Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

 

Katrin Dirks

 

Management der Folgen eines ausgedehnten Eintrages von Dioxinen in die Nahrungskette unter Anwendung einer erweiterten Risikokategorisierung von Betrieben, Nutzungsgruppen und Lebensmitteln

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-102860

title (engl.)

Management of the effects of an extended entry of dioxins in the food chain by applying an extended risk categorization on farms, type of use and food

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2013

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/dirksk_ss13.pdf

abstract (deutsch)

Ende 2010/Anfang 2011 wurden belastete technische Fette in großem Umfang als Futterfette zur Herstellung von Mischfuttermitteln eingesetzt. In der Folge unterlagen in neun Bundesländern über 4.700 landwirtschaftliche Nutztierbetriebe einer Abgabebeschränkung für ihre produzierten Lebensmittel. Entlastende Untersuchungsergebnisse für Futtermittellieferungen und Lebensmittel tierischer Herkunft konnten aufgrund bindender Vorschriften für die anzuwendenden Untersuchungsverfahren und die hohe Zahl der betroffenen Partien nicht realisiert werden. Niedersachsen führte daher gestaffelt zwei neue Risikomanagement-Instrumente zur schnelleren und risikoangepassten Bewertung der Betriebe ein: eine Risikokategorisierung nach Ampelsystem auf der Basis rechnerischer Dioxingehalte in Futtermitteln (rot = nicht konform nach Futtermittelrecht; grün = konform) und eine erweiterte Risikokategorisierung der verschiedenen Nutztierkategorien und Altersklassen mit differenzierten Entscheidungen hinsichtlich der Produktfreigaben (z. B. Aufhebung der Abgabebeschränkungen für Fleisch von Mastschweinen, wenn die Dioxinexposition der Tiere in einem frühen Stadium der Mastphase endete). Zur Verifizierung dieser Risikomanagement-Maßnahmen wurde noch während des Dioxingeschehens festgelegt, dass im Nachgang eine wissenschaftliche Absicherung erfolgen sollte.

Zur Verifizierung der berechneten Dioxingehalte und zur Darstellung des unmittelbaren Zusammenhangs der Gehalte in den Futter  und Lebensmitteln wurden 15 Rückstellproben eingesetzter kontaminierter Futtermittel untersucht. Des Weiteren wurden in einem Langzeitmonitoring Lebensmittel von sechs, sieben respektive drei Betrieben der Nutzungskategorien „Legehennen“, „Mastschweine“ bzw. „Sauen und Ferkelaufzucht“ nach Expositionsende auf ihren Dioxingehalt untersucht und betriebsspezifische Kennzahlen erhoben.

Die Beprobungsintervalle orientierten sich an der Nutzungsgruppe:

·         Legehennen: Probenahme Eier (Poolprobe à 20 Stück) und Fleisch (Poolprobe sieben bis zehn klinisch gesunde Tiere) am selben Tag; Beprobung in vierwöchigem Abstand

·         Mastschweine: Schweine über 60 kg KGW, Probe aus 1 kg schlachtfrischem Fleisch  und Fettgewebe von schlachttauglich beurteilten Tieren

·         Sauen und Ferkelaufzucht: Probe aus 1 kg schlachtfrischem Fleisch  und Fettgewebe von schlachttauglich beurteilten Tieren; Sammelprobe von mehreren Ferkeln eines Wurfes.

Die Probenahmen,  aufbereitungen und  analysen wurden für die Futtermittel gemäß der VO (EG) Nr. 152/2009 und für die Lebensmittel gemäß der VO (EG) Nr. 1883/2006 durchgeführt. Die quantitative Bestimmung der PCDD/F erfolgte durch eine hochauflösende Gaschromatographie und hochauflösende Massenspektrometrie (HRGC/HRMS).

Untersuchung der Futtermittelproben

Von den 15 untersuchten Futtermittelproben wiesen sieben eine Überschreitung des Höchstgehaltes nach der RL 2006/13/EG auf. Der maximal festgestellte Gehalt lag bei 2,18 ng WHO-PCDD/F-TEQ/kg FM. In den Futtermitteln dominierten insgesamt die vier, für das betreffende Dioxingeschehen charakteristischen Kongenere, 1,2,3,6,7,8-HxCDD, 1,2,3,7,8,9-HxCDD, 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD und OCDD. Die analysierten und berechneten Dioxingehalte zeigten einen linearen Zusammenhang. Der Zusammenhang zwischen den Rückstandsgehalten in Futter  und Lebensmitteln konnte dargestellt werden.

