Ausgabe 11
Eine Veröffentlichung von Romer Labs®
Fotos: Firdaus Exia, Howard Ande
Klimawandel und Mykotoxine: Anpassung an neue Extreme
Trockenheit und erhöhte Aflatoxinwerte in Erdnüssen Überschwemmungen und Fumonisine Integriertes Mykotoxin-Management mit MyToolBox
Foto: Akira Kaede
Inhalt
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Anpassung des Schnellnachweises von Mykotoxinen Strategien für ein sich wandelndes Klima So wie sich das Klima ändert, so ändert sich auch die Methode zum Vor-Ort-Nachweis von Mykotoxinen. Julie Sundgaard und Kristen Mintle von Romer Labs North America diskutieren, wie extreme Wetterphänomene wie der Hurrikan Harvey in Texas im Jahr 2017 die Menschen zwingen, auf neue Bedrohungen zu reagieren. Von Julie Sundgaard, Managing Director, Romer Labs North America Kristen Mintle, Sales Manager North Central Area, Romer Labs US
Spot On ist eine kostenlose Veröffentlichung der Romer Labs Division Holding GmbH. ISSN: 2414-2042
Mitwirkende: Kurt Brunner, Rudolf Krska, Kristen Mintle, Birgit Poschmaier, Julie Sundgaard Grafik: GraphX Erber AG Forschung: Kurt Brunner
Herausgeber: Romer Labs Division Holding GmbH Erber Campus 1 3131 Getzersdorf, Österreich Tel.: +43 2782 803 0 www.romerlabs.com ©Copyright 2020, Romer Labs® Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieser Publikation darf ohne schriftliche Genehmigung des Urhebers in irgendeiner Form für kommerzielle Zwecke vervielfältigt werden. Alle hierin enthaltenen Fotos sind Eigentum von Romer Labs oder werden mit Lizenz verwendet.
Romer Labs is part of ERBER Group
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Foto: smereka
Redaktion: Joshua Davis, Cristian Ilea
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MyToolBox – Intelligentes, integriertes MykotoxinManagement Was wäre, wenn es ein Tool gäbe, mit dem man das Auftreten von Mykotoxinen in Getreidespeichern vorhersagen, relevante Wetterdaten analysieren, kontaminierte Pflanzen für einen anderen Zweck verwenden und Vorschriften besser verstehen könnte? Zufällig wird ein solches Tool derzeit entwickelt: im Projekt „MyToolBox“. Die Gastautoren Birgit Poschmaier von der Queens University Belfast und Rudolf Krska von der Universität für Bodenkultur Wien berichten. Von Birgit Poschmaier, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna und Rudolf Krska, Institut für Bioanalytik und Agro-Metabolomics, Department für Agrarbiotechnologie, Universität für Bodenkultur Wien
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Editorial Anpassung an Wetterextreme durch wissenschaftliche Innovation Im März 2019 kam es im mittleren Westen der USA zu einer der schwersten Naturkatastrophen für die Landwirtschaft: Hochwasser trat über die Ufer des Missouri und seiner Nebenflüsse, beeinträchtigte das Leben von Millionen Menschen in Iowa, Nebraska, Missouri und Kansas und setzte mehrere Millionen Hektar Ackerland unter Wasser. Zweifelsohne war das eine Tragödie. Unsere Aufgabe als Agrarwissenschaftler ist es nun, den Landwirten, Getreidehändlern und Betreibern von Getreidespeichern dabei zu helfen, kurzfristig auf solche Situationen zu reagieren. Langfristig müssen wir uns alle darauf einstellen, dass solche extremen Wetterphänomene zunehmen werden. Längere Trockenperioden, tropische Stürme von ungewöhnlicher Stärke und häufige Überschwemmungen sind nur einige Beispiele für Umstände, die den Kulturpflanzen auf der ganzen Welt schaden. Wie uns die Forschung zeigt, mag jeder mykotoxinproduzierende Schimmelpilz andere Wetterbedingungen und manche können sogar unter extremen Bedingungen gedeihen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit von Mykotoxintests als Reaktion auf ungewöhnliche oder jahreszeitlich bedingte Wetterphänomene. Anhand von Mykotoxintests kann man schnell