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61 Vorkommen und Bedeutung von Mykotoxinen in Grob- und Konzentratfuttermitteln Dr. Marina Müller, Dr. Undine Behrendt u. Michaela Ditz; Leibniz-Zentrum für Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung ZALF e.V., Institut für Primärproduktion und Mikrobielle Ökologie Ulrike Korn; Humboldt-Universität Berlin Zusammenfassung (1) Mykotoxine sind natürlich vorkommende Naturstoffe, die nicht vollständig vermieden werden können. Die Anwendung effektiver Strategien zur Befallsminimierung ist während • des Anbauverfahrens, • der Lagerung und • der Konservierung wichtig. In feuchten Jahren mit starken Niederschlägen wird die Mykotoxinbildung auf dem Feld auch bei Beachtung aller optimierten anbautechnischen Maßnahmen stark ansteigen. Mykotoxinbelastungen sind bundesweit nicht einheitlich und hauptsächlich von der Temperatur, den Niederschlägen, Bodentypen und Anbauverfahren abhängig. (2) Mykotoxine spielen besonders bei den chronischen, subakuten Erkrankungen eine gro- ße Rolle. Rinder sind relativ unempfindlich gegenüber Mykotoxinen. Bei hohen Konzen- trationen oder bei langandauernder Aufnahme werden auch bei Rindern unspezifische chronische Krankheitsbilder (Leistungsdepressionen, Schwächung des Immunsystems) beobachtet. Toxikologische Wirkungen werden meist durch einen Mykotoxin-Cocktail verursacht. Deshalb sind eindeutige Ursache-Wirkungs-Aufklärungen im Krankheitsge- schehen sehr schwierig.

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Vorkommen und Bedeutung von Mykotoxinen in Grob- und Konzentratfuttermitteln

Dr. Marina Müller, Dr. Undine Behrendt u. Michaela Ditz;Leibniz-Zentrum für Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung ZALF e.V., Institut für Primärproduktionund Mikrobielle ÖkologieUlrike Korn; Humboldt-Universität Berlin

Zusammenfassung

(1)Mykotoxine sind natürlich vorkommende Naturstoffe, die nicht vollständig vermiedenwerden können. Die Anwendung effektiver Strategien zur Befallsminimierung ist während

• des Anbauverfahrens,• der Lagerung und • der Konservierung

wichtig.

In feuchten Jahren mit starken Niederschlägen wird die Mykotoxinbildung auf dem Feldauch bei Beachtung aller optimierten anbautechnischen Maßnahmen stark ansteigen.Mykotoxinbelastungen sind bundesweit nicht einheitlich und hauptsächlich von derTemperatur, den Niederschlägen, Bodentypen und Anbauverfahren abhängig.

(2)Mykotoxine spielen besonders bei den chronischen, subakuten Erkrankungen eine gro-ße Rolle. Rinder sind relativ unempfindlich gegenüber Mykotoxinen. Bei hohen Konzen-trationen oder bei langandauernder Aufnahme werden auch bei Rindern unspezifischechronische Krankheitsbilder (Leistungsdepressionen, Schwächung des Immunsystems)beobachtet. Toxikologische Wirkungen werden meist durch einen Mykotoxin-Cocktailverursacht. Deshalb sind eindeutige Ursache-Wirkungs-Aufklärungen im Krankheitsge-schehen sehr schwierig.

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(3) Vor dem Mischen der Futtermittel-Gesamtration muß auf sensorisch gute Einzelfut-termittel geachtet werden. Optisch sichtbar verschimmelte Partien werden nicht verfüt-tert. Belastete Einzelfuttermittel werden großzügig verschnitten und an wenig empfindli-che Tierarten wie Rinder oder Geflügel verfüttert. Dabei sollte der Zusatz von nachweis-lich wirksamen Toxinbindern erwogen werden. Bei Verdachtsproben und der Absicht,belastete Futterpartien zu verschneiden, sollten chemische Toxin-Untersuchungen einge-plant werden. Das Ziel bei allen Maßnahmen muß sein, dass das letztendlich dem Tiervorgelegte Futter deutlich unter den Orientierungswerten in der Tagesration liegt.

Für die Überlassung einiger Mykotoxin-Werte bedanken wir uns sehr herzlich beimLandeslabor Brandenburg und bei der Firma Biocheck Leipzig.

