© AGES
StopDatura: Strategien zur Vermeidung einer Kontamination von landwirtschaftlichen Kulturen mit Stechapfel (Datura stramonium) und seinen Alkaloiden
Projektleitung
Swen Follak
Forschungseinrichtung
Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit (AGES)
Projektnummer
101821Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus| Amt der Burgenländischen Landesregierung| Amt der Niederösterreichischen Landesregierung| Amt der Oberösterreichischen Landesregierung| Amt der Steiermärkischen Landesregierung| Amt der Wiener Landesregierung| Amt der Kärntner Landesregierung| Amt der Salzburger Landesregierung| Amt der Tiroler Landesregierung| Amt der Vorarlberger Landesregierung
Allgemeine Projektinformationen
Abstract (deutsch)
Der Stechapfel (Datura stramonium) ist ein landwirtschaftliches Unkraut und enthält giftige Tropanalkaloide (vor allem Atropin und Scopolamin). Die Kontaminationen von Lebens- und Futtermittel mit Tropanalkaloiden haben stark zugenommen. Der Ursprung einer Kontamination ist im Wesentlichen auf das Auftreten des Stechapfels auf den Feldern zum Zeitpunkt der Ernte zurückzuführen.
Aufgrund der bevorstehenden Einführung von Höchstgehalten in Lebensmitteln (EU VO 2021/1408) ist es notwendig, die Kontamination mit Tropanalkaloiden so gering wie möglich zu halten und hierfür Strategien am Feld als auch nach der Ernte zu etablieren.
Im Projekt StopDatura sollen die folgenden Strategien genutzt werden:
- Einsatz digitaler Technologien – wie die Drohnentechnik – zur Stechapfelerkennung im Feld
- Implementierung von Wareneingangskontrollen/Untersuchung von Tropanalkaloiden mittels Schnellverfahren
Schlagwörter (deutsch)
Invasive Pflanzen, Tropanalkaloide, Digitalisierung, Drohnentechnik, Praxiskodex
Titel, Abstract, Schlagwörter (englisch)
Titel (englisch)
Strategies to avoid contamination of agricultural crops with Datura stramonium and its alkaloids
Abstract (englisch)
Datura stramonium (Jimson weed) is an agricultural weed and contains toxic tropane alkaloids (specifically atropine and scopolamine). Reports of contamination of food and feed with tropane alkaloids have increased. The origin of a contamination with tropane alkaloids is mainly due to the presence of the species in the fields at the time of harvest.
Due to the upcoming introduction of maximum levels in food (EU Regulation 2021/1408), it is necessary to keep the contamination with tropane alkaloids as low as possible and to establish strategies for this in the field as well as after harvest.
In the StopDatura project, the following will be used:
- Use of digital technologies such as drone technology for detection of D. stramonium in the field
- Implementation of incoming inspections/examination of tropane alkaloids using rapid testing
Schlagwörter (englisch)
Invasive plants, tropane alkaloides, digitization, drone technology, code of practice
Finanzierung BMLUK
Projektziele
Der Stechapfel (Datura stramonium) ist ein landwirtschaftliches Unkraut und enthält giftige Tropanalkaloide. Diese können zu Vergiftungserscheinungen bei Mensch und Tier führen. In der Europäischen Union gelten bereits Höchstwerte, einerseits für Tropanalkaloide, wie das Atropin, in Hirse, Sorghum und Buchweizen (Getreidebeikost und andere Beikost für Säuglinge und Kleinkinder) und andererseits für Stechapfelsamen in Futtermitteln (Richtlinie 2002/32/EG). Am 27.08.2021 wurde die VO (EU) 2021/1408 zur Änderung der Verordnung (EG) Nr. 1881/2006 hinsichtlich der Höchstgehalte an Tropanalkaloiden in bestimmten Lebensmitteln veröffentlicht. Für viele Lebensmittelerzeugnisse aus Mais, Millethirse, Sorghumhirse und Buchweizen gelten von September 2022 an Höchstwerte für den Gehalt an Tropanalkaloiden.
Der Ursprung einer Kontamination des Ernteguts mit Tropanalkaloiden ist im Wesentlichen auf das Auftreten des Stechapfels auf den Feldern zum Zeitpunkt der Ernte zurückzuführen. Samen und Pflanzenteile des Stechapfels werden mitgeerntet und gelangen in die Verarbeitung. Dabei reicht eine übliche Reinigung des Ernteguts von Fremdbesatz nicht aus, da beim Mähdrusch ausgetretener Pflanzensaft bereits für eine entsprechende Kontamination des Ernteguts führt. Der spätkeimende, wärmeliebende Stechapfel entwickelt sich besonders gut in Sommerkulturen, entgeht teilweise den herkömmlichen Maßnahmen zur Unkrautbekämpfung und führt oft zu einer Spätverunkrautung. Besonders betroffen sind daher Kulturarten wie Sojabohne, Hirse und Mais, aber auch andere Mähdruschfrüchte (u.a. Buchweizen).
Das gegenständliche Projekt hat daher zum Ziel, unerwünschte Gehalte an Tropanalkaloiden im Erntegut landwirtschaftlicher Kulturen gezielt zu minimieren und Leitlinien für eine gute Herstellungspraxis von Rohwaren und Produkten zu erarbeiten. In weiterer Folge gilt es verfügbare bzw. neu entwickelte Schnelltests zu evaluieren und ihre Eignung für die Rohwarenannahme zu evaluieren und zu implementieren. Der Fokus liegt auf der Kulturart Sojabohne als Modellkultur. Die Sojabohne ist ein bedeutender Eiweißlieferant und nimmt in Österreich mittlerweile sowohl für die Lebensmittel- als auch Futtermittelproduktion einen wichtigen Stellenwert ein. Die Anbaufläche beträgt zurzeit 92.488 ha (AMA-Flächenauswertung 2022). Die Sicherstellung der Eiweißversorgung in Österreich und der weiteren Steigerung des Soja-Anbaufläche ist erklärtes politisches Ziel („Eiweißstrategie“, BMLRT 2021). Gleichzeitig nehmen jedoch Berichte über eine Kontamination mit Stechapfelalkaloiden in der Branche zu. In der Wissenschaftscommunity wird außerdem bereits explizit auf die klimabedingte Ausbreitung des Stechapfels und die steigende Gefahr für die menschliche Gesundheit, Lebensmittel- und Ernährungssicherheit hingewiesen (Jank & Rath 2021).
Um eine sichere Pflanzenproduktion zu gewährleisten, werden neue Technologien, wie die Drohnentechnik, eingesetzt, um Stechapfelpflanzen in Sojabohne gezielt zu erkennen und dadurch die Bekämpfung zu erleichtern. An mit Stechapfel kontaminierten Feldern erfolgt gezielt die Probenahme der Sojabohnen, um eine Abschätzung der Gehalte an Tropanalkaloiden im Erntegut zu erhalten. Zur Untersuchung von Chargen des Ernteguts werden neben instrumentellen Verfahren (gemäß DIN EN 17256) auch Schnelltests für die Analyse eingesetzt. Anhand der Ergebnisse des Projektes werden Maßnahmen zur Bewusstseinsbildung, zur Bekämpfung des Stechapfels und für eine Minimierung einer Kontamination mit Tropanalkaloiden erarbeitet.
Praxisrelevanz
Die Forschungsergebnisse des Projekts StopDatura haben eine hohe Praxisrelevanz. Die Arbeitspakete werden gemeinsam mit der Praxis bearbeitet. Die Ergebnisse des Projektes haben einen direkten Nutzen für die einzelnen AkteurInnen, denn sie können unmittelbar von ihnen für ihre Zwecke eingesetzt werden.
- Die landwirtschaftlichen Betriebe verfügen über ausreichend Know-how, den Stechapfel auf Ihren Feldern zu erkennen und die potenziellen Auswirkungen auf die Qualität des Ernteguts abzuschätzen, und je nach Produktionsweise (biologisch/konventionell) effektive und nachhaltige Pflanzenschutzmaßnahmen zu setzen.
- Die Händler/Lagerhäuser verfügen über Testsysteme, mit denen sie die mögliche Kontamination der Rohwaren erkennen können und die Chargen hinsichtlich ihrer Verarbeitungseignung einteilen – Verwertung als Lebens- oder als Futtermittel.
- Die Lebensmittelproduktion kann aufgrund der Ergebnisse gezielt die Chargen verarbeiten.
- Die Behörden können aufgrund der Abschätzungen der möglichen Kontamination das Risiko der Tropanalkaloide besser bewerten.
Berichte
Kurzfassung
Berichtsdateien
Abstract (deutsch)
Der Stechapfel (Datura stramonium) ist ein landwirtschaftliches Unkraut, das giftige Tropanalkaloide enthält. Eine Kontamination des Ernteguts erfolgt in der Regel durch das Auftreten des Stechapfels auf den Feldern zum Zeitpunkt der Ernte. Dabei werden Samen und Pflanzenteile mitgeerntet und gelangen in die Verarbeitung. Es besteht daher dringender Handlungsbedarf. Es wurde zu daher das Projekt StopDatura initiiert, um Strategien zur Minimierung unerwünschter Kontaminationen in landwirtschaftlichen Kulturen (Modelkultur: Sojabohne) zu entwickeln.
