Futterqualität von der Erzeugung bis zum Lebensmittel

Hans SchenkelLandesanstalt für Landwirtschaftliche

ChemieUniversität Hohenheim

Qualität:

Gesamtheit von Eigenschaften und Merkmalen eines Produktes oder einer Tätigkeit, die sich auf deren Eignung zur Erfüllung gegebener Erfordernisse beziehenDeutsche Gesellschaft für Qualität, 1980

Futterqualität (von Lengerken, 2004)

Dominierende Fragen nach Lebensmitteln sowie Aufgaben für Politik und Agrarforschung nach dem II.

Weltkrieg in Europa (Flachowsky, 2003)

Verbraucher

Politik

Agrar-wissenschaften

Ich habe Hunger !Ist etwas zu essen da ?

Ich habe Appetit !Was ist zu essen da ?

Ich bin verunsichert!Wie sicher ist das

Lebensmittel ?

Ernährungssicherung,Bereitstellung von

genügend Lebensmitteln

„Food Security“

Lebensmittelqualität,Reduzierung von

Überschüssen

Lebensmittel-sicherheit

„Food Safety“

Steigerung derAgrarproduktion,

Nutzungaller Ressourcen

Qualitätsforschung,Produktqualität

Sicherheits-forschung

Prozessqualität

199019801970196019501945 2000

Fragen/Aufgaben

FAL-Gründung

199019801970196019501945 2000

FAL-Gründung

199019801970196019501945 2000

FAL-FAL-

Effektiver (schonender)Ressourceneinsatz

Futterqualität von der Erzeugung bis zum Lebensmittel

Sicherung von Gesundheit und Leistungsfähigkeit

Einfluss auf die Zusammensetzung erzeugter Lebensmittel tierischer Herkunft

Futtermittel- -Lebensmittelsicherheit

Untersuchung von Futterstoffe und Nahrungsmitteln

Auf Anregung des Deutschen Landwirtschaftsrats sind – seit 1893 – folgende allgemeine Grundsätze für den Verkehr mit Futtermitteln zur Einführung gelangt:

1) Forderung der allgemeinen, unaufgefordert zu leistenden Garantie für Reinheit, Unverdorbenheit, Unverfälschtheit, der Natur des Futtermittels entsprechende Bezeichnung (Reinheit von fremden, minderwertigen, gesundheitsschädlichen, der Natur und Bezeichnung und Mindestgehalt an wertbestimmenden Nährstoffen)

2) Schriftliche Gehaltsgarantie muß enthalten: Name und Art des Futters, garantierte Gehaltszahlen. Im Kleinverkehr den Säcken aufzuklebende Zettel(oder Aufschriften) die enthalten: Name des Händlers und dessen Marke – Gewicht des Sackes – Benennung des Futters –Gehaltsgarantie – Angabe des Spielraums – Im roten Querüberdruck: Die betr. Versuchsstation und die Bedingungen, unter denen die Gehaltsermittlungen von der Station ausgeführt wurden.

Steigende Ansprüche an

die Futterqualität

Starker Anstieg der „tierischen Leistung“

Artgerechte/tiergerechte Ernährung

Verändertes Futtermittelangebot

(Züchtung, Technologie, Additive)

Methodenspektrum zur Beschreibung der Futterqualität

Sensorik: z.B. DLG Schlüssel zur Bewertung von Grünfutter, Silage und

Heu mit Hilfe der Sinnenbewertung

Physikalisch – chemische Methoden: z.B. Bewertung von Silagen

mittels chemischer Parameter, Weender – Rohnährstoffanalyse

ergänzt mit Gerüstkohlenhydratbestimmung nach van Soest

(Nasschemie vs. NIRS)

Mikrobiologische Methoden: z.B. Verfahrensanweisung zur mikro-

biologischen Qualitätsbeurteilung (VDLUFA 28.1.4.)

