Chemie in Lebensmitteln: Rückstände, Verunreinigungen, Inhalts- und Zusatzstoffe

Johannes Friedrich Diehl

Chemie in Lebensmitteln Ruckstande, Verunreinigungen, Inhalts- und Zusatzstoffe

@WILEY-VCH

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Johannes Friedrich Diehl

Chemie in Lebensmitteln Ruckstande, Verunreinigungen, Inhalts- und Zusatzstoffe

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Johannes Friedrich Diehl

Chemie in Lebensmitteln Ruckstande, Verunreinigungen, Inhalts- und Zusatzstoffe

@WILEY-VCH Weinheim - New York . Chichester * Brisbane - Singapore . Toronto

Prof. Dr. J. F. Diehl Wildbader Stralje 6 76228 Karlsruhe

Das vorliegende Werk wurde sorgfaltig erarbeitet. Dennoch iibernehmen Autor und Verlag fur die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlagen sowie fur eventuelle Druckfehler keine Haftung.

Nachdruck 2001

Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Ein Titeldatensatz fur diese Publikation ist bei Der Deutschen Bibliothek erhaltlich ISBN 3-527-30233-6 Gedruckt auf slurefreiem und chlorarm gebleichtem Papier 0 WILEY-VCH Verlag GmbH, D-69469 Wcinheim (Federal Republic of Germany), 2000

Alle Rechte, insbesondere die der Ubersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form - durch Photokopie, Mikroverfilmung oder irgendein anderes Verfahren - reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache iibertragen oder ubersetzt werden. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichcn in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dal3 diese von jedermann frei benutzt werden diirfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschiitzte Kennzeichen handeln, wenn sie nicht eigens als solche markiert sind. All rights reserved (including those of translation into other languages). No part of this book may be reproduced in any form - by photoprint, microfilm, or any other means - nor transmitted or translated into a machine language without written permission from the publishers. Registered names, trademarks, etc. used in this book, even when not specifically marked as such, are not to be considered unprotected by law. Satz: Mitterweger & Partner, Kommunikationsgesellschaft mbH, D-68723 Plankstadt Druck: strauss offsetdruck, D-69509 Morlenbach Bindung: Wilh. Osswald, D-67433 Neustadt/Wstr. Printed in the Federal Republic of Germany

Vorwort

Wenn ein Besucher vom Mars sich anhand von Presseberichten und Rundfunkoder Fernsehsendungen der letzten Jahre uber die Ernahrung der Erdbewohner informieren wollte, so muBte er den Eindruck gewinnen, daB die Menschen - und insbesondere die Deutschen - systematisch vergiftet werden. Cadmium oder Blei, DDT oder DES, Formaldehyd oder Dioxin, Nitrat oder Aflatoxin, Monochloressigsaure oder Perchlorethylen stehen in den Schlagzeilen. Begriffe wie giffig oder coxisch sind schon so abgegriffen, daB man anscheinend nur noch mit hochtoxisch oder Supergift Aufmerksamkeit gewinnen kann. Wurde der Auaerirdische das Statistische Jahrbuch der Bundesrepublik Deutschland studieren, so wurde er mit Verwunderung feststellen, daB immer mehr Menschen bei guter Gesundheit ein hohes Alter erreichen. Mit den Gift-Schlagzeilen scheint also nicht alles zu stimmen. Wer nach zuverlassigen Informationen sucht, um sich selbst ein Bild von der gesundheitlichen Qualitat des heutigen Lebensmittelangebots zu machen, steht vor einer schwierigen Aufgabe. Die einschlagige Buchliteratur bietet entweder veraltete Daten oder behandelt das Thema ebenso sensationsorientiert wie die erwahnten Medienberichte. Keines der bisher verfiigbaren Bucher, ob rein wissenschaftlicher oder popularwissenschaftlicherArt, beschreibt die enormen Veranderungen, die im Verlauf der letzten zwei bis drei Jahrzehnte in den Gehalten der Lebensmittel an Schwermetallen, Pflanzenschutzmittelruckstanden,Nitrosaminen und sonstigen Fremdstoffen eingetreten sind. Zuverlassige Informationen bieten die in Vierjahresabstanden von der Deutschen Gesellschaft fur Ernahrung veroffentlichten Ernahrungsberichte. Dem Thema toxikafogische Aspekte der ErnBhrung wird jedoch in diesen Berichten immer nur ein Kapitel gewidmet. Viele Einzelthemen konnen dort aus Platzmangel nur sehr knapp, andere gar nicht behandelt werden. AuBerdem sind die Ernahrungsberichte Momentaufnahmen des jeweiligen Vierjahreszeitraums. Nur ausnahmsweise kann eine Entwicklung iiber Iangere Zeit dargestellt werden. Hier setzt dieses Buch ein; es beschreibt - soweit die Daten verfugbar sind - fur jeden besprochenen Stoff die Einschatzung der gesundheitlichen Risiken und wie