bestimmen, ob in einer Pflanzenkultur mykotoxinproduzierende Schimmelpilze wachsen und anschließend sofort Maßnahmen ergreifen, wie zum Beispiel befallene Körner aussortieren oder Zusätze zur Deaktivierung der Mykotoxine zugeben. Beim Management des gesamten Lebenszyklus einer Kulturpflanze spielen die Messung und das Management von Mykotoxinen eine bedeutende Rolle. In dieser Ausgabe von Spot On diskutieren meine Kolleginnen Julie Sundgaard und Kristen Mintle über extreme Wetterbedingungen und ihre Auswirkungen auf Mykotoxintestprogramme. Anhand konkreter Beispiele aus der Getreide- und Futtermittelindustrie sowie der Erdnussindustrie in den USA sprechen sie darüber, dass Schnelltestmethoden wie Streifentests immer öfter angepasst werden müssen, um den Herausforderungen durch ungewöhnliche Wetterbedingungen gerecht zu werden. Die Gastautoren Rudolf Krska und Birgit Poschmaier stellen MyToolBox vor, eine Softwarelösung für das Mykotoxine-Management während des gesamten Lebenszyklus einer Kulturpflanze. Neben mehreren interaktiven Funktionen bietet MyToolBox Prognoseinstrumente, mit denen die Getreidehändler eine Mykotoxinkontamination verhindern können, indem sie wie bei der Biokraftstoffproduktion Problemstellen identifizieren und Empfehlungen zur Rettung kontaminierter Pflanzen geben. Viel Spaß mit dieser Ausgabe von Spot On.
Kurt Brunner Head of R&D, Romer Labs® ® Ain E mea gV ae zr ö i nf e f e on ft lR i cohmuenrg Lvaobns R o m e r L a b s ®
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Anpassung der Methoden zum Schnellnachweis von Mykotoxinen an ein sich änderndes Klima So wie sich das Klima ändert, so ändert sich auch die Methode zum Vor-OrtNachweis von Mykotoxinen. Julie Sundgaard und Kristen Mintle von Romer Labs North America diskutieren, wie extreme Wetterphänomene wie der Hurrikan Harvey in Texas im Jahr 2017 die Menschen zwingen, auf neue Bedrohungen zu reagieren. Von Julie Sundgaard, Managing Director, Romer Labs North America Kristen Mintle, Sales Manager North Central Area, Romer Labs US
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Die Fähigkeiten der Testmethoden müssen den neuen und ungewöhnlichen Herausforderungen, die mit extremen Wetterbedingungen einhergehen, gewachsen sein.
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ie Auswirkungen des Klimawandels machen sich in vielerlei Hinsicht bemerkbar: Zerstörerische Stürme wie Hurrikane, Überschwemmungen, extreme Hitze und Trockenheit beeinträchtigen landwirtschaftliche Produkte sowie die Tiere und Menschen, die darauf angewiesen sind. Die FDA stellte in einer Zusammenfassung der Auswirkungen von Wirbelstürmen und Überschwemmungen auf die Sicherheit von Tierfutterpflanzen fest, dass extreme Wetterphänomene wie Überschwemmungen Getreide und andere landwirtschaftliche Produkte schädigen, wodurch sie von mykotoxinproduzierenden Schimmelpilzen wie Aspergillus- und Fusarium-Stämme infiziert werden können1. In der Tat zeigten die BIOMIN Mycotoxin Umfragen 2017 und 2018 einen weltweiten Anstieg der Werte von Fumonisin, einem von Fusarium2 produzierten Mykotoxin. Viele gehen davon aus, dass das wärmere und feuchtere Wetter zu diesem Anstieg geführt hat3. Daher ist die Mykotoxinanalyse vor Ort so wichtig. Sie liefert den Produzenten schnelle Ergebnisse und bietet ihnen so die Möglichkeit, auf schwankende Wetterbedingungen zu reagieren. In diesem Artikel zeigen wir dies anhand zweier Beispiele aus den USA: in einer Fallstudie über eine strategische Antwort auf erhöhte Fumonisinwerte in Mais in den südlichen Great Plains als Folge der durch Wirbelstürme verursachten Überschwemmungen im Jahr 2017 und in einem Bericht über die normalen Vorgehensweise von Erdnussproduzenten bei erhöhten Aflatoxinwerten durch die Trockenheit im Südosten der USA.
