Tartu Ülikool

Loodus- ja tehnoloogiateaduskond

Ökoloogia ja Maateaduste Instituut

Mükoloogia õppetool

Kärt Ukkivi

PEREKONNA KERAHALLIK (ASPERGILLUS) TOIDUL KASVAVAD LIIGID

JA NENDE TOODETAVAD MÜKOTOKSIINID

Bakalaureusetöö

Juhendaja: Kadri Põldmaa, PhD

Tartu 2011

2

Sisukord

Sissejuhatus ...................................................................................................................................... 3

1. Perekond kerahallik - Aspergillus ................................................................................................ 5

1.1. Taksonoomia ......................................................................................................................... 5

1.2. Arengujärgud ja nomenklatuur .............................................................................................. 5

1.3. Aspergillus`te tuvastamine morfoloogiliste tunnuste põhjal ................................................. 6

1.4. Liigi määramine kasutades molekulaarseid meetodeid ja kemotaksonoomiat ...................... 7

1.5. Kerahallikud ja inimene ......................................................................................................... 7

1.6. Kerahallikud ja toit ................................................................................................................ 8

2. Toidul kasvavad kerahallikud ...................................................................................................... 8

2.1. Toidul kasvavad kerahalliku liigid, substraadid ning tähtsamad toksiinid ............................ 8

3. Perekonna Aspergillus liikide poolt toodetavad toksiinid .......................................................... 17

3.1. Mükotoksiinide tootmise sõltuvus keskkonnast .................................................................. 17

3.2. Perekonna kerahallik olulisemad mükotoksiinid ja nende mõju inimesele ......................... 17

3.2.1. Aflatoksiinid ................................................................................................................. 17

3.2.2. Ohratoksiinid ................................................................................................................ 19

3.2.3. Sterigmatotsüstiin ......................................................................................................... 20

3.2.4. Tsüklopiasoonhape ....................................................................................................... 21

3.2.5. Patuliin ......................................................................................................................... 21

3.2.6. Tsitriniin ....................................................................................................................... 22

3.2.7. Värinaid põhjustavad toksiinid ..................................................................................... 22

Järeldused ....................................................................................................................................... 23

Kokkuvõte ...................................................................................................................................... 24

Summary ........................................................................................................................................ 26

Tänuavaldus ................................................................................................................................... 28

Kasutatud kirjandus ........................................................................................................................ 29

3

Sissejuhatus

Kottseente hulka kuuluvas perekonnas kerahallik (Aspergillus P. Micheli ex Haller) on liigid,

millest enamus paljunevad mittesuguliselt ja mille eospeaga koniidikandjad meenutavad

liturgilistel üritustel kasutatavat aspergillumit (Bennett, 2010). Ligikaudu kolmandikul sellise

morfoloogiaga anamorfe omavatel liikidel on elutsüklis tuvastatud ka sugulise paljunemise

arengujärk (Geiser, 2009). Neid on kirjeldatud kuuluvana kolmeteistkümnesse

kottseeneperekonda Chaetosartorya, Dichotomomycetes, Emericella, Eurotium, Fennellia,

Neocarpenteles, Neopertomyces, Neosartorya, Penicilliopsis, Petromyces, Sclerocleista ja

Warcupiella (Samson & Varga, 2010). Praegu tuntakse perekonnas umbes 250 liiki, millest 24

kasvavad toidul (Pitt & Hocking, 2009a; Klich, 2009). Kuna kerahallikud eelistavad kasvamiseks

kõrgemat temperatuuri ja on võimelised kasvama madala vee aktiivsusega substraatidel, on neid

isoleeritud peaaegu kõigelt söödavalt (Pitt & Hocking, 2009a).

Enamiku toidult isoleeritud kerahalliku liikide elutsükli käigus moodustuvad mürgised

sekundaarsed metaboliidid ehk mükotoksiinid. Neist kõige paremini uuritud ning toksilisemad on

aflatoksiinid ja ohratoksiinid. Olulised kerahallikute mükotoksiinid on veel sterigmatotsüstiin ja

tsüklopiasoonhape ning madalama toksilisusega patuliin, tsitriniin ja tremorgeensed toksiinid.

Enamus nendest toksiinidest on inimesele kantserogeensed, mitmed kahjustavad arenevat loodet,

immuunsüsteemi, maksa, neere ning tremorgeensed toksiinid on kahjulikud närvisüsteemile.

Halvemal juhul võib kokkupuude toksiiniga lõppeda surmaga. Alles hiljuti, aastatel 2004 ja 2005,

suri aflatoksiinide mürgitusse 150 aafriklast (Pitt & Hocking, 2009a). Et sellist olukorda ära

hoida, on paljud riigid ja organisatsioonid kehtestanud toiduainetele toksiinide sisalduse

maksimumtasemed. See omakorda põhjustab suure toiduhulga mahakandmist või mõndade

riikide poolt mitte vastuvõtmist ja seeläbi majanduslikku kahju nii arenenud kui arengumaadele.

Käesoleva töö eesmärk on anda ülevaade perekonna Aspergillus toidul kasvavatest liikidest,

nende poolt toodetavatest mükotoksiinidest ja seeläbi mõjust inimestele. Töö on jagatud kolmeks

osaks. Esimeses osas antakse ülevaade kerahallikute perekonnast, nende taksonoomiast, sugulise

ja mittesugulise paljunemise arengujärkudest, nomenklatuurist, liikide määramisest

4

morfoloogiliste ja muude tunnuste põhjal ning suhetest inimese ja toiduga. Teises osas on välja

toodud toidul kasvavad liigid, nende substraadid ja toodetavad mükotoksiinid. Kolmas osa

käsitleb kerahallikute toodetavaid tähtsamaid toksiine – aflatoksiinid, ohratoksiinid,

sterigmatotsüstiin, tsüklopiasoonhape, patuliin, tsitriniin, värinaid tekitavad toksiinid. Nende

toksilisust, toksiini tootmist mõjutavaid faktoreid ning mükotoksiinide kahjulikkust inimesele.

5

1. Perekond kerahallik - Aspergillus

1.1. Taksonoomia

Taksonoomiliselt kuulub perekond Aspergillus riiki Fungi, hõimkonda Ascomycota,

alamhõimkonda Pezizomycotina, klassi Eurotiomycetes, alamklassi Eurotiomycetidae, seltsi

Eurotiales ning sugukonda Trichocomaceae (Eesti eElurikkus). Perekonnasiseses taksonoomias

on viimasel aastakümnel toimunud olulised muutused. Raper`i ja Fennell`i 1965 aastal koostatud

taksonoomilises jaotuses oli perekond kerahallik jagatud alamperekondadeks ning gruppideks. 20

aastat hiljem 1985 aastal, tehti see jaotus ümber ja perekond jaotati alamperekondadeks, mis

omakorda jagunevad arvukateks sektsioonideks (Balajee et al., 2007). Hetkel on perekond

kerahallik jaotatud 8-ks alamperekonnaks – Aspergillus, Fumigati, Circumdati, Candidi, Terrei,

Nidulantes, Warcupi, Ornati (Samson & Varga, 2010).

Hetkel tuntakse perekonnas umbes 250 liiki ning kasutades DNA sekveneerimise andmeid, see

number arvatavasti suureneb veelgi (Klich, 2009).

1.2. Arengujärgud ja nomenklatuur

Kerahallikud on filamentsed hallitusseened, mis eelistavad kasvamiseks kõrgemat temperatuuri.

Nad on tavalised troopilistel aladel. Enamus kerahallikute perekonda kuuluvatest liikidest

paljunevad mittesuguliselt - paljunemine toimub vegetatiivselt, osaleb ainult üks vanemorganism

ja paljunemise käigus moodustuvad mitospoorid ehk koniidid (Bennett, 2010; Pitt & Hocking,

2009a). Mitmetel kerahalliku liikidel esineb ka suguliselt paljunev staadium - teleomorf.

Teleomorf on seene sugulise paljunemise arengujärk, mille käigus toimuva tsütoplasmade ning

tuumade ühinemise ja meioosi tulemusel moodustuvad haploidsed sugulise paljunemise eosed

ehk meiospoorid. Toidul kasvavate kerahalliku liikide hulgas on teleomorf kirjeldatud neljal liigil

- Aspergillus flavipes (teleomorf Fenellia flavipes B.J. Wiley & E.G. Simmons), A. flavus

(teleomorf Petromyces flavus B.W. Horn, I. Carbone & G.G. Moore), A. fumigatus (teleomorf

6

Neosartorya fumigata O’Gorman, Fuller & Dyer sp. nov.), A. niveus (teleomorf Fenellia nivea

(B.J. Wiley & E.G. Simmons) Samson) (Pitt & Hocking, 2009a; Hawksworth, 2011).

