Assessment of changes in the occurrence of Fusarium toxin and ochratoxin A in Poland related to extreme weather phenomena

Background. Mycotoxins – substances harmful to humans, are ubiquitous in the environment. Mycotoxins are generated primarily by Penicilium, Aspergillus and Fusarium genus fungi. Their presence is associated with the unavoidable presence of mold fungi in the environment. The presently observed adverse climatic changes could negatively affect agriculture, causing erosion and loss of organic matter from soil, promulgation of pests and plant diseases, including those originating from pathogenic molds, and also migration of certain mold species into new regions, ultimately creating more favorable conditions for generation of mycotoxins. Objective. The purpose of this work was to investigate contamination of cereals in Poland with Fusarium and ochratoxin A. Elucidating a correlation between precipitation levels in the individual Provinces and reported levels of the investigated mycotoxins, referring to the generally available meteorological databases, would result in more efficient planning of sampling processes and focusing further preventive actions associated with establishing sampling plans for the following years. Material and methods. Investigations were performed on cereal and cereal product samples taken by the official foodstuffs inspection staff. Some 100 samples were taken annually in the 2009-2012 period (357 samples in total). Tests were performed using high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (HPLC-MS/MS). Precipitation data were obtained from the Central Office of Statistics, based on data received from the Institute of Meteorology and Water Management. Results. Analysis of the influence of precipitation levels during vegetation period on mycotoxin levels in the investigated foodstuffs was performed by associating each recorded content of deoxynivalenol (n=52, corresponding to 14.6% tested samples), zearalenone (n=30, 8.4%), total T-2 and HT-2 toxins (n=21, 5.9%) and ochratoxin A (n=88, 24.6%) above quantification limit with precipitation levels within the Province from which the sample originated. Deoxynivalenol and zearalenone levels show distinct variability corresponding with variability of precipitation levels, well reflecting the reported higher deoxynivalenol and zearalenone levels observed during the rainy years of 2011-2012. Variability in average ochratoxin A levels was not statistically significant. The relatively higher mycotoxin levels in 2009 may result from the heavy rainfall and flooding of 2007-2008. Dependence between the precipitation levels and number of samples showing levels above quantification limit has been also observed for deoxynivalenol. However, a similar analysis made for zearalenone and ochratoxin A does not point to any significant relationship. No data analysis was possible in reference to total T-2 and HT-2 toxins content due to the insufficient number of results available. However, it should be noted that 21% analyzed samples in 2009 contained T-2 and HT-2 levels above the quantification limit, with average of 8.9 μg/kg, whereas in 2010-2012 only one sample of the 263 tested contained contaminants in quantities above the quantification limit. Conclusions. The model used for forecasting presence of mycotoxins in cereals does not allow its practical application during routine generation of official control and monitoring plans on national scale. Notably, tests performed show that exceeding of maximum contamination levels occurred just incidentally, notwithstanding the adverse weather conditions. Further systematic collection of data on