FUSARIUM MYCOTOXINES IN VOEDER: WORDEN ZE OVERGEDRAGEN NAAR KIPAFGELEIDE PRODUCTEN?
Dat mycoxotines geproduceerd door Fusarium schimmelsoorten kunnen voorkomen in graangebaseerde producten is reeds decennia lang een gekend probleem. Maar kunnen deze toxines overgedragen worden naar de mens als consument wanneer ze aanwezig zijn in het kippenvoeder? En indien ja, in welke mate worden ze overgedragen naar kipafgeleide producten en geldt dit voor alle Fusarium toxines? Maar hoe kan men de aanwezigheid van dergelijke mycotoxines eigenlijk bepalen? Een antwoord op deze vragen is hieronder terug te vinden.
Fusarium mycotoxines
Mycotoxines zijn stoffen die geproduceerd kunnen worden door schimmels aanwezig op het gewas op het veld en/of door schimmels die groeien gedurende transport, verwerking of opslag van gewassen of afgeleide producten. Specifiek voor graangewassen zoals o.a. tarwe en maïs ziet men dat voornamelijk Fusarium schimmelsoorten (o.a. Fusarium graminearum, F. moniliforme, F. proliferatum, F. culmorum, …) tijdens de groei van het gewas een ernstig probleem kunnen vormen. Het voorkomen van deze schimmels varieert echter van jaar tot jaar, gezien klimatologische omstandigheden (temperatuur, neerslag, …) mede bepalend zijn voor de infectiedruk. Zo zal bijvoorbeeld regen tijdens de bloei de infectie bevorderen. Naast het feit dat de aanwezigheid van deze schimmels een opbrengstverlies betekent, is er tevens de vorming van toxische secundaire metabolieten, de zogeheten mycotoxines. Afhankelijk van het type kunnen deze onzichtbare molecules een brede waaier aan negatieve effecten veroorzaken bij mens en dier. Bijgevolg zijn de meest voorkomende en/of best bestudeerde Fusarium mycotoxines gereglementeerd. Zo is er bijvoorbeeld een wetgeving voor Fusarium mycotoxines als fumonisines, deoxynivalenol (DON) en zearalenone (ZEN) in voeder. Voor andere, meer recent bestudeerde Fusarium mycotoxines zoals beauvericine en de enniatines is er echter nood aan meer onderzoek en is er bijgevolg nog geen wetgeving voorzien. Daar waar fumonisines vermoedelijk carcinogeen zijn voor de mens, veroorzaakt DON o.a. verminderde voederopname, maag-/darmverstoringen, … en heeft ZEN een effect op de vruchtbaarheid. Enniatines en beauvericine worden gekenmerkt door een toxisch effect omwille van hun ionofore eigenschappen, maar meer kennis omtrent hun concrete effect(en) is er voorlopig nog niet. Algemeen kan men stellen dat de aanwezigheid van mycotoxines in voeder economische gevolgen veroorzaakt omwille van hun effect op dierengezondheid, -welzijn en dierlijke productie.
Gezien een schimmel meestal meerdere mycotoxines kan produceren en gezien vele grondstoffen of producten geïnfecteerd kunnen worden door meerdere schimmelsoorten, komen in de meeste gevallen verschillende mycotoxines samen voor. Deze kunnen elkaars effect versterken, het zogeheten synergetisch effect. Bovendien zijn deze molecules chemisch en fysisch erg stabiel. Dit houdt in dat ze vanuit het voeder eventueel (deels) kunnen terechtkomen in dierafgeleide producten. Men spreekt dan over het “carry over” effect. Voor het mycotoxine aflatoxine B1 is dit reeds aangetoond én gereglementeerd voor melk (komt daarin voor als aflatoxine M1). Dit “carry over” effect voor dierafgeleide producten zoals vlees en eieren is evenwel minder intens bestudeerd en is hoogstwaarschijnlijk ook beduidend minder. Vooral de situatie waarin meerdere mycotoxines samen voorkomen in het voeder is tot nog toe minder gekend.
