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13. MOLD-MeetingErnährungsrisiko Mykotoxine –
Vermeidungsstrategien entlang der Lebensmittelkette2. – 3.
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
Verfahren der Risikominimierung und Dekontamination zur
Förderung der Sicherheit und Qualität bei Brot- und
Speisegetreide
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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
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Mykotoxin-Höchstmengen in Lebensmitteln aus Getreide VO (EG)
1881/06 1) und 1126/07
1) Verordnung (EG) Nr. 1881/2006 d. KOM. v.19. Dez. 2006 zur
Festsetzung d. Höchstgehalte für best. Kontaminanten2) vorläufig
tolerierte tägliche Aufnahme je kg Körpergewicht von Erwachsenen3)
KN-Nr. 1103 13; 1103 20 40; 1904 10 10; sowie 1102 20: kombinierte
EG-einheitliche Warennomenklatur für den
Außenhandel und gemeinsamen Zolltarif
20,10
Getreide Baby- und Kleinkindnahrung
Aflatoxin B1
530,5
unverarbeitete GetreidekörnerGetreideerzeugnisseGetreidebeikost
für Säuglinge u. Kleinkinder
Ochratoxin A / 5 ng
Getreide, außer Durum, Hafer, MaisDurum, Hafer, Mais
Deoxynivalenol / 1 µg
z.B. Wheat, Codex STAN 199-1995 Sclerot. max.
levelMutterkorn
Maiserzeugnisse zum unmittelbaren VerzehrFrühstückscerealien und
Mais-SnacksBeikost auf Maisbasis Säuglinge / KleinkinderKN-Nr.³)
Mahlfrakt. >500µm /
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CODE OF PRACTICE (CAC/RCP 51-2003) 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. 2006 zur Prävention und
Reduzierung von Fusarientoxinen in Getreide und Getreideprodukten
Abl. der EU L 234/35
-
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 51-2003 Page
7Hinweise: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
51-2003)“ 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 29.08.2006
2. 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 %.
-
Verderb von feuchtem Körnermais (aw-Werte >
0,70)Handelsüblicher Mais 7 Tage feucht gelagert
nach TrocknungFolge: „nicht gesund und handelsüblich“ sauer,
gärig, dumpf, steigende aw-Werte
OTA µg/kg = nn: nicht nachweisbar
OTA µg/kg: 18,3
OTA-Nachweis: HPLC nach Aufreinigung
an einer Immuno-Affinitätssäule
OTA-Nachweis: HPLC nach Aufreinigung
an einer Immuno-Affinitätssäule
-
Natürliche Risiken: Toxine und heterogene Verteilung
bis zu80 %
Übliche Anteile Übliche Toxin-Verteilung
3 %
20 %
94 %
Fusarium weißl. Körner rote Körner verdorb. Körner
hitzegeschädigt
Unkrautsamennicht schädlichschädlich
Verunreinigungen Spelzen
Mutterkorn BrandbuttenSchwärzepilze
Schwarzbesatz
einwand-freiesGrund-getreide
Schwarz-besatz
einwand-freiesGrund-getreide
Korn-Schwarz-besatz
= toxikologische Risiken
3 %
-
Sensorische Ergebnisse in Relation zu Mykotoxingehalten (DON und
NIV) bei Roggen
0 50 100 0 200 400 600 800
Deoxynivalenol-Gehalt (µg/kg lftr.) Nivalenol-Gehalt (µg/kg
lftr.)
Ganzkorn
Kleie
Schleudermehl
Passagenmehl
Sensorischer Fehler: muffig
0 1 2 3 4 5X
GanzkornAusprägung: sehr schwach bis schwach
nicht starkmittel
0 50 100 0 200 400 600 800
Deoxynivalenol-Gehalt (µg/kg lftr.) Nivalenol-Gehalt (µg/kg
lftr.)
Ganzkorn
Kleie
Schleudermehl
Passagenmehl
Sensorischer Fehler: muffig
0 1 2 3 4 5X
GanzkornAusprägung: sehr schwach bis schwach
nicht starkmittel
0 50 100 0 200 400 600 800
Deoxynivalenol-Gehalt (µg/kg lftr.) Nivalenol-Gehalt (µg/kg
lftr.)
Ganzkorn
Kleie
Schleudermehl
Passagenmehl
Sensorischer Fehler: muffig
0 1 2 3 4 5X
GanzkornAusprägung: sehr schwach bis schwach
nicht starkmittel
0 50 100 0 200 400 600 800
Deoxynivalenol-Gehalt (µg/kg lftr.) Nivalenol-Gehalt (µg/kg
lftr.)
