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Ergot alkaloids form a toxicologically relevant group of mould toxins (mycotoxins) that are among the most common contaminants of foodstuff and animal feed worldwide. Reliable controls are essential to minimise health risks and economic damage. Due to their toxicological relevance, EU limit values for 12 priority ergot alkaloids have been introduced for the first time in 2022 and range from 500 μg/kg in rye milling products down to 20 ug/kg Processed cereal-based foods for infants and young children[1]. High-performance liquid chromatography - mass spectrometry is used to quantify low concentrations of ergots in food, however the European standard analytical procedure cannot be applied due to the lack of isotopically labelled reference standards.
The complex structure of the ergot alkaloids makes a total synthesis extremely challenging, expensive and time-consuming. Therefore, we are focusing on different semi-preparative methods (electrochemistry, organic synthesis, heterogeneous catalysis) to specifically N-demethylate the C8 carbon atom of the lysergic acid moiety. The norergot alkaloid formed is then isotopically labelled using an electrophilic methyl source, i.e. iodomethane or dimethyl sulphate to obtain the specific isotopic labelled ergot alkaloid. Initial experiments have shown that N-demethylation of the ergot alkaloid ergotamine is possible by both electrochemical and wet-chemical organic synthesis. The next step is to improve the previously determined reaction conditions to enable the synthesis of norergotamine on a mg scale for further reactions.
Mykotoxine sind sekundäre Stoffwechselprodukte, die von Schimmelpilzen gebildet werden. Sie sind unvermeidliche Lebensmittelkontaminanten und stellen daher ein ernstes Gesundheitsrisiko für Mensch und Tier dar. Aus diesem Grund hat die Europäische Kommission Vorschriften erlassen, die Höchstwerte für Mykotoxine in bestimmten Lebensmitteln vorsehen. Um die gesetzlichen Grenzwerte einzuhalten, müssen in der Lebensmittelindustrie Mykotoxinanalysen der eingehenden Waren durchgeführt werden.
Gegenwärtig umfasst die Analyse zeitaufwändige Probenvorbereitungsschritte, denen in der Regel eine chromatographische Analyse folgt.
Immunoassays ermöglichen eine Vor-Ort-Analyse, aber in der Regel sind für feste Lebensmittelproben lösungsmittelbasierte Extraktionsschritte erforderlich. Da Immunoassays in der Regel nicht mit den hohen Lösungsmittelkonzentrationen kompatibel sind, die üblicherweise für die Mykotoxinextraktion verwendet werden (z.B. Acetonitril oder Methanol), war es das Ziel dieser Arbeit, ein Extraktionsverfahren für die Mykotoxine Deoxynivalenol und Ochratoxin A aus Weizenmehl und Getreide zu entwickeln, das für Immunoassays und -sensoren verwendet werden kann. Vier verschiedene Lösungsmittel, Methanol (10 %), Ethanol (5 %) und Acetonitril (10 %) sowie Milli-Q-Wasser wurden für die Extraktion des Analyten Deoxynivalenol getestet. Um negative Umweltaspekte zu vermeiden und aufgrund der vergleichbaren Extraktionseffizienz von Milli-Q-Wasser gegenüber den anderen Lösungsmitteln, wurde Milli-Q-Wasser als Extraktionslösung im optimierten Extraktionsprotokoll für Deoxynivalenol verwendet.
Es wurden verschiedene Extraktionsbedingungen, wie die Extraktionszeit, das Lösungsmittel-Feststoff-Verhältnis, der Filtrationsschritt, der Zentrifugationsschritt sowie die Zusammensetzung des Wassers untersucht. Auf der Grundlage der Ergebnisse wurde ein Extraktionsprotokoll festgelegt, mit dem Wiederfindungsraten in einem Bereich von x bis x erzielt wurden. Das Extraktionsprotokoll umfasste die Extraktion von 2 g Weizenmehl mit 40 ml Milli-Q-Wasser für 30 Minuten, die anschließende Zentrifugation bei 3000 U/min für 15 Minuten bei 4 °C und die Filtration des Überstands.
Introduction
Aflatoxin B1 (AFB1) is a toxic low‐molecular‐weight secondary metabolite of Aspergillus flavus and A. parasiticus. AFB1 was classified as a Group I carcinogen by the World Health Organisation for Research on Cancer in 1993. AFB1 is an unavoidable natural contaminant of some herbal medicine, able to cause serious health issues for humans consuming the related medicine.
Objective
Therefore, this study aimed to develop an efficient fluorescence polarisation immunoassay (FPIA) and a rapid, low‐cost, and easy‐to‐use membrane‐based flow‐through immunoassay (MBA) for determination of AFB1 in herbal medicine Origanum vulgare L., Rubus idaeus L., Urtica dioica L. and Sorbus aucuparia L.
