Intervention zur Minimierung der Aflatoxin- und Fumonisin-Exposition von Kindern durch Nahrung und Stillen in Tansania

Studienorte, Auswahlkriterien und Einstellungen:

Diese Studie wurde in drei verschiedenen agrarökologischen Zonen (AEZ) Tansanias durchgeführt; Dies sind die nördlichen Hochländer, die südwestlichen Hochländer und die östlichen Tieflandzonen. Für jede Zone wurde gezielt ein Mais produzierender Distrikt, hauptsächlich für den Hausverbrauch, ausgewählt, wobei der Hanang'-Distrikt das nördliche Hochland repräsentiert, der Kilosa-Distrikt die östliche Tieflandzone und Rungwe das südwestliche Hochland. Für jeden Distrikt zehn Dörfer; fünf Interventionen und fünf Kontrollen wurden zufällig ausgewählt. Aus jedem Dorf wurden 10 Haushalte ausgewählt. Das Auswahlkriterium für die Haushalte sollte eine lokale Maissorte/ein Erzeuger sein, die Fähigkeit, Mais für einen Zeitraum von nicht weniger als fünf bis sechs Monaten nach der Ernte zu lagern, und eine stillende Mutter eines Kindes im Alter von weniger als 8 Monaten. Daher insgesamt 300 Haushalte; An der Studie nahmen 100 ausgewählte Personen aus jedem der Distrikte teil. Die drei Distrikte sind jeweils in Divisionen, Bezirke und Dörfer unterteilt. Ein Dorf ist die unterste Verwaltungseinheit und gilt als geopolitische Einheit und intakte soziale Gruppe. Es hat eine lokale Regierungsbehörde und Ausschüsse. Jedes Dorf hat einen landwirtschaftlichen Berater, der ein Regierungsangestellter der lokalen Regierungsbehörde ist. Die angebotenen Beratungsdienste umfassen die Bereitstellung von Wissen, Informationen, Erfahrungen und Technologien für Landwirte, die zur Steigerung und Aufrechterhaltung der Produktivität sowie zur Verbesserung des Wohlbefindens und des Lebensunterhalts erforderlich sind.

Design:

Die Studie verwendete eine Cluster-randomisierte kontrollierte Studie. Die Dörfer wurden nach dem Zufallsprinzip entweder der Interventions- oder der Kontrollstudiengruppe zugeteilt. Die Interventionsdauer betrug 6 Monate. Die Kontrollgruppe erhielt weiterhin routinemäßige landwirtschaftliche Beratungsdienste zu bewährten Verfahren für den Umgang mit Feldfrüchten, ein landwirtschaftlicher Beratungsdienst für Landwirte, der regelmäßig vom landwirtschaftlichen Beratungsbeauftragten des Dorfes auf Dorfebene angeboten wird. Die angebotenen Beratungsdienste umfassen die Bereitstellung von Wissen, Informationen, Erfahrungen und Technologien für Landwirte, die zur Steigerung und Aufrechterhaltung der Produktivität, zur Vermeidung von Ernteverderb während der Lagerung und zur Verbesserung des Wohlbefindens und des Lebensunterhalts erforderlich sind. Die Interventionsgruppe erhielt zusätzlich zur routinemäßigen landwirtschaftlichen Ausbildung ein Interventionspaket nach der Ernte.

Rekrutierung:

Einen Monat vor der Ernte wurden Säuglinge im Alter von weniger als 8 Monaten aus dem Geburtenregister in Kinder- und Reproduktionskliniken in jedem Dorf rekrutiert. Säuglinge unter 8 Monaten wurden anhand ihrer Registrierungsnummer und ihres Geburtsdatums identifiziert. In Tansania werden alle in Kliniken geborenen Säuglinge kurz nach der Geburt registriert. Bei Hausgeburten erfolgt die Registrierung an dem Tag, an dem das Kind zur Impfung in die Klinik gebracht wird. Bei der Registrierung wird jedem Kind eine Registrierungsnummer zugeteilt und die Personalien des Kindes einschließlich Geburtsdatum und -ort erfasst. Einschlusskriterien waren ein stillendes Kind im Alter von 0-8 Monaten zum Zeitpunkt der Rekrutierung, Eltern mit lokalem Wohnsitz, Maisbauern und die Fähigkeit, Mais für einen Zeitraum von mindestens sechs Monaten nach der Ernte zu lagern. Ein Ausschlusskriterium waren Anomalien, die die Ernährung oder körperliche Wachstumsmessungen eines Säuglings beeinträchtigen.