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Vorwort

diese sich in den letzten Jahrzehnten verandert hat. Wahrend meiner langjahrigen Tatigkeit an der Bundesforschungsanstalt fur Ernahrung habe ich immer wieder Briefe von besorgten Verbrauchern erhalten, in dencn um Auskunft zu Problemen der Lebensmittelsicherheit gebeten wurde. Nicht selten gipfelten sie in der Frage: Was kann man iiberhaupt noch essen? Aus den Antworten auf diese Briefe und aus meinen an der Universitat Karlsruhe gehaltencn Vorlesungen ist allmahlich eine Einfuhrung in die Lebensmitteltoxikologie anhand praktischer Falle (,,Lebensmittelskandale") der letzten 25 Jahre geworden. Zu allen angesprochenen Themen wird weiterfuhrende Literatur zitiert, wobci ich auf Aktualitat besonderen Wert gelegt habe. Zum uberwiegenden Teil stammen die Zitate aus den Jahren seit 1990. Ein Handbuch der Lebensmittelkontaminanten sollte daraus nicht entstehen, Vollstandigkeit wurde nicht angestrebt. Die Auswahl der Themen richtet sich in erster Linie nach der Bedeutung, die ihnen in den letzten Jahrzehnten in der offentlichen Diskussion uber die gesundheitliche Qualitat der Lebensmittel zugemessen wurde. Fragen der mikrobiologischen Sicherheit der Lebensmittel werden nur am Rande erwahnt - nicht etwa weil sie nicht wichtig waren, sondern weil ein grundliches Eingehen auf dieses Thema den Rahmen des Vorhabens gesprengt hatte. Das Buch richtet sich an Ernahrungsberater, Arzte, Tierarzte und Apotheker (auch sie werden von ihren Kunden haufig zu den hier referierten Themen befragt), an Studenten der Okotrophologie, Agronomie, Lebensmittelchemie und -technologic, an Praktiker in der Ernahrungsindustrie und dem Lebensmittelhandel und an alle, die sich fur Ernahrungsfragen interessieren und uber einfache Grundkenntnisse der Chemie verfugen. Tch habe dieses Buch auch fur Chemiker geschrieben, die beruflich nichts mit Lebensmitteln zu tun haben, die sich aber eben weil sie Chemiker sind - im Familien- und Bekanntenkreis mit Fragen und Kommentaren zur Chemie in Lebensmitteln konfrontiert sehen und die sich iiber den Stand der Forschung auf diesem Gebiet informieren mochten. Wenn ein so grol3er Leserkreis angesprochen werden soll, mu8 man Kompromisse schlieBen. Die Chemiker unter den Lesern werden die Erlauterungen zur Chemie als elementar empfinden, Arzten und Tierarzten wird die Erklarung medizinischer Fachausdrucke als iiberflussig erscheinen, Agronomen konnen die einfuhrenden Satze zu Themen wie Pflanzenschutz und Dungung getrost uberspringen. Aber ich bin zuversichtlich, daB doch jeder an anderen Stellen Lesenswertes finden wird. Der Buchtitel mag bei Wissenschaftlern Kritik herausfordern. Chemie ist die Lehre von den Eigenschaften und Umwandlungen der Stoffe. Ein der Chemie in Lebensmitteln gewidmetes Werk muate demnach vor allem die Eigenschaften und Umwandlungen der Hauptbestandteile der Lebensmittel berucksichtigen, also der Kohlenhydrate, Fette und Proteine. Hier wird der Terminus jedoch in dem Sinn verwendet, in dem er sich in der breiten Offentlichkeit eingeburgert hat, namlich als Sammelbegriff fur all das, was beim Verbraucher Unbehagen auslost, wenn er von Chemie in der Nahrung oder Gift im Kochtopf oder chemisch verseuchten Lebensrnitteln hort. Ein eigenes Kapitel gilt jedoch auch den in Lebensmitteln vorkommenden Naturstoffen und ihren potentiell gesundheitsschadlichen oder gesundheitsfordernden Wirkungen - ein Thema an das man meist nicht denkt, wenn von Chemie in Lebensmitteln die Rede ist. Die eingestreuten Cartoons aus der Tagespresse sollen nicht nur den Text etwas auflockern, sondern

