázatlan maradt, felmerült, hogy ezt a betegséget a hazai kukoricában is előforduló fumonizin-B1 okozza, ill. okozta. Ennek bizonyítására etetési kísérletet végeztünk, melynek az olt a célja, hogy reprodukáljuk a sertések heveny fumonizin-mikotoxikózisát. Hazai kukoricából izolált erősen toxikus Fusarium moniliforme gombatörzset szemes kukoricán elszaporítottunk, így magas fumonizin-B1 tartalmú szubsztrátot állítottunk elő. Ezt a gomba-szubsztrátot kb. 4,5 %-ban toxinmentes malactáphoz kevertük, így a kísérleti táp fumonizin-B1 tartalma 330 mg/kg volt. Azért alkalmaztunk ilyen magas dózist, mert a megbetegedést tipikus formában szerettük volna reprodukálni. Ezzel a kísérleti táppal választott malacokat etettünk. A kísérleti tápot fogyasztó állatok mintegy 5-6 napi bágyadtság után súlyos légzőszervi tünetek között elhullottak. A kórtani vizsgálatok során súlyos mellvízkórt és tüdővizenyőt állapítottunk meg. Az etetési kísérlet eredménye azt bizonyítja, hogy a hazánkban már régóta előforduló, tisztázatlan kóroktanú betegséget, a sertések tüdővizenyőjét a fumonizin-B1 mikotoxin okozza (Fazekas et al., 1998). Ezt a kórképet a világon elsőként 1941-ben Petrás Gyula főállatorvos hazánkban ismerte fel (Petrás, 1952), bár a betegség kóroktana évtizedekig homályban maradt és csak a legutóbbi időben tisztázódott.
A fumonizin-mikotoxikózisok elleni védekezés fontosabb szempontjai
Vizsgálataink eredményeiből jól látható, hogy a hazánkban termesztett kukorica, minőségétől függően változó mértékben szennyezett fumonizin-B1-gyel. A penészes kukorica gyakran és magas koncentrációban tartalmaz FB1-et, ami fumonizin-mikotoxikózisok kialakulása szempontjából a legnagyobb veszélyt rejti magában. Sajnos a külsőleg egészséges, átlagos kukorica sem mentes a fumonizin-B1-től. A fumonizin-B1-tartam általában nem éri el a toxikus mértéket, de egyedi esetekben közelítheti ezt a szintet. Korlátozott számú emberi fogyasztásra kerülő étkezési kukoricaliszt s dara vizsgálata arra utal, hogy még ezek a termékek sem mentesek az FB1-től bár a szennyezettség mértéke minimális. Ez azonban mégis azt jelzi, hogy az emberek egészségére potenciálisan veszélyt jelentő, karcinogén anyagok bekerülhetnek az emberi táplálékláncba. A humán-egészségügyi kockázat reális felméréséhez azonban további nagyszámú, a kukoricatermékek teljes köréti érintő felmérő vizsgálatokra van szükség.
A kukorica fumonizin-szennyezettsége hazánkban is felveti a fumonizin-mikotoxikózisok vagy egyéb ártalmak elleni védekezés lehetőségeinek számbavételét. A védekezés alapvetően hatékony eszköze a megelőzés, vagyis a kukoricában a fumonizinképződés csökkentése, korlátozása. A F. moniliforme fertőzésnek ellenálló kukoricafajta kinemesítése és elterjesztése gyökeresen megváltoztatná a helyzetet. A megfelelően kezelt vetőmag alkalmazása, a nővényvédőszeres kezelések alkalmazása a kukorica vegetációs periódusában, a betakarított termés korszerű tárolása ugyancsak jelentősen csökkentheti a fumonizinképződést.
A kukoricában már jelenlévő fumonizin-szennyezettség csökkentése kevéssé hatékony a megelőzéshez képest, de rövid távon - a kukorica fumonizin-tartalmától függően - eredményes lehet. A legegyszerűbb, de viszonylag hatékony módszer a rostálás. A rostálással a nagy fumonizintartalmú ocsúszemek eltávolíthatók. Ezzel a módszerrel külföldi adatok szerint a kukoricatétel fumonizin szintje 30-70%-kal csökkenthető. A fumonizinek általában közvetlenül a kukoricaszem felületi rétege alatt helyezkednek el, ezért a rostálás utáni finom lisztté történő őrléssel a fumonizinszint tovább csökkenthető. Az ammóniával való kezelés viszont nem hozott jelentős fumonizinszint-csökkenést, ellentétben az aflatoxinok detoxikálása során nyert tapasztalatokkal. A kukorica étkezési célú felhasználásakor szóba jöhet a magas hőmérsékleten való fumonizinbomlás (konzervkukorica). Sajnos ez a módszer sem eléggé hatékony, mivel a fumonizinek viszonylag hőstabil vegyületek (Dupuy et al., 1993). A fumonizinek a tapasztalatok szerint a kalcium-hidroxidos kezelésre hidrolizálnak, sajnos a keletkező bomlástermék (aminopentol) ugyanolyan toxikus, mint az eredeti vegyület. Jelenleg a fumonizinképződés és a fumonizin-szennyezettség csökkentése módszereinek kombinálásával érhetők el legkedvezőbb eredmények a védekezés területén.