Summary

Occurrence and importance of mycotoxins in roughages and concentratesMoulds are common contaminants of forage crops. They exist as saprophytes or plantpathogens. The genera Fusarium and Alternaria are considered as field borne fungi,the genera Aspergillus and Penicillium as the typical storage fungi. These generi are ca-pable to produce mycotoxins, secondary toxic metabolites of filamentous fungi.Mycotoxins exhibit many different biological effects in the animals. They can be carci-nogenic, teratogenic, hepatotoxic, estrogenic and/or immunsuppressive. Mycotoxins in feeds have attracted considerable attention as potential causes for decre-ased performance and health disorders in domestic livestock. The growth of filamentousfungi and the production of mycotoxins are influenced by several environmental factors:Mycoflora on growing crops and the toxin production are determined by weather fac-tors, crop plants, senescence of plants and various management factors (tillage, croprotation, fertilizer input). Growth of moulds on stored products and its toxin productionis influenced by temperature, moisture content and water activity. In order to ensuregood animal health and performance it is important to produce hay, maize and grasssilage with high feeding value and good hygienic quality. Knowledge of moulds andmycotoxins in hay and silages, however, is still lacking. Many mycotoxins found in sila-ge, such as deoxynivalenol and zearalenone, are produced in the field prior to harvestand ensiling. Under appropriate ensiling conditions, the toxin-producing species arenormally replaced by the characteristic silage mycoflora. It is assumed, that the field-de-rived mycotoxins possess a high stability under acidic conditions and, therefore, a re-duction of deoxynivalenol and zearalenone was not observed during the ensiling ofmaize. The article discusses the effects of extensification of grassland farming on the mi-crobial colonization in the phyllosphere of grasses. A reduction in the rate of fertilizer application, a delay in the first cutting date and a re-duced cutting frequency was accompanied by an increase in population densities of fi-lamentous fungi and heterotrophic bacteria and because of that an increased potentialrisk of mycotoxin contamination in grasses, in hay and in grass silages.

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Mykotoxine – Bildung, Vorkommen, Auswirkungen, GrenzwerteMykotoxine sind Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen. Die in der Praxis gebräuch-liche Einteilung der Schimmelpilze in Feld- und Lagerpilze widerspiegelt deren unter-schiedliche Ansprüche an Wasserverfügbarkeit und Temperatur. Feldpilze sind natürli-che Bewohner jeder wachsenden Pflanze. Ihre Anzahl und ihre Zusammensetzung ausverschiedenen Gattungen und Arten ist einerseits abhängig von der Pflanzenart, derBestandesdichte und dem Entwicklungsstadium der Pflanze und andererseits von einerVielzahl agrotechnischer Maßnahmen und – ganz entscheidend – von der Witterung(Abb. 1).

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Abb. 1 Vorkommen von Feld- und Lagerpilzen und deren Mykotoxine

Im Gegensatz zu früheren Auffassungen ist heute bekannt, dass einige dieser Mykotoxi-ne den produzierenden Pilzen helfen, in das Pflanzengewebe einzudringen. Durch dieHemmung der Proteinbiosynthese der Pflanzenzellen schafft der Pilz sich einen Ein-gangskanal in das Pflanzengewebe. Sind danach mehrere günstige Faktoren vorhan-den, kann es schon auf dem Feld zu einer massiven Vermehrung der Pilze auf und inder Pflanze kommen. Im Getreideanbau sind solche ungünstigen Faktorenkombinatio-nen eine anfällige Sorte, infiziertes organisches Material auf der Bodenoberfläche (z. B.nach Vorfrucht Mais) und feuchte Witterung während der Getreideblüte.

Im Grünland führen späte Schnitttermine (überständige Gräser), ein dichter Bestand mitfeuchtem Mikroklima und/oder Lagergräser, bestimmte anfällige Gräserarten undfeuchte, warme Witterung zu stark erhöhten Besatzdichten mit filamentösen Pilzen.Dabei besteht immer die Gefahr einer Mykotoxinbildung. Jede Gattung, innerhalbeiner Gattung sogar jede Art bildet ein charakteristisches Spektrum an Mykotoxinen. In über 90 % aller Kontaminationen können mehrere, gleichzeitig gebildete Toxinenachgewiesen werden.

Die wichtigste einheimische toxinogene Feldpilzgattung ist die Gattung Fusarium, derenMykotoxine Deoxynivalenol (DON) und Zearalenon (ZEA) gehören zu den häufigsten

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Mykotoxinen unter unseren gemäßigten klimatischen Verhältnissen in Deutschland.Daneben sind die Gattungen Alternaria, Cladosporium, Epicoccum und Trichodermawichtige Feldpilze, die teilweise auch Mykotoxine bilden können.

