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Institut für Sicherheit und Qualität bei Obst und Gemüse

Charakterisierung der Citrininbiosynthese in Penicillium

Pilzkultur des Penicillium citrinum
Penicillium citrinum
Struktur von Citrinin
Struktur von Citrinin

Spezies der Gattung Penicillium sind häufig Verderbniserreger bestimmter pflanzlicher Produkte, darunter auch Obst und Gemüse. Einige wichtige Penicillium Spezies sind in der Lage Citrinin zu bilden. Citrinin ist ein nephrotoxisches Mykotoxin das in Produkten wie Getreide, Reis, Nüsse, Gewürze, Obst und damit auch Fruchtsäften vorkommen kann. Im Fall von Getreide, kann Citrinin häufig vergesellschaftet mit Ochratoxin gefunden werden. Ochratoxin ist ein weiteres nephrotoxisches Mykotoxin. Der Grund für das gemeinsame Vorkommen beider Toxine ist das Wachstum von Pencillium verrucosum. P. verrucosum ist ein typischer Kontaminant dieses Habitats und in der Lage beide Toxine zu bilden. In Obst und Obstprodukten kann Citrinin vergesellschaftet mit Patulin gefunden werden. Patulin ist ein Mycotoxin, das besonders bei Äpfeln eine Rolle spielt. Penicillium expansum ist ein wichtiger Verderbsorganismus von Obst, insbesondere von Äpfeln. P. expansum ist in der Lage Patulin und Citrinin zu bilden. Citrinin kann ebenfalls auf Nüssen und in Gewürzen gefunden werden. Pencillium citrinum ist ein filamentöser Pilz, der sehr häufig von diesen Produkten isoliert werden kann und hier vermutlich für die Citrininbildung verantwortlich ist.
 Im Gegensatz zu Ochratoxin und Patulin ist über das Vorkommen und die Bildung von Citrinin in pflanzlichen Produkten nur sehr wenig bekannt, wie auch in einem Positionspapier der EFSA (European Food Safety Authority, 2012) dargelegt ist. Ein Verständnis der Regulation der Citrininbildung, direkt im Produkt, ist für die Entwicklung von Vermeidungsstrategien von essentieller Bedeutung. Aus diesem Grund werden innerhalb dieses Projektes, die biologischen Grundlagen der Citrininbildung in der Gattung Penicillium untersucht.
Erste Ergebnisse zeigen, dass die Regulation der Citrininbildung in den drei Spezies vollständig unterschiedlich ist.  In P. verrucosum ist die Citrininbildung gegenläufig mit der Ochratoxinbildung korreliert. In P. expansum zeigen erste Ergebnisse, dass die Bildung von Patulin, bzw. Citrinin nicht gekoppelt verläuft, aber in unterschiedlichen Bildungskinetiken auftreten. In P. citrinum scheint die Citrininbildung am geringsten reguliert zu sein. Diese Spezies kann in der Regel hohe Mengen an Citrinin bilden. Mittels verschiedener experimenteller Ansätze sollen die molekularen Mechanismen der Regulation der Citrininbildung in den drei Spezies aufgeklärt werden.
Diese Arbeiten werden durch ein weiteres Projekt, dem „Whole Genome Sequencing“ von P. verrucosum und P. citrinum erweitert (das Genom von P. expansum wurde schon von anderen Arbeitsgruppen sequenziert). Erste Ergebnisse zeigen eine hohe Homologie der Citrinin Gencluster in den drei Penicillium Species. Diese Situation ermöglicht zum ersten Mal eine möglichst vollständige Untersuchung und Beschreibung der Citrininbildung in Penicillium.