Ganzkorn
Kleie
Schleudermehl
Passagenmehl
Sensorischer Fehler: muffig
0 1 2 3 4 5X
GanzkornAusprägung: sehr schwach bis schwach
nicht starkmittel
0 50 100
Nivalenol
Ausprägung: sehr schwach
Ausprägung: nicht vorhanden
Kleie, Sorte Visello
Kleie, Sorte Boresto
0 1 2 3 4 5X
0 1 2 3 4 5X
Deoxynivalenol-Gehalt µg/kg lftr.
Nivalenol
Deoxynivalenol-Gehalt µg/kg lftr.
Kleie
nicht starkmittel
nicht starkmittel
-
DON-Verteilung und Dekontaminationseffekte bei der
Haferaufbereitung
0
200
400
600
800
1000
1200
Anlieferung Haferkerne
grauer Rohhafer
8%
graue Spitzen
9%
Grundhafer 16%
roter Rohhafer
18%
verfärbter Rohhafer
49%
12% 13% 5%
25% 45%
DON-Verteilungen
1167
DON-Gehalt (µg/kg)
Aufbereitung: a) Schlitzsieb 250-220; 20 (µm), b)
DruckluftentspelzungBesatz der Anlieferung: 12 % Gew.-Anteil
356
a)
b)
-
Konzept zur Einhaltung rechtlicher Pflichten bei der
GetreideannahmeStufe 2: Lenkung
Getreideaufbereitung, ordnungsgemäße Getreidereinigung
gereinigtes Getreide
Entfernungvon
Risiko-material
Verwert-bare
Reinigungs-abgänge
Entsorgung ?
QualitätslenkungStufe 1: Entscheidung
Getreideanlieferung
Rückgabe
Nicht-erfüllung
von „gesund und
handels-üblich“
Erfüllungvon „gesund
undhandels-üblich“
Prüfung auf „gesund und handelsüblich“
für die Kaufentscheidung, Preisfindung,
Qualitätslenkung
Stufe 3: Absicherunginner- und überbetriebl.
Absicherung
Laborkontrolle zurÜberprüfung der
Lieferbedingungen,Kaufentscheidung, Qualitätslenkung.
Erfüllung derMarktanforderung.
Verarbeitung
W5
W4
W3
W2
W1
S1 S2 S3 S4 S5
Tragweite Schaden-umfang
Wah
rsch
einlic
hkeit
Sc
hade
nser
eignis
-
Staub- und Leichtgutabscheider:
46,1
42,5
33,6
28,7
TKGg
1980
987
595
450
DON –Gehalte µg / kg
Fusarium-Korn
weißliches Korn
etw. weißliches Korn
Grundgetreide
Separation pilzgeschädigter Körner
-
Schwarzbesatz-Entfernung durch Weizenreinigung, System Bühler-
DON - Reduktion von 3880 µg/kg auf 1170 µg/kg -
0,15 %0,72 %1,41 % 1,74 %0,83 %3,66 %
Ausputzverluste = 8,51 %
Anlieferung 3880 µg/kg
Kombi-reiniger
Abstoß: 0,15 %Durchfall: 0,72 %
60,31 %; 900 µg/kg
37,41 %; 4400 µg/kg
91,49 % Produkt mit reduziertem DON-Gehalt: 1170 µg/kg
Konzentrator
26,44 %; 1600 µg/kg
0,83 %; 107000 µg/kg 4,74 %; 2300 µg/kg
3,66 %; 47000 µg/kg
9,23%; 6700µg/kg
1,74 %; 226000 µg/kg
1,41 %
Leichtkorn-ausleser
Quelle: Bühler Uzwil 2003
-
Bearbeitung des Weizenkornes von außen nach innen
Schälen (Peeling)
Scheuern (Scouring)
Schleifen (Pearling)
Scourer
Peeler
Pearler
< 0,2 %
1,5 –3,5 %
1,5 –15 %
-
Peeling zur Verbesserung des Hygieneprofils der
Mahlerzeugnisse
Weizen: Freilegung der Samenschale
-
Weizenschälversuch: Durchführungsschema und Ergebnisse
(DON-Gehalte in µg/kg)
genetzt auf Vermahlungsfeuchte (17,0 %)Abstehzeit 65 h
3 % Schalennetzung 12 min Misch- und Abstehzeit
Oberflächenbearbeitung580 U/min, 5,5 Nm, 55 kg/h
Oberflächenbearbeitung580 U/min, 5,5 Nm, 53 kg/h
Oberflächenbearbeitung580 U/min, 5,5 Nm, 56 / 45 kg/h
PräexistierenderDON-Wert: 4.093
PräexistierenderDON-Wert: 960
3 % Schalennetzung 12 min Misch- und Abstehzeit
3 % Schalennetzung 12 min Misch- und Abstehzeit
DON-Bestimmungsmethode: Fluoreszenz Polarisation
DON-Bestimmungsmethode: Fluoreszenz Polarisation
