Su ürünlerinde fumonısınler hakkında güncel bilgiler

Fumonisinler nedir?

Fumonisin (FUM), 1988'de Güney Afrika'da keşfedilen bir grup mikotoksindir (Gelderblom ve ark. 1988). Grup FB1, FB2 ve FB3'ü içerir. Çoğunlukla Fusarium türleri, özellikle de F. verticillioides (daha önce F. moniliforme = Gibberella fujikuroi), F. proliferatum ve F. nygamai tarafından üretilirler. Fusarium ailesinin en bol üretilen mikotoksini fumonisin B1'dir (FB1). Fumonisinler, toksisitelerinde rol oynayan sfingosin ve sfinganine benzer uzun zincirli bir hidrokarbon ünitesine sahip olmaları ile karakterize edilirler (Wang ve diğerleri, 1992). Fumonisinler, lipid metabolizmasında kilit bir enzim olan sfinginini (sfingosin) N-asiltransferaz'ı (seramid sentezi) inhibe eder ve bu yolun bozulmasına neden olur. Bu enzim, sfingolipidlerin biyosentezinde sfinganin asilasyonunu katalize eder. Sfingolipitler, membran ve lipoprotein yapısı ve ayrıca hücre düzenlemeleri ve iletişimleri için önemlidir (Berg ve diğerleri, 2003).

Fumonisin oluşumu

Tahıl taneleri ile yeme giren mikotoksinlerin oluşumu, bulaşma düzeyi ve etkileri son yıllarda dünya genelinde büyük önem kazanmıştır. Su ürünleri endüstrisinin de farkındalığı aynı şekilde artmıştır. Şekil 1, bu toksin grubundan etkilenen başlıca ürünlerden biri olan mısırda fumonisin oluşumunu göstermektedir. 2015'ten beri mısırda fumonisin düzeyleri sürekli artmaktadır. Bu eğilim su ürünleri üretimi için yaygın olarak kullanılan diğer ürünlere de yansımaktadır. Tablo 1, önemli ürünlerdeki mikotoksin kontaminasyonunu ve Ocak ve Aralık 2017 tarihleri arasında dünya genelinde örneklenen bitmiş yemleri göstermektedir. Mısır, mısır glüteni unu (CGM), çözünürleri olan kurutulmuş damıtıcılar (DDGS) ve pirinç kepeği örnekleri en yüksek FUM oluşumunu göstermiştir. Kirliliği nispeten düşük seviyede olan pirinç kepeği hariç (161 ppb), mısır, CGM ve DDGS 2.900 ppb'nin üzerindeki FUM seviyeleri ile kontamine olmuştur. FUM, yüksek sıcaklık ve işleme koşullarına karşı nispeten dayanıklı olduğu için, aynı raporlama döneminde alınan bitmiş yem numulelerinin analizlerinde de görüldüğü gibi, FUM'un bitmiş yemlerde bulunması beklenir. (Tablo 1.5). 2017'de, FUM en baskın olan mikotoksindi ve toplanan numunelerin %81'i ortalama 1.352 ppb kontaminasyon seviyesine sahipti.

Şekil 1. Mısırda fumonisin oluşumu
Şekil 1. Mısırda fumonisin oluşumu

Çoklu mikotoksin oluşumu

Su ürünlerini olumsuz etkileyen diğer bir önemli faktör de, mikotoksinlerin çoklu olarak ortaya çıkması yani aynı numunede birden fazla mikotoksinin aynı anda bulunmasıdır. 2017'de toplanan bitmiş yem örneklerinin %80'i birden fazla mikotoksin ile kontamine olmuştur. (Şekil 2).

Asya'da fumonisin oluşumu: 2018 örneklerinde bir belirti

Tablo 2, Ocak ve Mart 2018 arasında Asya'da örneklenen bitkisel ürünlerde ve bitmiş yemlerde mikotoksin kontaminasyonunu göstermektedir. Çin ve Hindistan'dan örnekler sırasıyla Tablo 3 ve 4'te gösterilmektedir. Çin'den gelen numuneler, hem fabrika ürünlerinde (2.767 ppb) hem de bitmiş yemlerde (1.765 ppb) FUM için en yüksek kontaminasyon seviyesini göstermiştir.

