Innovációk a mikotoxin kimutatásában, hatástalanításában

A mikotoxinok a penészgombák mérgező másodlagos anyagcseretermékei. Az általuk okozott gazdasági károkat jól tükrözi, hogy a FAO becslései szerint a globális mezőgazdasági termelés mintegy 25%-a mikotoxinokkal szennyezett.

 

Ezek a méreganyagok, elfogyasztásuk esetén, különböző megbetegedéseket tudnak előidézni; a daganatos betegségeken felül keringési, vese-, idegrendszeri és ivarszervi károsodást okozhatnak. Továbbá néhány mikotoxin képes az immunrendszer gyengítésére, utat nyitva ezzel a fertőző betegségeknek. Belátható tehát, hogy a gazdasági veszteségeken túl a mikotoxinok komoly állat- és humánegészségügyi kockázatokat jelentenek.

Számos törekvés született a mikotoxinokkal szemben történő kitettség mérséklésére. A világ sok országában törvényileg felső határértékekkel szabályozzák a mikotoxinok megengedett szintjét élelmiszerekben és takarmányokban. Ezeknek a határértékeknek a betartása az élelmiszerlánc kritikus pontjain hatékonyan alkalmazható vizsgálati hátteret igényel.

A mikotoxin-vizsgálati eljárások között általánosságban gyors módszereket és referenciamódszereket különböztetünk meg. A gyors vizsgálati eljárások közé soroljuk az ELISA-teszteket, a fluorimetriás, valamint az immunkromatográfiás teszteket. A referenciamódszerek a mikotoxinok esetében intenzív folyadékkromatográfiás (HPLC) vizsgálaton alapulnak, amelyek különféle detektálási technikákkal (pl. UV, FLD, MS, MSMS) egészülhetnek ki.

 

mikotoxinok visszaszorítása

 

Az élelmiszerlánc kritikus vizsgálati pontjai közül az egyik legjelentősebb az alapanyag-átvétel helyszíne, hiszen itt tudja eldönteni egy feldolgozóüzem, hogy milyen mikotoxin-szennyezettséggel rendelkező anyagokat (pl. gabonát) enged be a létesítménybe, és használ fel a termékei előállítása során. Ez a vizsgálati pont sajátos igényeket támaszt az alkalmazott vizsgálati módszerrel szemben.

Kiemelt szempont a gyorsaság; néhány perc alatt elérhető eredményekre van szükség a valós idejű döntésekhez, hogy leboríthatja-e a teherautó a rakományát vagy sem. Nagy jelentősége van a módszer egyszerűségének, hogy az operátor személyzet könnyen és magabiztosan el tudja sajátítani a mérés elvégzését. Nem ritka, hogy egyidejűleg több különböző paramétert (pl. nedvességtartalom, tisztaság, fehérjetartalom stb.) kell vizsgálniuk a mikotoxinokon felül is, a rendelkezésre álló rövid idő alatt. Az alapanyag-átvétel helyszíne robusztus kialakítást kíván a tesztekkel és az elvégzésükhöz, kiértékelésükhöz szükséges műszerekkel szemben is. A szemes gabona beérkezése és darálása következtében egy laboratóriumhoz képest jóval nagyobb mértékű szennyeződéssel és porral kell számolni. A felhasznált eszközöknek ellenállónak kell lenniük ezekkel a körülményekkel szemben. Végül pedig a mérési eredmények kezelésével szemben is egyre komolyabb igények merülnek fel. Kezdetben elegendő volt leolvasni az eredményt a tesztcsíkról vagy az olvasókészülék kijelzőjéről, és írásban dokumentálni azt. Ma már az eredmények kinyomtatásán felül számos adatkezelési stratégiára van lehetőség: az eredmények számítógépre tölthetőek, közvetlenül betáplálhatóak laboratóriumi információs (LIMS) vagy egyéb vállalatirányítási rendszerekbe.

Ezeknek a sajátos szempontoknak jelenleg leginkább az immunkromatográfiás tesztek felelnek meg. Természetesen az élelmiszerlánc egyéb pontjain nagyon fontos szerepük van az ELISA-teszteknek és a kromatográfiás referenciamódszereknek, hiszen azokkal tudjuk hitelesen megerősíteni a gyorsvizsgálatok eredményeit, és nagy pontossággal garantálni, hogy a késztermékek megfelelnek a jogszabályi előírásokban szereplő felső határértékeknek.

