Mycotoxine: hoe technologie de onzichtbare schimmelgifstoffen in ons voedsel opspoort
Mycotoxinen zijn giftige stoffen die schimmels aanmaken wanneer ze op gewassen groeien, zoals graan, maïs, noten of koffiebonen. Je kunt het vergelijken met een verdedigingsmechanisme: de schimmel produceert een chemisch wapen om concurrenten weg te houden, maar dat wapen is ook giftig voor mens en dier. Het venijnige is dat je een mycotoxine niet ruikt, proeft of ziet — zelfs voedsel dat er volkomen normaal uitziet, kan besmet zijn.
Het probleem is niet nieuw, maar wint aan urgentie. Door klimaatverandering groeien schimmels als Aspergillus en Fusarium op plekken en momenten waar ze vroeger nauwelijks voorkwamen, ook in Noord-Europa. Tegelijk ontstaat er nieuwe technologie om deze gifstoffen sneller, goedkoper en nauwkeuriger op te sporen: van laboratoriumapparatuur tot camera's met kunstmatige intelligentie die besmette maïskorrels er op de lopende band uitpikken. Dit artikel legt uit wat mycotoxinen zijn, welke techniek erachter zit om ze te bestrijden, en hoe ver die technologie inmiddels is.
Wat is het precies?
Mycotoxinen zijn secundaire metabolieten: stofjes die schimmels niet nodig hebben om te overleven, maar wel aanmaken onder stress, bijvoorbeeld bij vocht, hitte of beschadiging van de plant. Er bestaan honderden soorten, maar een handvol komt in de voedselketen het vaakst voor en is het best onderzocht.
Aflatoxine, gemaakt door de schimmels Aspergillus flavus en Aspergillus parasiticus, is de bekendste en gevaarlijkste groep. Het komt voor in pinda's, maïs en boomnoten en staat bekend als kankerverwekkend voor de lever. Ochratoxine A (Aspergillus- en Penicillium-soorten) treft onder meer koffie, wijn en granen en is schadelijk voor de nieren. Deoxynivalenol (ook wel DON of 'vomitoxine' genoemd) en zearalenon worden gemaakt door Fusarium-schimmels op tarwe en maïs; DON veroorzaakt misselijkheid, zearalenon verstoort hormoonhuishoudingen. Fumonisine, eveneens van Fusarium, komt vooral in maïs voor. Patuline ten slotte ontstaat door Penicillium expansum in rottend fruit, met name appels, en duikt daardoor soms op in appelsap.
Om deze stoffen op te sporen, bestaan er in grote lijnen drie technieken. De eerste is chromatografie gecombineerd met massaspectrometrie (vaak afgekort als LC-MS/MS): een laboratoriummethode die stoffen in een monster scheidt en vervolgens op gewicht en structuur identificeert. Dit is de gouden standaard qua nauwkeurigheid, maar traag en duur. De tweede is de immunoassay, zoals de ELISA-test: hierbij binden antilichamen specifiek aan een mycotoxine, waarna een kleurreactie de aanwezigheid en hoeveelheid verraadt — vergelijkbaar met het principe achter een zwangerschapstest of coronasneltest. De derde, relatief nieuwe route is optische sortering: korrels worden belicht met ultraviolet licht of nabij-infrarood, waarbij besmette korrels een net iets andere fluorescentie of kleurpatroon vertonen. Camera's registreren dat verschil en een algoritme, vaak getraind met deep learning, beslist per korrel of die wordt weggeblazen.
Wat wil men ermee bereiken?
Het primaire doel is volksgezondheid. Aflatoxine wordt door het Internationaal Agentschap voor Kankeronderzoek (IARC) van de Wereldgezondheidsorganisatie geclassificeerd als bewezen kankerverwekkend voor mensen, en chronische blootstelling via besmet voedsel is in delen van Afrika en Azië een reëel gezondheidsprobleem, met name in combinatie met hepatitis B.
Daarnaast spelen economische belangen mee. Een lading graan of pinda's die de wettelijke grenswaarden overschrijdt, mag niet verkocht worden en moet vernietigd of afgevoerd worden naar een lagere bestemming, zoals diervoer met strengere beperkingen. Voor boeren, handelaren en voedselverwerkers gaat het al snel om aanzienlijke financiële schade. Snellere en goedkopere detectie aan het begin van de keten — het liefst al bij de oogst — voorkomt dat verontreinigd product onnodig ver reist voordat het wordt afgekeurd.
Een derde motief is regelgeving. In de Europese Unie legt Verordening (EG) Nr. 1881/2006 maximale gehaltes vast voor diverse mycotoxinen in specifieke voedingsmiddelen. Bedrijven zijn wettelijk verplicht te controleren of hun producten daaraan voldoen, wat een permanente vraag naar betrouwbare en betaalbare testmethoden creëert.