Tablo 1. Önemli komoditelerde ve bitmiş yem numunelerinde mikotoksin kontaminasyonu Ocak-Aralık 2017
Tablo 1. Önemli komoditelerde ve bitmiş yem numunelerinde mikotoksin kontaminasyonu Ocak-Aralık 2017

Fumonisin su ürünleri türlerini etkileyebilir mi?

Su ürünleri yetiştiriciliğinde, FUM genellikle düşük büyüme oranı, düşük yem tüketimi, düşük yem verimi oranları ve bozulmuş sfingolipid metabolizması ile ilişkilendirilmiştir (Goel ve diğerleri, 1994; Li ve diğerleri, 1994; Lumlertdacha ve Lovell, 1995; Tuan ve diğerleri).., 2003). Bununla birlikte, en önemli su ürünleri türlerinde FUM'un etkileri hakkındaki bilgiler azdır ve mevcut araştırmaların çoğu tatlı su türlerine odaklanmaktadır.

Kanal yayın balığı (Ictalurus punctatus) en çok çalışılan türdür (Goel ve diğerleri, 1994; Li ve diğerleri, 1994; Lumlertdacha ve diğerleri, 1995; Lumlertdacha ve Lovell, 1995). Atıf yapılan yazarlara göre, kanal yayın balığı nispeten yaklaşık 10 ppb gibi yüksek FUM seviyelerini tolere edebilir.

Gökkuşağı alabalığının (Oncorhynchus mykiss) karaciğer dokusunun FUM'a duyarlı olduğu, sfingolipid metabolizmasında 100 µg / kg'dan daha düşük seviyelerde değişikliklere neden olduğu ve bir aylık alabalıkta kansere neden olduğu bilinmektedir (Meredith ve ark., 1998). Riley ve arkadaşları, 2001). On hafta boyunca 1.000, 5.000, 10.000 veya 20.000 ug / kg FB1 beslenen hayvanların, büyüme, yem alımı ve karaciğer hasarı açısından etkilenmediği görülmüştür (García, 2013). Bununla birlikte, çalışma aynı zamanda tüm balıkların (kontrol grubundakiler de dahil olmak üzere) yem alımının ve büyümesinin çok zayıf olduğu, diğer çalışmalarda bildirilenlerden iki ila altı kat daha düşük spesifik büyüme hızı değerleri sunan gözlemlerini rapor etmiştir (Farmer ve ark. 1983). McCormick ve arkadaşları, 1998).

FUM ile kontamine olmuş yemlerin olumsuz etkileri sazanda da (Cyprinus carpio L.) görülmüştür. Bir yaşındaki sazan, 10.000 µg FB1 / kg yemde toksisite belirtileri göstermiştir (Petrinec ve ark. 2004). Araştırmalar, muhtemelen iskemi ve / veya artmış endotel geçirgenliği nedeniyle ekzokrin ve endokrin pankreas ve böbreklerarası dokuda saçılmış lezyonların varlığını bildirmiştir. Başka bir çalışmada, bir yaşındaki sazan, 500, 5.000 veya 150.000 µg FB1 / kg vücut ağırlığı ile kontamine olmuş pelet yem tüketerek, hedef organlarda vücut ağırlığı kaybı ile hematolojik ve biyokimyasal parametrelerin değişmesine neden olmuştur.(Pepeljnjak et al.,, 2003).

Hematokrit, sadece 150.000 µg FB1 / kg içeren tilapya ile beslenen yemlerde azalmıştır. Karaciğerde serbest sfinginin ve serbest sfingosin (Sa: So oranı) arasındaki oran, balık yeminde 150.000 µg FB1 / kg mevcut olduğunda artmıştır. Fumonisin B1, karides yem kontaminantı olarak kapsamlı bir şekilde çalışılmamıştır. Bununla birlikte, mevcut birkaç çalışma, Pasifik beyaz bacak karidesinin (Litopenaeus vannamei) FB1'e duyarlı olduğunu göstermektedir. García-Morales ve diğ. (2013), FB1'i 20 ila 200 µg / kg'da beslenen beyaz bacak karidesinin çözünür kas proteini konsantrasyonunun azaldığı ve 30 günlük FUM maruziyetinden sonra miyozin termodinamik özelliklerinde değişiklik olduğu görülmüştür. Aynı yazarlar, 200 kg FB1 / kg içeren yemle beslenen karideslerin doku numunelerinde belirgin histolojik değişiklikler olduğunu ve balıkların kg yem başına 600 µg FUM içeren yemle beslendiklerinde 12 günlük buz depolamasından sonra et kalitesi değişikliklerini bildirmişlerdir.

