Ist Genauigkeit der Preis, den wir für schnellere Ergebnisse zahlen?

Geschwindigkeit oder Genauigkeit? Müssen wir uns entscheiden? Die Anwendung der richtigen Technologie und die Beachtung der Probenahmerichtlinien können die Analysendauer reduzieren, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen.

Bei einem Besuch auf einer Getreidesiloanlage sieht man in der Regel mehrere wartende LKW vor der Getreideannahmestelle. Während der Erntesaison können das schon mal bis zu 100 LKW an einem Tag sein. Die Annahmestelle muss jetzt schnell entscheiden, welche Lastwagen Getreide transportieren, das die geforderten Mykotoxinkontaminationsgrenzwerte unterschreitet, und daher in die Anlage eingelassen werden. In Erntejahren, in denen die Kontamination allgemein sehr hoch ist, wird unter Umständen die Ladung jedes Lkw vor der Einfahrt auf Mykotoxine untersucht. Dies muss schnell geschehen, um die Zeit in der Warteschlange so gering wie möglich zu halten. Schnelle Analysemöglichkeiten sind hierfür die Lösung, aber inwieweit beeinträchtigt das die Genauigkeit? Diese zwei wichtigen Gesichtspunkte sollen im Weiteren näher betrachtet werden, beginnend mit der richtigen Methodenwahl. Jeder LKW wird beprobt und nacheinander analysiert. Eine schnelle und einfach anzuwendende Testmethode ist daher erforderlich. Lateral Flow Device (LFD) -Tests, auch Streifentests oder Dipsticks genannt, sind eine der schnellsten verfügbaren Testmethoden und passen perfekt zu diesem Szenario. Aufgrund ihrer Einfachheit können diese Tests von nahezu jedem mit wenig Grundkenntnissen durchgeführt werden und führen in der Regel in weniger als zehn Minuten zu Ergebnissen. Dies ermöglicht eine schnelle Entscheidungsfindung, ob die Ladung eines LKWs in dem Betrieb angenommen werden kann oder nicht.

Streifentests

Wie funktionieren Lateral Flow Streifentests?

Um mittels einem Lateral-Flow Streifentest (LFD) ein schnelles Testergebnis zu bekommen, werden Getreideproben gemahlen und mit speziellen Puffern auf Wasserbasis extrahiert. Nach einer Entwicklungszeit von nur drei Minuten sind Test- und Kontrolllinien bereits sichtbar. Für eine Quantifizierung wird ein handliches Lesegerät benötigt. Während der Entwicklung fließt der Probenextrakt entlang dem Streifen und Mykotoxin-spezifische Antikörper auf der Testlinie reagieren mit freien, in der Probe vorhandenen Mykotoxinen. Diese blockierten Antikörperstellen können in Folge dann nicht mehr mit den markierten Goldkolloiden reagieren, welche für die Entwicklung der Testlinien verantwortlich sind. Je höher die Mykotoxinkonzentration in einer Probe ist, desto niedriger ist daher die Intensität der Testlinie.
Die Kontrolllinie bindet die im Überschuss vorliegenden der Antikörper-Goldkonjugaten und erzeugt eine weitere Linie zur Bestätigung einer korrekten Testdurchführung. Keine andere kommerzielle Testmethode kann so schnell und günstig Testergebnisse liefern. Die Stärken dieser Methode liegen daher v. a. bei Anwendungen in der Wareneingangskontrolle.

Was spielt sonst noch eine Rolle?

