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Optimierung und Validierung einer Methode zur Bestimmung von Zearalenon und seinen Metaboliten im Gallensaft von Schweinen mittels LC/MS-M

Angefertig von: Guido Eckardt

  1. Gutachter: Prof. Dr. I. Schellenberg
  2. Gutachter: Dr. K. Kabrodt
  3. Gutachter: Dipl. Ing. C. Miethner

Ein äußerst ernsthaftes Problem der landwirtschaftlichen Produktion stellt die Kontamination von Futtermitteln mit Mykotoxinen dar. Dabei kann die Gesundheit und vor allem die Leistungsfähigkeit der Nutztiere beeinträchtig sein. Darüber hinaus besteht ebenfalls eine Gefährdung des Menschen durch Aufnahme von mykotixinhaltigen Lebensmitteln tierischer oder pflanzlicher Herkunft.

Mykotoxine gewannen in den letzten 15 Jahren ständig an Bedeutung als Ursache für Fortpflanzungsstörungen im Nutztierbestand. Dabei spielen die von Fusarienarten gebildeten Toxine Zearalenon (ZON) und Deoxynivalenol (DON) die größte Rolle. Eine starke Anreicherung und Verbreitung dieser Feldpilze ist die Folge ackerbaulicher Maßnahmen. So wird aus Zeit- und Kostenersparnis eine pfluglose Bodenbearbeitung bevorzugt. Die fehlende Tiefe dieser Bodenbearbeitungsmethode fördert das Pilzwachstum enorm.
Weiterhin wird die Entwicklung der Pilze besonders von den klimatischen Bedingungen beeinflusst. Feuchte und warme Sommer sind ideale Voraussetzungen für das Wachstum von Fusarien. Stellen sich allerdings negative Umweltbedingungen ein, beispielsweise niedrige Temperaturen und hohe Niederschlagsraten im Sommer, wird die Toxinproduktion angeregt beziehungsweise gesteigert. 1998 war ein so genanntes Mykotoxinjahr. In Deutschland konnte in diesem Jahr Zearalenon in 74 % der Weizenproben sowie in 95 % der untersuchten Maisproben nachgewiesen werden. Eine besonders ausgeprägte Empfindlichkeit gegenüber Zearalenon zeigen Schweine. Dabei sind die klinischen Erscheinungen abhängig vom Geschlecht und dem Alter der Tiere.

Fütterungsexperimente mit Zearalenon an Schweinen wurden an der Tierklinik der Universität Leipzig (Arbeitsgruppe Dr. Kauffold) in Kooperation mit der Hochschule Anhalt (Arbeitsgruppe Prof. Wähner) durchgeführt. Dabei sollte der Metabolismus von Zearalenon in verschiedenen Matrices der Schweine wie Urin, Gallensaft, Blut und Milch untersucht werden. Der gesamte analytische Teil bzw. die dazu nötigen Untersuchungen zu den Fütterungsexperimenten wurden an der Hochschule Anhalt (FH) im Institute of Bioanalytical Science (IBAS) durchgeführt.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Bestimmung von Zearalenon sowie seiner Metabolite α-Zearalenol und β-Zearalenol im Gallensaft der Schweine. Die angewandte bzw. bereits etablierte Standardmethode zur Bestimmung von Zearalenon und seinen Metaboliten der Arbeitsgruppe des IBAS war eine chromatographische Auftrennung mittels einer RP 18-Säule mit anschließender DAD-Detektion. Zur Probenaufarbeitung wurde eine Chem Elut™-Säule (Beladungskapazität: 20 ml) der Firma Varian (Deutschland) verwendet. Es wurde jedoch deutlich, dass diese Methode nicht ausreichend selektiv hinsichtlich der Unterscheidung von Mykotoxinen und Matrixbestandteilen war. Durch die Einführung der Massenspektrometrie am Institut konnten enorme Steigerungen bezüglich der Selektivität und Sensitivität der Methode erreicht werden. Reckin (2008) konnte bereits eine optimierte Methode zur Bestimmung von Zearalenon und seinen Metaboliten im Schweineurin mittels LC-MS/MS am IBAS etablieren. Daraus abgeleitet soll die Probenvorbereitung beim Gallensaft optimiert werden.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die bereits bestehende Standardmethode zur Probenaufarbeitung durch Variation bei der Festphasenextraktion zu optimieren. Die dabei untersuchten SPE-Materialien und Methoden wurden hinsichtlich ihrer Effizienz, ihres Zeitbedarfs sowie ihrer Kosten verglichen und bewertet.