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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detoxifikation von pflanzlichen
Ernteprodukten und Futter- oder Lebensmitteln, welche mit Mykotoxinen,
im speziellen mit Trichothecen-Mykotoxinen, Aflatoxinen und/oder
Zearalenon kontaminiert sind. Die vorliegende Erfindung betrifft
ferner synergistisch wirkende Detoxifikationsmittel auf Basis von
monosubstituierten Aminverbindungen und Schwefeldioxid oder eine
von Schwefeldioxid abgeleitete Sauerstoffsäure oder deren
Salze. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
sind den Ansprüchen, der Beschreibung und den Beispielen
zu entnehmen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und
die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale des erfindungsgemäßen
Gegenstandes nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern
auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der
Erfindung zu verlassen.
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Kontamination
von pflanzlichen Ernteprodukten durch Pilzgifte, sog. Mykotoxine,
ist ein weltweites Problem. Diese natürlich vorkommenden
hochgiftigen Verbindungen werden als sekundäre Stoffwechselprodukte
verschiedener Pilzarten sowohl auf dem Felde als auch während
der Produktlagerung gebildet. Diese Toxine sind im allgemeinen chemisch
stabil und persistent. Hauptkontaminanten in europäischen
Feldfrüchten, insbesondere Getreidearten, sind Pilze der
Gattung Fusarium. Diese Pilze synthetisieren Trichothecene, zu denen
auch das Mykotoxin Deoxynivalenol (DON) zählt. Die in diesem
Zusammenhang bedeutensten Spezies sind Fusarium culmorum, F. graminearum,
F. crookwellense und F. verticillioides, welche z. B. die Trichothecene
Deoxynivalenol (DON) und Nivalenol, sowie weitere Fusarium-Toxine,
wie Fumonisine und Zearalenon (ZON) produzieren. Aus diesem Grund
kommen DON und ZON auf kontaminierten Futtermitteln häufig vergesellschaftet
vor.
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Deoxynivalenol
(DON) ist durch seine allgemeine Zytotoxizität und seine
immunsuppressive Wirkung bekannt (Murphy et al., Food Mycotoxins:
An Update. Journal of Food Science, Vol. 71, Nr. 5, 2006).
Die Konzentrationen von Mykotoxinen in Futtermitteln sind sehr unterschiedlich.
Häufig liegt die Belastung im Mikrogrammbereich, aber sie
kann, besonders bei DON, Werte von einigen Milligramm pro kg Getreide
erreichen.
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In
Nutztierbeständen entstehen infolge der Verfütterung
mykotoxinhaltiger Futtermittel erhebliche wirtschaftliche Verluste.
So kann DON bereits die Futteraufnahme, dass Wachstum und die Futterverwertung
von Schweinen deutlich reduzieren. Zearalenon verursacht wegen seiner
hormonähnlichen Wirkung Fruchtbarkeitsstörungen.
Die My kotoxin-Kontamination von Getreide wird weiterhin noch verschärft
durch die Änderung pflanzenbaulicher Praktiken, welche
steigende Ernteerträge zum Ziel haben. So nimmt durch den
zunehmenden Verzicht auf Fruchtfolgewechsel (Monokultur), Mais als
Vorfrucht, durch den Übergang zu pflugloser Bodenbearbeitung,
stetig dichter werdende Pflanzenbestände und die Praxis
des Kurzspritzens von Getreide mit Halmverkürzungsmitteln,
der potenzielle Infektionsdruck des Getreides durch Pilze ständig
zu.
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Aflatoxine
sind ebenfalls natürlich vorkommende Mykotoxine, welche
erstmals beim Schimmelpilz der Gattung Aspergillus nachgewiesen
wurde. Es existieren verschiedene Subgruppen der Aflatoxine, für
den Menschen ist insbesondere Aflatoxin B relevant. Aflatoxine haben
bei höheren Konzentrationen akut toxische Wirkung (Leberdystrophie),
wirken jedoch schon bei geringeren Konzentrationen kanzerogen beim
Menschen.
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Bei
der Suche nach Möglichkeiten zur Entgiftung von DON wurde
bereits in der Mitte der Achtzigerjahre des vergangenen Jahrhunderts
entdeckt, dass Natriumbisulfit sich für diesen Zweck eignet
(Young et al., Reduction of Levels of Deoxynivanlenol in
Contaminated Wheat by Chemical and Physical Treatment. J. Agric. Food
Chem. 1986, 34, 461-465)
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Eine
Vielzahl an Chemikalien, umfassend Kalziumhydroxid, Monomethylamin,
Natriumdisulfit, Ozon, Chlorgas, Hydrogenperoxid, Ascorbinsäure,
Schwefeldioxid, Formaldehyd und Ammoniak bzw. Ammoniumhydroxid,
wurden zur Detoxifikation verschiedener Fusarium-Mykotoxine mit
unterschiedlichem Erfolg verwendet. Ferner wurden chemische Behandlungen
häufig mit physikalischen Behandlungen kombiniert, um die
gewünschten Effekte zu erzielen (The European Mycotoxin
Awareness Network (http://www.mycotoxins.org), (Murphy
et al., Food Mykotoxins: An Update. Journal of Food Science, Vol.
71, Nr. 5, 2006)
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So
beschreibt die
EP 1
566 108 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entgiftung
von Getreide in einem Mischraum, wobei als Entgiftungsreagenz Na
2S
2O
5 verwendet
wird.
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Die
WO 92/16116 offenbart ein
auf Ultraschallbehandlung basierendes Verfahren zur Dekontamination
von mit Mykotoxinen belastetem Getreide.
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Trotz
der bereits seit über 20 Jahren laufenden Forschungsaktivitäten
in diesem Gebiet ist die Problematik der Kontamination von Nahrungsmitteln
mit Mykotoxinen immer noch nicht zufriedenstellend gelöst.
