Patulin (C7H6O4), ein Mykotoxin, das von mehreren Pilzarten produziert wird, ist für eine Vielzahl von Lebensformen, darunter Menschen, Säugetiere, Pflanzen und Mikroorganismen, giftig. Insbesondere Umgebungen, in denen bei der Lebensmittelproduktion keine angemessenen Hygienemaßnahmen getroffen werden, sind anfällig für eine Kontamination mit Patulin, da viele dieser Pilzarten dazu neigen, auf beschädigten oder verrottenden Früchten, insbesondere Äpfeln, zu wachsen und sogar Apfelprodukte wie Apfelmus, Apfelsaft, Marmelade usw. zu kontaminieren. und Apfelwein.
Die Toxizität von Patulin ist weltweit für eine Vielzahl von Gesundheitsrisiken verantwortlich, darunter Übelkeit, Lungenverstopfung, Geschwüre, Darmblutungen und noch schwerwiegendere Folgen wie DNA-Schäden, Immunsuppression und ein erhöhtes Krebsrisiko. Aus diesem Grund haben viele Länder Beschränkungen für die zulässigen Mengen an Patulin in Lebensmitteln eingeführt, insbesondere in Babynahrung, da Säuglinge anfälliger für die Auswirkungen von Patulin sind.
Die Behandlung der Patulin-Toxizität umfasst Sauerstofftherapie, Immuntherapie, Entgiftungstherapie und Nährstofftherapie. Da Vorbeugen jedoch oft besser ist als Heilen, haben Wissenschaftler nach effizienten Möglichkeiten gesucht, die Patulin-Toxizität in Lebensmitteln zu verringern.
Zu diesem Zweck untersuchte ein Forschungsteam, zu dem auch der außerordentliche Professor Toshiki Furuya von der Tokyo University of Science (TUS) in Japan gehörte, kürzlich nach Bodenmikroorganismen, die möglicherweise dazu beitragen können, die Patulin-Toxizität unter Kontrolle zu halten. Ihre Studie, veröffentlicht in MikrobiologieOffenwurde von Frau Megumi Mita, Frau Rina Sato und Frau Miho Kakinuma, alle von TUS, gemeinsam verfasst.
Das Team kultivierte Mikroorganismen aus 510 Bodenproben in einer patulinreichen Umgebung und suchte nach solchen, die in Gegenwart des Toxins gedeihen würden. Anschließend ermittelten sie in einem zweiten Screening-Experiment mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) die Überlebenden, die Patulin am effektivsten in andere, weniger schädliche chemische Substanzen abbauen konnten. Dementsprechend identifizierten sie einen filamentösen Pilzstamm (Schimmelpilz), Acremonium sp. oder „TUS-MM1“ aus der Gattung Acremonium, die genau das Richtige für Sie sind.
Anschließend führte das Team verschiedene Experimente durch, um die Mechanismen aufzuklären, durch die TUS-MM1 Patulin abbaut. Dabei wurde der Schimmelpilzstamm in einer patulinreichen Lösung inkubiert und man konzentrierte sich auf die Substanzen, die im Laufe der Zeit als Reaktion auf Patulin sowohl innerhalb als auch außerhalb seiner Zellen auftauchten.
Eine wichtige Erkenntnis war, dass TUS-MM1-Zellen absorbiertes Patulin in Desoxypatulinsäure umwandelten, eine Verbindung, die viel weniger toxisch als Patulin ist, indem sie ihr Wasserstoffatome hinzufügten. „Als wir mit dieser Forschung begannen, wurde nur von einem anderen Fadenpilzstamm berichtet, der Patulin abbaut“, kommentiert Dr. Furuya. „Allerdings wurden vor der vorliegenden Studie noch nie Abbauprodukte identifiziert. In dieser Hinsicht ist TUS-MM1 unseres Wissens nach der erste filamentöse Pilz, der nachweislich in der Lage ist, Patulin zu Desoxypatulinsäure abzubauen.“
Darüber hinaus fand das Team heraus, dass einige der von TUS-MM1-Zellen abgesonderten Verbindungen auch Patulin in andere Moleküle umwandeln können. Indem sie Patulin mit den extrazellulären Sekreten von TUS-MM1-Zellen vermischten und HPLC verwendeten, beobachteten sie verschiedene Abbauprodukte, die aus Patulin erzeugt wurden.
Erfreulicherweise zeigten Experimente an E. coli-Bakterienzellen, dass diese Produkte deutlich weniger toxisch sind als Patulin selbst. Durch weitere chemische Analysen zeigte das Team, dass der Hauptverursacher der Patulin-Transformation außerhalb der Zellen eine thermisch stabile, aber hochreaktive Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht war.
Insgesamt bringen uns die Ergebnisse dieser Studie einen Schritt näher auf dem Weg zu effizienten Lösungen zur Kontrolle des Patulinspiegels in Lebensmitteln. Dr. Furuya sagt: „Die Aufklärung der Wege, über die Mikroorganismen Patulin abbauen können, wäre nicht nur hilfreich, um unser Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen in der Natur zu verbessern, sondern auch, um die Anwendung dieser Organismen bei Biokontrollbemühungen zu erleichtern.“
Mehr Informationen:
Isolierung und Charakterisierung von Fadenpilzen, die das Mykotoxin Patulin abbauen können, MikrobiologieOffen (2023). DOI: 10.1002/mbo3.1373