Feedback Form

Bemærk: Dokumentet er arkiveret, udløbet 19-10-2013

KvægInfo - 1633

Oprettet: 19-07-2006

Svampe og deres toksiner i majsensilage

Ulf Thrane, Ida M.L. Drejer Storm & Jens Laurids Sørensen
Center for Mikrobiel Bioteknologi (CMB)
BioCentrum-DTU
Danmarks Tekniske Universitet
2800 Kgs. Lyngby

Svampesammensætningen i dansk majs og majsensilage vil blive undersøgt med henblik på at vurdere potentielle mykotoksiner i kvægfoder. Det sker som en del af samarbejdsprojektet "Mycotoxin carry-over from maize silage via cattle into dairy products" (2005-2009) finansieret af Direktoratet for FødevareErhverv. De indledende svampeundersøgelser af majs fra høsten 2005 viser at der udover de forventede Fusarium graminearum og F. culmorum, også var en høj frekvens af F. avena-ceum og F. equiseti. Fusarium avenaceum var faktisk den hyppigst isolerede art og interessant nok danner den ingen af de mykotoksiner man normalt screener for (trichothecener, fumonisin og zearalenon), men derimod moniliformin og enniatiner. Deres forekomst i dansk majs er ukendt, men vil blive undersøgt. Endvidere er der fundet en høj frekevns af Alternaria arter i majsprøverne og deres betydning for majsens kvalitet vil også blive undersøgt, da dette er ukendt. I selve majsensilagen er det helt andre svampe der forekommer. Her er der fundet Penicillium roqueforti, P. paneum, P. commune, Monascus ruber, Aspergillus flavus, Byssochlamys nivea og Mucor arter. Toksiner fra disse svampe er ikke omfattet af de etablerede overvågnings- og screeningsprogrammer, men fra enkelte analyser vides det at deres toksiner kan forekomme i majsensilage til kvægfoder. De toksi-kologiske konsekvenser er dog ukendte. I vores del af projektet vil der blive udviklet hurtige analy-semetoder til at detektere de relevante svampearter og svampenes fysiologiske og kemiske egenska-ber under mark og ensilageforhold vil blive undersøgt. Endvidere vil vi i samarbejde med dyrefysiologer, toksikologer og analysekemikere vurdere svampetoksinernes effekt på malkekvæg og mulige overførsel til levnedsmidler.

Majsensilage mistænkes for at kunne indeholde en række mykotoksiner som er blevet produceret i majsplanten under svampeangreb, enten mens den groede på marken eller under ensileringen. Det har længe været kendt, at nogle mykotoksiner er kræftfremkaldende, mens andre er cytotoksiske eller giver hormonale og neurologiske påvirkninger. Netop derfor er mykotoksinerne under mistanke for at være årsagen til tilfælde af dårlig trivsel, nedsat mælkeproduktion og dødsfald, der har været observeret blandt danske besætninger af malkekvæg. Der har også været diskussioner og spekulationer om hvorvidt toksinerne kan overføres til kvægets blod og mælk, og derigennem havne på vores spiseborde.

For at belyse disse problemer har Direktoratet for FødevareErhverv under forskningsprogrammet Fremtidens Fødevaresektor finansieret et samarbejdsprojekt "Mycotoxin carry-over from maize silage via cattle into dairy products", der startede sommeren 2005 og skal løbe indtil 2009. Partnerne er Danmarks Fødevareforskning, Danmarks JordbrugsForskning, Dansk Landbrugsrådgivning, Plantedirektoratet samt CMB/BioCentrum-DTU. Hertil kommer et PhD projekt ved CMB finansieret af Dansk Kvæg, Forskerskolen FOOD (Levnedsmiddelcenteret) og DTU.

