BÁO CÁO KHOA HỌC: "VẤN ĐỀ NHIỄM ĐỘC TỐ TẢO CỦA ỐC NHỒI "

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Ốc nhồi (Ampullariidae) phân bố rộng rãi ở vùng nhiệt đới, là nguồn thực phẩm quý, vật nuôi trong bể cá để rọn sạch tảo và một vài đại diện là vật gây hại mùa màng. Mặt khác ốc nhồi cũng như các nhuyễn thể khác, trong quá trình dinh dưỡng rất rễ bị nhiễm bởi các tảo độc trong chuỗi thức ăn, đặc biệt là PSP (trong đó thường gặp nhất là Saxitoxin).

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Nội dung Text: BÁO CÁO KHOA HỌC: "VẤN ĐỀ NHIỄM ĐỘC TỐ TẢO CỦA ỐC NHỒI "

VẤN ĐỀ NHIỄM ĐỘC TỐ TẢO CỦA ỐC NHỒI Trinh Tam Kiet, Duong Duc Tien, H. Schubert, K. Reinhardt, J. Dahlmann, B. Luckas, Ốc nhồi (Ampullariidae) phân bố rộng rãi ở vùng nhiệt đới, là nguồn thực phẩm quý, vật nuôi trong bể cá để rọn sạch tảo và một vài đại diện là vật gây hại mùa màng. Mặt khác ốc nhồi cũng như các nhuyễn thể khác, trong quá trình dinh dưỡng rất rễ bị nhiễm bởi các tảo độc trong chuỗi thức ăn, đặc biệt là PSP (trong đó thường gặp nhất là Saxitoxin). Nếu con người ăn phải nhuyễn thể có nhiễm độc tố PSP sẽ dẫn đến tử vong do suy hô hấp. Vì vậy ở rất nhiều nước nhập khẩu thuỷ sản, việc kiểm tra độc tố tảo (trước hết là độc tố PSP) là điều bắt buộc. Từ nhiều năm trở lại đây, Việt Nam là một nước xuất khẩu thuỷ sản lớn, trong đó đặc biệt quan trọng là EU, Mỹ và Nhật Bản. Bởi vì giáp xác và nhuyễn thể đã được chứng minh có hàm lượng độc tố đáng kể nên việc kiểm tra chúng khi xuất sang thị trường trên là cực kỳ quan trọng. ở đây, chúng tôi đã đề cập đến một ví dụ hàng xuất khẩu ốc nhồi từ Việt Nam sang thị trường EU
để chứng tỏ công việc này quan trọng như thế nào. Những nghiên cứu nhằm vào sản phẩm thịt ốc nhồi đông lạnh sâu của cơ sở chế biến hải sản Phú Thành (Kiên Giang) được xuất sang CHLB Đức qua Hà Lan. Nhằm mục đích kiểm tra lượng độc tố PSP trong hàng nhập khẩu tháng 8-2003, kỹ thuật HPLC/FLD đã được đưa vào sử dụng. Người ta đã thông báo một lượng PSP chứa trong sản phẩm trên là 1029 µg/kg. Những phân tích này được lặp lại tại Đại học Tổng hợp Jena (CHLB Đức). ở phương pháp HPLC/FLD cũng quan sát thấy một đỉnh có thể cho là dc STX. Tuy vậy, những nghiên cứu lặp lại ở các mẫu trên tại Jena cho phép chứng minh đó là những chất độc tố chứa bên trong của ốc, mà không có độc tính vốn có của PSP. Sự kiểm tra an toàn thực phẩm và độc tố tại Jena được phối hợp giữa phương pháp hoá - lý ( HPLC/FLD/MS ) và kiểm tra sinh học (Maus- Bioassay) đều cho những kết quả chứng minh rõ ràng là thịt ốc nhồi đông lạnh nhập khẩu từ Việt Nam không có độc tố STX cũng như các độc tố PSP khác. Các kết quả trên cho thấy trong khi kiểm tra chất lượng hàng thuỷ sản xuất nhập khẩu phải sử dụng phương