Nutzungsgruppe Legehennen

Im Rahmen des Langzeitmonitorings wurden 21 Eiproben und 18 Fleischproben aus sechs Betrieben untersucht. Der höchste gemessene Gehalt in Eiern lag bei 8,00 pg WHO-PCDD/F-TEQ/g Fett und bei 5,00 pg WHO-PCDD/F-TEQ/g Fett in Fleisch. Die Proben wiesen ebenfalls das charakteristische Kongenerenmuster auf. Es wurden Carry-Over-Raten von bis zu 30 % für den Transfer in Hühnereier noch eine Woche nach Expositionsende bestimmt. Auf Grundlage der exponentiellen Regression ergab die Eliminationsstudie für die sechs beprobten Betriebe eine durchschnittliche tägliche prozentuale Abnahme der Dioxine in den Eiern von 1,72 %. Die Halbwertszeit in Eiern lag somit bei etwa 39 Tagen. Die durchschnittliche tägliche prozentuale Abnahme der Dioxine im Fleisch lag für die sechs Betriebe der Studie bei 1,28 % – die Halbwertszeit lag bei etwa 50 Tagen. Trotz eines Rückgangs der Gehalte im Zeitverlauf lag in den Eiern eines Betriebes noch 29 Tage nach Expositionsende eine Höchstgehaltsüberschreitung vor. Für Fleisch wurde in einem Betrieb noch 62 Tage nach Expositionsende eine Höchstgehaltsüberschreitung festgestellt.

Nutzungsgruppe Mastschweine

Im Rahmen des Langzeitmonitorings wurden 30 Fleischproben aus sieben Betrieben untersucht. Der höchste gemessene Gehalt lag bei 1,60 pg WHO-PCDD/F-TEQ/g Fett. Die Unterteilung der Nutzungsgruppen nach Gewichtsklassen ergab, dass die Tiere, die bei Expositionsende unter 60 kg wogen, bei Erreichen des Schlachtgewichtes im Mittel um 0,2 Einheiten (pg WHO-PCDD/F-TEQ/g Fett) niedrigere Gehalte im Vergleich zu den Tieren aufwiesen, die bei Expositionsende über 60 kg Körpergewicht wogen. Die durchschnittliche tägliche prozentuale Abnahme der Dioxine im Schweinefleisch lag unter Anwendung der exponentiellen Regressionsgleichung für die Betriebe der Studie bei 2,43 %. Die Halbwertszeit lag bei etwa 28 Tagen. In einer Mastgruppe, die ihr Schlachtendgewicht zu Expositionsende noch nicht vollständig erreicht hatte, wurde trotz deutlichen Abwärtstrends der Gehalte noch 50 Tage nach Expositionsende eine Höchstgehaltsüberschreitung im Schweinefleisch festgestellt.

Nutzungsgruppe Sauen und Ferkelaufzucht

In den drei Betrieben wurden 11 Proben von Sauen und Ferkeln auf ihren Dioxingehalt untersucht. Es wurde in keiner der Proben eine Höchstgehaltsüberschreitung festgestellt.

Hinsichtlich der Risikokategorisierung nach Ampelsystem konnte gezeigt werden, dass die Berechnungen der Dioxingehalte in den Mischfuttermitteln anhand des Dioxingehaltes des Futterfettes und der Einmischquote eine akzeptable Erweiterung des Handlungsrahmens darstellt. Die auf der Basis der erweiterten Risikokategorisierung getroffenen Entscheidungen wurden durch die im Nachgang erhaltenen Untersuchungsergebnisse verifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass mit den angewendeten Risikomanagement-Instrumenten die Beherrschung eines sehr großen Dioxin-Kontaminationsgeschehens auch ohne vollumfängliche Untersuchung aller Futtermittel- und Lebensmittelpartien möglich ist und keine negativen Auswirkungen auf den Schutz des Verbrauchers vor nicht sicheren Lebensmitteln zu befürchten sind.

 

abstract (englisch)

At the end of 2010/beginning of 2011 technical mixed fatty acids contaminated with dioxins have been used on a large scale in the production of compound feed. This resulted in restrictions on more than 4,700 agricultural livestock farms in nine federal states of Germany with regard to the marketability of their products. Due to obligatory regulations for the analysis that should have been applied and the high amount of affected lots the release of feed deliveries and food with animal origin with means of individual analytical results could not have been realized. Hence the Federal State of Lower Saxony extended its action frame by introduction of two new decision tools for individual releases of blocked farms: a risk categorization using a traffic light system based on calculated dioxin contents in compound feeds (red = non-compliant with feed regulation; green = compliant) and an extended risk categorization of the different livestock categories and age groups with differentiated decisions on product release (for example: lift of restrictions for pigs, when the exposure to dioxin stopped during an early state of fattening). As early as the management tools have come into operation it was decided to perform a scientific verification on this new approach for risk management.