Vor allem vor dem Hintergrund der Globalisierung und eines damit
verbundenen freieren Austausches von Nahrungs- und Futtermitteln,
stellen Mykotoxine ein großes Problem dar.
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Somit
war eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Zubereitungen bereit
zu stellen, welche zu einer effektiven Detoxifikation von mit Mykotoxinen
belasteten Ernteprodukten oder Futtermitteln eingesetzt werden können.
Ferner war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes
Verfahren zur Detoxifikation von mit Mykotoxinen belasteten Ernteprodukten,
Futter oder Lebensmitteln bereit zu stellen. Im Besonderen war es Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Verfahren zur Detoxifikation
von mit DON und/oder ZON belasteten Ernteprodukten, Futter oder
Lebensmitteln bereit zu stellen.
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Erfindungsgemäß wurden
diese Aufgaben durch das Verfahren und die Zubereitungen gemäß der
vorliegenden Ansprüche gelöst.
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Überraschenderweise
wurde festgestellt, dass die gemeinsame Verwendung mindestens einer
im folgenden näher spezifizierten monosubstituierten Aminverbindung
und von Schwefeldioxid, eine von Schwefeldioxid abgeleitete Sauerstoffsäure
oder deren Salze, in Zubereitungen zur Detoxifikation von mit Mykotoxinen belastetem
biologischem Material (z. B. Ernteprodukte oder Futtermittel), eine über
die Summe der Effekte der Einzelverbindungen hinausgehende synergistische
Wirkung aufweisen. Diese überraschenderweise aufgefundenen
Synergieeffekte erlauben eine besonders wirksame Detoxifikation
von Mykotoxinen.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Gegenstand
der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Detoxifikation von mit
Mykotoxinen kontaminierten pflanzlichen Ernteprodukten, wobei man
die pflanzlichen Ernteprodukte mit einer Zubereitung behandelt,
erhältlich durch die Zusammengabe von mindestens
- a) mindestens einer Verbindung der allgemeinen
Formel 1 NH2-R (1),oder deren
Salze der Formel 2 [NH3-R]+X– (2),wobei der
Rest R folgende Bedeutung haben kann: H oder C1-C4 Alkylgruppe, und
wobei X– das
Anion einer organischen oder anorganischen Säure ist, und
- b) Schwefeldioxid, eine von Schwefeldioxid abgeleitete Sauerstoffsäure
oder deren Salze.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei X– um ein Anion einer organischen
oder anorganischen Säuren ausgewählt aus der Gruppe
Kohlensäure, Ameisensäure, Essigsäure,
Propionsäure, schweflige Säure und pyroschweflige
Säure. Besonders bevorzugt sind dabei Propionsäure,
schweflige Säure und pyroschweflige Säure.
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Im
erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt Zubereitungen
verwendet, die ein Massenverhältnis von a) (eine oder mehrere
der Verbindungen der allgemeinen Formeln 1 oder 2) zu b) (Schwefeldioxid, eine
von Schwefeldioxid abgeleitete Sauerstoffsäure oder deren
Salze) zwischen 1:2 und 1:100 oder 2:1 und 100:1 aufweisen, wobei
sich die bevorzugten Verhältnisse in Abhängigkeit
von den jeweiligen Anwendungen und aus dem Kontaminationsgrad des
zu behandelnden biologischen Materials ergeben. Bevorzugt ist die
Verwendung von Zubereitungen bei denen die Verbindung/Verbindungen
b) im Überschuss vorliegen und das Verhältnis
von a) zu b) zwischen 1:2 und 1:100, besonders bevorzugt zwischen
1:10 und 1:50, ganz besonders bevorzugt zwischen 1:20 und 1:40,
am allermeisten bevorzugt bei 1:33 liegt. Der Fachmann ist in der
Lage, anhand der Quantität der Kontamination, der vorliegenden
Mykotoxine und deren Verhältnisse zueinander, die im oben
genannten erfinderischen Verfahren zu verwendenden Zubereitungen
durch die Wahl geeigneter Verhältnisse und Mengen der Komponenten
a) und b) anzupassen.
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Die
Aufwandmengen der im erfindungsgemäßen Verfahren
verwendeten Verbindungen a) und b), bevorzugt Monomethylamin und
Na2S2O5,
richten sich nach dem Grad der Mykotoxinkontamination des Ernteproduktes.
Methoden zur Bestimmung der Mykotoxinkonzentrationen der Ernteprodukte
sind dem Fachmann allgemein bekannt (siehe auch experimentelle Beispiele).
Auch wenn geringere Mengen bereits ausreichend sind, wird erfindungsgemäß die
Verwendung der Verbindungen a) und b) in einem 1000-fachen Überschuss gegenüber
der Menge an Mykotoxinen bevorzugt.
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So
wäre bei üblichen Kontaminationen von z. B. 5
mg Deoxynivalenol (DON) und 150 μg Zearalenon (ZON) je
kg Erntegut, der Einsatz von ca. 5 g/kg Erntegut bis 15 g/kg Erntegut
einer Verbindung b) (Schwefeldioxid, eine von Schwefeldioxid abgeleitete
Sauerstoffsäure oder deren Salze) und 0,15 g/kg Erntegut
bis 1 g/kg Erntegut einer Verbindung a) (einer oder mehrerer der
Verbindungen der allgemeinen Formel 1 oder 2) bevorzugt. Besonders
bevorzugt wäre die Dosierung von 5 g/kg Erntegut einer
oder mehrerer Verbindungen b) und 0,15 bis 0,25 g/kg einer oder
mehrerer Verbindungen a). Besonders bevorzugt sind die vorstehend
genannten Mengen wenn es sich bei dem Erntegut um Getreide handelt.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es
sich bei der Verbindung a) um Monomethylamin (CH5N,
auch Aminomethan oder Methylamin), Monoethylamin, Monopropylamin
oder Ammoniak, wobei Monomethylamin besonders bevorzugt ist.
