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Doctoral Thesis
2011
Untersuchungen zur Belastung von Getreidestroh mit Fusarium-Toxinen und Ochratoxin A in Deutschland mit Verfügbarkeitsstudien
Untersuchungen zur Belastung von Getreidestroh mit Fusarium-Toxinen und Ochratoxin A in Deutschland mit Verfügbarkeitsstudien
Abstract (English)
In a two year enduring nationwide screening experiment, the occurence of 13 trichothecene toxins, as well as zearalenone (ZEA) and ochratoxin A (OA) in crop straw was examined, in order to enable a better assessment of the risk of exposure for farm animals through the intake of the straw. The straw samples were taken according to the ?Futtermittelprobenahme - und Analysenverordnung? and the attached questionnaires were filled out in cooperation with the farmers. Through correlation of the toxin contents with the information of the questionnaire, hints for the influence of measures of cultivation and crop farming on the toxin content of the straw were sought. Additionally, through correlation of the toxin contents with weather data, hints for the influence of the weather on the toxin content of the straw were sought. In plus, information on the occurence of masked toxins in straw should be obtained.
With the help of the extensive, nationwide taking of samples, implemented by official samplers, these samples illustrate a representative average for Germany throughout the two years of investigation.
A screening of straw samples of different sorts of crop from 2007 and 2008 were examined on a spectrum of 14 Fusarium toxins as well as OA, a macroscopic result for the samples was raised. A statistic evaluation of the data was made.
Throughout the two years of investigation, 80 samples of wheat straw, 79 of barley straw, 11 of oat straw, 12 of rye straw, 12 of triticale straw , 1 of spelt straw and 6 of an unknown sort of straw were examined.
The macroscopic results for the screening samples revealed a mostly positive figure concerning the food value, on the other hand the figure concerning the average hygienic status showed in 2007 and 2008 an evidence for slight or even distinct hygienic deficiencies.
The pollution of the straw samples with a spectrum of Fusarium toxins was verified. Because the average assertained number of cooccuring toxins in the samples was 3, the possibility of a multi toxin exposure of the straw must be considered. DON was concerning the frequency of occurance and the content the dominating toxin. It occured in 83 % of the samples verifiable with an average content of 1234 µg/kg, a median content of 439 µg/kg and a range of variation of 23253 µg/kg.
The trichothecenes HT-2, T-2, T-2,4, SCIRP, NIV, 15-ADON and 3-ADON were verifiable in 55, 37, 9, 9, 32, 21 and 9 % of the 201 analysed samples. FUS-X, MAS, DAS, T-2,3 and OA were detected in less than 5 % of the samples, NEO in none of them. ZEA was provable in 46 % of the 201 samples, with contents between 7 and 767 µg/kg. OA was detected in only one of the 201 straw samples, consequently there is no pollution by this storage toxin expected.
A different occurence of trichothecene was observed in the 2 years of investigation. In the first year the contents of NIV, 15-ADON and ZEA were higher than in the second year. HT-2 and T-2 were significant or rather tendential existent in a higher number in the year 2008. Altogether, the pollution of the straw was higher in the year 2007, recognizable through the sensorial evaluation as well as trough the analysis of the Fusarium toxins.
Wheat- and barley straw exhibited a pollution by different spectra of trichothecene, whereby the results of the two years of investigation coincided well. All in all, significant different contents of the toxins DON, 15-ADON and ZEA with higher contents in the wheat straw and the type-A trichothecenes HT- and T-2 in the barley straw could be detected. These differences in the spectrum of toxins could arose from a population of different species of Fusarium. .
The high amounts of samples of wheat- and barley straw allowed a detached evaluation concerning the influences of cultivation and crop farming on the two sorts of straw on the one hand and on the other hand a geographic distribution of the toxins within Germany.
The assay of the samples of straw concerning masked toxins were made with the help of chemical and enzymatic hydrolysises and an in vitro - model, which simulates the conditions in the gastro-intestinal tract of a pig.
The statistic evaluation of the single experiments delivered no significant differences between the varieties with treatment compared to the varieties without treatment. So a release of possibly existing masked toxins was not verifiable with the applied methods.
Abstract (German)
In einem zweijährigen bundesweiten Screeningversuch wurde das Vorkommen von 13 Trichothecentoxinen sowie von Zearalenon (ZON) und Ochratoxin A (OA) in Getreidestroh untersucht, um eine bessere Abschätzung des Expositionsrisikos landwirtschaftlicher Nutztiere durch die Strohaufnahme zu ermöglichen. Die Strohproben wurden entsprechend der Futtermittelprobenahme- und Analysenverordnung entnommen und die beigelegten Fragebögen in Zusammenarbeit mit den Landwirten ausgefüllt. Durch Berechnungen von Korrelationen der Toxingehalte mit den Angaben aus dem Fragebogen wurden Hinweise auf den Einfluss acker- und pflanzenbaulicher Maßnahmen und mit Wetterdaten Hinweise auf den Einfluss der Witterung auf den Toxingehalt von Stroh gesucht. Auch die geographischen Einflüsse sowie die unterschiedlichen Getreidestroharten wurden mit berücksichtigt. Zusätzlich sollten Informationen zum Vorkommen von maskierten Toxinen im Getreidestroh gewonnen werden.
