Mykotoxine: Eine allgegenwärtige Gefahr.

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Mykotoxine sind eine große und vielfältige Gruppe natürlich vorkommender, von Pilzen (Schimmelpilzen) produzierter, toxischer Substanzen. Diese schädlichen Verbindungen können eine Vielzahl von Rohstoffen kontaminieren und stellen eine erhebliche Gefahr für die gesamte Wertschöpfungskette der Futtermittelproduktion und Tierhaltung dar. Sie können das Wohlergehen der Tiere beeinträchtigen, ihre Leistungsfähigkeit stark verringern und somit die Nachhaltigkeit und Rentabilität der Branche gefährden.

Unter den vielen bekannten Mykotoxinen sind aufgrund ihrer Verbreitung und schädlichen Auswirkungen auf Nutztiere vor allem Aflatoxine (AF), Deoxynivalenol (DON), Ochratoxin A (OTA), T-2-Toxin (T-2/HT-2), Fumonisine (FB), Zearalenon (ZEA) und Mutterkornalkaloide von Bedeutung. Diese Verbindungen können eine Vielzahl gesundheitsschädlicher Auswirkungen haben. Sie können verschiedene lebenswichtige Organe wie Leber und Nieren beeinträchtigen, das zentrale Nervensystem stören oder unerwünschte östrogene Wirkungen haben.

Auf zellulärer Ebene entfalten Mykotoxine ihre schädliche Wirkung über mehrere Schlüsselmechanismen. Sie können die Proteinsynthese hemmen, die Genexpression verändern und direkte Membranschäden verursachen. Dies führt zu strukturellen und funktionellen Veränderungen der Proteine sowie zu einer Verringerung der Gesamtleistungsfähigkeit der Zellen. Darüber hinaus tragen alle Mykotoxine durch die Förderung der Lipidperoxidation, welche die Zellmembranen im Wesentlichen schädigt, zum oxidativen Stress in den Zellen bei.

Diese Zellschäden sind zwar nicht sofort sichtbar, ihre kumulativen Auswirkungen zeigen sich jedoch im Laufe der Zeit in Form von umfassenderen Erkrankungen und einer verminderten Organfunktion. Gewebe mit einem hohen Proteinumsatz und schnellem Wachstum, wie das Immunsystem und das Darmepithel, sind besonders anfällig für Mykotoxine. Tiere, die Mykotoxinen ausgesetzt sind, zeigen daher häufig unspezifische Symptome. Dazu können eine verringerte Gewichtszunahme, eine verringerte Futtereffizienz, eine verminderte Ei- und Milchproduktion sowie verschiedene Reproduktionsstörungen gehören. Das erschwert die Diagnose und macht regelmäßige Analysen erforderlich.

Abbildung 1: zeigt, dass die Auswirkungen von Mykotoxinen auf Tiere von verschiedenen Faktoren abhängen: der Tierart, der Art des Mykotoxins, der Expositionshöhe, der Dauer der Exposition und dem Gesundheitszustand des Tieres.

Mykotoxine sind ein weit verbreitetes Problem in verschiedenen Futtermitteln für Nutztiere – von Kraftfutter über Heu bis hin zu Silage. Forschungsergebnisse zeigen übereinstimmend, dass wichtige Futtermittel häufig betroffen sind. Die Kontaminationsraten können dabei zwischen 2 % und 100 % bei Mais und Silage, zwischen 7 % und 100 % bei Weizen und Weizenkleie sowie zwischen 24 % und 100 % bei Sojaextraktionsschrot liegen.

Diese hohe Prävalenz zeigt sich auch im Mischfutter, wobei die Kontaminationsraten stark variieren (Abbildung 2). Eine umfassende Untersuchung zum Vorkommen von Mykotoxinen in Futtermittelproben aus Amerika, Europa und Asien ergab, dass 81 % der Proben positiv auf mindestens ein Mykotoxin getestet wurden. Selbst in Mischfutterrationen gibt es erhebliche Schwankungen. Die Kontaminationsrate reicht von „nicht nachweisbar” bis zu 66 % in Proben aus England und sogar 80 % bis 100 % in Proben aus Südafrika. Diese Zahlen unterstreichen die weltweite Bedeutung dieser Problematik.

Abbildung 2: Mykotoxinkontamination in verschiedenen Futtermitteln.

Mykotoxine sind in der Tierhaltung weit verbreitet. Sie können bereits lange vor der Ernte entstehen und sich während der Trocknung, Verarbeitung und Lagerung weiter ausbreiten. Ihre Entwicklung wird weitgehend von den Umweltbedingungen beeinflusst. Zu den wichtigsten Faktoren zählen Temperatur und Luftfeuchtigkeit, da sie sich direkt auf das Pilzwachstum und die Toxinproduktion auswirken. Doch nicht nur das Klima spielt eine Rolle: Auch der pH-Wert, die Nährstoffverfügbarkeit und die Insektenaktivität sind von Bedeutung. Weitere Faktoren, die den Kontaminationsgrad beeinflussen, sind die geografische Lage, ackerbauliche Maßnahmen, das jeweilige Erntejahr sowie die Dauer und die Bedingungen der Lagerung.