Andere Mykotoxin-Schnelltestverfahren, wie enzymgebundene Immuno-Assays (ELISA), kommen ebenfalls zum Einsatz. ELISA-Tests benötigen jedoch neben einer zusätzlichen Standardkurve bei jeder Analyse, circa 20 Minuten Testdauer bis zum Ergebnis. Diese Methode ist daher nur sinnvoll, wenn mehrere Proben parallel mit der gleichen Kalibrierkurve analysiert werden.
Eine weitere Möglichkeit für die Analyse von Mykotoxinen sind Referenzmethoden, wie Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) sowie Flüssigkeitschromatographie mit Tandem-Massenspektrometrie- Detektion (LC-MS / MS). Dies sind typische Labormethoden, die mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit verbunden sind. Der Nachteil dieser Methoden ist, dass hochqualifiziertes Personal benötigt wird und die Analysendauer bis zu einem Tag betragen kann. Für die Anwendung in der Wareneingangskontrolle bei Getreidehändlern sind diese Methoden daher ungeeignet.

Die große Frage der Genauigkeit

Je schneller eine analytische Methode ist, desto häufiger tauchen Bedenken hinsichtlich ihrer Genauigkeit auf. Wie genau sind LFD-Tests? LFD-Technologie und ELISA-Tests verwenden beide das Prinzip der Antikörper- Antigen-Reaktion, bei dem ein spezifischer Antikörper ein einzigartiges Antigen, in diesem Fall ein Mykotoxin, mit einer gegebenen Empfindlichkeit nachweist. Beide Testsysteme werden gegen zertifizierte Referenzmaterialien kalibriert und die Ergebnisse werden in Validierungsstudien mit akkreditierten Referenzmethoden regelmäßig verglichen. Trotzdem erfüllen einige Testmethoden möglicherweise nicht die Erwartungen des Anwenders.

Was kann schief gehen?

  • Eine korrekte Probenahme (siehe Kasten) ist eine Grundvoraussetzung für genaue Analyseergebnisse. Große Mengen Getreide (z. B. ganze Lastwagen oder Schiffsladungen) müssen auf Mykotoxine untersucht werden, bevor sie für die Annahme in einen Betrieb akzeptiert werden. Entscheidend für das Ergebnis ist, dass repräsentative Proben für die Analyse genommen werden.

  • Einer der wichtigsten Faktoren, die ein analytisches Ergebnis beeinflussen können, ist die Probenmatrix. Idealerweise werden Testmethoden entwickelt, um jede Art von Lebens- oder Futtermittelproben auf Mykotoxinkontamination zu analysieren. Ein limitierender Faktor ist jedoch, dass Lebens- oder Futtermittelproben unterschiedliche Komponenten enthalten können, die je nach ihrer chemischen Struktur und Eigenschaften das Analyseergebnis stören können. Antikörperbasierte Schnelltests werden oft von bestimmten Matrixkomponenten beeinflusst, die erhebliche Auswirkungen auf die Antikörper-Analyt-Bindungsreaktion haben können und möglicherweise fragwürdige Ergebnisse liefern. Die Hersteller stehen vor der Herausforderung, diese Wechselwirkungen beispielsweise durch spezifische Antikörperentwicklungen und Matrixvalidierungen zu reduzieren oder eliminieren.

  • Matrixabhängige Anwendungshinweise, die das Analyseverfahren und die Leistungscharakteristika angeben, sind in der Regel bei den Herstellern des Testkits verfügbar. Es ist wichtig, diese Anwendungshinweise zu befolgen, um genaue Ergebnisse zu erhalten, insbesondere wenn von der Standard-Validierungsmatrix (in der Regel: Mais) abgewichen wird.

  • Weitere Fehlerquellen können Umweltfaktoren wie z. B. die Umgebungstemperatur während der Testdurchführung sein. Die Antikörper-Antigen-Bindungsreaktion - das Detektionsprinzip aller immunochemischen Tests - ist temperaturabhängig. Um genaue Ergebnisse zu erzielen, haben die Hersteller Inkubatoren entwickelt, um die Temperatur konstant zu halten und Störungen durch Temperaturschwankungen zu vermeiden.