Vonvort

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auch zeigen, wie sehr die hier angesprochenen Themen die Zeitungsleser beschaftigt haben und noch beschatigen. Den Kunstlern und den Verlagen danke ich fur die freundliche Genehmigung zum Nachdruck. Die Forschung schreitet auch auf den Gebieten Lebensmittelchemie, Ernahrungswissenschaft und Toxikologie schneller voran als je zuvor; die Flut der lebensmittelrechtlichen Regelungen ist in den letzten Jahren st5ndig angestiegen. Ein Alleinautor kann das hier besprochene Gesamtgebiet kaum mehr in allen Einzelheiten uberblicken. Ich werde jedem Leser fur Hinweise auf Fehler dankbar sein; die Kritik wird mir helfen, bei einer Neuauflage Lucken zu fullen, Uberholtes zu beseitigen und Fehler auszumerzen. Meinen Kollegen Professor Dr. Peter Elias, Karlsruhe, Professor Dr. Werner Grosch, Munchen, und Dr. Fritz Ruf, Heilbronn, danke ich fur anregende Diskussionen und wertvolle Hinweise.

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Inhaltsverzeichnis

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Ein Blick zuriick in die ,,gute alte Zeit"

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Einige Grundbegriffe Toxikologie Lebensmitteltoxikologie Methoden der Toxizitatspriifung Das ADI-Konzept Hochstmengen Richtwerte Epidemiologische Untersuchungen

11 11 15 16 21 26 35 36

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Ruckstinde Pflanzenschutzmittel (PSM) Pflanzenschutz in fruheren Zeiten Die DDT-Epoche Mafinahmen des vorbeugenden Gesundheitsschutzes Nichtpersistente F'flanzenschutzmittel PSM-Ruckstande in Lebensmitteln PSM-Riickstande in Gesamtnahrungsproben und in Blutplasma PSM-Ruckstande in Humanmilch Gesundheitsrisiken Metabolite und Kombinationswirkungen Medienkampagnen gegen PSM-Verwendung Integrierter F'flanzenschutz und okologischer Anbau Emahrungsberichte zum Thema PSM-Ruckstande Tierarzneimittel und Futterzusatzstoffe Allgemeine und lebensmittelrechtliche Aspekte Riickstande pharmakologisch wirksamer Stoffe

40 40 40 42 43

44 56

57 59 65 68 72 74 77 78 78 80

X

inhaltsverzeichnis

Illegale Anwendung von DES und von korpereigenen Masthormonen Illegale Anwendung sonstiger Anabolika Bovines Somatotropin (BST) Sonstige Ruckstande Losungsmittel Desinfektionsmittel Migrationsstoffe

83 85 87 88 88 91 93

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Verunreinigungen (Kontaminanten) Elemente Blei (Pb) Quecksilber (Hg) Cadmium (Cd) Sonstige Spurenelemente Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) Polychlorierte Biphenyle (PCB) Dioxine Moschusduftstoffe Populare Irrtumer zum Thema Kontaminanten

95 95 96 104 111 119 125 128 131 137 139

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Diingemittel, Nitrat, Nitrit, Nitrosamine Notwendigkeit des Dungereinsatzes Einflurj der Diingung auf die Zusammensetzung der Ernteprodukte Nitrat in Lebensmitteln Nitrataufnahme durch den Menschen Nitrit in Lebensmitteln Endogene Nitrosaminbildung Exogene Nitrosaminbildung Methamoglobinamie Der ADI-Wert fur Nitrat Unnotige Warnungen an Verbraucher

140 140 142 145 147 150 151 152 153 154 155

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In Lebensmitteln entstehende Reaktionsprodukte Verarbeitung und gesundheitliche Qualitat der Lebensmittel Nahrwertverluste Maillardproduk te Heterocyclische aromatische Amine (HAA) Lysinoalanin D-Aminosauren Chlorpropanole Trans-Fettsauren Ethylcarbarnat

