Vom Bauernhof auf den Tisch: Chemische Verunreinigungen in Lebensmittel verstehen und bekämpfen.
Was sind chemische Verunreinigungen?
Chemische Verunreinigungen sind chemische Substanzen, die unbeabsichtigt in Lebensmitteln vorhanden sind und auf verschiedenen Stufen der Lebensmittelproduktion, -verarbeitung oder -vertrieb in das Produkt gelangen können [1]. Beispiele hierfür sind Schwermetalle, Tierarzneimittelrückstände, Pestizide, Umweltschadstoffe und Lebensmittelzusatzstoffe. Diese Stoffe werden zur Verbesserung der Ernteerträge oder zur Konservierung von Lebensmitteln verwendet, können aber bei übermäßiger Verwendung oder Einnahme zu ernsten gesundheitlichen Problemen für Verbraucher sorgen.
Was sind Quellen chemischer Verunreinigungen?
1. Pestizide und Düngermittel: Pestizide oder andere landwirtschaftliche Produkte werden eingesetzt, um Schädlinge abzuwehren, anzulocken oder zu kontrollieren. Die Verwendung von Pestiziden und Düngermittel kann zu einer chemischen Verunreinigung der Lebensmittel führen. Bestimmte Düngemittel können Schwermetalle wie Blei, Kadmium und Quecksilber [2] enthalten. Diese Schwermetalle können sich im Boden anreichern, von den Pflanzen aufgenommen werden und so ihren Weg in die Nahrungskette finden. Außerdem können Pestizide Rückstände auf Lebensmitteln hinterlassen, die für den Menschen potenziell giftig sind. Bei Konsum können diese sogar akute und chronische gesundheitliche Auswirkungen haben [3]. So etwas kann vor allem passieren, wenn die Anweisungen bezüglich der Dosierung und des Vorerntezeitraums nicht befolgt werden. Das Vorernte-Intervall ist ein (obligatorischer) Hinweis darauf, bis zu welchem Tage vor der Ernte das Pestizid auf die Pflanzen aufgebracht werden darf.
2. Umweltkontaminationen: Chemikalien wie Dioxine und polychlorierte Biphenyle (PCB) können durch die Industrie in die Umwelt gelangen und den Boden, das Wasser und die Luft kontaminieren. Da sie für die industrielle Nutzung hergestellt werden, sind sie sehr stabil und lassen sich nur schwer abbauen. Diese Chemikalien werden von Pflanzen aufgenommen und können sich im Fettgewebe von Tieren, die diese verzehren, anreichern und Lebensmittel wie Fleisch, Fisch und Milchprodukte verunreinigen [4, 5].
3. Lebensmittelzusatzstoffe und Verpackungen: Bestimmte Lebensmittelzusatzstoffe wie künstliche Farbstoffe, Geschmacksverstärker und Konservierungsmittel können Risiken für die menschliche Gesundheit darstellen [6]. Sie werden Lebensmitteln absichtlich zugesetzt, um den Geschmack oder die Farbe zu verbessern. Sie können aber auch bei übermäßigen Verzehr Risiken für den Verbraucher darstellen. Auch Verpackungsmaterialien können Chemikalien wie Bisphenol A (BPA) und Phthalate enthalten, die in Lebensmittel übergehen und zu Gesundheitsrisiken werden können [7]. Andere unerwünschte Chemikalien können nach Hitzeverarbeitungsmethoden wie Backen oder Frittieren gefunden werden. Bei einigen dieser Prozesse handelt es sich um natürliche Bestandteile des Lebensmittels, bei anderen um absichtlich verwendete Lebensmittelzusatzstoffe, Zutaten oder Verpackungsmaterialien. Zu den Chemikalien, die über die Verarbeitung in Lebensmittel gelangen, gehören: Acrylamid, Furan und Nitrosamine.
4. Mykotoxine: Bei Mykotoxine handelt es sich um natürlich vorkommende Toxine, die von Pflanzen unter bestimmten Bedingungen selbst produziert werden und sowohl für Menschen als auch Tiere schädlich sein können. Während in der Umwelt verschiedene Mykotoxine vorkommen, sind nur einige wenige in Lebensmitteln zu finden. Zu den Mykotoxinen, die für die menschliche Gesundheit von Belang sind, gehören Mykotoxine, die einige spezifische Eigenschaften aufweisen:
- Sie sind resistent gegenüber hohen Temperaturen, ohne ihre Toxizität zu verlieren.
- Mykotoxine können die Zellen von Menschen und Tieren schädigen
- Verschiedene Mykotoxine werden häufig mit bestimmten Nutzpflanzen in Verbindung gebracht z.B. Mais, Getreide oder Äpfel.
- Sie können zu langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen wie verschiedenen Krebsarten, Immunsuppression, Wachstumsverzögerung und anderen Toxizitäten führen.
- Einige Mykotoxine weisen antibiotische Eigenschaften auf, die sich auf die umgebenden Mikroorganismen auswirken können.
