13. MOLD-Meeting Ernährungsrisiko Mykotoxine Vermeidungsstrategien entlang der Lebensmittelkette Dezember 2010 in Linz

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1 13. MOLD-Meeting Ernährungsrisiko Mykotoxine Vermeidungsstrategien entlang der Lebensmittelkette Dezember 2010 in Linz Klaus Münzing und Christine Schwake-Anduschus Verfahren der Risikominimierung und Dekontamination zur Förderung der Sicherheit und Qualität bei Brot- und Speisegetreide

2 Risiko-Minimierungsstrategien für Mykotoxinbelastungen Gliederung Besatz als Indikator für Toxinbelastungen / Verteilungsprofil. Mechanismen der Qualitätslenkung: Sensorik, Wasseraktivität. Reinigung: sortieren, auslesen. Bearbeitung: scheuern, bürsten, schälen, schleifen. Verarbeitung: Mahlerzeugnisherstellung und Zubereitung. Aktuelle Forschungsergebnisse: T-2-/HT-2, DON, Ergotalkaloide. Folgerungen

3 Mykotoxin-Höchstmengen in Lebensmitteln aus Getreide VO (EG) 1881/06 1) und 1126/07 Toxin / PTDI 2) je kg Körpergewicht Deoxynivalenol / 1 µg Zearalenon / 0,2 µg Ochratoxin A / 5 ng Fumonisine (Summe B 1 + B 2 ) / 2 µg Aflatoxin B 1 Mutterkorn Rohstoff Getreide, außer Durum, Hafer, Mais Durum, Hafer, Mais Getreide, außer Mais Mais Getreide Mais unverarbeitet (µg/kg) Lebensmittel Speisegetr. -mehl, -kleie, -keime, Teigwaren, Backwaren, Getreidesnacks, Früh.-cerealien Getreidebeikost für Säuglinge u. Kleinkinder Speisegetreidemehl, -kleie, -keime, Speisemaiserzeugnisse und Maisöl Backwaren, Getreidesnacks, Früh.-cerealien Getreidebeikost für Säuglinge u. Kleinkinder unverarbeitete Getreidekörner Getreideerzeugnisse Getreidebeikost für Säuglinge u. Kleinkinder Maiserzeugnisse zum unmittelbaren Verzehr Frühstückscerealien und Mais-Snacks Beikost auf Maisbasis Säuglinge / Kleinkinder KN-Nr.³ ) Mahlfrakt. >500µm / <500µm (n. z. unmittelb. Verzehr) Getreide Baby- und Kleinkindnahrung z.b. Wheat, Codex STAN Sclerot. max. level 1) Verordnung (EG) Nr. 1881/2006 d. KOM. v.19. Dez zur Festsetzung d. Höchstgehalte für best. Kontaminanten 2) vorläufig tolerierte tägliche Aufnahme je kg Körpergewicht von Erwachsenen 3) KN-Nr ; ; ; sowie : kombinierte EG-einheitliche Warennomenklatur für den Außenhandel und gemeinsamen Zolltarif (µg/kg) , / 2000 T-2 und HT-2Toxin Getreide, außer Reis?? Getreide Getreide 2 0,10 0,05 %

4 CODE OF PRACTICE (CAC/RCP ) FOR THE PREVENTION AND REDUCTION OF MYCOTOXIN CONTAMINATION IN CEREALS, INCLUDING ANNEXES ON OCHRATOXIN A, ZEARALENONE, FUMONISINS AND TRICOTHECENES complete elimination of mycotoxin contaminated commodities is not achievable. uniform guidance for all countries to consider in attempting to control and manage contamination by various mycotoxins. recommended practices based on Good Agricultural Practice (GAP) and Good Manufacturing Practice (GMP); a complementary management system to consider in the future is Hazard Analysis Critical Control Point (HACCP) principles. RECOMMENDED PRACTICES FOR PLANTING, PREHARVEST, HARVEST, STORAGE, TRANSPORT FROM STORAGE, A COMPLEMENTARY MANAGEMENT SYSTEM TO CONSIDER IN THE FUTURE (HACCP), BASED ON GOOD AGRICULTURAL PRACTICES (GAP) AND GOOD MANUFACTURING PRACTICES (GMP) Empfehlung der Kommission vom 17. Aug zur Prävention und Reduzierung von Fusarientoxinen in Getreide und Getreideprodukten Abl. der EU L 234/35