Wenn Feldfrüchte bzw. Gräser geerntet, getrocknet und gelagert werden, verändertsich deren Mykoflora. Feldpilze haben höhere Ansprüche an den verfügbaren Wasser-gehalt und sterben – je nach der Intensität der Trocknung – schneller oder langsamerab. Dadurch können sich Lagerpilze entwickeln, die auch bei niedrigen Gutsfeuchtenwachsen können. Ihre Anzahl und Zusammensetzung hängt von den Lagerbedingun-gen, vor allem vom Feuchtegehalt, von der Kondenswasserbildung, der Temperatur, ei-nem evtl. Schädlingsbefall und einem erhöhten Infektionsdruck durch unsaubere Lager-räume ab. Wichtige Lagerpilze sind die Gattungen Aspergillus und Penicillium, derenhäufigstes Mykotoxin das Ochratoxin A ist.

Bei der Lagerung kann es also zunächst zu einem leichten Anstieg der Mykotoxinkon-zentration durch überlebende Feldpilze kommen, danach bei ungünstigen Lagerbedin-gungen zu einem weiteren Toxinanstieg durch Lagerpilze.Aufgrund der vielfältigen toxischen Eigenschaften der drei Mykotoxine kann die Auf-nahme von mit DON, ZEA und/oder OTA kontaminierten Lebens- und Futtermitteln beiMenschen und Tieren zu den unterschiedlichsten Krankheitsbildern führen (Abb.2).

Abb. 2 Durch Mykotoxine verursachte Krankheitsbilder bei Mensch und Tier

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Landwirtschaftliche Nutztiere sind unterschiedlich empfindlich gegenüber Mykotoxinen(Abb. 3). Vergleichbar hohe Mykotoxingehalte mit dem Futter aufgenommen, führenbei Schweinen zu stark ausgeprägten Krankheitssymptomen, bei Hühnern und Kälbernzu mäßig und bei Milch- und Mastrindern nur zu gering ausgeprägten Symptomen.Rinder können auf Grund der entgiftenden Wirkung ihres Pansens höhere Toxinkonzen-trationen tolerieren, allerdings reagieren sie bei hohen Toxinmengen mit denselbenSymptomen wie andere Tierarten.

Abb. 3 Empfindlichkeit landwirtschaftlicher Nutztiere gegenüber Mykotoxinen

Bei der Herstellung und Verarbeitung von Lebens- und Futtermitteln unterliegen die My-kotoxine verschiedenen möglichen Abbauprozessen, bei einigen Verfahren können sieangereichert oder unverändert weitergegeben werden. Das hängt vom jeweiligen To-xin, dem Prozess und den Umweltfaktoren ab. Einen Überblick über mögliche Kontami-nations-, Abbau- und/oder Akkumulierungsprozesse für die drei wichtigsten Mykotoxi-ne DON, ZEA und OTA gibt Abb. 4. Die Buchstabengröße der Wörter DON, ZEA,OTA soll dabei ein ungefähres Maß für mögliche Belastungen durch diese Mykotoxinesein. Während der Verarbeitung von Brotgetreide zu pflanzlichen Nahrungsmitteln nimmtdie Konzentration der Toxine ab, allerdings in Abhängigkeit vom Prozeß (Reinigung,Sortierung, Vermahlung), von der Getreideart und vom Toxin. Reduzierungen um bis zu 50 % eines Toxins sind dabei möglich. Gleichzeitig können

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aber die Toxingehalte in den Nebenprodukten der Verarbeitung (Kleien) angereichertwerden, die meist ohne weitere Bearbeitung als Tierfuttermittel eingesetzt werden. Auchwährend der Lagerung kann es zu einer Anreicherung der Toxine in der Lagerwarekommen, die dann über Verarbeitungsprozesse oder direkt als Lebens- oder Futtermittelverwendet werden. Es ist in jedem Fall bedenklich, stark mit Toxinen angereicherte Fut-termittel bei empfindlichen Tieren einzusetzen. Neben den bereits erläuterten akutenund chronischen Krankheitsgeschehen besteht die Gefahr des Überganges vom Tier auftierische Lebensmittel. Das wird hauptsächlich für OTA beschrieben, hier gibt es Unter-suchungen zum Vorkommen dieses Toxins in Fleisch- und Wurstwaren. DON und ZEAwerden sehr selten in tierischen Lebensmitteln gefunden.

