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Bayerisches Landesamt für
Gesundheit und Lebensmittelsicherheit

Mykotoxine – Giftige Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen

Was sind Mykotoxine?

Mykotoxine sind zumeist niedermolekulare, für Mensch und Tier giftige Stoffwechselprodukte niederer Pilze, die in Nahrungs- und Futtermitteln bei ungünstigen Bedingungen bereits auf dem Feld und/oder bei Lagerung, Transport und Weiterverarbeitung entstehen und dann in die Nahrungskette gelangen können. Sehr hohe Gehalte können akut toxisch wirken, die chronische Aufnahme niedriger Mengen kann zu Organschäden führen. Manche Mykotoxine können Krebs auslösen.

Durch Mykotoxine verursachte Erkrankungen werden als Mykotoxikosen bezeichnet. Davon zu unterscheiden sind Mykosen, d. h. Krankheiten, die durch Pilze selbst ausgelöst werden.

Mykotoxine selbst sind nicht sichtbar und können auch nach Abtrennung des Pilzes im Lebensmittel verbleiben. Stark verarbeitete Lebensmittel, bei denen eine Pilzbestimmung oftmals nur noch schwer oder gar nicht mehr möglich ist, können trotzdem Mykotoxine beinhalten. Umgekehrt muss ein optisch bereits deutlich verpilztes Lebensmittel nicht zwangsläufig Mykotoxine enthalten.

Obwohl mehr als 400 Mykotoxine bekannt sind (Schätzungen für die Zahl noch unbekannter Mykotoxine gehen von mehreren Tausend aus), ist die Zahl der für die Lebensmittelsicherheit relevanten Verbindungen nach aktuellem Kenntnisstand relativ gering. Zu den relevanten Verbindungen zählen die

  • Aflatoxine (Afla),
  • Ochratoxin A (OTA),
  • die Trichothecene,
  • Zearalenon (ZEA),
  • die Fumonisine (FUM)
  • Patulin (Pat) und
  • die Mutterkornalkaloide Ergotalkaloide.

Zum Teil werden Mykotoxine statt nach ihrer chemischen Struktur nach dem ursächlichen Pilz bezeichnet. Die Trichothecene (wozu z. B. auch Deoxynivalenol zählt), Zearalenon und die Fumonisine gelten beispielsweise als sogenannte Fusarientoxine.

Daneben existieren verschiedene weitere Strukturklassen und Substanzen wie z. B. Alternariatoxine, Enniatine, Beauvericine, Moniliformin, Penitreme, Tremorgene, Fumigaclavine, Roquefortin, PR-Toxine und Mykophenolsäure.

Mykotoxine sind natürliche, sogenannte sekundäre Stoffwechselprodukte von niederen Schimmelpilzen (manchmal auch als Naturstoffe bezeichnet). Im Gegensatz zu den Produkten des Primärstoffwechsels sind diese Substanzen nicht bei allen Organismen zu finden, sondern sind charakteristisch für ihren Produzenten (wie z. B. Farbstoffe, Aromastoffe oder Antibiotika).

Mykotoxine stellen neben den Antibiotika die zweite große von Mikroorganismen synthetisierte Wirkstoffgruppe dar. Ebenso wie Antibiotika bildende Mikroorganismen sind Mykotoxin bildende Schimmelpilzarten weltweit verbreitet. Nicht zu den Mykotoxinen im engeren Sinne gezählt werden die Giftstoffe, die in bestimmten höheren Pilzen (z. B. Knollenblätterpilz) enthalten sind.

Die Funktion der Mykotoxinbildung im Stoffwechsel der Pilze ist bisher nicht bekannt. Diskutiert werden metabolische Kontrollfunktionen sowie eine ökologische Rolle bei Interaktionen mit anderen Organismen. Möglicherweise dienen Mykotoxine dazu, andere Mikroorganismen (andere Pilze, Bakterien, andere Einzeller) als Konkurrenz auszuschalten. Außerdem werden Mykotoxine oft nur unter bestimmten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen, bei reichlichem Nährstoffangebot oder in bestimmten Entwicklungsphasen gebildet. Oft entsteht nicht nur eine Substanz, sondern eine ganze Familie chemisch verwandter Verbindungen.

