Untersuchungen zur Belastung von Getreidestroh mit Fusarium-Toxinen und Ochratoxin A sowie zur Bioverfügbarkeit von Deoxynivalenol und Zearalenon aus Weizenstroh

Projekt

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Ernährung und Verbraucherschutz

Förderkennzeichen: 2807HS008
Laufzeit: 01.08.2007 - 15.11.2009
Fördersumme: 113.839 Euro
Forschungszweck: Grundlagenforschung

Um die Kontamination von Stroh mit Fusarium-Toxinen und Ochratoxin A (OA) umfassend beurteilen zu können wurden die vier folgenden Ansätze verfolgt: ein deutschlandweiter Screeningversuch von Getreidestroh, Versuche zur Strohlagerung, Versuche zu maskierten Toxinen und Tierversuche zur Bioverfügbarkeit und Bilanzierung. Die in der vorliegenden Arbeit ermittelten Toxinwerte in Getreidestroh belegen eine Kontamination mit durchschnittlich 3 und bis zu 10 Toxinen gleichzeitig in einer Probe, so dass das Risiko einer Multitoxinbelastung des Strohs gegeben ist. Deoxynivalenol (DON) war im Hinblick auf Vorkommen und Gehalt das dominierende Toxin. Setzt man den mittleren DON-Gehalt von 1,234 mg/kg in die von van Barnevelt (2005) beschriebene maximale Strohaufnahme von 14,1% (Gesamttagesration, Schwein) ein, so ergibt sich daraus eine DON-Aufnahme von 0,17 mg/kg/d durch den Strohverzehr. Führt man diese Berechnung für den maximal ermittelten DON-Gehalt von 23.269 mg/kg durch, erhält man eine DON-Aufnahme von 3,28 mg/kg/d. Ein Überschreiten des Orientierungswertes für den DON-Gehalt im Schweinefutter von 900 µg/kg (The Commission of the European Communities 2006) wäre somit einzig durch den Verzehr von Stroh gegeben, wobei zu berücksichtigen ist, dass im Mittel deutlich weniger Stroh von Schweinen freiwillig aufgenommen wird. Die Kontamination mit mehreren Toxinen wurde nachgewiesen, wobei diese durch unterschiedliche Gehalte und Toxizitäten zur Gesamtbelastung im unterschiedlichen Maße beitragen. Gerade die hochtoxischen Typ-A Trichothecene, die in über 50% der Proben nachgewiesen wurden, besitzen eine im Vergleich zum DON deutlich höhere Toxizität sind jedoch auch in deutlich geringeren Gehalten im Stroh enthalten. Das östrogenähnliche Toxin Zearalenon (ZON) wurde in 46% der Strohproben nachgewiesen. Für die ZON-Gehalte im Futtermittel für Schweine (The Commission of the European Communities 2006) würden beim Einsetzen des Mittelwertes von 0,089 mg/kg in die oben genannte maximale Strohaufnahme (Schwein/Gesamttagesration) die Orientierungswerte von 0,1 mg/kg (prä-pubertäre Schweine) und 0,25 mg/kg (Zuchtsauen und Mastschweine) nicht überschreiten. Führt man diese Berechnung hingegen mit dem maximal ermittelten ZON-Gehalt von 0,767 mg/kg durch, erhielte man einen Wert von 0,108 mg/kg/d der in der Größenordnung des Orientierungswertes für prä-pubertäre Zuchtschweine läge. Das Getreidestroh stellt eine zusätzliche Expositionsquelle für landwirtschaftliche Nutztiere mit Fusarium-Toxinen dar, denn auch die übrigen Rationskomponenten (Kraftfutter/ Mischfutter) können mit diesen Toxinen belastet sein. Die teilweise signifikant unterschiedlichen Toxingehalte zwischen zwei Erntejahren erschweren die Abschätzung der Getreidestrohkontamination mit Fusarium-Toxinen und OA und gehen möglicherweise mit den stärkeren Niederschlägen zwischen Mai und Juli im ersten Erntejahr einher. Auch regionale Unterschiede von Toxingehalten innerhalb Deutschlands konnten nachgewiesen werden. Die Auswertung und anschließende Korrelation der analysierten Toxingehalten mit Angaben zu pflanzen- und ackerbaulichen Maßnahmen ergab teilweise signifikante Unterschiede bezüglich der zu unterscheidenden Varianten. Dies kann als Hinweis auf die Beeinflussung solcher Maßnahmen auf den Toxingehalt in Stroh gedeutet werden. Die Analyse der Strohproben auf maskierte Toxine ergab keine Freisetzung von in den Proben möglicherweise vorhandenen gebundenen Toxine durch die durchgeführten Behandlungen mit den beschriebenen Enzymen bzw. Chemikalien bzw. in einem in vitro-Modell zur Simulation des Magen-Darmtraktes. Für die Lagerversuche wurde Weizen mit Fusarium culmorum inokuliert, was sich in sehr hohen Mykotoxin-Gehalten von beispielsweise über 30 mg/kg DON und 1 mg ZON zu Beginn der Lagerung niederschlug, während der Kontrollweizen nur geringe Mykotoxin-Gehalte aufwies. Während der Lagerung des Strohs unter witterungsgeschützten Bedingungen konnten keine Veränderung der Mykotoxin-Gehalte festgestellt werden. Der Einfluss der Witterung wirkte sich im Verlauf der Lagerung unterschiedlich auf die Mykotoxin-Konzentrationen im Stroh aus. Die Konzentrationen der beiden Typ-B Trichothecene DON und 3-Acetyldeoxynivalenol (3-ADON) gingen bei vorhergegangenem Fusarium-Befall leicht zurück. ZON hingegen zeigte auch bei anfänglich sehr geringen Belastungen einen klaren Anstieg der Konzentration bis hin zu 6 µg/kg und Tag. Bei der Untersuchung der Mykotoxin-Konzentrationen bei unterschiedlichen Trockensubstanzgehalten während der Lagerung konnte ebenfalls ein leichter Rückgang der detektierten Trichothecene gezeigt werden, der beim 3-ADON mit steigenden Wassergehalten zunahm. Ein Einfluss auf die ZON-Konzentration bestand bei den getesteten Trockensubstanzen jedoch noch nicht. Allerdings konnte in der feuchtesten Lagervariante ein starker Anstieg im Befall mit Schimmelpilzen beobachtet werden. Unter Berücksichtigung der Mykotoxinbelastung im Stroh sollte bei der Lagerung auf einen Schutz vor Verwitterung geachtet werden und ein maximaler Wassergehalt von 14% im Stroh nicht überschritten werden. Die Bioverfügbarkeit von DON aus Stroh liegt mit 82% nur geringfügig, nicht signifikant niedriger als diejenige aus den Körnern mit 87%. Der Anteil des Strohs an der Mykotoxin-Exposition von Nutztieren hängt somit vom Grad der Belastung des Strohs mit Mykotoxinen und der aufgenommenen Menge an Stroh ab (siehe oben). Die aufgenommene Menge an Stroh hängt stark vom Alter der Tiere, der Rationsgestaltung und der angebotenen Futtermenge ab, was eine allgemeine Aussage und auch die individuelle Abschätzung erschwert. Zu diesen Faktoren kommt die ebenfalls schwer vorhersagbare Exposition der Tiere durch einfaches Kauen auf dem Stroh (Verfügbarmachung von Mykotoxinen?) und Einatmen von mykotoxinhaltigem Staub. Deshalb ist zu empfehlen auf einen hygienisch einwandfreien Zustand des Stroh zu achten, um eine weitere Belastung der Tiere durch Mykotoxine zu vermeiden.

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