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Da
Monomethylamin sehr gut in Wasser löslich ist, handelt
es sich bei einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung um wässrige Lösungen, welche eine oder
mehrere Verbindungen b) und das Monomethylamin in gelöster
Form enthalten. Die Verbindung/Verbindungen b) und das Monomethlyamin
können dabei gemischt in einer Zubereitung oder in getrennten
Zubereitungen vorliegen. Im letztgenannten Fall werden die Komponenten
a) und b) erst kurz vor der erfindungsgemäßen
Verwendung in den oben genannten Verhältnissen gemischt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform wird eine wässrige
Lösung verwendet welche als Verbindung a) das gasförmige
Monomethylamin und als Verbindung b) das ebenfalls gasförmige
Schwefeldioxid in gelöster Form enthält..
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Weiterhin
bevorzugt sind erfindungsgemäße Verfahren bei
denen die von Schwefeldioxid abgeleitete Sauerstoffsäuren
oder deren Salze ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend
aus H2SO3, H2S2O5,
M1HSO3, M1HS2O5,
M1 2SO3,
M1 2S2O5, M2SO3 und
M2S2O5,
wobei M1 für ein Alkalimetall und
M2 für ein Erdalkalimetall steht.
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Besonders
bevorzugt ist dabei die Verwendung der Alkalimetalle Natrium und
Kalium, wobei Natrium am meisten bevorzugt ist.
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In
einer darüber hinaus bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden Zubereitungen verwendet welche als Verbindung
b) Na2S2O5 enthalten.
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In
der am meisten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden Zubereitungen eingesetzt, welche als Verbindung
a) Monomethylamin und als Verbindung b) Na2S2O5 enthalten, wobei
sich die bevorzugten Verhältnisse dieser Verbindungen zueinander
aus den oben gegebenen Erklärungen ergeben.
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Unter
bestimmten Umständen kann es vorteilhaft sein den im erfindungsgemäßen
Verfahren eingesetzten Zubereitungen einen oder mehrere weitere
Wirkstoffe beizumischen.
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Die
folgende Liste von Wirkstoffen, mit denen die erfindungsgemäßen
Zubereitungen gemeinsam angewendet werden können, soll
die Kombinationsmöglichkeiten erläutern und in
keiner Weise als einschränkend verstanden werden:
Kalziumhydroxid,
Ozon, Chlorgas, Hydrogenperoxid, Ascorbinsäure, Formaldehyd
und, zur zusätzlichen Adsorption von Mykotoxinen, Tonmineralien
wie Bentonit oder Montmorillonit.
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Die
weiteren Wirkstoffe (z. B. die oben genannten) werden gewünschtenfalls
im Verhältnis von 20:1 bis 1:20 zu den erfindungsgemäß verwendeten
Zubereitungen zugemischt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
enthält die erfindungsgemäß verwendete
Zubereitung weitere Bestandteile, Zuschlagstoffe und/oder Träger.
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Die
erfindungsgemäß verwendeten Zubereitungen können
in die üblichen Formulierungen überführt werden,
z. B. Lösungen, Emulsionen, Suspensionen, Stäube,
Pulver, Pasten und Granulate. Die Anwendungsform richtet sich nach
dem jeweiligen Verwendungszweck; sie soll in jedem Fall eine feine
und gleichmäßige Verteilung der erfindungsgemäß verwendeten
Zubereitungen gewährleisten.
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Die
Formulierungen/Zubereitungen werden in bekannter Weise hergestellt,
z. B. durch Verstrecken des Wirkstoffs mit Lösungsmitteln
und/oder Trägerstoffen, gewünschtenfalls unter
Verwendung von Emulgiermitteln und Dispergiermitteln. Als Lösungsmittel/Hilfsstoffe
kommen dafür im wesentlichen in Betracht:
- • Wasser, Paraffine (z. B. Erdölfraktionen),
Alkohole (z. B. Methanol, Butanol, Pentanol, Benzylalkohol), Ketone
(z. B. Cyclohexanon), Pyrrolidone (NMP, NOP), Acetate (Glykoldiacetat),
Glykole, Dimethylfettsäureamide, Fettsäuren und
Fettsäureester. Grundsätzlich können
auch Lösungsmittelgemische verwendet werden,
- • Trägerstoffe wie natürliche Gesteinsmehle
(z. B. Kaoline, Tonerden, Talkum, Kreide) und synthetische Gesteinsmehle
(z. B. hochdisperse Kieselsäure, Silikate); Emulgiermittel
wie nichtionogene und anionische Emulgatoren (z. B. Polyoxyethylen-Fettalkohol-Ether,
Alkylsulfonate und Arylsulfonate) und Dispergiermittel wie Lignin-Sulfitablaugen
und Methylcellulose.
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Als
oberflächenaktive Stoffe kommen Alkali-, Erdalkali-, Ammoniumsalze
von Ligninsulfonsäure, Alkylsulfate, Alkylsulfonate, Fettalkoholsulfate,
Fettsäuren und sulfatierte Fettalkoholglykolether zum Einsatz,
ferner Alkohol- und Fettalkoholethylenoxid-Kondensate, ethoxyliertes
Rizinusöl, Polyoxyethylenalkylether, ethoxyliertes Polyoxypropylen,
Laurylalkoholpoly-glykoletheracetal, Sorbitester, Ligninsulfitablaugen
und Methylcellulose in Betracht.
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Zur
Herstellung von direkt versprühbaren Lösungen,
Emulsionen, Pasten oder Öldispersionen kommen Mineralölfraktionen
von mittlerem bis hohem Siedepunkt, wie Kerosin oder Dieselöl,
ferner Kohlenteeröle sowie Öle pflanzlichen oder
tierischen Ursprungs, aliphatische, cyclische und aromatische Kohlenwasserstoffe,
z. B. Paraffin, Ethanol, Propanol, Butanol, Cyclohexanol, Cyclohexanon,
stark polare Lösungsmittel, z. B. Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon
oder Wasser in Betracht.
