Tidskrift/serie Meddelande från Södra jordbruksförsöksdistriktet. SLU, Institutionen för växtvetenskap, Södra jordbruksförsöksdistriktet

Transkript

1 Bibliografiska uppgifter för Mycotoxiner i stråsädskärna Gränsvärden&odlingsteknik Tidskrift/serie Meddelande från Södra jordbruksförsöksdistriktet Utgivare Utgivningsår 4 Nr/avsnitt 57 Författare Ingår i... Huvudspråk Målgrupp SLU, Institutionen för växtvetenskap, Södra jordbruksförsöksdistriktet Nistrup Jørgensen L., Spliid N H., Nielsen G C., Jensen J E. Rapport från växtodlings och växtskyddsdagar i Växjö den 8 och 9 december 4 Danska Rådgivare Nummer (ISBN, ISSN) ISSN X, ISRN SLUSJFDM57SE

2 MYCOTOXINER I STRÅSÄDSKÄRNA GRÄNSVÄRDEN & ODLINGSTEKNIK Lise Nistrup Jørgensen och Niels Henrik Spliid Danmarks JordbrugsForskning, Forskningscenter Flakkebjerg, 4 Slagelse Ghita C. Nielsen & Jens Erik Jensen, Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret, Udkærsvej 5, 8 Århus N Epost: Lisen.jorgensen@agrsci.dk Sammanfattning Aksfusarium i hvede har i de seneste år forekommet ret almindeligt i mange hvedemarker. Især flere regnperioder under kornets blomstingsfase har været medvirkende årsag til den udbredte forekomst. Angrebene har været størst i marker, hvor der praktiseres reduceret jordbehandling med hvede eller majs som forfrugt. Marker med betydelige Fusariumangreb giver øget risiko for, at kernerne indeholder uønskede Fusariumtoksiner (eks. DON). EU forventes fra juli 6 at indfører grænseværdier for indholdet af Fusariumtoksiner i korn anvendt til konsum. Et forhold der får betydning for kornhandlen. Resultater fra dansk monitering af mykotoksinindhold i hvede, fungicidforsøg, og screening for sortsmodtagelighed vil blive præsenteret. Problemstilling Fusariumsvampe er et kompleks af svampe, der består af naturligt forekommende arter, der i forskelligt omfang producerer mycotoksiner. Visse af disse toksiner har meget høj giftighed, er kræftfremkaldende eller besidder andre uheldige egenskaber såsom hormonforstyrrende virkning. De fleste Fusariumarter fremmes under fugtige forhold, hvilket betyder, at der er betydelige forskelle med hensyn til forekomst og betydning i de enkelte år. En del fugtige vækstsæsoner inden for de sidste år (bl.a. 998, 999, 0, 3) har øget opmærksomheden overfor et eventuelt samspil mellem kornkvalitet og sundhedsmæssige problemer i bl.a. svinebesætninger, ligesom det har været diskuteret om dårlig trivsel i kvægbesætninger kan tilskrives Fusariumtoksiner i majsfoder. Om disse konkrete sammenhænge mellem sundhedsmæssige problemer i husdyrbesætninger og mykotoksiner fra Fusariumsvampe er reelle er stadig til diskussion og kræver flere undersøgelser. Diskussion har dog været med til bl.a. at fokusere på, hvilke dyrkningsfaktorer, der øger eller reducerer angrebene af Fusarium og dermed risikoen for toksiner. Hvilke Fusariumarter, toksiner og grænseværdier? Der findes en lang række Fusariumarter, der kan angribe korn. I Danmark findes ingen systematiske undersøgelser over hvilke Fusariumarter, der optræder mest hyppigt, men i tabel ses arterne, som vurderes at være mest udbredte i Danmark, ligesom det er angivet hvilke toksiner de producerer. Desuden er Microdochium nivale, der også forårsager sneskimmel, almindeligt forekommende. M. nivale producerer ikke vigtige toksiner. Under danske forhold vurderes DON (deoxynivalenol=vomitoksin) og dernæst zearalenon at være de mest aktuelle Fusariumtoksiner, men området er ikke udtømmende belyst, da der ofte kun er analyseret efter få af de toksiner, som kan forekomme. Flere lande har allerede introduceret grænseværdier for DON i korn, det gælder bl.a. for Østrig, Frankrig, Holland, Schweiz, USA og Canada. 28:

