Mycotoxin Risk Management

Gerhard Galsterer Regional Director, BIOMIN GmbH

Die Mykotoxinproduktion hängt von den klimatischen Bedingungen ab

Die Fähigkeit der Pilze Mykotoxine zu produzieren wird beinflußt von:

Temperatur

Relative Luftfeuchtigkeit

Insektenbefall

Stress der Pflanzen

Zusammenfassung der Bedingungen für Feldfrüchte in Bezug auf Mykotoxinkontaminationen, deren

Bedeutung aufgrund des Klimawandels vorhergesagt werden kann

Source: Paterson and Lima, 2011

Ein Temperaturanstieg von +2° C kann die Aflatoxin Risikozone für Mais Richtung Norden ausweiten, das in einem hohen Aflatoxin Risiko in den südlichen EU-Ländern und niedrigem bis mittlerem Aflatoxin Risiko in den vier, hauptsächlich Mais produzierenden, südlichen EU Ländern (Ungarn, Rumänien, Frankreich und nordöstliches Italien) resultiert. Der Einfluß des Klimawandels auf die Nahrungs-und Futtermittelsicherheit ist als ernstzunehmendes Thema erkannt worden. EFSA, 2012

Warum geschieht das?

BIOMIN‘s Mykotoxin Studie

Seit 2004/05 -

Weltweite Studie über das Vorkommen von Mykotoxinen –detaillierte Information über deren weltweite Verteilung gemäß Region und Rohstoffen

Referenzen Borutova et al. Co-occurrence of mycotoxins from the Asian-Oceanian region Animal Feed Science and

Technology (Anim. Feed Sci. Tech 2012)

Rodrigues I. and Naehrer K. A Three-Year Survey on the Worldwide Occurrence of Mycotoxins in Feedstuffs and Feed. Toxins 2012, 4, 663-675

Rodrigues I. and Naehrer K. Prevalence of mycotoxins in feedstuffs and feed surveyed worldwide in 2009 and 2010. Phytopathol. Mediterr. (2012) 51, Special Issue, 175-192

I. Rodrigues and L.J. Chin A comprehensive survey on the occurrence of mycotoxins in maize dried distillers’ grain and solubles sourced worldwide. World Mycotoxin Journal, February 2012; 5 (1): 83-88

Rodrigues et al. Mycotoxin occurrence in commodities, feeds and feed ingredients sourced in Middle East and African countries. Food Additives and Contaminants: Part B, 2011, 1–12, iFirst

Acosta Aragon et al. Mycotoxins in Silages: Occurrence and Prevention. Iranian Journal of Animal Science (2011) 1(1), 1-10

Griessler et al. Occurrence of mycotoxins in Southern Europe World Mycotoxin Journal, August 2010; 3 (3): 301-309

…

• Beginn Ende 2004

• > 19 000 Proben analysiert

• > 64 000 individuelle Analysen

• Proben analysiert auf Aflatoxine (Afla), Zearalenone (ZEN),

Deoxynivalenol (DON), Fumonisine (FUM) and Ochratoxin A

(OTA)

• Proben analysiert mittels HPLC oder ELISA

BIOMIN‘s Mykotoxin Studie

Weltweite Mykotoxinkontamination im Jahr 2012

% refers to percentage of positive samples (>LOQ)

© Copyright 2012 by Erber AG. Austria. All rights reserved.

Auftreten der Mykotoxine in Europa(2012)

Nordeuropa

Zentraleuropa Südeuropa

Osteuropa

© Copyright 2012 by Erber AG. Austria. All rights reserved.

BIOMIN’s Mykotoxin Studie 2012 Mais, weltweit

Afla ZEN DON FUM OTA

Number samples tested 788 780 820 754 564

Average of positive (ppb) 42 467 1,204 1,993 9

Maximum (ppb) 1,224 9,854 30,200 42,120 170

BIOMIN’s Mykotoxin Studie 2012 Fertigfutter, weltweit

Afla ZEN DON FUM OTA

Number samples tested 908 1109 1201 894 804

Average of positive (ppb) 15 209 969 835 5

Maximum (ppb) 350 2968 18233 7219 71

Mykotoxikosen beim Rind

ZEN, Ergots • Unregelmäßige Brunst • Verringerte Konzeptionsrate • Ovarzysten • Embryonaltod • Fehlgeburten • Verringerte Spermienproduktion