Visszatérve az immunkromatográfiás gyorstesztekre, amelyekre a nemzetközi szakirodalom lateral flow device (LFD) néven hivatkozik, a mikotoxinok gyors vizsgálata során ez a legelterjedtebben alkalmazott mérési technika. A jelenleg is tartó pandémiás időszak során gyakran emlegetett gyorstesztek is immunkromatográfiás elven működnek. Ezek a tesztcsíkok viszonylag egyszerű technológiát képviselnek: a vizsgálati rendszer egy sor kapilláriságyból (porózus membránokból) áll. A membránok egyrészt szivacsként működnek, és biztosítják a mintaoldat áramlását a tesztcsíkon, ugyanakkor lehetővé teszik a gyártó által beépített bioaktív részecskék (konjugát és specifikus antitestek) találkozását a mintában lévő célkomponensekkel, ebben az esetben a vizsgált mikotoxinokkal. Ahogy a mintaoldat áramlik a tesztcsíkon, érintkezésbe kerül és reakcióba lép ezekkel a részecskékkel, majd a mikotoxinok szintjétől függően két különböző intenzitású vonal jelenhet meg a tesztcsík megfelelő zónáiban.

Léteznek még olyan immunkromatográfiás tesztek, amelyek az eredményeket kvalitatív formában jelenítik meg, azaz a teszten egy vagy két vonal jelenik meg, és az eredmény pozitív vagy negatív. Ez azt jelenti, hogy egy adott kimutatási küszöbértékhez (pl. 10 ppb aflatoxin) képest nagyobb vagy alacsonyabb a vizsgált mikotoxin jelenléte a mintában.

 

mikotoxinok visszaszorítása

 

A piaci igények viszont megkövetelik a mennyiségi eredményeket még a gyorstesztek esetében is. Ezért több tesztgyártó is összehangolta az általa gyártott gyorstesztet egy olvasókészülékkel. A műszerek minden esetben egy kamerán alapulnak, amely egy nagy felbontású képet készít a tesztcsíkon megjelenő teszt- és kontrollvonalakról. Majd az előzetesen betáplált kalibrációs adatok felhasználásával meghatározza a vizsgált mikotoxin koncentrációját, és megjeleníti a készülék kijelzőjén. A gyorstesztek piacán a legújabb innovációt a Romer Labs által kifejlesztett AgraStrip Pro WATEX tesztek és a hozzájuk kapcsolódó AgraVision Pro olvasókészülék képviseli. A fejlesztés során az imént említett szempontok kivétel nélkül teljesültek. Valamennyi mikotoxinteszt egy minta-előkészítéssel elvégezhető; a víz alapú extrakcióval sikerült a szerves oldószerek jelentette kockázatot kiküszöbölni, és egy környezetbarát megoldást kidolgozni. Ami a vizsgálatot és a kiértékelést illeti, az AgraVision Pro olvasó az első olyan készülék, amely a lépések jelentős részét automatizálta, minimalizálva ezzel a lehetséges felhasználói hibákat, és leegyszerűsítve a betanítást.

A gyorsan elérhető mennyiségi eredmények természetesen kompromisszummal járnak, hiszen csak olyan áruféleségek vizsgálatára használhatóak megbízhatóan, amelyeket az adott teszt gyártója validált. Erről javasolt egyeztetni a tesztek gyártójával, mielőtt rutinszerűen elkezdjük azt alkalmazni.

 

Mikotoxin-megelőző és inaktiválási stratégiák a mai gyakorlatban

Az olyan módszerekkel, amelyekkel maximalizálható a növények teljesítménye, és csökkenthetők a növényeket érő stresszhatások, jelentősen mérsékelhető a mikotoxin-szennyezettség. Ezekkel a megelőző stratégiákkal azonban csak csökkenteni lehet a szennyeződés kockázatát, mivel az függ a környezeti tényezőktől (hőmérséklet, csapadék stb.) A megelőző megoldásokat betakarítás előtti (nemesítés, vetési idő, öntözés, vetésforgó, megfelelő talajművelés, gyomirtás), valamint betakarítás körüli és utáni eljárásokra oszthatjuk (megfelelő betakarítási idő és betakarítógépek, nedvességtartalom és hőmérséklet a tároláskor, gombaölő szerek).

Mivel az előző eljárások csak segítenek csökkenteni a mikotoxin-szennyeződést, szükség van más toxinsemlegesítő stratégiák alkalmazására. Ezek lehetnek: fizikai, kémiai, kötési és biológiai módszerek.

A fizikai (mechanikai válogatás, lézeres optikai válogatás, sűrűség szerinti elkülönítés, hőkezelés, túlnyomás, UV-sugár, oldószeres kivonás) és a kémiai (ózon, ammónia, klórgáz, formaldehid, kalcium-hidroxid, nátrium-biszulfit) módszereknek behatárolt a gyakorlati felhasználása, mivel gyakran magas gabonaveszteséggel járnak, drága eljárások, és kétséges az eredményességük. Ugyanakkor változhat a takarmány íze és a tápértéke, sőt toxikus melléktermékek is keletkezhetnek.

