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Dies ist der zweite Teil der Artikelserie über "Gifte" in Lebensmitteln. Darüber hinaus gibt es zu zwei Stoffen dieser Themengruppe noch Extra Artikel: Über Nitrat und Nitrit und über Dioxine. Umweltkontaminanten sind Rückstände von Stoffen die über die Umwelt auf das Lebensmittel kommen. Dem gegenüber sind Rückstände noch nachweisbare Mengen von Stoffen, die man bewusst dem Lebensmittel oder der Pflanze und dem Tier zugesetzt hat.
In die Gruppe der Kontaminanten zählen daher Schwermetalle und schwer abbaubare organische Verbindungen die der Mensch in die Natur "entlässt", zu den Rückständen dagegen Pflanzenschutzmittel, Tierarzneistoffe, Stoffe gegen Schädlinge. Der Artikel gibt den Stand der Wissenschaft von 1999 wieder, als ich meine berufliche Orientierung von der Lebensmittelchemie auf Softwaretechnik geändert habe.
Für den Verbraucher wichtiger sind die so genannten DK und NOEL Werte.
Daher gibt es zusätzlich Empfehlungen seitens des Gesundheitsministeriums z.B. die nur alle 2 Wochen Innereien zu essen, um zu Vermeiden das durch ein Ernährungsverhalten eine Gefahr auftritt. Aber selbst wenn der DK im Einzelfall überschritten sein sollte so sind bei der Berechnung und Bestimmung des NOEL Wertes so große Sicherheitsfaktoren beinhaltet, das man sich wirklich Mühe geben muss an dem Schadstoff zu erkranken.
Viele Schwermetalle sind für Mensch und Tier giftig. Trotzdem werden Sie von unserer Zivilisation in großem Maße eingesetzt und gelangen so in die Umwelt, und damit auch auf Lebensmittel. Eine Reihe von Schwermetallen hat auch gesundheitliche Bedeutung.
Das Blei wurde in den letzten Jahrzehnten in enormen
Mengen in die Umwelt freigesetzt, manche Autoren sprechen schon vom "Bleizeitalter". Doch seit
einigen Jahren gehen die Emissionen zurück. Früher war in Deutschland die wichtigste Quelle für
Blei das Benzin, das die Verbindung Tetraethylblei als Antiklopfmittel enthielt. Heute ist der
größte Teil des Benzins bleifrei. Damit sind die Emissionen heute schon um 95 % gegenüber dem
Wert von vor 15 Jahren zurückgegangen. Doch noch gibt es andere Bleiquellen: Alte Wasserrohre,
Zinngeschirr und billige Glasuren können Blei freisetzen. Dies findet man vor allem bei
ausländischer Ware mit schlechter Verarbeitung. In Osteuropa wird Blei noch in großem Maße
emittiert durch bleihaltiges Benzin oder die Verbrennung von Braunkohle ohne Filterung.
In den Nahrungsmitteln findet sich Blei vor allem durch Ablagerung auf Pflanzenteilen, so z.B. früher auf dem Gemüse neben Straßen bis in 30 m Entfernung. Fische und Pilze können auch Blei anreichern und dabei sehr hohe Mengen dieses giftigen Stoffes aufnehmen. Dies gilt bei uns vor allem für Fische, die am Meeres- und Flussboden den Schlamm durchwühlen wie z.B. Schollen.
Die früher größte Hauptbelastungsquelle war grünes Gemüse durch die Freisetzung des Bleis durch Fahrzeuge, heute gewinnen Fische und Pilze und das Blei aus Wasserrohren mehr an Bedeutung, da die Belastung durch Gemüse stark zurückgegangen ist.
Von Bedeutung ist Blei vor allem für Säuglinge und Kleinkinder, da diese wesentlich empfindlicher auf das Schwermetall reagieren als Erwachsene. Blei wird in die Knochen eingelagert und hemmt zahlreiche Enzyme, darunter die Hämoglobinsynthese, so das es bei akuter Vergiftung zu grauer, farbloser Haut und blauen Lippen kommt. Obgleich die Bleiemissionen in den letzten Jahren stark zurückgegangen sind ist eine weitere Reduktion wünschenswert. Derzeit wird ein Fünftel der Menge aufgenommen die als duldbar eingestuft wird. Dieser Durchschnittswert kann jedoch örtlich stark schwanken, da Blei auch bei Verbrennungen von schwefelhaltigen Materialen wie Braunkohle in die Luft emittiert wird und aus Anstrichen in die Umwelt gelangt. Wer alte Bleirohre verlegt hat sollte vor der Entnahme von Trinkwasser das Wasser einige Zeit laufen lassen, wenn es längere Zeit in den Rohren stand (z.B. über Nacht).
