Ugrás a tartalomhoz

Élelmiszer-kémia

Csapó János – Csapóné Kiss Zsuzsanna

Mezőgazda Kiadó

11.2. A mikroorganizmusok által termelt mérgek

11.2. A mikroorganizmusok által termelt mérgek

A mikroorganizmusokkal fertőzött élelmiszereket a bennük elszaporodott baktériumok és a penészek toxinjai teszik mérgezővé. A mikroorganizmusok által termelt mérgek lehetnek exotoxinok vagy endotoxinok. Az exotoxinokat a mikrobák életműködésük során juttatják a környezetükbe, az endotoxinok viszont csak a mikrobasejtek elhalása után szabadulnak fel.

11.2.1. Baktériumtoxinok

Az élelmiszerekbe jutott kórokozók kétféle módon veszélyeztetik a fogyasztók egészségét. Az élelmiszer-fertőzést okozó mikrobák a szervezetbe jutva az emésztőcsatornában elszaporodnak, és jellegzetes megbetegedéseket váltanak ki. Élelmiszer-mérgezés esetén az élelmiszerben termelt toxinok okozzák a kóros tüneteket. Az első esetben tehát az emberi szervezetben, az utóbbinál az élelmiszerben játszódik le a baktérium nagyarányú elszaporodása.

A botulizmus a legveszélyesebb ételmérgezés, amelyet egy szaprofita anaerob baktérium, a Clostridium botulinum törzsei okoznak. A spórák a talajból szennyeződéssel kerülnek az élelmiszerbe, ott gyorsan elszaporodva botulotoxin nevű exotoxint termelnek, ami idegméreg. E toxikus fehérje hat komponensből áll, amelyek közül az A típus molekulatömege 900 ezer-egymillió-dalton között, a B típusúé 60 ezer dalton körül van. Mérgező hatása igen nagy; 1 µg A típusú botulotoxin egy ember halálát okozhatja, ugyanis megbénítja a szívműködést és a légzést. A toxint termelő mikroorganizmusok általában kolbászban, füstölt, illetve sózott húsokban és halakban, továbbá hús- és ételkonzervekben szaporodhatnak el. Legveszélyesebbek a rosszul hőkezelt konzervek, amelyekben a baktériumok spórái nem pusztulnak el, és a légmentes zárás anaerob viszonyokat teremt. A botulotoxinnal fertőzött étel elfogyasztása után 12–14 órán belül fejfájás, rosszullét, hányás, hasmenés és súlyos bénulási tünetek jelentkeznek. A halált a légzési központ bénulása okozza. A botulotoxin hőérzékeny fehérje, ezért a házi készítmények alapos főzésével és átsütésével védekezhetünk ellene.

A sztafilokokkuszos ételmérgezést a nyaranként az élelmiszerekben elszaporodó Staphylococcus aureus törzsek okozzák. Ezek a baktériumok széles hőmérséklet- és pH-határok között összetett méreganyag-tartalmú enterotoxint termelnek. Az enterotoxinok hőálló, hosszabb főzéssel sem hatástalanítható, a gyomorsavnak és az emésztőnedveknek is ellenálló, gyorsan felszívódó polipeptidek. A mérgezési tünetek 2–6 órával a toxintartalmú étel elfogyasztása után lépnek fel, erős hányinger, gyomorgörcsök és hasmenés formájában. A székletben gyakran vér is kimutatható. Láz nem szokott jelentkezni. Az élelmiszerek elsősorban ott fertőződhetnek, ahol a feldolgozást kézzel végzik, a baktérium ugyanis a környezetben szinte mindenütt jelen van. Az élelmiszerrel közvetlenül foglalkozó személyek kezének tisztaságára ezért különös gondot kell fordítani.

Szalmonellás ételfertőzés esetén 12–24 óra múlva hányás, hasi görcsök, hasmenés és magas láz jelentkezik. A fertőzést a Salmonella enteritidis által termelt endotoxinok okozzák. E bélbaktériumok egyes típusai egészen enyhe vagy tünetmentes lefolyású eseteket okoznak, máskor viszont a fertőzés megközelíti a hastífusz súlyosságát. Főként a húsos, tojásos és tejes ételek okoznak szalmonellás megbetegedést. A szalmonellás ételfertőzések ellen a tisztasági rendszabályok gondos megtartása az egyetlen védekezési lehetőség.

