Fusarium-Kontamination in Weizen: Risiken und optische Sortierlösungen

Was ist eine Fusarium-Kontamination in Weizen?

Die Ährenfusariose ist eine Pilzkrankheit, die Weizen und andere Getreidearten befällt. Sie tritt häufig unter feuchten, warmen Bedingungen zur Blütezeit auf. Die Infektion wird durch Fusarium-Arten wie F. graminearum oder F. culmorum verursacht, die die sich entwickelnden Weizenähren befallen. Infizierte Weizenkörner sind häufig geschrumpft, leicht und verfärbt und weisen aufgrund des Pilzbefalls ein kreidig-weißes oder rosafarbenes Erscheinungsbild auf. Diese sichtbar geschädigten Körner werden als fusariumbefallene Körner (FDK) bezeichnet, in den USA auch als „scabby kernels“. Solche Körner haben in der Regel ein geringeres Gewicht und eine schlechte Mahlqualität.

Beispiele für fusariumbefallene Weizenkörner (rechts) im Vergleich zu gesunden Körnern (links): Infizierte Körner sind meist geschrumpft, kreidig weiß oder rosafarben und können faseriges Pilzwachstum aufweisen, während gesunde Körner prall und gleichmäßig gefärbt sind.

Ein zentrales Problem bei Fusarium-Infektionen ist die Bildung von Mykotoxinen. Während der Pilz auf dem Korn wächst, produziert er toxische Verbindungen – insbesondere Deoxynivalenol (DON), auch als Vomitoxin bekannt. DON und verwandte Toxine reichern sich während der Infektion im Getreide an. Der Verzehr von Getreide mit hohen DON-Gehalten ist für Menschen und Tiere gesundheitsschädlich und kann Übelkeit, Erbrechen sowie weitere Magen-Darm-Beschwerden verursachen. Aus diesem Grund gelten in vielen Ländern strenge gesetzliche oder empfohlene Grenzwerte für DON zum Schutz der Lebensmittel- und Futtermittelsicherheit. Verarbeiter müssen die DON-Gehalte niedrig halten, und Getreidelieferungen mit einem hohen Anteil fusariumbefallener Körner oder überhöhten Toxinwerten können abgewertet oder zurückgewiesen werden. Kurz gesagt: Fusarium-Kontamination mindert nicht nur den Ertrag auf dem Feld, sondern gefährdet auch die Sicherheit, Qualität und Vermarktbarkeit von Weizen entlang der gesamten Lieferkette.

Warum ist Fusarium-Kontamination ein Problem?

Fusarium-Infektionen beeinträchtigen die Weizenversorgung auf verschiedene Weise:

• Gesundheitsrisiken: Fusarium-Pilze produzieren DON und andere Toxine (wie Zearalenon), die Risiken für Lebensmittel und Futtermittel darstellen. Der Verzehr von Produkten aus kontaminiertem Weizen kann bei Menschen und Nutztieren akute Erkrankungen verursachen. Selbst bei geringeren Konzentrationen können diese Toxine die Leistung von Nutztieren beeinträchtigen, beispielsweise indem Schweine weniger Futter aufnehmen, wenn es DON enthält. Es ist daher von größter Bedeutung, diese Mykotoxine aus der Lebensmittel- und Futtermittelkette fernzuhalten.

• Qualitäts- und Ertragsverluste: Infizierte Körner sind häufig beschädigt und leicht, was zu geringerer Mehlausbeute und schlechterer Backqualität führt. Ein hoher Anteil an FDK im Erntegut bedeutet weniger vermarktungsfähiges Produkt – Ausbrüche der Ährenfusariose können Erträge und Hektolitergewichte deutlich reduzieren. Auch der Mahlprozess wird durch erkrankte Körner weniger effizient, und Farbe sowie Funktionalität des Mehls können negativ beeinflusst werden.

• Wirtschaftliche Auswirkungen: Die meisten Getreidekäufer und Lebensmittelverarbeiter haben strenge Grenzwerte für FDK und DON. So ist im Weizen für die menschliche Ernährung nur ein sehr geringer Anteil fusariumbefallener Körner zulässig. Wird dieser Grenzwert überschritten, wird die Partie herabgestuft oder vollständig zurückgewiesen, was für den Lieferanten finanzielle Verluste und logistische Verzögerungen bedeutet. Ebenso drohen Verarbeitern kostspielige Rückrufe oder behördliche Maßnahmen, wenn ein kontaminiertes Produkt den Verbraucher erreicht. Daher besteht ein starkes wirtschaftliches Interesse, fusariumbefallenen Weizen frühzeitig im Verarbeitungsprozess zu erkennen und auszusortieren.

