Mykotoxine - Giftige Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen

Von:
Dr. Gabriele Engelhardt - Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit
Dr. Matthias Berger - Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit

In den letzten Jahren steigt zunehmend die Erkenntnis, dass eine Gruppe von natürlichen, strukturell sehr unterschiedlichen Giftstoffen, die durch Schimmelpilze gebildet werden, so genannte Mykotoxine, regelmäßig in Ernteprodukten wie Cerealien, ölhaltigen Samen und Früchten vorhanden sind und Ursache von Vergiftungen bei Mensch und Tier sein können.
Die Gefährlichkeit der Mykotoxine wurde lange Zeit nicht erkannt bzw. unterschätzt. Erst als 1960 nach einem Massensterben junger Puten als Ursache das Mykotoxin Aflatoxin entdeckt wurde, setzten weitere Untersuchungen zum Vorkommen und der Erforschung der Mykotoxine ein.

Was sind Mykotoxine?

Bisher kennt man mehr als 300 verschiedene Mykotoxine, die etwa 25 Strukturtypen zugeordnet werden und aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen Strukturen verschiedene toxische Wirkungen zeigen.

Mykotoxine sind natürliche, sog. sekundäre Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen (manchmal auch als Naturstoffe bezeichnet). Im Gegensatz zu den Produkten des Primärstoffwechsels sind diese Substanzen nicht bei allen Organismen zu finden, sondern sind charakteristisch für ihren Produzenten (wie z.B. Farbstoffe, Aromastoffe oder Antibiotika).

Mykotoxine sind demnach als von Schimmelpilzen gebildete Sekundärmetaboliten definiert, die toxische Wirkungen vor allem gegenüber Tieren und Menschen haben bzw. eine Mykotoxikose verursachen. Sie stellen neben den Antibiotika die zweite große von Mikroorganismen synthetisierte Wirkstoffgruppe dar. Ebenso wie antibiotikabildende Mikroorganismen sind mykotoxinbildende Schimmelpilzarten weltweit verbreitet. Nicht zu den Mykotoxinen gezählt werden die Giftstoffe, die in bestimmten höheren Pilzen (z.B. Knollenblätterpilz) enthalten sind.

Die Funktion der Mykotoxinbildung im Stoffwechsel der Pilze ist bisher nicht bekannt. Diskutiert werden metabolische Kontrollfunktionen sowie eine ökologische Rolle bei Interaktionen mit anderen Organismen. Im Gegensatz zu den Produkten des Primärstoffwechsels sind diese sekundären Stoffwechselprodukte nicht bei allen Organismen zu finden, sondern sind charakteristisch für ihren Produzenten. Dazu werden sie oft nur unter bestimmten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen, bei reichlichem Nährstoffangebot oder in bestimmten Entwicklungsphasen gebildet. Oft entsteht nicht nur eine Substanz, sondern eine ganze Familie chemisch verwandter Verbindungen.

Mykotoxine sind weitgehend hitzestabil und werden daher bei der Nahrungsmittelverarbeitung in der Regel nicht zerstört.

Wirkung von Mykotoxinen

Im Gegensatz zu den meisten Bakterientoxinen, die Proteine sind und daher eine Antikörperreaktion auslösen, führen Mykotoxine wegen ihres niedrigen Molekulargewichts zu keiner Antikörperbildung und damit nicht zu einer echten Immunabwehr.

Die Wirkung der Mykotoxine kann, abhängig von der Toxinart, akut und chronisch toxisch sein.

Die Symptome der akuten Vergiftung in Tieren sind z.B.

• Leber- und Nierenschädigungen
• Angriffe auf das zentrale Nervensystem
• Haut- und Schleimhautschäden
• Beeinträchtigung des Immunsystems
• hormonähnliche Effekte.

Nerventoxine können ohne sichtbare Ursache

• Zittern
• Krämpfe
• Tod zur Folge haben.

Toxinmengen, die keine akuten Krankheitssymptome auslösen, können

• krebserzeugend sein
• Erbschäden bewirken
• zu Missbildungen beim Embryo führen.

Bedeutung der Mykotoxine

Mykotoxine haben die Menschheit seit Beginn des organisierten Nahrungsmittelanbaus bedroht. Der Ergotismus, eine Krankheit, die nach Verzehr von Mutterkorn auftritt, wird bereits in der Bibel beschrieben. An Mutterkornvergiftung starben im Mittelalter Hunderttausende von Menschen. Andere Daten weisen daraufhin, dass auch die Giftstoffe von Fusarienpilzen schon im Europa des Mittelalters bis hin zur amerikanischen Kolonialzeit eine bedeutende Krankheitsursache waren.