T-2 Toxin, DON, AFB1

• Gastroenteritis (Magen-Darm-Katarrh) • Intestinale Schäden • Verringerte Pansenfunktion • Durchfall • Ketose

DON, Ergots, Endotoxine

• Lahmheit • Klauenschäden

T-2 Toxin, DON, Ergots

• Verringerte Futteraufnahme • Niedriger Milchproduktion • Verringerte Futterausnutzung

AFB1, T-2 Toxin, DON

• Milk contamination • Decreased milk

production • Mastitis

Ergots

• Beeinflusste Thermoregulation • Krämpfe

Detoxifikation im Pansen

Futter von

gestern

(Vortag)

Futter vom Tag

Gase

Ja,…. Einige Pansenmikroben detoxifizieren Mykotoxine (Bakterien, Protozoen)

…..aber

Detoxifikation im Pansen ?

Pansenabbaurate Im Pansen nicht

abgebaut

Aflatoxin 0-42 % 58 – 100 %

Zearalenon 90 %

-Zearalenol

10 x mehr östrogen

10 %

ABER östrogene

Metaboliten

Deoxynivalenol 35 %

Pansen-pH empfindlich 65 %

Ochratoxin A komplett? ?

Natürlicher Abbau von Mykotoxinen im Pansen

Doerr 2003

Jouany and Diaz 2005

Bedenke !

Nach dem Pansen stoppt nichts mehr

die Mykotoxine !!

Folgen:

Immunsuppression

Lebervergiftung

Zellvergiftung

Leistungsrückgang (Milch, Lebensleistung,…)

Fruchtbarkeitsstörungen

Niederproduzierende Kuh

Futteraufnahme: 12-15 kg TS

Zeit für Detoxifikation: 24 h

120 min/kg Futter

Hochproduzierende Kuh

Futteraufnahme: 26 kg TS

Zeit für Detoxifikation: 24 h

55 min/kg Futter

EUroparecht

Alle Futtermittel-Ausgangserzeugnisse

20 µg/kg Aflatoxin B1

Alleinfutter für Milchkühe 5 µg/kg

Aflatoxin B1

Milch (Rohmilch, milk for the manufacture of milk-based products and heat-treated milk as defined by Council Directive 92/46/EEC, as last amended by Council Directive 94/71/EC)

0.05 µg/kg

Aflatoxin M1 (Stoffwechselprodukt

von AfB1)

Alle Futterarten, die unzermahlenes Getreide enthalten

1 g/kg Roggen ergot (Claviceps purpurea )

Das Verhältnis zwischen aufgenommenen und in die

Milch übertragenem Aflatoxin (AfM1) bei Rindern ist

gewöhnlich zwischen 1% - 3%, aber kann auch 6%

erreichen, wenn man worst-case scenarios annimmt.

(EFSA, 2004)

Carry over von Aflatoxin B1 vom Futter in die Milch

Veldman et al., 1992

Aflatoxine: übertragen in Milch

3,6 µg/kg x 40 kg TMR = 144 µg Futteraufnahme/Tag 2% (carry-over) x 144 µg/Tag = 2,88 µg übertragen in Milch/Tag Produktion 30 kg, 2,88 µg Milch/Tag = 0,096 µg/kg = ppb (legal limit: 0.05 µg/Kg)

Der Aflatoxin B1 Eintrag in eine Herde muß unter 40 μg per Kuh sein, um eine Milch mit weniger

als 0.05 μg/kg AfM1 zu prodzieren.

(Veldman et al., 1992).

Gute landwirschaftliche Praxis Sortenwahl Fruchtwechsel (Mais nach Weizen) Pflugbearbeitung Späte Ernte vermeiden Verwendung von Insektiziden, Fungiziden, Dünger

Korrekte Lagerbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit) Einsatz von Fungiziden

Feld

Wie die Entstehung von Mykotoxinen verhindern ?

