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Doctoral Thesis
2006
Micronutrient malnutrition and the impact of modern plant breeding on public health in India: How cost-effective is biofortification?
Micronutrient malnutrition and the impact of modern plant breeding on public health in India: How cost-effective is biofortification?
Abstract (English)
Millions of people worldwide suffer from micronutrient malnutrition or ?hidden hunger?. The related deficiencies can have devastating consequences for the life, health and well-being of the affected individuals, but they may also perpetuate a vicious circle of undernutrition, low economic productivity and poverty. Hence, in many developing countries vitamin and mineral deficiencies are public health problems of primary concern. While economic development and rising incomes can only address undernutrition in the long run, conventional approaches also have weaknesses of their own. Therefore, ?biofortification? may be a promising intervention. The idea is to breed food crops for higher micronutrient content, which can be done through cross-breeding or genetic engineering. Targeting staple crops that fortify themselves has several advantages: the enriched crops simply follow the normal food chain and are eaten by the poor in bigger quantities. Moreover, the underlying germplasm of micronutrient-rich crops only needs to be developed once and can then be used around the world ? and farmers can grow and reproduce biofortified crops year on year and share the micronutrient-dense seeds. Therefore, the initial investments in R&D of biofortification can be followed by a continuous stream of benefits that accumulates over time and space, which suggests that biofortification can be a very cost-effective intervention. However, a more rigorous and comprehensive assessment of biofortification is still outstanding. This book has been written to narrow this knowledge gap and to offer a sound basis for future research and policy decisions regarding biofortification ? covering both, crops that are produced through conventional breeding and genetically modified organisms (GMOs). For this ex ante evaluation of biofortification, an impact assessment of five different crops (iron-rich rice and wheat, zinc-rich rice and wheat and beta-carotene-rich Golden Rice) has been done for India to determine their effectiveness. The main contribution of this study lies in the development of a methodology that reproduces the whole sequence of effects between the cultivation of the micronutrient-rich crops and their ultimate health impacts, taking into account various micronutrient levels in the crops, different rates of adoption and acceptance, and the ensuing improvements in individual nutrition status. To this end in this book the disability-adjusted life years (DALYs) framework has been refined and applied to determine the disaggregate burden of disease of iron deficiency anaemia (IDA), zinc deficiency (ZnD) and vitamin A deficiency (VAD) in India. The assessment of the potential impact of the biofortified crops has been complemented by an economic evaluation, because mere effectiveness is a poor guide to policy making when resources are limited. Therefore, a cost-effectiveness analysis (CEA) and a cost-benefit analysis (CBA) have been carried out for each of the crops to determine their efficiency and their overall social profitability. The attributable costs of the R&D for the crops as well as the costs for related dissemination and extension activities within India have been juxtaposed to the expected health benefits. The resulting cost-effectiveness measure ($/DALY saved) has been compared to alternative micronutrient programmes and to benchmarks of international organisations for assessing public health interventions. By attaching a minimum value to each DALY saved, the benefits of biofortification were translated into monetary terms to calculate a lower bound of the social rates of return of the crops. These economic indicators could then be compared to those of other agricultural technologies. While conventionally bred biofortified crops are less contentious, genetically modified crops (GM crops) and, thus, the transgenic Golden Rice are controversially discussed in the ongoing debate about plant biotechnology. Therefore, related issues are discussed in more depth in special sections of this book, where the validity of common claims about Golden Rice is scrutinized.
The study concludes that biofortification has the potential to help control vitamin and mineral deficiencies in a lasting and sustainable way ? even though the commitment and the support of key stakeholders may be necessary to achieve its full impact. The various economic analysis have also shown that biofortification promises to be a very cost-effective, efficient and socially profitable intervention, both if compared to alternative public health measures and if compared to other agricultural innovations. Nevertheless, to control micronutrient deficiencies, the importance of a more comprehensive strategy is underlined; in such a strategy other micronutrient interventions like targeted supplementation, fortification, dietary diversification, nutrition education and poverty reduction may all have a role to play.
Abstract (German)
Schätzungen zufolge leiden über zwei Dritteln der Weltbevölkerung an Mikronährstoffmangel. Dieser ?verdeckte Hunger? kann verheerende Folgen für deren Leben, Gesundheit und Wohlbefinden haben. In vielen Ländern stellen diese Mangelerscheinungen ein Problem ersten Ranges für die öffentliche Gesundheit dar. Sind solche Mangelerscheinungen weitverbreitet, so schränken sie zudem die allgemeine Produktivität und das Wirtschaftswachstum ein. Wirtschaftliche Entwicklung kann nur langfristig dazu beitragen, das Problem der Mangelernährung zu lösen. Herkömmliche Ansätze zur Behebung des Problems haben ihre eigenen Schwächen. Daher könnten die jüngsten Entwicklungen in Bezug auf natürliche Anreicherung vielversprechend sein. Die zugrundeliegende Idee ist, Nahrungsmittelpflanzen mit erhöhtem Mikronährstoffgehalt zu züchten. Geschieht diese bei Grundnahrungsmitteln welche in der Ernährung der Armen überwiegen, so kann man davon ausgehen, dass die Zielgruppe automatisch erreicht wird.