157 157 160 164 167 169 171 173 175 179

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Naturstoffe mit potentiell gesundheitsschadlichenoder gesundheitsfordernden Wirkungen Toxische Pflanzeninhaltsstoffe Glycoalkaloide

181 181 182

Inhaltsverzeichnis

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Pyrrolizidinalkaloide Chinolizidinhaltige Alkaloide Blausaurehaltige Glycoside Lectine Lathyrogene Substanzen Enzyminhibitoren Phytoestrogene Goitrogene (strumigene) Substanzen Sonstige potentiell toxische Pflanzeninhaltsstoffe Schimmelpilzgifte (Mycotoxine) Alkohol Sonstige sekundare Pflanzenstoffe Toxische Stoffe in Meerestieren

184 185 186 188 189 189 190 193 195 201 208 213 220

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Lebensmittelzusatzstoffe Warum werden Zusatzstoffe verwendet? Die lebensmittelrechtliche Situation Gesundheitliche Bedenken Warnungen der Verbraucher-Zentralen Warum so viele Zusatzstoffe ? Zufuhrmengen Nahrstoffangereicherte und funktionelle Lebensmittel Neue Empfehlungen fur die Nahrstoffzufuhr

223 224 228 228 232 237 242 244 248

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Ernahrung und Gesundheit Uberflul3 und Hunger zugleich Indikatoren der Volksgesundheit Ernahrung und Krebs Lebensmittelallergien und Pseudoallergien Vom hyperkinetischen Syndrom zum chronischen Miidigkeitssyndrom Die desinformierte Gesellschaft Kein Grund, die Hande in den Schol3 zu legen

252 252 254 258 266 272 275 284

Bibliographie

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Index

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1 Ein Blick zuriick in die ,,gute alte Zeit"

Im standigen Kampf gegen den Hunger lernten die Menschen der Urzeit durch Erfahrung, welche Pflanzen oder Pflanzenteile eBbar waren und welche sie meiden mufiten, um nicht zu erkranken oder sich den Tod zu holen. Sie erkannten auch, dais zu lang gelagerte Lebensmittel, vor allem von Tieren stammende, sterbenskrank machen konnen und sie lernten, ihre Uberlebenschancen durch Trocknen oder Rauchern der Beute zu verbessern. Als sich die Jager- und SammlerKultur zur bauerlichen Kultur weiterentwickelte, beruhte die Ernahrung der Familie zunachst weiterhin auf Selbstversorgung. Allmiihlich erfolgte jedoch eine zunehmende Arbeitsteilung. Es entstanden die Tatigkeiten des Mullers, Backers, Fleischers und anderer Handwerker, und es entwickelte sich ein Handel mit Lebensmitteln. Dies gab unredlichen Handlern und Handwerkern Gelegenheit, sich einen Vorteil zu verschaffen, indem sie ihre Ware durch wertlose Zusatze streckten. Vorschriften zum Schutz des Verbrauchers vor Tauschung und vor gesundheitsschadlichen Lebensmitteln gab es daher, oft in Form religioser Anweisungen, schon in den altesten Kulturen. In einem Ritual gegen verdorbenes Essen und Trinken aus dem im 2. Jahrtausend v.Chr. im ostlichen Kleinasien (Kappadokien) gegriindeten Hethiterreich heifit es: ,,Du sollst das Fett Deines Nachbarn nicht vergiften. Du sollst das Fett Deines Nachbarn nicht verzaubern". Eine im Orientalischen Museum in Istanbul aufbewahrte Keilschrift-Tontafel mit diesen Geboten kann als das alteste erhaltene Lebensmittelgesetz betrachtet werden

PI:.

Uber die verschiedensten Praktiken von Lebensrnittelverfulschungen berichtet das Kochbuch des APICIUS, der um die Zeitwende in Rom lebte. Der kampanische GrieB erhielt sein helles WeiB durch Zusatz von Kreide oder Ton. Bei der fabrikmaisigen Herstellung von Linsenmehl wurde Sand zugefiigt. Rosenwein wurde ohne Rosen aus Zitronenblattern hergestellt, und um ,,verdorbenen Honig wieder brauchbar zu machen", vermischte man zwei Teile guten mit einem Teil verdorbenen Honig [2]. Der Anfang des 2. Jahrhunderts n. Chr. in Alexandria und Rom lebende ATHENAOS erwahnt in seiner Deipnosophisfue Klagen iiber einen durch