mycotoxin contamination of agricultural crops is required for effective continued investigations.Wprowadzenie. Mikotoksyny – związki o niepożądanym działaniu dla człowieka są powszechne w środowisku. Są wytwarzane głównie przez grzyby z rodzajów Penicilium, Aspergillus i Fusarium. Ich występowanie jest związane z nieuniknioną obecnością grzybów pleśniowych w środowisku. Niekorzystne zmiany klimatyczne, jakie obecnie są obserwowane, mogą spowodować niekorzystne zmiany w rolnictwie, takie jak erozja i utrata materii organicznej z gleby, rozpowszechnianie się szkodników i chorób roślin, w tym wywołanych przez patogenne pleśnie, jak również migrację niektórych gatunków pleśni na nowe regiony, oraz stworzyć dogodniejsze warunki do wytwarzania mikotoksyn. Cel. Celem pracy było zbadanie zanieczyszczenia toksynami Fusarium i ochratoksyną A zboża w Polsce i stwierdzenie korelacji pomiędzy wielkością opadów na terenie poszczególnych województw a poziomami badanych mikotoksyn, z wykorzystaniem powszechnie dostępnych baz danych meteorologicznych, co pozwoliłoby na wydajniejsze planowanie pobierania próbek oraz skoncentrowanie dalszych działań zapobiegawczych przy tworzeniu planów pobierania próbek na następne lata. Materiały i metody. Materiał do badań stanowiły próbki zboża i produktów zbożowych pobrane przez pracowników urzędowej kontroli żywności. Pobrano po ok. 100 próbek w okresie 2009-2012 (łącznie 357 próbek). Do badań zastosowano metodę wysokosprawnej chromatografii cieczowej sprzężonej z spektrometrią mas (HPLC-MS/MS). Dane dotyczące opadów pochodziły ze strony Głównego Urzędu Statystycznego, gdzie wykorzystano dane Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej Wyniki. W celu analizy wpływu poziomu opadów w okresie wegetacji na poziomy mikotoksyn w badanych środkach spożywczych każdej zarejestrowanej zawartości powyżej granicy oznaczalności deoksyniwalenolu (n=52, co odpowiada 14,6% zbadanych próbek), zearalenonu (n=30, 8,4%), sumy toksyn T-2 i HT-2 (n=21, 5,9%) oraz ochratoksyny A n=88, 24,6%) przypisano wartość opadów na terenie danego województwa, z którego pochodziła próbka. W przypadku deoksyniwalenolu i zearalenonu wyraźnie widoczna jest zmienność poziomów tych mikotoksyn, która jest adekwatna do zmiany poziomu opadów, dobrze odzwierciedlając wyższe poziomy deoksyniwalenolu i zearalenonu w deszczowych latach 2009-2010, względem bardziej suchych lat 2011-2012. Zmienność średniego poziomu ochratoksyny A nie jest istotna statystycznie. Relatywnie wyższy poziom mikotoksyn w latach 2009 może wynikać z bardzo deszczowych i powodziowych lat 2007-2008. Dla deoksyniwalenolu współzależność obserwuje się także pomiędzy poziomem opadów, a liczbą próbek powyżej wartości granicy oznaczalności. Jednak podobna analiza dla zearalenonu i ochratoksyny A, nie wskazuje na istotną zależność. Z uwagi na niewystarczającą liczbę wyników, nie była możliwa analiza danych w odniesieniu do sumy toksyn T-2 i HT-2. Należy jednak odnotować, że w 2009 roku 21% zbadanych próbek zawierało poziom toksyn T-2 i HT-2 powyżej granicy oznaczalności, a wartość średnia wyniosła 8,9 μg/kg, w kolejnych latach tj. 2010-2012 zarejestrowano zaledwie jedną próbkę spośród 263 zbadanych zawierającą poziom zanieczyszczenia powyżej granicy oznaczalności. Wnioski. Zastosowany model przewidywania występowania mikotoksyn w zbożach nie pozwala na praktyczne zastosowanie go w podczas rutynowego tworzenia planów urzędowej kontroli i monitoriungu w skali całego kraju. Należy stwierdzić, że mimo niekorzystnych warunków pogodowych, jakie wystąpiły w trakcie realizacji badań, przekroczenia najwyższych dopuszczalnych poziomów zanieczyszczenia pojawiały się incydentalnie

