A novel rapid screening method for identifying aflatoxin B₁-degrading Agaricales

Lebensmittelsicherheit beruht auf einem ständigen, unsichtbaren Kampf gegen natürliche Toxine. Zu den gefährlichsten gehören Aflatoxine, giftige Substanzen, die von bestimmten Schimmelpilzen produziert werden und Erzeugnisse wie Mais, Nüsse und Getreide kontaminieren können. Diese Toxine sind notorisch schwer zu entfernen, da sie durch Hitze oder Standardkochmethoden nicht leicht abgebaut werden. Sobald sie in die Lebensmittelversorgung gelangen, stellen sie eine ernsthafte Bedrohung für die menschliche Gesundheit dar, da sie Leberschäden verursachen und das Krebsrisiko erhöhen können. Jahrzehntelang suchten Wissenschaftler nach Wegen, diese Toxine zu neutralisieren, ohne das Lebensmittel selbst zu zerstören. Ein vielversprechender Weg besteht darin, lebende Organismen, speziell Pilze, einzusetzen, um das Gift zu fressen oder abzubauen. Während einige Pilze bekannt dafür sind, diese Toxine zu produzieren, könnten andere die Fähigkeit besitzen, sie zu zerstören, und so als natürliches Reinigungsteam für unsere Lebensmittelsysteme fungieren.

In einer kürzlich durchgeführten Studie versuchten Forscher aus Argentinien herauszufinden, welche Arten von Pilzen als diese natürliche Verteidigung dienen könnten. Sie konzentrierten sich auf eine große Gruppe von Pilzen, die als Agaricales bekannt sind, zu denen viele der essbaren Pilze gehören, die wir essen, wie etwa Austerpilze und Champignons, sowie viele Wildarten. Das Team wollte testen, ob diese Pilze nicht nur in der Gegenwart von Aflatoxin überleben, sondern es tatsächlich abbauen können. Um dies zu erreichen, entwickelten sie eine neue, schnelle Methode, um Dutzende von Pilzstämmen zu untersuchen, ohne für jeden einzelnen Test teure Ausrüstung zu benötigen. Sie sammelten fünfzehn verschiedene Stämme, darunter Wildexemplare aus verschiedenen Regionen Argentiniens sowie einige kommerziell gezüchtete Sorten. Das Ziel war es zu sehen, welche davon überleben und gedeihen können, während sie das Toxin abbauen.

Die Forscher züchteten diese Pilzstämme auf einem speziellen, gelartigen Lebensmittel aus Kokosmilch. Sie bereiteten zwei Sätze dieses Lebensmittels vor: einen reinen und einen, der mit einer spezifischen Menge Aflatoxin vermischt war. Sie platzierten ein kleines Stück jedes Pilzes auf beiden Arten von Platten und ließen sie zwanzig Tage lang im Dunkeln wachsen. Um zu sehen, was geschah, beleuchteten sie die Platten mit einem speziellen ultravioletten Licht. Aflatoxin leuchtet unter diesem Licht natürlich blau. Wenn ein Pilz einfach nur auf der Platte wächst, ohne das Toxin zu beeinfligen, würde das blaue Leuchten hell bleiben. Wenn der Pilz jedoch das Toxin abbaut, würde dieses blaue Leuchten verblassen oder vollständig verschwinden. Diese visuelle Veränderung diente als schnelles, kostengünstiges Signal dafür, dass der Pilz seine Arbeit verrichtet.

Die Ergebnisse zeigten einen deutlichen Unterschied zwischen Pilzen, die das Gift tolerieren konnten, und solchen, die es tatsächlich zerstörten. Wenn das Toxin vorhanden war, wuchsen alle Pilzstämme langsamer als auf dem reinen Lebensmittel, was zeigte, dass das Gift für sie belastend war. Die visuelle Untersuchung zeigte jedoch, dass zehn der fünfzehn Stämme in der Lage waren, das blaue Leuchten vollständig zu eliminieren, was darauf hindeutete, dass sie das Toxin bis auf unerkennbare Mengen abgebaut hatten. Drei andere Stämme reduzierten das Leuchten signifikant, entfernten es jedoch nicht vollständig, während zwei Stämme fast keine Wirkung auf das Toxin zeigten. Um absolut sicher zu gehen, nahmen die Forscher Proben von den Platten und analysierten sie mit einer präzisen Maschine, die chemische Konzentrationen misst. Diese detaillierte Analyse bestätigte den visuellen Test: Die zehn Stämme, die den Abbau des Toxins optisch bestätigt hatten, hatten dieses tatsächlich um mehr als neunundneunzig Prozent reduziert.

Die vielleicht überraschendste Entdeckung war, wie einige dieser Pilze diese Leistung erbrachten. Zwei spezifische Stämme, einer bekannt als Cyclocybe cylindracea und ein anderer aus der Familie der Stropharia, schafften es, das Toxin vollständig abzubauen, obwohl sie kein sichtbares Wachstum auf der Platte zeigten. Normalerweise erwarten Wissenschaftler, dass ein Pilz aktiv wächst und seine Fäden ausbreitet, um ein Toxin zu beseitigen. Die Tatsache, dass diese zwei Stämme das Gift abbauen konnten, ohne zu wachsen, deutet darauf hin, dass sie Enzyme in das Lebensmittel abgaben, die unabhängig vom Körper des Pilzes wirkten. Dies ist ein entscheidender Unterschied, da es impliziert, dass die Reinigungskraft eher von den Werkzeugen kommt, die der Pilz herstellt, als vom Pilz selbst, was Möglichkeiten eröffnet, diese Enzyme direkt in der Lebensmittelverarbeitung einzusetzen.

Die Studie hob auch hervor, dass die Fähigkeit, Aflatoxin zu beseitigen, nicht etwas ist, das man allein durch den Namen eines Pilzes oder seinen Fundort vorhersagen kann. Einige Stämme aus derselben Familie verhielten sich sehr unterschiedlich; zum Beispiel reinigte ein Typ des Stropharia-Pilzes das Toxin effektiv, während ein eng verwandter Typ dies nicht tat. Das bedeutet, dass Wissenschaftler nicht einfach davon ausgehen können, dass eine ganze Gruppe von Pilzen funktionieren wird; sie müssen jeden einzelnen Stamm testen. Darüber hinaus merkten die Forscher an, dass der Prozess zwar das Toxin entfernt, aber möglicherweise andere Chemikalien zurücklässt, die noch nicht vollständig verstanden sind. Die Studie bestätigte, dass die neue Screening-Methode hochgradig genau und zuverlässig war und die Ergebnisse der teuren Maschinentests fast perfekt widerspiegelte.

Diese Arbeit bietet einen praktischen und erschwinglichen Weg, um neue biologische Werkzeuge für die Lebensmittelsicherheit zu finden. Indem sie spezifische Pilzstämme identifizierten, die Aflatoxin neutralisieren können – selbst ohne sichtbar zu wachsen –, haben die Forscher einen Pfad zu nachhaltigeren Wegen zum Schutz unserer Lebensmittelversorgung eröffnet. Die von ihnen entwickelte Methode ermöglicht das schnelle Testen vieler verschiedener Pilze, was es einfacher macht, die besten Kandidaten für den zukünftigen Einsatz zu finden. Obwohl weitere Forschungen nötig sind, um genau zu verstehen, wie diese Pilze das Gift abbauen und um sicherzustellen, dass die Nebenprodukte sicher sind, bestätigen die Ergebnisse, dass die Welt der Pilze ein erhebliches, jedoch noch untergenutztes Potenzial besitzt, um unsere Lebensmittel frei von gefährlichen Toxinen zu halten.