Fallstudie: Anpassung der Nachweis bereiche von Teststreifen zur Beurteilung von hohen Fumonisinwerten Bauer in mehreren nahrungsmittelproduzierenden Regionen der Welt, sind mit immer mehr Überschwemmungen konfroniert. Im März 2019 erlebten Iowa, Nebraska, Missouri und Kansas historische Überschwemmungen als Folge von Eisstaus, dem Abschmelzen enormer Schneefälle und übermäßigen Regenfällen. Dies führte zum Versagen von mindestens 30 Deichen. Die daraus resultierende Überflutung beeinträchtigte etwa 90.000 Getreidespeicher und mehr als 6,5 Millionen Hektar Mais, Sojabohnen und Weizen. Der gesamte wirtschaftliche Schaden überstieg 7 Milliarden Dollar.4 Diese Überschwemmungen sind die Fortsetzung eines gewissen Trends. Überschwemmungen und die damit verbundenen landwirtschaftlichen Schäden beherrschen beinah dauerhaft die Schlagzeilen in den USA. Als der Hurrikan Harvey am 25. August 2017 als Sturm der Kategorie 4 auf Land traf, bewegte er sich weiter ins Landesinnere und brachte sehr hohe Regenmengen mit. Zu diesem Zeitpunkt stand die Jahresernte kurz bevor und niemand hätte die katastrophalen landwirtschaftlichen Ereignisse, die bald folgen würden – insbesondere im Texas Panhandle und Oklahoma
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Panhandle, im Südwesten von Kansas und im Südosten von Colorado – vorhersagen können. Im September 2017, als die Erntesaison begann, wurden Maisproben gesammelt und zur Analyse an Drittlabore geschickt. Aufgrund der übermäßigen Regenfälle durch den Hurrikan Harvey kurz vor der Erntesaison gab es im Texas Panhandle Anzeichen für hohe Fumonisinwerte. Die Regenfälle boten den Fusarium-Schimmelpilzen, die Fumonisin produzieren, ideale Wachstumsbedingungen. Obwohl dieser Schimmelpilz nicht weit verbreitet und von Landkreis zu Landkreis unterschiedlich ist, hatten die Maisproben so hohe Fumonisinwerte wie noch nie zuvor: 30 ppm, 50 ppm, 70 ppm und sogar 100 ppm. Je nach beabsichtigter Produktverwendung liegen die akzeptablen Fumonisinwerte in den USA für den menschlichen Verzehr zwischen 2 ppm und 4 ppm und für Tierfutter (Mais und Maisnebenprodukte) zwischen 5 ppm und 100 ppm. In Europa sind die akzeptierten Werte jedoch strenger und liegen für den menschlichen Verzehr zwischen 0,2 ppm und 4 ppm und für Tierfutter zwischen 5 und 60 ppm.5 Als die Fumonisinproblematik eskalierte, wurden die Mykotoxintests zum häufigsten Diskussionsthema in der Industrie – insbesondere im Texas Panhandle, wo die Fumonisinkonzentration im Durchschnitt bei etwa 4 ppm lag. Mit wachsender Besorgnis und nach ausgiebigen Diskussionen haben die Viehzüchter 60 ppm als sicheren Wert für ihre Tiere festgelegt. Romer Labs war seit Beginn dieser Krise an den Gesprächen beteiligt. Romer Labs erhielt mehrere Anfragen, ob es möglich sei, direkt vor Ort hohe Fumonisinwerte in eingehenden Maislieferungen zu testen. Das damals angebotene AgraStrip® WATEX® Fumonisintestkit reichte für Werte von 0-5 ppm und mit einem Verdünnungsschritt bis hin zu 5-30 ppm. Die Viehzüchter informierten uns, dass aufgrund des erhöhten Fumonisinvorkommens im Mais sofort Tests benötigt würden, die viel höhere Fumonisinwerte als die bisherigen messen können. Romer Labs reagierte darauf mit der Entwicklung einer dritten Kurve unter Verwendung eines weiteren zusätzlichen Verdünnungsschritts, wodurch das AgraStrip® WATEX® Fumonisintestkit einen weiteren Bereich von 30-100 ppm abdeckt. Die Entwicklung der dritten Kurve war innerhalb weniger Tage abgeschlossen und bereit für den Einsatz vor Ort. Aufgrund der hohen Werte zu Beginn der Erntesaison wurde von den Viehzüchtern ab sofort nur noch im Bereich von 30-100 ppm erfolgreich getestet. Dies setzte sich bis 2018 fort. Dieses Beispiel zeigt, dass vor allem nach einem extremen Wetterereignis, wie zum Beispiel einer Überschwemmung durch einen Wirbel- oder Tropensturm, ein erhöhter Bedarf an Mykotoxintests besteht. Doch die Möglichkeiten der Testtechniken müssen auch den neuen und ungewöhnlichen Herausforderungen, die mit extremen Wetterverhältnissen einhergehen, Spot On Ausgabe 11