Mykotoxine sind weitgehend hitzestabil und werden daher bei der Nahrungsmittelverarbeitung in der Regel nicht zerstört.

Wirkung von Mykotoxinen

Die Wirkung der Mykotoxine kann, abhängig von der Toxinart und der aufgenommenen Menge in einer bestimmten Zeit, akut und chronisch toxisch sein.

Die Symptome der akuten Vergiftung in Tieren sind z. B.

  • Erbrechen,
  • Veränderungen des Blutbilds,
  • Leber- und Nierenschädigungen,
  • Angriffe auf das zentrale Nervensystem,
  • Haut- und Schleimhautschäden,
  • Beeinträchtigung des Immunsystems,
  • hormonähnliche Effekte.

Mutterkornalkaloide können bei einer Schwangerschaft zum plötzlichen Einsetzen der Wehen führen.

Nerventoxine können ohne sichtbare Ursache

  • Zittern,
  • Krämpfe und
  • Tod zur Folge haben.

Toxinmengen, die keine akuten Krankheitssymptome auslösen, können

  • krebserzeugend sein,
  • Erbschäden bewirken und
  • zu Missbildungen beim Embryo führen.

Einige Mykotoxine reichern sich im Körper in bestimmten Zielorganen (v. a. Leber und Nieren) an und werden z. T. zu gefährlicheren Substanzen umgelagert.

Bedeutung der Mykotoxine

Mykotoxine haben die Menschheit seit Beginn des organisierten Nahrungsmittelanbaus bedroht. Der Ergotismus, eine Krankheit, die nach Verzehr von Mutterkorn auftritt, wird bereits in der Bibel beschrieben. An Mutterkornvergiftung starben im Mittelalter Hunderttausende von Menschen (Antoniusfeuer). Andere Daten weisen daraufhin, dass auch die Giftstoffe von Fusarienpilzen schon im Europa des Mittelalters bis hin zur amerikanischen Kolonialzeit eine bedeutende Krankheitsursache waren.

Die Suche nach Mykotoxinen war ursprünglich eine Untersuchung einzelner menschlicher oder tierischer Erkrankungen, für die man keine Ursachen wie Mikroorganismen, Pflanzengifte, Schwermetalle oder Pestizidrückstände finden konnte. Schritt für Schritt wurde klar, dass verschimmeltes Tierfutter oder mit Schimmelpilzen infizierte Futtermittel für eine Reihe von Erkrankungen bei Nutztieren verantwortlich waren, wie z. B. das Östrogensyndrom bei Schweinen, Futterverweigerung oder eine massenhafte Erkrankung von Truthähnen, die "Turkey X Disease". Dass dieselben Verbindungen auch in menschlichen Nahrungsmitteln vorhanden sein können und dann möglicherweise Ursache von Krankheiten sind, zeigte sich erst, nachdem die Untersuchungsmethoden genauer wurden und man in der Lage war, eine Vielzahl von Lebensmitteln und Lebensmittelbestandteilen zu untersuchen.

Die Mykotoxinkontamination von Lebens- und Futtermitteln ist ein weltweites Problem. Die UN Food and Agriculture Organization (FAO) schätzt, dass bis zu 25 % der Weltproduktion an Getreide und daraus hergestellten Grundnahrungsmitteln durch Mykotoxin bildende Pilze befallen sind. Es wird angenommen, dass eine Menge von ca. 1.000 Mio. t an Lebensmitteln durch eine Kontamination mit Mykotoxinen verloren geht.

Die Aufnahme von Mykotoxinen über die Nahrung stellt sicher die wichtigste Quelle einer Mykotoxinbelastung dar. Eine weitere Belastung kann aber auch durch Inhalation von Pilzsporen (verschimmelte Wände, Müll u. a.) erfolgen.

Schimmelpilze bereiten sich oft in feucht-warmem Milieu aus, besonders an weichen, stark wasserhaltigen Lebensmitteln (z. B. Kirschen).

