Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Vergleich verschiedener Aufschlussverfahren zur Herstellung von Gelatine aus Knochen im Hinblick auf Rückstände von Tetracyclinen

Weidenberg, Elke

Tetracycline residues are frequently to be found in bones of slaughtered animals. As bones are used as raw material for the manufacturing of gelatin, the aim of the present study was to investigate whether the production of gelatin from bones is safe with regard to residues of tetracyclines. Different production processes of gelatin from bones were performed in a laboratory scale and studied for their effectivity of elimination of tetracycline residues. Additionally self-control samples of the gelatin industry and gelatin containing market products from the fields of food and medicine were also investigated for tetracycline residues. Another aim of the study was to develop a method suitable for the extraction of tetracyclines from gelatin. Pig bones contaminated with tetracyclines were used for the gelatin manufacturing in the laboratory. The manufacturing of gelatin was performed under different conditions: ž Alkaline process: in addition to an acidulation of 7 days (with a final concentration of the hydrochloric acid of 5 %) an alkaline treatment of 46 days using lime was carried out, ž Acid process: using this procedure the alkaline treatment remained undone, ž Acid process with variations of the acidulation: in one experiment the duration of the acidulation process was extended to 10 respectively 14 days, in another experiment the final concentration of the hydrochloric acid was changed to 7.5 and 10 %, respectively, ž Traditional method: the cleaned bones were just cooked in boiling water. At the end of every production process the gelatin was examined for sensory properties. Further, samples of the raw material (bones), of the intermediate product (ossein) and of the final product (gelatin) were examined for tetracycline residues using HPLC. The extraction of the tetracyclines from bones and ossein was performed with hydrochloric acid, while for the gelatin samples a pepsin solution was used. From the tetracycline concentrations measured in the samples during the different production steps a percentage of tetracycline reduction was calculated. The statistical comparison of the percentage decreases led to the following ranking list, beginning with the highest rate of reduction. 1st place: Alkaline process 2nd place: Acid process with an acidulation of 14 days 3rd place: Acid process with an acidulation of 10 days 4th place: Traditional method 5th place: Acid process with a final concentration of the hydrochloric acid of 7.5 % 6th place: Acid process (acidulation 7 days, final concentration of hydrochloric acid 5 %) 7th place: Acid process with a final concentration of the hydrochloric acid of 10 % Only the gelatin produced with the alkaline process and the acid process with an extended acidulation period did not contain any detectable tetracycline residues, but the gelatin produced with the acid process with an acidulation of 14 days was of poor sensory quality. Another important finding was the degradation of tetracycline to anhydro-tetracycline during the acid treatment. The concentrations of anhydro-tetracylines increased with increasing concentrations of hydrochloric acid. Because of their stronger toxicity compared with the parent substances the detection of anhydro-tetracyclines in ossein and gelatin samples may be of great importance for public health. From the self-control samples of the gelatin industry only samples of the raw material showed detectable tetracycline residues. Neither ossein and gelatin samples nor the gelatin containing market products contained detectable tetracycline residues. Conclusions: The alkaline process for the production of gelatin from bones is the most applied method in the food industry. This investigation resulted in distinct hints for this method to represent also the best method with regard to residues of tetracyclines in the gelatin. If the acid process should be used to manufacture gelatin from bones, the acidulation process should be extended to 10 days to minimize possible risks from a contamination of gelatin with tetracyclines. The most effective method to avoid potential risks would be a more restricted use of tetracyclines in animal husbandry.  