Abb. 4 Be- und Verarbeitung pflanzlicher und tierischer Lebensmittel

Um den Verbraucher vor toxikologisch bedenklichen Konzentrationen an Mykotoxinenzu schützen, wurden in Deutschland und in der EU gesetzliche Mykotoxin-Höchstmen-genverordnungen und Diätverordnungen erlassen (Abb. 5), die für DON, ZEA, OTAund weitere Mykotoxine gelten. Belastete Erzeugnisse dürfen weder unvermischt nochnach Vermischung in den Verkehr gebracht noch zur Herstellung von Lebensmittel ver-wendet werden (Abb. 5). Die deutsche Futtermittelverordnung legt derzeitig nur Grenz-werte für Aflatoxin B1 sowie für Mutterkorn in Futtermitteln fest. Für alle anderen Myko-toxine gibt es noch keine futtermittelrechtlichen Grenzwerte.

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Aus Vorsorgegründen für die Gesundheit und Leistungsfähigkeit der Tiere hat dasBundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft Orientie-rungswerte für den maximalen Gehalt dieser Toxine in der Tagesration für möglicher-weise betroffene Tierarten veröffentlicht (Abb. 6). Diese Werte haben nicht den recht-lichen Status eines Grenzwertes. Sie dienen dem einheitlichen Vorgehen der Behördenund der Erleichterung der Ursachenforschung bei Verdacht auf durch Mykotoxine her-vorgerufene fütterungsbedingte Störungen. Sie sollen auch die Bemühungen der Behör-den und Landwirte unterstützen, die ackerbaulichen und lagerungsbedingten Ursachender Mykotoxinbildung zu ermitteln und abzustellen. Nach dem derzeitigen Wissensstand kann davon ausgegangen werden, dass beiUnterschreitung dieser Orientierungswerte keine Beeinträchtigung der Gesundheit undLeistungsfähigkeit der Tiere erfolgen kann. Die Werte widerspiegeln die unterschiedli-che Empfindlichkeit der Tiere gegenüber den Mykotoxinen DON und ZEA. Des Weite-ren liegen die Orientierungswerte bei der Rinderfütterung um das 10-fache höher alsbei der Grenzwertfestlegung für Lebensmittel und um das 5-fache höher als bei denOrientierungswerten für Schweine.

Abb. 5Gesetzliche Höchstmengenregelungen und Orientierungswerte für Mykotoxine in Le-bens- und Futtermitteln

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Abb. 6 Zulässige Höchstwerte für Deoxynivalenol (DON) und Zearalenon (ZEA) in Lebens- undFuttermitteln

Vorkommen von DON und ZEA in Grob- und Konzentratfuttermitteln

SilomaisSilomais gehört zu den Ackerfrüchten, die auf Grund ihrer langen Vegetationszeit prin-zipiell relativ stark mit Pilzen verschiedener Gattungen befallen sind. Zur Erntezeit werden vor allem im Stengelbereich und in den unteren Blättern häufig Fu-sarium Pilze und deren Mykotoxine DON und ZEA nachgewiesen. Die Ausbreitung derPilze und die Toxinkonzentration in der gesamten Maispflanze hängen dabei von derWitterung des Erntejahres, vom Reifegrad zur Ernte, von der Sorte und vom Schaderre-gerbefall sowie von der Vorfrucht und der Bodenbearbeitung ab. Grundsätzlich konnte nachgewiesen werden, dass mit zunehmendem TM-Gehalt zurErnte nicht nur der Anteil Mykotoxin-positiver Proben, sondern auch der Gehalt anDON steigt. Langanhaltende feuchte Witterungsperioden bewirken die gleichen Effekte(Abb.7).

Abb. 7 Vorkommen von Deoxynivalenol (DON) und Zearalenon (ZEA) in Silomais

MaissilageBei der Silierung sterben Pilze der Gattung Fusarium unter anaeroben Verhältnissenrasch ab, so dass kaum mit einer zusätzlichen Bildung von Fusariumtoxinen im Silier-verlauf zu rechnen ist. Die bereits im Ernteprodukt vorhandenen Toxine bleiben nachbisherigen Erkenntnissen jedoch auf Grund ihrer ausgeprägten pH- und Thermostabi-lität während des Silierprozesses erhalten.

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Die Bildung von Metaboliten durch die Silage-Mikroflora sowie Reaktionen mit Inhalts-stoffen der Silagen sind jedoch möglich. Insgesamt gibt es nur wenige systematische Untersuchungen über das Verhalten derMykotoxine während der Silierung. Bei Mängeln in der Siliertechnik, infolgedessen Luftin das Silo eindringen kann, entwickeln sich hauptsächlich Arten der Gattungen Penicil-lium und Aspergillus, die in der Lage sind, eine Vielzahl von Mykotoxinen zu bilden(Abb. 8).

