Környezet- és takarmánybiztonsági kutatásokkal a biztonságos élelmiszer alapanyag előállításért

A biztonságos élelmiszer alapanyagok és élelmiszerek előállítása napjaink egyik kulcsfontosságú problémája. Ennek elősegítésére a gödöllői Szent István Egyetem kutatói az Európai Unió Szociális Alap résztámogatásával megvalósult program, „Az oktatás és kutatás színvonalának emelése a Szent István Egyetemen (TÁMOP-4.2.1.B-11/2/KMR-2011-0003”) keretében környezet és takarmánybiztonsági kutatásokat folytattak a legkorszerűbb módszerek felhasználásával. A kutatások során vizsgálták a takarmányok mikotoxin szennyezettségét, illetve a mikotoxin lebontás új lehetőségeit, továbbá modellrendszereket alakítottak ki a környezetben előforduló, a hormonrendszer működését megzavaró, ún. endokrin diszruptor vegyületek hatásainak felmérésére.

Az Európai Unió a biztonságos takarmányozás és élelmiszer előállítás teljes folyamatának egységes és együttes szabályozását már több mint egy évtizede megalkotta (178/2002 EK rendelet). Az egységes rendelkezést azt tette szükségessé, hogy a fogyasztó egészségére nézve bizonyítottan káros anyagokat nem tartalmazó, azaz biztonságos élelmiszer csak azonos kritériumokkal rendelkező takarmányokat fogyasztó állatok termékeiből állítható elő. A későbbiekben azonban egyértelművé vált, hogy a növényi és állati termék előállítás, majd ezt követően az élelmiszer előállítás teljes folyamatának vizsgálata is szükséges, emiatt egyes környezetbiztonsági kérdések is az érdeklődés homlokterébe kerültek. A növényi eredetű élelmiszerekkel, valamint a gazdasági állatok takarmányaival kapcsolatos minőségi megfelelés, azaz biztonságosság, alapvető feltétele, hogy erre a célra csak kiváló minőségű, ellenőrzött alapanyag használható fel. A növényi eredetű élelmiszerek, valamint a takarmány alapanyagok ugyanis esetenként jelentős veszélyforrásokat (szervetlen vagy szerves szennyezőanyagok, mikotoxinok stb.) is tartalmazhatnak, továbbá olyan egészségügyi kockázatot is jelenthetnek (pl. Salmonella fertőzöttség), amelyek a fogyasztók egészségét is veszélyeztethetik.

A szervetlen szennyező anyagok közül a legnagyobb problémát a toxikus ásványi anyagok jelenthetik, amelyek nem csak a növényi, de az állati eredetű élelmiszerekben, így például a húsban, a tejben és tojásban is felhalmozódhatnak.

A szerves szennyező vegyületek közül elsőként a poliklórozott bifenilek (PCB) és a dioxinok álltak az érdeklődés középpontjában. Ezek mennyisége a növényi eredetű élelmiszerekben kevésbé az állati eredetűek közül viszont a baromfi termékekben jelenthet élelmiszer-biztonsági kockázatot. További problémát okozhatnak a talajokban felhalmozódó ásványolaj eredetű szénhidrogének, amelyek megjelenhetnek a talajvízben éppúgy, mint a növényi, majd az állati termékekben.

A környezetbiztonsági alprogram keretében az egyik kiemelt kutatási feladat a szénhidrogén szennyezők biodegradációjának vizsgálata volt. Munkáik eredményeként egy komplex monitoring eljárást fejlesztettek ki, amely segítségével nem csak a BTEX-vegyületek lebontásában résztvevő mikroba közösségek összetételét, illetve a környezeti változók hatására azokban bekövetkező változásokat lehet nyomon követni, hanem a metabolikus folyamatok alakulására is rálátást kapunk. A kutatás során, az általuk a projekt során továbbfejlesztett molekuláris monitoring rendszer segítségével megállapították, hogy szénhidrogén-lebontásra egy, a kutatócsoport által vizsgált baktérium nemzetség, a Rhodococcus, szinte valamennyi képviselője képes lehet. Izoláltak és leírtak emellett egy új, eddig nem ismert szénhidrogén-lebontó mikrobafajt is Zoogloea oleivorans néven.

Az élelmiszer és takarmány alapanyagként egyaránt felhasználható gabona magvak esetében világszerte a legsúlyosabb problémát azok mikotoxin szennyezettsége okozza. Ennek mértéke számos tényezőtől, így a fajtától, az időjárástól, az alkalmazott agro- és növényvédelmi technológiától, függ. Egyes országos szintű felmérések eredményei szerint, az időjárási körülményektől függően a hazai termesztésű gabona magvak 20-30 %-ban szennyezettek valamely mikotoxinnal. A mikotoxinok a termőterületen éppúgy termelődhetnek, mint a nem megfelelő körülmények között való tárolás során.

A mikotoxinokkal kapcsolatban jelentős probléma, hogy az élelmiszer alapanyagok esetében igen, takarmány alapanyagoknál azonban, az aflatoxinok kivételével, az Európai Unióban nincsenek kötelező érvényű határértékek.

Az aflatoxin azért kerültek kiemelésre mind az élelmiszerek, mind a takarmányok esetében, mert ezek jelentik világszerte a legsúlyosabb állat- és humán egészségügyi problémát, mivel karcinogén vegyületek.