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Ein Blick zuriick in die ,,gute alte Zeit"

Harzzusatz konservierten Wein, der zur Halfte aus Kiefernharz bestanden haben sol1 [3]. Die Entstehung einer ersten planmal3igen Uberwachung der Lebensmittelqualitat und eines Lebensmittelstrafrechts hangt rnit der Ausbildung des Stadtewesens und des Handelsverkehrs im Mittelalter zusammen. Mitglieder bestimmter Ziinfte, wie Fleischer, Backer, Bierbrauer, Fisch- und Weinhandler, muBten sich einer strengen Marktaufsicht unterwerfen, welche Menge, Preis und Qualitat der angebotenen Waren priifte. Wurden durch die Kornmesser, Brotwieger, Fleischmarktmeister und Weinstecher VerstoBe festgestellt, blieben harte Strafen nicht aus. Prangerstehen, Ausschlulj aus der Zunft, Turmhaft, Handabschlagen, Hangen oder Verbrennen wurden als Sanktionen gegen das Strecken des Mehls rnit Kreide, Schwerspat oder Gips, das Mischen des Wurstinhalts mit minderwertigen Zusatzen, die Verminderung des Brotgewichts, die Bier- und Weinpanscherei und ahnliche Vergehen verhangt. Wegen des hohen Preises der Gewiirze war im Gewurzhandel die Versuchung zur Falschung besonders grol3. In den Nurnberger Stadtarchiven wird berichtet, daB 1444 ein Gewiirzhandler und 1456 zwei weitere samt einer mitschuldigen Frau zusammen mit den gefalschten Gewiirzen verbrannt wurden. Der Nurnberger Rat lielj 1499 einem Safranfalscher beide Augen ausstechen [4]. Trotz der Harte der Strafen wurde immer wieder gegen die bestehenden Vorschriften verstoSen, so daB sich seit dem spaten 15. Jahrhundert auch die Landesfiirsten, der Kaiser und der Reichstag wiederholt rnit diesen MiBstanden befassen muBten. Die Peinliche Gerichtsordnung KARLs V. (Carolina) enthielt Bestimmungen zum Schutz der Lebensmittel gegen Verfalschungen; die Kontrolle war den Landesherren und den Stadten iiberlassen. Die in zahllosen Gerichtsurteilen dokumentierten absichtlichen Verfalschungen lieljen sich oft durch den Augenschein oder durch einfache Prufmethoden beweisen und konnten haufig, wenn zum Beispiel ein Geselle die Manipulationen des Meisters beobachtet hatte, durch Zeugenaussagen belegt werden. Es ist jedoch anzunehmen, daB die Gesundheit der Menschen schon von friihesten Zeiten an auch durch unabsichtlich in Lebensmitteln vorhandene Verunreinigungen gefahrdet wurde, die jedoch rnit den damals verfiigbaren Methoden meist nicht erkannt werden konnten. Hierauf wird in Kapitel 4 zuriickzukommen sein. Beispielhaft seien hier bereits die durch Verwendung von BleigefaBen zur Aufbewahrung von Lebensmitteln und durch Verwendung von Wasserleitungsrohren aus Blei verursachten Bleivergiftungen im Altertum und im Mittelalter erwahnt. Ein weiteres Beispiel sind die Massenvergiftungen durch Verzehr von mutterkornhaltigem Roggen (Kap. 7). Mit der Zunahme des Kaffee- und Zuckerverbrauchs im 18. und fruhen 19. Jahrhundert begann eine neue Periode in der Geschichte der Lebensmittelverfalschungen [5]. Um der einheimischen Wirtschaft Devisen zu ersparen, wurden rnit behordlicher Duldung oder gar Forderung die teuren Kolonialprodukte rnit einheimischen Ersatzstoffen vermischt oder vollstandig durch solche ersetzt. Damit wurden dem Betrug Tur und Tor geoffnet, was seit der Mitte des 18. Jahrhunderts zu einer regen offentlichen Diskussion fuhrte. Nachdem der in England lebende Detmolder Apotheker FRIEDRICH MARCUSunter dem Pseudonym FREDRICK ACCUM1820 in London ein aufsehenerregendes Buch uber die Verfalschung der Lebensmittel und uber Gift in der Nahrung veroffentlicht hatte [6,7], folgten auch

