Bedding and enrichment materials for pigs – a risk for food safety? | Einstreu- und Beschäftigungsmaterialien für Schweine – ein Risiko für die Lebensmittelsicherheit?

Bedding- and enrichment materials are an essential part in pig husbandry to allow animals to perform natural behaviours such as exploration by rooting, biting and chewing under often barren housing conditions. Thus, behavioural disorders such as tail biting can be prevented or reduced. On the other hand, a possible intake of offered materials by pigs cannot be excluded. Legal regulations apply for feedstuffs, setting maximum levels for undesirable substances in animal feed and minimizing the entry of contaminants into the food chain and thus protecting animal health and food safety. However, these regulations do not include bedding and enrichment materials. So far, only few studies investigated the chemical composition of those materials and their consumption by farm animals. The present work aimed at identifying and characterizing the risk of bedding and enrichment materials for animal health of pigs and food safety. To identify possible risk sources, the first study presented, analysed 74 bedding and enrichment materials of the categories disinfectant powder, earth/peat, biochar and recycled manure solids for contaminants and trace elements (Chapter II). In 20% of the samples, levels were found to exceed maximum levels for arsenic, lead and cadmium in mineral and complementary feed. Additionally, some samples showed very high levels of trace elements (iron, copper, zinc). Considering a possible consumption of materials by the animals, a transfer of these substances into the food chain cannot be excluded. These high element levels are relevant for animal health and food safety when animals ingest the materials. Thus, a second, camera-assisted observational study with twelve pigs investigated the animals’ preference for and intake of disinfectant powder, peat, biochar and straw (Chapter III). Two materials were presented at the same time for five consecutive days. All material combinations were tested and the pigs’ preference evaluated on day one and five. Albeit peat and biochar were the most preferred material by pigs (mean manipulation time 50 and 63 min/d versus 39 and 24 min/day for straw and disinfectant powder, respectively; p< 0.05), all materials were manipulated and in part consumed. As prove of material consumption, the internal markers n-alkanes and acid insoluble ash, which naturally occur in the materials earth/peat, straw and disinfectant powder, could be detected in the pigs’ faeces. Thus, these materials may considerably contribute to the daily ration of pigs and, when contaminated with undesirable substances, present a risk to animal and consumer health. To quantify the actual contribution of bedding and enrichment materials to the daily ration of pigs in the context of risk assessment, the third study investigated the voluntary consumption of peat and disinfectant powder during the fattening period of 28 pigs (Chapter IV). As the toxic metals cadmium, arsenic and lead, originating from the materials and used as markers for material consumption, accumulated in the animal tissues of respective control and treatment groups, a mean voluntary consumption of 7% peat and 2% disinfectant powder of the total ration could be determined. Animal-specific material intake estimations revealed maximum intake levels up to 19.7% peat and 3.4% disinfectant powder of the daily ration. These intake levels in combination with high element levels in bedding and enrichment materials can lead to element levels in the feed/material intake by pigs that exceed maximum levels according to feed law regulations and a transfer of undesirable substances into food of animal origin. Estimating the risk of bedding and enrichment materials for animal health and food safety, levels of substances relevant for animal health and food safety and highest material intake levels should be considered in future. Regulations on the composition and placing on the market of bedding and enrichment materials based on feed law regulations may enable bedding and enrichment materials, which are essential for the well-being of farm animals, to be safely used for animals and consumers.

