04. september 2003

Giftigt er bedst

Giftstoffer

Hvis man ikke tænker nærmere over det, lyder det utroligt, at millioner af afrikanere og en del sydamerikanske indianere sætter liv og helbred på spil ved at insistere på at blive ved med at dyrke og spise de giftige udgaver af knoldplanten maniok (kassava), der - hvis den ikke er blevet forarbejdet grundigt - indeholder cyanid nok til at tage livet af en velvoksen mand flere gange. Det sker på trods af, at der er blevet fremavlet helt ugiftige sorter. Og er det nu så utroligt igen?

Hver jul mæsker rigtig mange danskere sig i marcipan, hvor én af råvarerne er bitre mandler, der indholder den samme type gift som maniok.

Det er nemlig de bitre mandler, der giver netop den marcipansmag, som så mange danskere sætter pris på. Mandlerne bliver grundigt forarbejdet, så der kun er en minimal rest cyanid tilbage i den færdige marcipan. Det er det samme for afrikanerne: Nogle af de giftige manioksorter har også en smagsfordel frem for de ugiftige.

Derudover har afrikanerne en række skadedyr og tyveri fra deres marker at tænke på. Også her har de giftige udgaver af maniok en fordel, som opvejer besværet med at forarbejde dem.

Og afrikanerne har styr på forarbejdningen - i hvert fald, hvis de ikke står i en akut mangelsituation, hvor tingene skal gå lidt stærkt. Det viser undersøgelser, som en international forskergruppe med fødevaretoksikolog Leon Brimer fra Det Biovidenskabelige Fakultet som deltager har foretaget.

Maniok. På billedet til venstre taler en kvindelig farmer med forskerne i marken. På billedet til højre er maniokrødderne gravet op for at blive analyseret i laboratoriet. Foto: Leon Brimer


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Når man overhovedet dyrker maniok i så stor stil både i Afrika og Sydamerika, skyldes det, at den kan klare både tørke og oversvømmelser, samt at den er nem at formere: Man skærer et 10 cm langt stykke af stængelen som man stikker i jorden, så slår den rødder, og der kommer en ny maniokplante. Der har eksisteret ugiftige sorter i årtier.

Inden for de sidste par år har forskerne også taget den nye teknologi i brug og har gensplejset en maniok uden de giftige cyanogene glykosider (se "Genteknologi som ulandsbistand", BioInfo Nyt november 1999).

Men i mange områder af Afrika dyrkes de ikke i særlig stor stil. I stedet bearbejder afrikanerne deres giftige sorter efter århundrede gamle fremgangsmåder - som typisk inkluderer en udvaskning et par dage efterfulgt af lufttørring og findeling, eller efterfulgt af findeling og fermentering (forgæring).

Det fermenterede produkt kan så efterfølgende videreforarbejdes på forskellig måde - for eksempel ristes eller koges til grød. Hele processen tager 4 -5 dage, alt efter hvilket produkt man vil opnå.

Slutproduktet er normalt et helt ugiftigt produkt, men ind imellem går det galt: Man tager et par genveje i forarbejdningsprocessen, måske fordi man er sulten, og resultatet kan være døden. Hvis det er en svagere forgiftning, der sker ofte, får man en kronisk cyanidforgiftning kaldet konzo.

Det er en sygdom i centralnervesystemet, som giver lammelser i benene. Man får en stiv gang med tåspidsgang og bliver meget kraftigt invalideret.

Den er set en del steder i Afrika, hvor man har en meget ensidig kost på maniok, og hvor man samtidig over en længere periode har været i en situation hvorden cyanogene maniok ikke er blevet afgiftet tilstrækkeligt.

Gift giver sikkerhed

Leon Brimer, der arbejder på Institut for Farmakologi og Patobiologi er sammen med kolleger fra en række europæiske og afrikanske lande involveret i en række projekter, hvor det bliver undersøgt, hvad er det for sorter, man dyrker lokalt forskellige steder i Afrika.