På CMB vil vi fastslå hvilke svampearter der hyppigst optræder i majs før og under ensilering ved at undersøge majs- og ensilageprøver indsamlet af samarbejdspartnerne. Denne artssammensætning kaldes den majsassocierede funga. Prøverne vil sideløbende blive undersøgt for indholdet af kendte mykotoksiner for at identificere mulige årsager til forekomster af sygdomstilfælde i danske kvægbesætninger. På CMB vil vi yderligere undersøge hvordan fungaen ændrer sig over tid i en ensilagestak, hvilket er et vigtigt aspekt da dele af en ensilagestak kan ligge i op til omkring et år, før den anvendes.

På marken
På grund af den lange vækstsæson i Danmark er risikoen for svampeinfektioner, mens majsen gror på marken, meget høj. De to vigtigste mykotoksinproducerende svampeslægter, som kan inficere majs inden ensilering, er Alternaria og Fusarium. Af disse to svampeslægter har fokus primært været på Fusarium og specielt Fusarium mykotoksinerne deoxynivalenol (DON), nivalenol (NIV) og zearalenon har været under mistanke for at være skyld i nogle af de problemer, som landmænd har oplevet i forbindelse med fodring af majsensilage.

Klimaet bestemmer hvilke svampe der trives
Fra udenlandske studier ved vi, at en række svampe kan angribe majsen, mens den gror på marken. Disse studier er dog hovedsagelig foretaget i lande med varmere klima, hvilket bevirker at resultaterne ikke kan overføres direkte til danske forhold. I disse lande er hovedproblemet aflatoksin og fumonisin, som bliver produceret af henholdsvis Aspergillus flavus og Fusarium arterne F. verticillioides og F. proliferatum. Disse mykotoksiner er blandt andet kræftfremkaldende. De ansvarlige svampe kan dog ikke klare sig særlig godt i det kølige danske klima og er derfor ikke et problem i dansk produceret majs.

Flere Fusarium arter forekommer
Studier i Tyskland, der har et bedre sammenligneligt klima med Danmark, viser at de hyppigst forekommende Fusarium arter er F. graminearum, F. culmorum og F. equiseti som bl.a. kan lave trichothecener (inkl. DON og NIV) og zearalenon
(Baath et al. 1990) . DON, også kendt som vomitoksin, kan have antibiotiske effekter mod mikroorganismer i vommen og derved hæmme foderoptagelsen hos kvæg. Zearalenon passerer derimod gennem vommen til tyndtarmen og optages i blodet, hvor det virker østrogenforstyrrende, hvilket blandt andet kan resultere i fertilitetsproblemer (Dänickeet al. 2005) .

Mykotoksiner fra de undersøgte Fusarium arter overstiger ikke grænseværdierne
Forekomsten af DON, NIV, zearalenon og fumonisin samt de mindre udbredte T-2 toxin og HT-2 toxin er blevet undersøgt i majsprøver indsamlet fra hele Danmark, for at finde ud af hvorvidt disse mykotoksiner er et reelt problem
(Cordsenet al. 2006) . I undersøgelsen var DON det hyppigst forekommende mykotoksin og kunne detekteres i 97 % af alle prøver, dog uden at overstige den vejledende grænseværdi på 5 mg DON/kg. Indholdet af de andre mykotoksiner oversteg heller ikke de respektive vejledende grænseværdier, dog fandtes der i 3 ud af 66 prøver et T-2 toxin eller HT-2 toxin indhold der overskred 0,1 mg/kg der har været foreslået som en kritisk værdi. Konklusionen af undersøgelsen er derfor at disse mykotoksiner ikke
udgør et akut problem i majs dyrket i Danmark.


Figur 1. Fusarium fund i 30 danske majsprøver


Andre mykotoksiner fra Fusarium arter vil blive undersøgt
For at undersøge om andre mykotoksiner produceret af Fusarium kan udgøre en risiko, har vi ved CMB lavet en foreløbig kortlægning af Fusarium arter i majs i Danmark. Resultaterne viser at den hyppigst forekommende art er F. avenaceum (se figur 1), der ikke kan danne nogle af de ovennævnte mykotoksiner, men som derimod producerer moniliformin og enniatiner. Vi vil screene de indsamlede majsprøver for moniliformin og enniatiner og derved fastslå om disse mykotoksiner udgør en risiko for kvæg i Danmark.