Fifteen retained feed samples were analysed to verify the calculated dioxin contents and to examine the relationship between dioxin concentrations in feed and food. Therefore, food samples from six, seven and three farms belonging to the livestock categories “laying hens”, “fattening pigs” and “sows and piglet breeding” were analysed for their dioxin contents in a long term monitoring program. In addition individual data on dioxin exposure on farm level were investigated.

The sampling intervals followed the different livestock categories:

·         laying hens: sampling of eggs (pooled sample of 20 eggs) and meat (pooled sample of seven to ten hens) on the same day; sampling interval four weeks

·         fattening pigs: pigs beyond 60 kg BW, samples were composed of 1 kg of meat and adipose tissue from pigs

·         sows and piglet breeding: samples were composed of 1 kg of meat and adipose tissue from sows; piglet samples were composed of several piglets from one litter.

The sampling, sample preparation and analysis were performed according to the Commission Regulation (EC) No 152/2009 for feed and the Commission Regulation (EC) No 1883/2006 for food, respectively. PCDD/Fs were determined quantitatively by high resolution gas chromatography – high resolution mass spectrometry (HRGC-HRMS).

Analysis of the feed samples

Seven out of 15 analysed feed samples exceeded the maximum permitted levels of the Commission Directive 2006/13/EC. The maximum detected content was about 2.18 ng WHO-PCDD/F-TEQ/kg feed. Four dominant congeners, 1,2,3,6,7,8-HxCDD, 1,2,3,7,8,9-HxCDD, 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD and OCDD, have been identified, and could be concluded as characteristic for this specific dioxin incident. Analysed and calculated dioxin contents showed a linear correlation. Further, a strong correlation between the dioxin residues in feed and food could be demonstrated.

Category laying hens

Within the frame of the long term monitoring program 21 egg samples and 18 meat samples from six farms have been analysed. The highest measured contents were 8.00 pg WHO-PCDD/F-TEQ/g fat for eggs and 5.00 pg WHO-PCDD/F-TEQ/g fat for meat, respectively. Almost all samples showed the characteristical congener pattern. Carry over rates of 30 % were determined for the transfer of dioxins into eggs of laying hens even one week after the end of exposure. Based on the exponential regression the elimination calculation for the six farms considered in this study resulted in a mean daily decline of about 1.72 % for dioxins in eggs. Hence the elimination half life was about 39 days. The average daily decline for dioxins in meat was about 1.28 % for the six farms of this study – the elimination half life amounted to about 50 days. Despite the decline of the contents with time the eggs of one farm showed non-compliant dioxin levels even 29 days after the end of exposure. On one farm even 62 days after the end of exposure non-compliant dioxin levels in meat have been detected.

Category fattening pigs

Within the frame of the long term monitoring program 30 meat samples from seven farms have been analysed. The highest content in meat was 1.60 pg WHO-PCDD/F-TEQ/g fat. There were significant differences in dioxin concentrations between pigs that weighed less than 60 kg at the end of exposure compared with animals of higher body weight at that time. The first group showed on average 0.2 units (pg WHO-PCDD/F-TEQ/g fat) lower concentrations. Based on an exponential regression an average daily decline for dioxins in pork meat of 2.43 % for the farms within this study was calculated. The elimination half life was about 28 days. In one group of fattening pigs, which had been slaughtered before it reached its final slaughter weight, the contents in pork meat exceeded the maximum permitted levels even 50 days past the end of exposure.

Category sows and piglet breeding

In three farms 11 samples from sows and piglets were analysed for their dioxin content. No sample exceeded the maximum permitted levels.

With regard to the risk categorization by calculation of dioxin concentrations in compound feeds and implementation of a traffic light system it could be shown that this is a suitable instrument to extend the action frame during an extended contamination scenario. In addition, the decisions taken on the basis of the extended risk categorization, could be verified by the results of the long term monitoring of dioxin levels.

 

keywords

PCDD/F, Dioxingeschehen, Risikokategorisierung; PCDD/F, dioxin incident, risk categorization

kb

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