Assessment of changes in the occurrence of Fusarium toxin and ochratoxin A in Poland related to extreme weather phenomena

• Autorzy: Postupolski J. , Starski A. , Ledzion E. , Kurpinska-Jaworska J. , Szczesna M.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background. Mycotoxins – substances harmful to humans, are ubiquitous in the environment. Mycotoxins are generated primarily by Penicilium, Aspergillus and Fusarium genus fungi. Their presence is associated with the unavoidable presence of mold fungi in the environment. The presently observed adverse climatic changes could negatively affect agriculture, causing erosion and loss of organic matter from soil, promulgation of pests and plant diseases, including those originating from pathogenic molds, and also migration of certain mold species into new regions, ultimately creating more favorable conditions for generation of mycotoxins. Objective. The purpose of this work was to investigate contamination of cereals in Poland with Fusarium and ochratoxin A. Elucidating a correlation between precipitation levels in the individual Provinces and reported levels of the investigated mycotoxins, referring to the generally available meteorological databases, would result in more efficient planning of sampling processes and focusing further preventive actions associated with establishing sampling plans for the following years. Material and methods. Investigations were performed on cereal and cereal product samples taken by the official foodstuffs inspection staff. Some 100 samples were taken annually in the 2009-2012 period (357 samples in total). Tests were performed using high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (HPLC-MS/MS). Precipitation data were obtained from the Central Office of Statistics, based on data received from the Institute of Meteorology and Water Management. Results. Analysis of the influence of precipitation levels during vegetation period on mycotoxin levels in the investigated foodstuffs was performed by associating each recorded content of deoxynivalenol (n=52, corresponding to 14.6% tested samples), zearalenone (n=30, 8.4%), total T-2 and HT-2 toxins (n=21, 5.9%) and ochratoxin A (n=88, 24.6%) above quantification limit with precipitation levels within the Province from which the sample originated. Deoxynivalenol and zearalenone levels show distinct variability corresponding with variability of precipitation levels, well reflecting the reported higher deoxynivalenol and zearalenone levels observed during the rainy years of 2011-2012. Variability in average ochratoxin A levels was not statistically significant. The relatively higher mycotoxin levels in 2009 may result from the heavy rainfall and flooding of 2007-2008. Dependence between the precipitation levels and number of samples showing levels above quantification limit has been also observed for deoxynivalenol. However, a similar analysis made for zearalenone and ochratoxin A does not point to any significant relationship. No data analysis was possible in reference to total T-2 and HT-2 toxins content due to the insufficient number of results available. However, it should be noted that 21% analyzed samples in 2009 contained T-2 and HT-2 levels above the quantification limit, with average of 8.9 μg/kg, whereas in 2010-2012 only one sample of the 263 tested contained contaminants in quantities above the quantification limit. Conclusions. The model used for forecasting presence of mycotoxins in cereals does not allow its practical application during routine generation of official control and monitoring plans on national scale. Notably, tests performed show that exceeding of maximum contamination levels occurred just incidentally, notwithstanding the adverse weather conditions. Further systematic collection of data on mycotoxin contamination of agricultural crops is required for effective continued investigations.

