Mycotoxins in cereal based food products of wheat and oats - effect of processing on free and masked mycotoxins and human risk assessment.

Hovedmålet med MycoProcess er å sikre god kvalitet på norske kornprodukter når det gjelder mykotoksiner; sikre at norske kornprodukter er trygge å spise, og jobbe for at en større andel av norskprodusert korn skal kunne brukes til mat. Kornslaget prosjektet konsentrerer seg om er havre. En LC-MS/MS metode har blitt utviklet for samtidig å kunne detektere og kvantifisere frie og konjugerte Fusarium mykotoksiner i korn og korn-produkter (multi-tox metode), og den ble publisert i World Mycotoxin Journal i 2016. Metoden gir god separasjon og akseptabel sensitivitet for å kunne detektere i alt 27 av de mest relevante mykotoksinene og andre metabolitter. Forholdet mellom deoxynivalenol (DON) og det ?maskerte? glukosidet DON-3-glucoside (DON-3G), er et av hovedfokusene i prosjektet, og begge stoffer kan nå kvantifiseres samtidig. Ved hjelp av multi-tox metoden har vi testet ulike prosesseringsregimer for korn, relevante for kornindustrien. En primærprosess som vi har sett på er avskalling og sliping av kornet. Generelt sett fører denne prosessen til en signifikant reduksjon av mykotoksiner. Men vi oppdaget at andelen av ?maskerte? mykotoksiner (DON-3G og HT-2-3G) som ble igjen i kjernen etter avskalling var større en for fri DON. Dette har også blitt vist i hvete, og det indikerer en potensiell helserisiko i forbindelse med «maskerte» mykotoksiner og kornets ytre, fiberrike deler, som normalt blir fremmet som helsebringende blant annet for sitt innhold av beta-glukan. Disse dataene er publisert i samme artikkel som multi-tox metoden (Ivanova et al., World Mycotoxin Journal 2016). En annen av våre studier har sett på hvordan mykotoksinene oppfører seg gjennom flaking og koking til havregrøt. DON-kontaminert havre ble først mykgjort (damping eller kondisjonering over natt), så flaket og kokt, og nivåene av DON, DON-3G og 3-ADON ble bestemt. Begge måter for mykgjøring reduserte nivåene av alle tre metabolittene betraktelig, men damping var mest effektiv for reduksjon av DON og DON-3-G. Kondisjonering reduserte 3-ADON mest. Videre ble flak av to tykkelser kokt til havregrøt. Uavhengig av metode for mykgjøring fant vi en tendens til at tynne flak avgir mer DON enn tykke flak gjennom kokingen. Koking i seg selv hadde ingen ekstra effekt på mykotoksin-nivåene. I prosjektet har vi også studert effekten av baking med gjær og surdeig på nivåene av DON, DON-3G and 3-ADON. Baking med gjær endret ikke DON og de andre metabolittene nevneverdig, i motsetning til surdeig, hvor startkultur L73 bidro til en ~50% økning i DON med en tilsvarende reduksjon av DON-3-G. 16S sekvensering viste at L73 inneholder melkesyrebakterien Lactobacillus plantarum; og denne er tidligere vist å kunne spalte DON-3-G til DON. Valg av startkultur viser seg dermed å kunna ha stor innvirkning på mykotoksin-nivåene under fermentering. Et manuskript er under utarbeidelse. Siste del av prosjektet består av studier av hvordan mykotoksinene oppfører seg i tarm-kanalen, og hvorvidt de er tilgjengelige for opptak i tarmen (biotilgjengelighet). Til dette bruker vi en standardisert in vitro fordøyelsesmodell som simulerer munn-mage-tarm, og DON, DON-3-G og 3-ADON ble målt i havreprodukter (gjær- og surdeigsbrød, samt havregrøt av flak og mel) før og etter fordøyelse (i fordøyelsesvesken). Det vi i hovedsak fant var at mengde biotilgjengelig mykotoksin ikke nødvendigvis gjenspeiler mengden i den opprinnelige matvaren. Vi fant heller en negativ korrelasjon, men dette må testes videre før vi kan konkludere sikkert. Uansett kan det virke som om biotilgjengelighet styres av flere faktorer enn bare toksinmengde, hvorav partikkelstørrelse og sammensetningen av andre korn-komponenter er viktige faktorer.

The risk assessment made by The Norwegian Scientific Committee for Food on mycotoxins in cereal grains in Norway (2013), concluded that children in Norway exceed the tolerable daily intake for DON by consumption of wheat and oat. The knowledge about the f ate of mycotoxins during cereal processing is limited, especially processing on oat, and also the fate of the masked mycotoxins, which can be hydrolyzed to their toxic precursor in the intestine. The primary objective of the MycoProcess project is to ensu re production of safe and quality cereal products in Norway with respect to mycotoxin contamination. This will be done by investigating how various processing technologies of wheat and oat (small scale) affects the stability and the composition of free an d masked mycotoxins. The mycotoxins will be analyzed by multiplex quantification. Optimized processes will be selected and tested in commercial scale together with the industry, as well as risk assessment of the bioavailability of various forms of mycotox ins using in vitro models of the human digestive tract. The results from the project will be communicated to the industry, to consumers and Norwegian authorities, as well as to the peer-reviewed journals. The most challenging part of the project is that t here is no scientific community in Norway today that studies the effect of cereal processing on mycotoxins. The project wants to build this national platform by merging already existing knowledge in the field of cereal chemistry, technology and human heal th (Nofima) with mycology, mycotoxin chemistry and animal health (Veterinary Institute). The final potential of the project findings is that the industry can identify processes that reduce the levels of mycotoxins, decreasing grain spill and add value to the grain industry. It might provide guidelines for future food policies, assert confidence in Norwegian produced food, and maintain the healthy food label of coarse cereal products.