5 RECOMMENDED PRACTICES BASED ON GOOD AGRICULTURAL PRACTICES (GAP) AND GOOD MANUFACTURING PRACTICE (GMP) PREVENTION AND REDUCTION OF CONTAMINATION BY OCHRATOXIN A IN CEREALS before harvest grain should be allowed to dry as much as possible, If the water activity is not below 0.70, then dry the grain to a moisture content less than 14% moisture as quickly as possible, to avoid ochratoxin A formation, start the drying process immediately after harvest and preferably use heated-air drying, when intermediate or buffer storage is necessary: make sure that the moisture content is less than 16%, make sure that the buffer storage time is less than 10 days, and the temperature is less than 20 C. Quelle: CODE OF PRACTICE, ANNEX 3, CAC/RCP Page 7 Hinweise: 1. Der von der Codex-Alimentarius-Kommission (Sitz in Rom, Mitglieder sind 170 Staaten) 2003 angenommene Code of Practice zur Prävention und Reduzierung der Mykotoxinkontamination in Getreide, einschließlich der Anhänge zu Ochratoxin A, Zearalenone, Fumonisine und Trichothecene (CAC/RCP ) findet Berücksichtigung in: EMPFEHLUNG DER KOMMISSION vom 17. August 2006 zur Prävention und Reduzierung von Fusarientoxinen in Getreide und Getreideprodukten: Quelle: Amtsblatt d. Europäischen Union L 234/35, vom ISO 6322/1-1981: Storage of cereals and pulses Part 1: General consideration in keeping cereals.- Mikrooranismen entwickeln sich während der Lagerung nicht, wenn die rel. Luftfeuchtigkeit unter 65 % liegt. Dieser Wert entspricht bei Weizen einem Gleichgewichts-Kornfeuchtigkeitsgehalt von 14,0 %.

6 Verderb von feuchtem Körnermais (a w -Werte > 0,70) Handelsüblicher Mais 7 Tage feucht gelagert OTA µg/kg = nn: nicht nachweisbar OTA-Nachweis: HPLC nach Aufreinigung an einer Immuno-Affinitätssäule nach Trocknung Folge: nicht gesund und handelsüblich sauer, gärig, dumpf, steigende a w -Werte OTA µg/kg: 18,3

7 Natürliche Risiken: Toxine und heterogene Verteilung Übliche Anteile Fusarium weißl. Körner rote Körner verdorb. Körner Übliche Toxin-Verteilung 20 % einwandfreies Grundgetreide Schwarzbesatz einwandfreies Grundgetreide 94 % Mutterkorn Schwärzepilze Brandbutten hitzegeschädigt bis zu 80 % Unkrautsamen schädlich nicht schädlich Verunreinigungen Spelzen Korn- Schwarzbesatz 3 % 3 % Schwarzbesatz = toxikologische Risiken

8 Sensorische Ergebnisse in Relation zu Mykotoxingehalten (DON und NIV) bei Roggen Sensorischer Fehler: muffig Deoxynivalenol-Gehalt (µg/kg lftr.) Nivalenol-Gehalt (µg/kg lftr.) Ganzkorn Ausprägung: sehr schwach bis schwach X nicht mittel stark Ganzkorn Kleie Schleudermehl Passagenmehl Kleie Ausprägung: sehr schwach X nicht mittel stark Ausprägung: nicht vorhanden X nicht mittel stark Deoxynivalenol-Gehalt µg/kg lftr. Nivalenol Deoxynivalenol-Gehalt µg/kg lftr. Nivalenol Kleie, Sorte Visello Kleie, Sorte Boresto

9 DON-Verteilung und Dekontaminationseffekte bei der Haferaufbereitung DON-Gehalt (µg/kg) a) 1167 roter Rohhafer 18% Grundhafer 16% graue Spitzen 9% verfärbter Rohhafer 49% grauer Rohhafer 8% 600 DON-Verteilungen b) % 45% 12% 13% 5% 0 Anlieferung Haferkerne Aufbereitung: a) Schlitzsieb ; 20 (µm), b) Druckluftentspelzung Besatz der Anlieferung: 12 % Gew.-Anteil

