Analytik von Trichothecen- Mykotoxinen in Getreide

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1 Analytik von Trichothecen- Mykotoxinen in Getreide LC-MS/MS-Screening und Quantifizierung mittels Stabilisotopenverdünnungsanalysen Stefan Asam 1 und Michael Rychlik 1 1,, Lichtenbergstraße 4, D Garching, Germany

2 Einleitung Mykotoxine = sekundäre Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen Substanzen Höchstmengen (EU): Aflatoxine B1, B2, G1, G2 Ochratoxin A Patulin Zearalenon Fumonisine B1, B2 Deoxynivalenol (DON) (T2-Toxin, HT2-Toxin)

3 Einleitung Trichothecen-Mykotoxine werden von Fusarium-Species gebildet. 1940s: Epidemieartige Ausbreitung von Alimentärer Toxischer Aleukie unter der Bevölkerung von Sibirien nach Verzehr von mit Fusarien kontaminiertem Getreide 1948: Entdeckung von Trichothecin F. culmorum Kultur auf PDA 1965: Aufklärung der Molekular- Struktur der Trichothecene 1973: Entdeckung von Deoxynivalenol 1981: Kanada führt als erstes Land Höchstmengen für Deoxynivalenol in Getreide ein

4 Einleitung Type A (z. B. T2-Toxin; HT2-Toxin) Type B (z. B. Deoxynivalenol) 3D-Struktur von Deoxynivalenol

5 Einleitung Von ca. bekannten 145 Fusarium-Species besitzen ca. 20 Species die Fähigkeit Mykotoxine zu bilden (Trichothecene, Fumonisine, Zearalenon, Moniliformin, etc ) Produktion von Trichothecen-Mykotoxinen durch Fusarium spp. * ) F. acuminatum T-2, HT-2, DAS, MAS F. cerealis NIV, FUS-X F. culmorum DON, NIV, FUS-X, Ac-DON F. equiseti MAS, DAS, NIV, FUS-X F. graminearum DON, NIV, FUS-X, Ac-DON F. poae DAS, MAS, T-2, HT-2 F. sambucinum DAS, T-2, MAS F. sporotrichioides T-2, HT-2, MAS, DAS * ) Logrieco et al. European Journal of Plant Pathology (2002) 108: Analytische Methoden zum gemeinsamen Nachweis!

6 LC-MS/MS Screening

7 LC-MS/MS Quantifizierung LC-ESI-MS Aufbau der Ionenquelle: ESI-Needle Ionensuppression: Coeluierende Matrix führt zur Signalunterdrückung des Analyten! Kompensation durch interne Standards mit der gleichen Retentionszeit ( Stabilisotopenverdünnungsanalyse)

8 Einleitung Stabilisotopenverdünnungsanalyse

9 LC-MS/MS SIVA Typ B-Trichothecene HPLC: Synergi Polar-RP 150 x 2 mm; 4 µm (Phenomenex) MS: TSQ-Quantum Discovery (Thermo) (Triple Quadrupole MS) ESI-positiv (4500 V; 350 C)

10 LC-MS/MS SIVA Typ A-Trichothecene

11 LC-MS/MS SIVA Synthese von isotopenmarkierten Trichothecenen (Beispiel)

12 Untersuchung von Lebensmitteln

13 Weizen und anderes Getreide Probenzahl / positive Proben DON a [µg/kg] DAS b [µg/kg]: Weizen 26 / Dinkel 2 / Roggen 3 / Gerste 1 / Bier 6 / (Kartoffeln 3 / 2-4 7) a DON = Deoxynivalenol; b DAS = Diacetoxyscirpenol

14 Mais und Maisprodukte DON [µg/kg] 15-Ac-DON [µg/kg] T2-Toxin [µg/kg] Maismehl Maismehl Maismehl Maismehl Maismehl Maismehl (Bio) Polenta Polenta Polenta Polenta (Bio) Tortilla Chips Tortilla-Chips Mais-Snack Nudeln (glutenfrei) Pasta (glutenfrei)

15 Mais und Maisprodukte DON [µg/kg] 15-Ac-DON [µg/kg] T2-Toxin [µg/kg] Maismehl Maismehl Maismehl Maismehl Maismehl Maismehl (Bio) Polenta Polenta Polenta Polenta (Bio) Tortilla Chips Tortilla-Chips Mais-Snack Nudeln (glutenfrei) Pasta (glutenfrei)

16 Mais und Maisprodukte DON vs. 15-Acetyl-Deoxynivalenol Klarer Zusammenhang Korrelationskoeffizient nach Pearson: r = 0.87 (P<0.0001; 95 %) 15-Ac-DON ~ 23 ± 11 % des Gehalts an DON

17 Mais und Maisprodukte VO EG 1881/2006: It is not necessary due to co-occurrence to consider specific measures for [ ] 15-acetyl-deoxynivalenol [ ], as measures with regard to [ ] deoxynivalenol [ ] would also protect the human population from an unacceptable exposure from [ ] 15-acetyl deoxynivalenol [ ]. VO(EG) 1881/2006: Höchstwert für DON in Mais: 750 µg/kg = 2531 nmol/kg

18 Mais und Maisprodukte Metabolismus von 15-Acetyl-DON? Keine Daten vorhanden. Das andere Isomer, 3-Acetyl-DON, wird nach oraler Gabe an Schweine rasch deacetyliert und setzt im Gastrointestinaltrakt DON frei (Eriksen, 2003): Nur durch Betrachtung eines Summenparameters aus DON und 15-Acetyl-DON wird man der besondern Belastungssituation bei Mais gerecht!

19 Hafer und Haferprodukte DON [µg/kg] 3-Ac-DON [µg/kg] T2-Toxin [µg/kg] HT2-Toxin [µg/kg] Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken

20 Hafer und Haferprodukte DON [µg/kg] 3-Ac-DON [µg/kg] T2-Toxin [µg/kg] HT2-Toxin [µg/kg] Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken Haferflocken

21 Hafer und Haferprodukte T2-Toxin [µg/kg] HT2-Toxin [µg/kg] Hafer Hafer Hafer Hafer Hafer Hafer Hafer 6 50 Hafer 1 4 Hafer 1 5 Hafer 3 50 Hafer Hafer 6 12 Hafer 7 50 Hafer 6 20 Hafer

22 Hafer und Haferprodukte Summenbetrachtung für T2-Toxin und HT2-Toxin: (n = 15) Median [µg/kg]: T2-Toxin 10 HT2-Toxin 50

23 Schlussfolgerungen Gemeinsames Vorkommen von Deoxynivalenol und 15-Acetyl-Deoxynivalenol in Mais erfordert Summenbewertung! Höchstmengen für T2-Toxin und HT2-Toxin? (Wann? Wie hoch?)

24 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit!