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In vielen Regionen der Welt wird dieser Mineralstoff mit der Nahrung nicht ausreichend aufgenommen, da der native Iodgehalt agrarischer Erzeugnisse oft sehr gering ist. Bereits ein milder bis moderater Iodmangel während der Schwangerschaft und in der Kindheit kann sich ungünstig auf die Gehirnentwicklung und kognitiven Fähigkeiten auswirken. Zudem ist Iodmangel, wie seit langem bekannt, der wesentliche Faktor für Struma und Schilddrüsenknoten. Durch die Applikation von iodhaltigen Düngern können Kulturpflanzen den im Boden nur begrenzt verfügbaren Mineralstoff vermehrt aufnehmen und auf natürliche Weise in den Ernteorganen anreichern (Biofortifikation). Nach bisher vorliegenden Erkenntnissen spricht insbesondere Gemüse gut auf eine Ioddüngung an. Ziel des durchgeführten Forschungsvorhabens war es daher, eine praxisgeeignete Verfahrenstechnik zur Biofortifikation von Gemüse mit Iod zu entwickeln und damit einen neuen Ansatz zur Verbesserung der alimentären Iodversorgung des Menschen zu schaffen. Zur Entwicklung des methodischen Instrumentariums für die Iod-Biofortifikation wurde eine umfangreiche Serie an Düngungsversuchen zu Gemüsearten durchgeführt, die in Deutschland hinsichtlich Anbau und Verzehr bedeutend sind. Dabei wurden Höhe, Form und Zeitpunkt der Iodgaben variiert sowie unterschiedliche Applikationstechniken miteinander verglichen. Durch Erhebung pflanzenbaulicher Parameter und analytische Bestimmung des Iodgehaltes in den Ernteprodukten konnte das erforderliche Iodangebot für die Gemüsekulturen ermittelt werden. Die Versuche wurden größtenteils auf Anbauflächen kooperierender Gemüsebaubetriebe in Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen angelegt. Das Versuchsdesign entsprach in der Regel einer randomisierten Blockanlage oder einer Streifen-Spaltanlage. Ein Kooperationspartner aus der Düngemittelindustrie stellte hierfür einen Ioddünger-Prototyp für die Blattapplikation zur Verfügung. Für die Iod-Biofortifikation einer Reihe von Feldgemüse- und Topfkräuterarten erwies sich die Blattdüngung mit KI oder KIO₃ als effizienter Verfahrensansatz. Bereits durch eine einmalige Applikation von 0,1 bis 0,5 kg I ha⁻¹ konnten geeignete Kulturen ohne Ertragseinbußen oder Qualitätsbeeinträchtigungen in der angestrebten Höhe [50–100 μg I (100 g FM)⁻¹] mit Iod angereichert werden. Entscheidend war dabei, dass die essbaren Pflanzenteile durch die Spritzung direkt benetzt wurden. Nach der Aufnahme über das Blatt wird Iod offenbar nur in geringem Umfang in andere Pflanzenorgane (z. B. innen liegende Kopfblätter, Knollen oder Wurzeln) verlagert. Je näher der Behandlungstermin an der Ernte lag, desto höher war die Iodanreicherung im Ernteprodukt. Versuche zur Mischbarkeit iodhaltiger Salze mit Pflanzenschutz- und Düngemitteln zeigten eine gute Verträglichkeit der geprüften Komponenten. Eine Bodendüngung mit KIO₃ ermöglichte bei verschiedenen Blatt- und Knollengemüsearten ebenfalls eine ausreichende Iodanreicherung, erforderte jedoch deutlich höhere Iodgaben [5–10 kg I ha⁻¹]. Im Boden wurde das applizierte Iod relativ schnell in nicht mehr pflanzenverfügbare Formen überführt, was die Wirksamkeit des Iodangebots im Wurzelraum der Pflanzen offensichtlich begrenzte. Erdelose Kultursysteme bieten in dieser Hinsicht Vorteile, wie Untersuchungen an Gurken im Gewächshaus ergaben. Wurden die Pflanzen in der generativen Entwicklungsphase über die Nährlösung kontinuierlich mit KI [4,5 μmol I L⁻¹] versorgt, konnte der gewünschte Iodgehalt in den Früchten ohne Ertrags- oder Qualitätsminderungen erreicht werden. Das Zudosieren von Iod in der erdelosen Kultur lässt sich ebenso wie die Blattdüngung beim Anbau von Feldgemüse und Topfkräutern relativ einfach und kostengünstig in die praxisüblichen Produktionsabläufe integrieren. Die Biofortifikation gemüsebaulicher Erzeugnisse mit Iod stellt somit einen neuen Verfahrensansatz zur Bekämpfung des alimentären Iodmangels beim Menschen dar, der bestehende Prophylaxemaßnahmen wie die Verwendung von iodiertem Speisesalz oder den Einsatz iodhaltiger Futtermittel in der Nutztierhaltung sinnvoll ergänzen kann

Iodine biofortification of butterhead lettuce (Lactuca sativa)viafoliar sprays was investigated infield trials, focusing on assessing the influence of the time and application method. The iodine (I)concentrations in the edible plant parts increased when potassium iodide (KI) and potassiumiodate (KIO3) solutions were sprayed at doses up to 0.25 kg I ha–1on different dates close to har-vest. Crop yield and marketable quality were not significantly affected by I treatments. A greaterefficacy of KI was frequently observed and probably related to its lower point of deliquescenceand smaller anion size in comparison with KIO3. KI sprays on butterhead lettuce at different timesof the day resulted in a higher I enrichment when applied at 11:00 and 15:00 h. The diurnal varia-tion in I uptake may reflect the impact of fluctuating climatic conditions at the time of application.Iodine treatments at different application dates near harvest led to an increasing I concentrationin the vegetable produce that could be related to the rising shoot fresh mass and leaf area.When KI and KIO3were sprayed simultaneously with commercial calcium fertilizers, fungicidesor insecticides, I accumulation in butterhead lettuce was not negatively affected or in some caseseven significantly enhanced. The results show that foliar sprays of KI and KIO3are an effectivemethod to biofortify butterhead lettuce with I and this approach may easily be implemented as aroutine method in commercial cultivation.

Die alimentäre Aufnahme des für den Menschen essentiellen Mineralstoffes Iod ist in weiten Teilen der Bevölkerung Deutschlands unzureichend, trotz langjährig etablierter Prophylaxemaßnahmen wie der Verwendung von iodiertem Speisesalz. Besonders unverarbeitete pflanzliche Lebensmittel sind ausgesprochen iodarm. Durch eine Ioddüngung beim Anbau von Nahrungspflanzen kann der Iodgehalt in den Ernteprodukten allerdings erhöht werden. Für diese Iod-Biofortifikation erwies sich bei Blattgemüse-Arten wie z.B. Kopfsalat eine Blattdüngung mit iodhaltigen Salzen als besonders effektiv. Im Rahmen der hier vorgestellten Gewächshausversuche wurde geprüft, ob auch Topfkräuter zur gezielten Anreicherung des Spurenelements Iod in Betracht kommen. In den Untersuchungen fanden vier anbaurelevanten Arten Berücksichtigung: Basilikum, Petersilie, Oregano und Schnittlauch. Die Pflanzen erhielten 1 – 2 Wochen vor der Ernte eine einmalige Iodspritzung in Höhe von 0, 0,1, 0,2 bzw. 0,5 kg I ha-1. Als Ioddünger wurden Kaliumiodid (KI) und Kaliumiodat (KIO3) verwendet. Die Versuche wurden als randomisierte Blockanlage mit jeweils 4 Wiederholungen angelegt. Nach der Ernte wurde das Pflanzenmaterial gründlich unter fließendem Wasser gewaschen, bei 60 °C getrocknet und dann fein vermahlen. Anschließend erfolgte ein alkalischer Aufschluss der Pflanzensubstanz mittels KOH. Der Iodgehalt wurde unter Anwendung einer katalytischen spektralphotometrischen Methode mit einem Fließinjektionsanalyse-System bestimmt. In dem untersuchten Angebotsbereich hatte die Ioddüngung keinen signifikanten Einfluss auf Ertrag oder äußere Qualität der Topfkräuter. Bei allen Kräuterarten stieg der Iodgehalt mit zunehmender Ioddüngegabe an. Basilikum und Petersilie zeigten dabei ein ähnliches Anreicherungsvermögen, während Oregano die höchste und Schnittlauch die geringste Iodaufnahme aufwiesen. Der für die Topfkräuter angestrebte Iodgehalt von 100 – 200 µg I (100 g FM)-1 wurde bei beiden geprüften Iodformen zumeist mit der mittleren Düngungsstufe (0,2 kg I ha-1) erreicht. Gründliches Waschen unter fließendem Wasser führte zu keiner Veränderung des Iodgehaltes in den Ernteprodukten. Die pflanzlichen Erzeugnisse können unter diesen Voraussetzungen gemäß der EU-Verordnung 1169/2011 mit Angaben wie „natürlich reich an Iod“ deklariert und nach der EU-Verordnung 432/2012 mit verschiedenen gesundheitsbezogenen Aussagen beworben werden (z.B. Iod trägt zu einer normalen Produktion von Schilddrüsenhormonen und zu einer normalen Schilddrüsenfunktion bei).

