Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Auswirkungen originär Dioxin-belasteten Grundfutters auf die Dioxingehalte in Milch und Schlachtkörpern von Rindern und Schafen

Schulz, Ann Johanna

Food safety depends on safe feedstuffs. This generally accepted conclusion lead to a multiplicity of regulations to make feed and food as safe as possible. For instance, the limit values for dioxins in food (Council Regulation (EEC) 2375/2001) and in feed (regulation for feed stuffs) were set. These levels aim at the minimization of the dioxin entry into the food chain. In the floodplains of the river Elbe increased dioxin levels in the soil (and thus possibly in feedstuffs) have to be accepted, due to flooding with highly contaminated sediments. The aim of this study was to evaluate the risk of exceeding limit values in food (milk/organs and tissues) of cows or sheep fed with feedstuffs from exposed areas without a supplementation of further (uncontaminated) feedstuffs. For these studies areas in the floodplains of the river Elbe were used (pasturing of animals or harvesting grass silage) in three experiments: Experiment A1: pasture husbandry of lactating cows (n = 3) on dioxin-contaminated soils for ten weeks, subsequently use of uncontaminated feed stuffs for additional ten weeks; slaughter at the end of the experiment. Experiment A2: barn husbandry of dry cows (n = 3); feeding of dioxin-contaminated grass silage during the last four/five weeks before calving, subsequently changeover to uncontaminated feed stuffs for six to eight weeks p.p.; slaughter at the end of the experiment. Experiment B: pasture husbandry of sheep (n = 3); grazing on dioxin-contaminated soils, slaughter after four, eight and sixteen weeks. Before, during and at the end of the experiments, different samples (soil, feed stuffs, feces, milk and tissues) were taken for the determination of the dioxin contents. Not only the dioxin contents and the congener patterns in the different substrates were of interest, but also their development and their correlation to exposure. These parameters are important for the evaluation of the potential risks.   Results: The dioxin content in the grass from the investigated area varied remarkably (0.31–2.5 ng WHO PCDD/F-TEQ/kg DM; rel. to 88 %), last but not least depending on the mode of sampling. After four weeks of grazing on the contaminated soils (without supplementation with other feed stuffs) the dioxin contents in milk of two of the three cows exceeded the limit value (3 pg WHO PCDD/F-TEQ/g fat). In the case of the third cow this value was just below this limit value. Following the exposure, the values of the three cows varied, a maximal dioxin content of 6.33 pg WHO PCDD/F-TEQ/g fat was detected. The estimated carry over rate (after five weeks of exposition) was about 13 %. After ten weeks of exposure (pasturing on contaminated soil) feeding of uncontaminated feed stuffs for only one week sufficed to yield tolerable dioxin concentrations in the milk again. Though even after eight weeks of feeding uncontaminated feedstuffs after exposure, the dioxin level in the milk did not decrease to the measured value at the beginning of the experiment. They were two times higher. If dry cows were fed with dioxin loaded grass silage for 25–34 days a.p., the dioxin concentrations in the colostrum exceeded the limit value (max. 6.13 pg WHO PCDD/F-TEQ/g fat). On day 3 p.p., the dioxin concentrations in the milk ranged around or below the limit value again. After an initially high dioxin excretion into the milk, a long term of low excretion followed. During the first seven weeks after exposure, about 7–8 % of the dioxin amount (ingested before the calving) was excreted into the milk. After an exposure of 10 weeks (experiment A1) or 4/5 weeks (experiment A2) and a subsequent phase of 10 weeks (experiment A1), or 6 to 8 weeks (experiment A2), with uncontaminated feed stuffs, the dioxin concentrations in muscles and fat tissue did not exceed the limit value. This was also observed in the liver; though the dioxin concentrations in the livers were the highest detected in tissues (1.1–3.77 pg WHO PCDD/F-TEQ/g fat). The dioxin concentrations in muscles and fat tissue of sheep, which were grazing for 4/8/16 weeks on exposed soils, were below limit values. However, the dioxin levels in the livers of these sheep clearly exceeded the limit value (8.78–20.7 pg WHO PCDD/F-TEQ/g fat). Consequently, in all experiments the livers showed invariably the highest values (2–6 times higher than in muscles and 1.7–14.3 times higher than in fat tissue).   Conclusions: The determination of the dioxin absorption of grazing cattle based on the analysis of grass is difficult: it depends on the one hand on the mode of sampling, on the other hand on the fact, that grazing cattle potentially can ingest contaminated soil during grazing. For the evaluation of dioxin exposure, the dioxin content of the liver is suited best. Using such analyses of livers, a characterization of the dioxin exposure in single farms and or regional areas should be possible. The question, whether or not exposed areas can be used agriculturally is difficult to answer conclusively: on the one hand the data show, that it is possible to harvest feed stuffs with dioxin concentrations below the limit value from contaminated areas; on the other hand it was shown, that the dioxin levels in milk can exceed the limit value despite tolerable dioxin concentrations in the grass. Overall the following conclusion can be drawn from these experiments: intensive production conditions (concerning land utilization as well as feeding and performance of cows) are able to minimize the risk of exceeding the limit values in foods much more efficiently than very extensive production conditions (longtime husbandry on pasture, low harvest on the pasture, only few concentrates). The answer to the question, whether to use exposed areas, depends on the priorities; guarantied avoidance of possible exceedance of limit values in foods (for this purpose precise sanctions were introduced) or minimization of the entry (i.e. priority has the prohibition of the mixture of contaminated and uncontaminated feed stuffs).