3 Under rensning og formaling af korn til mel er målt en reduktion i indholdet af Fusariumtoksiner, fordi toksinerne i høj grad findes på selve overfladen af kornet (kliddelen). Ved formaling kan indholdet af DON i melet reduceres i varierende omfang, afhængigt af sort, toksinniveau og procestype ved forarbejdningen, men ofte omkring 50 pct. Tabel. De mest hyppige Fusariumarter i korn i Danmark, samt i angivlese, af hvilke mykotoksiner de producerer. Det er ikke muligt at adskille disse arter i marken, det kræver isolering af svampen og diagnosticering i laboratoriet. (Kilde: G. S. Eriksen, 998). Arter Toksinproduktion F. avenaceum MON, FUS C F. culmorum DON, ZEA, NIV, FUS X, FUS C, ADON F. equiseti DAS, ZEA, FUC F. graminearum DON, ZEA, ADON, NIV, FUS X, FUS C F. poae DAS, MAS, NIV, FUS X, T2, HT2, FUS C F. sporotrichioides T2, HT2, DAS, NEO, FUS C F. tricinctum FUS C * Fed skrift indikerer, at arten er vigtig for toksinproduktion Forkortelser: ADON: acetyldeoxynivalenol, DAS: diacetoxyscirpenol, DON: deoxynivalenol, FUC: fusarochromanone, FUS C: fusarin C, FUS X: fusarenon X, MAS: monoacetoxyscirpenol, MON: moniliformin, NEO: neosolaniol, NIV: nivalenol, ZEA: zearalenon. Foreslåede EUregler for fusariumtoxiner En EU forordning (35/93) fastsætter grænseværdier for indhold af bl.a. toksiner i korn for at sikre sundheden hos mennesker. Denne forordning planlægges udvidet til at indbefatte Fusariumtoksiner i konsumkorn og planlægges implementeret fra juli 6 (oprindeligt juli 5 men bl.a. udsat på grund af høringsrunde hos WTO). Det eksisterende forslag indeholder grænseværdier på mellem 0,05,5 ppm afhængigt af toksinet og anvendelsesområdet. En stor sammenskrevet EU rapport (SCOOP Task 3.2.0) viser, at der er udbredte forekomster af mykotoksiner i de fleste EU lande. Kun i få tilfælde ligger de forekommende niveauer dog på kritiske værdier målt i forhold til TDI (Total Dietary intake=den mængde der kan indeholdes i føden, uden at der sker forgiftninger). Der har dog været tilfælde, hvor T2 og HT2 toksinerne beregnet i forhold til børns ernæringssammensætning, har givet anledninger til overskridelser. EUforordningen ligger i første omgang ikke op til fastsættelse af grænseværdier på korn der bruges til foder, men det påtænktes at indfører nogle sådanne grænser senere. De foreslåede grænseværdier for kornprodukter til konsum er vist i tabel 2 og forventes at gælde for korn, som forhandles efter juli 5. For toksinerne T2 og HT2 har man valgt at udskyde fastsættelsen til 7, på grund af manglende stabile analysemetoder. For nivalenol (NIV) har man undladt at fastsætte specifikke niveauer, da indholdet af NIV er tæt korreleret med indholdet af DON, og derved dækkes af grænseværdierne for DON. Potentielle reduktionsmuligheder for Fusariumangreb og Fusariarumtoksiner I 3 og 4 blev der opstartet et moniterings projekt ledet af Landscentret med henblik på at belyse indholdet af fusariumtoksiner i dansk hvede. Projektet vil køre over en 5 års periode og hvert år belyse indholdet af toksiner i ca. 00 hvedeprøver. Prøverne analyseres for 28:2

4 toksinindhold ved Danmarks JordbrugsForskning i Flakkebjerg. Undersøgelsen viste især, at jordbehandling og forfrugten har stor betydning for kornets indhold af toksiner. Som det fremgår af tabel 3, har der været flest overskridelser, hvor man dyrkede hvede efter majs eller hvede, ligesom der var høje niveauer efter pløjefri dyrkning (tabel 4), her var henholdsvis 33 og 46% af prøverne højere end 250 µg/kg. I de 2 år som indtil videre er monieret har DON indholdet overskredet den foreslåede grænseværdi på 250 ppb i ¼ af samtlige analyserede prøver, mens Zearalenon overskred grænseværdien i henholdsvis 8 og 34% i henholdsvis 3 og 4. Tabel 2: EU s foreslåede grænseværdier for Fusariumtoksiner i korn og kornprodukter, som bruges til human ernæring. Produkt Råkorn Ubearbejdet korn som ikke er durumhvede, havre og majs (korn som sædvanligvis er er renset) Ubearbejdet durum hvede og havre Ubearbejdet majs Fødevare som stammer fra korn Mel, durummel Majsflager, majs mel, majs semolina Slutprodukter til forbrugere Brød, kager, kiks, cereal snacks Morgenmads produkter. Majsbaserede produkter, f.eks corn flakes Pasta Børnemadsprodukter Grænseværdi DON µg/kg Grænseværdi Zea µg/kg Grænseværdi Fumonisins µg/kg Fusariumarten Fusarium graminearum, der især producerer meget DON, vurderes at være specielt forbundet med majsproduktion. Svampen overlever nemlig på majsstubrester og herfra vil den i foråret sprede sine sporer til kornafgrøden. Visse fungicider anvendt i halv dosering (bl.a. Juventus, Folicur og Proline ) har i forsøg vist moderat til god effekt (ca. 50%) se tabel 5). I marker med reduceret jordbehandling og hvede eller majs som forfrugt vil en fungicidbehandling alene ikke kunne redde en afgrøde fra overskridende toksinværdier. Fungicider kan således kun være en del af en samlet bekæmpelsesstrategi, der i år med megen nedbør under blomstring kan medvirke til at reducere angrebet. 28:3