Rahvusvaheline Botaanilise Nomenklatuuri Kood (International Code of Botanical

Nomenclature) võimaldab ühe liigi teleo- ja anamorfidele erinevate nimede omastamist. Nii on

iseloomulikku aspergillumit meenutavat eospead moodustavad mitteseksuaalselt paljunevad

vormid kirjeldatud perekonnas Aspergillus. Liikidel, millel tuntakse lisaks sugulise paljunemise

arengujärku on see kirjeldatud teleomorfsesse kottseene perekonda kuuluvana. Sellistel puhkudel

soovitab koodeks kasutada teleomorfi nime, mis hõlmab seent kõigis selle arengujärkudes. Siiski

kasutatakse sagedamini anamorfi nime Aspergillus - need on levinumad ning majanduslikult

olulisemad. Tänaseks soovib enamik teadlasi kas täielikult eemaldada või kardinaalselt muuta

Rahvusvahelise Botaanilise Nomenklatuuri Koodi poolt võimaldatavat enam kui ühe nimed

kasutamist ühe liigi erinevatele staadiumitele (Hawksworth, 2011).

1.3. Aspergillus`te tuvastamine morfoloogiliste tunnuste põhjal

Kerahalliku liike ei ole enamasti võimalik teistest mikroseente perekondade esindajatest lihtsalt

silmaga vaadates eristada. Mikroskoobi all seent vaadates, on esimeseks märgiks, et tegu on

kerahalliku perekonna esindajaga, neile iseloomuliku eoseid kandva struktuuri olemasolu.

Mütseeli diferentseerumise käigus osad rakud suurenevad - moodustub paks rakusein ning T või

L tähte meenutav tugirakk (foot cell). Sellest areneb üks koniidikandja, mis otsast laieneb ning

moodustab ümara, ellipsoidse või kepilaadse vesiikuli. Vesiikulile kinnitub kiht rakke, fialiide,

mis toodavad pikas ahelas mitootilisi eoseid ehk koniide. Morfoloogilistest struktuuridest on

perekonnale veel iseloomulikud Hülle rakud ning sklerootsiumid - melaniseerunud koorikuga

mütseeli kogumid, mis võimaldavad seenel ebasoodsate kasvutingimuste üleelamis (Bennett,

2010).

Perekonna kerahallik liike eristavad koniidikandjate suurus ja asetus substraadil ning eoste

värvus. Liigi määramiseks kasutatakse ka laboritingimustes kunstlikel söötmetel kasvatavate

kolooniate tunnuseid - värvust, kasvukiirust ja temperatuuri tolerantsust. Kuna liigi määramine

7

morfoloogiliste tunnuste abil on aeganõudev ning tunnuste liigisisene varieeruvus võib suur olla,

kasutatakse tänapäeval rohkem molekulaarseid ning kemotaksonoomilisi määramise meetodeid

(Bennet, 2010).

1.4. Liigi määramine kasutades molekulaarseid meetodeid ja kemotaksonoomiat

Kerahalliku liikide kindlakstegemisel kasutatakse laialdaselt molekulaarseid määramismeetodeid,

mis põhinevad ribosomaalse DNA ja mõningate teiste geenide aminohappeliste järjestuste

kindlakstegemisel ja analüüsimisel (Hinrikson et al., 2005).

Kerahallikute puhul on laialdaselt kasutusel ka kemotaksonoomia, mille puhul tuvastatakse liike

erinevuste ning sarnasuste järgi nende biokeemilises koosseisus. Kerahallikute puhul saab

biokeemiliste markeritena kasutada näiteks sekundaarseid metaboliite, mille profiilid on väga

liigispetsiifilised ja oluliseks täienduseks fenotüüpide võrdlemisel kasutavatele tunnustele. Lisaks

saab kerahallikuid, nagu ka teisi filamentseid seeni eristada rasvhapete profiili, C- ja N-allikate

kasutamise mustri, temperatuuri, vee aktiivsuse, pH ning redoksreaktsioonide alusel (Frisvad et

al., 2007).

Liigi määramiseks on ka mitmeid teisi paljulubavaid meetodeid, mida kerahallikute puhul ei ole

senini kasutatud, näiteks erinevate söötmetega toitumistestid, rasvhapete profileerimine,

rakuväliste ensüümide tootmine ning haihtuvad sekundaarsed metaboliidid (Frisvad et al., 2007).

1.5. Kerahallikud ja inimene

Paljud kerahalliku liigid on leidnud kasulike ensüümide ning metaboliitide tootmise tõttu

laialdast kasutust. Neid kasutatakse erinevates tööstustes, näiteks toidu-, keemia- ja

ravimitööstuses. Üks tuntumaid toidutööstuses kasutatavaid liike on A.oryzae, mida on vaja

mitmete Jaapani toitude tootmiseks, näiteks äädikas ja sake. Mõned liigid toodavad sidrunhapet

või koji hapet, mida kasutatakse antibiootikumina, antioksüdandina ning see kaitseb toitu

pruuniks muutumise eest. Need on ainult vähesed näited kerahallikute kasulikkusest (Terabayashi

8

et al., 2010).

Lisaks kasulikele metaboliitidele, toodavad mitmed perekonna kerahallik liigid inimestele,

loomadele ning taimedele ohtlikke aineid, mükotoksiine. Need on mikroseente poolt toodetud

sekundaarsed metaboliidid, mis on võimelised põhjustama surma või haigusi inimestel, teistel

loomadel ja taimedel.

1.6. Kerahallikud ja toit

Perekond kerahallik on üks tuntumaid inimese ja loomade toidu saastajaid. Paljud liigid võivad

toitu substraadina kasutada põllul kasvades, ladustamise ajal või ka peale toidu tööstuslikku

töötlemist ning kodus läbi küpsetamist (Bennett, 2010). Nad on võimelised kasvama kõrgematel

temperatuuridel ning madalama veesisaldusega substraatidel, mis tõttu on väga vähe toiduaineid,

tooraineid ja tarbekaupu, millel kerahallikud ei kasva (Pitt & Hocking, 2009a). Kasvamise käigus

moodustuvad sobilikes tingimustes sekundaarsed metaboliidid, millest osad on toksilised,

saastades toitu ning muutes selle kasutuskõlbmatuks.

2. Toidul kasvavad kerahallikud

2.1. Toidul kasvavad kerahalliku liigid, substraadid ning tähtsamad toksiinid

Vastavalt Pitt`ile ja Hocking`ile (2009a) kuulub perekonda kerahallik 24 toidul kasvavat liiki,

millest enamus toodab ka mükotoksiine.

Aspergillus aculeatus Iizuka

Aspergillus aculeatus`t isoleeritakse palju viinamarjadelt. Lisaks on seda liiki väikestes kogustes

leitud ka maapähklitelt ning sojaubadelt (Pitt & Hocking, 2009a).

Mükotoksiinidest toodab emodiini ning sekaloonhappeid (F ja D) (Parenikova et al., 2001;

9

Frisvad el al., 1993).

Aspergillus candidus Link

Aspergillus candidus on keskmiselt kserofüütne, seetõttu on seda isoleeritud ladustatud ning

vähese veesisaldusega toiduainetelt, nagu teraviljad, teravilja helbed ning jahu. Liiki on leitud ka

piimast (Varga et al., 2007). A. candidus`t on palju isoleeritud pähklitelt, seda on eraldatud

töödeldud lihalt, kuivatatud kalalt, päevalille seemnetelt, juustukookidelt ning sojaubadelt (Pitt &

Hockind, 2009a).

Mükotoksiinidest toodab xanthoascin`i, terpenyllin`i, tsitriniini ja koji hapet (Varga et al., 2007;

Pitt & Hocking, 2009a; Samson et al., 1995).

Aspergillus carbonarius (Bainier) Thom

Aspergillus carbonarius`t võib sageli leida põllumajandustoodetelt, näiteks värsketelt

apelsinidelt, virsikutelt, pirnidelt, maasikatelt, melonitelt ja köögiviljadelt nagu tomatid, sibulad,

küüslauk. Tavaline substraat on kohv (Perrone et al., 2007). Palju on isoleeritud viinamarjadelt

ning viinamarja toodetelt (Pitt & Hocking, 2009a).