gerecht werden. Also musste der Bestimmungsbereich erweitert werden, um auch die explodierenden Fumonisinkonzentrationen messen zu können. Anbieter von Testkits und diejenigen, die sie vor Ort anwenden, müssen immer häufiger flexibel reagieren.
Testkits zur Kontrolle extremer Aflatoxinkonzentrationen in Erdnüssen Überschwemmungen sind natürlich nicht das einzige extreme Wetterphänomen, das zu erhöhten Mykotoxinwerten führen kann. Nur wenige wissen dies besser als die Erdnussbauern im Südosten der USA, wo Trockenheit und Hitze die Kulturen unter erheblichen Stress setzen können, was sie für aflatoxinproduzierende Aspergillus-Stämme anfällig macht. Für das Auftreten von Aflatoxin in Erdnüssen sind in erster Linie Aspergillus parasiticus und Aspergillus flavus verantwortlich. Diese Schimmelpilze kommen auf natürlicher Weise im Boden vor, sodass es schwierig ist, ihren Kontakt mit den unterirdisch wachsenden Hülsenfrüchten zu verhindern. Wenn jedoch die Durchschnittstemperaturen bei oder über 32 °C liegen und Hitze mit Trockenheit zusammenfällt, werden die Erdnüsse noch anfälliger für das Auftreten von Aflatoxin. Auf diese Stressfaktoren kurz vor der Ernte haben die Landwirte nur wenig Einfluss. Die Witterungsbedingungen in der Erntezeit können den Stress für die Erdnusspflanze noch verstärken und zu Hülsenschäden führen, wodurch Aspergillus noch besser eindringen kann. Auch wenn kurz vor oder während der Ernte intensive Regenperioden oder Überschwemmungen auftreten, haben die Erdnüsse nicht genügend Zeit, um ausreichend zu trocknen, bevor sie eingelagert werden. Wie auch bei anderen Schimmelpilzen kann eine Feuchtigkeit von mehr als 14% das Wachstum von mykotoxinproduzierenden Schimmelpilzen während der Lagerung begünstigen. Wie kann man darauf reagieren, wenn die Vermutung nahe liegt, dass Trockenheit und Hitze zu hohen Aflatoxinwerten in Ihrer Kultur geführt haben? In der Regel obliegt es den Ankaufsstellen oder Schälanlagen, Maßnahmen zu ergreifen. Zunächst klassifizieren die Betreiber von Erdnussankaufsstellen die Erdnüsse nach mehreren vom USDA-FSIS festgelegten Merkmalen: Qualität der Hülse, visuelle Anwesenheit von Schimmel, lose Hülsen, usw.. Die Erdnüsse mit der besten FSIS-Bewertung „Seg1“ werden dann mit Streifentests getestet, um die Erdnüsse weiter klassifizieren zu können. Die Ankaufsstellen entscheiden dann je nach Aflatoxinkonzentration über die Lagerung. Durch Isolierung der stark kontaminierten Erdnüsse bewahren die Ankaufsstellen die Integrität von unkontaminierten oder weniger kontaminierten Erdnüssen, sodass diese für den direkten menschlichen Verzehr geeignet bleiben. Die hochkontaminierten Erdnüsse sind oft für Produkte bestimmt, bei deren Herstellung der Aflatoxingehalt eliminiert oder reduziert wird. Bei der Ölproduktion aus intakten Erdnussfrüchten sind E i n e Ve r ö f f e n t l i c h u n g v o n R o m e r L a b s ®
die Übertragungsraten der Aflatoxine gering. Durch Raffination und andere Behandlungen werden die Aflatoxinwerte weiter reduziert. Vom Lager werden die Erdnüsse dann zu den Schälanlagen transportiert, wo Streifentests Informationen über die Aflatoxinkonzentration liefern und entsprechend Entscheidungen über die weitere Verwendung gefällt werden, zum Beispiel die Art der Lebensmittel, für die sie genutzt werden können. Erdnussschalen für Tierfutter werden noch einmal auf Aflatoxine getestet, bevor sie zu den Futtermühlen gelangen.
