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  • Patulin

    Bildung und Wirkung von Patulin

    Chemisch ist das Mykotoxin Patulin ein fünfgliedriges ungesättigtes Lacton.

    Es wird von gewissen Penicillium-, Aspergillus- und Byssochlamis-Arten, vor allem von Penicillium (P.) expansum gebildet.

    Patulin hat antibiotische Eigenschaften und wurde als genotoxisch eingestuft, nicht jedoch als krebserzeugend. Es gilt als Nervengift und kann zu Erbrechen, Verdauungsstörungen (Magenschleimhautentzündungen einschließlich Blutungen) führen. Außerdem soll es leberschädigend sein.

    P. expansum ist die Hauptursache der Fäulnis von Äpfeln und vielen anderen Früchten und Gemüse. Daher wird Patulin meist in Obst und Gemüse gefunden, wobei besonders braunfaule Äpfel dieses Toxin enthalten können. Aber auch andere Lebensmittel wie Brot und Fleischprodukte bieten diesen Pilzen gute Wachstumsbedingungen und können daher Patulin enthalten.

    In etwa 40 % der braunfaulen Stellen von Äpfeln ist Patulin nachweisbar. Die Patulin-Gehalte in den befallenen Stellen von Äpfeln können bis zu über 80 mg/kg enthalten, sodass geringe Mengen verschimmelter Äpfel ausreichen, um eine große Menge Apfelsaft auf Werte bis oder über 50 µg/kg zu kontaminieren. Eine Diffusion des Toxins in gesundes Gewebe wurde bisher bei Tomaten, Birnen und Pfirsichen nachgewiesen.

    Dagegen ist das Mykotoxin bei Äpfeln in einem Abstand von mehr als 2 cm von der befallenen Stelle nicht mehr nachweisbar. Allerdings wurde auch über das Vorkommen von Patulin in Äpfeln berichtet, welche eine Kernfäule aufwiesen und somit ohne Aufschneiden keinen Hinweis auf Verderb lieferten.

    Patulin kommt häufig in Fruchtsäften vor, vor allem in Apfelsaft. Bei der Vergärung der Fruchtsäfte werden jedoch 99 % der Toxinmenge abgebaut, sodass das fertige Produkt für den Verbraucher in der Regel unschädlich ist.

    Patulin ist gegenüber Hitze relativ beständig und im pH-Bereich von 3,0 bis 6,5 stabil, bei höheren pH-Werten geht die toxische Wirkung verloren.

    Seit 1. November 2003 sind in der Europäischen Union Höchstmengen für Patulin in verschiedenen Fruchtsaft, Fruchtsaftprodukten und Fruchtprodukten, insbesondere aus Äpfeln, festgelegt.

    Darüber hinaus hat die Europäische Kommission für Unternehmen der Apfel verarbeitenden Industrie Empfehlungen zur Prävention und Reduzierung der Patulinkontamination von Apfelsaft und Apfelsaftzutaten in anderen Getränken erarbeitet.

    Sie sind in folgende zwei Abschnitte unterteilt:

    • Empfohlene Verfahren auf der Grundlage der guten landwirtschaftlichen Praxis: vor der Ernte, bei Ernte und Transport bis zur Handhabung und Lagerung der Früchte nach der Ernte für den Frischobstmarkt.
    • Empfohlene Verfahren auf der Grundlage der guten Herstellungspraxis: Transport, Kontrolle und Pressen von Früchten sowie Verpackung, Endverarbeitung und Qualitätsbewertung von Fruchtsäften.

    Entscheidend für die Minimierung des Patulingehalts ist jedoch das Aussortieren von angefaulten Äpfeln.

