Untersuchung von organischen und anorganischen Kontaminanten in Lebensmitteln

Die Kontamination von Lebensmitteln mit Schadstoffen kann aus verschiedenen Gründen und auf unterschiedlichsten Wegen geschehen. Die Quellen für die Verunreinigungen können natürlichen Ursprungs (z.B. Verwitterung, Schimmelpilze), anthropogen als Folge der Industrialisierung (z.B. Rauchgase, Fabrikabwässer, Autoabgase) sein oder aus dem Kontakt von Lebensmitteln mit Verpackungsmaterial resultieren. Durch Aufnahme aus Boden und Wasser oder durch atmosphärische Ablagerungen können Schadstoffe in pflanzliche Lebensmittel und über die Nahrungskette auch in tierische Lebensmittel gelangen. Andere Kontaminanten können während des Herstellungsprozesses der Lebensmittel aus natürlichen Inhaltsstoffen entstehen (sogenannte „Food borne Contaminants“). Zum Schutz der öffentlichen Gesundheit ist es unerlässlich, den Gehalt an Kontaminanten auf toxikologisch vertretbare Werte zu begrenzen („as low as reasonably achievable“, ALARA). Hierzu sind analytische Methoden notwendig, die die verschiedenen Kontaminanten empfindlich und valide in einer Vielzahl von unterschiedlichen Lebensmitteln nachweisen können.

Folgende ausgewählte Parameter werden routinemäßig in unserem Hause in verschiedensten Lebensmitteln untersucht:

• Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) inclusive Benzo(a)pyren
• Polychlorierte Biphenyle (PCB)
• Dioxine und Furane
• Schwermetalle
• Mykotoxine
• 3-Monochlorpropan-1,2-diol (3-MCPD), Dichlorpropanole
• Weichmacher (Phthalate / Adipate) und andere Rückstände aus Verpackungen (Semicarbazid, 2-Ethylhexansäure (2-EHA), Photoinitiatoren (ITX, EHDAB))
• Acrylamid
• Furan
• Benzol
• Lösungsmittelreste (LCKW, Alkohole, Alkane)
• Aromatische Kohlenwasserstoffe (BTEX)
• Chlorphenole, Bromphenole
• Kohlenwasserstoffe
• Verbotene Farbstoffe (Sudanfarbstoffe)
• Tierarzneimittelrückstände

Acrylamid

Acrylamid kann u.a. während der Herstellung und Zubereitung (z.B. braten, backen, fritieren, rösten) von kartoffel- und getreidehaltigen Lebensmitteln aus natürlichen Inhaltsstoffen (Asparagin, reduzierende Zucker) entstehen. Aufgrund des kanzerogenen Potentials von Acrylamid sollte der Gehalt an Acrylamid in Lebensmitteln so gering wie möglich (as low as reasonable achivable - ALARA) sein.

Seit Veröffentlichung der schwedischen Studie beschäftigen wir uns mit der Acrylamid-Problematik und haben an ersten Beratungen des Bundes für Lebensmittelrecht und Lebensmittelkunde e.V. (BLL) und beim damaligen Bundesinstitut für gesundheitlichen Verbraucherschutz und Veterinärmedizin (BGVV) als Experte für analytische Fragestellungen teilgenommen. Als Mitglied der vom Institute for Reference Materials and Measurements (IRMM, DG JRC) organisierten Task-Force für analytische Methoden zur Bestimmung von Acrylamid, sowie durch Teilnahme an diversen Workshops und zahlreichen Sitzungen (EFSA, BLL, FSA, Österreichisches Bundesministerium für soziale Sicherheit, Generationen und Konsumentenschutz, Schweizerische Gesellschaft für Lebensmittelhygiene) sind wir im internationalen Diskussionsforum zum Thema Acrylamid vertreten.

Die Untersuchung von Acrylamid in Lebensmitteln erfolgt nach Extraktion mittels HPLC-MS/MS.

Publikationen:

• Analysis of acrylamide in different foodstuffs using liquid chromatography-tandem mass spectrometry and gas-chromatography-tandem mass spectrometry
• Studies on the stability of acrylamide in food during storage

Acrylaway®

Eurofins und Novozymes haben ein spezielles Service-Abkommen zur Untersuchung von Acrylamid in Produkten getroffen, die mit Acrylaway^®, einem neuartigen Produkt von Novozymes, behandelt wurden. Bei Acrylaway handelt es sich um ein von Novozymes entwickeltes und kommerzialisiertes Enzymprodukt mit dessen Hilfe Acrylamid in gebackenen und frittierten stärkehaltigen Produkten reduziert werden kann. Weitere Informationen zu Acrylaway finden sie hier.