Da das globale Klima immer heißer und feuchter wird, erwarten Experten erhebliche Veränderungen in der Entwicklung und Ausbreitung von Mykotoxinen. Ein wichtiger Faktor ist, wie leicht die Kulturpflanze selbst von Pilzen befallen werden kann. Jede Schimmelpilzart hat dabei ihre eigenen, einzigartigen Bedingungen für Wachstum und Toxinproduktion. Das bedeutet, dass sich durch den Klimawandel auch ändern wird, welche Schimmelpilze – und damit welche Mykotoxine – häufiger auftreten werden.

Mykotoxine treten selten isoliert auf. Es kommt sehr häufig vor, dass Rohstoffe und Futtermittel mit mehreren Mykotoxinen gleichzeitig kontaminiert sind. Dies liegt einerseits daran, dass einzelne Schimmelpilze mehrere Toxine produzieren können, andererseits können Futtermittel von verschiedenen Pilzarten befallen werden. Darüber hinaus sind komplexe Futtermittel aus verschiedenen Rohmaterialien besonders anfällig für Multikontaminationen.

Wissenschaftliche Berichte zeigen durchweg eine weit verbreitete Multikontamination. So finden Studien beispielsweise häufig AFLB zusammen mit ZEA in Mais oder FB zusammen mit DON. In Silage treten häufig DON-, ZEA- und T-2/HT-2-Toxine gemeinsam auf. Diese Ergebnisse unterstreichen, dass Tiere häufig mehreren Mykotoxinen gleichzeitig ausgesetzt sind.

Die Auswirkungen auf die Gesundheit und Leistung der Tiere können dabei nicht nur additiv, sondern auch synergistisch sein. Das bedeutet, dass die kombinierte Toxizität nicht einfach die Summe der Wirkungen der einzelnen Mykotoxine ist, sondern dass ihre Wechselwirkungen zu einer vervielfachten oder deutlich verstärkten negativen Wirkung führen können. Daher ist eine erhöhte Aufmerksamkeit für das gleichzeitige Auftreten von Mykotoxinen unerlässlich, um die Risiken wirklich zu verstehen und zu mindern.

Mykotoxine haben sich zu einer der größten Gefahren in Rohstoffen entwickelt und machen robuste Managementstrategien unerlässlich. Die regelmäßige Untersuchung der Mykotoxinkontamination in Rohmaterialien und Mischfutter ist daher eine gute Praxis. Nur so können potenzielle Gesundheitsrisiken für Nutztiere bewertet und eine geeignete Strategie zur Risikominderung formuliert werden.

Um die Futtermittelsicherheit zu gewährleisten, muss bekannt sein, ob und in welcher Menge Mykotoxine vorhanden sind. Glücklicherweise gibt es mehrere zuverlässige Methoden, um dies nachzuweisen. Da jede Methode ihre eigenen Stärken und Schwächen hat, ist es wichtig, das richtige Verfahren für die jeweilige Aufgabe auszuwählen.

Methoden zum Nachweis von Mykotoxinen lassen sich grob in Schnellscreening- und Bestätigungsmethoden unterteilen. Erstere werden vor Ort, Letztere im Labor durchgeführt. Screening-Methoden sind für Schnelltests und die Überwachung vor Ort von unschätzbarem Wert. Sie sind oft als einfach zu verwendende Kits erhältlich und liefern einen schnellen Überblick über das Vorhandensein von Mykotoxinen in Rohstoffen. Sie sind ideal, wenn Zeit eine wichtige Rolle spielt oder keine komplexeren Laborgeräte zur Verfügung stehen. Diese Tests können das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Mykotoxins bestätigen (qualitativ) oder ein semiquantitatives oder quantitatives Ergebnis liefern (Angabe der vorhandenen Konzentration). Zu den gängigen Screening-Verfahren gehören immunassaybasierte Methoden, Biosensoren und nicht-invasive Techniken.

Wenn Präzision und eine eindeutige Bestimmung erforderlich sind, gelten chromatographische Methoden in Verbindung mit fortschrittlichen Detektionssystemen, wie der Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS), als Goldstandard. Dies ist die am weitesten verbreitete Strategie zur genauen Quantifizierung von Mykotoxinen und wird häufig als Referenzmethode zur Validierung aller anderen Tests verwendet. Sie bieten eine außergewöhnliche Selektivität, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit. Der Nachteil ist jedoch, dass sie teure, hochentwickelte Geräte und das Fachwissen von qualifiziertem Laborpersonal erfordern.

Die Früherkennung einer potenziellen Mykotoxinkontamination in Rohstoffen und Futtermitteln ist nicht immer einfach, sie ermöglicht jedoch, die richtigen Maßnahmen zum richtigen Zeitpunkt zu ergreifen. Diese Früherkennung hat direkten Einfluss auf den nächsten kritischen Schritt, nämlich die Umsetzung geeigneter Strategien zur Risikominderung.