A takarmánybiztonsági alprogram keretében elvégzett, a 2012 és 2013 években betakarított gabona magvak vizsgálatának eredményei alapján, a megvizsgált 139 minta 43%-a volt pozitív valamely mikotoxinra, az aflatoxin pozitív minták aránya pedig 36,4% volt. Megjegyzendő ugyanakkor, hogy az általunk vizsgált gabona magvakban az aflatoxin mennyisége egyetlen esetben sem haladta meg az Európai Unió által a takarmány alapanyagokra vonatkozóan meghatározott 20 µg/kg határértéket (574/2011/EU rendelet). Ennek ellenére kívánatos az élelmiszer és takarmány alapanyagok aflatoxin szennyezettségének csökkentése, mivel hosszan tartó fogyasztásuk esetén, a jelentős mértékű akkumuláció miatt, állat- és humán egészségügyi problémákat okozhat.

A környezetbiztonsági alprogram keretében széleskörű vizsgálatok végeztek egyes, jelentős állat- és humán egészségügy kockázatot hordozó mikotoxinok lebontására alkalmas mikro-organizmusok kiválasztására. Ennek keretében az aflatoxinokkal kapcsolatban komplex genotoxicitási és citotoxicitási vizsgálatokat követően brojler csirkékkel végzett állatkísérletben is bizonyították a Rhodococcus pyridinivorans AK37 törzs aflatoxin-bontó kapacitását. A kutatók elkészítették a baktérium törzs teljes de novo genom projektjét.

A hazai termesztésű gabona magvakban, az aflatoxinoknál lényegesen gyakrabban fordulnak elő a Fusarium penészek által termelt mikotoxinok, így deoxinivalenol (DON), a T-2 toxin és a zearalenon. A környezetbiztonsági alprogram keretében elvégzett vizsgálatok során elsőként mutattak ki baktériumokkal végrehajtható több mikotoxinra kiterjedő ún. multimikotoxin (aflatoxin + zearalenon + T-2 toxin) biodegradációt és biodetoxifikációt.

A zearalenon abban a tekintetben kiemelt jelentőségű, hogy ösztrogén hatású vegyület, emiatt képes megzavarni, elsősorban nőivarú állatoknál az ivarérés folyamatát. A takarmánybiztonsági alprogram keretében elvégzett felmérés szerint a legtöbb hazai termesztésű gabonamag esetében viszonylag alacsony zearalenon szennyezettséggel kell számolni, de néhány kukorica mintában az elérte, sőt meghaladta a már kritikusnak tekintett javaslati értéket.

A környezetbiztonsági alprogram keretében elvégzett, az ösztrogén hatás értékelésére alkalmas, módszer alkalmazásával megállapították, hogy a Rhodococcus pyridinivorans K408 törzs alkalmas lehet a zearalenon ösztrogénszerű hatásának hatékony csökkentésére, amit egy patkány modell állatkísérletben is bizonyítottak. A zearalenon hatásának felmérésére az alprogram keretében a mikrobiológiai tesztrendszer mellett egy zebradánió fajra alapozott hallárva modellt is kifejlesztettek, amely rendkívül nagy érzékenységgel alkalmas bármely ösztrogén-szerű hatással rendelkező vegyület vizsgálatára, így a későbbiekben beilleszthető az ökotoxikológiai vizsgálati protokollokba.

A szervezet hormonális rendszerét a fent említett zearalenon mikotoxin mellett számos egyéb, a környezetből származó ún. endokrin diszruptor vegyület is megzavarhatja. Ezek közül számos vegyület szintén ösztrogén-szerű aktivitással rendelkezik. Ezek közé tartoznak egyes növényvédő szerek, így a már évtizedekkel ezelőtt a világ nagy részén betiltott DDT, vagy a még napjainkban is számos országban alkalmazott atrazin, amely bomlástermékei is rendelkeznek ilyen aktivitással.

A környezetbiztonsági alprogram keretében olyan módszerek kifejlesztése, illetve adaptálása történt meg a projekt keretében, amelyek segítségével kiválaszthatók azok az atrazin biodegradációjára alkalmas mikroorganizmusok, amelyekkel a biológiai hatás csökkenthető.

Az ökotoxikológiai modellek fejlesztése, illetve újabb modellek kialakítása napjainkban azért vált egyre sürgetőbb szükségszerűséggé, mert számos, nagyon kis mennyiségben jelenlévő környezeti károsító anyag hatása csak ezek segítségével mérhető fel. Ennek a célnak a megoldására a környezetbiztonsági alprogram keretében olyan, zebradánióra alapozott modelleket fejlesztettek ki, amelyek alkalmasak lehetnek a szívműködést, illetve a potenciálisan idegrendszeri károsodásokat előidéző vegyületek hatásainak felmérésére.

A projekt keretében elvégzett vizsgálatok eredményei, reményeink szerint, azok tudományos értéke mellett beépülhetnek az élelmiszer- és takarmánybiztonsági ellenőrzési rendszerek eszköztárába is, elősegítve ezzel a biztonságos növényi és állati eredetű élelmiszerek előállítását, csökkentve ezzel a fogyasztók potenciálisan toxikus anyagokkal való terhelését.

KRISZT BALÁZS – MÉZES MIKLÓS – URBÁNYI BÉLA

Szent István Egyetem, Mezőgazdaság és Környezettudományi Kar