Progress in Plant Protection

Naturalne i syntetyczne substancje toksyczne występujące w roślinach rolniczych i ich produktach
Natural and synthetic toxic substances occurring in agricultural plants and their products

Magdalena Jankowska, e-mail: m.jankowska@iorpib.poznan.pl

Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Terenowa Stacja Doświadczalna w Białymstoku, Chełmońskiego 22, 15-195 Białystok, Polska

Bożena Łozowicka, e-mail: B.Lozowicka@iorpib.poznan.pl

Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Terenowa Stacja Doświadczalna w Białymstoku, Chełmońskiego 22, 15-195 Białystok, Polska
Streszczenie

Rośliny rolnicze i ich produkty stanowią ważny element diety każdego człowieka. Obok niezbędnych i cennych substancji budulcowych i energetycznych mogą zawierać substancje toksyczne powstające podczas uprawy, zbioru, przetwarzania, przechowywania i transportu. W grupie naturalnych toksyn można wyróżnić alkaloidy stanowiące pierwotne metabolity wytwarzane przez rośliny oraz mykotoksyny będące wtórnymi metabolitami grzybów pleśniowych. Do syntetycznych substancji należą zanieczyszczenia pozostałościami środków ochrony roślin. Alkaloidy występują w wielu gatunkach roślin rolniczych m.in. Brassicaceae, Fabaceae, Leguminosae i Solanaceae, a najczęściej spotykanymi alkaloidami są atropina i skopolamina m.in. w produktach zbożowych, herbatach ziołowych i warzywach strączkowych. Mykotoksyny są produkowane przez trzy rodzaje grzybów pleśniowych – Aspergillus, Penicillium i Fusarium. Regularnie występują w zbożach i paszach oraz ziołach np. aflatoksyna B1, ochratoksyna A, trichoteceny. Pozostałości substancji czynnych środków ochrony roślin wykrywane z największą częstotliwością to fungicydy np. boskalid, imazalil, fludioksonil oraz insektycydy np. acetamipryd, w głównej mierze w owocach, rzadziej w warzywach. Przedmiotem pracy była meta-analiza publikacji naukowych dotycząca naturalnych i syntetycznych substancji toksycznych w zakresie ich charakterystyki oraz występowania w roślinach rolniczych i produktach rolniczych.

 

Agricultural plants and their products is an important element of human diet. They are eagerly consumed and used in addition to necessary and valuable building and energy substances may contain toxic substances arising during cultivation, harvesting, processing, storage and transport. In the group of natural toxins, alkaloids are the primary metabolites produced by plants and mycotoxins are secondary metabolites of mold fungi. Synthetic substances are pesticide residues. Alkaloids are found in many range of agricultural plant species, including Brassicaceae, Fabaceae, Leguminosae and Solanaceae, and the most common alcaloids are atropine and scopolamine, e.g. in cereal products, herbal teas and legumes. Mycotoxins are produced by three types of fungis – Aspergillus, Penicillium and Fusarium. Regularly are found in cereals and feeds and herbs, e.g. aflatoxin B1, ochratoxin A, trichothecenes. The pesticide residues detected with the highest freqency are fungicides, e.g. boscalid, imazalil, fludioxonil and insecticides, e.g. acetamiprid, mainly in fruit, less often in vegetables. The subject of the work was a meta-analysis of scientific publications regarding natural and synthetic toxic substances in terms of their characteristics and occurrence in agricultrual plants and their products.

Słowa kluczowe
toksyny; pestycydy; mykotoksyny; alkaloidy; bezpieczeństwo żywności; rośliny rolnicze; toxins; pesticides; mycotoxins; alkaloids; food safety; agricultural plants
Referencje

Alshannaq A., Yu J.H. 2017. Occurrence, toxicity, and analysis of major mycotoxins in food. International Journal of Environmental Research and Public Health 14 (6): 632. DOI:10.3390/ijerph14060632

 

Andersson H., Tago D., Treich N. 2014. Pesticides and health: a review of evidence on health effects, valuation of risks, and benefitcost analysis. Risk Management 24: 203−295. ISBN 978-1-78441-029-2.

 

Boevre M., Mavungu J.D., Landshchoot S., Audenaert K., Eeckhout M., Maene P. 2012. Natural occurrence of mycotoxins and their masked forms in food and feed products. World Mycotoxin Journal 5 (3): 207–219. DOI: 10.3920/WMJ2012.1410

 

BPDB. Bio-Pesticides Database. 2020. University of Hertfordshire. https://sitem.herts.ac.uk/aeru/projects/bpdb/index.htm

 

Chełkowski J. 2003. Mikotoksyny, grzyby toksynotwórcze i mikotoksykozy. Wersja on-line www.cropnet.pl/mycotoxin

 

Czernyszewicz E., Pawlak J. 2012. Uwarunkowania i kierunki zapewnienia bezpieczeństwa i jakości owoców i warzyw. Zarządzanie i Finanse / Journal of Management and Finance 3 (3): 114−132.

