Dekontamination mit organischen Säuren

Zuletzt geändert: 24.08.2017

Die erfolgreiche DEKONTAMination oder die Bekämpfung von Salmonellen in Futtermitteln mit organischen Säuren

Einleitung und Problemstellung

Salmonellen in Futtermitteln können in den betroffenen Mischfutterbetrieben und landwirtschaftlichen Betrieben enorme wirtschaftliche Schäden verursachen und sind daher nicht verkehrsfähig. Salmonellen können über das Futtermittel Geflügelbestände und in weiterer Folge über Lebensmittel den Menschen infizieren.

Nahezu die Hälfte aller Futtermittel-Meldungen des Europäischen Schnellwarnsystems für Lebens- und Futtermittel (RASFF) beziehen sich auf Verunreinigungen mit Salmonellen. Um kontaminierte Futtermittel wieder verwenden zu können sind diese ordnungsgemäß zu dekontaminieren. Mit der Einführung einer neuen Zusatzstoff-Funktionsgruppe „(n)“ zur Hygieneverbesserung über die Verordnung (EU) 2015/2294 wurde auf EU Ebene eine rechtliche Basis geschaffen. Substanzen zur Hygieneverbesserung sind Stoffe oder auch Mikroorganismen, die einen günstigen Effekt auf die hygienischen Eigenschaften von Futtermitten haben, indem sie eine spezifische mikrobiologische Kontamination reduzieren. Außerdem ist der Einsatz von Formaldehyd zur Dekontamination von Futtermitteln gemäß Beschluss der Kommission 2013/204/EU seit dem 1. Juli 2015 nicht mehr zulässig. Ob in der EU eine für drei Jahre und unter bestimmten Auflagen begrenzte Zulassung erfolgt, ist auf EU-Ebene noch nicht entschieden.

Möglichkeiten zur Dekontamination, Einsatz organischer Säuren, Problematik und Kosten einer Dekontamination

Die Dekontamination von Salmonellen in Futtermitteln ist futtermittelrechtlich zulässig. Sie kann entweder auf physikalischem oder chemischem Weg erfolgen. Eine physikalische Dekontamination kann entweder  durch Hitze oder auch durch Bestrahlung (meist Hundekauspielzeug) erfolgen. Die chemische Dekontamination  erfolgt über eine Einmischung von organischen Säuren und deren Salzen oder auch Mischungen davon in das kontaminierte Futter.
In Betrieben, wo eine Hitzebehandlung  technisch nicht möglich ist oder diese aus ernährungsphysiologischen Gründen nicht erwünscht ist, kann eine Behandlung des Futters mit organischen Säuren vorgenommen werden, wobei sich in Vergangenheit der gewünschte Erfolg häufig nicht  eingestellt hat. Die von den Säureproduzenten beworbene Wirkung stellte sich mit den für die Säurepräparate empfohlenen Einwirkzeiten und Beimischraten in der Praxis häufig nicht ein.

Organische Säuren und Mischpräparate

Beispiele für verwendete organische Säuren sind die Ameisensäure, Milchsäure, Propionsäure und  Benzoesäure und deren Salze. Meist aber werden Mischpräparate am Markt angeboten, es gibt flüssige und pulvrige Präparate. Die mengenmäßigen Anwendungsempfehlungen der Säurehersteller liegen meist bei einer Beimischrate von ca. 1%. In der Praxis stimmen die Ergebnisse jedoch nicht mit der empfohlenen Dosierung und Einwirkzeit überein. Die individuellen Eckpunkte (Zeit und Konzentration) sind nicht nur für Mischfutterhersteller und Lagerhalter (Lagerhäuser) sondern für Landwirte und mobilen Mischzüge von großer Bedeutung.

Nachweis der Dekontamination

Der Erfolg einer Dekontamination ist grundsätzlich immer durch ein Analysenzertifikat nachzuweisen. Um falsch negative Ergebnisse auszuschließen, ist es ratsam, die Untersuchungen über einen Zehnfachansatz durchzuführen. Unzureichend durchgeführte Dekontaminationen von Futtermitteln führen zu weiteren Verunreinigungen anderer Futtermittel (Kreuzkontamination) und in weiterer Folge zu einer Infektion in der Geflügelherde und damit zu einem Infektionsrisiko des Menschen durch den Genuss tierischer Lebensmittel (Ei und Fleisch). Aufgrund unzureichender Dekontaminationswirkung kam es in Vergangenheit immer wieder zu Ausbrüchen in Geflügelbetrieben.