Um die Effektivität von Acrylaway in behandelten Lebensmitteln zu testen bietet Eurofins einen exklusiven Service für Kunden von Novozymes an, welcher Beauftragung, Logistik, Untersuchung und Berichtserstattung einschliesst. Als Kunde von Novozymes erhalten Sie weitere Informationen zum Service hier. 

 

Eurofins and Novozymes have reached an arrangement under which Eurofins analyses acrylamide in food that has been treated with Novozymes’ Acrylaway^®. Acrylaway is a new enzyme product, developed, and commercialised by Novozymes that reduces acrylamide formation in baked and fried starchy foods. For more information about Acrylaway, please go here.

A special analytical service including ordering, logistics, laboratory testing, pricing, and reporting for Novozymes customers interested in testing the effectiveness of Acrylaway in their treated products is offered here.

 

3-MCPD

3-Monochlorpropan-1,2-diol (3-MCPD) wurde einst als Kontamination in saurem hydrolysierten Pflanzenprotein (acid-HVP) identifiziert. Inzwischen wurde 3-MCPD aber auch in vielen anderen Lebensmitteln und Lebensmittelzutaten insbesondere in Sojasauce, aber auch in Getreideprodukten (Brotkruste) in Abhängigkeit von der Herstellung und Lagerung nachgewiesen. Vom SCF wurde für 3-MCPD eine maximale tägliche Aufnahmedosis (TDI) von 2 µg/kg Körpergewicht festgelegt. In der Verodnung (EG) Nr. 1881/2006 sind für hydrolisiertes Pflanzenprotein und Sojasauce Höchstgehalte für 3-MCPD geregelt. Zusätzlich wurden die Mitgliedsstaaten aufgefordert, andere Lebensmittel als Sojasauce und hydrolisiertes Pflanzenprotein auf das Vorkommen von 3-MCPD zu untersuchen, damit geklärt wird, ob für weitere Lebensmittel Höchstgehlate für 3-MCPD festgesetzt werden müssen.

Furan

Furan kann u.a. während des Erhitzungsprozesses bei der Herstellung und Zubereitung (z.B. braten, rösten, sterilisieren) von Lebensmitteln aus natürlichen Inhaltsstoffen (Zucker, Aminosäuren, ungesättigte Fettsäuren, Ascorbinsäure, Carotinoide) entstehen. Man findet Furan v.a. in geschlossenen erhitzten Lebensmittel (Gemüse- und Fleischkonserven, Babynahrung) und Kaffee. Furan wird als genotoxisch und im Tierversuch kanzerogen eingestuft. Um weitere Einschätzungen über das Gefährdungspotential von Furan zu ermöglichen hat die European Food Safety Authority (EFSA) die Mitgliedssataaten aufgerufen, Daten über das Vorkommen von Furan in Lebensmitteln zu sammeln.

Die Untersuchung von Furan in Lebensmitteln erfolgt mittels Headspace GC/MS bei einer Headsapce-Temperatur von 50 °C.

Publikationen:

• Artefakte der Analytik

 

Schwermetalle

Arsen und die Schwermetalle Blei, Cadmium und Quecksilber sind in allen Teilen der Umwelt anzutreffen. Die Quellen für die Schwermetall-Immissionen sind teils natürlichen Ursprungs (Vulkane, Verwitterung), teils anthropogen als Folge der Industrialisierung (Rauchgase, Fabrikabwässer, Sondermüll, Autoabgase). Durch Aufnahme aus Boden und Wasser oder durch atmosphärische Ablagerungen gelangen Schwermetalle in pflanzliche Lebensmittel und über die Nahrungskette auch in tierische Lebensmittel.

Nach einer SCOOP-Bewertung der ernährungsbedingten Aufnahme von Arsen und der Schwermetalle Cadmium, Blei und Quecksilber durch die Bevölkerung der EU-Mitgliedstaaten und einer Stellungnahme des SCF sollten Maßnahmen getroffen werden, um die Gehalte an den Schwermetallen Blei, Cadmium und Quecksilber in Lebensmitteln so weit wie möglich zu reduzieren.

Neben der Schwermetalle Blei, Cadmium und Quecksilber sind in der Verordnung (EG) Nr. 1881/2006 zur Festsetzung der Höchstgehalte für bestimmte Kontaminanten in Lebensmitteln auch Höchstwerte für anorganisches Zinn definiert. Zinn kann bei unsachgemäßer Herstellung von Konservendosen auf die enthaltenen Lebensmittel übergehen.