Ethische Überlegungen:

Beim National Institute of Medical Research in Tansania wurde ein Antrag auf ethische Genehmigung gestellt. An dieser Studie waren Ernährungswissenschaftler der lokalen Regierung, ortsansässige Krankenschwestern und Soziologen beteiligt. Mit Hilfe der Dorfvorsteher wurden die Mütter der in Frage kommenden Säuglinge gebeten, sich in einer nahe gelegenen Gesundheitseinrichtung oder Schule zu informellen Treffen zu versammeln. Während der Sitzungen wurden das Ziel der Forschung, die Nutzung der Ergebnisse, der Nutzen der Forschung für sie und das Verfahren zu ihrer Auswahl erläutert und ihre formelle Zustimmung eingeholt. Den Müttern wurden auch schriftliche Formulare mit den gleichen Informationen zur Verfügung gestellt. Bei den Müttern, die nicht lesen und schreiben konnten, las die ansässige Krankenschwester die Einwilligungserklärung und bat sie um ihre mündliche Zustimmung. Bei den Müttern, die ihr mündliches Einverständnis gegeben haben, hat die örtliche Pflegekraft ihren Namen auf das Einverständnisformular geschrieben und es als Zeuge unterschrieben.

Intervention:

Das entwickelte Interventionspaket nach der Ernte, bestehend aus 5 Komponenten, nämlich 1) Handsortierung, 2) Trocknungsoberfläche, 3) ordnungsgemäße Trocknung, 4) Anwendung von Insektiziden, 5) Schälen, wurde ausgearbeitet und unter den Landwirtschaftsmitarbeitern der lokalen Regierung diskutiert. Später gaben sie den Landwirten Anleitungen, erklärten die Interventionsstrategie und demonstrierten verschiedene Techniken, die in dem Paket enthalten sind. Den Landwirten wurden Richtlinien zur Anwendung des entwickelten Pakets zur Verfügung gestellt. Die Kommunikationssprache während der Interventionslieferung war Kisuaheli, eine geschriebene und gesprochene Sprache im Land.

Komponente 1: Handsortierung

Die Trennung von beschädigten/infizierten Maiskörnern und Maiskolben von gesunden Maiskolben hilft, die Ausbreitung von Schimmel während der Lagerung zu reduzieren. Landwirten wurde gezeigt, wie sie beschädigte und sichtbar verschimmelte Maiskörner erkennen können. Sie wurden ermutigt, verschimmelte und beschädigte Maiskörner vor der Lagerung zu entfernen und zu entsorgen.

Komponente 2: Trocknungspraxis

Mais wird üblicherweise zum Trocknen in der Sonne auf dem nackten Boden ausgebreitet, was ihn anfällig für Feuchtigkeit und Pilzbefall aus dem Boden macht und im Falle eines unerwarteten Regens schwer zu sammeln ist. Die Landwirte wurden in den richtigen Trocknungsverfahren geschult, darunter das Trocknen von Mais auf Matten. Wir stellten der Interventionsgruppe die Trockenmatten zur Verfügung.

Komponente 3: Richtige Sonnentrocknung

Unvollständige Sonnentrocknung hinterlässt während der Lagerung Restfeuchtigkeit im Mais. Mais sollte so getrocknet werden, dass die Feuchtigkeitsgehalte niedriger sind als die, die zur Unterstützung des Schimmelwachstums während der Lagerung erforderlich sind (im Allgemeinen weniger als 13 %). Dies ist notwendig, um das weitere Wachstum einer Reihe von Pilzarten zu verhindern, die auf frischen Körnern vorhanden sein können. Den Landwirten wurde gezeigt, wie sie die Vollständigkeit der Sonnentrocknung anhand der „Salz- und Flaschentechnik“ beurteilen können; Bei dieser Technik werden Salz und Maiskörner zusammen in die transparente Glasflasche gegeben und dann etwa 5 Minuten lang geschüttelt. Wenn Salz an den Wänden der Flasche und auf der Maiskornoberfläche haftet, zeigt dies an, dass der richtige Feuchtigkeitsgehalt nicht erreicht wurde Wenn keine Klebrigkeit festgestellt wird, zeigt dies die Vollständigkeit des Trocknens an. Die Technik wurde im Labor validiert.

Komponente 4: Anwendung von Insektiziden

Einer der Hauptfaktoren, die die Bildung von Mykotoxinen beeinflussen, ist das Vorhandensein von Insekten in Lagerräumen, die durch Stoffwechselaktivität Feuchtigkeit produzieren und Pilzsporen verbreiten. Dies kann durch den Einsatz geeigneter, zugelassener Insektizide und Fungizide minimiert werden. Landwirte wurden mit Päckchen mit Insektiziden versorgt. Erklärungen zur Anwendung von Insektiziden wurden den Landwirten gemäß der Gebrauchsanweisung für ein bestimmtes Insektizid gegeben.

Komponente 5: Schälen

Mykotoxine sind wahrscheinlich in den äußeren Teilen (Perikarp und Embryo) des Maiskorns stärker konzentriert, so dass die Entfernung dieser Teile zu einer Verringerung des Toxingehalts im Mais führen würde. Den Landwirten wurde die Bedeutung des Schälens erklärt und sie wurden ermutigt, den Mais vor dem Mahlen zu schälen.

Datenerhebung und Wirkungsmessung des Interventionspakets:

Beispielsammlung:

Proben von Maiskörnern, die für den menschlichen Verzehr bestimmt waren, wurden bei der Ernte und sechs Monate nach der Ernte gesammelt, während Proben von kochfertigem Maismehl und Muttermilch sechs Monate nach der Ernte genommen wurden. Alle Proben wurden zur Laboranalyse zur tansanischen Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde in Daressalam transportiert. Maiskörner wurden vor der Analyse fein gemahlen. Für Proben aus jedem Haushalt wurde ein Informationsblatt vorbereitet und ausgefüllt, um alle Informationen über die Praktiken nach der Ernte zu sammeln.

