Bestimmung von Mykotoxinen in Getreide- und Futtermitteln

Derzeit sind etwa 300-400 Substanzen unter dem Begriff "Mykotoxine" (giftige, sekundäre Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen) zusammengefasst. Trotzdem liegt der Fokus der meisten analytischen Methoden auf den Substanzen, für die es gesetzliche Reglementierungen gibt (sowie einige ihrer Derivate), was in Summe etwa zwei Dutzend Substanzen ausmacht. Im Gegensatz dazu ist über das Auftreten der restlichen toxischen Schimmelpilzmetaboliten viel weniger bekannt, was nicht zuletzt am Mangel an geeigneten analytischen Methoden liegt.

In unserer Arbeitsgruppe versuchen wir, mit der modernsten Generation schnell scannender Massenspektrometer, quantitative LC-MS/MS Methoden zu entwickeln, die eine Vielzahl von Pilzmetaboliten simultan erfassen können. Die Proben werden zunächst gemahlen (hier stehen verschiedene Analysenmühlen zur Verfügung) und ein Aliquot der Probe mit einem Gemisch aus organischem Lösungsmittel, Wasser und Eisessig extrahiert. Die Extrakte werden nach Verdünnung direkt injiziert und durch den Vergleich mit einer Verdünnungsreihe eines Multikomponentenstandards können die enthaltenen Zielsubstanzen zweifelsfrei identifiziert und auch deren Konzentration bestimmt werden.

Die bisher gemessenen Daten zeigen, dass herkömmliche Methoden lediglich einen kleinen Bereich der Belastung des Durchschnittsverbrauchers erfassen können. In Getreideproben aus Ländern mit gemäßigtem Klima treten die „emerging“ Fusarium-Toxine, wie etwa, Enniatine, Aurofusarin, Beauvericin, Culmorin etc. mindestens genauso häufig auf wie die von klassischen Methoden erfassten Trichothecene oder Zearalenon. Zusätzlich kann es zur Aufnahme von toxischen Metaboliten kommen, die durch Lagerpilze (z.B. verschiedene Penicillium-Spezies) gebildet werden. In diesem Fall ist eine Exposition nicht immer durch eine gründliche visuelle Inspektion des betreffenden Lebensmittels vermeidbar (z.B. im Fall von verschimmelten Tomaten bei der Produktion von Ketchup). In tropischen Ländern sind Aflatoxine und Fumonisine die am weitesten verbreitete Klasse von Mykotoxinen in Lebensmitteln , wobei Aflatoxin B1 die am stärksten kanzerogene Substanz ist, die natürlich vorkommt. Allerdings sind auch weitere, weniger untersuchte Substanzen identifizierbar, wie z.B. die Aflatoxin-Precursoren Versicolorin C und Averufin oder die Fusarium-Metaboliten Moniliformin, Equisetin und Fusarinsäure.

In mehreren wissenschaftlichen Publikationen konnte gezeigt werden, dass die Selektivität, Empfindlichkeit und Robustheit der modernen Tandem-Massenspektrometer die quantitative Bestimmung einer großen Anzahl von Substanzen in verdünnten Rohextrakten bis in den unteren µg/kg Bereich erlaubt. Unfangreiche Studien basierend auf künstlich dotierten Materialien ergaben, daß die Richtigkeit und Genauigkeit der Methodik nicht unter der großen Anzahl der erfaßten Substanzen leidet. Die besondere Herausforderung besteht dabei im enormen Zeitaufwand für die Ermittlung der Daten, die von offizieller Seite für eine validierte Methode gefordert werden, was im Falle von hunderten Substanzen  einige Mannmonate in Anspruch nimmt. Wir arbeiten daher an Vorschlägen zur Adaptierung der entsprechenden Richtlinien  für Multi-Analytmethoden und konnten zeigen, daß unsere Erkenntnisse auch auf andere Kontaminantenklassen wie Pflanzentoxine, Pestizide und Tierarzneimittel übertragbar sind.

 

Schwerpunkte

  • Erweiterung der bestehenden Methodik für die quantitative Analyse einer Vielzahl von Pilzmetaboliten auf neue Matrizen z.B. auf Hausstaub von feuchtegeschädigten Innenräumen
  • Analyse von 1000 (Stand 02/2022) Verbindungen in Lebens- und Futtermitteln im µg/kg-Bereich – ein Zusatzmodul von ca. 600 Pestiziden und 150 Tierarzneimitteln ist verfügbar
  • Die Quantifizierung wird durch eine der weltweit größten Sammlungen an Pilzmetabolit-Standards ermöglicht
  • Die Methodengenauigkeit wird laufend durch die Teilnahme an Ringversuchen und durch Analyse von Referenzmaterialien überprüft