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Pulver-,
Streu- und Stäubemittel können durch Mischen oder
gemeinsames Vermahlen der wirksamen Substanzen mit einem festen
Trägerstoff hergestellt werden.
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Granulate,
z. B. Umhüllungs-, Imprägnierungs- und Homogengranulate,
können durch Bindung der Wirkstoffe an feste Trägerstoffe
hergestellt werden. Feste Trägerstoffe sind z. B. Mineralerden,
wie Kieselgele, Silikate, Vermiculit, Talkum, Kaolin, Attaclay,
Kalkstein, Kalk, Kreide, Bolus, Löß, Ton, Dolomit,
Diatomeenerde, Calcium- und Mag nesiumsulfat, Magnesiumoxid, gemahlene
Kunststoffe, Düngemittel, wie z. B. Ammoniumsulfat, Ammoniumphosphat,
Ammoniumnitrat, Harnstoffe und pflanzliche Produkte, wie Getreidemehl,
Baumrinden-, Holz- und Nußschalenmehl, Cellulosepulver
und andere feste Trägerstoffe.
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Die
Formulierungen enthalten im allgemeinen zwischen 0,1 und 95 Gew.-%,
vorzugsweise zwischen 1 und 90 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen
10 und 95 Gew.-%, am meisten bevorzugt zwischen 25 und 95 Gew.-%,
am allermeisten bevorzugt zwischen 50 und 95 Gew.-% der Mischung
aus der oder den oben genannten Verbindungen a) (bevorzugt Monomethylamin)
und der oder den oben genannten Verbindungen b) (bevorzugt Natriumdisulfit
(Na2S2O5)).
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Beispiele
für Formulierungen sind:
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1. Produkte zur Verdünnung in
Wasser
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A Wasserlösliche Konzentrate
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5
Gew.-Teile einer 40-prozentigen wässrigen Monomethylamin-Lösung
und 40 Gew.-Teile des Na2S2O5 werden mit 55 Gew.-Teilen Wasser oder einem
wasserlöslichen Lösungsmittel gelöst.
Alternativ werden Netzmittel oder andere Hilfsmittel zugefügt.
Man erhält auf diese Weise eine Zubereitung mit 45 Gew.-% einer
Mischung aus Monomethylamin und Natriumdisulfit.
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B Wasserdispergierbare und wasserlösliche
Pulver
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25
Gew.-Teile der unter A) beschriebenen Mischung aus Monomethylamin
und Na2S2O5 werden unter Zusatz von 75 Gew.-Teilen
Dispergier- und Netzmitteln sowie Kieselsäuregel in einer
Rotor-Strator Mühle vermahlen. Bei der Verdünnung
in Wasser ergibt sich eine stabile Dispersion oder Lösung
des Wirkstoffs.
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2. Produkte für die
Direktapplikation
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C Granulate
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5
Gew.-Teile der unter A) beschriebenen Mischung aus Monomethylamin
und Na2S2O5 werden mit mit 95 Gewichtsteilen Trägerstoffe
verbunden. Gängige Verfahren sind dabei die Extrusion,
die Sprühtrocknung oder die Wirbelschicht. Man erhält
dadurch ein Granulat für die Direktapplikation.
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D Stäube
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Die
unter C beschriebenen Granulate werden werden zur Anwendung als
Stäube nach einem dem Fachmann bekannten Verfahren zu einem
feinen Pulver vermahlen.
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Ferner
ist es möglich Gasmischungen aus Schwefeldioxid und Monomethylamin
herzustellen und diese im erfindungsgemäßen Verfahren
zur Direktbegasung von Erntegut zu verwenden oder die Einzelgase
seriell einzusetzen. Auch in diesem Fall können die oben
genannten bevorzugten Mischungsverhältnisse verwendet werden.
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Die
Zubereitungen können als solche, in Form ihrer Formulierungen
oder den daraus bereiteten Anwendungsformen, z. B. in Form von direkt
versprühbaren Lösungen, Pulvern, Suspensionen
oder Dispersionen, Emulsionen, Öldispersionen, Pasten,
Stäubemitteln, Streumitteln, Granulaten durch Versprühen,
Vernebeln, Verstäuben, Verstreuen oder Gießen
angewendet werden. Die Anwendungsformen richten sich ganz nach den
Verwendungszwecken; sie sollten in jedem Fall möglichst
die feinste Verteilung der erfindungsgemäßen Wirkstoffe
gewährleisten. Besonders bevorzugt sind direkt versprühbare
Lösungen.
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Wässrige
Anwendungsformen können aus Emulsionskonzentraten, Pasten
oder netzbaren Pulvern (Spritzpulver, Öldispersionen) durch
Zusatz von Wasser bereitet werden. Zur Herstellung von Emulsionen, Pasten
oder Öldispersionen können die Substanzen als
solche oder in einem Öl oder Lösungsmittel gelöst, mittels
Netz-, Haft-, Dispergier- oder Emulgiermitttel in Wasser homogenisiert
werden. Es können aber auch aus wirksamer Substanz Netz-,
Haft-, Dispergier- oder Emulgiermittel und eventuell Lösungsmittel
oder Öl bestehende Konzentrate hergestellt werden, die
zur Verdünnung mit Wasser geeignet sind.
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Die
Konzentrationen an Mischungen der oben genannten Verbindungen a)
und b) in den erfindungsgemäß zu verwendenden
Zubereitungen können in größeren Bereichen
variiert werden. Im allgemeinen liegen sie über 5%, 10%,
20%, 30%, 40%, bevorzugt über 50% oder 60%, besonders bevorzugt über
70%, 80% oder 90%.