Aspergillus carbonarius moodustab suurtes kogustes ohratoksiini A, mille oluline tootja on ta

kohvis. Seda peetakse ka peamiseks ohratoksiin A tootjaks viinamarjades ning veinis. Lisaks

moodustab ohratoskiini B (Nielsen et al., 2009; Perrone et al., 2007).

Aspergillus clavatus Desm.

Aspergillus clavatus on tuntud teravilja saastaja. Seda võib leida nisult, jahult, leivalt, riisilt ning

maisilt. Ka on seda isoleeritud punastelt pipardelt, pekaanpähklitelt, soolatud kuivatatud kalalt

ning kuivatatud soolaliha ribadelt (biltong). A. clavatus on tavaline odras linnasteks muutmise

ajal (Pitt & Hocking, 2009a).

10

Mükotoksiinidest toodab patuliini, tsütohalasiini E, värinaid tekitavaid tryptoquivaline,

glyantrypin`i, askladiol`i ning koji hapet (Pitt & Hocking, 2009a; Samson et al., 1995).

Aspergillus flavipes (Bainier & Sartory)

Aspergillus flavipes on tavaline troopilistes muldades, kuid toidul leidub seda liiki harva. Seda on

leitud mitmetelt troopilistelt puuviljadelt ning nisult. Lisaks on Pitt ja Hocking (2009a) seda

eraldanud koriandrilt, maapähklitelt ning maniokilt.

Mükotoksiinidest toodab sterigmatotsüstiini ja tsitriniini (Barkai-Golan, 2008).

Aspergillus flavus Link

Aspergillus flavus on kosmopoliitne mikroseen. Peale toidu leidub seda ka pinnases ja

siseruumide õhus. Väga tavaline ning palju leitud pähklites, õliseemnetes, teraviljahelvestes ning

vürtsides (Hocking, 2006). Seda on isoleeritud näiteks ka granaatõuntelt, viigimarjadelt ja

datlitelt (Srivastava & Mehra, 2004; Barkai-Golan, 2008).

Aspergillus flavus on üks kolmest aflatoksiinide tootjast. Toodab nii B (B1 ja B2) kui G (G1 ja

G2) aflatoksiine. Lisaks moodustab β-nitropropioonhapet, aflatrem`i, aspertoxin`i,

tsüklopiasoonhapet, gliotoksiini, versicolorin A`d, koji hapet, penitsilliinhapet ning

sterigmatotsüstiini (Hedayati et al., 2007).

Aspergillus fumigatus Fresen.

Aspergillus fumigatus on tavaline toidu saastaja, mida leidub palju ka pinnases ning

siseruumides. See suudab kasvada madala veesisaldusega ainetel ning kasvuks sobiva

temperatuuri vahemik on suur (Klich, 2009; Hocking, 2006). Tavaline saastaja troopikas.

Toiduained, millelt A. fumigatus`t on isoleeritud, on näiteks teraviljahelbed, kakaooad,

õliseemned, vürtsid, ladustatud munad, liha (Hocking, 2006; Samson et al., 1995).

11

Aspergillus fumigatus toodab palju sekundaarseid metaboliite ning mükotoksiine.

Mükotoksiinidest toodab gliotoksiini, emodiini, verruculogen`i, tryptoquivalin`e,

fumitremorgin`e A, B ja C, fumagillin`i, fumitoxin`e, fumigaclavin`e A, B ja C, helvolic acid`i,

Asp-hemolysin`i, viriditoxin`i ja festuclavine`i (Samson et al., 1995; Frisvad et al., 2009;

Kumagai et al., 2002).

Aspergillus japonicus Saito

Aspergillus japonicus`t esineb sageli viinamarjadel. Seda on leitud ka rohelistelt kohvi marjadelt,

ananassilt ning seesamiseemnetelt (Perrone et al., 2007).

Mükotoksiinide kohta on avaldatud vastakat informatsiooni. On allikaid, mis väidavad, et A.

japonicus toodab sekaloonhapet D (Perrone et al., 2007; El-Kassas & Khairy, 2009), samas on

uurimusi, milles sekaloonhappe D tootmist ei ole täheldatud (Parenikova et al., 2001).

Lisaks on ka teateid, et A. japonicus toodab ohratoksiini A, kuid need ei ole kinnitust leidnud

(Perrone et al., 2007).

Aspergillus niger Tiegh. nom. cons.

Aspergillus niger on tavaline erinevate toiduainete reostaja. Näiteks on seda leitud kasvamas

maisil, maapähklitel, rosinatel, sibulal, mangol, apelsinil, kuivatatud lihatoodetel,

päikesekuivatatud toodetel, vürtsidel (Samson et al., 1995; Nielsen et al., 2009).

Tööstuslikes tingimustes peetakse seda mitte toksiliseks ning Ameerika Ühendriikide Toidu- ja

Ravimi Administratsioon (FDA-US Food and Drug Administration) on paljudele A. niger`i

fermentatsiooni saadustele andnud staatuse GRAS- üldiselt ohutuks peetav (generaly regarded as

safe). Samas on avastatud, et mitmed A. niger`i isolaadid toodavad mükotoksiine fumonisiin B2

ja B4, ohratoksiini A. Moodustab ka gliotoksiini ning malformin`e, mis on süstides toksilised,

kuid suukaudselt mitte ning seetõttu ei peeta neid mükotoksiinideks sensu stricto (Lewis et al.,

2005; Nielsen et al., 2009).

12

Aspergillus niveus Blochwitz

Aspergillus niveus`t on palju leitud pinnasest ning toidul esineb seda harva, kuid Pitt ja Hocking

(2009a) on A. niveus`t isoleerinud maapähklitelt, sojaubadelt, mustalt riisilt, sorgolt ning

jahvatatud riisilt. Lisaks on seda leitud ka granaatõunalt (Srivastava & Mehra, 2004).

Ainus mükotoksiin, mida A. niveus toodab, on tsitriniin (Varga et al., 2007).

Aspergillus nomius Kurtzman, B.W. Horn & Hesseltine

Aspergillus nomius`t on isoleeritud väikestes kogustes maisilt, maapähklitelt, maniokilt,

sojaubadelt ning mustadelt ubadelt (Pitt & Hocking, 2009a).

Üks aflatoksiine tootev kerahallikute liike. Toodab nii B (B1 ja B2) kui ka G (G1 ja G2)

aflatoksiine (Razzaghi-Abyaneh et al., 2006). Toidus A. nomius`e poolt toodetud aflatoksiine ei

esine (Hocking, 2006). Toodab ka koji hapet, sterigmatotsüstiini ning aspergillic acid`it

(Hedayati et al., 2007; Frisvad & Thrane, 1993).

Aspergillus ochraceus K. Wilhelm

Aspergillus ochraceus on tavaline mikroseen ladustatud teraviljadel. Seda on isoleeritud paljudelt

põllumajandustoodetelt. Tavaline rohelistel kohviubadel ning röstitud jahvatatud kohviubadel

(Nehad et al. 2007).

Aspergillus ochraceus on üks tuntumaid ohratoksiin A tootjaid. Mükotoksiini nimi on tuletatud

selle mikroseene nime järgi (Nehad et al., 2007). Toodab ka ohratoksiini B (Palencia, 2010).

Lisaks moodustab mükotoksiine penitsilliinhape, xanthomegnin, viomellein, vioxanthin ning

sekaloonhape D (Heperkan & Ermis, 2004; Kawai et al., 1983; Frisvad & Thrane, 1993).

13

Aspergillus oryzae (Ahlburg) Cohn

Aspergillus oryzae`d on leitud kasvamas fermenteeritud toidul (Samson et al., 1995).

Aasias kasutatakse A. oryzae`d mitmete traditsiooniliste fermenteeritud toitude tootmiseks ning

seda ei peeta patogeeniliseks, kuid mõndadel tüvedel on mükotoksiinide tootmist täheldatud.

Mükotoksiinid, mille tootmist on patoloogilistel tüvedel leitud, on tsüklopiasoonhape, koji hape,

maltoryzine, 3-nitropropioonhape (3-NPA), violacetin. Lisaks on avaldatud informatsiooni ka

aflatoksiinide moodustamise kohta, kuid praeguseks on enamus teadlasi nõustunud, et A. oryzae

aflatoksiine ei tooda (Blumenthal, 2004).