Zusammenfassend ist eine Fusarium-Kontamination sowohl ein Lebensmittelsicherheits- als auch ein Qualitätsproblem. Sie erfordert wirksame Kontrollmaßnahmen vom Feld bis zur Mühle, um zu verhindern, dass belastetes Getreide in Lebensmittelprodukte gelangt.

Einschränkungen traditioneller Nachweismethoden

Die Identifizierung und Entfernung von fusariumbefallenen Körnern war historisch betrachtet eine große Herausforderung. Zu den traditionellen Methoden zählen die visuelle Inspektion sowie einfache mechanische Reinigungsverfahren, doch diese Ansätze weisen erhebliche Einschränkungen auf:

• Visuelle Bewertung und Handsortierung: Getreideinspektoren prüfen Weizenproben häufig visuell auf FDK, indem sie nach den typischen kreidig-weißen oder rosafarbenen, geschrumpften Körnern suchen. Dies ermöglicht zwar eine grobe Einschätzung des Fusariumbefalls, ist jedoch arbeitsintensiv und subjektiv. Das manuelle Aussortieren befallener Körner aus großen Getreidemengen ist in der Praxis kaum umsetzbar. Zudem ist die visuelle Sortierung anfällig für menschliche Fehler und Inkonsistenzen: Unterschiedliche Prüfer können zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen, und Ermüdung begünstigt Fehlentscheidungen. Kleinere oder nur leicht infizierte Körner werden leicht übersehen, insbesondere wenn Tausende von Körnern pro Minute vorbeilaufen.
  
• Labortests: Zum Nachweis von Mykotoxinen wie DON greifen Verarbeiter auf Laboranalysen zurück, beispielsweise Schnelltests oder chromatographische Verfahren, die an Proben durchgeführt werden. Diese Tests liefern zwar präzise Ergebnisse hinsichtlich des Toxingehalts, sind jedoch zeitaufwendig und beziehen sich nur auf eine kleine Stichprobe der gesamten Partie. Kontaminationsherde können unentdeckt bleiben, wenn sie nicht Teil der untersuchten Probe waren. Zudem entfernt die Analyse die kontaminierten Körner nicht physisch, sondern zeigt lediglich an, ob eine Partie Grenzwerte überschreitet. Zu diesem Zeitpunkt kann das Getreide bereits in der Lieferkette sein, sodass Misch- oder Reinigungsmaßnahmen erforderlich werden, um die Ware noch zu retten.
  
• Mechanische Reinigungsanlagen: Standard-Reinigungsmaschinen in Mühlen, wie Siebe, Aspirateure oder Schwerkrafttische, können indirekt einen Teil der fusariumbefallenen Körner entfernen. Stark befallene Körner sind oft kleiner, leichter oder stärker geschrumpft, sodass Schwerkraftabscheider und Aspirateure einige dieser leichten Partikel aussortieren. Dennoch sind diese Anlagen keine zuverlässigen Fusarium-Detektoren – manche infizierten Körner haben ähnliche Größe und ähnliches Gewicht wie gesunde Körner und gelangen daher durch den Prozess. Umgekehrt können auch gesunde Körner mit aussortiert werden, was zu Produktverlusten führt. Mechanische Verfahren erkennen weder den Pilzbefall noch das Toxin selbst, sondern trennen ausschließlich nach physikalischen Eigenschaften, was nur ein ungenauer Indikator ist.

Angesichts dieser Einschränkungen wird deutlich, dass die ausschließliche Nutzung traditioneller Sortier- und Prüfmethoden Verarbeiter dem Risiko aussetzt, dass kontaminierte Körner in Mehl oder andere Endprodukte gelangen. Erforderlich ist eine schnellere und präzisere Methode, um fusariumbefallenes Getreide direkt in der Verarbeitungslinie zu erkennen und auszuscheiden. Genau hier setzt die moderne optische Sortierung an.