Wichtige Mykotoxine sind: Aflatoxine, Ochratoxine, Citrinin, Ergotalkaloide, Patuline, Trichothecene und Zearalenon.
5. Natürliche Toxine & Marine-Toxine (Meeresgifte)
Natürliche Toxine sind Stoffe, die von lebenden Organismen, einschließlich Pflanzen und Tieren, produziert werden und beim Verzehr schädlich oder giftig für Mensch und Tier sein können. Einige von ihnen kommen von Natur aus in Pflanzen vor und haben keine Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, wenn sie in normalen Mengen konsumiert werden.
Toxine |
Konsumgüter |
Alkaloide |
Tabak, Kaffee |
Glykoalkaloide (Solanin) |
Kartoffeln, Auberginen |
Cyanogene Glykoside |
Maniok, Bambussprossen, Aprikosenkerne |
Oxalsäure (Oxalate) |
Rhabarber, Spinat, Blattgemüse |
Amanitin, Gyromitrin, Muscarin, Phallotoxine |
Waldpilze |
Lektin |
Bohnen, Linsen |
Goitrogene |
Kohl, Blumenkohl, Brokkoli, Senf, Thunfisch |
Marine-Toxine sind Gifte, die von bestimmten Meeresorganismen wie Algen, Bakterien, Fischen und Schalentieren produziert werden. Die bekannteste Gefahr, die von Meeresgiften ausgeht, ist die Skombroid-Vergiftung. Diese entsteht, wenn der Mensch Histamin in großen Mengen zu sich nimmt. Während des Verwesungsprozesses von bestimmten Fischen, wandeln einige Bakterienarten die Aminosäure Histidin zu Histamin um. Das gefährliche: Histamine können sich im Fisch ansammeln, ohne dass sich der Geruch oder der Geschmack verändern [11].
Im Nachfolgenden findet sich eine Auflistung von natürlich vorkommenden Toxinen, die in Nahrungspflanzen vorkommen.
Toxine |
Krankheiten |
Konsumgüter |
Histamin |
Scombroidvergiftung (auch Histaminvergiftung genannt) |
Fisch und Meeresfrüchte |
Saxitoxin |
Paralytische Schalentiervergiftung |
Austern, Venusmuscheln, Jakobsmuscheln, Miesmuscheln |
Ciguatoxin |
Ciguatera-Vergiftung |
Tropische Fische |
Brevetoxin |
Neurotoxische Schalentiervergiftung |
Muscheln, Austern und Miesmuscheln |
Tetrodotoxin |
Tetrodotoxinvergiftung |
Kugelfisch, Oktopus, Seestern, Kaiserfisch |
Die Auswirkungen chemischer Gefahrenstoffe auf die menschliche Gesundheit
- Langfristige Auswirkungen auf die Gesundheit: Bei Aussetzung chemischer Schadstoffe über einen längeren Zeitraum, kann es zu chronischen gesundheitlichen Schäden kommen. Schwermetalle haben schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit, die in Form von Erkrankungen des Bewegungsapparates, neurodegenerativen Störungen und Störungen des reproduktiven Hormonhaushalts beobachtet wurden [8]. Chemische Gefahrenstoffe können auch zu einer erheblichen Nährstoffverarmung im Körper führen, was die Immunabwehr schwächt, die psychosozialen Fähigkeiten beeinträchtigt und eine intrauterine (=innerhalb der Gebärmutter) Wachstumsverzögerung verursacht [9]. Schwere Auswirkungen wie Asthma, Weichteilsarkome, Eierstockkrebs, Lungenkrebs und Störungen des Hormonsystems können ebenfalls durch Pestizide verursacht werden [8].
- Allergien und Überempfindlichkeiten: bestimmte Lebensmittelzusatzstoffe und Kontaminationen können bei empfindlichen Personen allergische Reaktionen auslösen, was zu verschiedenen Symptomen, von leichten Beschwerden bis hin zu schweren Reaktionen reichen, führen können [6].
Was kann gegen die chemische Verunreinigung von Lebensmitteln gemacht werden?
Um die chemische Verunreinigung in der Lebensmittelversorgungskette zu minimieren, werden verschiedene Maßnahmen ergriffen. Zu diesen Maßnahmen gehören:
- Verbesserte Tests und Erkennung: Fortschritte bei den Analysetechniken haben einen genaueren und empfindlicheren Nachweis von chemischen Verunreinigungen in Lebensmitteln ermöglicht [10]. So ermöglichen sogenannte „Schnelltests“ eine schelle Identifizierung kontaminierter Produkte, das wiederum einen rechtzeitigen Rückruf dieser ermöglicht und verhindert, dass die kontaminierten Produkte auf den Markt gelangen.