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Zu
den erfindungsgemäß zu verwendenden Zubereitungen
können Öle verschiedenen Typs, Netzmittel, Adjuvants,
Herbizide, Fungizide, andere Schädlingsbekämpfungsmittel,
Bakterizide, gegebenenfalls auch erst unmittelbar vor der Anwendung
(Tankmix), zugesetzt werden. Diese Mittel können zu den
erfindungsgemäßen Mitteln im Gewichtsverhältnis
1:100 bis 100:1, bevorzugt 1:10 bis 10:1 zugemischt werden. Es ist
auch möglich, die Herbizide, Fungizide, andere Schädlingsbekämpfungsmittel
oder Bakterizide in sequenzieller Anwendung vor oder nach der Applikation
der erfindungsgemäß zu verwendenden Zubereitungen
anzuwenden.
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Die
erfindungsgemäß zu verwendenden Zubereitungen
können demnach in Form von Agglomeraten, Adsorbaten, Lösungen,
Emulsionen, Suspensionen, Stäuben, Pulvern, Pasten und/oder
Granulaten vorliegen. Die Herstellung der genannten Formen sind
dem Fachmann bekannt und können der entsprechenden Fachliteratur
entnommen werden.
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Sofern
es sich bei den erfindungsgemäß zu verwendenden
Zubereitungen um Lösungen handelt, so liegt der pH-Wert
Lösungen vor der Anwendung zwischen 4 und 8, bevorzugt
zwischen 5 und 7.
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Für
die Ernteproduktbehandlung können gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren wasserlösliche Konzentrate,
Suspensionen, Stäube, wasserdispergierbare und wasserlösliche
Pulver, Emulsionen, emulgierbare Konzentrate, Gasmischungen und
Gelformulierungen verwendet werden. Diese Formulierungen können auf
das Ernteprodukt unverdünnt oder verdünnt angewendet
werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens, erfolgt das Inkontaktbringen des Ernteproduktes mit
den erfindungsgemäßen Zubereitungen direkt beim
Erntevorgang, beim Häckseln, beim Einfüllen in
Silos oder Einbringen in sonstige Lagerräume, beim Transport
oder Fördern oder bei der Weiterverarbeitung zu Lebens-
und Futtermitteln, insbesondere zu Mischfuttermitteln, Flüssigfuttern,
Totalen Mischrationen (TMR) oder Silagen. Dabei ist die Verwendung
von direkt versprühbaren Lösungen am meisten bevorzugt.
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Des
weiteren können erfindungsgemäß auch
Sprühvorrichtungen, Reinigungsvorrichtungen, Fördersysteme
wie Redler, Schnecken, Elevatoren und pneumatischen Förderer
etc., Mischraumbehandlungen, Gasbehandlungen, hohe Temperaturen,
hoher Druck und/oder Ultraschallbehandlungen verwendet werden.
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Die
Ernteproduktbehandlung erfolgt z. B. durch Bestäuben, Beschichten
oder Tränken.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es
sich bei den durch das erfindungsgemäße Verfahren
detoxifizierten Mykotoxinen um Aflatoxine, Trichothecen-Mykotoxine,
bevorzugt Deoxynivalenol und/oder Zearalenon.
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In
einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens handelt es sich bei den pflanzlichen Ernteprodukten um
Samen, Früchte, ganze Pflanzen oder Pflanzenteilen (z.
B. Ähren, Kolben, Stengel, Blätter, Fruchtstände)
oder Verarbeitungsprodukte von Pflanzen der Familien Poaceae, Fabaceae,
Rosidae, Asteroidae oder Leguminosae.
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Ferner
ist das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt auch
bei Haselnüssen, Bucheckern, Kastanien oder Macadamianüssen
anwendbar.
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Unter
Verarbeitungsprodukten versteht man insbesondere Mischfutter, Silagen,
Totale Mischrationen (TMR), Flüssigfutter, Nachmehle, Kleien,
Trockenschlempen (DDGS = distiller's dried grains with solubles),
Extraktionsschrote, Ölkuchen, (säure-)konservierte(Feucht-)Getreide,
getoastete Ölsaaten, hydrothermisch behandelte Produkte
(z. B. durch Expander, Extruder oder Langzeitkonditionierer etc.),
Spelzen, Gries, Bruchkorn, Aspirationsstäube und -abfälle
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Bei
Pflanzen der Familien Poaceae sind besonders bevorzugt Weizen, Triticale,
Dinkel, Roggen, Gerste, Reis, Mais, Hirse oder Hafer oder deren
Verarbeitungsprodukte.
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Bei
den Pflanzen der Familien Fabaceae oder Leguminosae sind besonder
bevorzugt Erbsen, Bohnen, Linsen sowie Erdnüsse, Kichererbsen,
Sojabohnen oder deren Verarbeitungsprodukte.
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Bei
Pflanzen der Familien Rosidae oder Asteroidae sind besonders bevorzugt
Pflanzen der Gattung Helianthus oder Brassica oder deren Verarbeitungsprodukte,
insbesondere Extraktionsschrote und Ölkuchen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei Steinfrüchten
wie Muskatnüsse, Mandeln oder Pistazien sowie bei Baumwollprodukten,
insbesondere Baumwollsaat und Baumwollsaatextraktionsschrot, angewendet
werden.
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Ein
weiterer Erfindungsgegenstand sind Zubereitungen erhältlich
durch Zusammengabe von mindestens
- a) mindestens
einer Verbindung der allgemeinen Formel 1 NH2-R (1),wobei der
Rest R folgende Bedeutung haben kann: H oder C1-C4 Alkylgruppe, und
- b) mindestens einer von Schwefeldioxid abgeleiteten Sauerstoffsäure
oder dessen Salze, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus H2SO3, H2S2O5,
M1HSO3, M1HS2O5,
M1 2SO3,
M1 2S2O5, M2SO3 und
M2S2O5,
wobei M1 für ein Alkalimetall und
M2 für ein Erdalkalimetall steht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen
Zubereitungen als Verbindung a) Monomethylamin, Monoethylamin, Monopropylamin
oder Ammoniak. Wobei Monomethylamin besonders bevorzugt ist.