A proteáztermelő baktériumok hatására az élelmiszerek fehérjetartalma aminosavakra bomlik, amelyek közül egyesek dekarboxileződnek. Ennek során az emberi szervezetben káros biogén aminok keletkeznek. Ezek közül a hisztamin(11.8. ábra)erősértágító, a bőr és főként az arc kipirulását okozó vegyület, amely rosszullétet és erős vérnyomás-ingadozást is kiválthat. Jelentős szerepe van a nem friss, fehérjetartalmú ételek fogyasztása után jelentkező allergiás megbetegedésekben.

A tiramin, amely a tirozinból dekarboxileződéssel keletkezik, vérnyomást fokozó vegyület (11.8. ábra).Egyes sajtok érése közben is keletkezik, azonban az ezek fogyasztásával a szervezetbe jutó mennyiség enzimesen oxidálódik, így gyorsan hatástalanná válik. Néhány nyugtató ezt a lebontást gátolja, amikor is a tiramin veszélyes vérnyomás-emelkedést okozhat.

11.8. ábra - A tiramin és a hisztamin keletkezése

kepek/11-8.png


Összefoglalva tehát elmondható, hogy a hisztidinből keletkezett hisztamin az állati szövetekben, a parajban és a borban, a tirozinból keletkező tiramin sajtokban és halkonzervekben, a lizinből keletkező kadaverin és az ornitinből keletkezett putreszcin a romlott húsokban, az argininből keletkezett agmatin a sajtokban, a szerinből keletkező etanol-amin a foszfatidokban fordul elő.

11.2.2. Mikotoxinok

Az élelmiszerek penészesedése nemcsak undorkeltő hatású, hanem a mikroszkopikus gombák által termelt mérgező anyagok, a mikotoxinok keletkezése miatt is káros. A mikotoxinok egyes penésztörzsek másodlagos anyagcseretermékei, amelyek mérgező hatása elérheti a legerősebb mérgekét, és egyeseknek rákkeltő hatásuk is van. A mikotoxinok által okozott megbetegedést mikotoxikózisoknak nevezzük. A mikotoxinok kémiai szerkezetük alapján lehetnek kumarin-, malonát-, mevalonát- és acetátszármazékok, továbbá telítetlen laktonok. Mai tudásunk szerint a mérgező és a karcinogén anyagcseretermékek létrehozására képes penészgombafajok száma több mint 200, és ezek mintegy százféle mikotoxint termelnek. A mikotoxin-képződés veszélye elsősorban a trópusi és a szubtrópusi környezetben lévő növénytermékeket fenyegeti, amelyek a trópusokról származó takarmány-alapanyagok (földimogyoró, gyapotmagliszt) vásárlásával kerülnek hazánkba, és hazai viszonyaink között is kialakulhatnak ezek a mérgező anyagok.

1960-ban Angliában több mint 100 ezer kis pulyka pusztult el az Aspergillus flavus fajhoz tartozó törzsek által termelt aflatoxin-mérgezésben. A toxinról bebizonyosodott, hogy nemcsak májkárosodást okoz, hanem rákkeltő hatása is van. Az Aspergillus flavuson kívül az Aspergillusparasiticus, sőt néhány Penicillium törzs is termel aflatoxinokat. Ezen penészek növekedési optimuma 30 °C körüli, nagy páratartalmú közegben van, ezért az aflatoxin-képződés főleg trópusi környezetben következik be.

Elsősorban földimogyoróban, gyapotmagban, rizsben, kukoricában, szójamagban, gabonamagvakban és más takarmánynövényekben mutattak ki aflatoxint. A penészekben 14, szerkezetileg rokon változata képződik, amelyek közül legfontosabbak a B1 és B2(11.9. ábra), a G1 és G2. Valamennyien difurán-kumarin származékok, vízben jól oldódnak és hőállóak. A B betűjelű toxinok UV fényben kék színnel, a G betűjelűek zöld színnel fluoreszkálnak.