Folgende Elemente werden in unserem Hause routinemäßig mittels Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) oder induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES oder ICP-MS) bestimmt:

Arsen, Blei, Cadmium, Quecksilber, Zinn, Aluminium, Antimon, Barium, Beryllium, Bor, Calcium, Chrom, Eisen, Gold, Indium, Jod, Kalium, Kobald, Kupfer, Lithium, Magnesium, Mangan, Molybdän, Natrium, Nickel, Palladium, Phosphor, Platin, Rhodium, Schwefel, Selen, Silber, Silcium, Strontium, Titan, Tellur, Thallium, Thorium, Uran, Vanadium, Wismut, Wolfram, Yttrium, Zink, Zirkonium.

PCB

Polychlorierte Biphenyle (PCB) sind eine Gruppe von 209 verschiedenen Kongeneren, die sich nach ihren toxikologischen Eigenschaften in zwei Gruppen unterteilen lassen. 12 Kongenere besitzen toxikologische Eigenschaften, die denen der Dioxine ähneln, weshalb diese auch als „dioxinähnliche PCB“ bezeichnet werden. Die übrigen PCB weisen ein anderes  toxikologisches Profil auf, welches demjenigen der Dioxine nicht ähnelt.

Aufgrund ihrer Eigenschaften fanden PCB vielfach Verwendung u.a. als Kühl- und Isolierflüssigkeiten in Transformatoren, als Weichmacher für Lacke und Klebstoffe, in Pigmenten, Pestiziden, Textilhilfsmitteln und Durchschreibpapieren sowie als hydraulische Flüssigkeiten und Wärmeüberträgeröle. 1976 wurde der Einsatz von PCB aufgrund ihrer Toxizität und ihrer Persitenz stark eingeschränkt. PCB zählen heutzutage zu den globalen Umweltkontaminanten.

In der Schadstoffhöchstmengen-Verordnung werden national Höchstwerte für die sogenannten Indikator PCB (28, 52, 101, 180, 138, 153) in verschiedenen Lebensmitteln wie Fleisch und Fleischerzeugnissen, Fisch, tierieschen Fetten, Eiern und Milch geregelt.

Die Untersuchung der Indikator PCB in Lebensmitteln erfolgt mittels GC-MS. Die Untersuchung auf dioxinähnliche PCB wird von unserem Partnerlabor Eurofins | GfA mittels GC-HRMS durchgeführt.

Benzol

Benzol ist aufgrund seiner Verwendung als industrielle Chemikalie (Herstellung von Kunststoffen, Pestiziden, Detergentien) seinem Vorkommen in Kraftstoffen (1 - 2 %) und seiner Bildung bei der Verbrennung von organischem Material (Zigarettenrauch) ubiquitär in der Umwelt vorhanden. Neben dem natürlichen Vorkommen von Benzol in einigen Lebensmitteln (Banane, Mango) kann Benzol in anderen Lebensmitteln wie Getränken, die Benzoesäure und Ascorbinsäure enthalten, unter Einfluß von Licht und Hitze im Verlauf der Lagerung entstehen. Für Trinkwasser gilt in Europa bezüglich Benzol ein Grenzwert von 1 µg/L, von der WHO wurde ein Richtwert von 10 µg/L Trinkwasser für Benzol festgelegt. Für Softgetränke und andere Lebensmittel existiert dagegen noch kein gesetzlich geregelter Höchstwert für Benzol.

Die Untersuchung von Benzol in Getränken erfolgt mittels Headspace GC/MS bei einer Headsapce-Temperatur von 50 °C.

2-Ethylhexansäure

Salze der 2-Ethylhexansäure (2-EHA) werden u.a. bei der Herstellung von Dichtmassen als Thermostabilisatoren für PVC verwendet, um Deckeldichtungen hitzestabil zu machen. 2-EHA kann aus dem Dichtungsmaterial der Deckel in das im Glas enthaltene Lebensmittel übergehen. 2-EHA ist akut gering toxisch, hat kein genotoxisches Potential, wirkt aber in höherer Dosis fruchtschädigend.

Gemäß einer Stellungnahme des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) über 2-EHA in glasverpackter Babynahrung und Fruchtsäften vom 20.07.2004 (www.bgvv.de/cm/208/2_ethylhexansaeure_in_babynahrung.pdf) sind Kontaminationen von kleiner 0.6 mg/kg Lebensmittel als gesundheitlich unbedenklich einzustufen. Laut BfR kann aber für die Herstellung von Deckeldichtungen auf alternative, gesundheitlich unbedenkliche Stabilisatoren zurückgegriffen werden so dass eine Kontamination von Lebensmitteln mit 2-EHA technologisch vermeidbar ist.

