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Effiziente Analysemethoden für Mykotoxine

Pilzgifte automatisch aufspüren
Effiziente Analysemethoden für Mykotoxine

Jedes Jahr, wenn das Getreide von den Feldern eingeholt und zu Lebensmitteln verarbeitet wird, stellen Mykotoxine Landwirte, getreideverarbeitende Betriebe und Labore vor Herausforderungen: Die Pilzgifte sind nicht nur unsichtbar und geruchslos, sondern auch chemisch und thermisch stabil. Um sie frühzeitig nachzuweisen und die Lebensmittelqualität zu sichern, sind sensible und genaue Analysemethoden notwendig. Moderne Testtechnologien arbeiten automatisiert.

Ob als Primärkontamination auf dem Feld, bei Lagerung, Transport und Weiterverarbeitung oder als sogenannte Carry over in tierischen Lebensmitteln: Mykotoxine können entlang der gesamten Produktionskette Kontaminationen von Rohstoffen und Lebensmitteln verursachen. Schimmelpilze, die Mykotoxine produzieren, wachsen zum Beispiel auf Getreide, Nüssen, Trockenfrüchten und Gewürzen. Über toxinhaltige Futtermittel gelangen sie auch ins Fleisch, in Eier oder Milch. Nach Schätzungen der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) enthalten rund 25 % aller Nahrungsmittel der Erde Mykotoxine. Studien zeigen, dass mehr als 68 % des Getreides positiv auf Schimmelpilze getestet werden.

400 toxische Pilzmetabolite

Aktuell werden der Gruppe der Mykotoxine mehr als 400 toxische Pilzmetabolite zugerechnet – von A wie Aflatoxine bis Z wie Zearalenon. Insgesamt sollen es mehrere Tausend sein. Rund 20 von ihnen kommen häufiger und in kritischer Konzentration in Lebensmitteln vor. Sie sind gesundheitsschädigend und können das Immunsystem beeinträchtigen, Krebserkrankungen begünstigen, Nieren- oder Leberschäden oder Erbrechen und Durchfall verursachen. Um Gesundheitsprobleme zu vermeiden, die Qualität von Lebensmitteln zu sichern und Verbraucher zu schützen, sind Händler und Hersteller an Höchstmengen gebunden, die in Deutschland und der EU besonders streng geregelt sind. So liegt zum Beispiel der Wert für Aflatoxine in Getreide, Beikost, Nüssen und Milch im Bereich von 0,10 bis 15 ppb. Um diese Werte nachzuweisen und die Sicherheits- und Qualitätsvorschriften einzuhalten, müssen die Akteure der Futtermittel- und Getreideindustrie auf schnelle, genaue und benutzerfreundliche Analysemethoden zurückgreifen. Heute gibt es viele Technologien, die entlang der gesamten Produktionskette die Überwachung und den Nachweis von Mykotoxin-Kontaminationen unterstützen.

Lateral-Flow-Tests und ELISA

Eine erste Möglichkeit, Mykotoxine nachzuweisen, bieten sogenannte Lateral-Flow-Teststreifen. Sie sind kostengünstig und einfach anzuwenden. Sie bieten einen guten ersten Schutz gegen Mykotoxin-Verunreinigungen und sind in der Lage, alle wichtigen Mykotoxin-Klassen zu identifizieren. Doch ihr Einsatz ist nur dann sinnvoll, wenn die Menge der zu prüfenden Waren ebenso gering wie die Kontaminationshäufigkeit ist. Sollte zudem bei einer Kulturpflanze eine Kontamination nachgewiesen werden, muss sich die Testfrequenz erheblich erhöhen.

In diesen Fällen kommen in der Regel automatisierte ELISA-Tests zum Einsatz. Diese sind grundsätzlich auch dann sinnvoll, wenn verschiedene Arten von Lebensmitteln oder zum Beispiel komplexe Zusammensetzungen wie Fertigfutter oder Tiernahrung auf Mykotoxine getestet werden. Auch in großen Getreideverarbeitungsbetrieben ist die Wahrscheinlichkeit von Mykotoxin-Ausbrüchen allein aufgrund der schieren Menge an Getreide, die Tag für Tag untersucht wird, deutlich größer – und Geschwindigkeit und Genauigkeit bei den Testverfahren eine absolute Notwendigkeit. Ganz besonders im Bereich der Mykotoxin-Analyse, die ein kritischer Faktor im Hochdurchsatz-Workflow der Lebensmittelverarbeitung ist und traditionell einen erheblichen Zeit- und Personalaufwand erfordert. Dem wirken ELISA-Tests erfolgreich entgegen, da sie einen hohen Durchsatz bei großen Probenmengen ermöglichen.