Iod zählt für den Menschen zu den essenziellen Spurenelementen, da es für eine normale Schilddrüsenfunktion unentbehrlich ist. Trotz etablierter Prophylaxemaßnahmen wie der Verwendung von iodiertem Speisesatz in Haushalten und in der Lebensmittelindustrie ist in Deutschland die Iodaufnahme in weiten Teilen der Bevölkerung noch unzureichend. So ergab eine im Jahr 2006 abgeschlossene repräsentative Studie zur Iodversorgung von Kindern und Jugendlichen, dass rund 40 % der untersuchten 0 bis 17-jährigen Jungen und Mädchen einen milden bis schweren Iodmangel aufwiesen. Hierdurch bedingt kann es unter anderem zu Erkrankungen an der Schilddrüse kommen. Allein deren Behandlung verursacht in Deutschland nach Angaben des Statistischen Bundesamtes jährlich Kosten in Höhe von rund 1,6 Mrd. €. Vor diesem Hintergrund wurde im Juni 2010 ein Forschungsprojekt begonnen, das auf die Entwicklung einer Verfahrenstechnik zielt, die beim Anbau von Gemüse zu einer natürlichen Anreicherung von Iod in den essbaren Pflanzenteilen führt. Zur Etablierung des methodischen Instrumentariums für die Biofortifikation wurde eine umfangreiche Serie von Düngungsversuchen durchgeführt, in denen Höhe, Form und Zeitpunkt der Iodgabe variiert wurden. Die Düngung erfolgte mittels Blattspritzungen 1 - 2 Wochen vor der Ernte. Um die Verteilung und Haftung der Spritzlösungen auf der Pflanzenoberfläche zu verbessern, kam das Netzmittel BREAK-THRU® S 240 (0,02 % Vol.-%) zum Einsatz. Die Versuche wurden als randomisierte Blockanlage mit 3 - 5 Wiederholungen angelegt. Als Gemüsekulturen wurden u.a. Kopfsalat, Eisbergsalat, Multiblattsalate, Spinat, Rucola, Weißkohl und Brokkoli einbezogen. Die Untersuchungen erfolgten im gartenbaulichen Versuchsbetrieb der Hochschule und auf Praxisschlägen von 4 Gemüsebaubetrieben im Umkreis von Osnabrück. Die Blattdüngung von Iodsalzen erwies sich bei verschiedenen Gemüsearten als effizienter Weg zur Anreicherung des Mineralstoffs im Ernteprodukt. So konnte z.B. bei Kopfsalat der angestrebte Iodgehalt von 50 – 100 µg/100 g FM schon durch eine Düngung von 0,25 bis 1,0 kg I/ha ohne Ertrags- und Qualitätseinbussen erreicht werden. Eine ähnliche Wirkung der Ioddüngung zeigte sich z.B. bei Multiblattsalaten, Rucola und Spinat. Gründliches Waschen unter fließendem Wasser hatte keinen signifikanten Einfluss auf den Iodgehalt der untersuchten Gemüsearten. Es ist daher davon auszugehen, dass das applizierte Iod vollständig aufgenommen wurde und nicht nur oberflächlich an den Blättern anhaftete. Die Iod-Anreicherung im Gemüse unterlag in Abhängigkeit vom Zeitpunkt der Applikation (Tages- und Jahreszeit) gewissen Schwankungen, die im Zusammenhang mit Klimafaktoren wie der Temperatur und Luftfeuchtigkeit standen. Bei Eisbergsalat, Weißkohl, Kohlrabi und Brokkoli blieb der Iodgehalt in den verzehrsfähigen Pflanzenteilen nach einer Ioddüngung relativ niedrig. Offensichtlich wurde der Mineralstoff nach der Aufnahme über das Blatt nur im geringen Umfang in andere Pflanzenteile (z.B. innen liegende Blätter, Knollen, Infloreszenzen) verlagert.