Einstreu- und Beschäftigungsmaterialien sind ein essenzieller Bestandteil in der Schweinehaltung, um den Tieren unter zumeist abwechslungsarmen Haltungsbedingungen das Ausführen natürlicher Verhaltensweisen wie das Erkunden durch Wühlen, Beißen und Kauen zu ermöglichen. So können Verhaltensauffälligkeiten, wie z. B. das Schwanzbeißen, vorgebeugt oder vermindert werden. Andererseits kann eine mögliche Aufnahme angebotener Materialien durch die Schweine nicht ausgeschlossen werden. Für Futtermittel gelten rechtliche Regelungen, die Höchstgehalte für unerwünschte Stoffe in Futtermitteln festsetzen und den Eintrag von Kontaminanten in die Nahrungskette minimieren und so die Tiergesundheit und Lebensmittelsicherheit schützen. Jedoch schließen diese Regelungen Einstreu- und Beschäftigungsmaterialien nicht ein. Bisher haben nur wenige Studien die chemische Beschaffenheit und Aufnahme solcher Materialien durch Nutztiere untersucht. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, das von Einstreu- und Beschäftigungsmaterialien ausgehende Risiko für die Tiergesundheit von Schweinen und die Lebensmittelsicherheit zu identifizieren und charakterisieren. Um mögliche Gefahrenquellen zu identifizieren, untersuchte die erste der hier präsentierten Studien 74 Einstreu- und Beschäftigungsmaterialien aus den Kategorien Einstreupulver, Erde/Torf, Pflanzenkohle und Güllefeststoffe auf Kontaminanten und Spurenelemente (Kapitel II). In 20% der Proben wurden Gehalte ermittelt, die Höchstgehalten für Arsen, Blei und Cadmium wie sie für Mineral- und Ergänzungsfuttermittel festgelegt sind, überschritten. Einige Proben wiesen zudem sehr hohe Gehalte an Spurenelementen (Eisen, Kupfer, Zink) auf. Bei einer möglichen Aufnahme der Materialien durch die Tiere ist nicht auszuschließen, dass diese Substanzen in die Nahrungskette gelangen. Relevant für Tiergesundheit und Lebensmittelsicherheit sind diese hohen Elementgehalte, wenn die Materialien von den Tieren oral aufgenommen werden. Daher untersuchte eine zweite, kameragestützte Beobachtungsstudie mit zwölf Schweinen deren Präferenz und Aufnahme von Einstreupulver, Torf, Pflanzenkohle und Stroh (Kapitel III). Zwei Materialien wurden gleichzeitig an fünf aufeinanderfolgenden Tagen angeboten. Alle Materialkombinationen wurden getestet und die Präferenz der Schweine an Tag eins und fünf ausgewertet. Obwohl Torf und Pflanzenkohle von den Schweinen am meisten bevorzugt wurden (mittlere Manipulationszeit 50 bzw. 63 min/Tag versus 39 bzw. 24 min/Tag für Stroh und Einstreupulver; p < 0.05), wurden alle Materialien untersucht und zum Teil oral aufgenommen. Als Nachweis für die Materialaufnahme, konnten die internen Marker n-Alkane und salzsäureunlösliche Asche, die natürlicherweise in den Materialien Erde/Torf, Stroh und Einstreupulver vorkommen, im Kot der Schweine analysiert werden. Somit tragen diese Materialien möglicherweise erheblich zur täglichen Ration der Schweine bei und können, wenn sie mit unerwünschten Stoffen kontaminiert sind, ein Risiko für die Gesundheit von Tieren und Verbrauchern darstellen. Um im Rahmen der Risikobewertung den tatsächlichen Beitrag von Einstreu- und Beschäftigungsmaterialien zur Gesamtration von Schweinen zu quantifizieren, untersuchte die dritte Studie die freiwillige Aufnahme von Torf und Einstreupulver während der Mastperiode von 28 Schweinen (Kapitel IV). Durch Akkumulation der in den Materialien enthaltenen toxischen Metalle Cadmium, Arsen und Blei, die als Marker für die Materialaufnahme genutzt wurden, im tierischen Gewebe entsprechender Kontroll- und Behandlungsgruppen, konnte eine mittlere freiwillige Aufnahme von 7% Torf und 2% Einstreupulver gemessen an der Gesamtration ermittelt werden. Tierindividuelle Materialaufnahme-Schätzungen ergaben maximale Aufnahmemengen bis zu 19,7% Torf und 3,4% Einstreupulver gemessen an der Gesamtration. Diese Aufnahmemengen in Kombination mit hohen Elementgehalten in Einstreu- und Beschäftigungsmaterialien können zu Überschreitungen der futtermittelrechtlichen Höchstgehalte in den von Schweinen aufgenommenen Futtermitteln/Materialien sowie dem Transfer unerwünschter Stoffe in tierische Lebensmittel führen. Im Rahmen der Abschätzung des Risikos von Einstreu- und Beschäftigungsmaterialien für die Tiergesundheit und die Lebensmittelsicherheit sollten zukünftig die Gehalte der für die Tiergesundheit und Lebensmittelsicherheit relevanten Substanzen und die höchsten Material- Aufnahmemengen berücksichtigt werden. Regelungen zur Beschaffenheit und das Inverkehrbringen von Einstreu- und Beschäftigungsmaterialien in Anlehnung an futtermittelrechtliche Regelungen können eine für die Tiere und den Verbraucher sichere Anwendung der für das Wohlbefinden der Nutztiere essenziellen Materialien ermöglichen.