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In
einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform enthält
die erfindungsgemäße Zubereitung als Verbindung
b) Na2S2O5.
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Ganz
besonders bevorzugt sind Zubereitungen die als Verbindung a) Monomethylamin
und als Verbindung b) Na2S2O5 enthalten.
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Die
erfindungsgemäßen Zubereitungen weisen ein Massenverhältnis
von a) zu b) zwischen 1:2 und 1:100 oder 2:1 und 100:1 auf. Bevorzugt
sind Zubereitungen bei denen die Verbindung/Verbindungen b) im Überschuss
vorliegen und das Verhältnis von a) zu b) zwischen 1:2
und 1:100, besonders bevorzugt zwischen 1:10 und 1:50, ganz besonders
bevorzugt zwischen 1:20 und 1:40, am allermeisten bevorzugt bei
1:33 liegt.
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Unter
bestimmten Umständen kann es vorteilhaft sein, den erfindungsgemäßen
Zubereitungen einen oder mehrere weitere Wirkstoffe beizumischen.
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Die
folgende Liste von Wirkstoffen, mit denen die erfindungsgemäßen
Zubereitungen gemeinsam angewendet werden können, soll
die Kombinationsmöglichkeiten erläutern, nicht
aber einschränken:
Kalziumhydroxid, Ozon, Chlorgas,
Hydrogenperoxid, Ascorbinsäure, Formaldehyd und, zur zusätzlichen
Adsorption von Mykotoxinen, Tonmineralien wie Bentonit, Montmorillonit.
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Die
weiteren Wirkstoffe (z. B. die oben genannten) werden gewünschtenfalls
im Verhältnis von 20:1 bis 1:20 zu den erfindungsgemäßen
Zubereitungen zugemischt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
enthalten die erfindungsgemäßen Zubereitungen
weitere Bestandteile, Zuschlagstoffe und/oder Träger.
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Die
erfindungsgemäßen Zubereitungen können
in die üblichen Formulierungen überführt
werden, z. B. Lösungen, Emulsionen, Suspensionen, Stäube,
Pulver, Pasten und Granulate. Die Anwendungsform richtet sich nach
dem jeweiligen Verwendungszweck; sie soll in jedem Fall eine feine
und gleichmäßige Verteilung der erfindungsgemäß verwendeten
Zubereitungen gewährleisten.
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Die
Formulierungen/Zubereitungen werden in bekannter Weise hergestellt,
z. B. durch Verstrecken des Wirkstoffs mit Lösungsmitteln
und/oder Trägerstoffen, gewünschtenfalls unter
Verwendung von Emulgiermitteln und Dispergiermitteln. Als Lösungsmittel/Hilfsstoffe
kommen die bereits bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
diskutierten Inhaltsstoffe in Betracht.
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Bei
den erfindungsgemäßen Zubereitungen kann es sich
um die vorab beschriebenen wasserlöslichen Konzentrate,
dispergierbaren Konzentrate, emulgierbaren Konzentrate, Emulsionen,
wasserdispergierbare und wasserlösliche Pulver oder Produkte
für die Direktapplikation (Stäube, Granulate oder
Gasmischungen) handeln.
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Sofern
es sich bei den erfindungsgemäßen Zubereitungen
um Lösungen handelt, so liegt der pH-Wert der Lösungen
zwischen 4 und 8, bevorzugt zwischen 5 und 7.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Verwendung der vorab
beschriebenen Zubereitungen zur Detoxifikation von mit Mykotoxinen
kontaminierten pflanzlichen Ernteprodukten.
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Die
folgenden Beispiele werden offenbart um bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zu illustrieren. Diese Beispiele sind
nicht als abschließend oder den Erfindungsgegenstand limitierend
zu betrachten.
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Experimentelle Beispiele
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In
der experimentellen Beschreibung werden folgende Abkürzungen
verwendet:
(Grad Celsius) C°, Gew.-% (Gewichtsprozent),
g (Gramm), ZON (Zearalenon), DON (Deoxynivalenol), MMA (Monomethylamin),
mmol (millimol), μg (Mikrogramm), ml (Milliliter), HPLC
(Hochleistungsflüssigchromatographie).
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1. In vitro Untersuchungen
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1. Ansatz:
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Es
wurden insgesamt 17 Einzelchemikalien bzw. Mischungen (siehe Tab.
1) geprüft, dazu als Kontrolle ZON in wässriger
Lösung ohne Chemikalienzusatz. Für die einzelnen
Ansätze wurde jeweils eine Lösung von 0,315 mmol
der Chemikalie (bis auf Ca(OH)2 mit 0,63
mmol) in 9,5 ml Wasser (bidest-Qualität) hergestellt und es
wurden 0,5 ml einer 20 μg/ml ZON-Standardlösung
in Methanol zugegeben, entsprechend 1 μg/ml (3,1·10–6 mmol/ml) im Ansatz. Die Chemikalien
wurden also in der Regel in 1.000-fachem Überschuss zugegeben.
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Die
Mischungen wurden bei 50°C im Schüttelbad über
Nacht geschüttelt (ca. 16 Stunden), und am nächsten
Tag wurden von jedem Ansatz 2 mal 1 ml für die ZON-Analytik
abgenommen (vorher wurde jeder Ansatz 5 Minuten ins Ultraschallbad
gestellt, um eventuell an den Glaswänden ausgefallenes
ZON zu lösen). Einige Ansätze, vor allem solche
mit einer Reduktion der ZON-Konzentration, wurden wiederholt, und
die ZON-Konzentration in den Ansätzen wurde zusätzlich
am Anfang, sofort nach Zugabe der Reagenzien, in Doppelbestimmung
analysiert. Dafür wurden ebenfalls 2 mal 1 ml der Mischung
nach Ultraschallbadbehandlung entnommen. Bei Mischungen mit Calciumhydroxid
war jedoch die Messung am Anfang nicht möglich, da hier ein
unlöslicher Rückstand in den Mischungen vorhanden
war. Mit den ZON-Analysen am Anfang sollte ausgeschlossen werden,
dass die Abnahme der gemessenen ZON-Konzentration durch Matrixstörungen
bei der Analytik verursacht wird.