Aspergillus parasiticus Speare

Aspergillus parasiticus on üks tavalisimaid põllumajandusproduktidel kasvavaid kerahalliku

liike, mida võib leida enne ning peale saagi koristust (Perrone et al., 2007). Näiteks on A.

parasiticus`t isoleeritud pähklitelt (Razzaghi-Abyaneh et al., 2006).

Üks aflatoskiinide tootjaid. Toodab aflatoksiine B1, B2, G1, G2, M1 ning M2 (Razzaghi-

Abyaneh et al., 2006). Veel toodab mükotoksiine 3-O-metüülsterigmatotsüstiin, koji hape ning

aspergillic acid (Frisvad et al., 2005).

Aspergillus penicilloides Spegazzini

Aspergillus penicilloides kasvab vähese veesisaldusega toiduainetel (kserofüüt), näiteks vürtsidel,

pagaritoodetel, pähklitel ning kuivatatud puuviljadel (Samson et al., 1995; Hocking & Pitt, 1980).

Ei ole teada, et see liik mükotoksiine toodaks (Pitt & Hocking, 2009a).

14

Aspergillus restrictus G. Smith

Aspergillus restrictus on väga kserofüütne liik ja seetõttu kasvab vähese veesisaldusega

toiduainetel. Näiteks on seda isoleeritud jahult, kuivatatud kalalt ja puuviljadelt, vürtsidelt,

pähklitelt ning küpsetatud toodetelt (Hocking, 2006).

Ei ole teada, et A. restrictus mükotoksiine toodaks (Pitt & Hocking, 2009a).

Aspergillus steynii Frisvad & Samson

Aspergillus steynii`d on isoleeritud paljudelt toiduainetelt, kuid on kõige tavalisem kuivatatud

ning ladustatud toidul. Näiteks on liiki isoleeritud suitsutatud ja soolatud kuivatatud kalalt,

ubadelt, kuivatatud puuviljadelt ja seesamiseemnetelt, pähklitelt, juustult, vürtsidelt, riisilt, odralt,

maisilt, jahult (Barlow et al., 2008).

Mükotoksiinidest toodab A. steynii ohratoksiine A ning B, xanthomegnin`i, viomellein`i,

vioxanthin`i, penitsilliinhapet ning mellein`i (Noonim et al., 2008; Pitt & Hocking, 2009a;

Frisvad et al., 2004).

Aspergillus sydowii (Bainier & Sartory) Thom & Church

Aspergillus sydowii on laialdaselt levinud ladustatavatel ja kuivatatud toiduainetel, näiteks riisil,

ubadel, pähklitel, vürtsidel ning lihatoodetel (Hocking, 2006). Ka on seda isoleeritud

kohviubadelt, odralt, nisult, jahult, maisilt ja sojaubadelt (Pitt & Hocking, 2009a).

Ei ole teada, et A. sydowii mükotoksiine toodaks (Pitt & Hocking, 2009a).

15

Aspergillus tamarii Kita

Aspergillus tamarii on tavaline troopilistes ning subtroopilistes piirkondades pähklitel ning

õliseemnetel. Seda on isoleeritud ka teraviljadelt, kohviubadelt, sojaubadelt, vürtsidelt ning

kuivatatud liha- ja kala toodetelt (Hocking, 2006).

Mükotoksiinidest toodab A. tamarii tsüklopiasoonhapet, koji hapet ning fumigaclavine A`d

(Hocking, 2006).

Aspergillus terreus Thom

Aspergillus terreus on tavaline toidul esinev mikroseen. Näiteks on seda leitud pähklitelt, maisilt,

nisult, odralt, jahult, pastalt, sojaubadelt, kuivatatud ning tavalistelt ubadelt, lihalt ning

lihatoodetelt, vürtsidelt, kohviubadelt, juustult, õuntelt, pirnidelt, virsikutelt, viinamarjadelt ja

tomatitelt (Barkai-Golan, 2008; Pitt & Hockig, 2009a).

Aspergillus terreus toodab väga palju sekundaarseid metaboliite, millest mükotoksiinid on

gliotoksiin, patuliin, tsitriniin, terrein, citreoviridin, tsütohalasiin D, territrem`id, terreic acid ja

emodiin (Klich, 2009; Heperkan & Ermis, 2004; Frisvad & Thrane, 1993; Pitt & Hocking, 2009a;

Barkai-Golan, 2008; Jain & Pundir, 2011).

Aspergillus ustus Thom & Church

Aspergillus ustus`t on isoleeritud sojaubadelt, pähklitelt, teraviljadelt, juustult, külmutatud lihalt

ja viinamarjadelt (Barkai-Golan, 2008; Samson et al., 1995; Pitt & Hocking, 2009a).

Mükotoksiinidest toodab A. ustus sterigmatotsüstiini, austocystin`i, austin`i, austamide`i ja

austidiol`i (Barkai-Golan, 2008; Samson et al., 1995 ) .

16

Aspergillus versicolor (Vuillemin) Tiraboschi

Aspergillus versicolor on väga tavaline siseruumides ning toiduainetel leiduv mikroseen. Näiteks

on seda isoleeritud juustult, teraviljatoodetelt, maisilt, riisilt, sojaubadelt, kuivatatud

meditsiinilistelt ürtidelt, pähklitelt, vürtsidelt, karastusjookides kasutatavast suhkrust (Pitt &

Hocking, 2009a; Samson et al., 1995).

Aspergillus versicolor toodab versicolorine`i, tsüklopiasoonhapet ning sterigmatotsüstiini

(Barkai-Golan, 2008; Engelhart et al., 2002).

Aspergillus wentii Wehmer

Aspergillus wentii`d on leitud erinevatelt pähklitelt, maisilt, pipralt, koriandrilt, sojaubadelt,

koorimata riisilt, teraviljatoodetelt, kuivatatud kalalt ja mitmetelt muudelt substraatidelt (Pitt &

Hocking, 2009a).

Mükotoksiinidest toodab A. wentii β-nitropropioonhapet, viriditoxin`i, emodiini ning aflatoksiine

A ning B (Frisvad & Thrane, 1993; Palencia et al., 2010).

Aspergillus westerdijkiae Frisvad & Samson

Liiki Aspergillus westerdijkiae on isoleeritud paljudelt toiduainetelt, eriti sageli on leitud

kuivatatud toidult. Substraadi näideteks on soolatud kuivatatud kala, kuivatatud oad, sojaoad,

kuivatatud puuviljad, pähklid, teraviljatooted, juust, pipar (Barlow et al., 2008).

Inimese tervise seisukohalt olulisematest mükotoksiinidest toodab A. westerdijkiae suurtes

kogustes ohratoksiin A`d, lisaks penitsilliinhapet, xanthomegnin`e, vioxanthin`i ja viomelleini

(Frisvad et al., 2004; Pitt & Hocking, 2009a ).

17

3. Perekonna Aspergillus liikide poolt toodetavad toksiinid

3.1. Mükotoksiinide tootmise sõltuvus keskkonnast

Kuigi labori tingimustes on peaaegu kõik toidul kasvavad mikroseened võimelised tootma

mükotoksiine (Northolt et al., 1995), on tavatingimustes toksiinide moodustamine sageli vähene

või üldse puuduv.

Mükotoksiinide tootmine sõltub mitmetest teguritest. Oluline on vaba vee olemasolu keskkonnas

ehk vee aktiivsus. Mitmed kerahallikud on võimelised kasvama ja mükotoksiine tootma väga

madalatel vee aktiivsustel. Lisaks vajab enamus mikroseeni kasvuks ja mükotoksiinide

tootmiseks hapnikku. On täheldatud, et toksiini toodang väheneb oluliselt madalal hapniku

tasemel. Tootmist mõjutavad ka pH, substraadi koostis ja teiste mikroorganismide olemasolu

(Northolt et al., 1995).

3.2. Perekonna kerahallik olulisemad mükotoksiinid ja nende mõju inimesele

On leitud, et üle 40 kerahalliku liigi toodab kokku 60 erinevat mükotoksiini (Hocking, 2006;

Klich, 2009). Toidul kasvavate kerahallikute hulgas on mükotoksiinide moodustamist tõendatud

20 liigil, mis toodavad vähemalt 50 erinevat mükotoksiini. Neist olulisimad on aflatoksiinid,

ohratoksiinid, sterigmatotsüstiin ja tsüklopiasoonhape. Väiksema toksilisusega, kuid siiski

olulistest mükotoksiinidest, võiks veel välja tuua patuliini, tsitriniini ning värinaid põhjustavad

toksiinid.