 

A harmadik, nagyon gyakran alkalmazott módszer a takarmányban lévő mikotoxinok megkötése adszorbens (toxinkötő) anyagokkal. Ezek a vegyületek (szerves és szervetlen kötőanyagok) megkötik a gyomor-bél traktusban lévő mikotoxinokat, ezáltal csökkentik a véráramba kerülő toxinok menynyiségét. A mikotoxinok hatékony megkötése az adott mikotoxin polaritásától és alakjától, valamint a toxin és a kötőanyag között létrejövő kötések típusától függ, így csak néhány mikotoxin köthető meg hatékonyan. A toxinkötők alkalmazása az aflatoxinok, az anyarozs-alkaloidák és az ochratoxinok esetében megfelelő stratégia, ugyanakkor a Magyarországon leggyakrabban előforduló toxinok: trichotecének (DON, T-2, HT-2, DAS stb.), fumonizinek és zearalenon ellen ez a módszer nem hatásos.

 

mikotoxinok visszaszorítása

 

Napjainkban a leghatékonyabb megoldás a biotranszformáció, amely kémiai vegyületek (pl. mikotoxinok) kémiai módosítását jelenti, különböző mikroorganizmusok által termelt enzimek felhasználásával. A folyamat alapja a mikotoxinoknak közvetlenül a gyomor-bél traktusban való hatékony inaktiválása, specifikusan és visszafordíthatatlanul. Ez a stratégia különösen alkalmas a kevésbé vagy nem köthető mikotoxinok ellen. Mivel a módszer bizonyítottan sikeres, már két ilyen összetevőt is regisztráltak az EU-ban, mint „a takarmányok mikotoxin-szenynyezettségének csökkentésére alkalmas adalékanyag”-ot. Az egyik összetevő a Biomin® BBSH 797, mely a trichotecéneket, a másik pedig a FUMzyme®, amely a fumonizineket bontja enzimatikusan. A Biomin® BBSH 797 a legelső EU-engedélyes mikroorganizmus a trichotecének (pl. DON, T-2) ellen. Ez az egyik legelterjedtebb mikotoxincsoport az egész világon, ám molekuláris szerkezetük nem alkalmas arra, hogy a toxinkötők hatékonyak megkössék őket. A Biomin® BBSH 797-ben lévő aktív baktérium módosítja ezeknek a trichotecéneknek a szerkezetét, ezáltal ártalmatlanná teszi azokat. A fumonizinek a legártalmasabb toxinok közé tartoznak, a létfontosságú szervekre gyakorolt hatásuk, valamint a másodlagos fertőzésekre való megnövekedett érzékenység miatt. Az egyedülálló FUMzyme® összetevőt eredetileg egy fumonizint bontó talajbaktériumból (Sphingopyxis sp. MTA 144) izolálták és azonosították fumonizin észteráz enzimként. Az enzim hatékonyságát számos kísérletben bizonyította a szfinganin/szfingozin arány változása, amely a fumonizinmérgezés legérzékenyebb biológiai jele. Ma már a FUMzyme® nemcsak takarmányba keverhető formában érhető el, hanem vizes oldata abraktakarmányra is permetezhető, vagy a szilázskészítés során is kijuttatható.

 

A legújabb innováció a ZENzyme®, az első és egyetlen tisztított zearalenonbontó enzim, mely képes elbontani a szaporodásbiológiában hatalmas károkat okozó zearalenont, nem ösztrogén hatású metabolitokká. Az ázsiai régióban áprilistól már bevezetésre került ez a takarmányba keverhető adalékanyag, ám a sikeres EU-regisztráció után nálunk is használhatják ezt az állattartók a zearalenon okozta szaporodásbiológiai problémák leküzdésére.

 

A mikotoxinok semlegesítésének jövője az enzimatikus biotranszformáció. A helyszínen elvégezhető gyorstesztek egyre fejlettebbek, és rövid idő alatt számos mikotoxin meghatározását teszik lehetővé. Az ügyfelek azokat a mikotoxin-inaktiváló enzimeket fogják használni, amelyekre a tesztek eredményei alapján szükségük lesz. Könnyedén testre szabhatják a termékeket a telepeken, hogy mindig az aktuálisan leghatékonyabb megoldást tudják kiválasztani.

 

Tanyi Ervin
Romer Labs Diagnostic GmbH

Dr. Jakab Gábor
Biomin Magyarország Kft.

aflatoxin agrár anyarozs Biomin® BBSH 797 ELISA-teszt FUMzyme® gyorsteszt immunkromatográfia innováció megkötés méreganyag mezőgazdaság mikotoxin mikotoxin-vizsgálat mikotoxinteszt penészgomba szennyezettség ZENzyme®
..