Schälgrad %:
TKM: 38,3 gTKM: 39,0 g
Schälkleie DON: 17.570 / 14.470 Schälkleie DON: 3.360 / 3.280
Schälkleie DON: 3.503 / 3.810
4,5 4,2 4,2 4,3 5,74.9
geschälte KörnerDON-Werte: 2.532 / 2.468
geschälte KörnerDON-Werte: 735 / 653
geschälte Körner DON-Werte: 628 / 551
-
geschälte Körner
DON-Werte: 2.500 µg/kg
Präexist.DON-Wert:960 µg/kg
geschälte KörnerDON-Werte: 694 µg/kg
Präexist. DON-Wert:
4.093 µg/kg
ca. 40 % Reduktion
ca. 27 % Reduktion
-
DON-Dekontamination bei Durum und Teigwaren
100100
5050
3024
40
1220
0102030405060708090
100DON-Gehalt (%)
Partie ungereinigt Durum gereinigtDurum geschältDurumgrießNudeln
gekocht
ohne Schälverfahren mit Schälverfahren
100 % = 1500 µg/kg DON12 % = 180 µg/kg DON
100 % = 1500 µg/kg DON12 % = 180 µg/kg DON
Höchstwert Rohgetreide: 1750 µg/kg DONHöchstwert
Kleinkindnahrung: 200 µg/kg DON
Höchstwert Rohgetreide: 1750 µg/kg DONHöchstwert
Kleinkindnahrung: 200 µg/kg DON
Partie ungereinigt Durum gereinigtDurumgrießNudeln gekocht
Quelle: Aureli, Gabriella. und D´Egidio, Maria, G.: Tecnica
Molitaria, Vol. 58 Juli 2007, S. 729 - 733
-
Mahlfraktionen einer mykotoxinbelasteten
Weizen-Mähdruschpartie(MRI-Standard-Mahlversuch)
5,6736,32,221202,7Grießkleie3,8024,31,951056,1Schrotkleie2,6316,80,98531,2Grießkleiemehl1,107,10,83451,0Schrotkleiemehl0,422,71,01548,6C3
- Mehl0,201,30,65350,8C2 - Mehl0,201,30,80430,9C1 -
Mehl0,281,80,80430,9B3 - Mehln.n.n.n.0,76410,9B2 -
Mehl0,140,90,85461,0B1 - Mehl
6,4540,9gereinigter Brotweizen VFZEA (µg/kg)VFDON
(µg/kg)Produkt
VF = Verarbeitungsfaktor (zur Errechnung des Rückstandsgehalts
im Enderzeugnis)Formel: Rückstandsgehalt im verarbeiteten Produkt =
Rückstand Rohprodukt x VF
-
Mahlfraktionen einer mykotoxinbelasteten
Weizen-Handelspartie(MRI-Standard-Mahlversuch)
5,8212,81,15475,0Grießkleie5,8212,81,08446,5Schrotkleie1,232,71,12465,5Grießkleiemehl1,683,70,69288,0Schrotkleiemehln.n.n.n.1,03427,5C3
- Mehln.n.n.n.1,08446,5C2 - Mehln.n.n.n.0,94389,5C1 -
Mehln.n.n.n.0,91378,4B3 - Mehln.n.n.n.0,99409,9B2 -
Mehln.n.n.n.0,96396,4B1 - Mehl
2,2414,7gereinigter Brotweizen VFZEA (µg/kg)VFDON
(µg/kg)Produkt
VF = Verarbeitungsfaktor (zur Errechnung des Rückstandsgehalts
im Enderzeugnis)Formel: Rückstandsgehalt im verarbeiteten Produkt =
Rückstand Rohprodukt x VF
-
Vorkommen von T-2 + HT-2-Toxinen im deutschen Weizen und
Roggen
8
276 (99%)
277
RoggenWeizen
73max. Gehalt (T-2/HT-2) µg/kg
466 (99%)
Anzahl Proben kleiner Bestimmungsgrenze
469Analysierte Probenanzahl
2008
180 (97%)
460 (97%)
185473
RoggenWeizen2009
Statistisch genommene Muster aus 13 bzw. 12 Bundesländern der
jährlichen durchgeführten Besondere Ernte- und Qualitätsermittlung
(BEE) des deutschen Getreides nach §47 AgrarstatistikG
Methode: LC-MS/MSNG 2 µg/kgBG 6 µg/kg T2; 17 µg/kg HT-2
(Weizen)
7 µg/kg T2; 16 µg/kg HT-2 (Roggen)1
115512
50-100< 50Verteilung der Gehalte [µg/kg]
-
T-2-/HT-2-Gehalte nach dem Reinigen und Entspelzen
Rohhafer
gereinigterRohhafer
Hafer-kerne
Schrot:
1 2 3 4 5 6 7 8
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
(T-2+HT-2 (µg/kg)
Rohhafergereinigter Rohhafer
Haferkerne
Methode: LC-MS/MSSchrot-Proben
• 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 ?
