Mykotoxine sind Giftstoffe, die von Schimmelpilzen gebildet werden und in geringen Konzentrationen in vielen Lebensmittelrohstoffen zu finden sind. Sie werden daher von Menschen über die Nahrung aufgenommen, im Körper zum Teil metabolisiert und gelangen schließlich in Körperflüssigkeiten wie Blut und Urin. Über den Nachweis der Substanzen und ihrer Metaboliten in diesen physiologischen Proben (human biomonitoring) kann die über die Lebensmittel aufgenommene Menge der Mykotoxine individuell abgeschätzt werden (Expositionsabschätzung). Im Rahmen einer Kooperation mit der Swedish Food Agency, untersuchte Jessica Schmidt aus der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Dr. Hans-Ulrich Humpf am Institut für Lebensmittelchemie mehr als 2000 Urin- und Blutserumproben von schwedischen Jugendlichen in Bezug auf Mykotoxine und deren Metaboliten. Neben der Abgabe von Blut- und Urinproben führten die Studienteilnehmer webbasierte Ernährungstagebücher und machten Angaben zu generell häufig verzehrten Lebensmitteln, ihrem Gesundheitszustand und soziodemographischen Faktoren wie z.B. dem Bildungsgrad der Eltern. Durch die Kombination der daraus erhaltenen Informationen und den Ergebnissen der Mykotoxingehalte in den Urin- und Blutserumproben, konnten verschiedene Zusammenhänge erkannt werden. Beispielsweise wurde das Vorkommen der Mykotoxine Deoxynivalenol, Enniatin B und Ochratoxin A mit dem Konsum von Getreideprodukten in Verbindung gebracht. Ochratoxin A wurde außerdem vermehrt in Proben von Probanden nachgewiesen, die Kaffee und Rosinen verzehrten. Insgesamt konnte durch diese Studie gezeigt werden, dass schwedische Jugendliche regelmäßig Mykotoxine über die Nahrung aufnehmen, eine hohe Exposition jedoch glücklicherweise nur selten vorliegt. Die Studie wurde in der Zeitschrift Mycotoxin Research unter dem Titel "Mycotoxins in blood and urine of Swedish adolescents—possible associations to food intake and other background characteristics"veröffentlicht und ist hier zu finden.

Für seine wissenschaftliche Arbeit zum thermischen Abbau der Mykotoxine T2-Toxin und HT2-Toxin wurde Herr Dr. Henning Kuchenbuch im Rahmen des 48. Deutschen Lebensmittelchemikertages in Dresden mit dem Gerhard-Billek-Preis geehrt. Der mit 2000 Euro dotierte Preis wird von der Lebensmittelchemischen Gesellschaft, Fachgruppe in der Gesellschaft Deutscher Chemiker, für Dissertationen vergeben, die sich durch wissenschaftliche Originalität, interdisziplinäre Herangehensweise unter besonderer Berücksichtigung lebensmitteltechnologischer Aspekte sowie maßgebliche Fortschritte im Wissenschaftsgebiet auszeichnen. Für die am Institut für Lebensmittelchemie der WWU im Arbeitskreis von Herrn Prof. Dr. Hans-Ulrich Humpf erstellte Arbeit, die sich mit dem Einfluss verschiedener thermischer Verarbeitungsprozesse wie der Heissextrusion, dem Backen und dem Toasten auf mit T2-Toxin und HT2-Toxin belasteten Hafer befasst, traf dies in besonderer Weise zu.
Herrn Dr. Kuchenbuch gelang es im Rahmen seiner Promotion Laborexperimente mit großtechnischen Herstellungsverfahren zu verknüpfen und damit den Abbau von T2-Toxin und HT-Toxin bei der Verarbeitung von Hafer zu beschreiben und relevante Einflussgrößen festzulegen. Daneben konnte er wesentliche Reaktionsprodukte, die beim Abbau entstehen, aufklären, geeignete Analysenmethoden entwickeln und die Grundlagen für eine toxikologische Beurteilung dieser Verbindungen legen.
Bei T2-Toxin und HT2-Toxin handelt es sich um Mykotoxine, die von natürlich vorkommenden Schimmelpilzen, die die Getreidepflanze befallen können, gebildet werden und auf diese Weise in geringen Mengen in Getreideprodukte wie z.B. Hafer gelangen können.