Şekil 2. Ocak 2017- Aralık 2017 arasında bitmiş yem numunesi başına mikotoksin sayısı
Şekil 2. Ocak 2017- Aralık 2017 arasında bitmiş yem numunesi başına mikotoksin sayısı

Deniz türleri hassas mıdır?

Şimdiye kadar test edilen tüm FUM-duyarlı su ürünleri, hepsi omnivordur ya da otçuldur ve hepsi tatlı su türlerdir.

Tatlı su türlerinin aksine, deniz balıklarındaki karaciğer, lipit metabolizmasında önemli bir rol oynar. N-3 uzun zincirli çoklu doymamış yağ asitlerinin (EPA ve DHA) biyosentezi ve metabolizmasını etkileyebilecek herhangi bir lipit metabolizma değişikliğini yansıtan hassas bir organdır (Li ve diğerleri, 2018). FUM'un bilinen etki şekli, lipid metabolizmasında kilit bir enzim olan seramid sentazın inhibisyonudur. Bu nedenle, FUM'un deniz türlerinin lipid metabolizması üzerinde de olumsuz bir etkisi olması beklenmektedir. Bu teoriye dayanarak, BIOMIN deniz türlerinde bazı çığır açan çalışmalar yaptı. Beklendiği gibi, bu çalışmalar deniz türlerinin FUM'a karşı oldukça duyarlı olduğunu, nispeten düşük FUM seviyelerinde dahi (<5.000 μg / kg) büyüme performansını ve bağışıklık durumunu etkilediğini gösterdi.

Bununla birlikte, Avrupa Komisyonu'na (EC) göre, balıklar için tamamlayıcı madde ve yemlerde FUM (fumonisin B1 + B2) için kılavuz değeri 10 ppm'dir (Avrupa Komisyonu, 2006). Yeni BIOMIN verileri, en azından deniz türleri için kılavuz değerinin çok yüksek olabileceğini öne sürdüğü için bu endişe nedenidir.

En önemli kavram: Sinerjizm

FUM, bitkisel öğünlerde ve bitmiş yemlerde en baskın mikotoksindir. Bununla birlikte, 2017 yılında test edilen tüm yem numunelerinin %80'i birden fazla mikotoksin ile kontamine olmuştur (Şekil 2). Yemde mevcut diğer mikotoksinler ile etkileşime ek olarak FUM'un etkilerini bilmek önemlidir. Sinerjizm, yani, iki veya daha fazla mikotoksinin, ayrı ayrı etkilerinin toplamından daha büyük birleşik bir etki üretmek üzere etkileşimi, kültür balıkçılığında çok iyi tarif edilmemiştir. Bununla birlikte, çalışmalar Aflatoksin B1'in (AFB1) ve FUM'un balıklarda sinerjistik bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir (Carlson ve diğerleri, 2001; McKean ve diğerleri, 2006; Adeyemo ve diğerleri, 2018) ve karides (Pérez-Acosta ve diğerleri). 2016).

McKean ve ark. (2006) sivrisinek balığı içindeki (Gambusia a ffi nis) AFB1 ve FUM arasındaki sinerjistik etkiyi mükemmel bir şekilde açıklamıştır. Araştırmacılar, ölüm oranının yalnızca 2.000 ppb FUM'un üzerinde artmaya başladığını ve %7'ye ulaştığını gözlemlemiştir. Benzer bir ölüm oranı, 215 ppb'deki AFB1 seviyeleri için de elde edilmiştir. Bununla birlikte araştırmacılar, iki mikotoksini birleştirirken 255.4 ppb AFB1 ile birleştirilmiş 1.740 ppb FUM konsantrasyonunda ölümün %75'e yükseldiğini gözlemledi. Aynı sinerjistik etki, Tablo 5'de ayrıntıları verilen diğer türlerde de gözlenmiştir.