Gevoelig en specifiek opsporen van mycotoxines m.b.v. chemische technieken
Als mycotoxines onzichtbare molecules zijn, hoe kan men nagaan of ze al dan niet aanwezig zijn (= detecteren), bepalen in welke mate ze aanwezig zijn (= kwantificeren) en om welke mycotoxines het precies gaat (= identificeren)? Wel, in het laboratorium zijn technieken voorhanden die dit toelaten. Zo kan een mengsel van mycotoxines gescheiden worden in zijn afzonderlijk voorkomende molecules door middel van vloeistofchromatografie (LC). Daarna kunnen ze specifiek gedetecteerd, geïdentificeerd en gekwantificeerd worden door middel van tandem massaspectrometrie (MS/MS). Het is dus de combinatie van beide chemische technieken die toelaat om onderzoek uit te voeren naar de aanwezigheid van deze toxines in tal van voedsel-/voederproducten. Deze techniek maakt het bovendien mogelijk om meerdere mycotoxines tegelijkertijd te bepalen, men spreekt dan van multimycotoxinemethodes. Om de analyses nog sneller te laten verlopen, kan daarenboven gekozen worden voor UHPLC (“Ultra High Pressure LC”) in plaats van HPLC voor de vloeistofchromatografische scheiding. Concreet betekent dit dat voor de scheiding van de verschillende mycotoxines gebruik gemaakt wordt van scheidingskolommen met een kleinere deeltjesgrootte (1,7 µm in plaats van 5 µm). Dit impliceert dat sneller maar bij hogere drukken wordt gewerkt.
Figuur 1: Grondhuisvesting bij leghennen en vleeskuikens uit de proeven
Onderzoek naar mycotoxines
Het onderzoek dat uitgevoerd werd op het Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek, eenheid Technologie en Voeding (ILVO-T&V) en het Centrum voor Onderzoek in Diergeneeskunde en Agrochemie (CODA), kaderde binnen de thematiek rond mogelijke overdracht van Fusarium mycotoxines vanuit het voeder naar dierlijke weefsels van kippen en eieren. Meer bepaald werd gekeken of er overdracht kon worden waargenomen voor Fusarium mycotoxines zoals DON en zijn geacetyleerde vorm(en) (Ac-DON), HT-2, T-2, ZEN en zijn metabolieten α/β-zearalenole, de enniatines en beauvericine vanuit het voeder naar eieren en kippenvlees (borst/bil), -vel, en -lever.
In een eerste luik van het tweejarig ondezoeksproject werden multimycotoxinemethodes ontwikkeld om de verschillende mycotoxines te bepalen. Om de aanwezigheid van deze Fusarium mycotoxines in de verschillende matrices (voeder, vlees, vel, lever en ei) te bepalen, werd gekozen voor de hierboven vermelde techniek van UHPLC-MS/MS. Dit alles resulteerde in een geschikte en gevalideerde multimycotoxinemethode voor elk van de kippenproducten alsook het kippenvoeder.
Op basis van de methodes ontwikkeld in het eerste luik, werden in een tweede stap dierproeven uitgevoerd waarbij kippen (zowel vlees- als leghennen, Figuur 1) gevoederd werden met kippenvoeder dat kunstmatig besmet werd met hoge concentraties aan de Fusarium mycotoxines. Vervolgens werd getest of de mycotoxines uit het voeder terecht kwamen in het kippenvlees, -vel, -lever of de eieren en indien zo, in welke mate.
Uit deze dierproeven bleek dat er geen aantoonbare overdracht was voor (Ac-)DON, ZEN, HT-2 en T-2, maar dat het voornamelijk de enniatines en beauvericine zijn die gekenmerkt worden door overdracht. Deze overdracht bleek echter heel laag: minder dan 0,50% van de hoeveelheid enniatines of beauvericine aanwezig in het voeder kon worden teruggevonden in ei (Figuur 2), kippenvlees, -lever en -vel. Opmerkelijk was wel dat voor het kippenvlees de (geringe) overdracht naar de bilspier groter was dan naar de borstspier. Vetgehalte en doorbloeding zullen hierbij hoogstwaarschijnlijk aan de basis liggen. Verder kon door middel van deze dierproeven aangetoond worden dat de mycotoxine-overdracht daalde en zelfs na enkele dagen herleid werd tot nul wanneer gestopt werd met het voederen van het kunstmatig besmet voeder en terug blancovoeder werd gegeven aan de dieren. De afname van de overgedragen enniatines en beauvericine in het vel verliep merkelijk trager.