Cadmium ist eine Element, dessen Gefahr man erst durch eine Massenvergiftung in Japan 1955 erkannte. Cadmium kommt vergesellschaftet mit Zink und Phosphat vor und wird dadurch unfreiwillig in größerer Menge freigesetzt wenn diese Elemente verarbeitet werden.
Industriell eingesetzt wird Cadmium in orange-roten Farben z.B. in Glasuren, früher auch in Farben für Kinder wie Handmalstiften! Cadmium findet sich in größerer Menge in Zinkhaltigen Dosen, aber auch ubiquitär in der Umwelt durch Verbrennungen und phosphathaltigen Dünger. Cadmium verteilt sich in Pflanzen recht gut, so das man hier nicht wie bei Blei den Gehalt durch das Entfernen äußerer Blätter reduzieren kann. Akkumuliert wird Cadmium dagegen durch Fische, in inneren Organen z.B. Niere und durch Pilze.
Sehr hohe Dosen von Cadmium führt zur Knochenerweichung und Nervendegeneration (itai-itai Krankheit). Derartig hohe Aufnahmemengen sind allerdings bei uns nur durch exzessiven Genuss von Wildpilzen zu erreichen. Trotzdem ist im Durchschnitt mit 0,24 mg/Woche schon bei die Hälfte der duldbaren Wochendosis von 0.5 mg/Woche erreicht. Eine Sonderrolle haben Arbeiter in Metallhütten: Cadmium wird leicht gasförmig und kann dann eingeatmet werden, eingeatmetes Cadmium wird aber zu 95 % aufgenommen, während aus der Nahrung nur 5 % des Cadmiums aufgenommen werden.
Quecksilber ist ein Stoff der sowohl in anorganischer Form (als Metall, Metalldampf, Metalloxid) wie auch organischer Form vorkommen kann. Anorganisches Quecksilber ist für den Menschen relativ ungefährlich, wenn man von Quecksilberdämpfen einmal absieht. Anders sieht es bei organischem Quecksilber aus. Dieses kann der Körper sehr rasch aufnehmen. Das grundlegende Problem dabei ist das anorganisches Quecksilber in der Umwelt zu organischem Quecksilber umgebaut werden kann.
Quecksilber selbst wirkt giftig auf die Bildung der roten Blutkörperchen und vor allem das Gehirn wo es zu dauerhaften Schädigungen kommen kann. Obgleich die Belastung der Umwelt durch industrielle Abwässer (als Schleimbekämpfungsmittel in Papierfabriken, bei der Verbrennung von Steinkohle) zurückgegangen ist, wird Quecksilber noch immer in der Biokette gefunden, da es ein sehr edles Metall ist und so nur in geringem Maße aus dem biologischen Kreislauf verschwindet.
Die wichtigste Belastungsquelle sind heute Fische, da Bakterien im Meer leicht das Quecksilber in organisches Quecksilber umwandeln, welches sich wiederum im Fett anreichert. Darüber hinaus ist Quecksilber auch in Wildpilzen und Nieren zu finden. Obgleich beim Durchschnitt der Bevölkerung die Aufnahme unter der minimalen duldbaren Dosis liegt kann bei reichhaltigem Fischverzehr dieser Wert leicht überschritten werden.
Lange Zeit glaubte man, Chlororganische Verbindungen kommen in der Natur nicht vor und werden nur vom Menschen bewusst erzeugt. Von den vielen chlororganischen Verbindungen, sind die besonders gefährlich, die sehr viel Chlor enthalten. Das Chlor schirmt die Kohlenstoffatome vor dem Abbau ab. Es handelt sich vier verschiedene Verbindungen, die im folgenden besprochen werden. Inzwischen hat man zahlreiche chlororganische Substanzen in der Natur gefunden, die teilweise von Mikroorganismen und Pflanzen als Schutz vor Fressfeinden gebildet werden oder beim abbau von organischer Materie entstehen. Vor allem maritime Organismen bilden diese recht oft: Kein Wunder, enthält Meerwasser auch viel Chlor in Form von Chlorid. Es gibt allerdings immer noch einen großen Unterschied in den freigesetzten Mengen und vor allem der Tatsache, dass viele schwer abbaubare chlororganische Verbindungen vom Menschen nahezu ubiquitär verbreitet werden. Bei biologisch erzeugten Substanzen findet sich immer eine lokale Anreicherung in einem Organismus oder einem Bereich eines Ökosystems.