Kosten einer Dekontamination

Bei einer Dekontamination fallen beträchtliche Kosten an. In Tabelle 1 wurden die Kosten für eine Dekontamination mit einer organischen Säure für eine LKW-Ladung (ca. 25t) auf der Ebene eines Lagerhauses oder eines Landwirtes kalkuliert (2014). Darin sind die Kosten für das Säurepräparat, die Miete und Anfahrt für einen Mobilen Mischzug (Mobilen Mischer), der administrative Aufwand im Lagerhaus sowie Kosten für die Überprüfung des Dekontaminationserfolges mittels Analyse im Zehnfachansatz inkludiert. So wurden die Kosten für eine Dekontamination auf etwa € 40,- pro Tonne Futtermittel geschätzt.

Tabelle 1: Schätzbeispiel für Kosten für eine Dekontamination von 25 t Sojaextraktionsschrot (etwa 1 LKW) mit organischen Säuren auf der Lagerhausebene (2014)
DEKONTAMINATION für 25 t Sojaschrot (Zahlen gerundet) EURO
Gesamtsumme 996,-
Organische Säurepräparat 187,-
Miete Mobiler Mischer 225,-
Anfahrt Mobiler Mischer 160,-
Administrativer Aufwand 5 Stunden à € 50,- 250,-
Analyse nach Dekontamination (10-fach-Ansatz,Privattarif + Ust) 174,-

Dekontaminationskosten: Euro 40,- pro Tonne (996: 25= 39,84)

DECONTAM Studie, Ziel, Studiendesign

Die Studie wurde vom Institut für Tierernährung und Futtermittel der Österreichischen Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit zwischen 1.7.2014 und 30.6.2016 durchgeführt.

Hauptziel der Studie (Kurzname: DECONTAM) war, herauszufinden, ab welcher Säuremenge und Einwirkzeit eine verlässliche Dekontamination in den ausgewählten Testfuttermitteln erreicht werden kann.

Die Studie sollte mit drei Salmonellen-kontaminierten Futtermitteln durchgeführt werden. Alle drei Futtermittel sollten bereits am Futtermittelmarkt gewesen sein, eine möglichst hohe natürliche Kontamination mit Salmonellen enthalten und in Geflügelfutter eingesetzt werden. Dazu konnten ein Sojaextraktionsschrot mit S. Tennesee und S. Montevideo, gemahlene Mariendistelsamen mit Salmonella Give und ein Maiskleber mit Salmonella Rissen am Markt gefunden werden (siehe Abb. 1 und Tabelle 2). Im Geflügelfutter wird Sojaextraktionsschrot mit ca. 20-25% Beimischrate, Mariendistelsamen mit 1% als „Leberschutz“  und Maiskleber wird mit 2.5% als Proteinträger eingesetzt. Auch wenn zwei davon in relativ kleinen  Mengen im Futter eingesetzt werden, standen alle drei Futtermittel ursächlich in Verbindung mit Ausbrüchen in Geflügelbetrieben. Alle drei Futtermittel wiesen hohe Kontamination mit Salmonellen auf, was sich in zehn positiven von zehn Ansätzen (Zehnfachansatz) zeigte (10/10).
Die Analyse der Salmonellen erfolgte nach ISO EN 6579. Die weitere Bestimmung des Serotyps wurde im Nationalen Referenzlabor für Salmonellen (AGES) in Graz vorgenommen. Da alle drei Futtermittel auch in grenzüberschreitenden Lieferungen nach Österreich bzw. auch aus Österreich involviert waren, wurden diese Fälle auch an das Europäische Schnellwarnsystem für Lebens- und Futtermittel (RASFF) gemeldet (siehe Tabelle 2)

Tabelle 2: Verwendete Futtermittel (am Markt und mit hochgradiger Salmonellen-Verunreinigung, Einsatz im Geflügelfutter)
Futtermittel Produktions-zeit Salmonella Serovar Ansätze positiv/ untersucht Herkunft Meldungen RASFF
Non-GVO Sojaextraktionsschrot 2013 S. Tennessee S. Montevideo 10/10 Bosnien-Herzegowina 2014.0165
Mariendistelsamen gemahlen 2014 S. Give 10/10 Ukraine via Deutschland 2015.0194
Maiskleber 2015 S. Rissen 10/10 Österreich 2015.0871

Abbildung 1: Non-GMO Sojaextraktionsschrot, Mariendistelsamen und Maiskleber (verwendete Futtermittel, von links nach rechts)

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Non-GMO Sojaextraktionsschrot
Detailaufnahme eines Sojaextraktionsschrotes
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Samen der Mariendistel
Samen der Mariendistel
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Maiskleber
Maiskleber auf einer Schaufel

In Summe wurden fünf Säurepräparate,  die von den Säureherstellern bzw. deren Vertriebspartner ausgewählt und zur Verfügung gestellt wurden, für die Studie verwendet. Vier der fünf Präparate waren als flüssiges Präparat anzuwenden, mur ein Präparat lag in Pulverform vor. Alle fünf Säurepräparate waren Säuregemische (Tabelle 3). Die empfohlenen Dosierungsempfehlungen der Hersteller bzw. Vertriebspartner lagen für flüssige Präparate zwischen 0,1 – 1% und für das Pulverpräparat bei 0,3 – 1,3%. 