Fazit: Veränderung des Klimas, Veränderung der Testmethoden Extreme Trockenheit und Hitze, gemeinsam mit vorzeitig auftretenden Regenfällen, verursachen überdurchschnittliche hohe Aflatoxinwerte in Erdnüssen. Da sich das Klima ändert und sich die Erde erwärmt, werden extreme Wetterbedingungen die Anstrengungen, Mykotoxine und die sie produzierenden Schimmelpilze in Schach zu halten, weiterhin erschweren. Drastische Ereignisse wie Wirbelstürme sind unvorhersehbar und erfordern eine rasche Anpassungsfähigkeit der Landwirte und Getreidehändler, um sich auf erhöhte Werte von Fumonisinen und anderen Mykotoxinen, die bei feucht-warmen Bedingungen gedeihen, einzustellen. Um die Lebens- und Futtermittelsicherheit zu gewährleisten, erfordern diese neuen Umweltbedingungen kreative Ansätze, die über die einfache Anpassung der Parameter bestehender Testkits hinausgehen. Wie genau diese Lösungen aussehen, ist derzeit Gegenstand vieler Untersuchungen und Spekulationen.
Da sich das Klima ändert und sich die Erde erwärmt, werden extreme Wetterbedingungen die Bemühungen, Mykotoxine und die sie produzierenden Schimmelpilze in Schach zu halten, weiterhin erschweren.
Quellen FDA (9. November 2019). Safety of Food and Animal Food Crops Affected by Hurricanes, Flooding, and Power Outages. Abgerufen unter: https://www.fda. gov/food/food-safety-during-emergencies/safetyfood-and-animal-food-crops-affected-hurricanesflooding--and-power-outages#general. 2 BIOMIN (29. August 2018). 2017 BIOMIN Mycotoxin Survey Results. Abgerufen unter: https://www.biomin. net/science-hub/2017-biomin-mycotoxin-surveyresults/. 3 BIOMIN and Romer Labs (19. Februar 2018). Mycotoxin Outlook 2018: The Rise of Fumonisins. Abgerufen unter: https://www.romerlabs.com/en/knowledgecenter/knowledge-library/videos/news/webinarmycotoxin-outlook-2018-the-rise-of-fumonisins/. 4 AgFax (25. April 2019). Midwest Flooding: 150K Growers, 16Mln Acres. Abgerufen unter: https://agfax. com/2019/04/25/midwest-flooding-150k-growers16mln-acres/. 5 FDA (November 2001). Guidance for Industry: Fumonisin Levels in Human Foods and Animal Feeds. Abgerufen unter: https://www.fda.gov/regulatoryinformation/search-fda-guidance-documents/ guidance-industry-fumonisin-levels-human-foodsand-animal-feeds. 1
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MyToolBox –
Mykotoxin-Management - intelligent Was wäre, wenn es ein Instrument gäbe, mit dem man das Auftreten von Mykotoxinen in Getreidespeichern vorhersagen, relevante Wetterdaten analysieren, kontaminierte Pflanzen für andere Zwecke verwenden und Vorschriften besser einhalten könnte? Wissenschaftler haben sich an die Herausforderung gewagt: im Projekt „MyToolBox“. Die Gastautoren Birgit Poschmaier und Rudolf Krska berichten. Von Birgit Poschmaier, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna and Rudolf Krska, Institute of Bioanalytics and Agrometabolomics, Department of Agrobiotechnology, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
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Zusammenfassung MyToolBox Projektdauer: März 2016 - Februar 2020
Koordinator: Prof. Rudolf Krska, Universität für Bodenkultur, Wien (BOKU)
Anzahl der Partner: 23: 40% Industrie und KMU aus 11 Ländern, darunter 3 Partner aus China
Budget: 5 Millionen EUR (europäische Partner) + 1 Millionen CNY (chinesische Partner) Website: https://mytoolbox.eu Twitter: @MyToolBoxEU
