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Bibliographic Metadata

Title
Studies on the uptake of antibiotics in red cabbage and carrots
AuthorChowdhury, Farzana
ExaminerGrote, Manfred ; Heseker, Helmut
Published2012
Institutional NotePaderborn, Univ., Diss., 2012
Annotation
Tag der Verteidigung: 13.07.2012
LanguageGerman ; English
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-9313 
Files
Untersuchungen zur Aufnahme von Antibiotika in Rotkohl und Möhren [14.12 mb]Kurzfassung [30.11 kb]Abstract [15.42 kb]
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Abstract (German)

Weltweit wird eine drastische Zunahme an pathogenen, antibiotikaresistenten Bakterien beobachtet, vor allem bedingt durch den extensiven Antibiotika-Einsatz in der Massentierhaltung. In Deutschland fallen jährlich 30 Millionen Tonnen an tierischen Exkrementen an, die als Wirtschaftsdünger auf die landwirtschaftlichen Felder gelangen. Diese können u.a. pathogene, antibiotikaresistente Keime sowie Antibiotika-Rückstände und ihre Umwandlungsprodukte bzw. Metabolite enthalten. Über die Wurzel von Nutzpflanzen können diese aufgenommen und in die essbaren Pflanzenorgane transportiert werden. Eine Risikobewertung für die menschliche Gesundheit durch den Verzehr von Antibiotika kontaminierten Lebensmitteln pflanzlichen Ursprungs wurde noch nicht vom Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) vorgenommen, da die bisherigen Datenerhebungen noch keine Aussage ermöglichen.Im Hinblick auf die beschriebenen Forschungs- und Gesetzeslücken bestand die Zielsetzung dieser Arbeit darin, einen Beitrag zur Untersuchung der Antibiotika-Aufnahmen von verzehrstarken Gemüsesorten zu leisten. Dazu wurde das Aufnahmepotential von Rotkohl und Möhren für Antibiotika in Hydrokultur, sowie unter Feldbedingungen (Rotkohl) als auch die Belastung von Rotkohl aus konventioneller Landwirtschaft ermittelt.Zunächst wurde zur Bestimmung der Antibiotika-Rückstände eine Analysenmethode auf Basis sequentieller Extraktionen und LC-MS/MS entwickelt. Die applizierten Veterinärantibiotika gehören zu den Wirkstoffklassen der Tetracycline, Sulfonamide, Makrolide, Fluorchinolone und Beta-Lactame.

Abstract (English)

Worldwide a drastic increase of pathogenic, antibiotic-resistant bacteria is being observed, also due to the extensive use of antibiotics in the animal husbandry. In Germany 30 million tons of animal excrements are excreted every year, which are used as manure on farm fields. Manure can include pathogenic bacteria as well as antibiotic residues and their transformation products or metabolites, respectively. These can be taken up by the roots of agricultural plants and can also be transported to the edible plant organs.In view of the obvious research gap and the legal loopholes, the objective of this work was to contribute to the study of antibiotic uptake in widely consumed vegetables. For this purpose the potential antibiotic uptake of red cabbage and carrots was investigated in hydroponic culture, as well as under field conditions (red cabbage) and further in red cabbage from conventional agriculture.First, an antibiotic residue analysis method was developed on the basis of sequential extractions and by means of LC-MS/MS. The applied veterinary antibiotics belong to the drug classes of tetracyclines, sulfonamides, macrolides, fluoroquinolones and beta-lactams. The developed and validated analytical method was successfully applied, except for the case of beta-lactams, which could not be sufficiently extracted from the plants.For the determination of antibiotic uptake, experiments in hydroponic culture were carried out. The nutrient solutions were spiked with antibiotics. In these experiments, red cabbage and carrots showed an enormous potential for the uptake and transport of chlortetracycline (CTC) and enrofloxacin (ENR). The leaves of red cabbage contained 0.21 mg/kg fresh weight (fw) CTC and 14.6 mg/kg fw ENR. The roots even contained up to 60 mg/kg fw CTC and 72.8 mg/kg fw ENR.