Anorganische und Analytische Chemie, Department Chemie, Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Paderborn (Uni Paderborn)
Das Fachgebiet Analytische Chemie wird vom Projektleiter in Forschung und Lehre im Department Chemie der Universität Paderborn vertreten.
Im Forschungsschwerpunkt etablierten sich in den letzten Jahren Studien über Auswirkungen des Antibiotikaeinsatzes in der landwirtschaftlichen Tierhaltung. Um die Einträge von Veterinärpharmaka in Umweltkompartimente und den Transfer Boden-Nutzpflanze in die Nahrungsmittel- und Futtermittelkette zu erfassen, sind Analysenmethoden mit der LC-MS/MS -Technik entwickelt worden. Diese Methoden werden im Rahmen Verbraucherschutz-orientierter Projekte in Zusammenarbeit mit der FH Soest und anderen Forschungsinstitutionen angewendet. Zudem werden in Kooperation mit der Lebensmittelindustrie Monitoringsysteme zur Detektion antibiotisch wirksamer Stoffe in Honigprodukten eingesetzt. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Verfolgung der Migration von Fremdstoffen aus Verpackungsmaterialien in Lebensmittel und die Untersuchung der Beeinflussung von Aromaprofilen in Fruchtsäften und Konzentraten durch Herstellungstechnik und Lagerung (GC-MS-Methoden).
Aufnahme antimikrobiell wirkender Stoffe in Gemüse aus mit Gülle gedüngtem Boden und mikrobiologische Effekte
Im Rahmen des Teilprojekts, das mit dem assoziierten Partner FH Soest (FB Agrarwirtschaft) durchgeführt wird, ist die Aufnahme von Veterinärantibiotika durch verzehrstarke Gemüse aus mit Gülle beaufschlagtem Boden über zwei Anbauperioden zu untersuchen. Mögliche Auswirkungen Antibiotika belasteter pflanzlicher Lebensmittel auf die Resistenzentstehung und Verbreitung sollen dabei berücksichtigt werden (AP 2a). Zur Überprüfung der Aufnahme von antibiotischen Rückständen durch Weißkohl und Porree wird das Gemüse nach konventionellen landwirtschaftlichen Anbaumethoden auf Versuchsflächen angepflanzt und mit Exkrementen aus der Schweine- und Geflügelhaltung gedüngt, die definiert mit einem Tetracyclin, Fluorchinolon oder ß-Lactam und ESBL E. coli belastet sind. Die Rückstände dieser Antibiotika und ihrer Umwandlungsprodukte in Gülle, Boden und Gemüsepflanzen werden mittels LC-MS/MS analysiert. Die bakteriologische Analyse auf resistente Enterobacteriaceae erfolgt an der FU Berlin. Des Weiteren werden aus einem Langzeitmonitoring Gülleproben untersucht, um weitere Erkenntnisse über Entstehung und Ausbreitung von Resistenzen zu erlangen (BfR-Epi).
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Beschreibung der Projekte
Anbau des Gemüses (AP 4)
Die Vorbereitung der Versuchsflächen erfolgt durch den assoziierten Partner FH Soest im Herbst, die Düngung jeweils im Frühjahr zeitnah zur Pflanzung. Weißkohl und Porree werden in beiden Anbauperioden jeweils im Frühjahr nach der organischen Düngung mit antibiotikahaltigen tierischen Exkrementen angepflanzt. Zur Düngung werden in der ersten Anbauperiode Exkremente aus der Schweine- und Geflügelhaltung mit Tetracyclin, Enrofloxacin oder Amoxicillin dotiert. In der zweiten Periode wird ausschließlich Schweinegülle eingesetzt, die mit Enrofloxacin sowie Amoxicillin oder Ceftiofur (ß-Lactame) belastet ist. Zusätzlich werden in beiden Anbauperioden die einzelnen Düngeransätze mit ESBL-bildenden E. coli versetzt. Kontrollparzellen werden nur mineralisch gedüngt. Tierische Exkremente werden jeweils vor der Düngung beprobt, Bodenproben vor und nach der ersten organischen Düngung, Gemüse bei einer Zwischenernte und zur jeweiligen Ernte im Herbst. Die Pflanzenproben werden bis zur Analyse (Uni Paderborn) tiefgefroren gelagert.
Einfluss antimikrobieller Substanzen auf Resistenzen durch Gemüse aus Gülle-gedüngtem Boden (AP 2a)
Tierexkremente, Boden und Gemüsepflanzen (Wurzel, junge und alte Blätter/Blattabschnitte, insbesondere die verzehrbaren Pflanzenteile) werden auf ihre Gehalte an Tetracyclin, Enrofloxacin, Amoxicillin oder Ceftiofur ihre Metabolite und andere Transformationsprodukte analysiert. Die Analysenmethoden, basierend auf Fest-Flüssig- und Festphasen-Extraktion sowie LC-MS/MS-Bestimmung, sind zu entwickeln und zu optimieren. Zusätzlich werden die Gemüsepflanzen, insbesondere die verzehrbaren Teile, auf ESBL und Fluorchinolon- resistente Enterobacteriaceae untersucht. Die gewonnenen Daten werden in das Risikoanalysen-Modul des BfR-Epi integriert.
Analyse von Exkrementen und konventionell produziertem Gemüse der Projektpartner (AP 2a)
Organischer Dünger wird auf antimikrobielle Rückstände untersucht (Uni Paderborn), das Screening auf ESBL und Fluorchinolonresistente E. coli durch die FU Berlin. Die gewonnenen Analysendaten werden für die Projekte der TiHo Epi genutzt. Basierend darauf wird das BfR-Epi ein neues Risikoanalysensystem entwickeln. Ebenso sollten verzehrbare Teile von Porree und Weißkohl aus konventionellen landwirtschaftlichen Betrieben verschiedener Regionen, in denen Gülle von Antibiotika behandelten Tieren eingesetzt wird, untersucht werden. Die geplante Probennahme durch die TiHo-Epi ist aber nicht realisierbar, da in den ausgewählten Regionen zur Beprobung organischer Dünger kein oder kaum Anbau von Porree und Weißkohl erfolgt.