Ein Blick zuriick in die ,,gute alte Zeit"

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in anderen Landern zahlreiche Veroffentlichungen mit Anleitungen zur Analyse von Lebensmitteln und Schilderungen der damals ublichen Verfalschungen. Die Industrialisierung und Urbanisierung brachte ab der Mitte des 19. Jahrhunderts eine gewaltige Expansion der Lebensmittelmarkte. Zunehmend traten stadtische Haushalte, die ihren Lebensmittelbedarf durch Kauf decken mufiten, an die Stelle kleiner, sich selbst versorgender landlicher Familienwirtschaften. Die Stadtbewohner wurden von der damals entstehenden Lebensmittelindustrie (Dampfmahlmuhlen, Brotfabriken, GroBbrauereien, Molkereien) versorgt, der nun nach dem Bau der Eisenbahnen leistungsfaige Transportwege zur Verfugung standen. Die Moglichkeiten einer unredlichen Lebensmittelmanipulation verstarkten sich, zumal gleichzeitig die Kontrollfunktion der Ziinfte zuriickgedrangt oder aufgehoben wurde. Besonders krass war das Problem der Milchpanscherei, die damals wohl nicht die Ausnahme, sondern die Regel war (DOBEREINER, zitiert bei [S]). Milch wurde mit Wasser oder Magermilch verdunnt und zur Wiederherstellung der Konsistenz mit Mehl, Starke, Hammelfett, Hirn oder Gummilosung versetzt; zur Verzogerung des Sauerwerdens dienten Soda, Natriumbikarbonat, Borsaure und Wasserstoffperoxid [ 5 ] . Die schlechte Qualitat der Milch war einer der Grunde fur die damals sehr hohe Kindersterblichkeit, wobei wahrscheinlich die bakterielle Kontamination eine noch verhangnisvollere Rolle gespielt hat, als die Zusatze. Diese Praktiken wurden in der Fachliteratur jener Zeit heftig angeprangert, aber die Verabschiedung reichseinheitlicher Gesetze und die Etablierung eines wirksamen staatlichen Kontrollsystems kamen nur schrittweise voran. DaB sich auch die fur breite Leserschichten bestimmte Presse dieses Themas annahm, zeigt die Karikatur eines Weinfalschers aus den Fliegenden Bliittern von 1874 (Abbildung 1.1). Als JOSEF KONIG1883 sein Standardwerk iiber die menschlichen Nahrungs- und GenuBmittel veroffentlichte [9], hatte sich schon manches gebessert. Trotzdem war,

Abbildung 1.1: ,,Ein moderner Weinberg" (Fliegende Blutter, Jahrgang 1874).

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Ein Blick zuruck in die ,,gutealte Zeit"

wie man Meyers Konversationslexikon von 1897 unter dem Stichwort ,,Nahrungsmittel" entnehrnen kann, auch damals die Situation noch keineswegs befriedigend: ,,Die Nahrungsmittel unterliegen haufigen und argen Verfalschungen. Mehl wird rnit Gips (bis 30 %), Schwerspat (bis 20 %) und anderen farblosen, oft gesundheitsschadlichen Pulvern vermischt, verdorbenes Mehl ,,verbessert" man durch Alaun und Kupfervitriol, Nudeln farbt man rnit Pikrinsaure statt mit Eigelb, und in der Konditorei werden Gips, Schwerspat, Kreide und schadliche Farbstoffe angewendet. Zucker wird rnit Mehl, Dextrin, indischer Sirup mit Runkelruben- und Kartoffelsirup verfalscht. Beim Fleisch kommen Unterschiebungen des Fleisches kranker oder gar gefallener Tiere. von Pferdefleisch fur Rindfleisch vor, und Wurst wird sehr oft mit Starkemehl oder Mehl verfalscht, Honig mit Starkesirup, Butter mit Kunstbutter versetzt. Die Fakchungen von Wein (Unterschiebungen geringerer Sorten und Gernische, Farbungen, Zusatz von Spiritus etc.) sind allgemein bekannt, es wird sehr vie1 mehr Madeira, MCdoc etc. getrunken, als die betreffenden Weingegenden produzieren, und reiner Rum, Kognak oder Arrak ist eine Seltenheit im Handel. Kaffeebohnen und Teeblatter werden gefarbt, letztere auch durch Pulver beschwert oder rnit bereits benutzten und wieder getrockneten Teeblattern gernischt, gemahlener Kaffee wird mit Kaffeesatz, Sand, Zichorie, gebranntem Getreide gemischt, Kakao und Schokolade enthalten oft bedeutende Mengen von Starke, Mehl, Talg, Ocker, Kalk etc. Fur die Verfalschung gemahlener Gewiirze werden geeignete Falschungsmittel in besonderen Fabriken dargestellt".