  • Anwender analytischer Tests müssen angemessen geschult sein, um die Tests genau durchzuführen. Unterschiedliche Testmethoden erfordern unterschiedliches Anwender-Know-how. Die LFD-Tests sind die am einfachsten durchzuführenden Mykotoxin-Tests. Eine kurze Einweisung reicht aus, um Bedienungsfehler dieser Methode auf ein Minimum zu reduzieren.

Der Stichprobenfehler

Der Gesamtfehler eines analytischen Mykotoxin-Textergebnisses ist die Summe aus Probenahme-, Probenvorbereitung- und Analysefehlern. Hierbei trägt der Stichprobenfehler den größten Teil des Fehlers im Endergebnis bei. Dies ist darin begründet, dass Mykotoxine ungleichmäßig innerhalb einer Bulkware verteilt sind. Eine repräsentative Probenahme , vor der Probenvorbereitung und der eigentlichen Messung ist daher von großer Bedeutung.
Um eine repräsentative Probe einer Bulkcharge zu erhalten empfiehlt es sich mehrere inkrementelle Stichproben von mehreren Stellen zu nehmen. Diese inkrementellen Proben werden zu einer Sammelprobe gepoolt. Nach Homogenisierung wird eine kleine analytische Teilprobe für die anschließende Probenvorbereitung genommen. Diese Verfahren sind im Detail in den offiziellen Probenahmeplänen von Behörden wie der Europäischen Kommission (EC 401/2006 & EC 519/2014) beschrieben.
Der große Einfluss der Probenahme auf das Analyseergebnis macht es erforderlich, dass Stichprobenfehler auf ein Minimum reduziert werden. Die Anzahl der Probenahmestellen sowie die Probengröße der inkrementellen Proben innerhalb eines Probenahmeplans zu erhöhen ist der einfachste Weg, dies zu erreichen.

Der Stichprobenfehler

Welche Verantwortung trägt der Testkit-Hersteller?

Was kann ein Testkit-Hersteller tun, um sicherzustellen, dass die mit seinen Testkits erzielten Ergebnisse genau und zuverlässig sind? Zunächst muss auch ein Testkit-Hersteller die Benutzer über die Bedeutung einer korrekten Probenahme aufklären, da dies für die Ergebnisgenauigkeit entscheidend ist.
Als nächstes wird er die Genauigkeit seines Testkits bestätigen, üblicherweise indem er eine Validierungsstudie durchführt, die USDA-GIPSA oder AOAC Richtlinien folgt. Der Testkit wird oft offiziellen Stellen für eine externe Bewertung zur Verfügung gestellt, um die angegebenen Leistungscharakteristika der Analysemethode bestätigt zu bekommen.
In Validierungsstudien werden typischerweise mehrere Probenquellen verwendet, z.B. Maisproben aus verschiedenen Kontinenten, um die Zuverlässigkeit der analytischen Methode zu zeigen.
Um die Robustheit eines Testsystems weiter zu verbessern müssen auch Umweltfaktoren wie die Temperatur berücksichtigt oder am besten eliminiert werden. Dies kann z. B. durch Verwendung eines Inkubators erfolgen, so dass Inkubationen unter kontrollierten Bedingungen stattfinden.

Ist die Genauigkeit der Preis den Getreideverarbeiter für schnelle Ergebnisse zahlen?

Am gezeigten Beispiel wird klar, dass für eine schnelle Beurteilung von Proben Streifentests die beste Methode sind. Sie erfüllen eindeutig alle Kriterien und reduzieren darüber hinaus aufgrund ihrer Einfachheit viele Fehlerquellen.
Wenn alle Regeln streng befolgt werden, muss Geschwindigkeit nicht auf Kosten der der Genauigkeit gehen. Zuverlässige und genaue Ergebnisse können in weniger als zehn Minuten erzielt werden, und sind der Schlüssel zur effizienten Analyse und Bewertung von Getreide an einer Annahmestelle.

Dieser Artikel wurde in unserem Spot On Magazin veröffentlicht

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