Svampe og mykotoksiner i ensilage Ulf Thrane, DTU Systembiologi Ida ML Drejer Storm, DTU Systembiologi Rie Romme Rasmussen, DTU Fødevareinstituttet Jens Laurids Sørensen, DJF-Aarhus Universitet Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 1
Tak til DFFE projektdeltagere DTU DJF-AU Landscenteret, Dansk Kvæg & Planteavl Plantedirektoratet Alle jer der har sendt prøver m.m. Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 2
Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 3
Mycotoxin carry-over from maize silage via cattle into dairy products Photo: Shutterstock.com Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 4
Fusarium Kendte mykotoksiner Type A trichothecener (T-2 og HT-2 toxin) Type B trichothecener (DN og NIV) Zearalenon Fumonisiner Nye mykotoksiner Moniliformin Enniatiner og beauvericin >100 arter På majs: F. avenaceum F. graminearum F. culmorum F. equiseti F. sporotrichioides Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 5
Fusarium toksiner i majs ccurrence (ppb) of Fusarium mycotoxins in whole Danish maize at harvest 2004-2007 2004 (n=67) 2005 (n=66) 2006 (n=74) 2007 (n=32) (%) Mean Max (%) Mean Max (%) Mean Max (%) Mean Max DN 96 550 5440 97 670 3312 97 909 10780 94 609 2344 NIV 97 271 1528 82 239 1898 100 621 2956 88 231 1962 ZEA 34 18 308 33 19 221 62 131 2668 69 71 342 T-2 0 0 0 3 6 245 5 10 427 0 0 0 HT-2 1 1 41 6 7 166 15 27 910 0 0 0 FB1 1 1 56 0 0 0 11 45 2270 0 0 0 FB2 27 26 207 14 5 43 7 20 1155 0 0 0 Maximum tolerated levels in feed by EC: DN (8000 ppb); ZEA (2000 ppb); FB1+FB2 (60.000 ppb) Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 6
Enniatiner og beauvericin i majs ppb 500 400 300 200 100 0 A A1 B B1 BEA 2005 ppb 2500 2000 1500 1000 500 0 A A1 B B1 BEA 2006 Mere enniatin og beauvericin i 2006 end i 2005 Enniatin B (0 2500 ppb) CH 3 H 3 C Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 7 H 3 C H 3 C R 1 R 3 CH 3 N N CH 3 CH 3 H 3 C N CH 3 R 2
Skimmelsvampe på majs Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 8
Alternaria infectoria Infectopyrone (38/38) 4Z-Infectopyrone (38/38) 100 Novae-zelandin A (19/38) 75 50 25 0 100 75 50 25 0 100 75 50 25 0 100 75 50 25 0 Alternaria infectoria sp-grp 0 5 10 15 20 25 Alternaria oregonensis 0 5 10 15 20 25 Alternaria infectoria sp-grp 0 5 10 15 20 25 Alternaria triticina 0 5 10 15 20 25 Novae-zelandin B (29/38) Altertoxin derivater (31/38) Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 9
Phoma pomorum mau 700 600 500 400 300 200 100 0 II I III IV mau 400 200 V 0 5 10 15 20 25 Isocoumarins Minutes (I) citreo-isocoumarinol 0 300 500 nm (II) citreo-isocoumarin I II (III) diaportinic acid H H HH CH 3 H H H (IV) diaporthin (V) dichlorodiaporthin H 3 C III H H H H IV H CH 3 H 3 C H H H 3 C H V H Cl Cl Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 10
Marksvampe på majs o Fusarium F. avenaceum, F. equiseti, F. culmorum og F. graminearum Mange mykotoksiner normalt i lave koncentrationer o Phoma pomorum Danner isocoumarins (mest diaportinic acid) Diaportinic acid ikke detekteret i 10 majsprøver o Alternaria A. infectoria er den hyppigste Infectopyroner ikke detekteret i 10 majsprøver o o o o o Trichothecener o DN, NIV, T-2, HT-2 Zearalenon Fumonisiner (FB1 og FB2) Moniliformin Fundet i 15/28 prøver Lave nivaeuer (<10 ppb) Beauvericin og enniatiner Hyppig men i relativt lave niveauer o Konklusion Lave mykotoksin niveauer i majs = ikke skadeligt for kvæg Ensilagesvampe? Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 11
Ensilage Svampe Mykotoksiner Vækst betingelser Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 12
Mange analyser 20 stakke, 2 mdr intervaller, Jan Sept Boreprøver Mikrobielle data Skimmelsvampe (antal og art) Mælkesyre bakterier (antal) Gær (antal) Fysiske data Dato og tid Temperatur Kemiske data ph Flygtige fede syrer Alkoholer Glykose og laktat Hot-spots: Skimmelsvampe (art) Photo: Birgitte ML Raun Samarbejde: Niels B Kristensen Birgitte ML Raun (DJF Aarhus Universitet) Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 13
Årsvariation Bakterier Gær Skimmelsvampe Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 14
Skimmelsvampe Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 15
Skimmelsvampe i hot-spots Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 16