11.9. ábra - Az aflatoxin B1 és B2

kepek/11-9.png


A tejtermelő háziállatok által a takarmánnyal elfogyasztott aflatoxinok néhány százaléka hidroxilált formában a tejben is megjelenik, amelyeket M1és M2 változatoknak neveznek. Mivel az aflatoxin M1 és M2 is toxikus, fennáll a veszélye annak, hogy nemcsak a penészes takarmányt fogyasztó állat hullik el, hanem a tünetmentes állat tejétől az ember is mikotoxikózist kaphat. A legmérgezőbb aflatoxin a B1 és M1, majd sorrendben a G1, az M2, a B2 és a G2 módosulat következik. Mérgező hatásukat a sejtekben lejátszódó fehérjeszintézis és az enzimműködés megzavarásával fejtik ki. Kísérleti állatokon májrákot is okoztak. Az állatok érzékenysége az aflatoxinokkal szemben nagyon különböző: legveszélyesebb a naposkacsára, a kis pulykákra, valamint a halakra; a többi háziállat közül leginkább a sertés, legkevésbé a juh érzékeny rá.

Az aflatoxin nemcsak penészes étellel kerülhet az emberi szervezetbe, hanem a fertőzött takarmánnyal etetett állatok húsával és tejével is. Az élelmiszerek maximális aflatoxin-tartalmát 30 µg/kg, néhány országban 5–20 µg/kg szinten szabták meg. Az aflatoxin-tartalmú élelmiszerek és takarmányok méregtelenítése nehéz. A fizikai eljárások közül a nedves hőkezelés és az extrahálás, a kémiaiak közül az ammóniás, lúgos inaktiválás jöhet számításba. Felfedeztek továbbá néhány aflatoxin-elbontó baktériumot is. Az aflatoxint termelő penészgombák gyakran szterigmatocisztint is termelnek, amely májrákot okozó, világossárga színű mikotoxin.

Az ochratoxinokat az Aspergillus ochraceus állítja elő, de más Aspergillus törzsek és Penicilliumok is termelik a toxint. Ezek a penészek a természetben a meleg éghajlati övek talajában és az ott termesztett növényekben nagyon gyakoriak. Az ochratoxinok az aflatoxinhoz hasonlóan mérgezőek, de azokkal ellentétben karcinogén hatásuk nem bizonyított. Fehérjékhez kapcsolódva felhalmozódnak a vesében, a májban és az izmokban; elsősorban a veseműködést zavarják. A három (A, B, C) változat közül az ochratoxin A (11.10. ábra) keletkezik a legnagyobb mennyiségben, és ez egyben a legmérgezőbb is. Olyan hidroxikumarin-karbonsav-származék, amelyhez peptidkötéssel L-fenilalanin kapcsolódik. Az ochratoxin B nem tartalmaz klórt, az ochratoxin C pedig az ochratoxin A etilészter-származéka. Az ochratoxinokról a fenilalanin karboxipeptidázzal vagy kimotripszinnel lehasítható (11.10. ábra). A kapott származékok ugyancsak toxikusak. Az ochratoxinok nemcsak az emésztő rendszerből, hanem a bőrön keresztül felszívódva is kifejthetik hatásukat.

11.10. ábra - Az ochratoxin A hidrolízise

kepek/11-10.png


A patulin a Penicillium és az Aspergillus törzsek anyagcsereterméke, amelyek alacsony hőmérsékleten is képesek a toxin termelésére. Ezek a penészek a gyümölcsökön, zöldségféléken, gabona- és húsárukon egyaránt megtalálhatók, ezeknek a törzseknek azonban csak kis hányada képes a patulin termelésére. A patulin, amely szerkezetét tekintve telítetlen lakton, karcinogén és mutagén hatású. A kereskedelemből származó almalevekben és almaborokban több esetben kimutattak patulint. Ez arra figyelmeztet, hogy az alma feldolgozásakor feltétlenül ki kell válogatni az ún. barnaromlásos gyümölcsöket, mert ezt az elváltozást a patulintermelő gombák okozzák. Az élelmiszer-ipari termékek méregtelenítése a patulin hőstabilitása miatt nagyon nehéz, kén-dioxid adagolásával, illetve az almaborok aktív szenes kezelésével értek el némi eredményt.