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2. Ansatz:
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Bei
diesem Ansatz wurden nur die Mischungen mit Na
2S
2O
5 und MMA (Tab.
1: Nr. 12, 14 und 17) untersucht. Zusätzlich zu ZON wurde
zu diesen Mischungen DON in 10fach höherer Konzentration
als ZON (100 μl einer 1 mg/ml DON-Standardlösung
in Acetonitril, entsprechend 10 μg/ml bezogen auf den Ansatz)
zugegeben. Die Kontrollprobe enthielt ZON und DON ohne Chemikalienzusatz.
Die Versuchsdurchführung entsprach derjenigen vom 1. Ansatz.
In den Ansätzen wurden ZON und DON sowohl am Anfang als
auch am Ende des Versuchs analysiert. Tab. 1: Eingesetzte Einzelchemikalien
bzw. Mischungen; Ansatz: 10 ml wässrige Lösung,
ca. 0,0315 mmol/ml Chemikalienzusatz (außer Ca(OH)
2: 0,063 mmol/ml-Zusatz), 1 μg/ml
ZON (Ansatz enthielt 5% Methanol).
| Nr. | Chemikalie | Molare
Masse | Zugabe
auf 10 ml-Ansatz |
| 1 | Kontrolle | | |
| 2 | L-Arginin | 174 | 55
mg |
| 3 | L-Cystein | 121 | 38
mg |
| 4 | L-Histidin | 155 | 49
mg |
| 5 | Glycin | 75 | 24
mg |
| 6 | L-Lysin
Monohydrat | 164 | 52
mg |
| 7 | L-Threonin | 119 | 38
mg |
| 8 | L-Tryptophan | 204 | 65
mg |
| 9 | Harnstoff | 60 | 19
mg |
| 10 | Ethylenglykol | 62 | 20
mg |
| 11 | Formaldehyd | 30 | 235 μl
einer 4%igen Lösung |
| 12 | Natriumdisulfit
(Na2S2O5) | 190 | 60
mg |
| 13 | Formaldehyd
+ Na2S2O5 | | 235 μl
einer 4%igen Lösung + 60 mg |
| 14 | MMA
(Momomethylamin) | 31 | 25 μl
einer 40%igen Lösung |
| 15 | Ca(OH)2 | 74 | 47
mg (0,63 mmol) |
| 16 | MMA
+ Ca(OH)2 | | 25 μl
einer 40%igen Lösung + 47 mg |
| 17 | MMA
+ Na2S2O5 | | 25 μl
einer 40%igen Lösung + 60 mg |
| 18 | MMA
+ Ca(OH)2 + Na2S2O5 | | 25 μl
einer 40%igen Lösung + 47 mg + 60 mg |
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Mykotoxin-Analytik
1. Ansatz: ZON; Prinzip: ZON wurde aus der wässrigen Lösung
mit Ethylacetat extrahiert und mit HPLC mit Fluoreszenzdetektion
bestimmt.
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Durchführung:
1 ml der abgenommenen Lösung wurde mit 1 ml Wasser verdünnt,
der pH-Wert wurde gemessen und, falls außerhalb von pH
3–8, entsprechend eingestellt. Die Lösung wurde
dann auf eine Kieselgur-Einmalkartusche (ChemElutTM,
3 ml Volumen, Part.-Nr.: 12198003, Varian Deutschland GmbH, Darmstadt) aufgegeben,
die Kartusche wurde nach Angaben des Herstellers mit 30 ml Ethylacetat
extrahiert und das Lösungsmittel wurde am Rotationsverdampfer
abgedampft. Der Rückstand wurde in 1 ml Methanol gelöst
und Zearalenon wurde mit HPLC mit Fluoreszenzdetektion gemessen
(Säule: Aqua 018, 250 × 4,6 mm, 5 μm,
Firma Phenomenex, Aschaffenburg; Eluent: Acetonitril/Wasser 65:35,
1 ml/min; Fluoreszenz-Detektor: Anregung bei 275 nm, Emission bei
470 nm).
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Die
Nachweisgrenze betrug ca. 5 ng/ml.
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2. Ansatz: ZON und DON
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Probenvorbereitung
und Bestimmung von ZON mit HPLC mit Fluoreszenzdetektor erfolgten
wie beim 1. Ansatz, aber der pH Wert wurde vor der Aufgabe auf die
Kieselgur-Kartusche auf 7 ± 1 eingestellt. Für
die Bestimmung von DON wurden von der Messlösung in Methanol
für die ZON-Bestimmung 0,5 ml abgenommen, abgedampft und
in 1,0 ml Eluent für die DON-Bestimmung gelöst.