10 Konzept zur Einhaltung rechtlicher Pflichten bei der Getreideannahme Stufe 1: Entscheidung Getreideanlieferung Stufe 2: Lenkung Qualitätslenkung Stufe 3: Absicherung inner- und überbetriebl. Absicherung Prüfung auf gesund und handelsüblich für die Kaufentscheidung, Preisfindung, Qualitätslenkung Verwertbare Reinigungsabgänge Nichterfüllung von gesund und handelsüblich Erfüllung von gesund und handelsüblich Getreideaufbereitung, ordnungsgemäße Getreidereinigung gereinigtes Getreide Entfernung von Risikomaterial Wahrscheinlichkeit Schadensereignis Laborkontrolle zur Überprüfung der Lieferbedingungen, Kaufentscheidung, Qualitätslenkung. Erfüllung der Marktanforderung. W5 W4 W3 W2 W1 S1 S2 S3 S4 S5 Tragweite Schadenumfang Rückgabe Entsorgung? Verarbeitung

11 Separation pilzgeschädigter Körner Staub- und Leichtgutabscheider: TKG g DON Gehalte µg / kg 28, Fusarium-Korn 33,6 987 weißliches Korn 42,5 595 etw. weißliches Korn 46,1 450 Grundgetreide

12 Schwarzbesatz-Entfernung durch Weizenreinigung, System Bühler - DON - Reduktion von 3880 µg/kg auf 1170 µg/kg - Anlieferung 3880 µg/kg 1,41 % 0,15 % 0,72 % 1,41 % 1,74 % 0,83 % 3,66 % Abstoß: 0,15 % Durchfall: 0,72 % 60,31 %; 900 µg/kg 37,41 %; 4400 µg/kg Konzentrator 1,74 %; µg/kg Ausputzverluste = 8,51 % 26,44 %; 1600 µg/kg 9,23%; 6700µg/kg 4,74 %; 2300 µg/kg Kombireiniger Leichtkornausleser 0,83 %; µg/kg 3,66 %; µg/kg Quelle: Bühler Uzwil ,49 % Produkt mit reduziertem DON-Gehalt: 1170 µg/kg

13 Bearbeitung des Weizenkornes von außen nach innen Scourer Scheuern (Scouring) < 0,2 % Peeler Schälen (Peeling) 1,5 3,5 % Pearler Schleifen (Pearling) 1,5 15 %

14 Peeling zur Verbesserung des Hygieneprofils der Mahlerzeugnisse Weizen: Freilegung der Samenschale

15 Weizenschälversuch: Durchführungsschema und Ergebnisse (DON-Gehalte in µg/kg) Präexistierender DON-Wert: TKM: 39,0 g Präexistierender DON-Wert: 960 TKM: 38,3 g DON-Bestimmungsmethode: DON-Bestimmungsmethode: Fluoreszenz Fluoreszenz Polarisation Polarisation genetzt auf Vermahlungsfeuchte (17,0 %) Abstehzeit 65 h 3 % Schalennetzung 12 min Misch- und Abstehzeit 3 % Schalennetzung 12 min Misch- und Abstehzeit 3 % Schalennetzung 12 min Misch- und Abstehzeit Oberflächenbearbeitung 580 U/min, 5,5 Nm, 55 kg/h Oberflächenbearbeitung 580 U/min, 5,5 Nm, 53 kg/h Oberflächenbearbeitung 580 U/min, 5,5 Nm, 56 / 45 kg/h geschälte Körner DON-Werte: / geschälte Körner DON-Werte: 735 / 653 geschälte Körner DON-Werte: 628 / 551 Schälkleie DON: / Schälkleie DON: / Schälkleie DON: / Schälgrad %: 4,5 4,2 4,2 4, ,7

16 Präexist. DON-Wert: µg/kg Präexist. DON-Wert: 960 µg/kg geschälte Körner DON-Werte: µg/kg ca. 40 % Reduktion geschälte Körner DON-Werte: 694 µg/kg ca. 27 % Reduktion

17 DON-Dekontamination bei Durum und Teigwaren DON-Gehalt (%) Partie ungereinigt Durum gereinigt Durumgrieß Nudeln gekocht 40 ohne Schälverfahren Partie ungereinigt Durum gereinigt Durum geschält Durumgrieß Nudeln gekocht 24 mit Schälverfahren % = 1500 µg/kg DON % = µg/kg DON Höchstwert Rohgetreide: 1750 µg/kg DON Höchstwert Kleinkindnahrung: µg/kg DON Quelle: Aureli, Gabriella. und D Egidio, Maria, G.: Tecnica Molitaria, Vol. 58 Juli 2007, S

