Stützel, Hartmut; Alsanius, Beatrix; Fricke, Andreas; Hartmann, Rahel and Lindemann-Zutz, Karsten (2015) SafeSalad - Qualität und Sicherheit in der Produktionskette biologisch produzierter Fertigsalate. [SafeSalad - Quality and safety in the production chain of organically produced ready-to-eat salads.] Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, Institut für Gartenbauliche Produktionssysteme, D-Hannover und Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie, D-Stuttgart .
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Summary
Zur Analyse unterschiedlicher Wege einer mikrobiologischen Kontamination mit potenziellem Gesundheitsrisiko wurde die Primärproduktion von verschiedenen Blattsalatarten (Eissalat, Eichblattsalat, Rucola, Mangold) in einem kommerziellen, biologisch produzierenden Betrieb in Norddeutschland in den Jahren 2012, 2013 und 2014 untersucht. Pro Jahr erfolgten jeweils zwei Pflanzungen zu verschiedenen Terminen. Die Pflanzen wurden mit verschiedenen Anbautechniken kultiviert, welche unterschiedliche Gefährdungspotenziale für mögliche Kontaminationen abbilden sollten. Variiert wurden Dünger (Haarmehlpellets, Hühnertrockenkot), Bewässerungssystem (Über-Kopfbewässerung, Tropfbewässerung), Bodenbedeckung (unbedeckter Boden, Mulcheinsatz) sowie genutzte Wasserqualität (Leitungswasser, Brunnenwasser, Teichwasser). Zusätzlich zu den mikrobiologischen Untersuchungen wurden die Auswirkungen der verschiedenen Anbautechniken in Bezug auf das Pflanzenwachstum ana-lysiert. In den Feldversuchen wurden die Wasserqualität als Großteilstück und Düngung, Bewässerung und Bodenbedeckung als Kleinteilstücke in einem Spalt-Spalt-Spaltanlage mit drei Wiederholungen als Blöcke angeordnet. Stichproben von zwei Pflanzen pro Wiederholung und Auswertungstermin wurden zur Charakterisierung der mikrobiologischen Kontamination und des Pflanzenwachstums in einem zweiwöchigen Intervall geerntet und im Anschluss im Labor untersucht. Außerdem wurden Probenahmen und Analysen von Saatgut, Jungpflanzen, Substrat, Düngemittel, Bewässerungswasser, Boden und Blättern durchgeführt.
Pflanzenwachstum
Die Daten des Pflanzenwachstums zeigten eine signifikante Wirkung der Düngung auf die Frisch- und Trockenmasse. Parzellen die mit Hühnertrockenkot gedüngt wurden zeigten besseres Wachstum und eine höhere Biomasse, während gleichzeitig der Anteil der Trockenmasse bei den Kulturen Eis- und Eichblattsalat reduziert wurde. Für Rucola und Mangold wurden nur wenige signifikante Unterschiede zwischen den Varianten gefunden.
Zu Beginn des Wachstums zeigten die Auswertungen einen negativen Mulcheffekt auf die gebildete Frisch- und Trockenmasse. Während der späteren Auswertungen wurden diese Effekte nicht nachgewiesen.
Eine Analyse der Qualitätsparameter Nitratgehalt und Strukturkomponenten der Zellwand, die ein Indikator für die Knackigkeit des Produkts sind, zeigte einen Einfluss des Düngers und der Bodenabdeckung. Eissalat, der auf Mulchabdeckung wuchs, zeigte höhere Nitratgehalte und weniger strukturelle Zellwandkohlenhydraten in 2013, wobei der Effekt auf die strukturgebenden Kohlenhydrate 2012 umgekehrt war. Der Einsatz von Hühnertrockenkot zeigte höhere Nitrat-N-Gehalte im Produkt. Insgesamt waren die Unterschiede klein und die Auswirkungen auf die Produktqualität zu vernachlässigen.
Mikrobiologie/Modellierung
Die risikofreudigeren Anbaumethoden im Freilandversuch (Hühnertrockenkot, Überkopfbewässerung mit Teichwasser, keine Mulchabdeckung) resultierten in keiner messbaren Änderung der mikrobiellen Besiedelung. Dies sollte jedoch nicht die Gefahr, welche von Input mit schlechter mikrobiologischer Qualität ausgeht, verharmlosen. Manche Krankheitserreger wie z.B. humanpathogene E. coli haben eine niedrige Infektionsdosis von unter 100 Bakterien (Rheinbaben, 2011). Folglich können auch schon geringe Mengen an Bakterien, welche unter dem Detektionslimit der hier angewandten Analysemethoden liegen und somit nicht er-fasst würden, zu schweren Krankheitsausbrüchen führen.
In Gewächshausversuchen konnte gezeigt werden, dass E. coli O157:H7 gut auf Blättern überlebt, und dass die Kolonisierung unabhängig von der N-Quelle vorkommt, wenn E. coli O157:H7 auf anderem Wege als durch Dünger eingebracht wird. Von Bedeutung ist weiterhin die Möglichkeit einer Internalisierung von E. coli O157:H7. Dabei ist die Unversehrtheit der Salatblätter entscheidend, da festgestellt werden konnte, dass eine Schädigung die Invasion von E. coli O157:H7 begünstigen und somit zu einem erhöhten Risiko beitragen kann. Zur Verminderung des Kontaminationsrisikos müssen schon während der Produktion im Freiland oder Gewächshaus Maßnahmen (z.B. durch Anwendung des HACCP-Konzeptes) ergriffen werden.
In keinem der angebauten Freilandsätze traten allerdings zum Erntetermin Kontaminationen oberhalb der Warnwerte der Dt. Gesellschaft für Hygiene (DGHM, 2011) auf.