Results
A cut‐off level of the developed MBA was 0.8 ppb. Validation of the developed test was performed with blank and spiked samples. Using three naturally contaminated or three artificially spiked samples. The FPIA showed a linear working range of 8.6 to 64 ppb, and a half maximal inhibitory concentration (IC50) of 24 ppb.
Conclusion
The results were in good correlation with the enzymelinked immunosorbent assay (ELISA) results (the IC50 0.1 ppb). Both the sample preparation and analysis are simple, cost‐effective and easy to perform on‐site in non‐laboratory environments. Liquid chromatography with tandem mass spectrometry (LC‐MS/MS) was used as a confirmatory technique.
Mykotoxine werden als sekundäre Metabolite von Schimmelpilzen gebildet und haben diverse schädliche Effekte auf Menschen, Tiere und Pflanzen. Laut FAO sind weltweit bis zu 25 % aller Lebens- und Futtermittel mit Mykotoxinen kontaminiert, wodurch jährlich immense ökonomische Verluste entstehen.
Neben den eigentlichen Mykotoxinen rücken zunehmend deren Transformationsprodukte (TPs) in den Fokus. Diese können als natürliche Stoffwechselprodukte toxischer sein als das eigentliche Mykotoxin und stellen eine potenzielle zusätzliche Gefahr für den Verbraucher dar. TPs werden überwiegend mit in vitro und in vivo Techniken untersucht, welche sowohl zeit- als auch kostenintensiv sind. Ziel war es nun, schnelle und zudem verlässliche Techniken zur Simulation von TPs diverser Mykotoxine zu testen. Die Kopplung von Elektrochemie und Massenspektrometrie, kurz EC/MS, als rein instrumenteller Ansatz ist seit vielen Jahren in der pharmazeutischen Forschung etabliert. Hierbei wird mithilfe einer elektrochemischen Durchflusszelle der oxidative Metabolismus einer Substanz simuliert und zugleich analysiert.
Unter Verwendung von EC/MS, EC/LC/MS und HPLC-MS Techniken (MS/MS und FT-ICR) wurden nun die Mykotoxine Zearalenon, Citrinin und Dihydroergocristin (als Modellsubstanz für die Ergotalkaloide) elektrochemisch bei Potentialen bis zu 2500 mV vs. Pd/H2 oxidiert und deren TPs mit mikrosomalen in vitro Ansätzen verglichen. Hierbei konnten mehrere Übereinstimmungen hydroxylierter Spezies, sowohl elektrochemisch als auch biochemisch generiert, festgestellt werden. Die EC/MS ist somit auch in der Lebensmittelanalytik als nützliches und vielseitiges Werkzeug verwendbar.
Etwa 25% aller weltweit produzierten Nahrungsmittel sind mit Schimmelpilzgiften (Mykotoxinen) kontaminiert. Dies birgt nicht nur gesundheitliche Risiken sondern verursacht auch hohe wirtschaftliche Verluste. Daher werden in der EU seit Jahren Anstrengungen unternommen, die Mykotoxin-Analytik voranzutreiben und Grenzwerte zu etablieren. Im Vortrag werden aktuelle Trends der Mykotoxin-Analytik und entsprechende Bedarfe präsentiert. Neben einer verbesserten Verfügbarkeit rückführbarer nativer und isotopenmarkierter Standards treten verstärkt maskierte Mykotoxine in den Fokus.
Entwicklung von Analysenverfahren, Standards und Referenzmaterialien für die Lebensmittelanalytik
(2016)
Mykotoxine gehören weltweit zu den am meisten untersuchten Kontaminanten in Lebensmitteln. Ihre zuverlässige Bestimmung ist zur Kontrolle geltender Grenzwerte notwendig und erfordert die Verfügbarkeit reiner Kalibrierstandards, valider Analysenverfahren sowie (zertifizierter) Referenzmaterialien. Im Vortrag werden die aktuellen Aktivitäten der BAM hinsichtlich der Entwicklung von Standards, Analysenverfahren und Referenzmaterialien für die Mykotoxin-Analytik vorgestellt.
Wenn in einem Lebensmittel keine Schimmelpilzgifte nachweisbar sind, muss das nicht bedeuten, dass keine enthalten sind. Prozesse der Lebensmittelverarbeitung, etwa das Mälzen in der Brauerei, führen dazu, dass Glucoside oder Sulfate der Toxine entstehen. Sie sind wenig charakterisiert und analytisch bisher kaum fassbar.