Die Untersuchung von 2-EHA in Deckeldichtungen und Lebensmitteln erfolgt nach Wasserdampfdestillation mittels GC-MS.

PAK und Benzo(a)pyren

Benzo(a)pyren und anderer polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) können bei Räucherverfahren sowie Verfahren zum Erhitzen und Trocknen entstehen und Lebensmittel verunreinigen, wenn diese mit den Verbrennungsrückständen unmittelbar in Kontakt kommen. Außerdem kann auch Umweltverschmutzung eine Kontamination von Lebensmitteln mit PAK verursachen, vor allem bei Fischen und Fischereierzeugnissen.

Seit April 2005 gelten für verschiedene Lebensmittel (u.a. Öle, Fette, geräuchertes Fleisch und Fisch, Kindernahrung) Höchstwerte für Benz(o)apyren, die nunmehr in der Verordnung EU 1881/2006 verankert sind. Gleichzeitig wurden für weitere PAK (sogenannte SCF-PAK), die nach Einschätzung des SCF kanzerogen wirken und im Lebensmittel vorkommen können empfohlen, Daten zu sammeln. Hierzu zählen neben Benzo(a)pyren auch Benz(a)anthracen, Benzo(b)fluoranthen, Benzo(j)fluoranthen, Benzo(k)fluoranthen, Benzo(g,h,i)perylen, Chrysen, Cyclopenta(c,d)pyren, Dibenzo(a,h)anthracen, Dibenzo(a,e)pyren, Dibenzo(a,h)pyren, Dibenzo(a,i)pyren, Dibenzo(a,l)pyren, Indeno(1,2,3-cd)pyren und 5-Methylchrysen.

Neben den o.g. SCF-PAK können in Lebensmitteln auch folgende PAK analysiert werden: Fluoren, Phenanthren, Anthracen, Fluoranthen, Pyren, Benzo(e)pyren, Coronen, Perylene, Anthrathren und Benzo(b)naphtho(2,1-d)thiophen. Die Untersuchung der PAK in Lebensmitteln erfolgt mittels GC/MS.

Publikationen:

• PAH in Oil and Tocopherols - Analytical challenges to achieve the EC recommendation

Phtalate

Um Kunststoffen elastische Eigenschaften zu verleihen werden diesen Weichmachern zugesetzt. Als Weichmacher für Kunststoffe im Kontakt mit Lebensmitteln spielen insbesondere Phthalate eine Rolle. Da Phthalate keine chemische Bindung mit dem Kunststoff eingehen, können sie relativ leicht aus diesem herausgelöst werden und insbesondere in fetthaltige Lebensmittel migrieren.

Erhöhte Mengen an Phthalaten wurden kürzlich in verschiedenen fetthaltigen Lebensmitteln wie Pesto, Pastasoßen oder Thunfisch in Öl nachgewiesen. Vom Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) wurde empfohlen, dass verschiedene Lebensmittelverpackungen die Phthalate enthalten aufgrund ihrer hohen Migrationsrate nicht in Verbindung mit fetthaltigen Lebensmitteln verwendet werden sollen. Darüber hinaus wird empfohlen, dass für die auf dem deutschen Markt befindlichen fetthaltigen Lebensmitteln, die in Gläsern mit Twist-off-Deckeln verpackt sind, Untersuchungen zur Belastung mit Weichmachern durchgeführt werden.

Aufgrund des vielfältigen Einsatzes von Phthalaten kann das Vorhandensein von Phthalaten in Lebensmitteln aber auch andere Ursachen als eine Migration aus der Verpackung haben. So erfolgte kürzlich der Nachweis von Phthalaten in Speiseölen durch die Verwendung von Kunststoffschläuchen und –tanks bei der Produktion und Abfüllung.

Folgende Phthalate werden in unserem Hause routinemäßig mittels GC-MS untersucht:

Dimethylphthalat (DMP), Diethylphthalat (DEP). Dibutylphthalat (DBP), Benzylbutyphthalat (BBP), Diethylhexylphthalat (DEHP), Dioctylphthalat (DOP), Diisononylphthalat (DINP), Diisodecylphthalat (DIDP), Triisobutylphthalat (TIBP) sowie Diethylhexyladipat (DEHA).