Eine Modellierung der Zusammenhänge zwischen Kontaminationsquelle, -zeitpunkt, Befallsdynamik und Umweltdaten war leider nicht möglich, da es im Versuchszeitraum nur zu geringer bzw. in einigen Sätzen zu keiner Kontamination kam. Dessen ungeachtet wurde zumindest die Grundstruktur eines Modells entwickelt.
Summary translation
To analyze roots of transmission for microorganisms with potential health risk during primary production, the production of different leafy vegetables (iceberg lettuce, red oak leaf lettuce, rocket, Swiss chard) was studied on a commercial organically producing farm in North Ger-many in the years of 2012, 2013 and 2014. Per year two sets were planted at different dates. The plants were cultivated applying the following different production techniques, which mim-icked different scenarios of conducive or non-conducive strategies: different fertilizers (pig hair pellets, dry chicken manure), irrigation systems (overhead irrigation, drip irrigation), soil covers (uncovered, mulch), and different water qualities (tap water, well water, pond water). In addition to the microbial analyses the effects of these different techniques on plant growth were investigated. In the field experiments the water quality was the main plot and fertiliza-tion, irrigation system and soil cover were defined as sub plots in a split-split-split plot block design with three replications. Samples of two plants per replication and time harvest were taken to characterize the microbial contamination and the plant growth in a two week interval. Additionally samples of seeds, transplants, growing medium, fertilizers, irrigation water, soil and leaves were taken and analyzed.
Plant development
A significant effect of the fertilizer treatment was found on fresh and dry matter production. Plants fertilized with dry chicken manure showed a better growth and a higher biomass, whereas the dry matter percentage of iceberg lettuce and red oak leaf lettuce was reduced in these treatments. For rocket and Swiss chard only a few significant differences were found.
During the starting period of the crop the mulch treatment showed a negative effect on fresh and dry mass development. In the later phase of production these effects could not be found anymore.
The quality parameters nitrate content and structural components, which are an indicator of the firmness of the produce, were influenced by the fertilizer and the soil coverage. Iceberg lettuce grown over mulch had a higher nitrate content and lower structural cell wall carbohy-drates in 2013, whereas the effect on the structural carbohydrates in 2012 was the opposite. The use of dry chicken manure resulted in higher nitrate content in the produce.
In total the effects of the different production treatments were small and the impact on the product quality negligible.
Microbiology/Modelling
The production measures with a higher infection risk (dry chicken manure, overhead irriga-tion with pond water, no mulch) resulted in no gaugeable change in microbial contamination. This statement should not trivialize the danger which is associated with the input of material of low microbial quality into the production process. Some pathogens like e.g. human pathogenic E.coli have an infective dose of lower than 100 bacteria (Rheinbaben, 2011). Conse-quently only low amounts of bacteria, which lie below the detection limit of the analytic methods used and would not be detected here, can result in a serious disease outbreak.
Greenhouse experiments showed high survival rates of E.coli O157:H7 on leaves, and colo-nization occurs independently from the nitrogen source, if E.coli O157:H7 is introduced by a non-fertilizer source. Of high importance is the finding that E. coli O157:H7 can enter the plant tissue. In this respect the intactness of the lettuce leaves is of importance, because it could be detected that a damage promotes the invasion of E. coli O157:H7 into the leaf and causes a higher risk.
To reduce the risk of contamination in open field or in greenhouse production already during growth adequate measures (e.g. application of the HACCP concept) have to be applied.
However, in none of the sets in the open field experiments a contamination above the threshold values published by the Deutschen Gesellschaft für Hygiene (DGHM, 2011) oc-curred on final harvest.
Caused by the low, and in some sets missing, infection modelling of the interactions between possible infection sources, point in time and development of infection and climate data was not possible. Nevertheless a structure of a model was developed.
| EPrint Type: | Report |
|---|---|
| Keywords: | BÖLN, BOELN, BÖL, BOEL, FKZ 11OE097, FKZ 11OE121, Qualität, Sicherheit, Fertigsalat |
| Subjects: | Crop husbandry > Production systems > Vegetables Crop husbandry > Crop health, quality, protection |
| Research affiliation: | Germany > Federal Organic Farming Scheme - BOELN > Food > Quality Germany > University of Hannover - LUH > Institute of Biological Production Systems Germany > University of Hohenheim |
| Related Links: | http://www.bundesprogramm.de, http://orgprints.org/cgi/search/advanced?addtitle%2Ftitle=&keywords=11OE097&projects=BOEL&_order=bypublication&_action_search=Suchen, http://orgprints.org/cgi/saved_search?savedsearchid=1436 |
| Deposited By: | Fricke, Dr. Andreas |
| ID Code: | 32164 |
| Deposited On: | 13 Oct 2017 08:45 |
| Last Modified: | 10 Aug 2021 12:57 |
| Document Language: | German/Deutsch |
| Status: | Unpublished |
| Refereed: | Not peer-reviewed |
| Additional Publishing Information: | Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft. Koordination des Verbundvorhabens und Projektleitung des Teilprojektes FKZ 11OE097: Prof. Dr. Hartmut Stützel, Leibniz Universität Hannover, Institut für Gartenbauliche Produktionssysteme, Systemmodellierung Gemüsebau Projektleitung des Teilprojektes FKZ 11OE121: Prof. Dr. habil. Dr. h.c. Reinhold Carle, Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie, Technologie und Analytik pflanzlicher Lebensmittel Bei dem hier eingestellten Schlussbericht handelt es sich um einen Gesamtschlussbericht an dem die Teilprojekte FKZ 11OE097 und FKZ 11OE121 beteiligt waren. |
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