De studerer hvad bønderne ved om sorterne, hvorfor de dyrker dem, og hvordan man forarbejder dem. Forskergruppen har desuden set på forskellige aspekter ved fermentering af maniok.

De har blandt andet undersøgt, hvilke mikroorganismer eller enzymer der skal til for at nedbryde giftstofferne, hvad der bliver af giftstofferne, og i hvilken grad maniokken afgiftes ved den traditionelle forarbejdning.

Arbejdet har primært været feltarbejde i Malawi, hvor Leon Brimer og hans kolleger interviewede en række bønder om de forskellige manioksorter, de dyrkede på deres marker.

Disse interviews gav blandt andet svar på, hvorfor bønderne stadig foretrækker de giftige sorter. Svaret er fødevaresikkerhed:

"Under de forhold, der hersker mange steder i Afrika syd for Sahara, er der er to, måske tre årsager til fødevareusikkerhed: For det første er der dårlige klimatiske forhold, og der er maniok under alle omstændigheder god. Den anden årsag er, at man kun lige har, hvad man skal bruge, og det har naboen og éns familie også," fortæller Leon Brimer og uddyber:

"Når der er knappe ressourcer, kan man godt finde på at høste naboens, venners eller bekendtes rødder uden lige at informere dem om det. Det gør man ikke, hvis de er høj-cyanogene, for så skal de forarbejdes, og forarbejdningen foregår i "community pools" - det vil sige, at man har nogle vandhuller, hvor man lægger rødderne til udblødning, før de eventuelt skal videreforarbejdes ved fermentering."

"Det foregår i fuld offentlighed, så hvis A, om hvem alle ved, at vedkommende har da ikke meget på sin mark i øjeblikket, pludselig begynder at forarbejde en større mængde, så er der hurtigt nogen, der finder ud af, at den må da være taget fra B's marker, hvor der pludselig mangler noget."

"Der bliver også gjort meget ud af, at kvinderne har kontrollen over familiens fødevareforsyning, således at manden ikke kan høste og sælge rødderne på markedet for at få penge til øl eller lignende. Det er kvinderne, der dyrker, høster og forarbejder maniokken, og de har dermed kontrollen over, hvad der er til familien og kan sørge for, at det bliver distribueret nogenlunde," fortæller Leon Brimer.

"Den tredje grund til at dyrke de giftige sorter er, at de giver et større udbytte når man ser dem i sammenhæng med skadedyr. Det er meget kontroversielt forstået på den måde, at man i forskerkredse har diskuteret det i årtier. Man har lavet mange markforsøg, der sådan set viser, at der ikke er de store forskelle på udbyttet, når man sammenligner de fremavlede lavcyanogene sorter og de højcyanogene sorter, uanset om man sprøjter eller ikke. Derfor er det ofte blevet fremhævet, at der ikke er de store problemer hverken med svampesygdomme eller med insektangreb, som retfærdiggør, at man bruger de højcyanogene sorter," siger Leon Brimer.

"Men det viser sig, at når man kommer ud til småbønderne, så tænker de i andre skadedyr end dem, vestligt uddannede agronomer tænker på - nemlig aber og svin. De høster maniok, men de tager ikke de højcyanogene - de kan godt smage at de er giftige. De bliver altså ikke gravet op af aber eller svin, og de bliver heller ikke spist af aberne, når de hænger til tørring. Så det er jo altså et andet udbud af skadedyr på en afgrøde, end vi måske normalt tænker på. Og i den henseende har de højcyanogene sorter en fordel" fortæller Leon Brimer.

Cellerne kvæles

Cyanid virker ved at blokere cytochromerne i elektrontransportkæden i mitochondrierne, sådan at elektrontransporten og den oxidative fosforylering i den enkelte celle blokeres.

Derudover konkurrerer cyaniden med ilt om bindingen til blodets hæmoglobin, sådan at iltforsyningen til kroppens celler kan hæmmes.

