Der GMOfinder - DLR Online: Deutsche Lebensmittel Rundschau

646 Sonderthema: Mikrobiologische Methoden in der Lebensmittelanalytik «
Mykotoxinbiosynthese
Licht, Dunkel, Substrat,
Vorkultur etc.
Temperatur, pH,
Wasseraktivität etc.
zirkardiane
Oszillation
Abb. 2
Schema der Regulation
von Wachstum und Mykotoxinbildung
lebensmittelrelevanter
Schimmelpilze
» Die akute oder
chronische Ingestion
von Mykotoxinen
kann zu gesundheitlichen
Beeinträchtigungen
bis hin zu
kanzerogenen
Erkrankungen
führen. «
Parameter-kontrollierte
Einflüsse
Zeitachse
von Lebensmitteln mit Mykotoxinen kann
dabei schon auf dem Feld bei Schimmelbefall
der Pflanze auftreten bzw. erfolgt
bei der anschließenden Lagerung unter
suboptimalen Bedingungen. Auch eine sekundäre
Exposition, d. h. Carry Over durch
belastete Pflanzen-, Fleisch-, oder Milchprodukte
ist möglich. Der Umstand, dass
zahlreiche Schimmelpilzarten in der Lage
sind, Mykotoxine zu bilden, dies aber phänotypisch
nicht immer ersichtlich und zudem
oft unabhängig vom Befallsgrad ist,
verdeutlicht die Tragweite des Problems.
Regulation der Mykotoxinbiosynthese
Die Gene der Mykotoxinbiosynthese sind
meist in einem Cluster angeordnet. Dieser
Cluster wird durch ein Kontrollgen
gesteuert, welches wiederum durch spezifische
Transkriptionsfaktoren in seiner
Aktivität moduliert wird. Mykotoxine
werden dabei nur unter bestimmten
Wachstumsbedingungen und zudem in
Abhängigkeit des physiologischen Status
des Kontaminanten gebildet. Extrinsische
sowie intrinsische Faktoren, wie beispielsweise
Temperatur, Wasseraktivität, pH,
Substratzusammensetzung, elektromagnetische
Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich,
Konservierungsstoffe,
allgemein Bedingungen, die Stress für die
Pilzzelle bedeuten, insbesondere oxidativen
Stress, d. h. Einflussfaktoren, die zu
einer intrazellulären Erhöhung der ROS-
Bildung (Reactive Oxigen Species) führen,
verursachen eine Induktion von stressabhängigen
Signalkaskaden. Diese triggern
wiederum kompensatorische Mechanismen,
wie Glycerin/Trehalose-Bildung im
Falle von osmotischem Stress, Pigmentbildung
bei UV-Stress, wie im Falle der Karotinoidbildung
in Fusarium, oder auch die
Ochratoxinbiosynthese unter Salzstress,
hierbei über den HOG-Mapkinase-Signalweg
(High-Osmolarity-Glycerol) perzeptiert
und reguliert. Auch physiologische
Zyklen innerhalb der Pilzzelle, wie zirkadian-
oder metabolisch induzierte Rhythmen,
haben einen starken Einfluss auf
die jeweilige, durch unterschiedliche Signalwege
perzeptierte und nachfolgende
transkriptionelle Regulation der Mykotoxinbildung
(Abb. 2). Synergistische Effekte
verschiedener Einflussfaktoren resultieren
in einem hochkomplexen Regelwerk der
Mykotoxinbildung, welches zudem noch
eine hohe Inter- und Intraspeziesvariabilität
aufweist.
Prävention und Kontrolle
Die Kontrolle der Mykotoxinbiosynthese
erfolgt auf genetischer Ebene. Über molekulare
Methoden, die ein präventives
Monitoren der Mykotoxinbildung auf
genetischer Ebene erlauben, kann also
eine zukünftige Mykotoxinbiosynthese
vorhergesagt und damit wirksam vermindert
werden, bevor das Lebensmittel
signifikant belastet ist (Abb. 3), während
analytische Methoden eine Endpunktkontrolle
darstellen.
Wir untersuchen am Institut für Sicherheit
und Qualität bei Obst und Gemüse
des Max Rubner-Instituts in Karlsruhe unter
anderem die genetische Regulation
der Mykotoxinbildung unterschiedlicher
Schimmelpilzspezies auf deren jeweiligem
Lebensmittelhabitat. Hierbei werden verschiedene
Einflussfaktoren und deren Effekte
einbezogen. Im Rahmen laufender
Forschungsarbeiten konnte z. B. herausgefunden
werden, dass Licht einer bestimmten
Wellenlänge einen starken
» Dezember 2012 | DLR