MEYER Optische Sortierer: Eine führende Lösung zur Kontrolle von Fusarium

Wenn es um optische Sortierung in der Lebensmittelindustrie geht, gilt MEYER als innovativer Branchenführer. Die optischen Sortiermaschinen von MEYER werden in der Getreideverarbeitung aufgrund ihrer Präzision, Effizienz und fortschrittlichen Funktionen, die gezielt auf Lebensmittelsicherheitsherausforderungen wie Fusarium-Kontamination ausgerichtet sind, weit verbreitet eingesetzt. Im Folgenden zeigen wir, wie MEYER-Optiksortierer konkret dazu beitragen, fusariumbefallenen Weizen aus der Lebensmittelkette fernzuhalten:

• Multisensor-Inspektion: MEYER-Optiksortierer nutzen eine Kombination aus Vollfarbkameras und multispektralen Systemen, um jedes einzelne Korn präzise zu prüfen. Hochauflösende Kameras erfassen feinste Farbunterschiede und erkennen zuverlässig die verfärbten oder aufgehellten Körner, die typisch für eine Fusarium-Infektion sind. Zusätzlich bietet MEYER Modelle mit Infrarot-(IR)-Kameras und sogar UV-Erkennung an, wodurch ein multispektrales System entsteht, das Defekte außerhalb des sichtbaren Spektrums identifizieren kann. So lassen sich verborgene Pilzinfektionen oder „unsichtbare“ innere Schäden erkennen, die herkömmliche optische Systeme übersehen könnten. Das integrierte Bildverarbeitungssystem bewertet Farbe, Form, Dichte und Oberflächenstruktur gleichzeitig und ermöglicht dadurch eine äußerst präzise Identifizierung fusariumbefallener Körner aus verschiedenen Perspektiven.

• AI-gestützte Erkennung: Ein herausragendes Merkmal der MEYER-Technologie ist der Einsatz von künstlicher Intelligenz (AI) und Deep-Learning-Algorithmen. Anstatt sich ausschließlich auf statische Grenzwerte zu stützen, sind MEYER-Sortierer mit AI-Systemen ausgestattet, die mit umfangreichen Bilddatenbanken von Getreide trainiert wurden. Das System „lernt“, selbst subtile Unterschiede zwischen leicht fusariumbefallenen und gesunden Körnern zu erkennen – etwa leichte Schrumpfungen, rosafarbene Verfärbungen im Keimbereich oder charakteristische Formabweichungen. Dieser AI-basierte Ansatz sorgt für eine sehr hohe Klassifizierungsgenauigkeit, selbst bei minimalen oder frühen Schadensstadien. Laut MEYER kann das System Unterschiede auf Pixelebene erkennen. In der Praxis bedeutet dies eine zuverlässigere Entfernung fusariumbefallener Körner bei gleichzeitig minimaler Fehlklassifikation, sodass gute Körner nicht unnötig aussortiert werden. Das reduziert Produktverluste und steigert die Effizienz.

• Effektive Entfernung von Schimmel und Toxinquellen: MEYER-Maschinen haben sich als äußerst effektiv bei der Aussortierung verschimmelter und verfärbter Körner erwiesen. Beispielsweise ist der MEYER CG-Rutschensortierer in der Lage, verschimmelte, verfärbte, gebrochene Körner und andere Verunreinigungen zuverlässig zu entfernen. Im Zusammenhang mit Fusarium bedeutet dies, dass sichtbare Schimmelspuren – wie weißliche oder rosafarbene Beläge – sowie typische Verfärbungen gezielt erkannt und ausgeschleust werden. Durch die Entfernung dieser Körner wird die Fusarium-Belastung erheblich reduziert. Praxiserfahrungen zeigen, dass der Einsatz optischer Sortierer vor dem Mahlprozess zu deutlich niedrigeren DON-Werten im Mehl führt, da die Hauptquelle des Toxins – infizierte Körner – bereits frühzeitig entfernt wird. Diese vorbeugende Maßnahme ist deutlich effizienter als nachträgliches Mischen oder Verdünnen belasteter Partien.

• Hoher Durchsatz und präzise Ausschleusung: In der industriellen Getreideverarbeitung spielt Geschwindigkeit eine entscheidende Rolle. MEYER-Optiksortierer sind für hohe Durchsatzleistungen ausgelegt – bestimmte Modelle verarbeiten mehrere Tonnen Weizen pro Stunde und prüfen dabei jedes einzelne Korn sorgfältig. Selbst kompakte Modelle wie der MEYER M2 erreichen Leistungen von rund 2 Tonnen pro Stunde bei einer Sortiergenauigkeit von über 99,9 % bei der Trennung von guten und defekten Körnern. Entscheidend für diese Leistung sind die patentierten Maglev Ejectors®, berührungslose Hochgeschwindigkeitsventile, die fehlerhafte Körner punktgenau mittels Druckluft ausstoßen. Diese arbeiten mit bis zu 1.200 Ausschleusungen pro Sekunde und reagieren innerhalb von Millisekunden. Dadurch wird selbst bei hoher Fördergeschwindigkeit kein kontaminiertes Korn übersehen, während gleichzeitig der Verlust guter Körner auf ein Minimum reduziert wird.