Sichere Futtermittel sind eine Grundvoraussetzung für eine entsprechende Lebensmittelsicherheit. Bei dieser generell akzeptierten Einschätzung verständlich, wurde in der Vergangenheit eine Vielzahl neuer Regelungen getroffen, um Futter- und Lebensmittel so sicher wie möglich zu machen. Hierzu zählen auch die in der EU-Verordnung 2375/2001 festgelegten Höchstwerte für Dioxine in Lebensmitteln, sowie die in der Futtermittel- Verordnung festgesetzten Dioxin-Höchstgehalte für Futtermittel, die auf eine Minimierung des Dioxineintrages in die Nahrungskette zielen. Im Elbdeichvorland muss –als Folge von Überflutungen mit belasteten Flusssedimenten– mit erhöhten Dioxingehalten im Boden und damit eventuell auch in den dort produzierten Futtermitteln gerechnet werden. Ziel der vorliegenden Feldstudie war eine Einschätzung des Risikos für Überschreitungen des Dioxinhöchstwertes in Lebensmitteln (Milch/Organe und Gewebe von Schlachtkörpern), wenn Rinder bzw. Schafe in maximalem Umfang ein Grundfutter von exponierten Flächen erhalten. Hierzu wurden entsprechende Flächen im Elbdeichvorland durch Beweidung bzw. Grassilagegewinnung in drei Versuchen genutzt: Versuch A1: Weidehaltung laktierender Milchkühe (n = 3); zehnwöchiger Weidegang auf Dioxin-belasteter Fläche, im Anschluss daran Einsatz unbelasteter Futtermittel für weitere zehn Wochen; Schlachtung zum Versuchsende Versuch A2:   Stallhaltung trockenstehender Kühe (n = 3); Einsatz Dioxin-belasteter Grassilage in den letzten vier bis fünf Wochen vor der Abkalbung, dann Umstellung auf unbelastete Futtermittel  für ca. sechs bis acht Wochen p.p. ; Schlachtung zum Versuchsende Versuch B:     Weidehaltung von Schafen (n = 3); Weidegang auf Dioxin-belasteten Flächen, Schlachtung nach vier, acht und sechzehn Wochen Vor, während und am Ende der jeweiligen Versuche wurden entsprechende Proben unterschiedlicher Art (Boden, Futter, Kot, Milch, Gewebe) gewonnen, insbesondere für die Bestimmung der Dioxingehalte. Die futterkundlichen Untersuchungen dienten der näheren Charakterisierung der in den Versuchen gegebenen Versorgung. Bei den Dioxinuntersuchungen interessierten nicht nur die absoluten Gehalte und die Kongenerenmuster in dem jeweiligen Substrat, vielmehr sollten Informationen zu ihrer Entwicklung gewonnen und mögliche Zusammenhänge abgeleitet werden, die für eine Risikobewertung von Belang sein dürften.   Ergebnisse: Der Dioxingehalt im Aufwuchs der ausgewählten Versuchsfläche variierte erheblich (0,31–2,5 ng WHO PCDD/F-TEQ/kg TS; bez. auf 88 %), nicht zuletzt in Abhängigkeit von der Art der Probennahme. Nach vierwöchigem Weidegang (ohne Ergänzung durch andere Grund- oder Kraftfutter) auf dem belasteten Areal überstiegen die Dioxingehalte in der Milch bei zwei der drei Kühe (bei einer Kuh nur knapp darunter) den gesetzlichen Höchstwert (3 pg WHO PCDD/F-TEQ/g Fett). Im weiteren Verlauf der Exposition variierten die Werte der drei Kühe, es wurde eine maximale Konzentration von 6,33 pg WHO PCDD/F-TEQ/g Fett festgestellt. Die nach 5wöchiger Exposition modellhaft und näherungsweise geschätzte, mittlere Carry-over-Rate für Dioxin-TEQ in der Milch betrug ca. 13 %. Nach einer zehnwöchigen Exposition (Weidegang auf belastetem Areal) reichte bereits eine einwöchige Gabe unbelasteter Futtermittel aus, um wieder tolerable Dioxingehalte in der Milch zu erzielen, aber auch nach Ablauf von acht Wochen waren die Ausgangsdioxingehalte vor der Exposition noch nicht wieder erreicht (um den Faktor 2 höher). Erhielten trockenstehende Kühe für 25–34 Tagen a.p. eine belastete Grassilage, überstiegen die