So ist beispielsweise die Zugabe eines Toxinbinders eine sehr gute Möglichkeit , die sich nach dem festgestellten Kontaminationsgrad des Futters richtet. Aufgrund der dosisabhängigen Wirkungsweise erfordern höhere Mykotoxinkonzentrationen im Futter eine Erhöhung der Einsatzrate des Toxinbinders, um einen optimalen Schutz zu gewährleisten. Darüber hinaus sollten bei der Wahl der geeigneten Einsatzrate die Zieltierart, das Alter der Tiere und die Verwendung berücksichtigt werden.

Toxinbinder sind unverzichtbare Zusatzstoffe für das effektive Mykotoxinmanagement. Einige Binder wirken gegen bestimmte Mykotoxine, während andere ein breiteres Spektrum abdecken und mehrere Mykotoxine gleichzeitig binden. Das primäre Ziel besteht darin, mit den Mykotoxinen im Verdauungstrakt des Tieres zu interagieren und bei wechselnden pH-Werten stabile Bindungen einzugehen. Dieser entscheidende Prozess verhindert, dass die Mykotoxine in den Organismus aufgenommen werden. Stattdessen werden sie sicher aus dem Körper ausgeschieden.

Um die Fähigkeit zur Bindung von Toxinen zu beurteilen, ist eine Mykotoxin-Bindungsanalyse, die im Labor durchgeführt wird, ein wertvolles Screening-Instrument. Diese In-vitro-Tests sind zwar kein Ersatz für Fütterungsversuche an lebenden Tieren, dienen jedoch als wertvolles Vorab-Screening-Instrument und spielen eine wichtige Rolle in den frühen Phasen der Produktbewertung. Sie tragen zu einer effizienten und kostengünstigen Bewertung der Toxinbindung bei und optimieren den Produktbewertungsprozess.

Zu unserem MycService gehören verschiedene Testlösungen, wie z. B. die schnelle Prüfung von Rohstoffen mit Lateral Flow Testgeräten. Wenn es aber darum geht, die Mykotoxinkontamination in Rohstoffen und Mischfutter genau zu untersuchen, vertrauen wir auf die Zusammenarbeit mit spezialisierten Institutionen, die die leistungsfähigste verfügbare Analysetechnologie, Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS), einsetzen. Im Vergleich zu schnellen Feldtests wie den Lateral-Flow-Assays bietet diese Labormethode eine überlegene Empfindlichkeit und Vielseitigkeit und liefert tiefere Einblicke in die Mykotoxinkontamination Ihres Futtermittels. Mit unserem Service können Sie zwischen umfassenden Testreihen wie MycAnalysis Basic und MycAnalysis Plus wählen, die auf unterschiedliche analytische Anforderungen zugeschnitten sind.

Mykotoxinanalysen mit LC-MS/MS zeigen immer wieder, wie weit verbreitet Kontaminationen mit mehreren Mykotoxinen sind. So zeigen unsere Daten aus den letzten Jahren beispielsweise, dass 69 % der Proben mindestens zwei Mykotoxine enthielten, während nur 19 % nur eines und lediglich 12 % keine nachweisbaren Mykotoxine (unterhalb der Nachweisgrenze) aufwiesen. Diese Ergebnisse unterstreichen die Verbreitung von Multikontaminationen mit Mykotoxinen in Futtermitteln und bestätigen, warum gründliche Tests unerlässlich sind.

Unsere umfassende Bewertung geht über den einfachen Nachweis von Mykotoxinkontaminationen hinaus und umfasst präzise Empfehlungen für die erforderlichen Zugabemengen von Toxinbindern. Dieser maßgeschneiderte Ansatz stellt sicher, dass Sie auf der Grundlage des tatsächlichen Mykotoxinprofils in Ihrem Futter umsetzbare Empfehlungen erhalten, um Risiken wirksam zu minimieren und die Gesundheit und Leistung Ihrer Tiere zu schützen.

Biochem bietet Ihnen einen Vergleich der In-vitro-Mykotoxin-Bindungseigenschaften Ihres Toxinbinders mit einem internen Standard, der von einem externen Labor durchgeführt wird. Die Bindungseffizienz zeigt die Adsorptionskapazität eines Toxinbinders bei der physiologischen pH-Änderung vom sauren pH-Wert im Magen zum nahezu neutralen pH-Wert im Dünndarm. Sie wird bei einer bestimmten Konzentration von Mykotoxinen und Bindemitteln gemessen! So können Sie sicher sein, dass Ihr Toxinbinder für den Grad und die Art der Mykotoxinkontamination geeignet ist.

Abbildung 3: zeigt die Bindungswirksamkeit von 1,0 kg/t Futtermittel B.I.O.Tox® Avtiv8 gegenüber verschiedenen Mykotoxinen.

Die Bildung von Mykotoxinen ist ein komplexes und multifaktorielles Phänomen. Dessen weltweite Kontaminations- und Verbreitungsmuster werden voraussichtlich erheblich durch den Klimawandel beeinflusst, da günstige Umweltbedingungen für die Vermehrung von Pilzen und deren Mykotoxinen immer häufiger auftreten. Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung ist MycService ein flexibler und zuverlässiger Service, der die effektivste Lösung für den Umgang mit Mykotoxinen bietet.