 

Duarte S.C., Pena A., Lino C.M. 2010. A review on ochratoxin A occurrence and effects of processing of cereal and cereal derived food products. Food Microbiology 27 (2): 187–198. DOI: 10.1016/j.fm.2009.11.016

 

EFSA Journal 2017. Risks for human health related to the presence of pyrrolizidine alkaloids in honey, tea, herbal infusions, and food supplements. EFSA Journal 15 (7): 4908. DOI:10.2903/j.efsa.2017.4908

 

EFSA Journal 2018. Human acute exposure assessment to tropane alkaloids. EFSA Journal 16 (2): 5160. DOI: 10.2903/j.efsa.2018.5160

 

EFSA Journal 2020. The 2018 European Union report on pesticide residues in food. EFSA Journal 18 (4): 6057. DOI: 10.2903/j.efsa.2020.6057

 

Fernandez-Cruz M.L., Mansilla M.L., Tadeo J.L. 2010. Mycotoxins in fruits and their processed products: Analysis, occurrence and health implications. Journal of Advanced Research 1 (2): 113−122. DOI: 10.1016/j.jare.2010.03.002

 

Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy 2018 i 2019. Sprawozdanie roczne za 2018 i 2019 rok zadanie 1.7 „Analiza pozostałości środków ochrony roślin i mikotoksyn w płodach rolnych pochodzących z produkcji pierwotnej oraz w wodach podziemnych i powierzchniowych w pobliżu miejsc produkcji”.

 

Instytut Ogrodnictwa 2020. Metodyka integrowanej produkcji jabłek. Opracowanie zbiorowe Instytutu Ogrodnictwa w Skierniewicach pod kierunkiem prof. dr hab. Piotra Sobiczewskiego. Instytut Ogrodnictwa, Skierniewice, 62 ss.

 

Jenkins W.M., Jenkins A.E., Jenkins A.L., Brydson C. 2020. Why a Plant-Based Diet? – Chapter 6. s. 181−207. W: The Portfolio Diet for Cardiovascular Disease Risk Reduction. An Evidence Based Approach to Lower Cholesterol through Plant Food Consumption. Academic Press, Cambrige, 236 ss. ISBN 978-0-12-810510-8. DOI:10.1016/B978-0-12-810510-8.00006-6

 

Kaczyński P., Łozowicka B. 2020. A novel approach for fast and simple determination pyrrolizidine alkaloids in herbs by ultrasound-assisted dispersive solid phase extraction method coupled to liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 187: n113351. DOI: 10.1016/j.jpba.2020.113351

 

Lengai G.M.W., Muthomi J.W., Mbega E.R. 2020. Phytochemical activity and role of botanical pesticides in pest management for sustainable agricultural crop production. Scientific African 7: e00239. DOI: 10.1016/j.sciaf.2019.e00239

 

Li F., Jiang D., Zheng F., Chen J., Li W. 2015. Fumonisins B1, B2 and B3 in corn products, wheat flour and corn oil marketed in Shandong province of China. Food Additives and Contaminants: Part B 8 (3): 169–174. DOI: 10.1080/19393210.2015.1028480

 

Łozowicka B., Ilyasova G., Kaczyński P., Jankowska M., Rutkowska E., Hrynko I., Mojsak P., Szabuńko J. 2016. Multi-residue methods for the determination of over four hundred pesticides in solid and liquid high sucrose content matrices by tandem mass spectrometry coupled with gas and liquid chromatograph. Talanta 151: 51−61. DOI: 10.1016/j.talanta.2016.01.020

 

Łozowicka B., Hrynko I., Kaczyński P., Rutkowska E., Jankowska M., Mojsak P. 2015. Occurrence of pesticide residues in fruit from Podlasie (Poland) in 2012. Journal of Plant Protection Research 55 (2): 142–150. DOI: 10.1515/jppr-2015-0018

 

Łozowicka B., Rutkowska E., Hrynko I., Jankowska M., Kaczyński P. 2014. Opracowanie i optymalizacja metody oznaczania pozostałości środków ochrony roślin w liściach. Progress in Plant Protection 54 (4): 412–418. DOI: 10.14199/ppp-2014-070

 

Łozowicka B., Jankowska M., Rutkowska E., Hrynko I., Kaczynski P., Micinski J. 2013. The evaluation of a fast and simple pesticide multiresidue method in various herbs by gas chromatography. Journal of Natural Medicines 68 (1): 95–111. DOI: 10.1007/s11418-013-0777-9

 

Marin S., Ramos A.J., Cano-Sancho G., Sanchis V. 2013. Mycotoxins: Occurrence, toxicology, and exposure assessment. Food and Chemical Toxicology 60: 218–237. DOI: 10.1016/j.fct.2013.07.047