- Vorschriften und Normen: Es gibt Rechtsvorschriften, die den Gehalt an verschiedenen Chemikalien in Lebensmitteln regeln. Ungesunde Zusatzstoffe und Verfälschungsmittel (werden Produkten zugemischt, um diese zu strecken oder teurere Inhaltsstoffe zu ersetzen) dürfen nicht legal verwendet werden [8]. Verschiedene internationale Organisationen und Regierungen haben Grenzwerte für Pestizidrückstände in Lebensmittel festgelegt, die als Rückstandshöchstwerte (MRL) bezeichnet werden.
- Gute landwirtschaftliche Praxis: Die Förderung und Umsetzung nachhaltiger landwirtschaftlicher Praktiken wie des ökologischen Landbaus kann dazu beitragen, die Abhängigkeit von chemischen Düngemitteln und Pestiziden zu verringern und das Kontaminationsrisiko zu minimieren.
- Verbessertes Management in der Lieferkette: Rückverfolgbarkeitssysteme können dazu beitragen, Kontaminationsquellen in der Lebensmittelversorgungskette zu identifizieren und die Entfernung oder den Rückruf kontaminierter Produkte zu ermöglichen. Dadurch wird die Verbreitung kontaminierter Produkte auf dem Markt verhindert. Dazu gehören eine bessere Aufzeichnung, Überwachung und Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten.
Schlussfolgerung
Die Bemühungen zur Bekämpfung der chemischen Kontamination in der Lebensmittelversorgungskette erfordern die Zusammenarbeit verschiedener Interessensgruppen, einschließlich der Lebensmittelhersteller und der Verbraucher. Chemische Verunreinigungen stellen ein erhebliches Gesundheitsrisiko für die Verbraucher dar, wie z.B. chronische Auswirkungen und allergische Reaktionen.
Um das Problem wirksam anzugehen, wurden Fortschritte bei den Test- und Nachweismethoden erzielt, die eine genauere Identifizierung kontaminierter Produkte und einen sofortigen Rückruf ermöglichen. Außerdem wurden Vorschriften und Normen zur Begrenzung chemischer Rückstände in Lebensmitteln eingeführt. Die Förderung guter landwirtschaftlicher Praktiken, wie z.B. des ökologischen Landbaus, verringert die Abhängigkeit von chemischen Düngemitteln und Pestiziden und minimiert damit das Risiko einer Kontamination.
Durch die Einführung von Rückverfolgbarkeitssystemen und die Förderung der Zusammenarbeit zwischen allen beteiligten Parteien, wird dazu beigetragen, kontaminierte Produkte schnell zu identifizieren und vom Markt zu nehmen. Indem diese Maßnahmen weiter gefördert werden und eine kollektive Verantwortung entwickelt wird, kann darauf hingearbeitet werden, dass die Produkte sicher vom Erzeuger zum Verbraucher kommen.
Referenzen
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- Gambuś, F., & Wieczorek, J. (2012). Pollution of fertilizers with heavy metals. Ecological Chemistry and Engineering. A, 19(4-5), 353-360.
- WHO (2022). Pesticide residues in food. Available online: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/pesticide-residues-in-food
- WHO (2016). Dioxins and their effects on human health. Available online: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/dioxins-and-their-effects-on-human-health
- Schecter, A., Colacino, J., Haffner, D., Patel, K., Opel, M., Päpke, O., & Birnbaum, L. (2010). Perfluorinated compounds, polychlorinated biphenyls, and organochlorine pesticide contamination in composite food samples from Dallas, Texas, USA. Environmental health perspectives, 118(6), 796–802. https://doi.org/10.1289/ehp.0901347
- Joute, J. R., Chawhan, P., Rungsung, S., & Kirthika, P. (2016). Food additives and their associated health risks. International Journal of Veterinary Sciences and Animal Husbandry, 1(1), 1-5.
- Saraswat, R., Saraswat, D., & Yadav, M. (2019). Adverse effects of chemicals used in Food packaging materials on human health. International Journal of Emerging Technologies and Innovative Research, 6(6) 511-516 Available at: http://www.jetir.org/papers/JETIR1908A20.pdf
- Alengebawy, A., Abdelkhalek, S. T., Qureshi, S. R., & Wang, M.-Q. (2021). Heavy Metals and Pesticides Toxicity in Agricultural Soil and Plants: Ecological Risks and Human Health Implications. Toxics, 9(3), 42. MDPI AG. Retrieved from http://dx.doi.org/10.3390/toxics9030042
- Rather, I. A., Koh, W. Y., Paek, W. K., & Lim, J. (2017). The Sources of Chemical Contaminants in Food and Their Health Implications. Frontiers in pharmacology, 8, 830. https://doi.org/10.3389/fphar.2017.00830
- Rodriguez, R. S., O’Keefe, T. L., Froehlich, C., Lewis, R. E., Sheldon, T. R., & Haynes, C. L. (2020). Sensing food contaminants: advances in analytical methods and techniques. Analytical Chemistry, 93(1), 23-40.
- Government of Canada, Chapter 4: Food Safety Hazards