Im Rahmen eines von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) geförderten Projektes untersuchten Wissenschaftler vom Institut für Lebensmittelchemie der WWU Münster den thermischen Abbau von T-2 und HT-2 Toxin bei der Lebensmittelverarbeitung. Bei T-2 und HT-2 Toxin handelt es sich um Mykotoxine, die von Schimmelpilzen produziert werden und als natürliche Kontaminanten in Getreide und Getreideprodukten zu finden sind. In Laborexperimenten wurde nun gezeigt, dass beide Toxine unter Einwirkung von Hitze chemisch an Kohlenhydrate gebunden werden können und damit für die klassische Lebensmittelanalytik „versteckt“ sind. Mithilfe von Modellsystemen konnte Herr Dr. Henning Kuchenbuch aus der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Dr. Hans-Ulrich Humpf die chemischen Strukturen dieser gebundenen Formen charakterisieren. Zudem gelang es ihm eine Methode zu entwickeln die es ermöglicht gebundenes T-2 und HT-2 Toxin anhand der Markersubstanz Isovaleriansäure, ein charakteristisches Spaltprodukt der Toxine, nachzuweisen. Aktuell wird in der Arbeitsgruppe untersucht, unter welchen Bedingungen diese gebundenen Formen im Verdauungstrakt wieder freigesetzt werden und in welchem Umfang sie in natürlich belasteten Lebensmitteln zu finden sind. Die Originalpublikation in englischer Sprache, erschienen in der Zeitschrift Mycotoxin Research, ist unter dem DOI 10.1007/s12550-019-00350-2 zu finden.

Ein Forschungsschwerpunkt am Institut für Lebensmittelchemie der WWU ist der Metabolismus von Schimmelpilzgiften, sogenannten Mykotoxinen, die in Spurenmengen in verschiedenen Grundnahrungsmitteln vorkommen können. Die Untersuchungen zum Metabolismus tragen dazu bei die Aufnahme, Veränderung und anschließende Ausscheidung von Mykotoxinen im menschlichen Körper zu verstehen. Das Wissen um die entstehenden Verbindungen, die sogenannten Metaboliten, ermöglichen es die toxische Wirkung der Mykotoxine zu erfassen. Zudem können Metaboliten, die z.B. im Urin ausgeschieden werden, dazu dienen die Aufnahme von Mykotoxinen über Lebensmittel zu berechnen (Exposition).
In der nun in der Zeitschrift Mycotoxin Research veröffentlichten Arbeit von Franziska Sueck aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Hans-Ulrich Humpf  wird der erstmalige direkte Nachweis eines Ochratoxin-N-Acety-L-cystein-Konjugats in humanen Urinproben beschrieben. Zudem wurde eine Methode zur exakten Bestimmung des Gehalts an Ochratoxin-N-Acety-L-cystein mittels Stabilisotopen-Verdünnungsanalyse entwickelt. Die Messungen von Urinproben gesunder Probanden zeigten, dass dieser Metabolit zum Teil in vergleichbaren Gehalten wie die ursprüngliche Verbindung Ochratoxin A gefunden wurde. Zukünftige Urin-Analysen, die diesen Metaboliten berücksichtigen, liefern damit exaktere Daten zur Belastung des Menschen mit Ochratoxin A.
Der genaue Bildungsweg für Ochratoxin-N-Acety-L-cystein ist bisher noch nicht aufgeklärt und wirft noch einige Fragen, insbesondere hinsichtlich möglicherweise gentoxischer Zwischenstufen, auf. Diese sollen in zukünftigen Forschungsprojekten untersucht werden. Die Originalpublikation (Open Access) in englischer Sprache finden Sie unter DOI 10.1007/s12550-019-00360-0.

Die propenylischen Asaron-Isomere (Phenylpropene) – Hauptbestandteil des ätherischen Öls der Kalmuspflanze (Acorus calamus LINNÉ) und damit aromatisierende Komponente von Spirituosen, Tee, aber auch Verwendung findend in der asiatischen Phytomedizin – weisen hepatotoxisches Potential im Nager auf. Des Weiteren konnten Haupenthal et al. (DOI: 10.1039/c6fo01701k) DNA-schädigendes Potential in humanen Leberzellen nachweisen.
Klassischerweise erfolgt eine Gefahrenidentifizierung als Einzelsubstanzprüfung. Doch wie wirkt sich die Kombination solcher sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe, entsprechend dem vergesellschafteten Vorkommen, auf toxikologisch relevante Endpunkte aus?
Diese Frage ist eine der Interessen der Arbeitsgruppe von Frau Prof. Dr. Melanie Esselen. Markus Wilken (M.Sc.), Hung Vu Chi (M.Sc.) sowie Dr. Thomas Uebel befassten sich unter anderem mit dem kombinatorischen Einfluss ausgewählter Phenylpropene auf die Viabilität von humanen Leberkarzinomellen. Erste Ergebnisse dieser Arbeiten wurden erfolgreich in Toxicology In Vitro veröffentlicht. Die entsprechende Publikation finden Sie unter DOI: 10.1016/j.tiv.2019.04.029

