Antibiotika in Nutzpflanzen stellen eine Herausforderung für die Lebensmittelsicherheit dar

Die weltweite Produktion von Antibiotika übersteigt 200 Tonnen pro Jahr und ein Teil dieser Menge durchläuft den natürlichen Kreislauf, gelangt auf die Nutzpflanzen und bedroht die Grundlage der Nahrungskette.

Fast 80 Prozent dieser Medikamente werden an Nutztiere verfüttert. Zwischen 30 und 90 Prozent der aufgenommenen Dosis gelangen über Kot oder Urin wieder in die Umwelt. Diese Substanzen dienen der Düngung oder Bewässerung von Nutzpflanzen und schließen so einen unsichtbaren Kontaminationskreislauf.

Abwässer aus der Viehzucht weisen Konzentrationen von über 2500 µg/l auf, während kommunales oder Krankenhausabwasser mehrere zehn Mikrogramm pro Liter erreicht. Fluorchinolone, Sulfonamide und Tetracycline dominieren das Bild.

In gedüngten Gebieten überlebt Tetracyclin bis zu 105 Tage im Boden; Fluorchinolone und Sulfonamide weisen in Sedimenten durchschnittliche Halbwertszeiten zwischen 30 und 40 Tagen auf. Die Adsorption variiert mit pH-Wert, Tongehalt und organischer Substanz, was die Permanenz der Verbindung verlängert und die Vorhersage der Ausbreitungswege erschwert.

Die Kontamination gelangt durch Bewässerung mit wiederverwendetem Wasser, direkte Düngung und andere Wege in die Pflanze. Auf jedem dieser Wege lagern sich aktive Moleküle in den Wurzeln, Stängeln und schließlich in den für den menschlichen Verzehr bestimmten Früchten ab.

Der Bioakkumulationsindex (BCF) variiert je nach Pflanzenart, Konzentration im Medium und Expositionsdauer zwischen 0,003 und 24. Hydrophile Verbindungen steigen mit dem Saft durch das Xylem auf; lipophilere Moleküle verbleiben in den Wurzeln. pH-Wert-Anpassungen verändern den Ionenzustand der Medikamente und modulieren die Absorption.

Blattgemüse wie Salat und Spinat übertragen Antibiotika effizienter auf die Blätter als Wurzelgemüse. Kartoffeln und Karotten neigen dazu, Rückstände im unterirdischen System anzureichern, was ein kritisches Problem darstellt, wenn sie ohne sorgfältiges Schälen verzehrt werden.

Dieselben Substanzen, die Tiere schützen, reduzieren in hohen Dosen Pflanzenmasse, Chlorophyll und Wurzellänge. Levofloxacin erweist sich als der phytotoxischste Wirkstoff; Amoxicillin liegt am anderen Ende der Skala. Interessanterweise können Spurenkonzentrationen das Wachstum stimulieren, ein Phänomen, das noch immer wenig verstanden ist.

Für den Verbraucher besteht die Gefahr in der fortgesetzten Exposition. Studien zu Erdnüssen ergaben eine moderate Hazard Ratio (HR); Werte über 0,05 geben Anlass zur Sorge. Kochen reduziert die Belastung, beseitigt das Problem aber nicht. Die Überwachung erfordert standardisierte Extraktions- und Chromatographiemethoden, die Nanogramm pro Gramm Lebensmittel erfassen können.

Noch schwerwiegender ist, dass sich bereits Resistenzgene (ARGs) in Gemüse bilden, das mit wiederverwendetem Wasser in Berührung gekommen ist. Diese Genfragmente können die menschliche Mikrobiota erreichen und zukünftige Therapiemöglichkeiten gefährden. Die Weltgesundheitsorganisation führt jedes Jahr Tausende von Todesfällen auf Infektionen mit multiresistenten Bakterien zurück. Diese Realität kann sich noch verstärken, wenn der Gemüsegarten zum stillen Überträger wird.

Es gibt zwar Lösungen, aber sie sind teuer. Stabilisierungsteiche entfernen bis zu 96 % der Antibiotika durch Sorption im Schlamm. Fortschrittliche Oxidationsverfahren mineralisieren fast alle Abfälle, benötigen aber Energie und teure Katalysatoren. Kompostierung und anaerobe Vergärung reduzieren die Güllebelastung, die Ergebnisse variieren jedoch je nach Temperatur und mikrobieller Zusammensetzung.

Mehr Informationen über doi.org/10.1016/j.aac.2025.05.002