Punahomeen saastuttamaa kauraa Turun lähistöltä heinäkuun lopulla 2012.
Kuva: Tapani Yli-Mattila.
Kirjoittaja: tutkijatohtori Riikka Peltomaa, Luonnontieteiden, lääketieteen ja tekniikan tutkijakollegiumi
Homemyrkyt eli mykotoksiinit ovat homesienten tuottamia yhdisteitä, jotka voivat aiheuttaa ihmisille ja eläimille vakavia terveydellisiä haittoja sekä äkillisesti että pitkäaikaisen altistumisen seurauksena. Otollisissa olosuhteissa näitä myrkkyjä tuottavat sienilajit voivat muodostaa homekasvustoja eri ravintokasveihin, pääasiassa viljoihin, pähkinöihin ja hedelmiin. Homekasvustot voivat aiheuttaa haitallisia tauteja kasveille, ja ne voivat myös muodostaa myrkyllisiä mykotoksiineja kasvupaikalla tai edelleen viljavarastossa ja kuljetuksen aikana. Joidenkin tilastojen mukaan mykotoksiineja on havaittu jopa 60−80 prosentissa maailman elintarvikesadosta.
Homesieniä kasvaa kaikkialla maailmassa, sillä ne ovat äärimmäisen sopeutuvaisia erilaisiin elinympäristöihin. Monet sienet elävät tiiviissä vuorovaikutuksessa muiden organismien, kuten bakteerien, kasvien ja eläinten, kanssa, ja ne ovat joutuneet kehittämään erilaisia vuorovaikutus- ja suojautumistapoja esimerkiksi estääkseen muiden kilpailijoiden selviytymisen. Niinpä tietyissä kasvuolosuhteissa tai haitallisissa ympäristöolosuhteissa sienet tuottavat erilaisia toissijaisia aineenvaihduntatuotteita eli niin kutsuttuja sekundaarimetaboliitteja. Tuhansien tai jopa miljoonien erilaisten sienten sekundaarimetaboliittien joukosta on tunnistettu monia hyödyllisiä yhdisteitä, merkittävimpinä ehkä antibiootteina tunnetut penisillisiini, kefalosporiini ja muut beetalaktaamit, mutta myös immunosuppressiivisia lääkkeitä, kasvihormoneita sekä hyönteisille myrkyllisiä yhdisteitä. Lisäksi sienet tuottavat sekundaarimetaboliitteina myös ihmisille ja eläimille myrkyllisiä yhdisteitä, joita kutsutaan mykotoksiineiksi.
Mykotoksiinit ovat kemialliselta rakenteeltaan ja vaikutusmekanismiltaan hajanainen ryhmä yhdisteitä. Ensimmäiset mykotoksiinit tunnistettiin 1960-luvulla, vaikka toki homeisten elintarvikkeiden riskit on tunnettu jo pitkään historiassa, ja homesienten tiedetään kasvaneen viljoissa niin pitkään kuin viljelyä on harjoitettu ja viljaa varastoitu. Nykyisin esimerkiksi keskiajalla laajoja epidemioita aiheuttaneen ”Pyhän Antoniuksen tulen” eli torajyvämyrkytyksen tiedetään aiheutuneen homehtuneisiin rukiisiin muodostuneista mykotoksiineista. Viimeisten vuosikymmenten aikana mykotoksiineita on tunnistettu useita satoja, mutta niiden joukosta kymmenisen toksiinia on herättänyt erityistä huolta niiden myrkyllisyyden ja korkean esiintyvyyden vuoksi. Aflatoksiinit ovat mykotoksiineista tunnetuimpia ja myrkyllisimpiä ja niiden tiedetään aiheuttaneen useita jopa kuolemaan johtaneita mykotoksiinimyrkytyksiä vielä 2000-luvulla.
Monet mykotoksiineja tuottavat homeet viihtyvät parhaiten kosteissa ja lämpimissä kasvuolosuhteissa, kuten esimerkiksi aflatoksiineja tuottavat Aspergillus-lajit, ja siten niiden esiintyminen Suomessa ja Pohjois-Euroopassa on vähäistä verrattuna esimerkiksi Afrikkaan. Pohjoinen pallonpuolisko sen sijaan on ilmastonsa vuoksi alttiimpi punahomeiden eli Fusarium-sienien kasvulle. Nämä lajikkeet tuottavat useita mykotoksiineja, joista merkittävimpiä ovat deoksinivalenoli, zearalenoni, nivalenoli sekä T-2- ja HT-2-toksiinit. Toisaalta elintarvikkeiden ja rehuviljojen kansainvälinen kauppa lisää mykotoksiineihin liittyviä riskejä kaikkialla maailmassa. Lisäksi ilmastonmuutoksen on uumoiltu vaikuttavan myös mykotoksiineja tuottavien homeiden levinneisyyteen, ja esimerkiksi kesällä 2021 Eurooppaa koetelleet tulvat saattavat lisätä homeiden kasvua ja siten mykotoksiinien esiintyvyyttä.
