Der Ausbruch einer Erntekontamination in Kenia veranlasst einen Doktoranden, die Lagerung von Reis zu verbessern

Während die Hälfte der Weltbevölkerung auf Reis als Grundnahrungsmittel angewiesen ist, sind etwa 15 % des jährlich produzierten Reises mit potenziell tödlichen Aflatoxinen kontaminiert. Als sie erkannte, dass diese Substanzen in ihrem Heimatland Kenia lebensbedrohlich waren, beschloss eine wissenschaftliche Mitarbeiterin, sich darauf zu konzentrieren, dieses Risiko durch sicherere Lagerungsmethoden zu beseitigen.

Faith Ouma, Doktorandin am Department of Food Sciences der University of Arkansas, ist die Hauptautorin von „Investigating Safe Storage Conditions to Mitigate Aflatoxin Contamination of Rice“. Dieser Artikel wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Lebensmittelkontrolle.

Ouma schloss sein Grundstudium der Biochemie in Kenia ab, bevor er einen Master-Abschluss erwarb und an der University of Arkansas promovierte. Seine Studie wurde von der Arkansas Agricultural Experiment Station durchgeführt, dem Forschungszweig der Landwirtschaftsabteilung des University of Arkansas Systems. Die Abteilung für Lebensmittelwissenschaften ist Teil des Dale Bumpers College of Agricultural, Food and Life Sciences.

Wenn Reis schlechten Lagerbedingungen wie hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt wird, kann er mit Pilzen kontaminiert werden. Diese können dann natürlich vorkommende toxische Verbindungen, sogenannte Mykotoxine, produzieren, obwohl Forscher noch nicht herausgefunden haben, warum sie diese Toxine produzieren.

Aflatoxine, eine Familie von Mykotoxinen, sind toxische Verbindungen, die von der Internationalen Agentur für Krebsforschung als Karzinogene der Gruppe 1 eingestuft wurden, was bedeutet, dass es ausreichende Beweise dafür gibt, dass sie beim Menschen Krebs verursachen können. Aflatoxine stellen auch ein höheres Risiko für Kinder dar, da sie ihr Immunsystem und ihr Wachstum gefährden.

„In den Vereinigten Staaten stellen Aflatoxine aufgrund der Entwicklung kein großes Problem dar“, sagte Ouma. „Aber dort, wo ich herkomme, in Kenia, ist es einer der Hotspots. Es gab eine Zeit, in der Menschen starben, weil sie mit Aflatoxinen kontaminierten Mais aßen. »

Einer im Jahr 2020 vom Journal of Young Investigators veröffentlichten Studie zufolge kam es in Kenia im Jahr 2004 zum schwersten Aflatoxin-Ausbruch der Welt, der 317 Fälle und 125 Todesfälle zur Folge hatte.

Griffiths Atungulu, außerordentlicher Professor für Lebensmittelwissenschaften und Direktor des Arkansas Rice Processing Program, ist Oumas Berater und Co-Autor. Weitere Co-Autoren sind Kaushik Luthra, ein Postdoktorand in Lebensmittelwissenschaften, und Abass Oduola, ein ehemaliger Doktorand in Lebensmittelwissenschaften.

Das Projekt ist Teil von Oumas größerem Forschungsschwerpunkt auf der Sicherheit von verzehrfertigen Reisprodukten wie Instantreis, den sie während ihrer Doktorarbeit beibehalten wird. Für ihre Forschung zur Reissicherheit gewann sie 2022 den ersten Preis der Arkansas Association for Food Protection für ihr Poster in der Abteilung „Interventionen, Vor- und Nachernte“. Sie wurde auch als herausragende Referentin beim jährlichen internationalen Treffen der anerkannt American Society of Agricultural and Biological Engineers für seinen mündlichen Vortrag im selben Jahr.

Bei Produkten wie Instant-Reis und Reiskuchen besteht ein noch größeres Risiko für eine Aflatoxin-Kontamination. Atungulu wies darauf hin, dass der Produzent die Möglichkeit habe, dieses Risiko bereits in den frühen Phasen der Reisverarbeitung zu mindern. Bei der Weiterverarbeitung zu Produkten wie Instant-Reis und Reiskuchen können selbst hohe Temperaturen von bis zu 200 Grad Celsius die Aflatoxine nach ihrer Herstellung nicht beseitigen. Selbst wenn hohe Temperaturen Aflatoxine wirksam zerstören könnten, würden sie wahrscheinlich die Qualität der Ernährung beeinträchtigen.

„Sobald sich das Gift gebildet hat, wird das Getreide nahezu unbrauchbar“, sagte Atungulu.

Untersuchung der Wachstumsbedingungen

Die Forscher versuchten herauszufinden, wie die Bildung von Aflatoxinen verhindert werden kann, indem sie den Einfluss von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Lagerzeit und Luftfeuchtigkeit auf das Wachstum des Toxins maßen.

Reis von einer Farm in Hazen wurde gesammelt und in zwei Kategorien eingeteilt: roher Reis, brauner Reis und gemahlener Reis. Roher Reis wird nicht verarbeitet und hat noch seine Schale bzw. harte Schutzhülle, brauner Reis dagegen nicht. Der gemahlene Reis wird von der Schale und den Kleieschichten befreit. Die Proben jeder Reissorte wurden dann in autoklavierten oder dampfsterilisierten Reis und nicht autoklavierten Reis unterteilt. Alle Proben wurden mit Aspergillus flavus geimpft, einer Pilzart, die Aflatoxine produziert, und das Team überwachte dann den Aflatoxinspiegel.

„Wir wollten die Umgebungen bestimmen, die es diesen Pilzen ermöglichen würden, selbstbewusst genug zu sein, um mit der Produktion des Toxins zu beginnen“, sagte Atungulu.

Die Forscher maßen Ergosterol, eine Substanz, die in den Zellwänden von Pilzen vorkommt, und die Menge an Aflatoxin B1, einem starken Toxin, das mit Leberkrebs und einer Unterdrückung des Immunsystems in Zusammenhang steht. Die Forscher fanden heraus, dass Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit die größten Auswirkungen auf das Pilzwachstum hatten und einen noch größeren Einfluss hatten, wenn sie zusammen vorhanden waren. Sie fanden außerdem heraus, dass brauner Reis aufgrund der Fette in seiner Kleie einen besonders hohen Aflatoxin-B1-Gehalt aufweist, der Kohlenstoff liefern kann, um das Pilzwachstum und die Aflatoxinproduktion zu steigern.

Oumas Studie zeigte, dass geeignete Lagerbedingungen für Reis, um das Risiko von Aflatoxinen nach der Ernte zu verringern, eine Temperatur unter 20 Grad Celsius bzw. 68 Grad Fahrenheit und eine relative Luftfeuchtigkeit unter 75 Prozent umfassen. Obwohl die Forschung sorgfältige Messungen des Pilz- und Aflatoxinspiegels bei verschiedenen Temperaturen, Luftfeuchtigkeiten und anderen Parametern umfasste, hofft Ouma, dass ihre Arbeit zwei Auswirkungen haben wird.

„So sehr ich Daten veröffentlichen möchte, möchte ich auch etwas finden, das dabei helfen kann, ein reales Problem zu lösen, wenn ich nach Hause komme“, sagte Ouma.