Tabelle 3: Charakterisierung der im Projekt eingesetzten Säurepräparate (laut Angaben der Hersteller)
Präparat Konsistenz Anteil bzw. Zusammensetzung (Auszug)
Präparat-1 flüssig 63% Ameisensäure 99%ig, 35% Ligninsulfonsäure
Präparat-2 flüssig 67,9% Ameisensäure + Ntriumformiat, 8,4% Milchsäure, 2,0% Essentielle Öle
Präparat-3 flüssig 31,0% Ameisensäure+ Ammoniumformiat, 24,5% Essigsäure, 8% Propionsäure, 0,2% Mischung aus Aromastoffen
Präparat-4 flüssig 37% Ameisensäure, 19% Ammoniumformiat, 8% Natriumformiat, 18% Propionsäure
Präparat-5 pulverförmig 38,5% Ameisensäure 99%ig, 9% Zitronensäure 99%ig, 7% Milchsäure 80%ig, 0,5% Benzoesäure 99%ig, 7,5% Propionsäure 99%ig

Mit den fünf Säurepräparaten und den drei Futtermitteln wurden in Summe drei verschiedene Einwirkzeiten (1, 2 und 7 Tage) und sieben Konzentrationen (1%, 2%, 3%, 4%, 5% ,6% und 7%) getestet. Zusätzlich zu den Einsatzempfehlungen der Hersteller wurde bewusst mit wesentlich höheren Einmischraten gearbeitet, um eine sichere Dekontamination im Futter zu erreichen. Aus dieser Aufstellung ergaben sich 315 Prüfvarianten: 3 Futtermittel x 5 Säurepräparate x 3 Einwirkzeiten x 7 Säure-Einmischraten. Dazu kamen noch die unbehandelten Kontrollproben. Jede Prüfvariante wurde mit einem Zehnfachansatz analysiert.
In Ergänzung zur geplanten Versuchsaufstellung wurde im Anschluss mit zwei Futtermitteln (Maiskleber und Mariendiestel) und dem wirksamsten Säurepräparat noch ein erweiterter Lagerversuch durchgeführt.

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Laboransatz zur Salmonellenuntersuchung
Zwei Petrischalen mit Laboransatz zur Salmonellauntersuchung
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Laboransatz zur Salmonellenuntersuchung
Laboransatz einer Salmonellaprobe in einer Petrischale

Ergebnisse der DECONTAM Studie

Um zu definieren/klarzustellen, was unter einer erfolgreichen/zuverlässige Dekontamination in der Studie verstanden wird, wurde für die vorgegebenen  Versuchsbedingungen festgelegt, dass im zuvor hoch belasteten Futter (10/10) nach einer Säurebehandlung und mit bestimmter Einwirkzeit keine Salmonellen in einem Zehnfachansatz nachweisbar sind (0/10).

Wie in Abbildung 2 ersichtlich trat bei niedrigen Säurekonzentrationen, wie sie von den Herstellern in den Produktdatenblättern empfohlen wurden, in keinem der drei Futtermittel eine signifikante Dekontamination ein. Eine zuverlässige Wirkung trat selbst bei den wirksameren Flüssigpräparaten aber auch erst mit 6% Säurezusatz mit 7-tägiger Einwirkzeit bzw. 7% Säurezusatz mit 1 Tag ein.
Das verwendete Pulverpräparat (5) lieferte in keinem der drei Testfuttermittel eine zufriedenstellende Dekontaminierung.

Die aus den Zehnfachansätzen der fünf Säurepräparate ermittelten Ergebnisse wurden für alle Futtermittel und Einwirkzeiten aufaddiert und in Abbildung 2 dargestellt.  Dazu wurden alle positiven Ergebnisse aus den Zehnfachansätzen aufsummiert. Für jede Säure ergaben sich dazu 90 geprüfte Ansätze (=3 Futtermittel x 3 Einwirkzeiten x 10 Ansätze). Wie aus Abbildung 2 ersichtlich wird, trat eine effektive Wirkung erst ab einem Säurezusatz von 6-7% ein.

Abbildung 2: Salmonella positive Ansätze je 90 geprüfte Ansätze in Sojaschrot, Mariendistelsamen und Maiskleber mit den fünft getesteten Säurepräparaten.