Figuur 2: Overdrachtspercentage (=100% x (concentratie in ei gedeeld door concentratie in voeder)) voor enniatines (ENN B, ENN B1) en beauvericine (BEA) in ei berekend voor elke dag dat mycotoxine-gecontamineerd voeder werd toegediend
Algemeen werd ook vastgesteld dat de proefdieren geen zichtbare veranderingen vertoonden op vlak van gewicht, voederopname of groei. Tot slot werd ook nagegaan of de overdracht van enniatines en beauvericine naar de lever ook gepaard gaat met de aanwezigheid van zware metalen. Immers, in de literatuur staat vermeld dat deze mycotoxines zware metalen zouden kunnen binnenbrengen in de cel. Echter, er werd geen verschil waargenomen tussen levers van kippen gevoederd met het besmet voeder en kippen gevoeder met blancovoeder.
Om een beeld te verkrijgen van de blootstelling van de Belgische consument aan de in dit project bestudeerde mycotoxines via vlees en eieren, werd in een laatste luik een beperkte monitoringsstudie uitgevoerd. Hierbij werden commercieel beschikbare eieren en vleesproducten met de ontwikkelde UHPLC-MS/MS methodes geanalyseerd. Het betrof stalen van vlees (kip en varken), levers en eieren afkomstig van uiteenlopende geografische gebieden binnen België en van verschillende productieomstandigheden. Uit deze monitoring bleek dat alle eistalen negatief waren voor de beschouwde mycotoxines. Slechts in enkele uitzonderlijke gevallen van vlees en lever konden mogelijk minimale, maar niet te kwantificeren sporen van enniatines worden teruggevonden.
Nog steeds kiplekker?
Hoewel het aantal stalen onderzocht tijdens de monitoringsstudie van commercieel beschikbare producten eerder laag was, kan gesteld worden dat de Belgische consument wellicht heel gering tot niet wordt blootgesteld aan de in dit project bestudeerde Fusarium mycotoxines via de consumptie van eieren, kippenvlees, -lever of varkensvlees/-lever, zeker in vergelijking met de blootstelling via plantaardige producten.
Op basis van de bekomen resultaten is er geen reden tot bezorgdheid bij de consument. Gezien de methodes voor de bepaling van Fusarium mycotoxines nu voorhanden zijn, zou het evenwel interessant zijn om een uitgebreidere monitoringsstudie uit te voeren van commerciële producten op de Belgische markt. Ondermeer een groter aantal stalen, stalen van een meer diverse oorsprong en stalen genomen op diverse tijdstippen van het jaar (om seizoensgebonden verschillen in rekening te brengen), zou wenselijk zijn. Interessant zou ook kunnen zijn om andere producten waaronder foie gras te onderzoeken. Uiteraard blijft het voor de pluimveehouder belangrijk om schimmelvrij en mycotoxinevrij voeder te hebben om gezonde dieren te kunnen houden. Onderzoek op mycotoxines is dus ook voor de pluimveehouder van belang en de hier geschetste analysetechnieken kunnen hierbij zeker een steentje bijdragen.
Dit onderzoek werd gefinancierd met de steun van de Federale Overheidsdienst Volksgezondheid, Veiligheid van de Voedselketen en Leefmilieu (contract RT 09/6211 MYCOTOXPLUIM).
Tekst: dr. ir. Els Van Pamel (ILVO), dr. apr. Els Daeseleire (ILVO), dr. ir. Evelyne Delezie (ILVO), dr. ir. Alfons Callebaut (CODA)