Özellikle kısa süreli besleme denemelerinde doğrudan ölüm (dört haftaya kadar), AFB1 ve FB1'in birleştirilmiş seviyelerinin aşırı bir sonucudur. Ticari kültür balıkçılığı koşullarında, daha düşük seviyelerde AFB1 ve FB1'in büyüme performansında düşüş ve hastalık hassasiyetinde bir artışa neden olması beklenmektedir.

 

 

Sonuç

Fumonisinler, 2017'de BIOMIN Mikotoksin Araştırması'nda numune alınan hammaddelerin çoğunda mevcuttu, 2018'in ilk çeyreğinde toplanan numunelerin analizlerine baktığımızda bu eğilimin devam etmesi bekleniyor. Fumonisin araştırmaları az olmasına rağmen, fumonisin kontaminasyonu kültür balıkçılığındaki düşük performans düzeyleriyle doğrudan bağlantılıdır. Araştırmanın çoğunluğu tatlı su türlerine odaklanmıştır, ancak yakında deniz türlerinde yayınlanacak olan yeni BIOMIN verileri, duyarlılık seviyelerinin önceden düşünülenden daha düşük olabileceğini göstermektedir. Bitmiş yem örneklerinin çoğu,hem mikotoksin sinerjizmini anlamanın hem de mikotoksin hafifletme stratejilerinin oluşturulmasının önemini vurgulayarak, birden fazla mikotoksin ile kontamine olmuştur.

In Brief

  • Fumonisins are the predominant mycotoxin contaminant in raw materials and finished feed samples worldwide.
  • Aquaculture performance indicators are compromised when fumonisins are present in the feed.
  • Synergies with other mycotoxins, especially aflatoxin, compound the negative impact of fumonisins in aquaculture feeds.

References

Adeyemo, B.T., Tiamiyu, L.O., Ayuba, V.O., Musa, S. and Odo, J. (2018). Effects of dietary mixed aflatoxin B1 and fumonisin B1 on growth performance and haematology of juvenile Clarias gariepinus catfish. Aquaculture 491: 190-196.

Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry. 5th edition. New York: 
W H Freeman; 2002. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21154/.

Carlson, D.B., Williams, D.E., Spitsbergen, J.M., Ross, P.F., Bacon, C.W., Meredith, F.I. and Riley, R.T. (2001). Fumonisin B1 Promotes Aflatoxin B1 and N-Methyl-N´-nitro-nitrosoguanidine-Initiated Liver Tumors in Rainbow Trout. Toxicology and Applied Pharmacology 172(1): 29-36.

European Commission. (2006). Commission Recommendation of 17 August 2006 on the presence of deoxynivalenol, zearalenone, ochratoxin A, T-2 and HT-2 and fumonisins in products intended for animal feeding. [On-line]. Available at: eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do. Accessed 11.09.18.

Farmer, G.J., Ashfield, D. and Goff, T.R. (1983). A feeding guide for juvenile Atlantic salmon. Can. MS. Rep. Fish. Aquat. Sci 1718: 1-13.

García-Morales, M-H., Pérez-Velázquez, M., González-Felix, M.L., Burgos-Hernández, A., Cortez-Rocha, M-O., Bringas-Alvarado, L. and Ezquerra-Brauer, J-M. (2013). Effects of Fumonisin B1-Containing Feed on the Muscle Proteins and Ice-Storage Life of White Shrimp (Litopenaeus vannamei). Journal of Aquatic Food Product Technology 24(4): 340-353.

García, E.C. (2013). Effects of fumonisin B1 on performance of juvenile Baltic salmon (Salmo salar). Department of Biological and Environmental Science, University of Jyväskylä, Faculty of Science MSc.

Gelderblom, W.C., Jaskiewicz, K., Marasas, W.F., Thiel, P.G., Horak, R.M., Vleggaar, R. and Kriek, N.P. (1988). Fumonisins - novel mycotoxins with cancer-promoting activity produced by Fusarium moniliforme. Appl. Environ. Microbiol. 54(7): 1806-1811.

Goel, S., Lenz, S.D., Lumlertdacha, S., Lovell, R.T., Shelby, R.A., Li, M., Riley, R.T. and Kemppainen, B.W. (1994). Sphingolipid levels in catfish consuming Fusarium moniliforme corn culture material containing fumonisins. Aquat. Toxicol 30(4): 285- 294.