A Fusarium nemzetségbe tartozó gombák többféle olyan mikotoxint termelnek, amelyek mind élelmezés-egészségügyi, mind állat-egészségügyi szempontból fontosak. Legismertebb ezek közül a zearalenon (F2-toxin) és a trichotecén-mikotoxinok. A zearalenon, kémiai szerkezetét tekintve rezorcilsav-lakton, ösztrogén hatású anyag, amely elsősorban a sertéseknél okozott nagy károkat. Laktonszerkezete miatt rákkeltő hatást is tulajdonítanak neki. A trichotecén-toxinok szeszkviterpenoid vegyületek, amelyek trichotekánvázat tartalmaznak. Több mint 30 vegyület tartozik ebbe a csoportba, amelyek közül a T2-toxin a legismertebb (11.11. ábra). Ismertebb trichotecén-toxin még a diacetoxi-scirpenol (DAS) és a dezoxinivalenol vagy vomitoxin (DON), valamint a néhány éve felfedezett fumonizinek (B1, B2, B3. stb.), amelyek közül humán-egészségügyi szempontból a fumonizin B1 (FB1) a legjelentősebb, mivel rákkeltő hatásúnak bizonyult. A Fusarium gombák a mérsékelt és a hideg égövi talajok termőfelszínén élnek, különösen nagy páratartalmú nyarakon fertőzik a szemesterményeket, majd a mikotoxinok termelésének mértéke a termények további tárolási módjától függ. Így pl. nedves, hideg (0–4 °C) környezetben képződik a legtöbb méreganyag, ezért a Fusarium-toxinoktól származó megbetegedések elsősorban tavasszal jelentkeznek. A fertőzött takarmánnyal a toxinok bejutnak az állati szervezetbe, ahol nemcsak az állatok egészségét károsítják, hanem eredeti vagy metabolizált formában az állati szövetekben, illetve szervekben akkumulálódnak, amelyek elfogyasztása után az emberi szervezetbe is bejuthatnak.

11.11. ábra - Zearalenon és trichotecén-mikotoxinok

kepek/11-11.png


A Fusarium-toxinok az emberi szervezetben hányást, hasmenést, gyulladásokat, vérzékenységet okoznak. A vérképzés súlyos zavara is előállhat, ami általános rosszulléttel kezdődik, és orvosi beavatkozás nélkül halálos kimenetelű is lehet. A mérgezés esetenként szédüléssel, végtagrángással és hasi fájdalmakkal jár, súlyos esetben tudatzavart, majd halált okoz. A Fusarium-toxinok a sütés és a főzés hőmérsékletén nem bomlanak el, és a kémiai hatásokkal szemben is ellenállók. A fertőzött gabonák évekig toxikusak maradnak. Az ilyen termények nemdetoxikálhatók, tehát sem takarmányként, sem élelmiszerként nem hasznosíthatók. A Fusarium-toxinok elleni védekezés egyetlen lehetősége a megelőzés a helyes agrotechnika és a megfelelő terménytárolási módszerek alkalmazása. Egyes Aspergillus fajok neurotoxikus, ún. tremorgén anyagokat is termelnek, amelyek vagy bénítóan hatnak a központi idegrendszerre, vagy hosszabb ideig tartó remegést, reszketést idéznek elő. Ilyen ciklikus peptidszerkezetű tremorgén toxint termel pl. az Aspergillusflavus, az Aspergillus fumigatus, az Aspergillus ustus és az Aspergillus clavatus. Ezekben a tremorgén toxinokban mindig található indolrész, azaz triptofán, amely a bioszintézis egyik kiinduló anyaga. A fumitremorgénekben ezenkívül egy szubsztituált, triptofánból és prolinból álló diketo-piperazinváz is felismerhető. A triptokivalin és a triptokivalon tetrapeptidek triptofánból, antranilsavból, valinból és metilalaninból vagy alaninból épülnek fel. Egyes Penicillium fajok is termelnek tremorgén neurotoxinokat, és feltételezhető, hogy az egyes, háziállatokon kitört idegrendszeri megbetegedések is ilyen gombák anyagcseretermékeire vezethetők vissza.