Undersøgelser, som Danmarks Fødevareforskning har foretaget i et samarbejde med Den kgl. Veterinær- og Landbohøjskole, viser at metallerne bl.a. kan være med til at sprede antibiotikaresistens blandt jordens bakterier.
Der anvendes store mængder af mineraler, specielt kobber og zink i foderet til alle produktionsdyr i Danmark, inklusive økologiske. Zink og kobber er livsnødvendige næringsstoffer for husdyrene, men de koncentrationer, der anvendes, overstiger langt det fysiologiske behov. I Danmark er det tilladt at tildele 170 ppm kobber i foderet til smågrise og 25 ppm til slagtesvin og søer, mens den maksimale tilladte mængde zink er 150 ppm til alle kategorier af svin. Fjerkræ tildeles ofte 16-25 ppm kobbersulfat og kvæg 2 ppm. I alt anvendes der formentligt cirka 600 tons kobbersulfat som tilsætning til foder i Danmark om året. Hertil kommer adskillige tons, der anvendes til desinfektion, i akvakultur og kommer som bidrag fra slam og andet affald. Zinkforbindelser anvendes formentligt ligeledes i mængder svarende til op mod 600 tons årligt.
Effekten af metallerne i dyr og jord
Tilsætningen af kobbersulfat og zinkoxid til foderet har en forebyggende effekt på diarre og det øger væksten af dyrene. Størstedelen af disse metaller udskilles dog igen med fæces, hvorfra det spredes på markerne. Denne spredning af kobber til miljøet kan have nogle negative effekter på landbrugsjordens mikrobielle omsætning [Tom-Petersen et al. 2003], plantevæksten[de Haan 1985] og forekomsten af jordlevende dyr så som regnorme[Scott-Fordsmand et al 2000ab]. Jordens mikroorganismer og mikrofauna er særdeles vigtige for jordens frugtbarhed på grund af deres evne til at fremme omsætning af plantenæringsstoffer (specielt N-mineralisering), bekæmpe skadevoldere, samt deres nedbrydning af pesticider mv. inden de når grundvandet.
Udover den direkte negative effekt af metaller vil spredningen af kobber og zinkholdig gylle medføre en forøgelse af "baggrundskoncentrationen" for disse metaller, specielt i jorde hvor svinegylle bliver spredt. En sådan forøgelse vil indsnævre det antal arter, der kan vokse på et givet areal (dvs. følsomme arter vil ikke kunne), og mindske væksten (dvs. mindske udbyttet) for de arter, der kan vokse i sådanne områder. Det har også vist sig, at tilsætning af kobber i de tilladte mængder kan ændre jordbundsfloraens sammensætning.[Tom-Petersen et al. 2003]
Kobber og resistens
Undersøgelser på Danmarks Fødevareforskning har påvist, at enterokokker fra dyr kan erhverve resistens mod kobber, samt at denne resistens er overførbar og genetisk koblet til resistens over for vigtige humane antibiotika som makrolider og glycopeptider.[Hasman & Aarestrup 2002, Aarestrup et al. 2002, Hasman & Aarestrup 2005]
Nylige undersøgelser udført af forskere fra Den Kgl. Veterinær- og Landbohøjskole (KVL) og Danmarks Fødevareforskning har gennem markforsøg vist, at kobber-tilførsel til landbrugsjord øger forekomsten af antibiotikaresistens blandt jordens bakterier.[Berg et al. 2005]
Desuden er det vist, at zoonotiske bakterier som salmonella er naturligt resistente overfor kobber i modsætning til andre bakterier som formentligt koloniserer de samme nicher i tarmen.[Aarestrup & Hasman 2004] Der kan således også være mulighed for at anvendelsen af kobbersulfat selekterer for (fremmer forekomsten af) zoonoser.