Også Alternaria undersøges
Derudover ønsker vi at undersøge om den anden hyppigt forekommende svampeslægt, Alternaria, danner mykotoksiner i majs i Danmark som kan udgøre et problem. Alternaria en et af de hyppigst optrædende patogener i korn og majs i tempererede egne inkl. Danmark (Andersenet al. 1996; Müller 1991). Der findes dog ikke nogle undersøgelser af Alternaria mykotoksiner i majs, selv om vi ved at Alternaria arter kan producere en række stoffer, der kan være skadelige for kvæg.

I ensilagen
Når majsen ensileres ændres vækstbetingelserne for svampe dramatisk. Den smule ilt der er tilbage i den velpakkede ensilage forbruges hurtigt, der dannes CO2 i stedet og pH falder, når mælkesyrebakterier danner blandt andet mælkesyre og eddikesyre. De svampearter, der er groet frem i marken, kan derfor ikke klare sig og vil ikke kunne vokse videre, men deres eventuelle mykotoksiner vil kun i meget ringe grad påvirkes af de ændrede forhold.

Svampevækst ses hyppigst på overfladen
Andre svampearter er mere resistente mod lave ilt-koncentrationer, høje CO2-koncentrationer og lav pH. Ind i mellem får de fodfæste i ensilagen og kan danne svampekolonier. I en ideel ensilage udgør kombinationen af lav ilt-koncentration, høj CO2 og lav pH en effektiv hindring for væksten af svampe. Svampevækst ses derfor typisk på overfladen af stakken, hvor ilt-koncentrationen er højere, CO2-koncentrationen lavere og mikrobiel omsætning af mælkesyre har hævet pH.

Svampearter der i større eller mindre grad kan tolerere ensilageforhold er Penicilliumroqueforti, Monascusruber, Aspergillusfumigatus, Byssochlamysnivea, Geotrichumcandidum, Mucor og Trichoderma arter. Disse svampearter er isoleret fra tysk, fransk og hollandsk majsensilage
(f.eks. Garon et al. 2006).

Tabel 1. Svampearter fundet i 38 danske majsensilageprøver indsamlet 20/4-05 - 21/9-05

Art

Forekomst
(antal prøver)

Penicillium roqueforti

14

Byssochlamys nivea

7

Monascus ruber

7

Zygomyceter

11

Aspergillus flavus

3

Penicillium paneum

5

Øvrige Penicillium

5

Eurotium spp.

5



Flere problematiske svampe er fundet i majsensilage
Penicillium roqueforti er hyppigt forekommende i majsensilage (Tabel 1) og observeres både på overfladen af stakke og i klumper eller lag inde i dem. Denne svamp er blandt andet i stand til at producere PR-toxin, mycophenol syre, marcfortin og roquefortin C. PR-toxin er akut toksisk, mens giftigheden af de øvrige ikke er vel bestemt. Monascusruber er kendt for at producere citrinin og monakoliner. Citrinin kan give nyre- og leverskader og således være direkte skadeligt. Desuden har begge stoffer antimikrobiel aktivitet og kan derved påvirke vomfunktionen hos drøvtyggere. En tysk undersøgelse af 135 majsensilageprøver fandt begge stoffer i lave koncentrationer
(Schneweis et al. 2001) . Aspergillusfumigatus er kendt for produktion af bl.a. gliotoxin, verruculogen, fumagillin og helvolin syre. Desuden kan indtagelse af spore fra svampen forårsage aspergillose i dyr og mennesker. De toksikologiske effekter af A. fumigatus er således talrige. Ekstrakter af A. fumigatus er også vist at have en negativ effekt på forgæringen i vommen (Morgavi et al. 2004) . Byssochlamysnivea producerer patulin og byssochlamin syre. Patulin er akut toksisk og kræftfremkaldende (Scudamore & Livesey 1998) og er fundet i ensilage i koncentrationer op til 40 ppm (Escoula 1974) . Geotrichum candidum og Mucor arter er ikke associeret med nogle toksiske metabolitter. Førstnævnte kan dog udskille stoffer, der gør ensilage ildelugtende. Trichoderma arter kan danne mange toksiske og biologisk aktive stoffer men direkte toksikoser er sjældent observeret.