pháp hoá - lý đã cải tiến kết hợp với kiểm tra sinh học trong khi giám định. Apfelschnecken (Ampullariidae) kommen weltweit in tropischen Regionen vor. Dabei stellen manche Arten hochwertige Lebensmittel dar, während andere für den Aquarianer interessant sind, da sie gemeinsam mit Fischen gehalten das Wasser „algenfrei“ machen. Wegen dieses Fressverhaltens und weil sie sich sowohl im Süßwasser als auch im Brackwasser schnell vermehren, können Apfelschnecken aber auch als Schädlinge auftreten. So führte z.B. das massenhafte Auftreten der gelben Apfelschnecke in Vietnam zu großen Ernteverlusten. Unabhängig davon ist bekannt, dass sogenannte „Algenblüten“ zu einer Kontamination von Krusten- und Schalentieren mit Algentoxinen führen können, wobei die starke Vermehrung von toxischen Algen Harmful Algal Blooms (HABs) genannt wird. Vor allem einige marine Mikroalgen und bestimmte Cyanobakterien produzieren Substanzen, die als Paralytic Shellfish Poisoning (PSP) –
Toxine bezeichnet werden, von denen Saxitoxin das bekannteste PSP-Toxin darstellt. Diese Toxine können von Muscheln und Schnecken aufgenommen werden, und besonders HABs führen zu sehr hohen PSP-Belastungen. Werden mit PSP-Toxinen kontaminierte Tiere verzehrt, kommt es unmittelbar danach zu schweren Erkrankungen des Konsumenten bis hin zum Tod durch Atemlähmung. Deshalb wurden in verschiedenen Ländern Qualitätssicherungssysteme verbunden mit einer Importkontrolle, die auch die Prüfung von Seafood auf Algentoxine (vor allem PSP-Toxine) einschließt, aufgebaut. Seit einigen Jahren exportiert Vietnam Seafood, und darunter befinden sich neben Muscheln und Shrimps auch Apfelschnecken. Weil vor allem Krusten- und Schalentiere besonders hohe Toxin-Gehalte aufweisen können, wird der Handel mit diesen Tieren besonders streng kontrolliert, und immer erfolgt auch eine Überprüfung der PSP-Gehalte. Nachfolgend soll am Beispiel des Exports von
Apfelschnecken aus Vietnam nach Europa deutlich gemacht werden, wie wichtig eine Kontrolle von Seafood auf eine mögliche Kontamination mit Algentoxinen bereits vor Ort beim Erzeuger ist. Apfelschnecken - eine interessante Tierart Das attraktive Äußere und die relative Größe (5-15 cm) trugen maßgeblich dazu bei, dass Apfelschnecken bei Aquarianern und Gourmets immer beliebter wurden. Allerdings gibt es auch viele missverständliche Informationen hinsichtlich dieser Tiere. So werden sie in den bekanntesten Aquaristik-Büchern als Ampullaria gigas oder Ampullaria cuprina bezeichnet, obwohl diese Namen falsch und veraltet sind. In der gegenwärtig verwendeten Nomenklatur werden Apfelschnecken in sieben Gattungen unterteilt: Asolene, Felipponea und Marisa sind die Gattungen der Neuen Welt (Südamerika, Zentralamerika und der Süden der USA), während Afropomus, Lanistes und Saulea in Afrika heimisch sind. Die Gattung Pila kommt sowohl in Afrika als auch in Asien vor.
