English

Substantial amounts of antibiotics originating from veterinary application are discharged with liquid manure onto agricultural fields. But do these antibiotics reach into the plant derived food chain? In the work here, uptake of the antibiotics chlortetracycline and sulfadiazine into the plants winter wheat, field salad and carrots is examined. Uptake experiments were performed in hydro culture using tritium-marked and unmarked antibiotics. For the analysis of the plants from the uptake experiments with unmarked antibiotics, a liquid chromatographic method (LC-MSn) was developed. In selected samples it was examined with high resolution FTICR-mass spectrometry whether and which conversion products of the applied antibiotics were formed in the plant samples.

The uptake experiments show that field salad, winter wheat and carrots take up antibiotics and transport them from roots to leaves. With longer contact to the spiked nutrient solution the antibiotic concentration rose in field salad and in wheat plants. Furthermore extractable conversion products (metabolites) of chlortetracycline could be detected in the plant samples.

The apoplasts of the rhizodermis and the outer parenchymer layers of the roots as well as the mesophyll of the leaves were identified as main storage places of the antibiotics in the plants.

The identification of antibiotic substances was successful with the developed method in field plants, which had been grown under agricultural conditions. Thus a transfer of antibiotic substances over plant derived food to humans is in principle possible.

Deutsch

Erhebliche Mengen Antibiotika gelangen nach veterinärmedizinischer Anwendung über den Austrag von Gülle auf landwirtschaftliche Nutzflächen. Doch gelangen diese Antibiotika in die pflanzliche Nahrungskette? In der vorliegenden Arbeit wird die Aufnahme von Chlortetracyclin und Sulfadiazin in die Nutzpflanzen Winterweizen, Feldsalat und Möhren untersucht. Aufnahmeexperimente in Hydrokultur sowohl mit Tritium-markierten als auch mit unmarkierten Antibiotika wurden durchgeführt. Für die Analyse der Pflanzen wurde eine LC-MSn–Methode entwickelt und angewendet. An Verdachtsproben wurde zusätzlich mit hochauflösender Massenspektrometrie (FTICR-MS) untersucht, ob und welche Umwandlungsprodukte der eingesetzten Antibiotika gebildet worden sind.

Die Ergebnisse der Aufnahmeexperimente zeigen, dass Feldsalat, Winterweizen und Möhren in Hydrokultur Antibiotika über die Wurzel aufnehmen und in der Pflanze transportieren. Mit längerem Kontakt zur dotierten Nährlösung steigen die Antibiotikagehalte in Feldsalat- und Weizenpflanzen an. Des Weiteren konnten extrahierbare Umwandlungsprodukte (Metabolite) von Chlortetracyclin in den pflanzlichen Proben nachgewiesen werden.

Als Haupteinlagerungsorte der Antibiotika wurden die Apoplasten der Rhizodermis und die äußeren Schichten des Rindenparenchyms der Wurzeln sowie das Mesophyll der Blätter identifiziert.

Der Nachweis von Antibiotika in Feldpflanzen, die unter landwirtschaftlichen Bedingungen gewachsen waren, konnte bisweilen erbracht werden. Ein Transfer von Antibiotika über pflanzliche Nahrungsmittel zum Mensch ist somit grundsätzlich möglich.