Mykotoksiinit ovat kemialliselta rakenteeltaan pysyviä, eivätkä ne tuhoudu elintarvikkeen kuumennuksen, ruoan valmistuksen tai muun käsittelyn yhteydessä. Mykotoksiineja tuottavien homeiden esiintymistä on mahdollista vähentää hyvillä maatalouskäytännöillä ja esimerkiksi tehokkaalla viljelykierrolla ja kohdennetulla kasvinsuojeluaineiden käytöllä, mutta elintarviketurvallisuuden kannalta tärkeää on myös viljojen, ruoka-aineiden ja rehujen testaus elintarvikeketjun eri vaiheissa. EU:n lainsäädännössä ((EY) N:o 1881/2006 muutoksineen) on asetettu sallitut tai suositellut enimmäismäärät yleisimmille mykotoksiineille eri elintarvikkeissa. Erityisesti riskiraaka-aineita, kuten viljoja ja pähkinöitä, valvotaan ja testataan ennen kuin ne päätyvät kuluttajalle.
Testaus on tärkeää, sillä mykotoksiinit ovat mauttomia, hajuttomia ja silmämääräisesti näkymättömiä. Toksiinit voidaan havaita hyvin pieninäkin määrinä kromatografiaan ja massaspektrometriaan perustuvien menetelmien avulla. Tämänkaltaiset kemialliset analyysit ovat kuitenkin varsin kalliita, hitaita ja työläitä, joten käytännössä menetelmät soveltuvat huonosti rutiininomaiseen elintarvikkeiden testaukseen tai viljelijöiden tai tuottajien omaan käyttöön. Helppokäyttöiset pikatestit sen sijaan voisivat mahdollistaa, että esimerkiksi maanviljelijä tai maitotilallinen voisi itse seurata esimerkiksi viljasadon, rehuviljan tai tuottamansa maidon laatua. Yksinkertaiset ja edulliset testit ovat erittäin toimivia myös kehitysmaissa, joissa mykotoksiineja tuottavat homeet ovat yleisiä, ja usein sääntelyn puute, riittämättömät valvontastrategiat tai vähäiset testausresurssit eivät ole riittäviä elintarviketurvallisuuden takaamiseksi.
Immunomäärityksiin perustuvat menetelmät mahdollistavat mykotoksiinien havaitsemisen nopeasti ja luotettavasti. Pienen kokonsa vuoksi mykotoksiinit ovat kuitenkin omalla tavallaan haastavia analyyttejä immunomäärityksissä, jotka perustuvat vasta-aineen sitoutumiseen analyyttiin. Koska kooltaan pieneen analyyttiin voi sitoutua vain yksi vasta-aine kerrallaan, perinteiset määritykset niiden analysoimiseksi ovat usein suorituskyvyltään heikompia kuin useampaan vasta-aineeseen perustuvat niin kutsutut ei-kilpailevat määritykset. Uudet bioteknologiset innovaatiot mahdollistavat kuitenkin parempien pienmolekyylimääritysten kehittämisen esimerkiksi immunokompleksimääritysten avulla. Tämänkaltaisissa määrityksissä tarvittavia vasta-aineita on vaikea tuottaa perinteisillä eläinten immunisaatioon perustuvilla menetelmillä, mutta esimerkiksi Turun yliopiston Bioteknologian laitoksella kehitettyjä synteettisiä vasta-ainekirjastoja voidaan hyödyntää tässä tarkoituksessa. Faaginäyttötekniikan avulla näistä kirjastoista on mahdollista tunnistaa vasta-aineita lukemattomille eri analyyteille tai immunokomplekseille ilman koe-eläinten immunisointia, ja näiden sitojamolekyylien avulla voidaan kehittää entistä herkempiä ja spesifisempiä mutta samaan aikaan edullisia ja helppokäyttöisiä testejä. Tämänkaltaiset menetelmät soveltuvat myös kenttäolosuhteisiin, suoraan pelloille tai maitotiloille ja osoittavat, että mykotoksiinien testauksen ei tarvitse olla kallista ja suuriin laboratorioihin keskitettyä. Aiempaa herkemmät ja spesifisemmät testit mahdollistavat myös toksiinien havaitsemisen mahdollisimman varhaisessa vaiheessa, jolloin pilaantuneet osat sadosta voitaisiin osoittaa ajoissa ja näin vältyttäisiin suurilta satomenetyksiltä. Ennen kaikkea paremmat analyyttiset menetelmät mykotoksiinien testaamiseen takaisivat puhtaan ja turvallisen ruoan kaikille kaikkialla.
Lähteet:
Eskola M, et al. Crit Rev Food Sci Nutr. 2020; 60: 2773–2789. DOI: 10.1080/10408398.2019.1658570
Keller NP. Nat Rev Microbiol. 2018; 17: 167–180. DOI: 10.1038/s41579-018-0121-1
Köppen R, et al. Appl Microbiol Biotechnol. 2010; 86: 1595–1612. DOI: 10.1007/s00253-010-2535-1
Pitt JI & Miller D. J Agric Food Chem. 2017; 65: 7021–7033. DOI: 10.1021/acs.jafc.6b04494
https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/mycotoxins
https://www.biomin.net/
Kuva:
https://apps.utu.fi/media/tiedotteet/punahome-kaura.jpg
https://www.utu.fi/fi/ajankohtaista/vaitos/tutkimuksesta-uutta-tietoa-elintarvikkeiden-sienimyrkyista-uudet-mittaustavat