Kobber og zink i fødevareproduktionen
Kobber- og zink-forbindelser anvendes i fødevareproduktion i de fleste industrialiserede lande. Anvendelsen er kommet under øget international opmærksomhed også inden for EU-systemet, hvor det blandt andet er vedtaget at reducere de tilladte mængder kobber og zink pr. januar 2004. [SCAN 2003] Anvendelse af metaller som kobber og zink i foderet er i dag tilladt i såvel konventionel som økologisk produktion og har hidtil hverken været underlagt væsentlig politisk eller mediemæssig bevågenhed.
Aktuelle forskningsopgaver
For indeværende undersøger Danmarks Fødevareforskning i et samarbejde med KVL og franske forskere, om anvendelsen af kobber i de koncentrationer, der gives som vækstfremmere, selekterer for resistens. Desuden er der netop ved Danmarks Fødevareforskning, i samarbejde med KVL og Danmarks Tekniske Universitet iværksat et forskningsprojekt, hvor effekterne af anvendelse af metaller og desinfektionsmidler på forekomst af zoonotiske bakterier skal undersøges. Endelig undersøger forskergruppen ved KVL, hvilke faktorer der påvirker kobbers giftighed i jorden, samt om bakteriegrupper, der er centrale for jordens frugtbarhed, er særligt udsatte for giftvirkningen.
Kontaktpersoner
Danmarks Fødevareforskning:
Forsker Tina Hornbæk
Den Kgl. Veterinær- og Landbohøjskole, KVL:
Lektor Ole Nybroe
Lektor Kristian K. Brandt
Lektor Peter E. Holm
Citeret litteratur
Aarestrup FM, Hasman H. 2004. Susceptibility of different bacterial species isolated from food animals to copper sulphate, zinc chloride and antimicrobial substances used for disinfection. Vet Microbiol 100: 83-9.
Aarestrup FM, Hasman H, Jensen LB, Moreno M, Herrero IA, Domínguez L, Finn M, Franklin A. 2002. Antimicrobial resistance among enterococci from pigs in three European countries. Appl. Environ. Microbiol. 68: 4127-9.
Berg J, Tom-Petersen A, Nybroe O. 2005. Copper amendment to agricultural soil selects for bacterial antibiotic resistance in the field. Lett. Appl. Microbiol. 40: 146-151.
de Haan, S., H. Rethfeld, et al. 1985. Acceptable levels of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) in soils, depending on their clay and humus content and cation-exchange capacity. Haren, Instituut voor Bodemvruchtbaarheid: 52.
Hasman H, Aarestrup FM. 2002. tcrB, a gene conferring transferable copper resistance in Enterococcus faecium: occurrence, transferability, and linkage to macrolide and glycopeptide resistance. Antimicrob. Agents Chemother. 46: 1410-6.
Hasman H, Aarestrup FM. 2005. Correlation between copper, glycopeptide and macrolide resistance among Enterococcus faecium from pigs in Denmark between 1997 and 2003. Antimicrob. Agents Chemother. 49: 454-6
SCAN. 2003. Opinion of the Scientific Committee for Animal Nutrition on the use of copper in feedingstuffs. European Commission. Health & consumer protection directorate-general.
Scott-Fordsmand JJ, Weeks JM, Krogh PH. 2000a. Responses of Folsomia fimetaria (Collembola: isotomidae) to copper under different soil copper contamination histories, in relation to risk assessment. Environ. Toxicol. Chemistry 19: 1297-303.
Scott-Fordsmand JJ, Weeks JM, Hopkin SP. 2000b. The importance of contamination history for understanding the toxicity of copper to the earthworm Eisenia fetida (Oligochaeta: annelida) using the neutral-red retention assay. Environ. Toxicol. Chemistry 19:1774-1780.
Tom-Petersen A, Leser T, Marsh TL, Nybroe O. 2003. Effects of copper amendment on the bacterial community in agricultural soil analysed by the T-RFLP technique. FEMS Microbiol. Ecol. 46: 53-62.
Tom-Petersen A, Hansen HCB, Nybroe O. 2004. Time and moisture effects on total and bioavailable copper in soil water extracts. J. Environ. Qual. 33: 505-12.