Anforderungen an die Analytik

• Spezifität• Selektivität • Genauigkeit und Richtigkeit über einen

weiten Bereich und in unterschiedlichen Matrices

• Messunsicherheit• Wiederholbarkeit• Nachweis- und Bestimmbarkeitsgrenze• Wiederfindung• Wirtschaftlichkeit

Analytik zur Beschreibung der Futterqualität

NSP(löslich/ges)Spezielle Mono-, Oligo- und Polysaccharide(abbaub./verdau-liche Stärke)

Zucker, Stärke, LaktoseInulin

NfE(aus Differenz berechnet)

Kohlenhydrate(löslich)

Bildgebende Verfahren zur Zellwandstruktur(Ballaststoffe LM)

Gerüstkohlen-hydrate (Van Soest)

Rohfaser(WeenderAnalyse)

Faser,Strukturkohlen-hydrate

Zukünftige Entwicklung

Erweiterung„klassische Analytik“

Nährstoff

Analytik zur Beschreibung der Futterqualität

ProteinstrukturZusammenge-setzte ProteineFunktionelle Proteine(UDP)

Spezifische Peptide, Polypeptide

Rohprotein(Basis N)

Protein

(verdauliche Aminosäuren)

Nativ/zugesetztAminosäuren

FettbegleiterSpez. Fettsäuren(iso-Säuren, aniso-Säuren)

FettsäuremusterRohfettUnverseifbarerAnteil u.a. Fettkennzahlen

Fette

Zukünftige Entwicklung

Erweiterung„klassische Analytik“

Nährstoff

Analytik zur Beschreibung der Futterqualität

SpeziesanalyseExtrahierbareFraktionen

ElementmusterGesamtanteil Gehalt)

Mineralstoffe und Spurenelemente

Bindungsform (nativ), Galenik

Differenzierung vitaminwirk-samerVerbindungen

Standardisierte Verfahren(Leitsubstanz)

Vitamine

Zukünftige Entwicklung

Erweiterung„klassische Analytik“

Nährstoff

Steigende Ansprüche an die Analytik zur Ermittlung

der Futterqualität

Sekundäre, Pflanzeninhaltstoffe, Allergene, Enzyminhibitoren

Reste technische Hilfsstoffe

Ernährungsphysiologie:

Verdaulicher Phosphor. Praecaecal

verdauliche Aminosäuren. Ruminale

Abbaubaukeit des Proteins, der Stärke..

Futterstruktur (in vitro, in situParameter ?)

Futtermittel-/Fütterungstechnologie:

Konservierungsfähigkeit, - erfolg

Suspendier-/Emulgierbarkeit. Löslichkeit, Wasserhaltekapazität, Mischbarkeit, Partikelkennlinien etc.

Konstanz der Inhaltsstoffe

Ernährungsphysiologische Qualität

Pflanzenzüchtung

Pflanzenbau

Ernte, Konservierung

Lagerung

Futtermitteltechnologie

Futterzusatzstoffe

Fütterung

Lebensmittel-technologie

Ernährungsphysiologische Qualität

Pflanzenzüchtung

Pflanzenbau

Ernte, Konservierung

Lagerung

Futtermitteltechnologie

Futterzusatzstoffe

Fütterung

Lebensmittel-technologie

Höhere Gehalte Energie /Nährstoffe

Geringe Lagerungs- und Konservierungsverluste

Optimales Verhältnisse von Nährstoffen

oder gute Ergänzungswirkung

Bessere Verfügbarkeit/Verwertbarkeit

Abbau „antinutritiver Faktoren“

Hygienisierung

Ernährungsphysiologische Sonder-effekte „Claims“

Futterqualität von der Erzeugung bis zum Lebensmittel

Sicherung von Gesundheit und Leistungsfähigkeit

Einfluss auf die Zusammen-setzung erzeugter Lebensmittel tierischer Herkunft (Primärproduktion)

Futtermittel- -Lebensmittelsicherheit

Verordnung (EG) Nr. 1924/2006 des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 20. Dezember 2006 über nährwert- und gesundheitsbezogene Angaben über Lebensmittel

Verordnung (EG) Nr. 258/97 des Europäischen Parlamentes und des Rates über neuartige Lebensmittel und neuartige Lebensmittelzutaten vom 27. Januar 1997

Beziehungen zwischen dem Verzehr von Nährstoffen und dem Risiko für Krankheiten mit Angabe des Evidenzgrades (nach WHO, 2003, BfR, 2007)

+Osteoporose

+++Karies

+++++++++Herzkreislaufkrankheiten

++++Diabetes mellitus Typ 2

+++++Übergewicht/Adipositas

Salz/Natrium

ZuckerTrans-Fettsäuren

Gesättigte Fettsäuren

Gesamtfett

Beziehungen zwischen dem Verzehr von Nährstoffen und der Verringerung des Risikos für Krankheiten mit Angabe des Evidenzgrades

(nach WHO, 2003, BfR, 2007)

Vitamin D: +++Calcium: +++

Osteoporose

Fluorid: +++Karies

Ballaststoffe: ++ EPA + DHA: +++PUFA: +++ Kalium: +++MUFA: ++ Pflanzensterole/-stanole: ++Folat: ++ sek. Pfl.inhaltsstoffe: +