Es ist bekannt, dass die Knochen geschlachteter Tiere häufig mit Tetracyclinen belastet sind. Da Knochen als Rohstoffe für die Herstellung von Gelatine eingesetzt werden, sollte im Rahmen der vorliegenden Arbeit geklärt werden, ob das Lebensmittel Gelatine als sicher im Hinblick auf Rückstände von Tetracyclinen gelten kann. Dazu wurden verschiedene Aufschlussverfahren zur Herstellung von Gelatine aus Knochen im Labormaßstab durchgeführt und auf ihre Eignung überprüft, Tetracyclin-Rückstände im Ausgangsmaterial zu eliminieren. Es wurden in diesem Zusammenhang auch Eigenkontrollproben der industriellen Gelatineherstellung sowie gelatinehaltige Handelsproben aus dem Lebensmittel- und Arzneimittelbereich auf Tetracyclin-Rückstände untersucht. Dazu musste zunächst ein Verfahren entwickelt werden, welches eine Tetracyclin-Extraktion aus gelatinehaltigen Proben zur Aufbereitung für die HPLC-Untersuchung ermöglicht. Zur labormäßigen Gelatineherstellung wurden stark Tetracyclin-belastete Schweineknochen verwendet. Durchgeführt wurde die Gelatineherstellung mit folgenden Aufschlussverfahren: ž Alkalisches Aufschlussverfahren: hier erfolgte zusätzlich zur 7-tägigen Mazeration mit einer Salzsäure-Endkonzentration von 5 % ein 46-tägiges Kalkmilchbad, ž Saures Aufschlussverfahren: bei diesem Verfahren unterblieb das Kalkmilchbad, ž Saures Aufschlussverfahren mit Variationen der Mazeration: in einer Versuchsreihe wurde die Dauer der Mazeration auf 10 bzw. 14 Tage erhöht, in einer anderen Versuchsreihe wurde die Salzsäure-Endkonzentration erhöht auf 7,5 bzw. 10 %, ž Handwerkliche Methode: bei diesem Verfahren wurden die gereinigten Knochen lediglich ausgekocht. Bei allen Verfahren wurde die gewonnene Gelatine sensorisch untersucht. Weiterhin wurden Proben des Ausgangsmaterials (Knochen), des Zwischenproduktes (Ossein) und des Endproduktes (Gelatine) mittels HPLC auf ein Vorhandensein von Tetracyclin-Rückständen untersucht. Zur Extraktion der Tetracycline aus der Matrix wurde bei Knochen- und Osseinproben Salzsäure, bei Gelatineproben eine Pepsinlösung eingesetzt. Aus den ermittelten Tetracyclin-Konzentrationen in den verschiedenen Produktionsstufen wurde die jeweilige prozentuale Tetracyclin-Reduktion berechnet, zu der das Herstellungsverfahren geführt hat. Der statistische Vergleich der Reduktionswerte aller Methoden ergab folgende Rangliste, beginnend mit der stärksten Reduktion. Platz 1: Alkalisches Aufschlussverfahren Platz 2: Saures Aufschlussverfahren mit 14-tägiger Mazeration Platz 3: Saures Aufschlussverfahren mit 10-tägiger Mazeration Platz 4: Handwerkliche Methode Platz 5: Saures Aufschlussverfahren mit einer Salzsäure-Endkonzentration von 7,5 % Platz 6: Saures Aufschlussverfahren (Mazeration 7 Tage, Salzsäure-Endkonzentration 5 %) Platz 7: Saures Aufschlussverfahren mit einer Salzsäure-Endkonzentration von 10 % Zu einer Absenkung der ursprünglichen Tetracyclin-Konzentration unter die HPLC-Nachweisgrenze hat lediglich das alkalische Aufschlussverfahren sowie das saure Aufschlussverfahren mit verlängerter Mazeration geführt, wobei die sensorische Beschaffenheit der Gelatine beim sauren Aufschlussverfahren mit 14-tägiger Mazeration als inakzeptabel beurteilt wurde. Von besonderer Bedeutung ist die bei den eigenen Untersuchungen festgestellte Entstehung von Anhydro-Tetracyclinen durch die Säurebehandlung im Rahmen der Mazeration. Die Menge der entstandenen Anhydro-Tetracycline stieg mit Erhöhung der Salzsäure-Konzentration an. Aufgrund ihrer toxikologischen Eigenschaften sind die Anhydro-Tetracycline bezüglich einer Gesundheitsgefährdung für den Verbraucher wesentlich kritischer zu beurteilen als ihre Muttersubstanzen. Die Untersuchung der Eigenkontrollproben aus der industriellen Gelatine-Herstellung ergab nur beim Ausgangsmaterial positive Rückstandsbefunde, Ossein- und Gelatineproben erwiesen sich ebenso wie die untersuchten Handelsproben aus dem Lebensmittel- und Arzneimittelbereich als frei von nachweisbaren Tetracyclin-Rückständen. Schlussfolgerungen: Das Verfahren zur Gelatineherstellung aus Knochen, das heute in der Industrie fast ausschließlich angewendet wird, ist das alkalische Aufschlussverfahren. Die vorliegenden Untersuchungen ergaben deutliche Hinweise darauf, dass dieses Verfahren auch das signifikant beste im Hinblick auf Rückstände von Tetracyclinen in der Gelatine darstellt. Wird ausnahmsweise das saure Aufschlussverfahren angewandt, sollte die Dauer der Mazeration auf 10 Tage erhöht werden, um Risiken einer Tetracyclin-Belastung der gewonnenen Gelatine zu minimieren. Sinnvoll erscheint auch eine deutliche Reduzierung des Eintrages von Tetracyclinen in die Nahrungsmittelkette, z.B. durch eine restriktive Anwendung dieser Substanzen bei lebensmittelliefernden Tieren.  

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Weidenberg, Elke: Vergleich verschiedener Aufschlussverfahren zur Herstellung von Gelatine aus Knochen im Hinblick auf Rückstände von Tetracyclinen. Hannover 2002. Tierärztliche Hochschule.

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