Dioxingehalte im Kolostrum den für Milch bekannten Höchstwert (max. 6,13 pg WHO PCDD/F-TEQ/g Fett). Bereits am Tag 3 p.p. rangierten die Dioxinkonzentrationen wieder in der Nähe oder unterhalb des Grenzwertes. Der initial hohen Dioxinausscheidung mit der Milch folgte eine lange Phase einer niedrigen Exkretion. Im Laufe der ersten sieben Wochen nach Exposition wurden ca. 7 bis 8 % der vor der Abkalbung aufgenommen Dioxinmenge mit der Milch ausgeschieden. Nach einer in den Versuchen A1 und A2 10- bzw. 4- bis 5-wöchigen Exposition und einer anschließenden Phase von 10 bzw. 6 bis 8 Wochen mit Einsatz unbelasteter Futtermittel blieben die Dioxingehalte in Muskulatur und Fettgewebe ausnahmslos unter dem Höchstwert. Dies galt zwar auch für die Dioxingehalte in der Leber, dennoch waren die Werte hier mit 1,1 –3,77pg WHO PCDD/F-TEQ/g Fett die bei den Kühen höchsten ermittelten Gewebe-Dioxingehalte. Die auf exponierten Flächen weidenden Schafe zeigten nach 4/8/16 Wochen dauerndem Weidegang in Muskulatur und Fettgewebe ebenfalls deutlich unterhalb des Grenzwertes rangierende Dioxingehalte, während in der Leber die Dioxingehalte den Höchstwert deutlich überschritten (8,78–20,7 pg WHO PCDD/F-TEQ/g Fett). In allen Untersuchungen zum Dioxingehalt in Organen und Geweben zeigten die Lebern somit ausnahmslos die höchsten Werte (um den Faktor 2–16 höher als in der Muskulatur; um den Faktor 1,7–14,3 höher als im Fettgewebe), und zwar unabhängig davon, wie lange die Exposition zurücklag.   Schlussfolgerungen: Will man die Exposition durch die Dioxinaufnahme bei weidenden Tieren einschätzen, so ist dies auf der Basis von Aufwuchsuntersuchungen nur sehr bedingt möglich, da zum Einen die Art der Probennahme, zum Anderen die beim Grasen mögliche zusätzliche Aufnahme von erdigen Verunreinigungen erhebliche Unsicherheiten bedingen. Für eine realistische Einschätzung der tatsächlichen Exposition/Dioxinaufnahme eignet sich sehr viel besser die Untersuchung von Lebern auf den Dioxingehalt (sowohl für die aktuelle als auch für die zurückliegende Belastung). Mittels derartiger Leberanalysen wäre auch eine nähere Charakterisierung der einzelbetrieblichen wie regionalen Dioxinexposition möglich. Die Frage der möglichen Nutzung exponierter Flächen zur Futtermittelgewinnung ist kaum abschließend zu beurteilen: zum Einen belegen die Daten, dass auch auf belasteten Flächen Futtermittel gewonnen werden können, die unter dem Höchstwert bleiben, zum Anderen konnte gezeigt werden, dass trotz tolerabler Dioxingehalte im Aufwuchs eine Beweidung mit Grenzwertüberschreitungen in der Milch verbunden war. Insgesamt kann aus den Untersuchungen der Schluss gezogen werden, dass intensive Produktionsbedingungen (betrifft die Flächennutzung wie auch die Fütterung und Leistung von Milchkühen) das Risiko für Grenzwertüberschreitungen in den Lebensmitteln sehr viel effizienter mindern können als sehr extensive Produktionsbedingungen (lange Weidehaltung, geringe Weideerträge, wenig Kraftfutter). Die Antwort auf die Frage nach der Nutzung exponierter Flächen hängt letztlich nur davon ab, was Priorität hat: sichere Vermeidung möglicher Grenzwertüberschreitungen in Lebensmitteln (dafür wurden konkrete Maßnahme abgeleitet) oder Minimierung des Eintrages (d.h. Vorrang hat das generelle Verschneidungsverbot).

Zitieren

Zitierform:

Schulz, Ann Johanna: Auswirkungen originär Dioxin-belasteten Grundfutters auf die Dioxingehalte in Milch und Schlachtkörpern von Rindern und Schafen. Hannover 2005. Tierärztliche Hochschule.

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export