• Anpassungsfähig und benutzerfreundlich: MEYER berücksichtigt, dass jede Verarbeitungsanlage individuelle Anforderungen hat. Die optischen Sortierer verfügen über flexible Einstellungen und Programme, die an unterschiedliche Fusarium-Belastungen angepasst werden können. Bediener können die Empfindlichkeit einstellen, definieren, welcher Grad an Verfärbung zur Ausschleusung führt, und verschiedene Sortierprogramme für unterschiedliche Weizensorten oder Erntebedingungen speichern. Trotz der komplexen Technologie sind die Systeme mit einer benutzerfreundlichen und intuitiven Oberfläche ausgestattet. So können Mitarbeitende in der Lebensmittelverarbeitung den Sortierprozess überwachen und anpassen, ohne spezialisierte technische Schulungen absolvieren zu müssen. Zudem stehen Fernüberwachung und Diagnosesysteme zur Verfügung, sodass das MEYER-Supportteam bei Bedarf schnell unterstützen und Ausfallzeiten minimieren kann.

In Kombination machen diese Eigenschaften MEYER-Optiksortierer zu einer führenden Lösung zur Kontrolle von Fusarium-Kontamination. Sie vereinen fortschrittliche Sensortechnologie mit intelligenter Software und erreichen damit etwas, das manuelle Methoden nicht leisten können – eine nahezu fehlerfreie Entfernung infizierter Körner im industriellen Maßstab. Die folgende Tabelle fasst einige zentrale Funktionen zusammen und zeigt, wie sie gezielt zur Erkennung fusariumbefallenen Weizens beitragen:

Funktionen moderner optischer Sortiersysteme zur Erkennung von Fusarium

Funktion	Rolle bei der Identifizierung fusariumbefallener Körner
Hochauflösende Farbkameras	Erkennt feine Farbunterschiede auf jedem einzelnen Korn. Fusariumbefallener Weizen erscheint häufig aufgehellt, blass oder weist rosafarbene Schimmelschattierungen auf; hochauflösende RGB-Kameras erfassen diese Verfärbungen auch bei hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten, die dem menschlichen Auge entgehen könnten.
Form- und Größenanalyse	Erkennt geschrumpfte oder verformte Körner. Fusariumschäden führen typischerweise dazu, dass Körner kleiner, dünner oder deformiert sind. Das Bildverarbeitungssystem des Sortierers misst die Form jedes einzelnen Korns und scheidet diejenigen aus, die vom normalen, gesunden Profil abweichen.
Nah-Infrarot-(NIR)-Sensoren	Erkennt interne oder nicht sichtbare Anzeichen einer Fusarium-Infektion. NIR-Sensoren können Körner mit veränderter innerer Zusammensetzung oder verborgenem Pilzbefall identifizieren, selbst wenn keine deutlichen visuellen Symptome erkennbar sind. Diese spektrale Analyse bietet eine zusätzliche Sicherheitsebene für die Erkennung infizierter Körner, die äußerlich gesund erscheinen.
AI-Erkennungsalgorithmen	Erkennt und lernt komplexe Muster von Fusariumschäden. Fortschrittliche Sortiersysteme wie die von MEYER nutzen AI-Modelle, die mit Tausenden von Kornbildern trainiert wurden. Dadurch erhöht sich die Genauigkeit bei der Unterscheidung zwischen tatsächlich kontaminierten Körnern und harmlosen optischen Abweichungen, was Fehlklassifikationen reduziert und eine gleichbleibend zuverlässige Entfernung fusariumbefallenen Getreides sicherstellt.
Hochgeschwindigkeits-Druckluftauswerfer	Entfernt befallene Körner schnell und präzise. Leistungsstarke Druckluftdüsen, die exakt mit den Sensorsignalen synchronisiert sind, schleusen fusariumbefallene Körner innerhalb von Millisekunden aus. Die Präzision von Systemen wie den Maglev-Auswerfern von MEYER sorgt dafür, dass ausschließlich das betroffene Korn entfernt wird, während der Verlust benachbarter gesunder Körner auf ein Minimum reduziert wird. Selbst bei Durchsatzleistungen von mehreren Tonnen pro Stunde wird aufgrund der schnellen Reaktionszeit kein kontaminiertes Korn übersehen.
Vollspektrum-Beleuchtung	Verbessert die Erkennung feiner Symptome. Eine kontrollierte Beleuchtung mit Vollspektrum-LEDs sorgt dafür, dass Weizenkörner im Sortierer unter lichtähnlichen Bedingungen ausgeleuchtet werden, wodurch Farbunterschiede oder Schimmelwachstum für die Kameras deutlicher sichtbar werden. Diese gleichmäßige Ausleuchtung stellt sicher, dass selbst leichte rosafarbene Verfärbungen durch Fusarium zuverlässig erkannt werden und erhöht so die Gesamterkennungsrate.