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Salmonella positive Ansätze je 90 geprüfte Ansätze in Sojaschrot, Mariendistelsamen und Maiskleber mit den fünft getesteten Säurepräparaten.
Statistik über Verteilung der Salmonella je nach Beimischrate

Es konnten aber auch einige untypische Ergebnisse, „Lazarus-Phänomene“, beobachtet werden, die zuvor schon aus der Praxis berichtet wurden: Hierbei trat in vereinzelten Fällen eine vollständige Wirkung (0/10) bereits bei einer niedrigeren Konzentrationsstufe oder kürzeren Einwirkzeit auf, die jedoch in der nächsthöheren Konzentrations- oder Zeitstufe wieder schwach positiv (1/10) wurde und erst in den übernächsten Konzentrations- oder Zeitstufen auf Dauer negativ blieben (0/10). Auch wenn dieser Terminus wissenschaftlich nicht ganz korrekt ist, wird dieser „Zwischenfall“ damit gut beschrieben. Im Zusammenhang mit sehr geringen  Keimgehalten an Salmonellen – etwa aufgrund einer  bereits eingetretenen Teilwirkung eines Dekontaminationspräparats – wird auch die Rate der positiven Untersuchungsansätze reduziert und in einer weiteren, dh. der nächsthöheren Konzentrations- oder Zeitstufe kann zufällig wieder ein positiver Ansatz auftreten. Allerdings könnte sich ein durch unzureichende Behandlung zunächst nur geschwächter Keimgeschwächter Keim im Futter unter entsprechen optimalen Bedingungen wieder erholen und vermehren.

Auch aus diesem Grunde wurde ein erweiterter Lagerungsversuch mit zwei Futtermitteln (Maiskleber und Mariendistel) in Ergänzung zur Versuchsaufstellung durchgeführt. Das dritte Futtermittel (Sojaschrot) konnte dazu nicht verwendet werden, da zum Zeitpunkt des Lagerversuchs keine ausreichende „Salmonellendichte“ im Sojaschrot mehr festgestellt werden konnte, d.h. darin nur noch 6 Ansätze im Zehnfachansatz (6/10) positiv für Salmonellen waren. Dazu wurde mit dem in allen drei Futtermitteln erfolgreichsten Präparat gearbeitet.

Mit diesem Lagerversuch konnte nachgewiesen werden, dass nach einer zuvor erfolgten zuverlässigen Dekontamination auch nach 14, 21 und 42 Tagen keine Keimvermehrung mehr stattfand, bzw. dass die negativen Ergebnisse auch nach längeren Lagerzeiten zuverlässig negativ blieben.

Zuverlässige Dekontaminationen sind bei flüssigen Produkten erst ab relativ hohen Säurebeimengungen, aber auch nicht mit allen Präparaten möglich. Pulverförmige Zubereitungen scheinen - unter den gegebenen Testbedingungen - nicht für die Dekontamination im Futter geeignet zu sein.
Für die Dekontamination in der Mischfutterherstellung und für den landwirtschaftlichen Betrieb kann daher die Anwendung von Säurepräparaten zur Dekontamination von Salmonellen in Mischfuttermitteln, ganz besonders jedoch für Fertigfuttermittel, nicht empfohlen werden, da es  Aufgrund der notwendigen hohen Säuremenge zu einer Futterverweigerung der Tiere und zu schweren Reizungen im Verdauungstrakt der Tiere kommen kann. Zudem können Wechselwirkung mit anderen Futterkomponenten wie Kalziumkarbonat oder andere Mineralstoffe auftreten.

Basierend auf unseren DECONTAM Studienergebnissen kann eine zuverlässige Dekontaminierung von Salmonellen mit den fünf verwendeten Säurepräparaten nur für Rohwaren (Einzelfuttermittel) und nur in Dosierungen mit 7% Säurezusatz und 1 Tag Einwirkzeit bzw. 6% Säure mit 7 Tagen empfohlen werden.

Kontakt: veronika.kolar@ages.at

Literatur:
BESCHLUSS DER KOMMISSION 2013/204/EU vom 25. April 2013 über die Nichtaufnahme von Formaldehyd in Anhang I, IA oder IB der Richtlinie 98/8/EG des Europäischen Parlaments und des Rates über das Inverkehrbringen von Biozid-Produkten für die Produktart 20

RASFF PORTAL: https://webgate.ec.europa.eu/rasff-window/portal/

VERORDNUNG (EU) 2015/2294 DER KOMMISSION 2015/2294 vom 9. Dezember 2015 zur Änderung der Verordnung (EG) Nr. 1831/2003 des Europäischen Parlaments und des Rates hinsichtlich der Festlegung einer neuen Funktionsgruppe für Futtermittelzusatzstoffe

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