Enzymimmunologischer Nachweis des Mykotoxins Zearalenon in Speiseölen, Sahne und kakaohaltigen Milchmischerzeugnissen

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Optimierung und Validierung enzymimmunchemischer (EIA) Methoden zur Untersuchung von Speiseölen, Sahne und kakaohaltigen Milchmischerzeugnissen auf das Mykotoxin Zearalenon (ZEA) sowie mit der Bestimmung der Gehalte dieses Toxins in Lebensmitteln des deutschen Marktes im Jahre 2010. Ein Teil der Proben wurde zur Überprüfung der EIA-Systeme zusätzlich mittels HPLC und LC/MS-MS untersucht. Da ZEA stark lipophil ist, kann es während der Speiseölherstellung in diese übertragen bzw. sogar dort angereichert werden. Da Sahne ebenfalls einen hohen Fettanteil besitzt, sollte überprüft werden, ob ZEA auch in dieser Produktgruppe vorkommt - zumal bisherige Untersuchungen gezeigt hatten, dass ein carry over von ZEA in Milch möglich ist (HAGLER et al., 1980; MIROCHA et al., 1981; PRELUSKY et al., 1990; USLEBER et al., 1992). Durch einen Zufallsbefund wurde der weitere Fokus dieser Arbeit auf das Vorkommen von ZEA in kakaohaltigen Lebensmitteln gelenkt.Zur Detektion von ZEA wurde ein kompetitiver direkter Enzymimmuntest (EIA) mit einer durchschnittlichen Nachweisgrenze der ZEA-Standardkurve von 89±35 pg/ml und einer 50 %-Inhibitionsdosis von 388±100 pg/ml verwendet. Zur Probenextraktion wurde eine alkalische Flüssig-Flüssig-Partitionierung, welche von MAJERUS et al. (2009) beschrieben wurde, angewandt. Die erzielten Nachweisgrenzen für alle untersuchten Probenmaterialien im EIA (2 µg/kg) lagen deutlich unterhalb der für ZEA in Maiskeimöl geltenden Höchstmengen (400 µg/kg). Für alle anderen Produktgruppen existieren keine Grenzwerte. Wiederfindungsraten von einem arithmetischen Mittelwert von 130 % für ZEA in künstlich kontaminierten Proben und ein Variationskoeffizient von 24 % für die Reproduzierbarkeit der Methode, welche anhand von Mehrfachuntersuchungen ermittelt wurde, belegten die Einsetzbarkeit der EIA-Methoden. Zur weiteren Aufreinigung bestimmter Proben wurden C-18-Kartuschen sowie Immunaffinitätssäulen eingesetzt. In den durchgeführten Vergleichsuntersuchungen (HPLC, LC-MS/MS) konnte das Vorhandensein von ZEA qualitativ bestätigt werden.Von den untersuchten 31 Speiseölen konnten 74 % positiv auf ZEA getestet werden. Maiskeimöle waren dabei durchschnittlich am höchsten belastet (55,9±24,4 ng/g). Mit einem Maximalwert eines Öls von 105,6 ng/g wurde die geltende Höchstmenge von keiner Probe überschritten. Auch in anderen Ölsorten (Walnussöl, Erdnussöl, Distelöl, Olivenöl, Sesamöl, Kürbiskernöl, Hanföl, Weizenkeimöl und Leinsamenöl) konnte zum Teil erstmalig ZEA nachgewiesen werden.Während reine Schlagsahne ausnahmslos ZEA-negativ war, wurde in zwei Proben sprühfertiger Schokoladensahne ZEA in Gehalten deutlich oberhalb der Nachweisgrenze detektiert (5 ng/g bzw. 6,4 ng/g). Aus diesem Grund wurden weitere kakaohaltige Lebensmittel untersucht. So wurden von den 28 untersuchten kakaohaltigen Milchmischgetränken 25 % positiv auf ZEA getestet (1,5-6,2 ng/g). Weiterhin wurden enzymimmunologisch 63 verschiedenartige Schokoladendesserts untersucht, wovon in rund der Hälfte (52 %) ZEA nachgewiesen werden konnte (1,1-9,8 ng/g). Die Ergebnisse weisen erstmalig auf das Vorkommen von ZEA in kakaohaltigen Produkten hin. Sahneprodukte hingegen scheinen keine relevante Aufnahmequelle für dieses Mykotoxin zu sein. Weiterhin konnte in allen untersuchten Maiskeimölen (in ähnlichen Konzentrationsbereichen früherer Studien) und in einigen anderen Speiseölen ZEA nachgewiesen werden. The presented