I maniok findes cyaniden i form af to forskellige cyanogene glukosider - det vil sige glukose bundet til en molekyledel som indeholder en nitrilgruppe - linamarin og lotaustralin.

Giftige glukosider findes i en række andre planter også (for eksempel bitter mandel og hørfrø). Stofferne har en lidt forskellig struktur, men fælles for dem er, at de kan nedbrydes af enzymet ß-glukosidase, som også findes i planterne.

ß-glukosidasen ligger cellulært adskilt fra glykosiderne. I det øjeblik, maniok-rødderne findeles, frigøres ß-glukosidasen og de cyanogene glukosider fra cellerne, og de blandes.

Da der samtidig er 70% vand i sådan en rod, er der et udmærket miljø for selve reaktionen. Når et menneske eller et dyr tygger rødderne, sker der det samme. Desuden kan bakterierne i vores tarm frigive ß-glukosidaser.

Nedbrydningen ved hjælp af ß-glucosidase sker over flere reaktionstrin, hvor der undervejs bliver frigivet HCN- blåsyre.

Nedbrydning af cyanogene glukosider ved hjælp af ß-glukosidase

For år tilbage troede forskerne, at da HCN fordamper ved 27 grader, var det nok at rødderne blev findelt, men sådan forholder det sig ikke:

"Det viser sig, at overholdes procedurerne ikke, og går nedbrydningsprocessen ikke helt til ende, får man en stor rest af et af mellemprodukterne - cyanhydrin, som er ret stabil ved sur pH. Den kan eksistere i årevis, og den kan danne nye løse bindinger til glukosen. Først ved neutral pH, forsvinder den. Problemet er, at mange af de traditionelle forarbejdningsmetoder er fermenteringer," fortæller Leon Brimer.

"Fermenteringer slutter oftest ved en naturlig udvælgelse med mælkesyrebakterier og bliver ret sure - pH 2½-3½. Det gør faktisk, at denne cyanhydrin i høj grad bliver bevaret. Når man så for eksempel rister det fermenterede produkt, splittes og fordamper cyanhydrinen ved den høje temperatur. Det samme gælder ved total tørring. Men hvis man ikke får alle procedurerne gennemført, ligger cyanhydrinen og frigør HCN, når man spiser den ikke færdigtforarbejdede maniok," forklarer han.

"Hvis man udfører procedurerne efter alle kunstens regler og følger de procedurer, som man har gjort i århundreder, viser det sig som regel, at produkterne er helt ugiftige, når de er færdige. Til stor forbløffelse for mikrobiologer og mig selv, som er levnedsmiddeltoksikolog, viser det sig også, at disse produkter ofte er bemærkelsesværdigt fri for svampegifte efter forgæringerne, hvor man typisk ikke har styr på, hvilke mikroorganismer, der er i spil," siger han.

"Det betyder ikke, at de ikke findes eller at proceduren ikke kan gøres bedre, men der findes ofte langt færre, end man havde regnet med. Det har højst sandsynligt at gøre med en selektion blandt mikroorganismerne undervejs i fermenteringerne" forklarer Leon Brimer.

Cool eller bitter?

Leon Brimer og hans kollegers undersøgelser viste også, at de kvindelige bønder havde ret godt styr på, hvilke sorter, de havde på deres marker.

De vidste, hvor giftige de var, og dermed hvad de skulle gøre ved rødderne, før de blev serveret for familien.

Den måde, de checkede giftigheden på, var at smage på rodspidserne - en teknik, der tidligere blev brugt herhjemme, når husmødrene var ved grønthandleren for at købe agurker, fortæller Leon Brimer:

"Når min mor skulle købe en agurk hos grønthandleren, spurgte hun: "Er den bitter?", hvorefter grønthandleren tog en kniv og skar et lille stykke af spidsen, som han gav min mor. Hun smagte på den, og hvis den var bitter, fik hun en anden. I dag er agurkerne pakket ind i plastic, fordi vi har fået avlet bitterstofferne helt væk."