Die Grundung des Kaiserlichen Gesundheitsamtes in Berlin (1876), der ErlaB des reichseinheitlichen Nahrungsmittelgesetzes vom 14. Mai 1879, die Einrichtung zahlreicher Lebensmitteluntersuchungsamter,die Schaffung von Lehrstuhlen fur Lebensmittelchemie, der Erlafi einer Prufungsordnung fur Nahrungsmittelchemiker (1 894) sind Meilensteine dieser Zeit - auch wenn die getroffenen Mafinahmen erst allmahlich greifen konnten. Fachleute, die in der Lage waren, eine wirksame Kontrollfunktion auszuuben, mufiten erst herangebildet werden. Das erste Chemische Untersuchungsamt wurde 1876 in Niirnberg gegrundet, gefolgt von Hannover 1877 und Hamburg 1878. Ende des Jahrhunderts gab es im Deutschen Reich uber 100 solche Amter. Als erstes ausschlieljlich der Lebensmittelchemie gewidmetes Fachblatt erschien seit 1886 die Vierteljahresschrift iiber die Fortschritte auf dem Gehiete der Chemie der Nahrungs- und Genuprnittel, der Gebrauchsgegenstande sowie der hierhergehorenden Industriezweige, spater in Zeitschrifi fur Lebensmittel- Untersuchung und -Forschung umbenannt. Eine Bliitezeit von Forschung und Lehre auf dem Gebiet der Lebensmittelchemie setzte ein, charakterisiert durch Namen wie A. BEYTHIEN, A. BOMER,A. JUCKENACK und J. KONIG.Unter ihrem Einflufi und ihrer Mitwirkung hatten sich die Verhaltnisse auf dem Lebensmittelmarkt zu Beginn des 20. Jahrhunderts grundlegend gebessert. Genauso wichtig wie die Fortschritte in der Lebensmittelchemie waren diejenigen in der Lebensmittelmikrobiologie- aber das sol1 nicht Gegenstand dieses Buches sein. Ahnlich wie in Deutschland verlief die Entwicklung in anderen Industriestaaten. In England hatte Accums Buch, allgemein bekannt als Death in the Pot (Der Tod im Kochtopf), die Offentlichkeit wachgeruttelt. In der Folge grundete THOMAS WAKLEY, Herausgeber der medizinischen Zeitschrift The Lancet, das Lancet Analytical Sanitary Committee. Vorsitzender des Komitees war ARTHURHILL HASSALL, der als einer der crsten die Verfalschungen der Lebensmittel rnit streng wissenschaftlichen Methoden untersuchte. Seine Berichte, in The Lancet verof-

Ein Blick zuriick in die ,,gute alte Zeit"

