Projekt AflaZ: Zero Aflatoxin
Multidisziplinäres Kooperationsprojekt zwischen deutschen und afrikanischen Forschungseinrichtungen
Ein Pilzgift, dass zu den toxischsten natürlichen Substanzen zählt, ist Gegenstand des internationalen Kooperationsprojekt AflaZ: Das Aflatoxin. Die Forschungsarbeiten in dem vom Instituts für Sicherheit und Qualität bei Obst und Gemüse koordinierten Projekt, reichen vom Befall der Maispflanzen auf dem Feld durch Aflatoxin-bildende Pilze, über Insekten die die Pilzsporen verbreiten, bis hin zur Kuhmilch, in der sich giftige Abkömmlinge, sogenannte Derivate, des Aflatoxins finden. Ein Ergebnis des Projektes ist, dass Aflatoxin M1, ein Stoffwechselprodukt von Aflatoxin, auch durch den Pilz selbst auf Mais gebildet wird und damit nicht nur in der Milch vorkommt, wie häufig angenommen. Untersuchungen des Genoms bestätigen die Fähigkeit des Pilzes, Aflatoxin M1 zu bilden. Da der Pilz im Lebensmittel für das bloße Auge nicht immer sichtbar ist, wurde außerdem ein molekulares Monitoringsystem, basierend auf einer neuen und sehr genauen Technik, der Droplet-Digital PCR, entwickelt.
Afrika, Kontinent der Abenteuer und der Gefahren - so stellt man sich gemeinhin Afrika vor. Doch nicht immer sind die Gefahren offensichtlich: Das feuchtwarme Klima bietet Schimmelpilzen wie Aspergillus flavus optimale Wachstumsbedingungen und kann zu einer hohen Belastung von Lebens- und Futtermitteln mit dem stark krebserregenden Schimmelpilzgift Aflatoxin führen. Gerade bei Kindern, älteren und geschwächten Menschen ist Aflatoxin regelmäßig auch Ursache für Todesfälle.
AflaZ, das für „Zero Aflatoxin“ steht, ist ein mit rund 1,5 Millionen Euro gefördertes Forschungsprojekt des Max Rubner-Instituts (MRI), in dem Strategien entwickelt werden, um die Aflatoxin-Belastung von häufig in Kenia konsumierten Lebensmitteln zu reduzieren. Gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Friedrich‐Löffler‐Instituts (FLI), des Julius Kühn‐Instituts (JKI), der Universität Koblenz‐Landau (UKL), sowie zwei Projektpartnern in Kenia, KALRO (Kenya Agricultural and Livestock Research Organization) und EAFF (Eastern African Farmers Federation), wird die Bildung von Aflatoxin auf Mais und die durch die Aufnahme von belastetem Futtermais resultierende Belastung von Milch untersucht. Beide Lebensmittel sind in Sub-Sahara Afrika sehr beliebt und werden häufig konsumiert. Koordiniert wird das Projekt von PD Dr. Markus Schmidt-Heydt, Institut für Sicherheit und Qualität bei Obst und Gemüse des MRI am Standort Karlsruhe. Darüber hinaus sind zwei weitere MRI-Institute an den Standorten Detmold und Kiel beteiligt.
Bei diesem komplexen Problem kann nur ein Ansatz zum Erfolg führen, der den Gesamtzusammenhang berücksichtigt: Heute weiß man, dass nicht nur der Schutz der Pflanze vor Pilzbefall wichtig ist, sondern auch der Boden, auf dem die Pflanze wächst, einen großen Einfluss auf den Schimmelpilzbefall hat. Auch Insekten spielen eine wichtige Rolle bei der Bildung des gefährlichen Mykotoxins: zum einen indem sie die Pflanze verletzen und so Eintrittspforten für den Pilzbefall schaffen, zum anderen als Überträger von Pilzsporen. Eine Optimierung von Verarbeitungs- und Lagerbedingungen setzt umfassende chemische und molekularbiologische Analysen sowohl der Pflanze als auch des Pilzes hinsichtlich des Vorkommens und der Bildung von Aflatoxin voraus. Werden verschimmelte Maiskolben an Milchkühe verfüttert, kann es zum Übergang des Giftes in die Kuhmilch kommen, dem sogenannten „Carry Over“. An all diesen Punkten setzen die Untersuchungen an.
Während der Projektlaufzeit konnten durch die beteiligten Projektpartner bereits wichtige wissenschaftliche Erfolge erzielt werden. So konnte gezeigt werden, dass Aflatoxin M1, ein Stoffwechselprodukt von Aflatoxin, auch durch den Pilz auf Mais gebildet wird und damit nicht nur in der Milch vorkommt. Untersuchungen des Genoms bestätigen die Fähigkeit des Pilzes, Aflatoxin M1 zu bilden. Da der Pilz im Lebensmittel für das bloße Auge nicht immer sichtbar ist, wurde ein molekulares Monitoringsystem, basierend auf einer neuen und sehr genauen Technik, der Droplet-Digital PCR, entwickelt. In Laborversuchen konnte darüber hinaus die Wirksamkeit des mycoparasitischen Pilzes Trichoderma afroharzianum als Biocontrol Organismus gegen pflanzenpathogene- und Mykotoxin-bildende Pilzspezies gezeigt werden. Weitere Projektpartner konnten die antifungale Wirkung verschiedener Begleitpflanzen wie z.B. Lippia adoensis und Ocimum gratissimum auf Aflatoxin-bildenden Pilze nachweisen, oder betreuen die am Projekt beteiligten kenianischen Landwirtinnen und Landwirte vor Ort über die gesamte Projektlaufzeit. Regelmäßige Schulungen in Kenia über die im Rahmen des Projekts gewonnenen Erkenntnisse zu Maisanbau, Ernte und Lagerung der Ernte, führen jetzt schon zu einer geringeren Aflatoxinkontamination und damit Erhöhung der Lebensmittelsicherheit für die kenianische Bevölkerung. Die entsprechend geschulten Landwirtinnen und Landwirte konnten so etwa ihre Methode zur Bestimmung des Trocknungsgrades ihrer Maisernte verbessern, um den Befall durch Schimmelpilze zu minimieren. Durch die Verbesserung der landwirtschaftlicher Praxis konnten außerdem die Erträge gesteigert werden. Im Jahr 2022 wird im kenianischen Fernsehen eine AflaZ-TV-Dokumentation ausgestrahlt, die die Arbeiten und Erkenntnisse aller AflaZ-Projektpartner vermittelt. Insbesondere für kleine, ländlich gelegene Farmen, mit teilweise jahrhundertealten Anbautraditionen, ist es oft schwierig, die gewohnte Bewirtschaftung zu ändern. Eine an die Bedingungen angepasste Kommunikation und die partnerschaftliche Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern und Farmerinnen und Farmer sind wichtige Voraussetzungen für einen erfolgreichen Wissenstransfer, die Akzeptanz der Empfehlungen und die Annahme der neuen Methoden und des erarbeiteten Wissens durch die lokale Bevölkerung.
Kontaminationen von Lebensmitteln mit Aflatoxinen werden auch in Deutschland zunehmen: Durch den Klimawandel wird der Schimmelpilz Aspergillus flavus inzwischen immer öfter in südeuropäischen Ländern nachgewiesen.