Wegen des hohen Standards der Nahrungsmittelproduktion in Mitteleuropa und anderen entwickelten Staaten wird hier eine akute Gefährdung durch Mykotoxine jedoch als gering eingeschätzt.

Wo Gefahren erkannt werden, werden wirksame gesetzliche Maßnahmen ergriffen.

In subtropischen und tropischen Gebieten bestehen nach den Ergebnissen epidemiologischer Untersuchungen zum Teil erhebliche Risiken, die u. a. durch Klima, besondere Essgewohnheiten, mangelhafte Lagertechniken und Ausbildungsmangel verursacht werden. Erst in den Jahren 2004, 2005 und 2006 starben jeweils in Afrika über 300, 32 und 21 Personen wegen des Verzehrs von stark mit Aflatoxinen belastetem Mais, welcher durch kleinbäuerliche Subsistenzwirtschaft in schlechtem Zustand in Silos eingelagert wurde und in die Lebensmittelkette gelangte.

Bei einer Vergiftung mit Mykotoxinen besteht oftmals ein erhöhtes Risiko, an Krebs zu erkranken, wenn ein Mensch weitere Risikofaktoren wie z. B. eine Virusinfektion mit Hepatitis B (für Leberkrebs bei Aflatoxinen) aufweist.

Bildung von Mykotoxinen

Mykotoxine werden von Schimmelpilzen während des Wachstums gebildet. Ein üppiges Pilzwachstum muss aber nicht gleichzeitig mit einer starken Toxinbildung verbunden sein, umgekehrt kann auch ein schwaches Pilzwachstum eine starke Toxinbildung zur Folge haben. Die Pilze wachsen nicht nur an der Oberfläche, sondern dringen tief in das Ernteprodukt oder Lebensmittel ein. Mykotoxine werden entweder in das Substrat, auf dem die Pilze wachsen, ausgeschieden, oder in den Zellen eingelagert und dann freigesetzt, wenn das Pilzmyzel (Zellverbund der Pilzfäden) auseinander bricht. Auch die Sporen der Schimmelpilze können Mykotoxine enthalten.

Allerdings bilden nicht alle Schimmelpilze Mykotoxine. Meist sind es nur bestimmte Arten, wobei sich das Toxinbildungsvermögen bei einer Art wiederum von Stamm zu Stamm stark unterscheiden kann.

Nahrungsmittel bilden ideale Voraussetzungen für die meisten Schimmelpilzarten: Kohlenhydrate, pflanzliche und tierische Öle sowie organisch und anorganisch gebundener Stickstoff erlauben bei günstiger Temperatur, günstigem pH-Wert und ausreichendem Wassergehalt ein optimales Wachstum.

Es lassen sich drei Wege unterscheiden, über die Mykotoxine in Nahrungsmittel gelangen können:

1. Primärkontamination

Die Lebensmittelrohstoffe sind von Toxinbildnern (Pilzen) befallen und werden dadurch toxinhaltig. Während der weiteren Verarbeitung wird das Pilzmyzel so zerkleinert und fein verteilt, dass es im Endprodukt nicht mehr sichtbar ist. Der Konsument kann dann eine mögliche Kontamination mit Mykotoxinen nicht erkennen. Bei Getreide unterscheidet man aus landwirtschaftlicher Sicht bei den Mykotoxin bildenden Pilzen sogenannte Feldpilze und Lagerpilze. Die Feldpilze siedeln sich meist auf grünen Pflanzen an und können Pflanzenkrankheiten mit entsprechenden Ernteverlusten verursachen. Pflanzenbefall und Toxinbildung müssen aber nicht mit Ertragsverlusten verbunden sein. Lagerpilze treten meist erst nach der Ernte bei unsachgemäßer Lagerung auf.

2. Sekundärkontamination

Das fertige Lebensmittel verschimmelt und wird somit mit Mykotoxinen kontaminiert. An der wachsenden, oft schon charakteristisch durch Konidien(sporen)bildung verfärbten Pilzkolonie kann der Konsument ein mögliches Mykotoxinrisiko erkennen.