Herzkreislauf-erkrankungen

Ballaststoffe: ++N-3 Fettsäuren: +

Diabetes mellitus Typ 2

Ballaststoffe: +++Übergewicht, Adipositas

Einflussmöglichkeiten der Tierernährung auf ausgewählte Inhaltsstoffe in Lebensmitteln tierischer Herkunft (Flachowsky, 2007)

- bis +- bis + + (pansenstabil)B-Vitamine+++(+)(+)E+++D+Leber +++(+)A

Vitamine+++Zink++++++Selen++(+)+++Jod(+)Leber +++-Kupfer

Spurenelemente---Phosphor---Calcium

Mengenelemente+++++++Fett/Fettsäuren--(+)Protein/AminosäurenEierFleischMilchNährstoff

Examples of proteins and peptides that modulate the digestion and absorption of nutrients in the intestines (Shimizu: BioFactors, 2004)

Increases calcium solubility (enhances calciumabsorption)

Phosphopeptide frommilk casein

Suppresses lipid digestion by inhibiting lipase(lowers blood trigyceride level)

Globin peptide

Inhibits cholesterol and bile acid absorption(lowers blood cholesterol level)

Soybean peptide

Inhibits cholesterol and bile acid absorption(lowers the blood cholesterol level)

Soy bean protein

Supresses starch digestion by inhibiting amylase(lowers blood glucose levels)

Wheat albumin

FunctionProtein and peptide

Futterqualität von der Erzeugung bis zum Lebensmittel

Sicherung von Gesundheit und Leistungsfähigkeit

Einfluss auf die Zusammensetzung erzeugter Lebensmittel tierischer Herkunft

Futtermittel- -Lebensmittelsicherheit

Futtermittelsicherheit

Lebensmittelsicherheit

Carry Over von

Elementen und chemschenVerbindungen

Mikroorganismen und Biomolekülen

Futter

Wasser

Luft

Organe und Gewebe

Milch

Eier

Nachkommen

Postmortale oder postsekretorische Kontamination

Primäre und sekundäre Kontaminationspfade

Biologische Risiken

Zoonosenerreger mit Futtermitteln als Vektor

(Salmonellen, Campylobacter, Listerien….)

TSE Erkrankungen

Futtermittel tierischer Herkunft

Wiederzulassung von Tiermehlen

Aufhebung Fütterungsverbot tierische Fette

Schnellwarnungen RASFF im Januar 2007(von 12 Meldungen 7 Salmonellen)

S. Derby u. S indianaHundekauspielzeug aus Polen

S senftenbergKaninchenfutter aus Kanada

S. Adelaide u. S cubanaSojapellets aus Brasilien

Salmonella spp.Glutamat/Maisproteinkonzentrat aus China

Salmonella virchowFischhydrolysat aus Frankreich

Salmonella virchowFischhydrolysat aus Frankreich

Salmonella Gruppe C1Futterhefe aus der Russischen Förderation

Futtermittelrechtliche Regelungen

Unerwünschte Stoffe mit Höchstwertregelungen

Anlage 5 der FMV

Unerwünschte Stoffe ohne Höchstwertregelungen

z.B. Orientierungswerte

Rückstände an Schädlingsbekämpfungsmitteln

Anlage 5 a der FMV

Verbotene Stoffe

Anlage 6 der FMV

Richtlinie 2005/87/EG der Kommission vom 5.12.2005Regelungen Blei

5Alleinfuttermittel

1015

Ergänungsfuttermittel ausgenommenMineralfuttermittel

200***Vormischungen

30***

60***

Zusatzstoffe, die zur Funktionsgruppe Bindemittel u. Fließhilfsstoffe gehören ausgenommen

Klinoptilolith

100400***200***

Zusatzstoffe, die zur Funktionsgruppe Spurenelemente gehören ausgenommen Zinkoxid

Mangan(II)oxid, Eisencarbonat, Kupfercarbonat

1030 ***15205

Futtermittelausgangserzeugnisse ausgenommenGrünfutterPhosphate und kohlensaurer KalkCalciumcarbonatHefen

Höchstgehalt in mg/kg (12% Feuchte)

Zur Tierernährung bestimmtes Erzeugnis

Verordnung (EG) Nr. 4366/2001 der Kommission vom 8. März 2001 zur Festsetzung der Höchstgehalte für

bestimmte Kontaminanten in Lebensmitteln

0,1 / 0,2Obst /Beeerenobst

0,1 / 0,3Gemüse

0,2Getreide

0,2/0,4Muskelfleisch von Fischen

0,5Genießbare Schlachtnebenerzeugnisse

0,1Fleisch von Rindern, Schafen, Schweinen und Geflügel

0,02Säuglingsanfangsnahrung

0,02Milch

Höchstgehalt an Blei(mg/kg Frischgewicht)

Erzeugnis

Anforderungen an die Analytik

• Von der Einzelverbindung zu einer Vielzahl von Homologen, Kongeneren etc.