3.2.1. Aflatoksiinid

Aflatoksiinid on kõige olulisemad ning enimuuritud kerahallikute toodetavad mükotoksiinid.

Võib isegi öelda, et tänu neile algas mükotoksiinide kuldajastu, mil hakati mükotoksiinide

toksilisusele tähelepanu pöörama. 1962 aastal suri Inglismaal umbes 100 000 kalkunit ning seda

põhjustanud „haigusele― pandi nimeks Tyrkey X Disease. Lähemal uurimisel selgus, et kalkunite

18

söödaks olnud jahvatatud pähklid olid saastunud aflatoksiine tootvate mikroseentega A. flavus ja

A. parasiticus (Bennet & Klich, 2003; Palencia et al., 2010).

Aflatoksiine on mitmeid, mille hulgas 4 tähtsamat on B1, B2, G1 ja G2. Toksiinide nimi tuleneb

UV valguses emiteeruvast fluorestsentskiirguse värvist - B sinine (blue) ja G roheline (green)

(Hocking, 2006). Aflatoksiinidest kõige toksilisem ja paremini uuritud on B1. Kui lehmad söövad

aflatoksiin B1-ga saastunud sööta, biotransformeerub see aflatoksiin M1-ks, mis läheb piima. See

on ohtlik väikestele lastele, kes tarvitavad piima suurtes kogustes (Bennett & Klich, 2003).

Aflatoksiine tootvad liigid on A. parasiticus, A. flavus, A. wentii ning A. nomius, mis on tavalised

põllumajandustoodetel, näiteks pähklitel, teraviljadel, maisil.

Aflatoksiinide põhjustatud haigusi nimetatakse üldiselt aflatoksikoosideks. Aflatoksiinid on

kantserogeensed, immuunsüüsteemi kahjustavad ning põhjustavad akuutseid maksa kahjustusi.

Kokkupuude toksiiniga võib lõppeda ka surmaga. Letaalne aflatoksiini doos täiskasvanutele on

10 kuni 20 mg (Hocking, 2006; Bennett & Klich, 2003). Aflatoksiinid on seotud ka hepatiit B-ga.

Kui inimesed, kellel on hepatiit B viiruse antigeen, puutusid kokku aflatoksiinidega, tõusis nende

vähki haigestumise tõenäosus märgatavalt. 1974 oli Indias hepatiidi puhang, mis mõjutas 400

inimest ning neist 100 suri. Uurimisel selgus, et need inimesed oli söönud A. flavus`ega saastunud

maisi ning mõned inimesed võisid päevas tarbida 2-6 mg aflatoksiini. Aastatel 2004 ja 2005 olid

Keenias aflatoksiini mürgistuste puhangud. 2004 haigestus 317 inimest, kellest 125 suri ning

2005 aasta puhangus suri veel 25 inimest. Haigestumine oli põhjustatud hallitanud maisi

kasutamisest söögiks (Pitt & Hocking, 2009a).

Et inimesi kaitsta, on seatud mitmeid aflatoksiini koguste piiranguid. Osad piirangud kehtestavad

riigid, kuid kehtivad ka rahvusvahelised piirangud, näiteks Euroopa Liidu piires. Hetkel on

Euroopa Liit seadnud teraviljadele ning nende toodetele, kuivatatud puuviljadele ja nende

toodetele ning pähklitele aflatoksiinide maksimumtasemeks 4 μg/kg (COMMISSION

REGULATION (EC) No 1881/2006). Samas on paljudes teistes riikides lubatud piirnormid

kõrgemad, näiteks Taiwanis 50 μg/kg, Iirimaal ja Indias 30 μg/kg, Hiinas 20 μg/kg ja Austraalias

5 μg/kg.

19

Euroopa Liidus lubatud küllaltki madala toiduainete aflatoksiini sisalduse tõttu jääb Aafrikal

aastas saamata olulist tulu teraviljade, pähklite ning kuivatatud puuviljade ekspordilt. ÜRO

endine peasekretär Kofi Annan on seda olukorda kommenteerinud järgnevalt:―...Euroopa Liidu

aflatoksiinide regulatsioon maksab Aafrikale 670 miljonit dollarit igal aastal teravilja, kuivatatud

puuviljade ja pähklite ekspordilt. Ja mida see saavutab? See võib võib-olla päästa ühe Euroopa

Liidu kodaniku elu iga paari aasta tagant ... Kindlasti saab leida mõistlikuma tasakaalu― (Wu,

2006). Kuna Aafrikal ei ole selliseid võimalusi nagu arenenud maadel (suurem toidu ressurss,

ranged nõuded toidule, mikroseente hävitamine põllul), aitavad madalad aflatoksiinide

maksimumtasemed kaasa arengumaade inimeste viletsale elatustasemele, suurele kokkupuutele

mükotoksiinidega ning toksiinide põhjustatud haiguste puhangutele. Kehtestatud madalad toksiini

piirnormid ei põhjusta kahju ainult arengumaadele vaid ka arenenud riikidele. Vastavalt Wu`le

(2006) on U.S.A. eeldatav aastane kahju 4 μg/kg aflatoksiini maksimumtasemel maapähkli

ekspordile 120 miljonit dollarit. Lisaks teostatavate testide, tööjõu, transpordi ning muud seotud

kulud.

Potentsiaalne aflatoksiinidest tulenev kahju võiks olla ka nende kasutamine bioterrorismis. On

tõendeid, et 1980-ndatel tegelesid Iraagi teadlased biorelvade projekti raames aflatoksiinide

tootmisega. Kasvatati toksiliste A. flavuse ja A. parasiticuse tüvesid eesmärgiga toota 2300 liitrit

kontsentreeritud toksiini, millest enamusega täideti lõhkepead (Bennett & Klich, 2003).

3.2.2. Ohratoksiinid

Kerahallikute poolt moodustatavad teised väga tähtsad ning mürgised mükotoksiinid on

ohratoksiinid. Kõige toksilisem on ohratoksiin A, samas kui ohratoksiinid B ja C on väiksema

mürgisusega. Ohratoksiine toodavad järgnevad kerahalliku liigid: A. carbonarius, A. niger, A.

ochraceus, A. steynii ning A. westerdijkiae. Need liigid on tavalised kohvi ubadel, viinamarjadel

ja viinamarja toodetel, pähklitel ning teraviljatoodetel. Ohratoksiin A-d on leitud lindude ja

sigade lihast, kes on tarbinud mikroseenega saastunud sööta. Ohratoksiini leide on ka inimeste

verest ning piimast (Palencia et al., 2010).

20

Ohratoksiinid on immuunsüsteemi kahjustava toimega, genotoksilised (kahjustavad DNA`d),

võivad kahjustada loote arengut ja kasvu, põhjustavad maksa nekroosi ning on kantserogeensed

(Nehad et al., 2007; Bennett, 2010). Väikese toksiini doosi manustamisel rottidele haigestus

vähki 39%. Ka on ohratoksiine seostatud Balkani Endeemilise Nefropaatiaga, mis on krooniline

degeneratiivne neeru haigus ning arvatakse põhjustavat kuseteede vähki (Kuiper-Goodman et al.,

2010).

Inimeste tervisele põhjustatava kahju vähendamiseks on Euroopa Liit kehtestanud ohratoksiini

maksimumtaseme töötlemata teraviljale, röstitud ning jahvatatud kohvile 5 μg/kg, viinamarja

toodetele (vein, veinipõhised joogid, mahl) 2 μg/kg ning kuivatatud veini marjadele 10 μg/kg

(COMMISSION REGULATION (EC) No 1881/2006). Hoolimata ohratoksiinide toksilisusest,

ei ole nende sisaldus toiduainetes reguleeritud Ameerika Ühendriikides (Palencia et al., 2010).

Majanduslikku kahju põhjustavad ohratoksiinid rohkem kui 50-le kohvi kasvatavale riigile,

millest enamus on arengumaad. Peamised kohvi tarvitajad on USA, Saksamaa, Jaapan,

Prantsusmaa, Austraalia, Taani ning Skandinaavia maad. Vastavalt Gerrit H.D. van der Stegen`ile

(2003), eemaldatakse kogu toodetava kohviubade hulgast umbes 3% ohratoksiini saaste tõttu.