Li, M.H., Raverty, S.A. and Robinson, E.H. (1994). Effects of dietary mycotoxins produced by the mold Fusarium moniliforme on channel catfish Ictalurus punctatus. J. World Aquac. Soc. 25(4): 512-516.

Li, Y., Jia, Z., Liang, X., Matulic, D., Hussein, M. and Gao, J. (2018). Growth performance, fatty-acid composition, lipid deposition and hepatic-lipid metabolism-related gene expression in juvenile pond loach Misgurnus anguillicaudatus fed diets with different dietary soybean oil levels. Journal of Fish Biology 92(1): 17-33.

Lumlertdacha, S. and Lovell, R. (1995). Fumonisin-contaminated dietary corn reduced survival and antibody production by channel catfish challenged with Edwardsiella ictaluri. J Aquatic Anim Health 7(1): 1 - 8.

Lumlertdacha, S., Lovell, R.T., Shelby, R.A., Lenz, S.D. and Kemppainen, B.W. (1995). Growth, hematology, and histopathology of channel catfish, Ictalurus punctatus, fed toxins from Fusarium moniliforme. Aquaculture 130(2): 201- 218.

McCormick, S.D., Shrimpton, J.M., Carey, J.B., O’Dea, M.F., Sloan, K.E., Moriyama, S. and Björnsson, B.Th. (1998). Repeated acute stress reduces growth rate of Atlantic salmon parr and alters plasma levels of growth hormone, insulin-like growth I and cortisol. Aquaculture 168: 221-235.

McKean, C., Tang, L., Tang, M., Billam, M., Wang, Z., Theodorakis, C.W., Kendall, R.J. and Wang, J-S. (2006). Comparative acute and combinative toxicity of aflatoxin B1 and fumonisin B1 in animals and human cells. Food and Chemical Toxicology 44(6): 868-876.

Meredith, F.I., Riley, R.T., Bacon, C.W., Williams, D.E. and Carlson, D.B. (1998). Extraction, quantification, and biological availability of fumonisin B1 
incorporated into the Oregon test diet and fed to rainbow trout. J Food Prot 61(8): 1034-1038.

Pepeljnjak, S., Petrinec, Z., Kovacic, S. and Klarić, M. (2003). “Screening toxicity study in young carp (Cyprinus carpio L.) on feed amended with fumonisin B1.” Mycopathologia 156: 139-145.

Pérez-Acosta, J.A., Burgos-Hernandez, A., Velázquez-Contreras, C.A., Márquez-Ríos, E., Torres-Arreola, W., Arvizu-Flores, A.A. and Ezquerra-Brauer, J.M. (2016). An in vitro study of alkaline phosphatase sensitivity to mixture of aflatoxin B1 and fumonisin B1 in the hepatopancreas of coastal lagoon wild and farmed shrimp Litopenaeus vannamei. Mycotoxin Research 32(3): 117-25.

Petrinec, Z., Pepeljnjak, S., Kovacic, S. and Krznaric, A. (2004). Fumonisin B1 causes multiple lesions in common carp (Cyprinus carpio). Dtsch. Tierarztl. Wochenschr: 358-363.

Riley, R.T., Enongene, E., Voss, K.A., Norred, W.P., Meredith, F.I., Sharma, R.P., Spitsbergen, J., Williams, D.E., Carlson, D.B. and Merrill, A.H.Jr. (2001). Sphingolipid perturbations as mechanisms for fumonisin carcinogenesis. Environmental Health Perspectives 109 (Suppl 2): 301-308.

Tuan, N.A., Manning, B.B., Lovell, R.T. and Rottinghaus, G.E. (2003). Responses of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) fed diets containing different concentrations of moniliformin or fumonisin B1. Aquaculture 217(1): 515-528.

Wang, E., Norred, W.P., Bacon, C.W., Riley, R.T. and Merrill, A.H.Jr. (1991). Inhibition of sphingolipid biosynthesis by fumonisins. Implications for diseases associated with Fusarium moniliforme. The Journal of Biological Chemistry 266(22): 14486-14490.

Wang, E., Ross, F.P., Wilson, T.M., Riley, R.T. and Merrill, A.H.Jr. (1992). Increases in serum sphingosine and sphinganine and decreases in complex sphingolipids in ponies given feed containing fumonisins, mycotoxins produced by Fusarium moniliforme. J. Nutr. 122(8): 1706-1716.