PL

Wprowadzenie. Mikotoksyny – związki o niepożądanym działaniu dla człowieka są powszechne w środowisku. Są wytwarzane głównie przez grzyby z rodzajów Penicilium, Aspergillus i Fusarium. Ich występowanie jest związane z nieuniknioną obecnością grzybów pleśniowych w środowisku. Niekorzystne zmiany klimatyczne, jakie obecnie są obserwowane, mogą spowodować niekorzystne zmiany w rolnictwie, takie jak erozja i utrata materii organicznej z gleby, rozpowszechnianie się szkodników i chorób roślin, w tym wywołanych przez patogenne pleśnie, jak również migrację niektórych gatunków pleśni na nowe regiony, oraz stworzyć dogodniejsze warunki do wytwarzania mikotoksyn. Cel. Celem pracy było zbadanie zanieczyszczenia toksynami Fusarium i ochratoksyną A zboża w Polsce i stwierdzenie korelacji pomiędzy wielkością opadów na terenie poszczególnych województw a poziomami badanych mikotoksyn, z wykorzystaniem powszechnie dostępnych baz danych meteorologicznych, co pozwoliłoby na wydajniejsze planowanie pobierania próbek oraz skoncentrowanie dalszych działań zapobiegawczych przy tworzeniu planów pobierania próbek na następne lata. Materiały i metody. Materiał do badań stanowiły próbki zboża i produktów zbożowych pobrane przez pracowników urzędowej kontroli żywności. Pobrano po ok. 100 próbek w okresie 2009-2012 (łącznie 357 próbek). Do badań zastosowano metodę wysokosprawnej chromatografii cieczowej sprzężonej z spektrometrią mas (HPLC-MS/MS). Dane dotyczące opadów pochodziły ze strony Głównego Urzędu Statystycznego, gdzie wykorzystano dane Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej Wyniki. W celu analizy wpływu poziomu opadów w okresie wegetacji na poziomy mikotoksyn w badanych środkach spożywczych każdej zarejestrowanej zawartości powyżej granicy oznaczalności deoksyniwalenolu (n=52, co odpowiada 14,6% zbadanych próbek), zearalenonu (n=30, 8,4%), sumy toksyn T-2 i HT-2 (n=21, 5,9%) oraz ochratoksyny A n=88, 24,6%) przypisano wartość opadów na terenie danego województwa, z którego pochodziła próbka. W przypadku deoksyniwalenolu i zearalenonu wyraźnie widoczna jest zmienność poziomów tych mikotoksyn, która jest adekwatna do zmiany poziomu opadów, dobrze odzwierciedlając wyższe poziomy deoksyniwalenolu i zearalenonu w deszczowych latach 2009-2010, względem bardziej suchych lat 2011-2012. Zmienność średniego poziomu ochratoksyny A nie jest istotna statystycznie. Relatywnie wyższy poziom mikotoksyn w latach 2009 może wynikać z bardzo deszczowych i powodziowych lat 2007-2008. Dla deoksyniwalenolu współzależność obserwuje się także pomiędzy poziomem opadów, a liczbą próbek powyżej wartości granicy oznaczalności. Jednak podobna analiza dla zearalenonu i ochratoksyny A, nie wskazuje na istotną zależność. Z uwagi na niewystarczającą liczbę wyników, nie była możliwa analiza danych w odniesieniu do sumy toksyn T-2 i HT-2. Należy jednak odnotować, że w 2009 roku 21% zbadanych próbek zawierało poziom toksyn T-2 i HT-2 powyżej granicy oznaczalności, a wartość średnia wyniosła 8,9 μg/kg, w kolejnych latach tj. 2010-2012 zarejestrowano zaledwie jedną próbkę spośród 263 zbadanych zawierającą poziom zanieczyszczenia powyżej granicy oznaczalności. Wnioski. Zastosowany model przewidywania występowania mikotoksyn w zbożach nie pozwala na praktyczne zastosowanie go w podczas rutynowego tworzenia planów urzędowej kontroli i monitoriungu w skali całego kraju. Należy stwierdzić, że mimo niekorzystnych warunków pogodowych, jakie wystąpiły w trakcie realizacji badań, przekroczenia najwyższych dopuszczalnych poziomów zanieczyszczenia pojawiały się incydentalnie.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Roczniki Państwowego Zakładu Higieny
• Rocznik: 2019
• Tom: 70
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.127-135,fig.,ref.

Twórcy

autor

Postupolski J.

• Department of Food Safety, National Institute of Public Health-National Institute of Hygiene, Warsaw, Poland

autor

Starski A.

• Department of Food Safety, National Institute of Public Health-National Institute of Hygiene, Warsaw, Poland

autor

Ledzion E.

• Department of Food Safety, National Institute of Public Health-National Institute of Hygiene, Warsaw, Poland

autor

Kurpinska-Jaworska J.

• Department of Food Safety, National Institute of Public Health-National Institute of Hygiene, Warsaw, Poland

autor

Szczesna M.