A hazai kukoricában keletkező fumonizinek jelenléte realitás, ami potenciálisan veszélyezteti az állatok egészségét, termelését. A humán-egészségügyi kockázat reálisan hazánkban ma még nem becsülhető, ennek megítéléséhez széles körű vizsgálatok szükségesek. A kockázat csökkentése érdekében egyaránt szükséges az emberi fogyasztásra kerülő kukorica és kukorica alapú élelmiszerek, valamint a takarmánykukorica és kukoricatartalmú takarmányok tolerálható fumonizinszintjének megállapítása és annak ellenőrzése, ami kellő biztonságot nyújt a kukorica felhasználása során. A fumonizinek hazai jelentősége miatt nemrégiben összefoglaltuk a hazai kukorica fumonizin-szennyezettségével és a hazánkban előforduló fumonizin-mikotoxikózisokkal kapcsolatos kutatási eredményeinket (Fazekas, 1998).
IRODALOM
Dupuy, J., Le Bars, P. Boudra H., Le Bars. J. (1993): Thermostability of fumonisin B1, a mycotoxin from Fusarium moniliforme, in corn. Appl. Environ. Microbiol., 59, 2864-2867.
Dutton, M.F. (1996): Fumonisins, mycotoxins of increasing importance: their nature and their effects. Pharmacol. Ther., 70, 137-161.
Fazekas B. (1998): A kukorica fumonizin-B1 és fuzariotoxin szennyezettsége, fumonizin-mikotoxikózisok. Doktori (PhD) értekezés. PATE Állattenyésztési Kar. Keszthely.
Fazekas. B., Bajmócy. E. Glávits. R., Fenyvesi. A. and Tanyi. J. (1998): Fumonisin B1 contamination of maize and experimental acute fumonisin toxicosis in pigs. J. Vet. Med. B. 45, 171-181.
Gelderblom, W.C.A., Jaskiewicz. K., Marasas. W.F.O. and Thiel. P.G. Horak, R.M., Vleggaar. R. and Kriek, N.P.J. (1988): Fumonisins - novel mycotoxins with cancerpromoting activity produced by Fusarium moniliforme. Appl. Environ. Microbiol. 54, 1806-1811.
Gelderblom W.C.A., Kriek, N.P.J., Marasas. W.F.O. and Thiel P.G. (1991): Toxicity and carcinogenecity of the Fusarium moniliforme metabolite, fumonisin B1, in rats. Carcinogenesis. 12. 1247-1251.
Gelderhlom, W.C.A., Semple. F., Marasas. W.F.O., Farber. E. (1992): The cancer initiating potencial of fumonisin B mycotoxins. Carcinogenesis, 13. 433-437.
Harrison. L.R., Colvin, B.M., Greene. J.T., Newman, L.E. and Cole, J.R. (1990): Pulmonary edema and hydrothorax in swine produced by fumonisin-B1, a toxic metabolite of Fusarium moniliforme. J. Vet. Diagn. Invest. 2. 217-221.
Kovács F. és Banczerowski Januszné (1997): Környezetszennyező kemikáliák és természetes toxinok. A kockázatbecslés időszerűsége. Magyar Tudomány. 103. 897-910.
Kovács F. és Ványi A. (1994 ): Penészgombák - gombatoxinok - élelmiszer-minőség - közegészségügy. Magy. Áo. Lapja, 49. 325-328. Marasas. W.F.O. (1995): Fumanisins: their implications for human and animal health. Nat. Toxins. 3, 193-198.
Marasas, W.F.O. (1995): Fumonisins:their implications for human and animal health Nat. Toxins, 3 197-198.
Marasas, W.F.O., Kellerman. T.S., Gelderblom. W.CA., Coetzer, J.A.W., Thiel, P.G. and van der Lught, J.J. (1988): Leukoencephalomalacia in a horse induced by fumonisin-B1 isolated from Fusarium moniliforme. Onderstepoort J . Vet. Res. 55. 197-203.
Norred. W. P, Voss. K.A. (1994): Toxicity and role of fumonisins in animal diseases and human esophageal cancer. J. Food Prot., 57, 522-527.
Petrás Gy. (1952): Sertések fertőző tüdövizenyője. Magy. Áo. Lapja, 7. 374-378.