-
Geregelte Mutterkorn (Sklerotien) - Höchstgehalte
• Futtermittel: Sklerotien 1000 mg/kg (0,1 %) bezogen auf
Futtermittel mit 88 v.H. Trockenmasse (Futtermittel -VO vom 23.
Nov. 2000 i.d.F. vom 11. April 2003, (BGBl. I S. 534), Anlage 5,
unerwünschte Stoffe).
• 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).
• Handelsgetreide, Handelskontrakte: Sklerotien 500 mg/kg (0,05
Gew.-% ).
• BfR 2004: aus Gründen des vorsorgenden Verbraucherschutzes
weitgehend frei von Mutterkorn zur Verarbeitung bzw. an den
Verbraucher.
• Codex STAN 199-1995 für Weizen: Sklerotien 500 mg/kg (0,05
%).
• Getreide-Intervention: Weizen: Sklerotien 500 mg/kg (0,05
Gew.-%).
-
Gesamt Alkaloid Gehalt in Einzel-Sklerotien der Ernte 2009
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
prozentualer Gesamt-Alkaloidgehalt in Roggen MK-Sklerotien
Mittelwert
Extraktion: Ethylacetatgemisch Puffer Nachweis:
HPLC-Fluoreszenz-Dedektion
Extraktion: Ethylacetatgemisch Puffer Nachweis:
HPLC-Fluoreszenz-Dedektion
-
50
150
250
350
Anfall, %
B3
C1
B2C3
B1 C2
Sm1
Sm2 KleieB3
B2
C3
B1
C2
Sm1
Sm2
Mutte
rkorn
-Alka
loid,
µg/10
0g
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
97,50
100
200
300
400
Kleie
C1
B3
C1 Sm1
B2C3
B1
C2
Sm2 Kleie
450
enthülst
Vorbehandlung: Mutterkorn-KontaminationZugabe von Sklerotien, 30
min Mischenmit 1% Mutterkorn-Pulver, 3 min Mischen mit 1%
Mutterkorn-Pulver, 3 min Mischen ohne “ “ “
Vorbehandlung: Mutterkorn-KontaminationZugabe von Sklerotien, 30
min Mischenmit 1% Mutterkorn-Pulver, 3 min Mischen mit 1%
Mutterkorn-Pulver, 3 min Mischen ohne “ “ “
behandelt
unbehandelt
in Zusammenarbeit mit Uni Münster, Franzmann / Prof. Humpf
Ergotalkaloid-Anfall bei Roggen und Mahlprodukten nach gezielter
Kontamination, Dekontamination und Reinigung mittels Aspirateur,
Trieur, Farbausleser, Peeler
intaktes Korn
behandelt
Pulver
-
Querschnitt Roggen [Secale cereale]
Quelle: Botanik für Landwirte; Prof. Bernhard Kaussmann; VEB
Gustav Fischer Verlag, Jena, 1969
Längszellen
Querzellen
SamenschaleNuzellarrestAleuronzellen
Endospherm
Schlauchzellen
2,5 %
-
Ergotalkaloid-Anfall bei Roggen und Mahlprodukten nach gezielter
Kontamination, Dekontamination und Reinigung mittels Tarar,
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
100
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65Mu
tterko
rn-A
lkaloi
d, µg
/kg
Anfall, %
intaktes Korn
behandelt
Pulver
unbehandelt
B3
C1
Sm1
B2
C3
B1
C2
Sm2
Kleie
Sm3
Vorbehandlung: Mutterkorn-KontaminationZugabe von
Mutterkorn-Pulver: 0,05 Gew.-%, 3 min gemischt Roggen ohne
Behandlung
Vorbehandlung: Mutterkorn-KontaminationZugabe von
Mutterkorn-Pulver: 0,05 Gew.-%, 3 min gemischt Roggen ohne
Behandlung
Enthülst:-3,2 %
200 µg/kg
Peeler mit Antriebseinheit
-
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 40 – 50 %,
abhängig von präexistierenden DON-Wertenund Bearbeitungstiefe,
Ergotalkaloide: Minimierungsmaßnahmen bereits vor und während der
Ernte. Im Zweifel: leichte periphere Abtragung der Kornoberfläche
durchführen (< 3,5 %) !