und sich verändernde Realität anzupassen. Innovative Lösungen zur Bewältigung dieser neuen Herausforderungen sind unerlässlich und auch die Integration der vorhandenen Expertise und Fachkenntnisse ist ein wichtiger Baustein für alle Mitwirkenden entlang der Lebens- und Futtermittelkette, um das Mykotoxinproblem nachhaltig zu bekämpfen. Dies ist der Kern eines großen Projekts, das derzeit von der Europäischen Kommission finanziert wird: das MyToolBox-Projekt (www.mytoolbox.eu) (Zuschussvereinbarung Nr. 678012).
Foto: smereka
Integration der Benutzerbedürfnisse in eine Online-Entscheidungshilfe
und integriert!
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ie Europäische Union schätzt, dass 5-10% der weltweiten Pf lanzenproduktion aufgrund von Mykotoxinverunreinigungen in der Tonne landet.1 Diese Verluste sorgen für hohe finanzielle Belastungen, nicht nur wegen der Ertrags- und Ernteausfälle, sondern auch durch die Inspektions- und Analysekosten. Extreme Wetterereignisse komplizieren die globale Mykotoxinlandschaft weiter, sodass Vorhersage- und Nachweismethoden erforderlich sind, um sich an diese neue E i n e Ve r ö f f e n t l i c h u n g v o n R o m e r L a b s ®
Durch die jahrzehntelange Forschung gibt es enorme Fortschritte beim Nachweis von Mykotoxinen in der gesamten Produktionskette von den Rohstoffen bis zu den von uns konsumierten Lebensmitteln. Natürlich wurden auch Methoden zur Verringerung des Risikos einer Mykotoxinkontamination entwickelt und in die Praxis umgesetzt. Diese reichen von der Ernteverwaltung bis zur Probenahme, Lagerung und Verarbeitung. Letztendlich spiegeln auch die Vorschriften einen Großteil dieses Wissens wider, wenn auch in einer Sprache und einem Format, die schwer zu verstehen und nachzuschlagen sind. MyToolBox wandelt dieses Wissen in leicht verständliche Texte um, die den neuesten Stand der Datenerfassungstechniken widerspiegeln: Anstatt sich durch Listen von Mykotoxinen und deren Umgang in verschiedenen Kulturen zu wühlen, können MyToolBox-Benutzer zunächst die Kultur auswählen und dann herausfinden, wie die Mykotoxinbelastung in verschiedenen Produktionsstadien begrenzt werden kann. Zum Beispiel unterscheiden sich die EU-Höchstwerte für Deoxynivalenol (DON) in Weizenmehl zur Weiterverarbeitung von den Höchstwerten für DON in Rohweizen zur Weiterverarbeitung. Außerdem ist die zulässige DON-Konzentration in Weizen für den menschlichen Verzehr niedriger als die von Weizen für Tierfutter. Die e-Plattform My-
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MyToolBox enthält Echtzeit-Entscheidungshilfen für Landwirte und Leiter von Getreide speichern, um schnell auf potenzielle Mykotoxin bedrohungen
Benutzerfreundliches MykotoxinManagement für Landwirte In Europa sind die am weitesten verbreiteten Mykotoxine in Weizen DON und Zearalenon (ZEN), die im Allgemeinen von Pilzen der Gattung Fusarium spp. produziert werden. In Mais sind die häufigsten
Mykotoxine Fumonisine (FUM) und Aflatoxine (AF), die hauptsächlich von den Pilzen Fusarium spp. bzw. Aspergillus produziert werden. Unabhängig von der Verfügbarkeit und geschwächter Wirte oder Kulturen hängen die Pilzentwicklung und die Toxinproduktion weitgehend von Wetterparametern wie Temperatur und Feuchtigkeit ab. Es ist beispielsweise bekannt, dass warme Temperaturen und Regen während der Maisblüte das Risiko einer Aflatoxinkontamination in der Pflanze erhöhen. MyToolBox enthält Empfehlungen für Landwirte, die Weizen, Mais, Gerste und Hafer anbauen. Diese Empfehlungen reichen von der Behandlung von Ernterückständen und der Fruchtfolge über den Einsatz von Biopestiziden und resistenten Sorten bis hin zu einer Echtzeitunterstützung während der Vegetationsperiode. Die Echtzeitunterstützung basiert auf Vorhersagemodellen von Wetterstationen in ganz Europa.