18 Mahlfraktionen einer mykotoxinbelasteten Weizen-Mähdruschpartie (MRI-Standard-Mahlversuch) Produkt gereinigter Brotweizen B1 - Mehl B2 - Mehl B3 - Mehl C1 - Mehl C2 - Mehl C3 - Mehl Schrotkleiemehl Grießkleiemehl Schrotkleie Grießkleie DON (µg/kg) 540,9 461,0 410,9 430,9 430,9 350,8 548,6 451,0 531,2 1056,1 1202,7 0,85 0,76 0,80 0,80 0,65 1,01 0,83 0,98 1,95 2,22 ZEA (µg/kg) 1,8 1,3 1,3 2,7 7,1 16,8 24,3 36,3 VF = Verarbeitungsfaktor (zur Errechnung des Rückstandsgehalts im Enderzeugnis) Formel: Rückstandsgehalt im verarbeiteten Produkt = Rückstand Rohprodukt x VF VF 6,4 0,9 VF 0,14 0,28 0,20 0,20 0,42 1,10 2,63 3,80 5,67

19 Mahlfraktionen einer mykotoxinbelasteten Weizen-Handelspartie (MRI-Standard-Mahlversuch) Produkt gereinigter Brotweizen B1 - Mehl B2 - Mehl B3 - Mehl C1 - Mehl C2 - Mehl C3 - Mehl Schrotkleiemehl Grießkleiemehl Schrotkleie Grießkleie DON (µg/kg) 414,7 396,4 409,9 378,4 389,5 446,5 427,5 288,0 465,5 446,5 475,0 0,96 0,99 0,91 0,94 1,08 1,03 0,69 1,12 1,08 1,15 ZEA (µg/kg) 3,7 2,7 12,8 12,8 VF = Verarbeitungsfaktor (zur Errechnung des Rückstandsgehalts im Enderzeugnis) Formel: Rückstandsgehalt im verarbeiteten Produkt = Rückstand Rohprodukt x VF VF 2,2 VF 1,68 1,23 5,82 5,82

20 Vorkommen von T-2 + HT-2-Toxinen im deutschen Weizen und Roggen Statistisch genommene Muster aus 13 bzw. 12 Bundesländern der jährlichen durchgeführten Besondere Ernte- und Qualitätsermittlung (BEE) des deutschen Getreides nach 47 AgrarstatistikG Analysierte Probenanzahl Anzahl Proben kleiner Bestimmungsgrenze max. Gehalt (T-2/HT-2) µg/kg Weizen (99%) 73 Methode: LC-MS/MS NG 2 µg/kg BG 6 µg/kg T2; 17 µg/kg HT-2 (Weizen) 7 µg/kg T2; 16 µg/kg HT-2 (Roggen) 2008 Roggen (99%) Weizen Roggen (97%) (97%) Verteilung der Gehalte [µg/kg] <

21 T-2-/HT-2-Gehalte nach dem Reinigen und Entspelzen Schrot: (T-2+HT-2 (µg/kg) Rohhafer gereinigter Rohhafer Haferkerne Methode: LC-MS/MS Schrot-Proben Rohhafer gereinigter Rohhafer Haferkerne variierende Effekte der Reinigung: keine Reduktion (4 von 8) bis starke Reduktion (1 von 8) Entspelzen hatte einen homogenen Effekt: stets starke Reduktion, bis zu 94 % ungeklärt: Unterschiede bei T-2 und HT-2?

22 Geregelte Mutterkorn (Sklerotien) - Höchstgehalte Getreide-Intervention: Weizen: Sklerotien 500 mg/kg (0,05 Gew.-%). Futtermittel: Sklerotien 1000 mg/kg (0,1 %) bezogen auf Futtermittel mit 88 v.h. Trockenmasse (Futtermittel -VO vom 23. Nov i.d.f. vom 11. April 2003, (BGBl. I S. 534), Anlage 5, unerwünschte Stoffe). Handelsgetreide, Handelskontrakte: Sklerotien 500 mg/kg (0,05 Gew.-% ). Codex STAN für Weizen: Sklerotien 500 mg/kg (0,05 %). BfR 2004: aus Gründen des vorsorgenden Verbraucherschutzes weitgehend frei von Mutterkorn zur Verarbeitung bzw. an den Verbraucher. Lebensmittel: Minimierungsgebot (ALARA-Prinzip*) einhalten, derzeitig gilt noch der Kenntnisstand bei der Abschätzung des Mutterkornrisikos: Sklerotien enthalten ca. 0,2 % Gesamtalkaloide (GA); 0,05 Gew.-% Sklerotien je 1 kg Getreide enthalten danach etwa 1mg oder 1000 µg GA. Übliche GA-Werte bis zu 1000 µg/kg Mahlerzeugnis: keine Gefährdung. GA-Werte über 2000 µg/kg Mahlerzeugnis sind alarmierend. *ALARA = As Low As Reasonably Achievable (so niedrig, wie vernüftigerweise einzuhalten).