Apfelschnecken bewohnen Sümpfe, Bäche, Teiche, große Seen und Flüsse. Dabei werden stehende Gewässer bevorzugt, und nur wenige Arten passen sich an fließende Gewässer mit starker Strömung an. Die Lungen/Kiemen- Kombination zeigt die Anpassung der Apfelschnecken an Standorte mit sauerstoffarmem Wasser wie Sümpfen und seichten Seen. Ein anderer Vorteil der Atmung zusammen mit einer „Tür“ (operculum) am Schneckenhaus ist die Fähigkeit, Dürreperioden zu überstehen. Handelsübliche Arten für den Einsatz in Aquarien sind die Apfelschnecken Pomacea bridgesii, Pomacea canaliculata, Marisa cornuarietis, Pomacea paludosa. Diese können in jedem Aquarium gemeinsam mit Fischen leben und dabei die überschüssige Vegetation – das sind vor allem Algen – vernichten. Abb. 1: Die Apfelschnecken a) Pomacea bridgesii und b) Pomacea canaliculata *
* aus: http://www.applesnail.net/content/multi_languages/ger man.htm Das Problem der Kontamination von Apfelschnecken mit PSP-Toxinen Außer für den Aquaristikhandel exportiert Vietnam seit einigen Jahren Apfelschnecken als Delikatesse für Seafood- Restaurants. Dabei unterliegen Apfelschnecken ebenso wie andere Krusten- und Schalentiere internationalen lebensmittelrechtlichen Bestimmungen, denn es muss sichergestellt werden, dass Apfelschnecken, die für die menschliche Ernährung vorgesehen sind, keine krankheitsverursachenden Keime enthalten. Auch dürfen die Konzentrationen an Algentoxinen die gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte nicht übersteigen. Da Apfelschnecken eine große Anzahl Mikroorganismen in ihren Eingeweiden aufweisen, müssen bei der Verarbeitung
die hygienischen Vorschriften eingehalten werden, damit die Qualität der Ware nicht absinkt. Auch ist die Mikroflora der Apfelschnecken mit einer starken Enzymaktivität verbunden, so dass mit Algen aufgenommene Toxine in den Schnecken sehr schnell metabolisiert werden. PSP- Toxine Weltweit wird jedes Jahr von teilweise tödlich verlaufenden Vergiftungen nach dem Verzehr von mit Algentoxinen kontaminierter Seafood berichtet [1-3]. Dabei ist die bekannteste und gleichzeitig gefährlichste Intoxikation durch Schalentiere Paralytic Shellfish Poisoning (PSP), verursacht durch eine Gruppe von 18 Neurotoxinen unterschiedlicher Toxizität mit Saxitoxin (STX) als Leitsubstanz (Abb.2). Abb. 2: Chemische Struktur der PSP-Toxine
PSP-Toxine werden vor allem von marinen Dinoflagellaten synthetisiert, und nach der Akkumulation in Krusten- und Schalentieren werden sie teilweise in Derivate mit stärkerer Toxizität umgewandelt [4-7]. Dabei können bei einigen Schalentieren enzymatisch sowohl Epimerisierungen als auch Dehydroxylierungen, Esterspaltungen und teilweise sogar Decarboxylierungen erfolgen. [5]. So werden in Muscheln durch Epimerisierung die instabileren ß-Formen C2, GTX3 und GTX4 in die stabileren -Formen C1, GTX2 und GTX1 überführt [4]. Daneben bewirken natürlich vorkommendea chemische Reduktanden mit SH-Gruppen, beispielsweise Glutathion und Cystein, unter anaeroben Bedingungen eine Metabolisierung [7]. Beispiele hierfür sind u.a. die Reduktion von Neo zu STX bzw. von GTX1 und GTX4 zu GTX2 und GTX3 sowie die Bildung von Carbamoyl- und Decarbamoyl-Toxinen aus N- Sulfocarbamoyl-Toxinen. Die wichtigste Umwandlung ist jedoch die Bildung von Decarbamoyl-Saxitoxin (dcSTX) aus Carbamoyl-Toxinen [2, 5]. Im Sinne eines effektiven Verbraucherschutzes und um die
betroffenen Wirtschaftszweige vor erheblichen finanziellen Verlusten zu bewahren, ist die Kontrolle der Interaktion der Toxine in der Umwelt sowie mit biologischem Material, nicht zuletzt wegen der offensichtlichen Zunahme toxischer Algenblüten und der damit verbundenen steigenden Kontamination von Nahrungsmitteln mariner Herkunft mit PSP-Toxinen, unerläßlich. Allerdings ist Voraussetzung für ein besseres Verständnis der Rolle von Algentoxinen in der marinen Umwelt die Entwicklung leistungsfähiger analytischer Verfahren zur quantitativen Erfassung der Toxine, wobei in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte erzielt werden konnten. Analytik Das international verbindlich vorgeschriebene Verfahren zur Erfassung von PSP-Toxinen aus marinen Organismen und Lebensmitteln mariner Herkunft ist der Maus- Bioassay, d.h. ein auf einem Tierversuch basierendes Analysenverfahren [2].