Polychlorierte Biphenyle (PCB) sind in der Vergangenheit sehr häufig als sehr
stabile Verbindungen in der Industrie eingesetzt worden. Sie sind nicht brennbar, thermisch
stabil und vertragen sowohl hohe wie tiefe Temperaturen. Man hat sie daher oft zur Wärme- und
Kälteübertragung in Transformatoren, Kompressoren, als Weichmacher in Kunststoffen und
Anstrichmitteln. Chemisch handelt es sich um Gemische mit einem festgelegten Chlorierungsgrad,
aber einer Vielzahl unterschiedlicher Verbindungen. Die obige Verbindung ist z.B. ein Beispiel
für ein zu 60 % chloriertes PCB.
Da sie aber in der Umwelt kaum abgebaut werden, reichern sie sich sehr leicht dort an. Nachdem man PCB's sogar in Gegenden weitab jeder Zivilisation gefunden hat (sogar in der Antarktis), begann ein Umdenken und heute sind Sie zumindest in offenen Systemen nicht mehr im Einsatz.
PCB's selbst wirken als unspezifischer Enzymhemmer und fördern das Wachstum bösartiger Tumore. Bei der aufgenommenen Menge die derzeit bei 0.3 mg/Tag liegt ist dies noch nicht zu beobachten, jedoch nimmt durch die Anreicherung im Fett ein Säugling mit der Muttermilch 2-3 mg auf. So existiert noch keine endgültige gesundheitliche Bewertung. Die Empfehlung liegt daher die Aufnahme zu minimieren und die Belastung der Umwelt durch Austausch zu minimieren.
Die eigentliche Gefahr ist das PCB's direkte Vorläufer von Dioxinen und Furanen sind. Aus der obigen Verbindung kann z.B. nur durch Einfügen eines Sauerstoffatom ein sehr gefährliches Dibenzofuran gebildet werden. Dies kann bei einem Brand leicht geschehen und hat auch dazu geführt, dass man PCB's langsam aus Kompressoren und Transformatoren entfernt.
Perchlorethylen (PER) ist ein in Reinigungen ein
weiterverbreiteter Stoff zur Entfernung von Fetthaltigen Flecken. Zur Entfettung wird es auch in
anderen Industrien wie der Reinigung von Metall oder Leiterplatten in großen Tauchbädern
eingesetzt. Der typische süßliche Geruch, der Reinigungen umgibt, stammt von PER.
Da PER jedoch leicht flüchtig ist und sich im Fett einlagert und ähnlich giftig wirkt wie die PCB's ist heute der Verkauf von Lebensmitteln direkt neben Reinigungen untersagt, darüber hinaus versucht man PER durch leichter abbaubare, aber immer noch chlorhaltige Lösungsmittel zu ersetzen. Da PER wie alle flüchtigen chlorhaltigen Stoffe die Ozonschicht schädigt, ist dies jedoch auf Dauer kein Ausweg.
Bekannt sind Fälle geworden wo Hühner gestorben sind, als Sie mit PER entfettetes Futter erhalten haben. Die Dosis dabei liegt aber um ein vielfaches höher als bei der Aufnahme über die Luft.
Die
ersten Insektizide die auf dem Markt waren, hatten einen großen Chloranteil. Dazu gehört auch das
hier abgebildete Dichlor-Dibenzo-Trichlorethan (DDT). Diese Insektizide sind leicht herzustellen
und wirken relativ dauerhaft und breit. Dazu gehören noch die Stoffe Lindan, Methoxychlor, Aldrin
und Dieldrin. Endrin, Endodulfan und viele andere.