23 Gesamt Alkaloid Gehalt in Einzel-Sklerotien der Ernte 2009 % 0,16 0,14 0,12 prozentualer Gesamt-Alkaloidgehalt in Roggen MK-Sklerotien Extraktion: Extraktion: Ethylacetatgemisch Ethylacetatgemisch Puffer Puffer Nachweis: Nachweis: HPLC-Fluoreszenz-Dedektion 0,1 0,08 0,06 0,04 0, Mittelwert 21

24 Mutterkorn-Alkaloid, µg/100g Ergotalkaloid-Anfall bei Roggen und Mahlprodukten nach gezielter Kontamination, Dekontamination und Reinigung mittels Aspirateur, Trieur, Farbausleser, Peeler B3 B3 B2 B2 C2 C2 C3 C3 C1 Sm1 B1 Sm2 Vorbehandlung: Mutterkorn-Kontamination Zugabe von Sklerotien, 30 min Mischen mit 1% Mutterkorn-Pulver, 3 min Mischen mit 1% Mutterkorn-Pulver, 3 min Mischen ohne Sm2 C1 Sm1 B1 Kleie Kleie intaktes Korn behandelt Pulver enthülst 50 B1 B2 B3 C1 C2 C3 Sm1 Sm2 Kleie behandelt 0 0,0 7,5 15,0 22,5 30,0 37,5 45,0 52,5 60,0 67,5 75,0 82,5 90,0 97,5 Anfall, % in Zusammenarbeit mit Uni Münster, Franzmann / Prof. Humpf unbehandelt

25 Querschnitt Roggen [Secale cereale] Längszellen Querzellen Schlauchzellen Samenschale Nuzellarrest Aleuronzellen 2,5 % Endospherm Quelle: Botanik für Landwirte; Prof. Bernhard Kaussmann; VEB Gustav Fischer Verlag, Jena, 1969

26 Mutterkorn-Alkaloid, µg/kg Ergotalkaloid-Anfall bei Roggen und Mahlprodukten nach gezielter Kontamination, Dekontamination und Reinigung mittels Tarar, Vorbehandlung: Mutterkorn-Kontamination Zugabe von Mutterkorn-Pulver: 0,05 Gew.-%, 3 min gemischt Roggen ohne Behandlung Sm1 Sm2 Sm3 Kleie intaktes Korn behandelt Pulver 200 µg/kg B2 C2 B3 B C3 C1 Peeler mit Antriebseinheit Enthülst: -3,2 % unbehandelt Anfall, %

27 Folgerungen: Sensorik / Wasseraktivität = wirksame Qualitätslenkungsinstrumente. Besatz = guter Indikator, Schnellerkennung für Risiken / Verteilungsprofile. Mechanische Reinigung (sortieren, auslesen) = GMP, sehr wirksam. Korn-Bearbeitung: Schälen, Debranning, Peeling: effektiv bei Schwergut. Verarbeitung: Mahlfraktionen zeigen variable Mykotoxin-Belastungen. Neue Erkenntnisse zur Mykotoxin-Reduzierung: T-2-/HT-2: Umwandlung von Rohhafer in Haferkerne: bis 94 %; Bei Grenzwert- Einführung: Getreideart / Verarbeitungsstatus beachten, sowie hohe Thermotoleranz. DON: durch periphere Abtragung %, abhängig von präexistierenden DON-Werten und Bearbeitungstiefe, Ergotalkaloide: Minimierungsmaßnahmen bereits vor und während der Ernte. Im Zweifel: leichte periphere Abtragung der Kornoberfläche durchführen (< 3,5 %)!