Exposure assessment of infants and young children on selected Fusarium toxins

Background. Mycotoxins belong to substances harmful to human health. They are found mainly in cereal products and their preparations. In particular, infants and young children who consume cereal products, including porridge and gruel, are exposed to these substances. Objective. The aim of the study is to assess the exposure of infants and young children in Poland to micotoxins (ochratoxin A. deoxynivalenol, nivalenol, fumonisins B1 and B1, T-2 and HT-2 toxins) derived from cereal products intended for infants and children. Material and methods. Samples of products (302) were taken from all over the country in the following three years (2011, 2012 and 2013). HPLC-MS / MS method was used to determine the test compounds. Results. Using the HPLC-MS / MS method, the assessment of population exposure in Poland to mikototoxins (ochratoxin A, deoxynivalenol, nivalenol, fumonisins B1 and B1, T-2 and HT-2 toxins) derived from cereal products (porridge, gruel) intended for infants and small children. Samples (302) were taken from across the country over the next three years. The exposure values obtained in the average exposure scenario range from 0.2 to 3% compared to the reference toxicological parameters. Considering that in the case of infants and young children, the tested products constitute a quantitatively significant part of the balanced diet of these consumers, and the remaining groups of foodstuffs, including vegetable products. fruit and meat and dairy products do not contribute significant amounts of mycotoxins to the diet can be accepted. that the level of contamination of cereal products does not pose a significant risk to the health of consumers. In the case of high exposure, it did not exceed 10% of the reference values for deoxynivalenol and the sum of fumonisins B1 and B2. These values were assessed as not relevant for the exposure of infants and young children. In contrast, in the case of zearalenone, the high level of exposure corresponded to 36% of the value of tolerable daily intake (TDI), and for the sum of T-2 and HT-2 toxins, the value of 48% of tolerable daily intake. In both cases, the contribution of pollutants to the diet was significant, but still remained 2-3 times less than the tolerable daily intake. Given, that cereal products are the main source of these contaminants, it can be estimated that exceeding the TDI value in relation to the total diet of infants and young children is unlikely. Conclusions. The exposure values obtained in the average exposure scenario range from 0.2 to 3% compared to the reference toxicological parameters. In the case of zearalenone, the high level of exposure corresponded to 36% of the TDI value. and for the sum of T-2 and HT-2 toxins, 48% TDI. The contribution of pollutants to the diet in both cases was significant. However, it still remained 2-3 times less than the tolerable daily intake. Considering, that cereal products are the main source of these pollutants can be assessed. that exceeding the TDI value for the total diet of infants and young children is unlikely.Wprowadzenie. Mikotoksyny należą do substancji szkodliwych dla zdrowia ludzi. Wykazują właściwości mutagenne, kancerogenne, teratogenne i estrogenne. Stwierdzane są głównie w produktach zbożowych i ich przetworach. Na działanie tych substancji narażone są zwłaszcza niemowlęta i małe dzieci, które spożywają produkty zbożowe, w tym kaszki i kleiki. Cel. Celem pracy jest ocena narażenia niemowląt i małych dzieci w Polsce na mikotoksyny (ochratoksyna A, deoksyniwalenlol, niwalenol, fumonizyny B1 i B1, toksyny T-2 i HT-2) pochodzące z produktów zbożowych przeznaczonych dla niemowląt i dzieci. Materiał i metody. Próbki produktów (302) były pobrane z terenu całego kraju w ciągu kolejnych trzech lat (2011, 2012 i 2013). Do oznaczania badanych związków stosowano metodę HPLC-MS/MS. Wyniki. Stosując metodę HPLC-MS/MS oceny narażenia populacji w Polsce na mikokotoksyny (ochratoksyna A, deoksyniwalenlol, niwalenol, fumonizyny B1 i B1, toksyny T-2 i HT-2) pochodzące z produktów zbożowych (kaszki, kleiki) przeznaczonych dla niemowląt i małych dzieci. Próbki (302) były pobrane z terenu całego kraju w ciągu kolejnych trzech lat. Uzyskane wartości narażenia w przypadku scenariusza przeciętnego narażenia wynoszą od 0.2 do 3% w porównaniu z referencyjnymi parametrami toksykometrycznymi. Biorąc pod uwagę, że w przypadku niemowląt i małych dzieci badane produkty stanowi istotną ilościowo część zrównoważonej diety tych konsumentów, a pozostałe grupy środków spożywczych w tym produkty warzywne. owocowe i mięsne oraz nabiał nie wnoszą istotnych udziałów mikotoksyn do diety można przyjąć. że poziom zanieczyszczenia produktów zbożowych nie stanowi istotnego ryzyka dla zdrowia konsumentów. W przypadku wysokiego narażenia nie przekraczało ono poziomu 10% wartości referencyjnych dla deoksyniwalenolu oraz sumy fumonizyn B1 i B2. Wartości te oceniono jako nie mające istotnego znaczenia dla narażenia niemowląt i małych dzieci. Natomiast w przypadku zearalenonu wysoki poziom narażenia odpowiadał 36% wartości tolerowanego dziennego pobrania (TDI), a w przypadku sumy toksyn T-2 i HT-2 wartości 48% tolerowanego dziennego pobrania. W obu przypadkach udział wnoszonego zanieczyszczenia do diety był znaczący, jednak nadal pozostawał 2-3 krotnie mniejszy niż tolerowane dzienne pobranie. Biorąc pod uwagę. że produkty zbożowe są głównym źródłem tych zanieczyszczeń można ocenić, że przekroczenie wartości TDI w odniesieniu do całkowitej diety niemowląt i małych dzieci jest mało prawdopodobne. Wnioski. Uzyskane wartości narażenia w przypadku scenariusza przeciętnego narażenia wynoszą od 0.2 do 3% w porównaniu z referencyjnymi parametrami toksykometrycznymi. W przypadku zearalenonu wysoki poziom narażenia odpowiadał 36% wartości TDI, a w przypadku sumy toksyn T-2 i HT-2 wartości 48% TDI. Udział wnoszonego zanieczyszczenia do diety w obu przypadkach był znaczący, jednak nadal pozostawał 2-3 krotnie mniejszy niż tolerowane dzienne pobranie. Biorąc pod uwagę, że produkty zbożowe są głównym źródłem tych zanieczyszczeń można ocenić, że przekroczenie wartości TDI w odniesieniu do całkowitej diety niemowląt i małych dzieci jest mało prawdopodobne