In Europa gibt es aber starke Widerstände gegen Tierversuche, und deshalb wurde der Maus- Bioassay in Deutschland durch ein physikalisch-chemisches Verfahren ersetzt. Als Routineverfahren zur Kontrolle von Seafood auf PSP-Toxine kommt eine chromatographische (HPLC) Methode mit Fluoreszenzdetektion (FLD) zum Einsatz. Wenn Überschreitungen des Grenzwertes von 800 µg PSP pro Kilogramm Seafood (= 800µgSTXequ./kg) gefunden werden, müssen die Ergebnisse des chromatographischen Verfahrens jedoch zusätzlich massenspektrometrisch (LC/MS) und über den Maus-Bioassay abgesichert werden. In jedem Fall ist aber nur das Ergebnis des Maus-Bioassays juristisch verbindlich, und auf dem Ergebnis des Tierversuches gründet sich die Entscheidung, ob das Lebensmittel importiert oder exportiert werden darf. [2, 12]. Viele gegenwärtig im Routinebetrieb zur PSP- Bestimmung eingesetzte HPLC-Verfahren basieren auf der Ionenpaarchromatographie, jedoch sind diese Verfahren aufgrund der hohen Konzentrationen an nichtflüchtigen
Substanzen im Eluenten nicht für die direkte Kopplung an ein Massenspektrometer (LC/MS) geeignet [8-11]. Der Einsatz der LC/MS-Kopplung ist jedoch notwendig, um selektiv detektierte Toxine spezifisch nachzuweisen sowie um bisher noch nicht bekannte Strukturen ebenfalls toxischer Verbindungen aufzuklären. In diesem Zusammenhang erwies es sich als wichtig, dass eine HPLC/FLD- Methode entwickelt wurde, die auch eine Kopplung an ein Massenspektrometer ermöglicht [13]. Dieses HPLC/FLD/MS-Verfahren wurde zusätzlich zum Maus-Bioassay eingesetzt, um von Vietnam nach Europa exportierte Apfelschnecken auf PSP-Toxine zu untersuchen. Die hierzu verwendete Apparatur zeigt Abb.3. Abb. 3: HPLC-System mit Ionenaustauschersäulen und MS-Detektion sowie elektrochemischer Oxidation, Fluoreszenzdetektion und Fraktionssammler Nachfolgend wird die mögliche Kontamination von
Apfelschnecken mit Algentoxinen betrachtet, und speziell die Untersuchungen im Hinblick auf eine quantitative Erfassung von PSP-Toxinen, die für einen ungehinderten Handel mit Seafood unerlässlich sind, werden am Beispiel der Untersuchung von Importware aus Vietnam nach Europa näher beschrieben. Untersuchung von Apfelschnecken aus Vietnam Das Probenmaterial (Proben Nr. 01565 und Nr. 01566) wurde vom Niedersächsischem Landesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, Cuxhaven, an die Friedrich-Schiller-Universität nach Jena gesandt, damit hier sowohl der Maus-Bioassay als auch die Analyse mittels HPLC/FLD/MS durchgeführt wird. Bei den zur Untersuchung übersandten Proben handelte es sich um Apfelschneckenfleisch (tiefgefroren), das aus Vietnam (Phu Tanh Frozen Factory, Kien Giang) über die Niederlande nach Deutschland exportiert worden war. Zur Kontrolle der Ware auf PSP-Toxine im August 2003 war ein HPLC/FLD- Verfahren zur Anwendung gekommen, und es wurde ein