Durch die umfangreiche, deutschlandweite Probenahme, durchgeführt von amtlichen Probenehmern, stellen diese Proben einen weitgehend repräsentativen Durchschnitt für Deutschland in den beiden Versuchsjahren dar.
Ein in Deutschland in dem Umfang erstmalig durchgeführtes Screening von Strohproben der Getreidearten Weizen, Gerste, Hafer, Triticale, Roggen und Dinkel der Ernten 2007 und 2008 wurde auf ein Spektrum an 14 Fusarium-Toxinen sowie auf OA untersucht, ein makroskopischer Befund wurde für jede Probe erhoben. Auch eine Untersuchung des Strohs auf das Vorhandensein von Ergosterin zur Beurteilung des Verpilzungsgrades wurde durchgeführt. Eine statistische Auswertung der Daten wurde vorgenommen.
Über die beiden Versuchsjahre wurden 80 Weizenstroh-, 79 Gerstenstroh-, 11 Haferstroh-, 12 Roggenstroh-, 12 Triticalestrohproben-, 1 Dinkelstrohprobe- sowie 6 Strohproben mit unbekannter Strohart untersucht.
Die makroskopischen Befunde ergaben für die Screeningproben einen meist positiven Futterwert, hingegen zeigte der durchschnittlichen Hygienestatus 2007 und 2008 leichte bis deutliche hygienische Mängel.
Die Belastung der Strohproben mit einem Spektrum an Fusarium-Toxinen wurde nachgewiesen. Da die durchschnittlich ermittelte Zahl an gemeinsam vorliegenden Toxinen in den Proben bei 3 lag und im Maximum sogar 10 Toxine gleichzeitig in einer Probe vorkamen, muss von der Möglichkeit einer Multi-Toxinbelastung von Stroh ausgegangen werden. Deoxynivalenol (DON) war im Hinblick auf die Häufigkeit des Vorkommens und des Gehaltes das dominierende Toxin. Es war in 83 % der Proben nachweisbar mit einem mittleren Gehalt von 1234 µg/kg, einem medianen Gehalt von 439 µg/kg und einer Variationsbreite von 23253 µg/kg. Die Trichothecene HT-2, T-2 Toxin (T-2) , T-2,4, Scirpentriol (SCIRP), NIV, 15-Acetyldeoxynivalenol (15-ADON) und 3-Acetoxydeoxynivalenol (3-ADON) waren in 55, 37, 9, 9, 32, 21 und 9 % der 201 analysierten Proben nachweisbar. Fusarenon-X (FUS-X), Monoacetoxyscirpenol (MAS), Diacetoxyscirpenol (DAS), T-2 Triol (T-2,3) und OA wurden in weniger als 5% der Proben detektiert, Neosolaniol (NEO) in keiner Probe. ZON war in 46 % der Strohproben nachweisbar, die Gehalte lagen zwischen 7 und 767 µg/kg. OA wurde lediglich in einer von 201 Strohproben im Spurenbereich detektiert, somit konnte keine Belastung durch dieses Lagertoxin nachgewiesen werden.
In den untersuchten Getreidearten wurden unterschiedliche Toxinspektren beobachtet, mit den DON-bildenden Arten mit bevorzugtem Vorkommen auf Weizen und den Typ A-Trichothecenbildenden Arten auf Gerste.
Es konnte eine unterschiedliche Trichothecenbelastung in den 2 Versuchsjahren beobachtet werden. Im ersten Versuchsjahr lagen die NIV-, 15-ADON- und ZON-Gehalte über denen im zweiten Jahr. HT-2 und T-2 waren signifikant bzw. tendenziell im Erntejahr 2008 stärker vertreten. Insgesamt zeichnete sich sowohl in der sensorischen Beurteilung als auch in der Analyse der Fusarium-Toxine eine schlechtere bzw. höhere Belastung des Strohs im Erntejahr 2007 ab. Aufgrund der hohen Anteile an Weizen- und Gerstenstrohproben konnte für diese beiden Stroharten eine separate Auswertung bezüglich der Einflüsse acker- und pflanzenbaulicher Maßnahmen erfolgen und auch die geographische Verteilung der Toxine innerhalb Deutschlands ermittelt werden.
Die Analyse der Strohproben auf maskierte Toxine erfolgte mit Hilfe chemischer und enzymatischer Hydrolysen und eines in vitro-Modells.
Zum ersten Mal wurden bei einer Analyse auf maskierte Toxine neben DON und ZON auch die Toxine des Typ A mit erfasst.
Die statistische Auswertung der einzelnen Versuche ergab keine signifikanten Unterschiede zwischen den Varianten mit Behandlung im Vergleich zu den Varianten ohne Behandlung. Es konnte somit keine Freisetzung von möglicherweise vorhandenen maskierten Toxinen aus den Strohproben mit den angewandten Methoden nachgewiesen werden.
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Faculty
Faculty of Agricultural Sciences
Institute
Institute for Animal Nutrition
Examination date
2011-12-13
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Language
German
Publisher
Publisher place
Classification (DDC)
630 Agriculture
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Standardized keywords (GND)
Sustainable Development Goals
BibTeX
@phdthesis{Sondermann2011,
url = {https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/5565},
author = {Sondermann, Sarah},
title = {Untersuchungen zur Belastung von Getreidestroh mit Fusarium-Toxinen und Ochratoxin A in Deutschland mit Verfügbarkeitsstudien},
year = {2011},
school = {Universität Hohenheim},
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