 

Matamoros V., Calderón-Preciado D., Domínguez C., Bayona J.M. 2012. Analytical procedures for the determination of emerging organic contaminants in plant material: A review. Analytica Chimica Acta 722: 8–20. DOI: 10.1016/j.aca.2012.02.004

 

Matyjaszczyk E. 2011. Active substances used in plant protection in Poland after the European Union accession. Journal of Plant Protection Research 51 (3): 217–224. DOI: 10.2478/v10045-011-0037-5

 

Pereira V.L., Fernandes J.O., Cunha S.C. 2014. Mycotoxins in cereals and related foodstuffs: A review on occurrence and recent methods of analysis. Trends of Food Science and Technology 36 (2): 96–136. DOI: 10.1016/j.tifs.2014.01.005

 

Piqué E., Vargas-Murga L., Gómez-Catalán J., de Lapuente J., Llobet J.M. 2013. Occurrence of patulin in organic and conventional apple-based food marketed in Catalonia and exposure assessment. Food and Chemical Toxicology 60: 199–204. DOI: 10.1016/j.fct.2013.07.052

 

PPDB. Pesticide Properties Database 2020. University of Hertfordshire. http://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/en/index.htm

 

RASFF Annual Report 2018. https://ec.europa.eu/food/sites/food/files/safety/docs/rasff_annual_report_2018.pdf

 

Regulation (EC) No 396/2005 of the European Parliament and of the Council of 23 February 2005 on maximum residue levels of pesticides in or on food and feed of plant and animal origin and amending Council Directive 91/414/EEC. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32005R0396&from=EN

 

Regulation (EC) No 1881/2006 of 19 December 2006 setting maximum levels for certain contaminants in foodstuffs. https://eurlex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32006R1881&from=EN

 

Rutkowska E., Łozowicka B., Kaczyński P. 2017. Modification of multiresidue QuEChERS protocol to minimize matrix effect and improve recoveries for determination pesticide residues in dried herbs followed by GC-MS/MS. Food Analytical Methods 11: 709–724. DOI: 10.1007/s12161-017-1047-3

 

Roy A. 2017. A review on the alkaloids an important therapeutic compound from plants. International Journal of Plant Biotechnology 3 (2): 1–9.

 

Samsidar A., Siddiqueea S., MdShaaranib S. 2018. A review of extraction, analytical and advanced methods for determination of pesticides in environment and foodstuffs. Trends in Food Science and Technology 71: 188–201. DOI: 10.1016/j.tifs.2017.11.011

 

Schramm S., Köhler N., Rozhon W. 2019. Pyrrolizidine alkaloids: biosynthesis, biological activities and occurrence in crop plants. Molecules 24 (3): 498. DOI: 10.3390/molecules24030498

 

Schrenk D., Gao L., Lin G., Mahony C., Mulder P.P.J., Peijnenburg A., Pfuhler S., Rietjens I.M.C.M., Rutz L., Steinhoff B., These A. 2020. Pyrrolizidine alkaloids in food and phytomedicine: Occurrence, exposure, toxicity, mechanisms, and risk assessment - A review. Food and Chemical Toxicology 136: 111107. DOI: 10.1016/j.fct.2019.111107

 

Sharma A., Shukla A., Attri K., Kumar M., Kumar P., Suttee A., Singh G., Barnwal R.P., Singla N. 2020. Global trends in pesticides: A looming threat and viable alternatives. Ecotoxicology and Environmental Safety 201: 110812. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2020.110812

 

Shi W., Tan Y., Wang S., Gardiner D.M., De Saeger S., Liao Y., Wang C., Fan Y., Wang Z., Wu A. 2017. Mycotoxigenic potentials of Fusarium species in various culture matrices revealed by mycotoxin profiling. Toxins 9 (1): 6. DOI: 10.3390/toxins9010006

 

Stoev S.D. 2013. Food safety and increasing hazard of mycotoxin occurrence in foods and feeds. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 53 (9): 887–901. DOI: 10.1080/10408398.2011.571800

 

Yang L., Stöckigt J. 2010. Trends for diverse production strategies of plant medicinal alkaloids. Natural Products Reports 27 (10): 1469–1479. DOI: 10.1039/c005378c

 

Yang Y., Li G., Wu D., Liu J., Li X., Luo P., Hu N., Wang H., Wu Y. 2020. Recent advances on toxicity and determination methods of mycotoxins in foodstuffs. Trends in Food Science & Technology 96: 233–252. DOI: 10.1016/j.tifs.2019.12.021

Progress in Plant Protection (2021) : 0-0
Data pierwszej publikacji on-line: 2021-02-15 13:55:21
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2021-003
Pełny tekst (.PDF) BibTeX Mendeley Powrót do listy