Alternaria-Toxine – Vorkommen, Toxizität, Analytik, Höchstgehalte

A. Was sind Alternaria-Toxine?
Alternaria-Toxine gehören zu den Mykotoxinen. Sie werden auf natürliche Weise von bestimmten Pilzen der Gattung Alternaria, z. B. A. alternata gebildet. Diese Schimmelpilze verursachen vor allem Pflanzenkrankheiten auf zahlreichen Pflanzen, bilden jedoch auch Toxine, die teilweise genotoxisch wirken. Von den über 70 verschiedenen von Alternaria Spezies gebildeten Sekundärmetaboliten kommen nach heutigem Wissensstand nur einige wenige in Lebensmitteln vor. Dazu gehören Alternariol (AOH), Alternariol-Monomethylether (AME), Tentoxin, Tenuazonsäure (TeA), Altertoxine und Stemphyltoxin III.
In Lebensmitteln aufgrund des häufigen Vorkommens und ihrer Toxizität besonders relevante Vertreter der Alternaria-Toxine sind in den Abbildungen 1 – 3 dargestellt.









 
B. Wo kommen Alternaria-Toxine natürlicherweise vor?
Alternaria Spezies findet man überall in der Umwelt, vor allem im Boden, und sie können wachsende Pflanzen im Feld, wie zum Beispiel Getreide, Ölsaaten, Tomaten, Äpfel und Oliven, befallen. Sie gelten als die Pilze, die Getreide am häufigsten befallen. Alternaria alternata ist der am weitesten verbreitete Vertreter der Alternaria Spezies in Obst und Gemüse, am häufigsten betroffen sind Tomaten. Die Toxine werden abhängig von ihrem Effekt auf die befallenen Pflanzen in Wirt-spezifische und Nicht-Wirt-spezifische Toxine eingeteilt, AOH und AME gehören hierbei zur zweiten Kategorie.

C. Wie verhalten sich Alternaria-Toxine in Lebensmitteln?
Alternaria Spezies wachsen auch bei niedrigen Temperaturen, sodass sie für den Verderb von Obst und Gemüse während Transport und Lagerung verantwortlich sein können. Über das Verhalten der Alternaria-Toxine in Lebensmitteln während der Lagerung und Verarbeitung liegen nur wenige Informationen vor, jedoch gibt es Hinweise darauf, dass sich die Konzentrationen der Toxine unter günstigen Bedingungen während der Verarbeitung erhöhen bzw. nicht verringern. Grund dafür könnte sein, dass einige Alternaria-Spezies Pflanzen nur während der Wachstumsphase infizieren, andere jedoch Schäden nur nach der Ernte während der Lagerung verursachen.

D. Können Alternaria-Toxine ein Gesundheitsrisiko darstellen?
Alternaria Spezies produzieren mehr als 70 verschiedene Sekundärmetabolite, von denen nur wenige bisher genauer chemisch charakterisiert wurden, in Lebensmitteln relevant sind und als für Mensch und Tier als toxikologisch relevant eingestuft wurden. Einige der gebildeten Metabolite, darunter AOH, AME, TeA und die Gruppe der Altertoxine sind als akut giftig einzustufen und weisen den klassischen Wirkmechanismus eines Mykotoxins auf. Relevanter für die Einschätzung des gesundheitlichen Risikos der Alternaria-Toxine ist jedoch die chronische Toxizität. Alternariol und Alternariol-Monomethylether wirken in vitro genotoxisch in Bakterien und Säugetierzellen, Tenuazonsäure wirkt in vitro nicht genotoxisch. Die Genotoxizität wird hierbei vermutlich durch die Inhibierung der DNA Topoisomerasen I und II verursacht. Weiterhin werden fetotoxische und teratogene Effekte sowie die Begünstigung von Speiseröhrenkrebs beschrieben. Da zu den Alternaria-Toxinen relativ wenige Toxizitätsdaten vorliegen, die Strukturen aber bekannt sind, wird zur Risikobewertung der sogenannte „threshold of toxicological concern (TTC)“ verwendet. Für genotoxische Stoffe liegt der TTC bei 2,5 ng/kg KG/Tag, für nicht-genotoxische bei 1.500 ng/kg KG/Tag. Mit Hilfe der EFSA-Datensammlung von 2011 ergibt sich unter Einbezug des Mittelwertes und des 95. Perzentils der chronischen Aufnahme aller betrachteten Lebensmittel eine deutliche Überschreitung des TTC für AOH und AME.
In verschiedenen EFSA-Risikoabschätzungen (2011, 2016) konnte für die drei relevanten Alternaria-Toxine AOH, AME und TeA eine hohe Exposition bei Säuglingen und Kleinkindern festgestellt werden.

E. Wie werden Alternaria-Toxine analysiert?
Zur Untersuchung der Alternaria-Toxine können unterschiedliche chromatographische Methoden (TLC, HPLC-FLD, GC mit Vorsäulenderivatisierung, LC-MS/MS) angewendet werden, wobei LC-(MS-)MS sich zur state-of-the-art-Methode entwickelt hat. Zur Extraktion der Analyten wird vorrangig Flüssig-flüssig-Extraktion (LLE) mit anschließender SPE-Aufreinigung verwendet. Aufgrund der Strukturvielfalt dieser Stoffgruppe ergeben sich jedoch einige analytische Schwierigkeiten, vor allem bei der Probenvorbereitung. Außerdem ist die Beschaffung geeigneter Standards bzw. interner Standards ein limitierender Faktor bei der Analytik.

F. Gibt es Höchstgehalte für Alternaria-Toxine in Lebensmitteln?
Für Alternaria-Toxine gibt es im Gegensatz zu anderen Mykotoxinen (z. B. Deoxynivalenol oder Zearalenon) weder auf nationaler noch auf europäischer Ebene oder weltweit Höchstgehaltsregelungen.
Jedoch laufen auf EU-Ebene aktuell Diskussionen über die Einführung von sogenannten Indicative-Levels für Alternariol, Alternariol-Monomethylether und Tenuazonsäure für verschiedene Lebensmittelkategorien, darunter Tomatenprodukte, Sesam- und Sonnenblumensamen, Nüsse und getreidebasierte Produkte für Säuglinge und Kleinkinder. Für die genannten Lebensmittelgruppen soll außerdem ein EU-weites Monitoring initialisiert werden, um die Risikoabschätzung für Alternaria-Toxine verbessern zu können. Zur Einführung der Indicative-Levels sowie zur Durchführung des Monitorings liegt aktuell ein Verordnungsentwurf der Kommission vor (Entwurf der europäischen Kommission SANTE/11356/2019). Die geplanten Werte sind Tabelle 1 zu entnehmen.

Tabelle 1 Geplante Indicative Levels für Alternaria-Toxine in Lebensmitteln