• Department of Food Safety, National Institute of Public Health-National Institute of Hygiene, Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Aldars-García, L., Ramos, A. J., Sanchis, V., Marín, S.: Modeling postharvest mycotoxins in foods: recent research. Current Opinion in Food Science, 2016, 11, 46–50. https://doi.org/10.1016/J.COFS.2016.09.005.
• 2. Appropriateness to set a group health-based guidance value for zearalenone and its modified forms. (2016). EFSA Journal, 14(4), e04425. https://doi.org/doi:10.2903/j.efsa.2016.4425.
• 3. Arcella, D., Gergelova, P., Innocenti, M. L., Steinkellner, H.: Human and animal dietary exposure to T-2 and HT-2 toxin. EFSA Journal 2017;15(8), e04972. https://doi.org/doi:10.2903/j.efsa.2017.4972.
• 4. Commission Regulation (EC) No 1881/2006 of 19 December 2006 setting maximum levels for certain contaminants in foodstuffs (as amended) OJ L 364, 20.12.2006, p. 5–24.
• 5. Commission Regulation (EC) No 401/2006 of 23 February 2006 laying down the methods of sampling and analysis for the official control of the levels of mycotoxins in foodstuffs (as amended) OJ L 70, 9.3.2006, p. 12–34.
• 6. European Commission. Collection of occurrence data of Fusarium toxins in food and assessment of dietary intake by the population of EU Member States, SCOOP task 3.2.10 2003.
• 7. Garcia, D., Ramos, A. J., Sanchis, V., Marín, S.: Predicting mycotoxins in foods: A review. Food Microbiology, 2009;26(8):757–769. https://doi.org/10.1016/J.FM.2009.05.014.
• 8. GEMS/Food regional diets: regional per capita consumption of raw and semi-processed agricultural commodities, prepared by the Global Environment Monitoring System/Food Contamination Monitoring and Assessment Programme. WHO, 2006. http://www.who.int/foodsafety/chem/gems_regional_diet.pdf.
• 9. IARC. Monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans; Vol. 56: Some naturally occurring substances, food items and constituents, heterocyclic aromatic amines and mycotoxins. International Agency for Research on Cancer, World Health Organization, 1993, 397-433.
• 10. Knutsen H. K., Barregård L., Bignami M., Brüschweiler B., Ceccatelli S., Cottrill B., Alexander J.: Appropriateness to set a group health based guidance value for nivalenol and its modified forms. EFSA Journal 2017;15(4): e04751. https://doi.org/doi:10.2903/j.efsa.2017.4751.
• 11. Knutsen, H.-K., Barregård, L., Bignami, M., Brüschweiler, B., Ceccatelli, S., Cottrill, B., Alexander, J.: Appropriateness to set a group health based guidance value for T2 and HT2 toxin and its modified forms. EFSA Journal 2017; 15(1): e04655. https://doi.org/doi:10.2903/j.efsa.2017.4655.
• 12. Krska R., Molinelli I.: Mycotoxin analysis: stateof-the-art and future trends. Bioanal Chem. Anal. 2007;387:145-8.
• 13. Magan N., Aldred D.: Post-harvest control strategies: Minimizing mycotoxins in the food chain. Int. J of Food Microbiology. 2007;119:131–139.
• 14. Miraglia M., Marvin HJ., Kleter GA., Battilani P., Brera C., Coni E., Cubadda F., Croci L., De Santis B., Dekkers S., Filippi L., Hutjes R.W., Noordam M.Y., Pisante M., Piva G., Prandini A., Toti L., van den Born G.J., Vespermann A.: Climate change and food safety: An emerging issue with special focus on Europe. Food Chem Toxicol 2009;47:1009-1021.
• 15. Morgavi D.P., Riley R.T.: An historical overview of field disease outbreaks known or suspected to be caused by consumption of feeds contaminated with Fusarium toxins. Anim. Feed Sci. Technol. 2007;137:201–212.
• 16. Mossa M., Thrane U.: Fusarium taxonomy with relation to trichothecene formation. Toxicology Letters 2004;153;23–28.
• 17. Pasquali F., Brochot C., Cocco E. Hoffmann L., Bohn T.: Genetic Fusarium chemotyping as a useful tool for predicting nivalenol contamination in winter wheat. Int. J. Food Microbiol 2010;137:246-253.
• 18. Postupolski J., Starski A., Ledzion E., Kurpińska-Jaworska J., Szczęsna M.: Exposure assessment of infants and young children on selected fusarium toxin toxins Rocz Panstw Zakl Hig 2019;70(1):5-14. DOI: https://doi.org/10.32394/rpzh.2019.0050.
• 19. Postupolski J., Rybińska K., Ledzion E., Kurpińska-Jaworska J., Szczesna M., Karłowski K.: Monitoring programme of T-2 and HT-2 toxins level in cereal products Rocz Panstw Zakl Hig 2008;59(1):429-35.
• 20. Schrödter R: Influence of harvest and storage conditions on trichothecenes levels in various cereals. Toxicol Letters 2004;153:47–49.
• 21. Scientific Opinion on the risks for human and animal health related to the presence of modified forms of certain mycotoxins in food and feed. EFSA Journal 2014;12(12):3916. https://doi.org/doi:10.2903/j.efsa.2014.3916.
• 22. Vogelgsang S., Musa T., Bänziger I.: Fusarium Mycotoxins in Swiss Wheat: A survey of growers’ samples between 2007 and 2014 shows strong year and minor geographic effects. Battilani P. (ed. ), Toxins (Basel), 2017;9(8):246. doi:10.3390/toxins9080246.

Identyfikatory

DOI

10.32394/rpzh.2019.0062