Voorbeelden uit de praktijk
Een bekend voorbeeld van optische sorteertechniek is de LumoVision-sorteermachine van het Zwitserse bedrijf Bühler, die maïskorrels met ultraviolet licht belicht en met camera's en beeldherkenning korrels met een aflatoxine-verdachte fluorescentie uit de stroom haalt, nog voordat het graan de fabriek verlaat.
Op onderzoeksniveau liep tussen 2016 en 2021 het Europese Horizon 2020-project MycoKey, waarin tientallen universiteiten en bedrijven uit Europa, Afrika en Azië samenwerkten aan een geïntegreerde aanpak van mycotoxinebeheer, van veld tot bord, inclusief nieuwe detectiesensoren en voorspellingsmodellen voor besmettingsrisico's.
In Nederland is Wageningen University & Research, met het voormalige instituut RIKILT als kartrekker, al decennialang een van de toonaangevende centra voor mycotoxine-onderzoek, met werk aan zowel referentiemethoden voor laboratoria als snellere veldtesten.
Voor de praktijk op de boerderij en in de handel bieden bedrijven als het Oostenrijkse Romer Labs en het Amerikaanse Neogen kant-en-klare sneltestkits, gebaseerd op het ELISA- of lateral-flow-principe, waarmee binnen enkele minuten een indicatieve uitslag mogelijk is zonder laboratorium.
Verder wordt er onderzoek gedaan naar goedkope, draagbare biosensoren die met aptameren (kunstmatig ontworpen DNA- of RNA-fragmenten die specifiek aan een mycotoxine binden) direct in het veld een elektrisch of optisch signaal geven, wat de afhankelijkheid van dure laboratoriumapparatuur verder moet verkleinen.
Hoe ver is de techniek?
De laboratoriummethoden op basis van chromatografie zijn volwassen en algemeen geaccepteerd als referentie, maar blijven kostbaar en traag: monsters moeten vaak worden opgestuurd en de uitslag duurt dagen. Sneltests met antilichamen zijn al breed in gebruik bij inkoopcontroles van graan en veevoer, en zijn betrouwbaar genoeg voor een eerste screening, al zijn ze doorgaans minder precies dan laboratoriumanalyse en gevoelig voor foutpositieven.
Optische sorteertechniek met UV-licht en AI wordt inmiddels commercieel toegepast door grote verwerkers van maïs en pinda's, vooral in landen met een hoog aflatoxinerisico zoals delen van de Verenigde Staten, Afrika en Zuid-Amerika. De techniek werkt het best voor aflatoxine, omdat die stof een relatief herkenbare fluorescentie veroorzaakt; voor andere mycotoxinen zoals DON is optische sortering minder effectief, omdat een zichtbaar of fluorescerend kenmerk vaak ontbreekt.
Draagbare biosensoren op basis van aptameren zitten grotendeels nog in de onderzoeksfase. Ze presteren in het laboratorium veelbelovend, maar schalen naar een goedkoop, robuust product dat ook buiten een gecontroleerde omgeving betrouwbaar werkt, blijkt in de praktijk lastig. Een ander obstakel is bemonstering: mycotoxinen zijn zeer ongelijk verdeeld binnen een partij graan, waardoor zelfs een perfecte testmethode een verkeerd beeld kan geven als het genomen monster toevallig niet representatief is.
Een structurele zorg is dat klimaatverandering het risicogebied van bepaalde schimmels verschuift. Onderzoek van onder meer de Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid (EFSA) wijst erop dat warmere en drogere zomers de kans op aflatoxinebesmetting van maïs in Zuid- en Midden-Europa kunnen vergroten, een risico dat voorheen vooral in (sub)tropische regio's speelde. Hoe hard en snel dit effect optreedt, is met onzekerheid omgeven en verschilt sterk per regio en per jaar.
Wie werken eraan?
In Nederland is Wageningen University & Research met verschillende onderzoeksgroepen actief op het gebied van mycotoxinedetectie en risicobeoordeling, in nauwe samenwerking met de Nederlandse Voedsel- en Warenautoriteit (NVWA), die toezicht houdt op naleving van de Europese normen.
Op Europees niveau stelt de Europese Commissie de wettelijke grenswaarden vast, terwijl EFSA de wetenschappelijke risicobeoordelingen levert waarop dat beleid steunt. Wereldwijd zijn de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (FAO) en de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) betrokken bij richtlijnen en onderzoek, met name gericht op landen waar mycotoxinebesmetting een groter gezondheidsprobleem vormt.
Op het gebied van technologie zijn naast Bühler ook andere fabrikanten van optische sorteermachines actief, evenals gespecialiseerde testbedrijven als Romer Labs en Neogen. Universiteiten in de Verenigde Staten, China en diverse Afrikaanse landen investeren daarnaast in onderzoek naar goedkope sneltests, mede omdat aflatoxinebesmetting in de landbouw in delen van Afrika en Azië een aanzienlijk en aanhoudend gezondheidsrisico blijft.