Abb. 8 Vorkommen von Deoxynivalenol (DON) und Zearalenon (ZEA) in Maissilage

Grünland/Heu/GrassilageÜberständige Gräser und Heu können auf Grund von Infektionen mit Fusarien derenMykotoxine enthalten. Einflussfaktoren, die das Vorkommen und die Konzentrationdieser Toxine bestimmen, sind u.a. Bestandeszusammensetzung, Bestandesdichte, Ent-wicklungsstadium der Gräser, Düngung und Mineralstoffversorgung sowie die Witte-rung. Stark erhöhte Keimzahlen von Enterobakterien und Schimmelpilzen im Grünlandwurden vor allem bei extensiv bewirtschafteten Beständen, bei verzögertem erstenSchnittzeitpunkt und reduzierter Schnitthäufigkeit nachgewiesen. Damit steigt gleichzei-tig die Gefahr, dass diese Grasbestände mit erhöhten Konzentrationen von Myko- undEndotoxinen belastet sind (Abb. 9). Bei einer Weiterverarbeitung zur Grassilage odereiner Heulagerung bleiben diese Toxine größtenteils unverändert erhalten.

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Abb. 9 Vorkommen von Deoxynivalenol (DON) und Zearalenon (ZEA) im Grünland, in Heuund Grassilage

Wenn ein weiteres Pilzwachstum während der Silierung (Luftzutritt zum Silo) oder derHeulagerung (Feuchtigkeit) möglich wird, besteht die Gefahr einer zusätzlichen Myko-toxinbildung durch silagetypische Schimmelpilze oder durch Lagerpilze vor allem derGattungen Aspergillus und Penicillium.Deshalb muß bei diesen Verarbeitungsprozessenunbedingt auf die Einhaltung optimaler Silier- und Trocknungstechnik geachtet werden.

LiteraturverzeichnisAUERBACH, H., 2003: Schimmelpilze in Silagen – eine Herausforderung. Neue Landwirtschaft10, 62-66.DÄNICKE, S und E. OLDENBURG, 2000: Risikofaktoren für die Fusariumtoxinbildung in Futtermit-teln und Vermeidungsstrategien bei der Futtermittelerzeugung und Fütterung. LandbauforschungVölkenrode: Sonderheft 216.KORN, U., 2004: Belastung der Grobfutterkonservate Heu und Grassilage mit mikrobiellen Toxi-nen – ein regionales Screening. Diplomarbeit an der Humboldt-Universität Berlin, Landwirtschaft-lich-Gärtnerische Fakultät.MÜCKE, W. und CH. LEMMEN, 1999: Schimmelpilze. Ecomed, Landsberg.MÜLLER, M. et al., 2005: Mykotoxine. Vorkommen und Bekämpfungsstrategien in Brandenburg.Hrsg.: Ministerium für Ländliche Entwicklung, Umwelt und Verbraucherschutz des Landes Branden-burg (MLUV)., Potsdam.

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Diskussion

FrageWir sind in Richtung Milchleistungssteigerung bemüht, höhere Schnitte bei Maissilagenzu tätigen. Mein Pflanzenbauer warnt mich aber davor. Er sagt, lieber runterholen und die Kühe verrecken, als dass wir den Boden versauenund das wäre in Zukunft das größere Problem. Ich sag mal so. Das Lachen sagt mir,dass es auch hier im Saal noch nicht ernst genommen wird, was uns da bevorsteht.Welche Schlussfolgerung soll man aus dieser Frage ziehen?

Frau Dr. Marina MüllerWir haben zu den engen Getreide-, Maisfruchtfolgen mit zusätzlicher konservierenderBodenbearbeitung, wo ganz viele organische Materialien auf der Bodenoberflächeoder im Oberboden bleiben, sehr umfangreiche Untersuchungen gemacht und es zeigtsich eben ganz deutlich, dass alles das, was von der Pflanze den Winter über auf demFeld bleibt, ein idealer Nährboden für Pilze ist. Da gibt es vor allen Dingen bei Fusarien einige, die eine besondere Sporenart bilden,die dann ausgestoßen wird aus diesen Behältern und die neu auflaufende Pflanze so-fort infiziert. Ich denke, dieses Problem sollte bei allen Vorteilen, die also konservieren-de Bodenbearbeitung, schonende Verfahren, Erosionsschutz beinhaltet, nie aus denAugen verloren werden und glaube, dass damit ein ziemliches Gefährdungspotential inden nächsten Jahren auf uns zu kommt.