Studies and safety evaluation of aflatoxins in herbal plants

Zioła i preparaty zielarskie są powszechnie stosowane w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Celem pracy była ocena surowców zielarskich w zakresie zanieczyszczenia aflatoksynami (AF), związkami o działaniu genotoksycznym, rakotwórczym i hepatotoksycznym, powodujących zaburzenia wzrostu oraz działających immunotoksycznie i alergennie. Do oznaczania poziomu aflatoksyn (AF) zastosowano technikę wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) z uzyskiwaniem pochodnej po rozdziale na kolumnie w reakcji z nadbromianem bromowodorku pirydyny (PBPB). Ekstrakty oczyszczano na kolumnach powinowactwa immunologicznego (IAC). Zawartość aflatoksyn B1, B2, G1 i G2 zbadano w ponad 500 surowcach zielarskich, głównie krajowych z rejonu wschodniej Polski. Próbki były dostarczane przez producentów (zakłady zielarskie) w latach 2006-2010.W żadnej z ocenianych próbek nie stwierdzono poziomu aflatoksyn powyżej granic wykrywalności zastosowanych metod: dla AF B1 - 0,2 μg/kg; AF B2 - 0,03 μg/kg; AF G1 - 0,3 μg/kg; AF G2 - 0,03 μg/kg (PN-EN 14123) oraz dla AF B1 - 0,15 μg/kg (Ph. Eur.6, 2008:2.8.18). Badane surowce zielarskie w zakresie zanieczyszczenia aflatoksynami należy uznać za bezpieczne, wskazuje to na stosowanie przez producentów zasad dobrej praktyki produkcyjnej podczas suszenia i przechowywania surowców.Herbs and herbal products are commonly used in food and pharmaceutical industries. The aim of this study was to test herbal plants for contamination with aflatoxins (AF), genotoxic, cancerogenic and hepatotoxic compounds which can cause immunotoxic and allergic effects as well as growth disorders. Aflatoxins were determined by high performance liquid chromatography (HPLC) with post column derivatization involving bromination with pyridinium hydrobromide perbromide (PBPB). Extracts was cleaned-up by immunoaffinity columns (IAC). The contents of aflatoxins B1, B2, G1 and G2 in more than 500 herbal plants samples mainly from Eastern Poland were investigated. Samples were supplied by manufacturers (herbal facilities) in 2006 – 2010 years. In all the evaluated samples the levels of aflatoxins above the detection limits of methods applied were not observed: for AF B1 - 0.2 μg/kg; AF B2 - 0.03 μg/kg; AF G1 - 0.3 μg/kg; AF G2 - 0.03 μg/kg (PN-EN 14123) and for AF B1 - 0.15 μg/kg (Ph. Eur.6, 2008:2.8.18). All the herbal plants tested for contamination with aflatoxins should be considered safe, which indicates that manufacturers used good manufacturing practices during drying and storage of raw materials