• z. B.

3 (7)202Camphechlor

BaP16 EPA

ca. 250PAK

WHO-PCDD/F-TEQ

1775/135PCDD/F

WHO-PCDD/F-PCB-TEQ

612

209PCB

Leit-/Indikator

Kongenere

Stoffe und Verbindungsklassen, die die WHO künftigzur Aufnahme in das TEF-Konzept diskutiert (Van

den Berg et al., 2006)

209PolybromierteBiphenyle

PBB

75PolybromierteNaphtaline

PBN

75Polychlorierte Naphtaline

PCN

EinzelstoffHexachlorbenzolHCB

X:Cl oder Br auch gemischt substituiert

5020Polyhalogenierte Dibenzodioxine und -furane

PXDD/F

210Polybromierte Di-benzo-p-dioxineund Dibenzofurane

PBDD/F

12 Kongenere der dl-PCB sind im WHO-TEF-Konzept bereits enthalten

EinzelstoffPolychlorierte Biphenyle

PCB 37

BemerkungAnzahl der Kongenere

Chemische Bezeichnung

Abkürzung Stoff/Ver-bindungsklasse

Strategien Futtermittel- und Lebensmittelsicherheit

• Aufklären von Expositionspfaden• primär und sekundär• Dekontaminationsmöglichkeiten• Carry – Over Verhalten• Aufarbeitung von Lebensmittel tierischer Herkunft aus der

Primärproduktion• Beitrag von Lebensmitteln tierischer Herkunft zur

Gesamtexposition

• Risikoabschätzung für Mensch und Tiere• Schnellwarnsystem und Rückverfolgbarkeit• Orientierungswert oder Höchstwertregelung

Schlussbemerkungen

Futterqualität: Gesundheit und Leistung

Sind die derzeitigen Standardmethoden ausreichend, um die Qualität ausreichend zu beschreiben ?

Einige spezielle Futtermittel (Glycerin, Fett etc. in höheren Anteilen) stören in vitro Ansätze und entsprechen nicht den Charakteristika des Probenkollektives mit dem entsprechende Schätzformeln abgeleitet worden sind.

Welche Kennwerte sind in Zukunft für die Charakterisierung und Optimierung von Futterrationen bzw. zur Kontraktgestaltung im Futtermittelhandel wichtig ?

Welche Rolle spielen in Zukunft endogene oder zugesetzt Markersubstanzen im Zusammenhang mit Authenzität bzw. Rückverfolgbarkeit ?

Schlussbemerkungen

Futterqualität: Zusammensetzung Lebensmittel

Ist es sinnvoll in Zukunft durch gezielte Supplementierung von Nährstoffen mit einem gewissen Transfer in Lebensmittel tierischerHerkunft diese anzureichern (Novel Food).

Haben lokal produzierte Futtermittel Einfluß auf die Zusammensetzung von Lebensmittel mit regionaler Herkunftsbezeichnung

Kommt der Nährstoff – Genom Interaktion in der Nutztierfütterung in Zukunft Bedeutung zu

Schlussbemerkungen

Futterqualität: Lebensmittelsicherheit

Stehen die analytischen Aufwendungen im Rahmen der Kontrolle und des Monitorings in Relation zur Häufigkeit bedenklicher Befunde (Gefahrenabschätzung)

Läßt sich bei weitere Ausdehnung des Stoffkanons insbesondere im Spurenbereich der analytische Aufwand noch bewältigen.

Welche Chancen haben hier zukünftig Methoden wie Mikroarrays, Biosensoren oder Zellkulturen

Über welche Strategien verfügen wir zukünftig um Einträge unerwünschter Stoffen zu vermeiden, vermindern bzw. mit kontaminierten Flächen, Futtermitteln umzugehen.

Dem Arbeitskreis Futter und Fütterung herzlichen Dank für die geleistete Arbeit und weiterhin eine fruchtbare und gedeihliche Arbeit zum Wohle unserer tierischen Erzeugung