Ernährungsbewertung:

Fünf bis sechs Monate nach der Ernte wurde eine Umfrage zur Nahrungsaufnahme durchgeführt. Replikate, 24-Stunden-Diät-Recall-Technik wurde verwendet, um die Menge der von den Säuglingen und Müttern verzehrten Nahrung auf Maisbasis abzuschätzen. Zwei Hausbesuche im Abstand von 1 bis 2 Wochen wurden bei jedem der Säuglinge durchgeführt. Zusätzlich zu 24 Ernährungserinnerungen wurde ein Fragebogen zur Lebensmittelhäufigkeit durchgeführt, um Informationen über die Häufigkeit des Verzehrs von Mais pro Woche und anderer Lebensmittel zu erhalten, die üblicherweise von Mutter und Kind verzehrt werden. Es wurde ein Fragebogen verwendet, der zuvor von anderen Forschern in Gemeinden in Tansania verwendet wurde, die ähnliche Ernährungsgewohnheiten wie die Gemeinden im Gebiet unserer Studie haben. Die Menge an Maismehl, die ein Säugling aus einem dünnen (Uji) oder festen (Ugali) Brei zu sich nimmt, wird mit der Nahrungsaufnahme-Software Lucille der Universität Gent bewertet. Dies wird auch in Übereinstimmung mit der Menge der verzehrten Lebensmittel und den Techniken der Lebensmittelzubereitung durchgeführt, die in den Tabellen zur Lebensmittelzusammensetzung in Tansania beschrieben sind. Die Aufnahme von Muttermilch wird geschätzt, wie von der United State Environmental Protection Agency (US-EPA, 2011) dokumentiert.

Anthropometrische Messung:

Das Gewicht und das Geburtsdatum jedes Kindes wurden seiner oder ihrer Klinikkarte oder einem Geburtsregister in örtlichen Gesundheitskliniken entnommen.

Mykotoxinanalyse:

Chemikalie und Reagenz: Aflatoxine gesamt, Aflatoxin M1 und Fumonisin-Standards. Acetonitril, Essigsäure und Methanol in HPLC-Qualität, Methanol, HCL, KOH, BORAX, OPA.

Aflatoxin B1, B2, G1 und G2 wurden im Mais nach der von Stroka et al (2000) beschriebenen Methode bestimmt. Es wurde unter Verwendung einer AflaStar-Immunoaffinitätssäule (AIC) extrahiert und gereinigt, AFM1 wurde in Muttermilch analysiert, wie von (Magoha et al. 2014) beschrieben, extrahiert und unter Verwendung einer Immunaffinitätssäule für AFM1 (AFLAPREP M) und Fumonisin-Analyse in Muttermilch und Maismehl gereinigt wurde wie von (Magoha et al. 201a) bzw. (Sydenham et al. 1992) beschrieben analysiert, in beiden Fällen wurden die Proben extrahiert und mit einer SAX-Säule gereinigt, der Extrakt wurde unter Stickstoff getrocknet und mit ACN:H20 (1:1) rekonstituiert ) und die Derivatisierung wurde von OPA durchgeführt. Die Quantifizierung aller Toxine erfolgte unter Verwendung von HPLC mit einem RF-10AXL-Detektor.

Expositionsbeurteilung und Risikobeschreibung:

Die Exposition der Kinder gegenüber Mykotoxinen wird durch die Kombination der Maisverzehrdaten mit den Kontaminationsdaten aus den Analysen bewertet. Die Exposition wird anhand der individuellen Verzehrsdaten und des Körpergewichts (KG) jedes Säuglings nach folgender Formel individuell bewertet:

Ei,j = Ci x Lj/Bwi

Dabei ist Ei,j die Exposition gegenüber dem Schadstoff j (μg/kg Körpergewicht/Tag) für den Probanden i, Ci die Verzehrsmenge des Mais durch den Probanden i (kg/Tag), Lj die Menge des Schadstoffs j in der Mais (μg/kg) , BWi ist das Körpergewicht des Probanden i (kg). Die individuelle Exposition gegenüber jedem Mykotoxin wird mit dem gesundheitsbasierten Richtwert (TDI, PMTDI oder PTWI) verglichen, und die Rate der Kinder, die den gesundheitsbasierten Richtwert überschreitet, wird mit dem 95-%-Konfidenzintervall berechnet.

Datenverwaltung und statistische Auswertung:

Die Daten werden doppelt in Epipdata 3.1 (Odense Dänemark) eingegeben. Die Datenanalyse wird in SPSS Version 16.0 für Windows durchgeführt. Die statistische Signifikanz wird für alle Tests auf P < 0,05 festgelegt. Der Chi-Quadrat-Test wird verwendet, um den Zusammenhang zwischen der Handhabung von Mais und Fumonisinen nach der Ernte und dem Gehalt an Aflatoxinen in Mais und Muttermilch und der Exposition von Säuglingen zu bestimmen.