Heute sind diese Insektizide in den Industrieländern verboten, aber z.B. ist DDT in den Entwicklungsländern zur Bekämpfung der Malaria noch im Gebrauch. DDT und andere Insektizide reicherten sich in der Nahrungskette an und führten so z.B. bei Fischen und Robben zu Tumoren, Darmveränderungen und Unfruchtbarkeit. Eine ähnliche Wirkung wird auch beim Menschen befürchtet.
Seit dem Verbot in den Industrieländern Mitte der siebziger Jahre, hat sich die Belastung seit 1982 auf einem gleichmäßigen Pegel eingependelt, so dass heute zwar keine Gefahr mehr droht, die Belastung aber auch nicht zurückgeht, da diese Stoffe in der Umwelt nur sehr langsam abgebaut werden.
![3,4 Benzo [a] Pyren](img/benzpyren.gif)
Bei dieser Stoffklasse handelt es sich ausnahmsweise nicht
um Stoffe die der Mensch produziert, sondern die bei Verbrennungen von organischen Stoffen wie
Holz, Fleisch, Kunststoffen, Abfall etc., als Nebenprodukte entstehen. Benzpyren (genauer gesagt:
3,4 Benzo [a] pyren) das hier abgebildet ist gilt als der bekannteste Polycyclische Aromaten
(PAK). Wie viele andere PAK ist dieser Stoff krebserregend. Es gibt daher einen Grenzwert von
1µg/kg Lebensmittel.
Auf Lebensmittel kommen PAK's vor allem durch zwei Emissionsquellen: Auf Pflanzen durch die Abgase von Kraftfahrzeugen, Einzelfeuerungsanlagen und Heizungen. Diese Mengen sind jedoch gering und nicht besorgniserregend. Zudem können die äußeren Teile der Pflanze entfernt oder gründlich gewaschen werden. Wichtiger ist das andere Lebensmittel mit gezielt erzeugtem Rauch zusammenkommen wie z.B. beim Räuchern von Fleisch, Wurst, Fisch und Käse. Hier ist die Einhaltung der Räuchertemperatur, und die Art wie der Rauch erzeugt wird wichtig. Eine Temperatur von 400-700 Grad sollte eingehalten werden. Trotzdem findet man in Schwarzgeräucherten Lebensmitteln oft noch mehr als die zugelassene Höchstmenge.
Die Hauptquelle für PAK's ist aber zumindest im Sommer unsachgemäßes Grillen. (Dabei wird zudem meist auch noch krebserregendes Acrolein gebildet). Beim Grillen sollte das Grillgut nie braun oder schwarz werden und es sollte keine Möglichkeit bestehen, dass Fett in die Holzkohle tropft. Da Benzpyren reichlich im Rauch vorkommt ist es am sichersten, wenn das Grillgut senkrecht zur Flamme steht.
Ab und an findet man PAK's auch in Lebensmitteln in denen sie sonst nie zu finden sind, so vor einigen Jahren im Bier, als das Getreide beim Mälzen mit zu hoher Temperatur gedörrt wurde.
Radioaktive Isotope sind spätestens seit Tschernobyl im
Gespräch. Unbestritten ist das seit Beginn der Atomwaffentests mit einem Höhepunkt zu Beginn der
sechziger Jahren, die Belastung durch radioaktive Isotope wesentlich höher ist als noch vor Ende des
zweiten Weltkrieges. Die bei dem Zerfall von radioaktiven Stoffen freiwerdende radioaktive
Strahlung führt zu Zellschäden oder im noch schlimmeren Fall zu DNA Schäden und damit zu Krebs
oder Erbgutschädigungen. Dabei wirken auch Strahlungsarten wie Alpha und Beta Strahlung, die
außen schon durch die Kleidung oder die Haut abgeschirmt werden, im Innern des Körpers aber am
Wirkort lokale Schädigungen hervorrufen können.
Wo ein radioaktives Element wirkt hängt von seinen chemischen Eigenschaften ab. Jod sammelt der Körper z.B. in der Schilddrüse weil dort die Jodhaltigen Wachstumshormone Trijodtyronin und Tetrajodthyronin (Thyroxin) gebildet werden, Strontium ist chemisch dem Calcium verwandt und wird in den Knochen eingelagert. Cäsium dagegen verhält sich relativ indifferent und verteilt sich im ganzen Körper.