Saamata jäänud tulu on 300 miljonit eurot aastas. Üks kohvi tootev riik kaotab veerand ning 6

riiki kaotavad 5 kuni 10 % oma tervest ekspordist. Suuremat majanduslikku kahju põhjustavad

ohratoksiinid ka teravilja ning viinamarju kasvatavatele riikidele.

3.2.3. Sterigmatotsüstiin

Sterigmatotsüstiin, mida toodavad mitmed kerahallikute liigid, on prekursoriks aflatoksiinide

biosünteesil, kuid selle mõju tervisele on väiksem (Engelhart et al., 2002). Põhjustab akuutset

maksa ja neeru kahjustust, on kantserogeense toimega ning nõrgestab immuunsüsteemi (Bennett,

2010; Klich, 2010). Kantserogeensuse poolest on ainult veidi vähem toksiline kui aflatoksiinid

(Klich, 2009). Sterigmatotsüstiini tootvad kerahalliku liigi on A. flavipes, A. flavus, A. nomius, A.

ustus ja A. versicolor. Need liigid kasvavad näiteks juustul, pähklitel, teravilja toodetel, maisil ja

viinamarjadel.

21

Sterigmatotsüstiin ei ole toidul tavaline, kuid seda on leitud teraviljadest, kohvist ning kõvadelt

juustu koorikutelt (Klich, 2009). Seda toksiini ei teki toiduainetes põllul kasvamise või

kuivatamise ajal, vaid ladustatud produktidel (Pitt & Hocking, 2009a).

3.2.4. Tsüklopiasoonhape

See toksiin nõrgendab immuunsüsteemi, häirib kaltsiumi transporti, põhjustab maksa rakkude

kärbumist, soole veritsemist ning turseid, värinaid, kesknärvisüsteemi kahjustusi ja lihaste

kärbumist (Pitt & Hocking, 2009b; Klich, 2009; Hocking, 2006). Toksiini roll inimese tervisele

on ebaselge (Hocking, 2006). Arvatakse, et tsüklopiasoonhape võib põhjustada Indias india

keehirsi (Paspalum scrobiculatum) tarbimisest tekitatud „kodua mürgistust―. Saastunud keehirsi

tarbimisel tekib inimestel ja loomadel akuutne maksa kahjustus (Pitt & Hocking, 2009a). Ka on

tõendeid, et tsüklopiasoonhape võis lisaks aflatoksiinile osaleda Turkey X Disease`i

põhjustamises (Pitt & Hocking, 2009b). Tsüklopiasoonhappe lubatud päevane sissevõetav kogus

võiks olla 700 μg (Blumenthal, 2004).

Toidul kasvavatest kerahalliku liikidest toodavad tsüklopiasoonhapet A. flavus, A. oryzae, A.

tamarii ning A. versicolor. Nad on tavalised pähklitel, teraviljal, kohvil ja õliseemnetel.

3.2.5. Patuliin

Patuliini toodavad peale kerahallikute ka mõned liigid perekondadest Penicillum ja

Byssochlamys. See toksiin on neurotoksiline, genotoksiline, põhjustab kopsu turseid ja krampe,

iiveldust, halvatust, krampe ning kapillaaride kahjustusi (Klich, 2009; Sabater-Vilar et al., 2004).

Patuliini potentsiaalne kantserogeenne toime ei ole tõestamist leidnud (Sabater-Vilar et al., 2004).

Euroopa Liit on kehtestanud toidule patuliini sisalduse maksimumtasemed: puuviljamahladele ja

fermenteeritud jookidele 50 μg/kg, õunatoodetele 10 μg/kg, imikutele mõeldud õunatoodetele ja

laste toitudele 25 μg/kg (COMMISSION REGULATION (EC) No 1881/2006).

22

Patuliini tootvad kerahalliku liigid on A. clavatus ja A. terreus. Neid on leitud kasvamas maisil,

pähklitel, teraviljadel, kohvil, lihatoodetel ja puuviljadel.

3.2.6. Tsitriniin

Tsitriniin kahjustab neere, maksa ja arenevat loodet (Klich, 2009). Seda toksiini toodavad A.

candidus, A. flavipes, A. niveus ja A. terreus, mida on enim isoleeritud pähklitelt, teraviljadelt,

riisilt, ubadelt, puuviljadelt ja lihatoodetelt.

3.2.7. Värinaid põhjustavad toksiinid

Siia kuuluvad toksiinid, mis põhjustavad värinaid, näiteks tsüklopiasoonhape, territrem`id,

fumitremorgen`id ning tryptoquivaline. Need põhjustavad kesknärvisüsteemi kahjustusi

(Hocking, 2006). Toidult isoleeritud kerahallikutest toodavad tremorgeenseid toksiine A.

clavatus, A. fumigatus ja A. terreus. Neid on isoleeritud pähklitelt, maisilt, puuviljadelt, kohvilt,

lihatoodetelt ja teraviljalt.

23

Järeldused

Kerahallikud toodavad hulgaliselt mükotoksiine. Neist enamus põhjustavad maksa ja neeru

kahjustusi. Mitmed on genotoksilised, kantserogeensed, nõrgendavad immuunsüsteemi ja

kahjustavad arenevat loodet.

Vastavalt mükotoksiinide tootmisele ja kahjulikule mõjule, on kõige toksilisemad kerahalliku

liigid A. carbonarius, A. flavipes, A. flavus, A. nomius, A. ochraceus, A. parasiticus, A. steynii, A.

tamarii, A. ustus, A. versicolor, A. wentii ja A. westerdijkiae.

Substraadid, millelt on enim eraldatud erinevaid kerahalliku liike, on viinamarjad ja

viinamarjatooted, pähklid, värsked ja kuivatatud oad, teraviljad ja nende tooted, kuivatatud kala,

liha ja lihatooted, kohv, värsked ja kuivatatud puuviljad, mais, riis, vürtsid ning juust.

Toksiinidest tulenev kahju ei ole seotud ainult inimeste tervisega. Toksiinid kahjustavad ka

toiduks kasvatavaid koduloomi ja taimi. Toksiinidega reostunud toidu kasutuskõlbmatus

põhjustab suurt majanduslikku kahju. Sooviga terviseriske vähendada, on toiduainetele kohati

kehtestatud liiga madalad toksiini sisalduse maksimumtasemed, mistõttu jääb paljudel riikidel

oluline osa ekspordist teenitavast rahast saamata.

Kuigi toksiinid mõjutavad kõiki maailma riike, on kahjulik mõju kõige suurem arengumaadele.

Sealsete inimeste elatustase on arenenud maade inimeste omast madalam. Toidu nappuse tõttu on

paljud viletsa tervisega ja alatoitunud ning seetõttu haigustele ja mükotoksiinide mõjule

vastuvõtlikumad. Nende toidu ressurss on viletsam ja mükotoksiinidega saastunud toit pigem

süüakse kui visatakse ära. See omakorda suurendab kokkupuudet mükotoksiinidega ja inimeste

haigestumist.

24

Kokkuvõte

Käesoleva töö eesmärgiks on anda ülevaade perekonnast kerahallik (Aspergillus) ja selle

liikidest, mis kasvavad toidul. Põhjalikumalt käsitletakse liikide poolt moodustatavaid

mükotoksiine ja nende mõju inimesele. Kottseente (Ascomycota) hulka kuuluvas sugukonnas

Trichocomaceae tuntakse ligikaudu 250 aspergillumit meenutavat eospead moodustavat liiki.

Valdav osa paljuneb vaid mittesugulisel teel, kuid osadel liikidel esineb ka seksuaalne staadium -

teleomorf. Mükoloogidele on pidevaks vaidluse teemaks ana- ja teleomorfidele omistatud

erinevad perekonna nimed ja seeläbi kujunenud duaalne nomenklatuur.

Toidul on kasvamas täheldatud 24 liiki kerahallikuid. Kuna nad taluvad kõrget temperatuuri ja

saavad kasvada madala vee aktiivsusega ainetel, leidub neid kõikvõimalike

põllumajandussaadustel ja neist valmistatud toitudel. Tavalised substraadid on kuivatatud

toiduained, teraviljad, puuviljad, oad, riis, mais, kohv, viinamarjad ja viinamarja tooted, vürtsid ja

juust.