study describes the optimization and validation of an enzyme immunoassay (EIA) suitable for the analysis of edible oils, whipped cream and milk mixed products containing cocoa for the mycotoxin zearalenone (ZEA). The method was used to determine the levels of this mycotoxin in foods from the German retail market during the year 2010. Additionally, some of the samples were also analysed using HPLC methods and a LC/MS MS method for evaluation purposes.Because ZEA is highly lipophilic, it is transferred into or even enriched in the oil fraction during the production of edible oils. Due to the high fat content of whipped cream, the aim was to examine whether ZEA occurs in this group of products as well. A number of former studies have shown that carry-over effects for ZEA in milk are possible (HAGLER et al., 1980; MIROCHA et al., 1981; PRELUSKY et al., 1990; USLEBER et al., 1992) but, for most analytical purposes only the skimmed milk fractions were therefore examined. By an incidental finding the focus of this study continued to direct on the occurrence of ZEA in cocoa containing products.A competitive direct enzyme immunoassay (EIA) with a mean detection limit of the ZEA standard curve of 89±35 pg/ml and an IC50 of 388±100 pg/ml was used for detection. The alkaline liquid-liquid partitioning was used for sample preparation as described by MAJERUS et al. (2009). The detection limits of the EIA for all groups of products (2 µg/kg) were all well below the European Union maximum permitted limit of 400 µg/kg for ZEA in refined maize germ oil. There are no maximum permitted limits for all other examined products. Recoveries obtained for spiked samples with an arithmetic mean of 130 % and a relative standard deviation of 24 % for the repeatability of the method (determined by multiple examinations) demonstrated the suitability of the EIA-method for general routine analysis. For further purification and clean-up of certain samples C-18-cartridges and immunoaffinity columns were used. In the performed comparative studies (HPLC, LC-MS/MS) the occurrence of ZEA in the examined products could be qualitatively confirmed. ZEA was found in 74 % of the 31 examined samples of edible oils. On average, maize oils were thereby reaching the comparably highest values of all products (55.9±24.4 ng/g). With a maximum value of 105.6 ng/g none of the samples exceeded the maximum permitted level. In other sorts of oils (walnut oil, peanut oil, safflower oil, olive oil, sesame oil, pumpkin seed oil, hempseed oil, wheat germ oil and linseed oil) ZEA was detected as well (in some cases for the first time).While pure whipped cream was without exception free from detectable ZEA-concentrations, two samples of cocoa containing whipped cream in a spray can contained ZEA with concentrations clearly above the detection limit (5 ng/g respectively 6.4 ng/g). That was the reason for focusing on other food products containing cocoa. ZEA was found in 25 % of the 28 examined samples of milk mixed drinks containing cocoa (1.5-6.2 ng/g). Furthermore, 63 different chocolate desserts were enzyme-immunologically tested; about half of them (52 %) contained ZEA in a concentration range from 1.1-9.8 ng/g. The results of the analytical test indicate the presence of ZEA in cocoa containing food products for the first time. By contrast, pure whipped cream products do not seem to be a relevant dietary source of this mycotoxin. Additionally, in all analyzed samples of maize oil ZEA could be found (in a similar concentration range reported earlier) as well as in some other edible oils.