In der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung sind akute und chronische Mykotoxikosen (Vergiftungen mit Stoffwechselprodukten insbesondere von Schimmelpilzen) bei Ferkeln und Kälbern ein nennenswertes Problem. Die Zielsetzung des Projektes lag in der Entwicklung eines Verfahrens zur Verkapselung (Inklusion) von Mykotoxinen in Futtermitteln in Form von Inklusionskomplexen mit ringförmigen Kohlenhydratmolekülen (Cyclodextrinen). Hierbei stand die Entwicklung von möglichst stabilen Verbindungen im Molekül zur Detoxifizierung der Mykotoxine im Vordergrund.
Anhand von computergestützten Modellen einer Inklusion verschiedener Mykotoxine - Aflatoxin B1, Ochratoxin A, Zearalenon, Deoxynivalenol - durch Cyclodextrine verschiedener Größe konnten Einschlussverbindungen von den genannten Mykotoxinen mit hauptsächlich β- und γ-Cyclodextrinen simuliert werden. Hingegen scheinen α-Cyclodextrin zu klein und δ-Cyclodextrin zu groß für eine Bildung von stabilen Komplexen. Für eine Inklusion im Labormaßstab waren reine Cyclodextrine wie auch native Cyclodextrinmischungen zu verwenden. Cyclodextrinmischungen waren durch eine geeignete enzymatische Behandlung aus Weizenstärke herzustellen und auf deren Gehalte an α-, β- und γ-Cyclodextrinen und reduzierenden Kohlenhydraten zu untersuchen. Dazu wurden erstens die Hochleistungsdünnschichtchromatographie etabliert und validiert, zweitens eine Methode zur Verflüssigung der Stärke erarbeitet und drittens nach umfangreichen Messreihen und Optimierungsversuchen enzymatisch ein Gemisch aus Cyclodextrinen mit einem hohem Gehalt an β- und γ-Cyclodextrin produziert.
Unter Anwendung verschiedener Analysetechniken wurden die Komlexbildungen im Wässrigen verfolgt. Anhand der verwendeten Methoden konnte ein 100 %iger Einschluss von Aflatoxin B1 durch β-Cyclodextrin nachgewiesen werden. UV/VIS- wie auch fluoreszenzspektroskopische Messungen zeigten detektierbare Einschlüsse von Aflatoxin B1, Ochratoxin A und Zearalenon durch β- oder γ-Cyclodextrin sowie durch die neuartigen Cyclodextrinprodukte (CV, SV). Aflatoxin B1 konnte neben β-Cyclodextrin vor allem durch das neue CV-Produkt, mit einem hohen Anteil an β-Cyclodextrin, inkludiert werden. Auch Zearalenon wurde in hohem Maße durch das CV-Produkt eingeschlossen. Ochratoxin A ließ sich vorrangig durch das γ-Cyclodextrin inkludieren. Wirkung zeigte gegenüber Ochratoxin A weiterhin das einen hohen Anteil an γ-Cyclodextrin enthaltende SV-Produkt. Die Intensität der Fluoreszenz wurde primär bzw. in höherem Maße, verglichen mit den reinen Cyclodextrinen, durch die neuen Cyclodextrinprodukte gesteigert. Deoxynivalenol konnte mit der gegebenen Analytik nicht auf Inklusionsgleichgewichte untersucht werden.
Teile der Ergebnisse wurden z. B. bei der ISM Conference 2009 "Worldwide Mycotoxin Reduction in Food and Feed Chains" in Tulln als Poster veröffentlicht.
EuroNorm GmbH
Protekum Umweltinstitut GmbH, Oranienburg
Dipl.-Leb. Chem. Ulrike Schimpf
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