Illustration: IRIS, MyToolBox
reagieren zu können.
ToolBox kehrt diesen Schwerpunkt um: Hier kommt zuerst die Kultur und anschließend kann der Benutzer für jeden Verarbeitungsschritt die maximal zulässige Mykotoxinkontaminationen einsehen – unterstützt durch neue Erkenntnisse aus speziellen Experimenten. Neben der Umwandlung vorhandener Informationen in leicht verständliche Formate dient MyToolBox auch als Entscheidungshilfe. Sie enthält zum Beispiel Echtzeit-Entscheidungshilfen für Landwirte und Leiter von Getreidespeichern, um schnell auf potenzielle Mykotoxinbedrohungen reagieren zu können.
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In MyToolBox kann ein Landwirt zum Beispiel ein Feld markieren, die nächstgelegene Wetterstation auswählen und grundlegende Daten zur Kultur wie das Datum der Aussaat eingeben. Nach minimalen Aktualisierungen, wie dem Einsatz von Pestiziden oder Unkrautbekämpfung, erhält der Landwirt dann eine Risikokarte des Feldes, die ein geringes (grün), mittleres (gelb) oder hohes (rot) Risiko einer Mykotoxinbelastung in der Kultur anzeigt. In MyToolBox findet er dann Maßnahmen zur Verringerung dieses Risikos oder Optionen zum Umgang mit kontaminiertem Material sowie Warnungen und Empfehlungen. Im Rahmen des Projekts testete MyToolBox die Wirksamkeit neuartiger Biopestizide, die die DON-Kontamination in Weizen (Großbritannien) und Hafer (Norwegen) mildern, sowie die Effektivität atoxigener Aspergillus-Stämme, die die Aflatoxine in Mais in Serbien eindämmen sollen. Letztere Methode erwies sich in ersten Versuchen als besonders erfolgreich. Ähnliche Ergebnisse wurden beim Einsatz lokaler atoxigener Aspergillus-Stämme in einigen Staaten Afrikas nachgewiesen. Obwohl der wirtschaftliche Wirkungsgrad noch weiter verbessert werden muss, erwies sich der Einsatzes atoxigener Stämme als eine wertvolle Methode zur Bekämpfung der Aflatoxinkontamination bei Mais in Europa.
Nutzung stark kontaminierter Kulturen Wenn die Kontamination alle Höchstwerte überschreitet, auch denjenigen für Futtermittel, wurden alternative Verwendungsmöglichkeiten getestet, um ansonsten unbrauchbare Kulturen für einen anderen Zweck zu verwenden. Pilotexperimente zeigten, dass rekombinante Enzyme gleichzeitig bis zu 100% bzw. 90% von FB1 und ZEN abbauen können. Diese Biotransformation wurde durch die Bildung der nicht toxischen Abbauprodukte hydrolysiertes FB1 und hydrolysiertes ZEN bestätigt. Andererseits erwies sich auch die Biogasproduktion als sinnvoll, um stark kontaminierten Weizen und Mais für einen anderen Zweck zu verwenden: Obwohl die Methanproduktion leicht verzögert war, konnten keine signifikanten Unterschiede in der Methanausbeute zwischen stark und minimal kontaminiertem Substrat gefunden werden. Die Mykotoxinbelastung des Gärrestes lag unterhalb der Nachweisgrenze. Diese Ergebnisse wurden in die e-Plattform MyToolBox integriert, um Betriebsleiter, Leiter der Futtermittelproduktion und Leiter von Bioethanol-/Biogasanlagen gleichermaßen zu informieren.