PSP-Gehalt von 1029µg/kg ermittelt. Allerdings wurde ausschließlich Decarbamoyl- Saxitoxin (dcSTX) gefunden, das eine im Vergleich zu Saxitoxin (STX) deutlich geringere Toxizität aufweist (Toxicity factor dcSTX: 0.43, vgl. Abb. 2), so dass die PSP- Belastung des Probenmaterials nur 442.5µg STXequ./kg betrug. Damit wurde der international verbindliche Grenzwert für den PSP-Gehalt von Krusten-und Schalentieren von 800µg STXequ./kg zwar nicht überschritten, jedoch lag der PSP-Gehalt der Proben deutlich über dem Gehalt von 200µgPSP/kg, der als „Warnwert“ in Anl.3 zu §17 der in der Bundesrepublik Deutschland geltenden Fischhygiene- Verordnung aufgeführt ist [14]. Als problematisch erwies sich jedoch, dass dieser Befund nicht massenspektrometrisch abgesichert war, und außerdem waren die dcSTX-Konzentrationen im Apfelschneckenfleisch aus Vietnam nicht mit Hilfe des im Zweifelsfall durchzuführenden Maus-Bioassays kontrolliert
worden. Diese Analysen wurden in Jena nachgeholt, und sie ergaben ein übereinstimmendes Ergebnis. Bei der HPLC/FLD-Methode mit pre-column Derivatisierung [10], die in Cuxhaven angewendet wurde, war im Chromatogramm bei der Retentionszeit von dcSTX ein Peak sichtbar gewesen, der deshalb als dcSTX ausgewertet wurde. Dieser Peak erwies sich im Ergebnis der in Jena durchgeführten Analysen als ein Inhaltsstoff der Apfelschnecken, jedoch ohne die toxische Wirkung eines PSP-Toxins. Das geht aus Abb. 4 und Tab. 1 hervor. Abb. 4: HPLC/FLD – Bestimmung von PSP Toxinen nach post-column Derivatisierung a) PSP-Standardmix b) Probe 01565 c) Probe 01566 chromatogr. Bedingungen vgl. [17]
Zwar tauchte nach der chromatographischen Trennung der Extrakte aus den Apfelschnecken auch in Jena in den HPLC/FLD-Chromatogrammen ein verdächtiger Peak bei Rt 7.9 min auf (vgl. Abb.4), jedoch stimmten die Retentionszeiten bei den hier angewandten HPLC/FLD- und HPLC/FLD/MS-Methoden mit post-column Derivatisierung [13,17] weder mit dcSTX noch mit einem anderen PSP-Toxin überein. Dadurch konnte die Anwesenheit von PSP-Toxinen im Fleisch der Apfelschnecken aus Vietnam (jedenfalls für die zur Untersuchung gelangte Ware) ausgeschlossen werden. Dennoch blieb die Frage ungeklärt, ob der nicht identifizierte Peak in den Chromatogrammen von einer Substanz aus den Apfelschnecken mit ebenfalls toxischen Eigenschaften herrührte, und auch deshalb wurde der Maus-Bioassay [16] zusätzlich zu den HPLC-Verfahren durchgeführt. Dabei wurden die gleichen Extrakte eingesetzt, die vorher chromatographisch untersucht worden waren [17].