Inficerede ensilageprøver vil blive undersøgt
Vi har indledningsvis undersøgt et mindre antal danske majsensilageprøver med svampevækst. Fra disse prøver er isoleret Penicillium roqueforti, P. paneum, P. commune, Monascus ruber, Aspergillus flavus, Byssochlamys nivea og Mucor arter. Dette billede stemmer således pænt overens med de tidligere undersøgelser. Der skal dog skelnes mellem detektion af svampe, der aktivt vokser i ensilage og svampe, der er i stand til at overleve for eksempel i form af sporer og derfor ville kunne detekteres ved en mykologisk analyse. Det er dog ikke altid muligt at vurdere, om der i litteraturdata er skelnet mellem disse forhold. Vi planlægger derfor at isolere og identificere de aktivt voksende svampe i dansk majsensilage ud fra inficerede ensilageprøver, såkaldte "hot spots".

Udvikling af analyse rettet mod praksis
Med de mange toksiner, der kan produceres af ensilagesvampe, kombineret med de toksiner der stammer fra majsen før ensilering, er det klart at analyse for mykotoksiner ikke er en simpel opgave. Toksinerne har forskellige kemiske og fysiske egenskaber og kræver forskellige oprensnings- og analysemetoder. Endnu et mål er derfor at inddele toksinerne i nogle få grupper og udvikle analysemetoder til detektion af disse overordnede grupper.

Litteraturliste

Andersen B, Thrane U, Svendsen A & Rasmussen IA (1996). Associated field mycobiota on malt barley. Canadian Journal of Botany74:854-858.
Baath H, Knabe O & Lepom P (1990). Occurrence of Fusarium species and their mycotoxins in maize silage. 5. Studies on the Fusarium infestation of silage maize plants. Archiv für Tierernahrung40:397-405.
Cordsen GC, Jensen JE, Mikkelsen M, Thøgersen R & Spliid NH (2006). Monitering af fusariumtoksiner i majs 2005. Planteavlsorientering09-754.
Dänicke S, Matthaus K, Lebzien P, Valenta H, Stemme K, Ueberschär KH, Razzazi-Fazeli E, Böhm J & Flachowsky G (2005). Effects of Fusarium toxin-contaminated wheat grain on nutrient turnover, microbial protein synthesis and metabolism of deoxynivalenol and zearalenone in the rumen of dairy cows. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition89:303-315.
Escoula L (1974). Moisissures Toxinogènes des Fourrages Ensilés.
Annales des Recherches Vétérinaires 5:423-432.
Garon D, Richard E, Sage L, Bouchart V, Pottier D & Lebailly P (2006).
Mycoflora and multimycotoxin detection in corn silage: Experimental study. Journal of Agricultural and Food Chemistry54: 3479-3484.
Morgavi DP, Boudra H, Jouany JP & Michalet-Doreau B (2004). Effect and stability of gliotoxin, an Aspergillusfumigatus toxin, on in vitro rumen fermentation. Food Additives and Contaminants21:871-878.
Müller M (1991). Investigations to the Alternaria incidence of silage maize and hay.
Zentralblatt fur Mikrobiologie 146:481-488.
Schneweis I, Meyer K, Hörmansdorfer S & Bauer J (2001).
Metabolites of Monascusruber in silages. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition85:38-44.
Scudamore KA & Livesey CT (1998). Occurrence and significance of mycotoxins in forage crops and silage: a review.
Journal of the Science of Food and Agriculture 77:1-17.

Sidst bekræftet: 25-10-2012 Oprettet: 19-07-2006 Revideret: 19-07-2006

Forfatter

Kvæg