Nahrungsmittelpflanzen weisen relativ niedrige native Iodgehalte auf (in der Regel < 5 µg 100 g-1 FM). Grund hierfür ist, dass viele Kulturböden an pflanzenverfügbarem Iod verarmt sind. Gemüse und Obst tragen somit gegenwärtig nur zu 3 % zur Iodaufnahme der Bevölkerung in Deutschland bei. Eine Ernährung mit größeren Anteilen pflanzlicher Kost stellt daher bei diesem Mineralstoff oft keine ausreichende Bedarfsdeckung sicher. Im Unterschied zum menschlichen Organismus gilt Iod für höhere Pflanzen als nicht essenziell. Gleichwohl vermögen Pflanzen Iod in Form von Iodid (I-) und Iodat (IO3-) sowohl über die Wurzeln als auch über den Spross aufzunehmen. Zur gezielten Anreicherung des Spurenelements in Blattgemüse erwies sich eine Spritzung der Pflanzen mit iodhaltigen Kaliumsalzen als besonders effektiv (Lawson et al. 2012). Für die Anwendung dieser Biofortifikationstechnik in der Praxis ist es wichtig zu wissen, ob der Zeitpunkt der Iodapplikation im Tages-, Kultur- und Jahresverlauf Einfluss auf die Wirksamkeit hat und ob die Spritzung mit anderen Pflanzenschutz- oder Düngemaßnahmen kombiniert werden kann. Zur Untersuchung dieser Fragestellungen erfolgte eine Serie von Feldversuchen mit Kopfsalat, in denen Form und Zeitpunkt der Iodgabe (0,25 kg I ha-1) variiert wurden. Um die Verteilung und Haftung der Spritzlösungen auf der Pflanzenoberfläche zu verbessern, kam das Netzmittel BREAK-THRU® S 240 (0,02 Vol.-%) zum Einsatz. Die Versuche wurden als randomisierte Blockanlage mit 5 Wiederholungen angelegt. Bei einer KI-Blattdüngung unterlag die Iod-Anreicherung im Salatkopf in Abhängigkeit von der Tageszeit der Applikation deutlichen Schwankungen (89 – 152 µg 100 g-1 FM). Der höchste Iodgehalt wurde bei einer Spritzung am späten Vormittag erzielt. Die Veränderungen in der Aufnahme des Mineralstoffs über das Blatt standen im Zusammenhang mit der Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit. Bei einer KIO3-Düngung waren die Iodgehalte im Ernteorgan insgesamt geringer und weniger stark variierend (59 – 81 µg 100 g-1 FM). Je dichter die Iodspritzung im Kulturverlauf am Erntetermin lag, umso höher war die Anreicherung des Spurenelements im geernteten Gemüse. Auch die Jahreszeit hatte Einfluss hierauf. Pflanzen aus Frühjahrs- und Herbstsätzen wiesen nach einer Ioddüngung signifikant höhere Iodgehalte auf als Pflanzen, die im Hochsommer angebaut wurde. Versuche, bei denen eine gleichzeitige Ausbringung von Iodsalzen mit Calciumdüngern, Fungiziden oder Insektiziden erfolgte, führten in keinem Fall zu einer Verminderung, teilweise aber zu einer Erhöhung der Iod-Anreicherung im Salatkopf. Letzteres ist vermutlich auf eine für die Blattapplikation optimierte Additiv-Zusammensetzung der eingesetzten Produkte zurückzuführen.