Wie aus den in Tab. 1 dargestellten Ergebnissen ersichtlich ist, ergaben sich keine Hinweise auf eine PSP-ähnliche Wirkung, hervorgerufen durch den aus den Apfelschnecken extrahierten Inhaltsstoff. Tab. 1: Ergebnisse des Maus-Bioassays für die Untersuchung von Apfelschneckenfleisch aus Vietnam auf PSP-Toxine Zusammenfassung Apfelschnecken (Ampullariidae) sind nicht nur für Aquarianer interessant, sondern einige Arten stellen auch hochwertige Lebensmittel dar. Wegen des Lebens im aquatischen Milieu, vor allem auch im Brackwasser entlang von Küsten, besteht eine erhöhte Gefahr, dass die Schnecken nicht nur Algen sondern auch die von diesen produzierten Toxine aufnehmen. Dabei können in Apfelschnecken besonders die von
Dinoflagellaten und Cyanobakterien gebildeten Paralytisch Shellfish Poisoning (PSP)- Toxine akkumuliert werden. Um die Verbraucher vor einer Gefährdung der Gesundheit durch den Verzehr PSP-belasteter Apfelschnecken zu schützen, haben viele Länder Verordnungen erlassen, in denen die maximal duldbaren Konzentrationen an Algentoxinen in Krusten- und Schalentieren aufgeführt sind. Außerdem ist festgelegt worden, wie und in welchem Umfang der Handel mit diesen Tieren zu kontrollieren ist. Hinsichtlich der Überwachung von Seafood auf PSP- Toxine wird ein maximaler PSP-Gehalt von 800µgPSP/kg (= 800µgSTXequ./kg) toleriert, und zur Kontrolle auf Algentoxine werden durch die Lebensmittelüberwachung sowohl physikalisch-chemische (HPLC/FLD und LC/MS) als auch biologische Verfahren (Maus-Bioassay) eingesetzt. Werden mit den verschiedenen Methoden unterschiedliche PSP-Gehalte ermittelt, so gilt der Maus-Bioassay als Referenzmethode.
Besonders in Vietnam hat der Verzehr von Apfelschnecken Tradition, und deshalb importiert die EU diese Tiere häufig aus Vietnam. Dabei wurde von einem in der Bundesrepublik Deutschland ansässigen und für die amtliche Lebensmittelüberwachung zuständigen Landesamt in Apfelschnecken aus Vietnam eine relativ hohe Belastung mit dem PSP-Toxin dcSTX gefunden. Allerdings erfolgte der Nachweis nur mit einer HPLC/FLD-Methode, denn die massenspektrometrische Absicherung sowie die Überprüfung des Resultates mit Hilfe des rechtsverbindlichen Maus-Bioassays konnten nicht sofort durchgeführt werden. Deshalb wurde neues Probenmaterial zur Nachuntersuchung an ein anderes Institut versandt. Die im Beanstandungsfalle für eine lebensmittelrechtliche und toxikologische Bewertung unerlässliche Kombination von physikalisch-chemischen Verfahren (HPLC/FLD/MS) und biologischen Tests (Maus-Bioassay) ergab hinsichtlich einer PSP-Kontamination der importierten Apfelschnecken eindeutige Untersuchungsergebnisse, d.h. in den Proben waren weder dcSTX noch andere PSP-Toxine nachweisbar.
Zwar tauchte in den Chromatogrammen ein zusätzlicher Peak auf, jedoch wurden erst auf der Basis der Ergebnisse des Maus-Bioassays Aussagen hinsichtlich der toxikologischen Relevanz dieser in den Extrakten der Apfelschnecken vorliegenden Verbindung möglich. Somit kann konstatiert werden, dass es vom ethischen Standpunkt aus betrachtet zweifellos erstrebenswert ist, bei der Kontrolle von Lebensmitteln hinsichtlich einer Kontamination mit Algentoxinen auf Tierversuche völlig zu verzichten. Allerdings erlaubt der gegenwärtige Stand der Technik z.Z. nur eine kombinierte Anwendung von physikalisch- chemischen und biologischen Verfahren. Deshalb sollte im Zusammenhang mit dieser Problematik offen ausgesprochen werden, dass auch bei verstärktem Einsatz von Hochleistungsanalysengeräten nur die Konzentrationen von bekannten Toxinen und Toxin- Metaboliten sehr genau bestimmt werden können, während verlässliche Daten hinsichtlich der toxischen Wirkungen dieser Verbindungen im Organismus sicherlich auch weiterhin nur über Tierversuche erhalten werden können.