"Præcis den samme smagstest foretager mange farmere i Afrika - blandt andet i Malawi. Vi undersøgte nærmere, hvordan de foretog den test, og de blev bedt om at gradere deres smagsoplevelse på en 5-skala fra meget sød til meget bitter - eller meget cool, som de kalder det, vi traditionelt kalder sød," fortæller Leon Brimer og fortsætter:

"Maniokrødderne blev transporteret til et laboratorium, vi havde oprettet på en lokal rådgivningsstation, hvor de blev delt i to. Den ene halvdel blev smagt af et trænet smagspanel og placeret på den samme 5-skala, den anden blev analyseret for cyanogene glykosider på en laboratorium, jeg havde oprettet sammen med en kemiker fra universitetet i Malawi."

"Vi fandt ud af, at de kvindelige farmere til en hvis udstrækning er i stand til at forudsige, hvor cyanogen en given rod er. De kan groft set dele dem ind i tre grupper - helt ugiftige, mellem og kraftigt giftige. Ved brug af smagspanelet fandt vi ud af, at det ser ud til, at indholdet af cyanogene glykosider har en meget kraftig sammenhæng med bitter smag. Det er en teori, der ofte er blevet fremsat, men der er ikke nogen der har bevist det før."

"Bitter smag er altså en indikator for kvinderne, ligesom vi i vores samfund tidligere smagte på vores agurker og dermed testede, om det var en vi skulle have eller ikke skulle have. I dette tilfældes bruges det til at afgøre om roden skal bearbejdes eller ikke" fortæller Leon Brimer.

Maniokindustri?

Udover at undersøge småbøndernes forarbejdningsmetoder, har Leon Brimer sammen med en gruppe tekniske mikrobiologer fra Tuscia Universitetet i Italien og levnedsmiddelmikrobiologer fra Wacheningen i den samme årrække set på, hvilke mikroorganismer der er gode til at fermentere maniok.

Formålet har været at finde frem til bakterier, der kan bruges til en egentlig produktion af enzymer til nedbrydning af cyanogene glykosider i industriel skala.

En sådan industri findes slet ikke endnu, men Leon Brimer forventer, at en afrikansk parallel til vores vestlige højt udviklede levnedsmiddelindustri med dens udstrakte brug af enzymer vil være en realitet inden for et årti eller to:

"Et af de steder, jeg forventer, der vil ske noget er i Nigeria, der allerede nu er verdens største maniokproducent, og produktionen er eksponentielt stigende. Her bliver der lavet snackprodukter og ethanol, men man prøver også at industrialisere nogle af de traditionelle fermenterede produkter som for eksempel gari, som er en slags mel."

"En af de ting, man arbejder meget med, når man idustrialiserer en proces, er hastigheden af forarbejdningen. Der er ikke mange levnedsmiddelindustrier, der ønsker at køre en fermenteringsproces længere end nødvendigt, og kan man skære nogle dage af, vil man gerne det. Og så er det, det kan gå galt - det er præcis det, der sker, de steder, vi ser akut forgiftning," fortæller Leon Brimer og forklarer:

"Der to muligheder for opbygningen af sådan en industri, hvis den skal være sikker: Enten skal vi sikre, at der kun tages ikke-cyanogene manniok ind - hvilket ikke er det, der produceres af størstedelen af de lokale bønder i dag, selv om man altså har forsøgt at få dem til det i årtier. Eller også skal vi forberede en overgangsperiode, hvor en sådan industri vil være i stand til at forarbejde de cyanogene maniok på en sikker måde."

"Den gruppe, jeg er med i, har valgt at satse på det sidste, og vi har forsøgt at optimere produktionen af forskellige enzymer. Målet er at se, om det kan det lade sig gøre at producere nogle, der er højeffektive til afgiftning af maniok under fermentering i stor skala. Jeg vil ikke sige, at vi har fundet løsningen, men vi har da ved hjælp af traditionelle metoder - vi har ikke været inde i genteknologi - udvalgt nogle mikroorganismer, primært svampe, som har været i stand til at producere høje koncentrationer af relativt højeffektive ß-glukosidaser."