Lag

er

Erntezeitpunkt beeinflusst die ZON-Kontamination

0

200

400

600

800

1000

1200

20 25 30 35 40 45

Trocken-Substanz (%) - Maissilage (ganze Pflanze)

Zeara

lenone (

ppb/k

g T

S)

Oldenburg et al. 1996

Verspätete Ernte erhöht die

Fusarium-Toxine

Was kann gegen Mykotoxine getan werden?

Vorbeugung „Gute landwirtschaftliche Praxis“, Sortenwahl,

Bodenbearbeitung, Erntezeitpunkt… … während der Futterproduktion

Dekontamination physikalische/chemische Behandlung

(Reinigung, Aussortierung, Bestrahlung, Extrahierung; Ammoniak, Natriumhydroxyd, oxidizing- and reducing agents...)

… während der Futteraufbereitung

Deaktivierung durch Zusatzstoffe Adsorption

Biotransformation … während der Futterverdauung

zweifelhafte Ergebnisse, oft verbunden mit hohem Futterverlust

teuer

zeitaufwendig

Änderung der Schmackhaftigkeit und Nährwert

Verminderte Futterqualität

giftige Nebenprodukte möglich

…

Adsorption Wirksamkeit

“Eine spezielle Mischung von Mineralien ermöglicht die Entfernung des Toxins durch Adsorption”

Friend et al. (1984), Kubena et al.

(1990, 1991, 1993), Bursian et al.

(1992), Williams et al. (1994),

Phillips et al. (1995), Ramos et

al. (1996), Scott (1998)

Aflatoxins

Ergot Alkaloids

Ochratoxins

Fumonisins

Zearalenone

T-2 Toxin

DON

1. Hohe Adsorptionsfähigkeit (µg Toxin/mg Binder)

2. Starke Bindung

Keine oder nur geringe Desorption von bereits adsorbierten Toxinen

3. Hohe Affinität zu dem Toxin

Keine / geringe Adsorption von essentiellen Nährstoffen und Vitaminen

4. Fehlenden Toxizität des Bindematerials

Labortests und in vivo Studien

Auswahl eines geeigneten Binders sollte basieren auf:

Adsorption ... für die Entfernung des Toxins

“Mehr als 300 Substanzen sind vom IFA und Christian Doppler Labor in einem sogenannten Binder Projekt auf ihre Adsorptionsfähigkeit getestet worden”

Unterschiedliche Bentonite haben unterschiedliche Eigenschaften (Nicht alle Bentonite sind dasselbe!)

Einige sind für die Tierernährung nicht geeignet (zum Beispiel hohe Dioxinwerte,...)

Aktivkohle ist ein sehr unspezifischer Binder

Material Anzahl Proben Bentonite 88

Organoclays 10 Diatomaceous earth 7

HSCAS 19 Kaolinite 7

Aktivkohle 3 MOS 13

Andere 150 Vekiru et al., 2009 Investigation of various adsorbents for their ability to bind aflatoxin B1

Adsorption von Aflatoxin B1 – handelsüblich verfügbare Produkte am Markt

pH 3.0 pH 6.5

Mean [%] 70 73

Median [%] 91 94

Minimum [%] 3,4 0,4

Maximum [%] 100 100

Number of products 117

Anorganische Binder Organoclays

Hoher Aschegehalt!

Organische Binder

Adsorption von Deoxynivalenol – handelsüblich verfügbare Produkte am Markt

Organoclays Anorganische Binder

pH 3.0 pH 6.5

Mean [%] 5 5

Median [%] 5 5

Minimum [%] 0 0

Maximum [%] 25 22

Number of products 78

Organische Binder

Bioprotection

… Elimination der toxischen Effekte

Adsorption … Elimination des Toxins

Biotransformation

… Elimination der Toxizität

Mycofix® – Naturally ahead in mycotoxin risk management!

... Durch Enzyme Deaktivierung der funktionalen Gruppen der Mykotoxine

Vorteile • spezifisch

• unumkehrbar

• Sehr wirksam gegen nicht adsorbierbare Mykotoxine

Mycotoxin Non-toxic metabolite

Non-toxic metabolite

Enzyme

O

H

O

CH3

O

OHHH

O

O

OH

OH

H

H3C

CH2

OH

Biotransformation …für die Entfernung der Giftigkeit

Danke für die gesunde

Milch!

Gerne!

Viel Erfolg für die serbische Milchproduktion !