5 Tabel 3: Gennemsnitligt indhold af DON ved forskellige forfrugter, resultater fra 3. Beregnet på tværs af jordbearbejdningsmetode. (Planteavlsorientering & 09??) Forfrugt DON, gns af alle prøver. µg/kg 3 DON, gns af alle prøver. µg/kg 4 % prøver med >250 µg/kg 3 4 Kartofler/ærter 496 (6) 24 () 0 0 Vinterraps 50 (0) 42 (9) 0 Vårbyg/havre 659 (29) 337 (2) 2 8 Vinterhvede/rug 80 (48) 44 (27) Majs 4892 () 9262 (9) Andet 52 (7) 369 (8) 4 3 Tabel 4: Gennemsnitligt indhold af DON efter pløjning og reduceret jordbehandling. Resultater fra 3 & 4.(Planteavlsorientering & 09??) Jordbehandling DON, gns af alle prøver. µg /kg 3 DON, gns af alle prøver. µg /kg % prøver med >250 µg/kg Pløjet 848 (87) 833 (56) 20 5 Reduceret jordbehandling, pløjefri 207 (24) 397 (24) Tabel 5. Procent angreb af aksfusarium i 2 vinterhvedeforsøg fra 3 og 4, samt merudbytte for sprøjtninger på vs. 65, som er udført 2 dage efter inokulering. Behandling Ubehandlet Folicur 250 EC Folicur 250 EC Proline Proline Juventus 90 Juventus 90 Amistar + Folicur Antal forsøg Vækststadium LSD 95 Dosis (l/ha),0 0,5 0,8 0,4,0 0,5 0,25+0,25 % aksfusarium Udbytte og merudbytte hkg/ha ,0 3,8 6,3 2,3 75 4,2 5,0 3,7 4,0 3,0 4, ,0 77,5 7,5 9,0 9,5 6,0 8,3 6,5,0 79 2,9 27,9 24,9 27,2 23,0 6, 58,3,6 6,5 2,7 6,9 0,3,6 3,0 72,7 9,7 7,5 4,8 4,7 4,2 5,3 4,8 28:4