Fazit

Die Fusarium-Kontamination von Weizen stellt für die Lebensmittelverarbeitungsindustrie eine anhaltende Herausforderung dar – sie gefährdet die Lebensmittelsicherheit, mindert die Getreidequalität und kann erhebliche wirtschaftliche Verluste verursachen. Traditionelle Methoden zur Erkennung oder Entfernung fusariumbefallener Körner stoßen häufig an ihre Grenzen, doch moderne optische Sortiertechnologie bietet eine leistungsfähige Lösung. Durch den Einsatz hochentwickelter Kameras und intelligenter Algorithmen können optische Sortierer fusariumbeschädigte Körner mit bisher unerreichter Präzision identifizieren und entfernen. So wird der Schutz vor schädlichen Mykotoxinen wie DON verbessert und die Qualität weizenbasierter Produkte gesichert.

Die optischen Sortiersysteme von MEYER veranschaulichen die heute verfügbaren technologischen Möglichkeiten für Mühlen und Getreideverarbeiter. Mit multispektralen Kameras, AI-gestützter Defekterkennung und extrem schnellen Ausschleusmechanismen sind MEYER-Maschinen in der Lage, die Fusarium-Belastung im verarbeiteten Weizen deutlich zu reduzieren – bei gleichzeitig hohem Durchsatz und maximaler Ausbeute an qualitativ einwandfreiem Produkt. Unternehmen, die solche Systeme einsetzen, gewinnen eine entscheidende zusätzliche Sicherheitsebene: Sie können Mehl und andere Weizenprodukte mit hoher Zuverlässigkeit gemäß strenger Sicherheits- und Qualitätsanforderungen liefern.

Die Investition in optische Sortiertechnologie wird zunehmend zum Branchenstandard im Kampf gegen Mykotoxine. Sie fungiert als kritischer Kontrollpunkt (CCP) im Rahmen von Lebensmittelsicherheitskonzepten und entfernt Kontaminationen, bevor sie in Endprodukte gelangen. Moderne optische Sortierer wie die von MEYER tragen somit wesentlich dazu bei, dass der Weizen für Brot, Pasta oder Frühstücksprodukte sauber, sicher und frei von Fusarium ist. Diese Technologie schützt nicht nur die öffentliche Gesundheit, sondern verschafft Unternehmen der Lebensmittelbranche auch Sicherheit und einen Wettbewerbsvorteil bei der Bereitstellung hochwertiger und sicherer Produkte.

Literaturverzeichnis

1. Canadian Grain Commission – Identifying wheat and barley seed affected by Fusarium head blight. grainscanada.gc.ca. (Beschreibt die Ährenfusariose, fusariumbefallene Körner, Mykotoxinbildung und wirtschaftliche Auswirkungen.)
2. Wegulo, S.N. & Dowell, F.E. (2008). Near-infrared versus visual sorting of Fusarium-damaged kernels in winter wheat. Can. J. Plant Sci. 88:1087–1089. ars.usda.gov. (Weist darauf hin, dass Ährenfusariose geschrumpfte und verfärbte Körner verursacht, Ertrag und Qualität mindert, Mykotoxine wie DON und Zearalenon produziert und die Grenzen visueller Sortierung im Vergleich zur NIR-Sortierung diskutiert.)
3. Carmack, W.J. et al. (2020). Optical sorter-based selection effectively identifies Fusarium head blight resistance in wheat. Front. Plant Sci. 11:1318. frontiersin.org. (Berichtet, dass optische Sortierung effektiv zur Reduzierung von DON und fusariumbefallenen Körnern beiträgt, und beschreibt die gesundheitsschädlichen Auswirkungen von DON auf Mensch und Tier.)