Allerdings ist das Hauptargument ein ökonomisches: Da eine weitestgehend einmalige Investition in die Entwicklung dieser angereicherten Feldfrüchte verschiedenen Ländern nutzen kann, und da diese Pflanzen von Bauern überall nachgebaut und vervielfältigt werden können, könnte daraus fortgesetzt und weit gestreut Nutzen gezogen werden. Diese Investition verspricht daher akkumulierende Gewinne in Form von besserer Gesundheit, gesteigertem Gemeinwohl und Wirtschaftswachstum abzuwerfen. D.h. natürliche Anreicherung könnte sich als sehr kosteneffizient erweisen. In einer Welt des Mangels wiegt ein solches Argument schwer: Ressourcen im Gesundheitswesen besser zu nutzen, bedeutet Leben zu retten. Gegenwärtig befindet sich die Entwicklung von natürlich angereicherten Feldfrüchten in einem fortgeschrittenen Stadium. Es fehlt jedoch an einer gründlichen und umfassenden Einschätzung dieses Ansatzes. Um für zukünftige Forschungs- und Politikentscheidungen eine solide Basis zu schaffen, ist eine konsistente Analysen dieses neuartigen Ansatzes notwendig. Dies ist der Beitrag dieser Studie, die empirische auf Indien ausgerichtet ist. Nach einem umfangreichen und detaillierten Übersichtskapitel, in dem insbesondere aud der Sonderfall des Goldenen Reis diskutiert wird, wird im Hauptteil der Studie der analytische Ansatz für die Quantifizierung der durch Eisen-, Zink- und Vitamin A-Mangel verursachten Krankhietslast entwickelt. Dieser Ansatz baut auf der Methode der ?gesunden Lebensjahre? auf (engl. ?disability-adjusted life years? bzw. DALYs). Gegenüber früheren Studien werden hier allerdings die Gesundheitsfolgen der Mangelerscheinungen deutlicher herausgearbeitet und es werden mehr Ernährungs- und Krankheitsdaten verwendet. Die Anwendung dieses Modells auf Indien zeigt, dass durch Eisenmangel jährlich 4 Mio. gesunde Lebensjahre verloren gehen, durch Zinkmangel 2,8 Mio. und durch Vitamin A-Mangel 2,3 Mio. Gestützt auf ausführliche Nahrungsmittel-Konsumdaten einer repräsentativen Haushaltsbefragung in Indien, wird in der Studie für verschiedene Szenarien der Konsum der angereicherten Feldfrüchte simuliert. Die Ergebnisse zeigen, dass die angereicherten Getreidearten die Krankheitslast der drei Mangelerscheinungen über 50 Prozent reduzieren können. Aufbauend auf diesen geschätzten Gesundheitsnutzen wird eine Analyse der Kosteneffizienz durchgeführt. Die Kosten für die Bewahrung eines gesunden Lebensjahrs belaufen sich dabei auf 0,46-35,47 US$, wobei die Anreicherung mit Eisen am günstigsten und Goldener Reis etwas teuerer ist. In jedem Fall ist natürliche Anreicherung jedoch kosteneffizienter als alternativen Eingriffe, die 5-599 US$ kosten. Natürliche Anreicherung erfüllt auch die von internationalen Organisationen vorgeschlagenen DALY-Grenzwerte mit Leichtigkeit. Eine herkömmliche Kosten-Nutzen-Analyse ergibt einen interne Zinsfuß für die Entwicklung der verschiedenen angereicherten Feldfrüchte von 30-168 Prozent. Diese Ergebnisse liegen über den Renditen anderer landwirtschaftlicher Projekte.
Unter Beachtung der Einschränkungen von ex ante Analysen wird das günstige Ergebnis der Bewertung hervorgehoben. In Anbetracht der Schwankungen der Ergebnisse bei unterschiedlichen Projektionen, wird jedoch auch auf die Bedeutung des Engagements und der Unterstützung durch alle Akteure und Beteiligten hingewiesen, um das volle Potential natürlicher Anreicherung ausschöpfen zu können. Ebenso wird die Wichtigkeit einer umfassenden Strategie zur Bekämpfung von Mikronährstoffmangel als Problem der öffentlichen Gesundheit unterstrichen, welche eine Kombination verschiedener Eingriffe beinhaltet. Die derzeitigen Ergebnisse werden dahingehend bewertet, dass sie die laufenden Bemühungen um natürliche Anreicherung rechtfertigen. Zukünftige Forschung mag diese Ergebnisse bekräftigen und bestätigen, dass natürliche Anreicherung eine sehr kosteneffizienten Maßnahme ist die dazu beitragen kann Mikronährstoffmangel zu kontrollieren und verdeckten Hunger zu verringern.
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Notes
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Publication series
Published in
Faculty
Faculty of Agricultural Sciences
Institute
Institute of Agricultural Sciences in the Tropics (Hans-Ruthenberg-Institute)
Examination date
2006-06-12
Supervisor
Edition / version
Citation
Identification
DOI
ISSN
ISBN
Language
English
Publisher
Publisher place
Classification (DDC)
630 Agriculture
Original object
Standardized keywords (GND)
Sustainable Development Goals
BibTeX
@phdthesis{Stein2006,
url = {https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/5064},
author = {Stein, Alexander J.},
title = {Micronutrient malnutrition and the impact of modern plant breeding on public health in India: How cost-effective is biofortification?},
year = {2006},
school = {Universität Hohenheim},
}