Radioaktive Isotope verhalten sich wie normale chemische Elemente. So findet man radioaktives Cäsium dort wo man auch normales Cäsium findet. Die Halbwertszeit eines Nuklids ist wesentlich wie gefährlich es ist. So war direkt nach Tschernobyl das radioaktive Jod (Halbwertszeit 8 Tage) Grund zur Besorgnis, während 10 Jahre später dieses vollständig zerfallen ist und die Nuklide von Cäsium und Strontium mit Halbwertszeiten von 37 und 28 Jahren die meiste Aufmerksamkeit verdienen.
Im Vergleich zu der Belastung Anfang 1961 war auch die Belastung durch Tschernobyl nur ein Zehntel dessen was damals "normal" war. Man schätzt die zusätzliche Aufnahme von Radionuklide pro Jahr durch Tschernobyl auf 0.04-0.26 mS pro Jahr. Zum Vergleich die normale Belastung liegt bei 2 mS pro Jahr, davon 0,38 mS durch Nahrungsmittel.
Für die Allgemeinheit ist heute die Belastung durch Radionuklide als gering einzustufen. Ausnahmen sind zwei Lebensmittel bei denen sie angereichert vorkommen: Wildpilze und Wildfleisch. Pilze reichern aktiv bestimmte Nuklide wie Cäsium aus dem Boden an. Wildtiere essen diese Pilze. Wer allerdings nicht jeden Tag Wildschwein mit Pfifferlingen isst (auch wegen der Schwermetalle in Wildpilzen nicht zu empfehlen) dürfte keinerlei Gefährdung haben.
Zum Thema Lebensmittelchemie/recht Ernährungsberatung ist bislang ein Buch von mir erschienen:
Das Buch Was ist drin?: Die Tricks der Industrie bei der Lebensmittelkennzeichnung verstehen und durchschauen
Der größte der vier Teile entfällt auf eine Beschreibung der technologischen Wirkung, des Einsatzzweckes und der Vorteile - wie auch bekannter Risiken - von Zusatzstoffen. Dieser Teil ermöglicht es, schnell nachzuschlagen, was sich hinter bestimmten Stoffen auf der Verpackung verbirgt.
Der letzte Teil zeigt beispielhaft an 13 Lebensmitteln, wie man ein Zutatenverzeichnis sowie andere Angaben liest, was man schon vor dem Kauf für Informationen aus diesem ableiten kann, die einem helfen, Fehlkäufe zu vermeiden und welche Tricks Hersteller einsetzen, um Zusatzstoffe zu verschleiern oder ein Produkt besser aussehen zu lassen, als es ist.
Geplant ist für das Jahr 2011 ein zweites Buch mit dem Titel „Das ist drin!“. Es ist eine Ergänzung zu dem ersten Buch. Es wird die einzelnen Lebensmittelgruppen genauer beschreiben und neben Angaben über den Nährwertgehalt, ernährungsphysiologische Bedeutung (die man auch in anderen Büchern findet) auch die eingesetzten Zusatzstoffe, mögliche Rückstände und Kontaminationen beschreiben.
Beide Bücher wenden sich an interessierte Laien, wobei ich mich speziell auf den Themenbereich Kennzeichnung und Zusatzstoffe konzentriere, da es sehr viele Bücher zum Thema Ernährung oder die Inhaltsstoffe der Grundnahrungsmittel gibt. Dagegen wird der Bereich der verarbeiteten und verpackten Lebensmitteln und die rund 300 möglichen Zusatzstoffe meist ignoriert. Des weiteren gibt es kaum Bücher für den Laien, die über die rechtlichen Grundlagen oder was die Angaben auf den Verpackungen bedeuten informieren. Die meisten haben dann auch eine Zielsetzung, wie die Industrie anzuprangern oder eine vorgefasste Meinung dem Leser näher zu bringen. Ich halte es für wichtiger den Leser zu befähigen selbst sich eine eigene Meinung zu bilden. Dass dies auch Kritik mit einschließt, zeigt sich durchaus im letzten Teil des Buchs „Was ist drin?“, da die meisten dort besprochenen Lebensmittel Mängel in der Kennzeichnung haben, Zusatzstoffe zur Täuschung eingesetzt werden oder Aufmachung und Inhalt im krassen Gegensatz stehen. Diese abschreckenden Beispiele sind aber gerade deswegen besonders lehrreich.
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