DON wurde mit HPLC mit Diodenarray-Detektor bestimmt (Säule:
Synergi Hydro, 250 × 4,6 mm, 4 μm, Firma Phenomenex,
Aschaffenburg; Eluent: Acetonitril/Wasser 12,5:87,5, 1 ml/min; Säulenofen:
40°C; Detektor: 218 nm). Die Nachweisgrenze für
DON betrug ca. 50 ng/ml. Tab. 2: Ergebnisse des 1. Ansatzes der
In-vitro-Untersuchungen; ZON-Konzentration in Prozent der zugegebenen
Menge; Mittelwerte aus 1–2 Versuchen mit Doppelbestimmung.
| Nr. | Chemikalie | ZON-Konzentration
am Anfang (%) | ZON-Konzentration
am Ende (%) | pH-Wert
am Ende |
| 1 | Kontrolle | 101 | 118 | |
| 2 | L-Arginin | | 88 | 10,7 |
| 3 | L-Cystein | | 74 | 5,9 |
| 4 | L-Histidin | | 105 | 7,8 |
| 5 | Glycin | | 105 | 6,5 |
| 6 | L-Lysin
Monohydrat | | 101 | 10,4 |
| 7 | L-Threonin | | 112 | 7,3 |
| 8 | L-Tryptophan | | 97 | 8,0 |
| 9 | Harnstoff | | 100 | 5,4 |
| 10 | Ethylenglykol | | 97 | 5,9 |
| 11 | Formaldehyd | 102 | 13 | 7,2 |
| 12 | Na2S2O5 | 94 | 84 | 3,5 |
| 13 | Formaldehyd
+ Na2S2O5 | 110 | 98 | 4,0 |
| 14 | MMA | 108 | 43 | 11,1 |
| 15 | Ca(OH)2 | | 72 | 12,1 |
| 16 | MMA
+ Ca(OH)2 | | 73 | 12,2 |
| 17 | MMA
+ Na2S2O5 | 108 | 4 | 5,4 |
| 18 | MMA
+ Ca(OH)2 + Na2S2O5 | | 79 | 12,4 |
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Abb.
1: 1. Ansatz: ZON-Konzentration am Ende der Versuche, angegeben
in Prozent der zugegebenen Menge; Mittelwerte aus 1–2 Versuchen
mit Doppelbestimmung; Zuordnung der Nummern siehe Tab. 1 und 2.
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Wie
in Tab. 2 und 1 zu sehen ist, wurde
mit keiner Aminosäure eine deutliche Abnahme der ZON-Konzentration
erreicht; mit L-Arginin bzw. L-Cystein nahm die Konzentration nur
auf ca. 88 bzw. 74% ab. Auch Harnstoff und Ethylenglykol führten
zu keiner Verringerung der ZON-Konzentration.
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Eine
starke Abnahme der ZON-Konzentration wurde mit Formaldehyd und der
Mischung aus MMA und Na2S2O5 beobachtet, daneben in geringerem Ausmaß mit
MMA, Ca(OH)2 und MMA + Ca(OH)2.
Das wurde im zweiten Versuch mit den Chemikalien bzw. -Mischungen
Nr. 11–18 bestätigt. In Tab. 2 sind die Mittelwerte aus
den beiden Versuchen eingetragen. Danach nahm die ZON-Konzentration
mit Formaldehyd bzw. mit MMA + Na2S2O5 im Mittel auf
ca. 13% bzw. 4% der theoretischen Anfangskonzentration ab. Mit einer
Mischung aus Formaldehyd und Na2S2O5 nahm jedoch die
ZON-Konzentration überhaupt nicht ab. Wie in Tab. 2 zu
sehen ist, war die ZON-Konzentration in allen untersuchten Ansätzen
zu Beginn des Versuchs noch unverändert.
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Am
besten geeignet sind die Mischungen aus MMA + Na
2S
2O
5, die zu fast
vollständiger Abnahme der ZON-Konzentration führten.
Im zweiten Ansatz wurden deshalb diese Mischung und deren einzelne
Chemikalien auf Reduktion von ZON und zusätzlich DON geprüft.
Die Ergebnisse sind in Tab. 3 und
2 aufgeführt. Tab. 3: Ergebnisse des 2. Ansatzes der
In-vitro-Untersuchungen; ZON- und DON-Konzentration in Prozent der zugegebenen
Menge; Mittelwerte aus 2 Analysen.
| Nr.
am Anfang (%) am Ende (%) am Anfang (%) am Ende (%) | Chemikalie | ZON-Konz. | ZON-Konz. | DON-Konz. | DON-Konz. | pH-Wert
am Ende |
| 1 | Kontrolle | 100 | 102 | 84 | 72 | 4,8 |
| 12 | Na2S2O5 | 99 | 76 | 80 | 68 | 3,1 |
| 14 | MMA | 102 | 25 | 82 | 12 | 11,3 |
| 17 | MMA
+ Na2S2O5 | 94 | 2 | 58 | 1 | 4,2 |
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Abb.
2: 2. Ansatz: ZON- und DON-Konzentration am Ende des Versuchs, angegeben
in Prozent der zugegebenen Menge.
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Wie
bei den ersten beiden Versuchen (1. Ansatz), nahm die ZON-Konzentration
mit der Mischung MMA + Na2S2O5 fast auf Null ab (Rest 2%). DON verhielt
sich ähnlich wie ZON, durch die Mischung MMA + Na2S2O5 wurde
es fast auf Null reduziert, mit MMA allein auf 12%. Eine deutliche
Reduzierung der ZON-Konzentration wurde nur mit der Mischung aus
Monomethylamin (MMA) und Na2S2O5 (Reduktion um über 90%), erreicht.
Eine Mischung aus Formaldehyd und Na2S2O5 führte
jedoch zu keiner relevanten Reduktion der ZON-Konzentration. In
einem zweiten Versuch mit ZON und DON (10 μg/ml) führte
die Mischung aus MMA und Na2S2O5 auch zu einer fast vollständigen
Reduzierung der DON-Konzentration.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1566108
A1 [0008]
- - WO 92/16116 [0009]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Murphy et
al., Food Mycotoxins: An Update. Journal of Food Science, Vol. 71,
Nr. 5, 2006 [0003]
- - Young et al., Reduction of Levels of Deoxynivanlenol in Contaminated
Wheat by Chemical and Physical Treatment. J. Agric. Food Chem. 1986,
34, 461-465 [0006]
- - The European Mycotoxin Awareness Network (http://www.mycotoxins.org [0007]
- - Murphy et al., Food Mykotoxins: An Update. Journal of Food
Science, Vol. 71, Nr. 5, 2006 [0007]