ELISA steht für enzyme-linked immunosorbent assay. Diese enzymgekoppelten Immunabsorbationstests werden für empfindlichere Bestätigungstests der toxischen Pilzgifte eingesetzt. Ihr Vorteil: Sie arbeiten sehr präzise und sind einfach in der Handhabung. Das wiederum reduziert den Schulungsaufwand des Personals. Gleichzeitig müssen die Labor-Mitarbeitenden weniger Arbeitsschritte durchführen: Für ELISA-Testungen sind automatisierte Lösungen erhältlich. Diese übernehmen nicht allein die Extraktion, sondern zum Beispiel auch das Auslesen der Platten oder die automatische Berichterstattung und reduzieren die Fehleranfälligkeit und den Zeit- und Kostenaufwand erheblich.

192 Testungen in 90 Minuten

Auch das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit weist auf die Gefahren von Mykotoxinen in Lebens- und Futtermitteln hin. In Deutschland gibt es zahlreiche Untersuchungen, die sich mit dem Thema befassen. Die Giftstoffe können bei Menschen und Tieren bereits in geringen Mengen akute Vergiftungen und langfristige Gesundheitsschäden auslösen. Daher ist es umso wichtiger, schnelle und effiziente Analysemethoden für die gesamte Lebensmittelkette, von den Rohstoffen bis zu den Endprodukten, einzusetzen.

Das Analysentechnikunternehmen PerkinElmer bietet automatisierte Analysemethoden an und hilft damit, Risiken für Verbraucher und Nutztiere zu vermeiden. So können Futtermittel- und Getreideverarbeiter ihre Prozesse mit automatisierten ELISA-Testverfahren des Unternehmens deutlich optimieren. Von 800 bis 4000 Proben, die in dem Betrieb während der gesamten Erntezeit anfallen, konnten zuvor 50 bis 60 Proben pro Tag getestet werden. Seit der Etablierung der automatisierten Testungen werden 192 Testungen für einen einzigen Analyten in weniger als 90 Minuten durchgeführt. Eine solche Quote ermöglicht auch das Max Signal Mycotoxin Automation Bundle von Perkin Elmer. Es umfasst vier Kits und ergänzt das Deoxynivalenol- (DON)- und Gesamt-Aflatoxin-Automatisierungskit.

Flexible Verfahren für Labore

Für Labore, die anspruchsvolle Tests auf Mykotoxine mit niedrigen Grenzwerten umsetzen und zudem flexibel andere Analyten mit einem Gerät untersuchen möchten, sind die Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (HPLC) und die Flüssigkeitschromatografie-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) eine sinnvolle Unterstützung. Die empfindlichen und skalierbaren Analysemethoden können alle vorhandenen Mykotoxin-Klassen in nur einer Extraktion nachweisen und auch andere Analyten messen – die Quantifizierung von Vitaminen, Aminosäuren und Analyten inklusive. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Abläufe sind effizienter, die Kosten pro Probe geringer.

Doch unabhängig davon, welche Analysemethoden für Mykotoxin-Testungen zum Einsatz kommen: Die Technologie in diesem Bereich entwickelt sich kontinuierlich weiter. Das ist in Zeiten des globalen Lebensmittelhandels und des Klimawandels von besonderer Bedeutung. Schließlich können die Veränderungen der klimatischen Bedingungen zu wärmeren Temperaturen und mehr Luftfeuchtigkeit den Schimmelpilzbefall von Erntegut und gelagertem Getreide begünstigen – und damit auch die Mykotoxin-Produktion.

Umso wichtiger ist das Ziel, die Mykotoxin-Belastung von Lebens- und Futtermitteln weiterhin so gering wie möglich zu halten. Die kontinuierliche Optimierung der Testverfahren trägt dazu bei.

PerkinElmer LAS Germany GmbH, Rodgau


Autor Dr. Marcus Quack

Managing Director,

Perkin Elmer Deutschland

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