3. Carry over

Bei Nutztieren, die toxinhaltige Futtermittel aufgenommen haben, können einzelne Mykotoxine in unveränderter oder verstoffwechselter (metabolisierter) Form in verschiedenen Organen abgelagert oder ausgeschieden werden. Auf diese Weise können Lebensmittel tierischer Herkunft (Fleisch, Eier, Milch, Milchprodukte) Mykotoxine enthalten, ohne dass das Produkt selbst verschimmelt ist. Auch eine solche Kontamination ist äußerlich nicht erkennbar.

Maßnahmen zur Verringerung von Mykotoxinen

Da Mykotoxine chemisch sehr stabile Verbindungen sind und es nur wenige und in Lebensmitteln nur sehr beschränkt wirksame Methoden zu ihrer Detoxifizierung gibt, ist die entscheidende Präventivmaßnahme die Verhinderung der Verschimmelung von Futter- und Lebensmitteln. In der Praxis kann dies nur durch Reduktion von Pilzinfektionen stattfinden. Wichtige Vorraussetzungen liegen hierfür im agrartechnischen Bereich, z. B. durch Auswahl der Fruchtfolge, Anbau standortgerechter Sorten, schonende Ernteverfahren, sinnvolles Düngen und Verwendung von Pflanzenschutzmitteln, Vermeidung von Staunässe sowie geeigneter Pflanzabstand, und im Bereich der sachgemäßen Lagerung, Verarbeitung und Konservierung von Futter- und Lebensmitteln, z. B. durch möglichst sachgemäße Einstellung der Feuchte und der Temperatur.

Für den Haushalt sind folgende Punkte zu beachten (vgl. auch die sieben Hauptregeln der Lebensmittelhygiene):

  • Unbedenklich sind schimmelgereifte Käse (z. B. Roquefort, Camembert) und dessen "wandernder" Schimmel auf Schnittkäse; zur besseren Abgrenzung von "echtem" Schimmelbefall sollte Käse immer in separaten Verpackungen aufbewahrt werden.
  • Je flüssiger die Lebensmittel (z. B. Kompott, Saft, weiche Pfirsiche usw.) sind, desto schneller ist die Ausbreitung des Schimmels und seiner Toxine möglich. Solche vom Schimmel befallenen Lebensmittel müssen weggeworfen werden. Angefaultes Obst sollte weder gegessen noch weiter zu Kompott oder Konfitüre verarbeitet werden.
  • Angeschimmelte Konfitüren und Gelees sollten grundsätzlich verworfen werden. Da geöffnete Diätkonfitüren (niedrigerer Zuckergehalt) schimmelanfälliger sind, sollten sie stets im Kühlschrank gelagert werden.
  • Schimmelstellen auf ganzen Brotstücken können großzügig ausgeschnitten werden; bei Schnittbrot sollten neben der angeschimmelten Scheibe unbedingt ein bis zwei darunter liegende Scheiben entfernt werden.
  • Bei Nüssen geht die Gefahr oft von angeschimmelten einzelnen Nüssen aus, die deshalb unbedingt aussortiert werden müssen. Falls Schimmelgeruch oder
    -geschmack wahrnehmbar ist, ist vom Verzehr dringend abzuraten.
  • Die Samenhaut von Nüssen (z. B. Pistazien) kann mehr Mykotoxine als tiefer liegende Schichten enthalten und sollte deshalb in Hinblick auf die Mykotoxinbelastung – falls möglich – vor dem Verzehr entfernt werden.

Verschimmelte Produkte dürfen auf keinen Fall an Tiere verfüttert werden, da Mykotoxine Tiere genauso schädigen können wie den Menschen!

Weiterführende Literatur

European Commission Joint Research Center (JRC), Insitute for Reference Materials and Measurements, Technical Notes, Mycotoxin factsheet, by Donata Lerda, 2nd edition, Geel, 2009.

Erster Arbeitsbericht der Arbeitsgruppe Lebensmittelqualität und -sicherheit QUASI, der Agrar- und Ernährungswissenschaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität, Kiel, 2002.

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