6 Forskel i sortsmodtagelighed Resultater fra sortsforsøg udført på Flakkebjerg over de sidste 4 år har vist betydelig forskel imellem sorternes modtagelighed overfor Fusarium. Resultaterne fra forsøgene i 4 fremgår af figur. Som det fremgår har mange af de dyrkede sorter en forholdsvis dårlig resistens over for Fusarium, men forædlerne arbejder intensivt på at indbygge god resistens i nye sorter. Nedenstående rubricerer sorterne efter modtagelighed på baggrund af de forsøg, der er udført igennem de sidste 4 år. De mest modtagelige sorter kan nævnes : Ritmo, Agrestis, Kris, Pentium, Galicia. Til mellemgruppen af sorter hører : Deben, Hattick, Smuggler, Skater, Biscay, Solist Blandt de mest resistente sorter kan nævnes: Petrus, Skalmeje, Robigus, Terra, Grommit, Bill. Der opereres generelt med 2 former for resistens. Den ene form for resistens er knyttet til sortens højde, aksformen og blomstringstiden, mens den anden er en mere specifik genetisk resistens. Høje sorter giver mindre muligheder for spredning af smitstof fra jorden til akset. Det er således velkendt, at dværgsorter angribes lettere end langstråede sorter. Oprette og kompakte aks med stak giver de største angreb på grund af at fugtigheden bedre bibeholdes i akset og giver de bedste infektionsbetingelser. Sorter med en langvarig blomstringsperiode og mange blomster har ligeledes større risiko for angreb af Fusarium end tilsvarende sorter med kort blomstringsperiode. Der er en vis sammenhæng mellem Fusariumangreb og toksinproduktion, men sammenhængen er ikke altid entydig. Visse sorter kan godt få visuelle angreb uden at de får højt indhold af toxiner og det modsatte kan også være tilfældet. Metoder til bestemmelse af toksiner Analyseteknisk er det en udfordring at bestemme mycotoksiner, da de er meget forskelligartede. Der findes to hovedprincipper for mykotoksinanalyser, ELISA teknikken bygger på en immunkemisk reaktion, mens de chromatografiske metoder først adskiller de enkelte stoffer, hvorefter de kan detekteres, f.eks. ved hjælp af massespektrometri. ELISA teknikken er en hurtig og billig analysemetode, der god til at angive størrelsesorden af indholdet af et bestemt stof i prøven. Andre stoffer, der ligner selve toksinet, f.eks. omdannelsesprodukter, kan også give respons. Hermed kan der opnås et samlet billede af tilstedeværelsen af et toksin og beslægtede stoffer. Mængden af toxin bestemmes udfra en standardkurve og måles ved hjælp af en farverekation der bestemmes i et fotometer. Der findes ikke udviklede ELISAmetoder til alle relevante Fusarium toxiner og kvaliteten af de forskellige kit kan varierer. Metoden er dog effektiv til at lave en generel screening af indholdet af f.eks. DON, der kan bruges i vurderingen af, om man ligger over eller under en given grænseværdi. Der findes ikke ELISA metoder til alle relevante toksiner. LC/MS og GC/MS kan i samme analysegang analysere flere forskellige mycotoksiner, der bestemmes med stor sikkerhed. Metoden er mere tids og apparaturkrævende og dermed dyrere end ELISAmetoden. Metoden består af en række trin. Først formales kornet, hvorefter giftstofferne trækkes ud af kornet ved hjælp af et opløsningsmiddel. Prøven oprenses og inddampes og opkoncentrering, hvilket gør det muligt at bestemme selv meget små mængder. Selve analysen foregår ved hjælp af LCMSMS. En lille delmængde af prøven sprøjtes ind i instrumentet og passerer en kolonne, der kan adskille stofferne (chromatografi). Derefter tilføres stofferne en elektrisk ladning og bliver ioniseret. I instrumentet sker en adskillelse af forskellige stoffer efter molekylevægt og ladning (massespektrometri), hvorefter de enkelte 28:5

7 stoffer opsplittes i mindre dele, der også adskilles (MSMS). På den måde fås en meget høj selektivitet, så man med stor sikkerhed kan bestemme, hvilket stof der er tale om, og hvor meget der er af stoffet. Andre teknikker. I stedet for massespektrometri kan stoffernes evne til at absorbere UVlys eller deres fluorescensegenskaber også bruges til detektion. HPLC med UVdetektion er en mindre følsom metode end LCMS. I forbindelse med implementering af de nye grænseværdier var det ønskeligt at have en hurtigmetode til rådighed, som kan bruges på nivaue med NITudstyr, der bruges til måling af kvalitetsparametre i korn. Der arbejdes på flere fronter på udvikling af hurtigmetoder til toksinbestemmelse, men der findes p.t. ingen metode, som er klar til implemetering i forbindelse med indlevering af korn. Fusarium i hvedesorter 4 Hanseat (modtagelige) Agrestis Cliff Pentium Senat Blanding,vihved Ritmo Kris Vip Symbol Baltimor Asketis Galicia Tulsa Deben Solist Opus Smuggler Tritex Bill Cardos Skater Samyl Biscay Hattrick Tommi Grommit Terra Robigus Skalmeje Petrus (resistent) % angrebne småaks Figur. Procent angreb af aksfusarium i et vinterhvedeforsøg fra 4 med forskellige hvedesorter. I forsøget er der smittet kunstigt med Fusarium. 28:6

8 Reference Eriksen GS & Alexander J. 998 Fusarium Toxins in cereals a risk assessment. Tema Nord Nordic Council of Ministers. Nielsen GC: Planteavlsorientering nr om Fusarium. Dansk Landbrugsrådgivning. Landscentret. Nielsen, GC & Jørgensen, LN () Hvilke faktorer påvirker indholdet af Fusariumtoxiner i korn? 8. Danske Planteværnskonference. DJF rapport,. 40, 348. Anon. 4 Scoop report. Collection of Occurence data pf Fusariumtoxin in Food and assesment of the Dietary Intake by the Population of EU Member states. Jørgensen, L. N (0) Aksfusarium i korn. Grøn Viden (DJF) Markbrug. nr 29 28:7