A fumonizinek egy szerkezetileg hasonló vegyületekből álló mikotoxin csoport, mely tagjait, a kukoricát általánosan fertőző F. verticillioides gombatörzsek termelik. Ezek a toxinok állatokban és az emberben is különböző megbetegedéseket okozhatnak. Egyik képviselőjüket, a fumonizin B1-et az IARC mint lehetséges humán karcinogént tartja nyilván, valamint a világ számos országában a fumonizinek megengedett mennyisége a kukorica alapú termékekben hatóságilag korlátozott. A korábbi kutatási eredményeink szerint az általunk eddig leírt fumonizinek pontos szerkezet-meghatározása nem kivitelezhető a vegyületek preparatív tisztítása és NMR vizsgálai nélkül. A pályázat során a már leírt fumonizinek egzakt szerkezet-meghatározását, és az előzetes vizsgálatok alapján várható további újabb fumonizin mikotoxinok felfedezését tűztük ki célul, kromatográfiás, tömegspektrometriás és spektroszkópiás módszerek alkalmazásával. A kutatómunka során továbbá vizsgáljuk a kinyert fumonizinek toxicitását in vitro tesztek segítségével. A strukturális és a toxicitási adatok rögzítése után összefüggéseket keresünk a vegyületek szerkezete és a mért biológiai hatások között. A sikeres pályázat kutatási eredményei segítséget nyújtanak majd az emberi és állati egészség megőrzésében az eddig még nem ismert, de potenciálisan veszélyes mikotoxinok azonosításán keresztül, melyek karakterizálása hozzájárul az élelmiszereink biztonságának megőrzéséhez.
angol összefoglaló
The fumonisins are a group of structurally related mycotoxins that are mainly produced by F. verticillioides strains, which are the most common molds colonizing maize crops during the harvesting process. These toxins can cause diseases in livestock and one of them the FB1 is considered by IARC to be a possible carcinogen to humans and the maximum level of the fumonisins in maize products were determined in whole world. Our preliminary results revealed that the exact determination of the structure of new fumonisins can not be carried out without purification and subsequent NMR examinations. During this project, the exact structural identification of the described fumonisins will be carried out, and besides this the discovery of a number of new fumonisin mycotoxins are expected, based on the separation by HPLC, and the data obtained by multistage MS. Furthermore, it is very important to know whether the described fumonisins are toxic or not. Therefore in vitro toxicity tests will be performed and the level of toxicity of the new fumonisins will be determined. Based on NMR examinations and toxicity data for each purified new fumonisin, the relationship between structure and toxicity will be examined. The successfully executed project will help to protect the human and livestock health from the potential hazardous compounds through the understanding of the relationships among the fumonisin profile and structure as well as the toxicity to gain the effectively reliable food safety.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
A fumonizinek a Fusarium gomba fajok által termelt kiemelkedően toxikus mikotoxinok melyek leggyakrabban kukoricatermékekben fordulnak elő, ezért egyre fontosabbak az élelmiszerbiztonság szempontjából. A tudományos tevékenységünk során e mikotoxin csoport komplex kutatására fókuszáltunk multidiszciplináris kutatói megközelítést alkalmazva. A munka során 60 magyarországi Fusarium törzs fumonizin B1-4 termelő képességét vizsgáltuk. A fumonizinek fermentációs karakterisztikáját felvettük és optimalizáltuk a maximális termelés érdekében mikrobiológiai technikák alkalmazásával szilárd fázisú fermentációval. A termelés vizsgálata során számos új fumonizin vegyületet fedeztünk fel fordított fázisú, nagy hatékonyságú folyadékkromatográfia / elektrospray ionizációs repülési idő és ion csapdás tömegspektrometria alkalmazásával. Mi írtuk le elsőként, hogy a mazsolaszemekről izolált Aspergillus törzsek is képesek fumonizin termelésre. A munkánk további témája volt a HPLC kapcsolt korona-kisüléses aeroszol detektoros analitikai módszer tesztelése és kifejlesztése a fumonisin szintek mérésére kukorica alapú mintákból. Az FB1 mikotoxin preparatív tisztítását a fermentált anyagból egy új, un. Centrifugális Megoszlási Kromatográfiás technikával valósítottuk meg. A kísérleti eredmények alapján ez a tisztítási eljárás alkalmas FB1 referencia standard előállítására vagy a toxikológiához kapcsolatos tanulmányok szükségleteinek kielégítésére.
kutatási eredmények (angolul)
Fumonisin is a highly toxic mycotoxin of Fusarium mold species, which can be found mainly in corn products and gaining main interest in food safety. Our scientific activities were focused on the complex research of this mycotoxin group applying a multidiscipline approach. The fumonisin B1-4 toxin producing capacities of 60 strains of Fusarium verticillioides isolated in Hungary were screened. The fermentation characteristics of fumonisins were examined and optimized with microbiological techniques for the maximum production during a solid state fermentation. During production testing a number of novel fumonisin compounds were discovered by reversed-phase high-performance liquid chromatography/electrospray ionization time-of-flight and ion trap mass spectrometry. We described firstly that Aspergillus strains isolated from dried vine fruits can be also produce fumonisins. Further subject of our work was to test and to develop a HPLC coupled Corona Charged Aerosol Detector analytical method for the fumonisin measurements and to detect the level of fumonisins in corn-based samples. Furthermore, the preparative purification of FB1 mycotoxin was carried out from the fermented material using a novel Centrifugal Partition Chromatographic technique. Regarding the experimental results, the whole purification process may have the ability to be implemented for FB1 analytical standard production or to produce pure compound for studies related to toxicology.
Bartók T; Szekeres A; Tölgyesi L; Varga M; Bartha R; Szécsi Á; Németh L; Mesterházy Á: Detection and characterization of new fumonisin isomers by reversed-phase high-performance liquid chromatography/electrospray ionization time-of-flight and ion trap mass spectrometry, pp 115-116 in 8th Balaton symposium on high performance separation methods and 15th International symposium on separation sciences, Siófok, Sept 02-04., 2009
András Szekeres, Anita Kecskeméti, Mónika Gruic-Tölgyesi, Eszter Andó, Brigitta Harmath, Árpád Szécsi, Ákos Mesterházy: Fermentation optimization of the Fusarium verticillioides strains for the fumonisin production, Magyar Mikrobiológiai Társaság 2010. évi Nagygyűlése. Keszthely, Magyarország, 2010, 2010
Szekeres A; Budai A; Nemeth Laszlo; Bartók T; Szécsi Á; Mesterházy Á: Measurement of fumonisin mycotoxins by high-performance liquid chromatography coupled with Corona Charged Aerosol Detector (HPLC-CAD), J. Chrom A (közlésre elküldve), 2012
Szekeres A; Lórántfy L; Kecskeméti A; Szécsi Á;, Mesterházy Á; Vágvölgyi Cs: Purification of Fumonisin B1 by Centrifugal Partition Chromatography, J. Chrom A (közlésre elküldve), 2012