Mykotoksiner i hot-spots Svampe Monascus ruber Aspergillus fumigatus Byssochlamys nivea Penicillium roqueforti og Pen. paneum AND A CIC FUC B FUC C FUT C GLI MAC A MAC B MYCP RQ A RQ C 10.1 456 x x 309 x x 282 x x x 906 211 x x 1646 x x 337 4895 x x x 335 x 1765 8811 x 407 x 33662 Koncentration i µg per kg X = fundet Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 17
God ensilage (n=10) Hot-spots (n=10) n pos max (µg kg -1 ) n pos max (µg kg -1 ) Kvantitativ NIV 0-2 142 DN 0-2 1.092 RQ C 1 189 3 33.662 TEA 0-2 468 GLI 0-2 906 AH 1 24 1 236 MPA 1 52 6 1.646 AME 0-1 51 ZEA 4 311 4 156 AND A 7 691 6 8.811 ENN B 4 63 3 200 FUC A 0 1 RQ A 4 3 Kvalitativ MAC B 0 1 MAC A 1 3 CIC 5 5 Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 18
Enniatin B i majsesilage ppb 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 3 months 7 months 11 months 50,00 0,00 * * * * * * * 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 AVG MED 10 ensilage stakke analyseret efter 3, 7 og 11 måneder Enniatin B i alle prøver Stabilt Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 19
100 prøver af friskhøstet og ensileret majs indsamlet i 2007, 2008 og 2009 Prøver Genmsnt. koncentration (µg/kg frisk vægt) Alternariol Monomethyl Ether 3 9 Andrastin A 9 200 Alternariol 1 12 Citreoisocoumarin 3 * DN 7 1841 Enniatin B 24 80 Marcfortine A 5 * Marcfortine B 1 * Mycophenolic acid 3 135 Nivalenol 17 272 Roquefortine A 5 * Roquefortine C 1 158 Tenuazonic acid 2 358 Zearalenone 31 71 Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 20
Cytotoksicitet (akut)- agar og ensilage ekstrakter Ensilagesvampe Toksicitet Toksiner Penicillium paneum Penicillium roqueforti Aspergillus fumigatus Byssochlamys nivea Monascus ruber YES, PDA, CYA, majs ensilage 1 af 4 isolater YES, PDA, CYA, ensilage-agar, ensilage 3 af 4 isolater YES, PDA, CYA, ensilage 2 af 4 isolater YES, PDA, CYA, ensilage-agar, ensilage Alle isolater YES, PDA, CYA ensilage 1 af 4 isolater Patulin, roquefortine C, botryodiploidin, macfortines, Roquefortine C, (mycophenolic acid), PR-toxin, roquefortine A, Gliotoxin, Verrucologen, fumitremorgin A & B, fumitoxins, tryptoquivalins, Patulin, mycophenolic acid, byssochlamic acid, malformins, Citrinin, mevinolins, Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 21
Cytotoksicitet (akut) Marksvampe Toksicitet Toksiner Alternaria tenuissima Fusarium avenaceum Fusarium graminearum YES, PDA, CYA Alle isolater YES, PDA, CYA, CYA 2 af 4 isolater YES, PDA, CYA Alle isolater Tenuazonic acid, altertoxins, alternariols, Antibiotic Y, aurofusarin, enniatins, fusarin C, moniliformin, beauvericin, Zearalenone, deoxynivalenol, Aurofusarin, culmorin fusarin C, culmorin, butenolide, nivalenol, Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 22
Afrunding Skimmelsvampe: Udbredt i majsensilage, men marksvampe kan ikke vokse i ensilagen Penicillium roqueforti, Pen. paneum,, Aspergillus fumigatus, Mucor sp. Varierer hen over sæsonen Heterogen udbredelse Ingen korrelation mellem mikrobiel status og fysisk-kemiske data Mykotoksiner: Mange mykotoxiner detekteret i både majs og majsensilage Generelt i lave niveauer kan være høje niveauer i hot-spots Skimmelsvampene udviser et akut toksisk respons i celle-modeller, dette varierer dog med vækstbetingelser og isolater Hold stakkene lukkede og tætte så længe som muligt indtrængende luft (ilt) kan forværre skimmelsvampevæksten Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 23
Afrunding Skimmelsvampe: Udbredt i majsensilage, men marksvampe kan ikke vokse i ensilagen Penicillium roqueforti, Pen. paneum,, Aspergillus fumigatus, Mucor sp. Varierer hen over sæsonen Heterogen udbredelse Ingen korrelation mellem mikrobiel status og fysisk-kemiske data Mykotoksiner: Mykotoksiner alene er ikke årsag til problemerne i besætningerne men kan måske samvirke med andre stressende Mange mykotoxiner detekteret i både majs og majsensilage Generelt i lave niveauer kan være høje niveauer i hot-spots Skimmelsvampene udviser et akut toksisk respons i celle-modeller, dette faktorer varierer dog med vækstbetingelser og isolater Hold stakkene lukkede og tætte så længe som muligt indtrængende luft (ilt) kan forværre skimmelsvampevæksten Ulf Thrane, CMB/DTU Systembiologi 25 marts 2010 24