Toidul kasvavatest kerahallikutest moodustab mükotoksiine 20 liiki, mille hulgas toksiinide

mürgisuse põhjal on kõige ohtlikumad A. carbonarius, A. flavipes, A. flavus, A. nomius, A.

ochraceus, A. parasiticus, A. steynii, A. tamarii, A. ustus, A. versicolor, A. wentii ja A.

westerdijkiae. Kõige toksilisemad mükotoksiinid on aflatoksiinid. Need on kantserogeensed,

kahjustavad immuunsüsteemi ja maksa. Toksilisuselt järgnevad ohratoksiinid, mis on samuti

kantserogeensed, genotoksilised ning kahjustavad immuunsüsteemi, arenevat loodet ja maksa.

Olulised toksiinid on ka sterigmatotsüstiin ja tsüklopiasoonhape. Neist esimene on

kantserogeenne ja kahjustab immuunsüsteemi, maksa, neere. Teine kahjustab immuunsüsteemi,

kesknärvisüsteemi ja maksa, lisaks põhjustab värinaid, lihaste kärbumist, soole turseid ja

veritsust. Väiksema toksilisusega mürgid on patuliin (neuro- ja genotoksiline, kahjustab kopse ja

kapillaare, põhjustab iiveldust, halvatust, krampe), tsitriniin (kahjustab arenevat loodet, maksa ja

neere) ning tremorgeensed toksiinid (kahjustavad närvisüsteemi). Inimeste kaitseks

mükotoksiinide eest on kehtestatud toiduainetes sisalduvate mükotoksiinide ülempiirid. Nendest

tulenevalt ning mükotoksiini saastuse tõttu väheneb oluliselt paljude riikide toiduainete eksport.

25

Kuigi enim on mükotoksiinidest mõjutatud arengumaad, kannatavad ka arenenud riigid

märkimisväärset kahju.

26

Summary

Food-borne species of Aspergillus and their mycotoxins

The goal of this study was to give an overview of the genus Aspergillus and its species that use

food as their substrate. Special attention was paid to the mycotoxins they produce and the impact

of these toxins on humans affairs and health. Treated species belong among Ascomycota to the

family of Trichocomaceae (Aspergillus). Currently 250 species that produce aspergillum-like

conidiophores are accepted in the anamorphic genus. Majority of these species reproduce only

asexually, while some produce also a sexual stage - the teleomorf. Dual nomenclature, involving

parallel use of ana- and teleomorphic names for one species, is a constant subject of discussion

among mycologists.

There are 24 Aspergillus species that grow on food. Since they tolerate high temperatures and can

grow on materials with low water activity, they can be found on almost all agricultural products

and foods that have been prepared from these. Common substrates are dried food products,

cereals, fruits, beans, rice, maize, coffee, grapes and grape products, spices and cheese.

20 of the food-borne Aspergillus species produce mycotoxins from which the most dangerous

species according to toxicity are A. carbonarius, A. flavipes, A. flavus, A. nomius, A. ochraceus,

A. parasiticus, A. steynii, A. tamarii, A. ustus, A. versicolor, A. wentii ja A. westerdijkiae. The

most poisonous mycotoxins are aflatoxins. They are cancerogenic, damage the immune system

and liver. Aflatoxins are followed by ochratoxins, which are also cancerogenic, genotoxic and

damage immune system, liver and developing fetus. Important toxins are also sterigmatocystin

and cyclopiasonic acid. The former is cancerogenic and damages the immune system, liver and

kidneys. The later damages immune system, central nervous system and liver, causing also

tremors, muscle necrosis, intestine bleeding and edema. Less toxic mycotoxins are patulin

(neuro- and genotoxic, damages lungs and capillaries, causes nausea, paralysis, cramps), citrinin

(damages developing fetus, liver and kidneys) and tremorgenic toxins (damage nervous system).

To protect humans from the dangerous effects of mycotoxins, maximum toxin limits have been

27

set to food products. Because of those and mycotoxin contamination export of various

agricultural products decreases for a lot of countries. Although developing countries are most

influenced by the mycotoxins, developed countries also suffer from remarkable losses.

28

Tänuavaldus

Soovin tänada oma juhendajat Kadri Põldmaad, kes suunas mind õigele teele ja aitas kaasa töö

valmimisele. Lisaks tänaksin veel oma noormeest ja perekonda toetuse, inspiratsiooni ja

lugematute külmkappi jäetud hallitanud toiduainete eest.

29

Kasutatud kirjandus

Balajee, S.A., Houbraken, J., Verweij, P.E., Hong, S.-B., Yaghuchi, T., Varga, J., Samson, R.A.

2007. Aspergillus species identification in the clinical setting. Studies in Mycology 59:

39–46.

Barkai-Golan, R. 2008. Aspergillus mycotoxins. In: Mycotoxins in Fruits and Vegetables,

edited by Barkai-Golan, R., Paster, N., Academic Press, San Diego, USA, pp. 115-152.

Barlow, S., Molger, P.M., Pitt, J.I., Verger, P. 2008. Ochratoxin A (addendum). In: Safety

evaluation of certain food additives / prepared by the sixty-eighth meeting of the Joint

FAO/WHO, Expert Committee on Food Additives (JEFCA). WHO food additives series,

59, WHO Press, Geneva, Switzerland, pp. 357-429.

Bennett, J.W. 2010. An Overview of the Genus Aspergillus. In: Aspergillus Molecular Biology

and Genomics, edited by Machida, M., and Gomi, K., Caister Academic Press, Norfolk,

UK, pp. 1-17.

Bennett, J.W., Klich, M. 2003. Mycotoxins. Clinical Microbiology Reviews 16 (3): 497-516.

Blumenthal, C.Z., 2004. Production of toxic metabolites in Aspergillus niger, Aspergillus

oryzae, and Trichoderma reesei: justification of mycotoxin testing in food grade enzyme

preparations derived from the three fungi. Regulatory Toxicology and Pharmacology 39:

214–228.

COMMISSION REGULATION (EC) No 1881/2006, 20.12.2006. Official Journal of the

European Union: 5-24.

El-Kassas, H.Y., Khairy, H.M. 2009. A Trial for Biological Control of a Pathogenic Fungus

(Fusarium solani) by Some Marine Microorganisms. American-Eurasian Journal of

Agriccultural & Environmental Sciences 5 (3): 434-440.

Engelhart, S., Loock, A., Skutlarek, D., Sagunski, H., Lommel, A., Färber, H., Exner, M. 2002.

Occurrence of Toxigenic Aspergillus versicolor Isolates and Sterigmatocystin in Carpet

Dust from Damp Indoor Environments. Applied and Environmental Microbiology 68 (8):

3886-3890.

Frisvad, J.C., Frank, J.M., Houbraken J. A.M.P., Kuijpers A.F.A., Samson, R.A. 2004. New

ochratoxin A producing species of Aspergillus section Circumdati. Studies in Mycology

30

50: 23–43.

Frisvad, J.C., Larsen, T.O., de Vries, R., Meijer, M., Houbraken, J., Cabanes, F.J., Ehrlich, K.,

Samson, R.A. 2007. Secondary metabolite profiling, growth profiles and other tools for

species recognition and important Aspergillus mycotoxins. Studies in Mycology 59: 31-

37.

Frisvad, J.C., Rank, C., Nielsen, K.F., Larsen, T.O. 2009. Metabolomics of Aspergillus

fumigatus. Medical Mycology 47 (1): 53-71.

Frisvad, J.C., Skouboe, P., Samson, R.A., 2005. Taxonomic comparison of three different

groups of aflatoxin producers and a new efficient producer of aflatoxin B1,

sterigmatocystin and 3-O-methylsterigmatocystin, Aspergillus rambellii sp. nov.

Systematic and Applied Microbiology 28: 442–453.

Frisvad, J.C., Thrane, U., 1993. Liquid column chromatography of mycotoxins. In:

Chromatography of Mycotoxins: techniques and application. Journal of Chromatography

Library Vol. 54, edited by Betina, V., Elsevier Science Publishers, Amsterdam, The

Netherlands, pp. 253-372.

Geiser, D.M. 2009. Sexual structures in Aspergillus: morphology, importance and genomics.

Medical Mycology 47: 21-26.

Hawksworth, D.L. 2011. Naming Aspergillus species: progress towards one name for each

species. Medical Mycology 49: 70-76.