    Nach verschiedenen Verarbeitungsschritten bei der industriellen Herstellung von Apfelsaftkonzentrat (Pasteurisierung, Enzymbehandlung, Mikrofiltration und Verdampfung) sinkt der durchschnittliche Patulingehalt um jeweils 40 %, 28 %, 20 % bzw. 28 % (Welke et al., 2009). Ähnliche Ergebnisse ergaben sich auch bei einem direkten Vergleich der Einkonzentrierung durch ein konventionelles Rotations-Vakuum-Filter-Verfahren (39 % weniger Patulin) mit einer Ultrafiltrationsanlage (25 % weniger Patulin). Nach letzterer Forschungsarbeit (Acar et al., 1998) wurde außerdem eine Verringerung der Patulinbelastung um 54 % durch das Hochdruckbesprühen zur Faulstellenentfernung ermittelt.

    Der Wissenschaftliche Lebensmittelausschuss der Europäischen Union (SCF) hat in seiner Sitzung am 8. März 2000 eine vorläufige maximal tolerierbare tägliche Aufnahme (PMTDI) von 0,4 µg/kg Körpergewicht befürwortet.

    In einer EU-weit durchgeführten Studie (SCOOP, 2002) wurden Daten zu verschiedenen Apfelerzeugnissen sowie Birnen- Trauben- und anderen Säften gemeldet. Während Birnen,- Trauben- und andere Säfte selten und nur sehr geringfügig mit Patulin belastet waren, stachen z. B. Patulingehalte von 1.227 µg/kg in einem österreichischen Apfelsaftkonzentrat und 1.150 µg/kg in einem italienischen Apfelsaft heraus. Der höchste Gehalt in einem vergorenen, französischen Apfelerzeugnis (Cidre) betrug 1.604 µg/kg.

    Aufgrund der mittleren Verzehrsmengen für bestimmte Bevölkerungsgruppen wurde berechnet, wie stark der PMTDI ausgeschöpft wird. Der höchste Wert (für vielverzehrende Mädchen im Alter von 4–6 Jahren) lag mit 0,066 µg/kg Körpergewicht und Tag noch deutlich darunter. Für italienische Vielverzehrer von frischem Obst (ohne Unterschied nach Alter und Geschlecht) wurde ein Wert von 0,14 µg/kg Körpergewicht und Tag erreicht.

    Insgesamt bleibt das Fazit, dass die Patulinaufnahme in ganz überwiegendem Maße durch den Verzehr von Apfelsäften und Apfelerzeugnissen erfolgt.

    Quellen und weiterführende Hinweise

    Acar, J., Gökmen, V., Taydas E. E.: The effects of processing technology on the patulin content of juice during commercial apple juice concentrate production. Zeitschrift für Lebensmitteluntersuchung und -forschung A, 207, 328–331 (1998).

    Empfehlungen der Kommission vom 11. August 2003 zur Prävention und Reduzierung der Patulinkontamination von Apfelsaft und Apfelsaftzutaten in anderen Getränken.

    Europäische Kommission, Report on Task for scientific cooperation (SCOOP). Report of experts participating in Task 3.2.8, Assessment of dietary intake of Patulin by the EU Member States, March 2002.

    Morales, H., Marín, S., Ramos, A. J., Sanchis, V.: Influence of post-harvest technologies applied during cold storage of apples in Penicillium expansum growth and patulin accumulation: A review. Food Control 21, 953–963 (2010).

    Moss, M. O., Long, M. T.: Fate of patulin in the presence of the yeast Saccharomyces cerevisiae. Food Additives and Contaminants 19, 387–399 (2002).

    Rychlik, M., Schieberle, P.: Model studies on the behavior of the mycotoxin patulin in apples, tomatoes, and wheat bread. European Food Research and Technology 212, 274–278 (2001).

    Welke, J. E., Hoeltz, M., Dottori, H. A., Noll, I. B.: Effect of processing stages of apple juice concentrate. Food Control 20, 48–52 (2009).

    Weitere Quellen finden sich auch beim Beitrag Mykotoxine – Giftige Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen.

    Anhang

    Chemischer Aufbau von Mykotoxinen

    Abbildung 1: Chemischer Aufbau von Mykotoxin Patulin