Am vergangenen Wochenende, vom 22.-24.03.2019 fand die 47. Bundessitzung der Arbeitsgruppe junger LebensmittelchemikerInnen (AG JLC) am Institut für Lebensmittelchemie der WWU statt, um die kommenden Aktivitäten für 2019 zu planen und aktuelle Aspekte im Bereich der Studiengänge des Fachs Lebensmittelchemie zu diskutieren. Die AG JLC gehört zur Lebensmittelchemischen Gesellschaft (LChG) und stellt dort mit ca. 250 Aktiven die größte Arbeitsgruppe. Die 1996 gegründete Gruppe ist mitterweile an 15 Studienstandorten aktiv und natürlich auch in Münster präsent. Ziel der AG JLC ist es insbesondere den Austausch zwischen den Studierenden zu stärken, die Weiterbildung zu fördern und den Interessen der Studierenden aller Standorte ein gemeinsames Sprachrohr zu bieten.

Wir hoffen alle Jungen Lebensmittelchemikerinnen und Lebensmittelchemikern hatten ein erfolgreiches Treffen und schöne Tage in Münster!

Schimmelpilzgifte (Mykotoxine), die in Rohgetreide vorkommen können, werden bei der Verarbeitung von Lebensmitteln zum Teil abgebaut und in ihrer Struktur verändert. Diese Tatsache ist zwar schon lange bekannt, jedoch sind die genauen Mechanismen und Reaktionsprodukte für viele Toxine bislang kaum oder unzureichend erforscht. Herr Henning Kuchenbuch, Doktorand in der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Dr. H.-U. Humpf, untersuchte gemeinsam mit zwei Masterstudierenden den thermischen Abbau der Mykotoxine T-2 Toxin und HT-2 Toxin beim Backen, Extrudieren und Rösten von Hafer. Im Rahmen dieses Forschungs¬projektes wurden in Kooperation mit Industriepartnern die bei der industriellen Herstellung von Müslis, Keksen und Frühstückscerealien verwendeten Verfahren im Detail studiert, um diese im Labormaßstab unter möglichst realistischen Bedingungen nachzustellen. Die in den Untersuchungen bestimmten Abbauraten und identifizierten Abbauprodukte sollen dazu beitragen, die Belastung von Lebensmitteln mit diesen Mykotoxinen weiter zu minimieren und die Abnahme des Mykotoxigehaltes während der Verarbeitung von Hafer bis zum fertigen Produkt besser zu verstehen. Ein Teil der Ergebnisse zu diesem Thema wurde nun in der Zeitschrift Food Additives and Contaminants veröffentlicht.
Das Projekt von Herrn Henning Kuchenbuch wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (via AiF) und den Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI) gefördert. Projekt AiF 18319 N. Den Projektbericht finden Sie hier.

Mit einer Publikation in der renomierten Zeitschrift "Journal of Natural Products" endete die umfangreiche Ermittlungsarbeit von Dr. Svetlana Kalinina und Kollegen. Im Rahmen ihrer Dissertation isolierte Dr. Kalinina die Verbindung Auranthin aus dem Schimmelpilz Penicillium auranthiogriseum. Bei nachfolgenden Experimenten zeigte sich dann, dass sich die Verbindung chemisch anders verhielt, als man es von ihr erwarten würde.
Diese Beobachtung weckte die Neugierde der Wissenschaftlerin aus dem Institut für Lebensmittelchemie. Zusammen mit Kollegen aus dem Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie sowie dem Organisch-Chemischen Institut gelang es den isolierten Naturstoff umfangreich mittels Röntgenstrukturanalyse, NMR-Spektroskopie, CD-Spektroskopie und Massenspektrometrie zu charakterisieren. Begleitet von theoretischen Berechnungen zu räumlichen Struktur konnte so die "richtige" chemische Struktur von Auranthin detailliert beschrieben werden.
Die Publikation finden Sie hier:  DOI: 10.1021/acs.jnatprod.8b00187