Hedayati, M.T., Pasqualotto, A.C., Warn, P.A., Bowyer, P., Denning, D.W. 2007. Aspergillus

flavus: human pathogen, allergen and mycotoxin producer. Microbiology 153: 1677-

1692.

Heperkan, D., Ermis, Ö.C., 2004. Mycotoxins in spices: red pepper. In: Meeting the Mycotoxin

menace, edited by Barug, D., van Egmond, H., Lopez-Garcia, R., van Osenbruggen, T.,

Visconti, A., Wageningen Academic Publishers, Wageningen, The Netherands, pp. 197-

218.

Hinrikson, H.P., Hurst, S.F., de Aguirre, L., Morrison, C.J. 2005. Molecular methods for the

indentification of Aspergillus species. Medical Mycology 43: 129-137.

Hocking, A.D., 2006. Aspergillus and related teleomorphs. In: Food Spoilage Microorganisms,

edited by Blackburn, C.W., Woodhead Publishing, Cambridge, UK, pp. 451-487.

31

Hocking, A.D., Pitt, J.I., 1980. Dichloran-Glycerol Medium for Enumeration of Xerophilic

Fungi from Low-Moisture Foods. Applied and Environmental Microbiology 39 (3):

488-492.

Jain, P., Pundir, R.K. 2011. Effect of inoculum size, fermentation vessel size and agitation speed

on Aspergillus terreus antimicrobial metabolite production. Journal of Pharmacy Research

4 (1): 141-144.

Kawai K., Nakamuru, K., Maebayashi, Y., Nozawa, Y., Yamazaki, M. 1983. Inhibition by

Secalonic Acid D of Oxidative Phosphorylation and Ca2+-Induced Swelling in

Mitochondria Isolated from Rat Livers. Applied and Environmental Microbiology 46 (4):

793-796.

Klich, M.A., 2009. Health effects of Aspergillus in food and air. Toxicology and Industrial

Health 25 (9-10): 657-667.

Kuiper-Goodman, T., Hilts, C., Billiard, S.M., Kiparissis, Y., Richard, I.D.K., Hayward, S. 2010.

Health risk assessment of ochratoxin A for all age-sex strata in a market economy. Food

Additives and Contaminants 27 (2): 212–240.

Kumagai, T., Kudo, Y., Fukuchi, Y., Ebina, K., Yokota, K. 2002. Expression of a Synthetic

Gene Encoding the Asp-Hemolysin from Aspergillus fumigatus in Escherichia coli.

Biological and Pharmaceutical Bullulletin 25 (1): 115—117.

Lewis, R.E.,Wiederhold, N.P., Lionaksi, M.S., Prince, R.A., Kontoyiannis, D.P. 2005.

Frequency and Species Distribution of Gliotoxin-Producing Aspergillus Isolates

Recovered from Patients at a Tertiary-Care Cancer Center. Journal of Clinical

Microbiology 43 (12): 6120–6122.

Nehad, E.A., Farag, M.M., Kawther, M.S., Abdel-Samad, A.K.M., Naguib, K. 2007. An

Exposure and Intake Assesment of Ochratoxin a from Imported Coffe Beans in Egypt.

World Journal of Agricultural Science 3 (3): 285-294.

Nielsen, K.F., Mogensen, J.M., Jphansen, M., Larsen, T.O., Frisvad, J.C. 2009. Review of

secondary metabolites and mycotoxins from the Aspergillus niger group. Analytical and

Bioanalytical Chemistry 395: 1225–1242.

Noonim, P., Mahakarnchanakul, W., Nielsen, K.F., Frisvad, J.C., Samson, R.A. 2008. Isolation,

identification and toxigenic potential of ochratoxin A-producing Aspergillus species from

32

coffee beans grown in two regions of Thailand. International Journal of Food

Microbiology 128: 197-202.

Northolt, J., Frisvad, J.C., Samson, R.A. 1995. Occurrence of food-borne fungi and factors for

growth. In: Introduction to food-borne fungi, 4th edition, edited by Samson R.A.,

Hoekstra E.S., Frisvad J.C., Filtenborg O., Centraalbureau voor Schimmelcultures,

Baarn, the Netherlands, pp. 243-250.

Palencia, E.R., Hinton, D.M., Bacon, C.W. 2010. The Black Aspergillus Species of Maize and

Peanuts and Their Potential for Mycotoxin Production. Toxins 2: 399-416.

Parenikova, L., Skouboe, P., Frisvad, J., Samson, R.A., Rossen, L., ten Hoor-Suykerbuyk, M.,

Visser, J. 2001. Combined Molecular and Biochemical Approach Identifies Aspergillus

japonicus and Aspergillus aculeatus as Two Species. Applied and Environmental

Microbiology 67 (2): 521–527.

Perrone, G., Susca, A., Cozzi, G., Ehrlich, K., Varga, J., Frisvad, J.C., Meijer, M., Noonim, P.,

Mahakarnchanakul, W., Samson, R.A. 2007. Biodiversity of Aspergillus species in some

important agricultural products. Studies in Mycology 59: 53-66.

Pitt, J.I., Hocking, A.D. 2009a. Aspergillus and related Teleomorphs. In: Fungi and food

spoilage, 3rd edition, Springer, New York, USA, pp. 275-337 .

Pitt, J.I., Hocking, A.D. 2009b. Penicillum and Related Genera. In: Fungi and food spoilage,

3rd edition, Springer, New York, USA, pp. 169-274 .

Razzaghi-Abyaneh, M., Shams-Ghahfarokhi, M., Allameh, A., Kazeroon-Shiri, A., Ranjbar

Bahadori, S., Mirzahoseini, H., Rezaee, M.-B., 2006. A survey on distribution of

Aspergillus section Flavi in corn field soils in Iran: Population patterns based on

aflatoxins, cyclopiazonic acid and sclerotia production. Mycopathologia 161: 183-192.

Sabater-Vilar, M., Maar, R.F.M., Bosschere, H., Ducatelle, R., Fink-Gremmels, J. 2004. Patulin

produced by an Aspergillus clavatus isolated from feed containing malting residues

associated with a lethal neurotoxicosis in cattle. Mycopathologia 158: 419-426.

Samson, R.A., Hoekstra, E.S., Frisvad, J.C., Filtenborg, O., 1995. Deuteromycetes. In:

Introduction to food-borne fungi, 4th edition, edited by Samson R.A., Hoekstra E.S.,

Frisvad J.C., Filtenborg O., Centraalbureau voor Schimmelcultures, Baarn, the

Netherlands, pp. 46-83.

33

Samson, R.A., Varga, J. 2010. Molecular systematics of Aspergillus and its teleomophs. In:

Aspergillus:Molecular Biology and Genomics, edited by Machida, M., Gomi, K., Caister

Academic Press, Norfolk, UK, pp. 19–40.

Srivastava, M.P., Mehra, R. 2004. Diseases of Minor Tropical and Sub-tropical Frutis and their

Management. In: Diseases of Fruits and Vegetables: diagnosis and management, Vol. 2,

edited by Naqvi, S.A.M.H., Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands,

pp. 559-632.

Terabayashi, Y., Sano, M., Yamane, N., Marui, J., Tamano, K., Sagara, J., Dohmoto, M., Oda,

K., Ohshima, E., Tachibana, K., Higa, Y., Ohashi, S., Koike, H., Machida, M. 2010.

Identification and characterization of genes responsible for biosynthesis of kojic acid, an

industrially important compound from Aspergillus oryzae. Fungal Genetics and Biology

47 (12): 953-961.

Van der Stegen, G.H.D. 2003. Enhancement of coffee quality by mould prevention. Food Control

14: 245-249.

Varga, J., Frisvad, J.C., Samson, R.A. 2007. Polyphasic taxonomy of Aspergillus section

Candidi based on molecular, morphological and physiological data. Studies in Mycology

59: 75-88.

Wu, F. 2006. Economic impact of fumonisin and aflatoxin regulation on global corn and peanut

market. In: The mycotoxin factbook, edited by Barug, D., Bhatnagar, D., van Egmond,

H.P., van der Kamp, J.W., van Osenbruggen, W.A., Visconti, A., Wageningen

Academic Publishers, Wageningen, The Netherlands, pp. 83-93.

Kasutatud internetilehed:

Eesti eElurikkus - http://elurikkus.ut.ee/