Alarmsystem zur Überwachung von Getreidespeichern Neben den Landwirten müssen auch die Leiter von Getreidespeichern die Sicherheit ihrer Kulturen überwachen, da sich Lagerpilze schnell ausbreiten und das gelagerte Getreide mit Mykotoxinen kontaminieren können. Die derzeitige Praxis im E i n e Ve r ö f f e n t l i c h u n g v o n R o m e r L a b s ®
Getreidespeicher-Management besteht darin, die Temperatur und die relative Feuchtigkeit entweder periodisch oder aus der Ferne zu messen. Im Rahmen des MyToolBox-Projekts wurden Sensoren entwickelt, die CO2 als Frühwarnparameter verwenden. Durch die Einbeziehung von CO2 in das Vorhersagemodell kann eine potentielle Kontamination drei bis fünf Tage früher vorhergesagt werden, als mit rein temperaturempfindlichen Sensoren. Dies ermöglicht eine schnellere Reaktion auf die Gefahr einer Kontamination. Die MyToolBox-Sensoren alarmieren den Benutzer über einen potentiellen Anstieg von ZEN (für gelagerten Weizen) und Aflatoxin (für gelagerten Mais) in der Nähe bestimmter Sensorknoten im Getreidespeicher, sodass der Benutzer die Kontaminationsgefahr an einer bestimmten Stelle im Getreidespeicher lokalisieren kann.
Die Endnutzer beteiligen Neben der Echtzeitprognose von Mykotoxinen auf Feldern und in Getreidespeichern wurde eine Gruppe potenzieller Endnutzer in den Niederlanden, Serbien, Italien, Großbritannien, der Türkei und Norwegen um ihr Feedback zu einer integrierten Mykotoxin-Management-Plattform gebeten. Um so viele Antworten wie möglich zu erhalten, wurde das Projekt sehr weit gestreut. Dies beinhaltete auch die gemeinsame Nutzung der Ergebnisse in Forschungsgemeinschaften und -programmen, um die Industrie und die Endbenutzer durch gezielte Workshops zu erreichen. Wir nutzten auch Präsentationen auf Messen und Konferenzen sowie Verbindungen zu anderen Netzwerken und Projekten (wie MycoKey und ISM) in Europa und China. Dies half uns nicht nur bei der Erstellung einer benutzerfreundlichen Plattform mit verwertbaren Informationen für die Zielgruppe, sondern auch bei der Risikobewertung. Im Gegensatz zu früheren Projekten und Standards nutzt das MyToolBox-Projekt einen vollständig integrierten Multi-Akteur-Ansatz mit einem hohen Grad an Beteiligung der Endbenutzer, um die Probleme durch Mykotoxine in der Lebens- und Futtermittelkette zu lösen. Ein geringeres Mykotoxinrisiko bei Nutzpflanzen führt zu geringeren Verlusten entlang der Lebensmittelkette. Durch rückverfolgbare Informationen entlang der Lieferkette mit Hilfe der gängigen IT-Technologie wird MyToolBox einen wesentlichen Beitrag zur Gesundheit, Sicherheit und zum Wohlbefinden der Verbraucher leisten.
MyToolBox enthält Empfehlungen für Landwirte von der Behandlung von Ernterückständen und der Fruchtfolge über den Einsatz von Biopestiziden bis hin zu einer Echtzeitunterstützung während der Vege tationsperiode.
Quellen Europäische Kommission (11. Dezember 2013). Biological contamination of crops and the food chain. Abgerufen unter: https://ec.europa.eu/info/ funding-tenders/opportunities/portal/screen/ opportunities/topic-details/sfs-13-2015.
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