Monitoring programs realized by the State Sanitary Inspection concerning the contamination of selected foodstuffs by mycotoxins

Omówiono programy monitoringowe realizowane przez Państwową Inspekcję Sanitarną w zakresie zanieczyszczenia żywności mikotoksynami. W latach 2004-2006 zrealizowano programy dotyczące zanieczyszczenia aflatoksynami i toksynami Fusarium wybranych środków spożywczych oraz sprawdzano w kierunku obecności mikotoksyn produkty dla niemowląt i małych dzieci.National monitoring plans, concerning mycotoxins levels in foodstuffs of plant origin in Poland are showed. The official control program for contaminates in food, including mycotoxins, is created by Chief Sanitary Inspectorate, on the basis of the draft prepared in National Institute of Hygiene and approved by Chief Sanitary Inspector. Results of monitoring programme for domestic market: aflatoxins in selected foodstuffs, mycotoxins in baby food and Fusarium toxin in baby food and maize-based foodstuffs, in years 2004-2006 were presented

Monitoring programme of T-2 and HT-2 toxins level in cereal products

W celu realizacji krajowego planu monitoringu żywności opracowano, zwalidowano i akredytowano metodę oznaczania toksyn T-2 i HT-2 w produktach zbożowych. Do analizy toksyn zastosowano metodę pojedynczej ekstrakcji i oznaczania techniką HPLC/MS-MS ESI+. Prametry skuteczności metody (odzysk, precyzja i niepewność wyniku) są zgodne z kryteriami podanymi w Rozporządzeniu Komisji (WE) nr 401/2006. Granica wykrywalności metody dla toksyny T-2 wynosi 3 µg/kg, a dla toksyny HT-2 4 µg/kg. Próbki do badań były pobierane przez stacje sanitarno - epidemiologiczne z terenu całego kraju. Oznaczenia wykonano w 107 próbkach przetworów zbożowych, otrzymanych głównie z owsa. Toksyny T-2 i HT-2 stwierdzono w 43 % próbek, średni poziom zanieczyszczenia w próbkach produktów pochodzących z owsa wynosił 22,5 µg/kg (najwyższy- 109 µg/kg w płatkach owsianych), w pozostałych (płatki pszenne i jęczmienne, kasze, mąka) 7,0 µg/kg. Uzyskane dane wskazują, że wartości tolerowanego dziennego pobrania (TDI) dla toksyn T-2 i HT-2 nie są przekroczone.In framework of the national monitoring program in Poland HPLC method for determination of T-2 and HT-2 toxins in cereal products was developed, validated and accredited. Simply, one-step extraction and HPLC MS/MS ESI+ method was used for determination both toxins. Performance of method (recovery, precision and uncertainty of results) is in line with Commission Regulation No 401/2006. Limit of detection for T-2 and HT-2 toxins is 3 ad 4 |µg/kg, respectively. Samples were taken by sanitary inspection from all region of country. 107 samples cereal products (mainly from oats) were tested. T-2 and HT-2 toxins were detected in 43 % samples, mean level in oats products was 22.5 µg/kg (maximum level 109 µg/kg in oat flakes), in other samples (wheat and barley flakes, grouts, flours) - 7.0 µg/kg. Intake of T-2/HT-2 toxin by the consumer in Poland is much lower than the TDI