"Disse svampe har vi forbedret produktionen af ved traditionelle fermenteringsbetingelser, det vil sige ved at kigge på næringsstofferne under tankformeringen af svampene og udvindingsmetoderne for enzymerne bagefter. Så har vi endelig testet dem under fabrikation af traditionelle afrikanske fermenterede produkter, især gari. Det er lavet i samarbejde mellem tre universiteter, der har ikke været koblet nogen industripartner på" beretter Leon Brimer.

Skal sikres forskning

Som tidligere nævnt findes der allerede ugiftige sorter af maniok. Der arbejdes også intenst med at udvikle en ugiftig maniok ved hjælp af anti-sense genteknologi (BioInfo Nyt november 1999).

Dette arbejde foregår blandt andet på Center for Molekylær Plantebiologi (PlaCe) på Det Biovidenskabelige Fakultet.

Det er et arbejde, Leon Brimer ikke ser noget galt i, men han anbefaler, at man ikke glemmer dem, der i dag dyrker og lever af de giftige sorter:

"Jeg synes ikke det er nogen dårlig idé at fjerne cyaniden. Jeg vil dog pointere, at det er meget vigtigt, i hvert fald i de kommende mange år, at vi, andre landbrugsuniversiteter og dem, der støtter op om forskningsprojekter, for eksempel Danida, gør sig klart, at vi skal arbejde på flere fronter. Vi skal være parat til at betjene den realitet, der er i Afrika - nemlig den at de lokale bønder, på trods af årtiers arbejde med at frembringe ganske lavcyanogene maniok, stadig, og faktisk i stigende grad, vælger at dyrke de højcyanogene typer."

"De bønder skal også have en forskning, som giver dem en kemisk levnedsmiddelsikkerhed. Vi skal lave en forskning, som gør, at deres produkter igennem de kommende årtier kan tjene som ressourcer for en opblomstrende industri. Også selv om nogle af dem skal forarbejdes på forskellig måde for at fjerne de giftige stoffer. Ellers støtter vi ikke, at de lokale bønder kan blive involveret i et opvoksende industrielt samfund, fordi der vil gå mange år - hvis det overhovedet sker - før en stor del af bønderne vil producere lavcyanogene eller ugiftige maniok," siger Leon Brimer og fortsætter:

"Det er i hvert fald hvad vi kan konkludere, hvis vi ser på, hvordan det ser ud i dag. Dels er der de kulturelle og adfærdsmæssige årsager, men der er også produkter, hvor de siger, at der er en smagsmæssig fordel ved de højcyanogene sorter. Og da skal vi passe på, at vi ikke bliver så snævertsynede, at vi alene ud fra en levnedsmiddelsikkerhedsvurdering af vestlig karakter siger, at det kan vi slet ikke være med til, at de fremstiller industrielt."

"Det skal de selvfølgelig kunne gøre, men vi skal kunne tilbyde en forskning, der gør, at man kan tilbyde disse produkter, så de er sikre når de kommer ud fra samlebåndet. Det har jeg og de folk, jeg har samarbejdet med, i høj grad vist, at man kan. Men der er langt igen. Der mangler i høj grad forskning omkring arbejdsmiljøsikkerhed de steder, hvor man forarbejder disse ting, for der frigives cyanid i luften. Og så er der spørgsmålet om miljøet generelt, for der er jo cyanid i afløbsvandet fra udblødningen" slutter Leon Brimer.

Den sidstnævnte problemstilling håber han selv at komme til at undersøge. Netop nu er han ved at formulere et projekt, hvor han i samarbejde med forskere fra Kemisk Institut blandt andet vil se på, om der forekommer en forurening i afløbsvand og grundvand i områder, hvor der forarbejdes højcyanogene maniok.