In dem Projekt lag der Fokus auf (1) der Darstellung und der Analyse des Vorkommens und der Ausbreitungsdynamik des Stechapfels in der Landwirtschaft in Österreich, (2) der Vorstellung und der Anwendung einer Methode zur Detektion des Stechapfels in Sojabohnenfeldern mit Hilfe hochauflösender Drohnenbilder und einer automatischen Bilderkennung und (3) der Entwicklung eines Schnelltests zum Nachweis einer Kontamination des Ernteguts mit Tropanalkaloiden. Darüber hinaus wurde (4) ein Code of Practice (Leitfaden) entwickelt.
Die Analyse der Verbreitungsdaten zeigt, dass sich die Hauptverbreitungsgebiete des Stechapfels aktuell in den warmen Tieflagen des Burgenlands und Niederösterreichs befinden. Eine weitere Ausbreitung in anderen Bundesländern ist wahrscheinlich. Die Auswertung der Drohnenbilder zeigt, dass eine Spätverunkrautung mit Stechapfel in Sojabohnen ein erhebliches Problem darstellt und mit Verunreinigungen des Ernteguts zu rechnen ist. Mithilfe der Bildauswertung können Befallskarten erstellt werden, die zur Durchführung gezielter Maßnahmen genutzt werden können.
Der ELISA-basierte Schnelltest wurde erfolgreich für Sojabohnen und Buchweizen adaptiert und validiert. Dabei zeigt sich, dass negative Proben zuverlässig erkannt werden. Verdächtige und positive Proben müssen zur Bestätigung weiterhin einer instrumentellen Analyse unterzogen werden.
Die Bewusstseinsbildung zum Thema Stechapfel erfolgte bei verschiedenen Zielgruppen (Betriebe, Lebens- und Futtermittelproduzenten, Behörden, Öffentlichkeit) und umfasste die Kommunikation der Ergebnisse auf Tagungen, in Arbeitskreisen, in wissenschaftlichen Medien, über Informationskampagnen und Social Media und in organisierten Stechapfelgesprächen. Anhand der Projektergebnisse, der Literatur und der Gespräche mit Fachleuten wurde ein Code of Practice („Leitfaden für eine sichere und qualitativ hochwertige Produktion von Lebens- und Futtermitteln“) erarbeitet.
Abstract (englisch)
Datura (Datura stramonium L.) is an agricultural weed that contains toxic tropane alkaloids. Reports of tropane alkaloid contamination in crops have increased in recent years. Crop contamination usually occurs due to the presence of Datura in fields at harvest time. Seeds and plant parts are harvested along with the crop and enter the processing chain. Therefore, there is an urgent need for action to minimise the risk of crop contamination. To this end, the StopDatura project was launched to develop measures to minimise unwanted contamination in agricultural crops.
The project focused on (1) the mapping and analysis of the occurrence and spread dynamics of Datura in Austrian agriculture, (2) the presentation and application of a method for detecting Datura in soybean fields using high-resolution drone imagery and automated image recognition, and (3) the development of a rapid test to detect contamination of crops with tropane alkaloids. In addition, (4) a Code of Practice was developed.
Analysis of the distribution data shows that the main areas where Datura is currently found are the warm lowlands of Burgenland and Lower Austria. Further spread in other federal states (Carinthia, Upper Austria and Styria) is likely. Analysis of the drone imagery shows that late-season Datura infestation in soya bean crops (n = 159 fields in Lower Austria and Burgenland) poses a significant problem, and contamination of the harvest is likely. Image analysis can be used to create infestation maps, which can then be utilised to implement targeted measures.
The ELISA-based rapid test has been successfully adapted and validated for soybeans and buckwheat. The results show that negative samples are reliably identified. Suspicious and positive samples must still undergo instrumental analysis for confirmation.
Various target groups (including farmers, food and feed producers, public authorities and professional and public audience) were made aware of the subject of Datura through communication of the findings at conferences, in working groups, in scientific publications, via information campaigns, social media, press relations and organised Datura discussions. Based on the project results, literature, and discussions with experts, a Code of Practice (Guidance on preventing contamination of crops with seeds and tropane alkaloids from Datura) was developed.
Autor/innen
Follak, S., Reiter, E.
Publikationen
Alle Publikationen wurden vom Projektverantwortlichen eingetragen und liegen in dessen Verantwortung.