Die Suche nach Mykotoxinen war ursprünglich eine Untersuchung einzelner menschlicher oder tierischer Erkrankungen, für die man keine Ursachen wie Mikroorganismen, Pflanzengifte, Schwermetalle oder Pestizidrückstände finden konnte. Schritt für Schritt wurde es klar, dass verschimmeltes Tierfutter oder mit Schimmelpilzen infizierte Futtermittel für eine Reihe von Erkrankungen bei Nutztieren verantwortlich waren, wie z.B. das Östrogensyndrom bei Schweinen, Futterverweigerung oder eine Erkrankung von Truthähnen, die "Turkey X Disease". Dass dieselben Verbindungen auch in menschlichen Nahrungsmitteln vorhanden sein können und dann möglicherweise Ursache von Krankheiten sind, zeigte sich erst nachdem die Untersuchungsmethoden genauer wurden und man in der Lage war, eine Vielzahl von Lebensmitteln und Lebensmittelbestandteilen zu untersuchen.

Die Mykotoxinkontamination von Lebens- und Futtermitteln ist ein weltweites Problem. Die UN Food and Agriculture Organization (FAO) schätzt, dass bis zu 25% der Weltproduktion von Nahrungsmitteln mit Mykotoxinen kontaminiert sind. Etwa 20% der Cerealienernte der EU enthalten messbare Mengen von Mykotoxinen. Über die Wirkung geringer Mengen oder einer Mischung von Mykotoxinen - vor allem bei lebenslanger Aufnahme - liegen dagegen kaum Erkenntnisse vor.

Die Aufnahme von Mykotoxinen über die Nahrung stellt sicher die wichtigste Quelle einer Mykotoxinbelastung dar, eine weitere Belastung kann aber auch durch Inhalation von Pilzsporen erfolgen.

Schimmelpilze bereiten sich gerne in feucht-warmen Milieu aus, besonders an weichen, stark wasserhaltigen Lebensmitteln (z. B. Kirschen, Bild links).
Im Haushalt dürfen angeschimmelte Lebensmittel zum Großteil nicht mehr verwendet werden.

Wegen des hohen Standards der Nahrungsmittelproduktion in Mitteleuropa und anderen entwickelten Staaten wird hier eine akute Gefährdung durch Mykotoxine als gering eingeschätzt.

Wo Gefahren erkannt werden, werden wirksame gesetzliche Maßnahmen ergriffen.

In subtropischen und tropischen Gebieten bestehen nach den Ergebnissen epidemiologischer Untersuchungen zum Teil erhebliche Risiken, die unter anderem durch Klima, besondere Eßgewohnheiten, mangelhafte Lagertechniken und Ausbildungsmangel verursacht werden.

Bildung von Mykotoxinen

Mykotoxine werden von Schimmelpilzen während des Wachstums gebildet. Ein üppiges Pilzwachstum muss aber nicht gleichzeitig mit einer starken Toxinbildung verbunden sein, umgekehrt kann auch ein schwaches Pilzwachstum eine starke Toxinbildung zur Folge haben. Die Pilze wachsen nicht nur an der Oberfläche, sondern dringen tief in das Ernteprodukt oder Lebensmittel ein. Mykotoxine werden entweder in das Substrat, auf dem die Pilze wachsen ausgeschieden, oder in den Zellen eingelagert und dann freigesetzt, wenn das Pilzmyzel (Zellverbund der Pilzfäden) auseinander bricht. Auch die Sporen der Schimmelpilze können Mykotoxine enthalten. Nicht alle Schimmelpilze bilden Mykotoxine. Meist sind es nur bestimmte Arten, wobei sich das Toxinbildungsvermögen bei einer Art wiederum von Stamm zu Stamm stark unterscheiden kann.

Nahrungsmittel bilden ideale Voraussetzungen für die meisten Schimmelpilzarten: Kohlenhydrate, pflanzliche und tierische Öle, organisch und anorganisch gebundener Stickstoff erlauben bei günstiger Temperatur, günstigem pH-Wert und ausreichendem Wassergehalt ein optimales Wachstum.

Es lassen sich drei Wege unterscheiden, über die Mykotoxine in Nahrungsmittel gelangen können:

Wichtige Schimmelpilze und ihre Mykotoxine

Bisher wurden weit über 300 Mykotoxine beschrieben und von mehr als 250 Schimmelpilzarten ist bekannt, dass sie diese Stoffe bilden können. Während einige Mykotoxine nur von einer begrenzten Zahl von Arten synthetisiert werden, werden andere wiederum von vielen Arten aus unterschiedlichen Pilzgattungen gebildet. Viele werden nur unter Laborbedingungen in relevanten Mengen gebildet, und nur eine relativ geringe Zahl kommt häufig und in höheren Konzentrationen natürlich vor und ist damit für die Lebensmittelsicherheit von Bedeutung.

Maßnahmen zur Verringerung von Mykotoxinen

Da Mykotoxine chemisch sehr stabile Verbindungen sind und es nur wenige und beschränkt wirksame Methoden zu ihrer Detoxifizierung gibt, ist die entscheidende Präventivmaßnahme die Verhinderung der Verschimmelung von Futter- und Lebensmitteln. In der Praxis kann dies nur durch Reduktion von Pilzinfektionen stattfinden. Wichtige Vorraussetzungen liegen hierfür im agrartechnischen Bereich durch Auswahl der Fruchtfolge, Anbau standortgerechter Sorten, schonende Ernteverfahren und im Bereich der sachgemäßen Lagerung, Verarbeitung und Konservierung von Futter- und Lebensmitteln.