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fentlicht, fuhrten zur Grundung eines Parlamentsausschusses zur Untersuchung von Lebensmittelverfalschungen und 1860 zur Verabschiedung des Food and Drink Act, des ersten modernen Lebensmittelgesetzes der Welt. Neuseeland folgte 1868 mit einem ahnlichen Gesetz, Kanada 1874 rnit einem Food and Drug Law. Bis diese Gesetze zu einem wirksamen System der staatlichen Lebensmittelkontrolle fuhrten, dauerte aber auch in diesen Landern noch lange. Um hierfur nur ein Beispiel zu nennen: In England verursachte arsenhaltiges Bier im Jahre 1900 eine Massenvergiftung, von der etwa 6000 Personen betroffen waren, von denen mindestens 70 starben. Ursache war die Verwendung arsenhaltiger Schwefelsaure zur Starkehydrolyse und die Nutzung der so gewonnenen Glucose bei der Bierherstellung. Die Schwefelsaure war aus arsenhaltigem Pyrit hergestellt worden. In den Vereinigten Staaten hatten einige Bundesstaaten, wie Massachusetts rnit dem Act Against Selling Unwholesome Provisions von 1785, bereits im 18. Jahrhundert versucht, das Problem der Lebensmittelverfalschungen in den Griff zu bekommen. Es zeigte sich jedoch, daB ein bundeseinheitliches Gesetz und eine Kontrolle durch eine Bundesbehorde erforderlich waren, um wirksam Abhilfe zu schaffen. HARVEY WILEYwurde 1883 zum chief chemist im Landwirtschaftsministerium USDA(United States Department of Agriculture) ernannt. Er lie13 eine Reihe von Untersuchungen durchfuhren und veroffentlichte zwischen 1887 und 1893 mehrere Berichte, die zeigten, darj Verfalschungen bei fast allen Arten von Lebensmitteln ublich waren. Zum Teil handelte es sich um gesundheitlich harmlose Verbrauchertauschung, zum Teil aber auch um giftige Zusatze. Die Verabschiedung des Pure Food and Drug Act von 1906 war ein Triumph fur WILEY,der sich gegen viele Widerstande durchsetzen muBte. Wirksame Unterstutzung hatte er noch kurz vor der Beratung des Gesetzentwurfs im Kongrerj durch die Veroffentlichung von UPTON SINCLAIRS beruhmt gewordenem Roman The Jungle erhalten, der haarstraubende Zustande in Chicagos Schlachthofen und fleischverarbeitenden Fabriken schilderte. Das neue Gesetz fuhrte zu deutlichen Verbesserungen, es beschrankte jedoch die Eingriffsmoglichkeiten der Bundesbehorden stark und lieB zu viele Schlupflocher fur die Skrupellosen. Es wurde daher 1938 durch den Food, Drug, and Cosmetic Act ersetzt, der einer 1931 geschaffenen Bundesbehorde, der Food and Drug Administration (FDA), wesentlich erweiterte Kompetenzen verlieh. Die FDA wurde zu einer weltweit anerkannten Institution und hatte in den Jahrzehnten nach dem Zweiten Weltkrieg nicht nur in den Vereinigten Staaten erheblichen Einflurj auf die Bemuhungen zur Reinhaltung der Lebensmittel. In den 1930er Jahren stellten die japanischen Forscher YOSHIDA und KINOSHITA unabhangig voneinander in Rattenfiitterungsversuchen fest, darj das Buttergelb (Dimethylaminoazobenzol) bei Verabreichung uber einen langeren Zeitraum zu Leberkrebs fuhrte. Dieser Azofarbstoff sol1 damals in einigen Landern zum Gelbfarben von Margarine verwendet worden sein. Ob er jemals in Deutschland fur diesen Zweck eingesetzt wurde, ist unklar. Jedenfalls wurde die Verwendung von Buttergelb in Lebensmitteln 1938 in Deutschland und 1940 in USA verboten. Um diese Zeit beobachtete man in England epilepsieartige Zustande bei Hunden, die uber Iangere Zeitraume mit Hundekuchen gefuttert worden waren. EDWARD MELLANBY gelang der Nachweis, darj dies an der Verwendung von mit

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Ein Blick zuriick in die ,,gute alfe Zeit"

Stickstofftrichlorid gebleichtem Mehl lag. Das Stickstofftrichlorid reagierte mit der im Mehlprotein vorhandenen Aminosaure Methionin unter Bildung von Methioninsulfoxirnin, das die neurotoxischen Wirkungen verursachte. Die Mehlbleichung mit Stickstofftrichlorid, in USA, Groljbritannien und manchen anderen Landern jahrelang praktiziert, wurde daraufhin uberall untersagt. In Deutschland, wo die Verbraucher nie das schneeweilje Brot verlangt haben, das in USA ublich ist, hat die Mehlbleichung immer eine geringere Rolle gespielt. Die Verwendung von Stickstofftrichlorid und ahnlichen Mitteln wurde in der Bundesrepublik durch die Mehlbleich-Verordnung von 1956 generell verboten. Zur Zeit des Zweiten Weltkriegs und in den ersten Jahren danach galt das Interesse der Bevolkerung so stark der Beschaffung von Lebensmitteln, daB Sorgen uber Zusatzstoffe und Verunreinigungen kaum aufkommen konnten. Das anderte sich in den 1950er Jahren, als das Interesse der Verbraucher sich von der Quantitat mehr der Qualitat zuwandte. Krankheiten, die man in den Jahren der Unterernahrung kaum gekannt hatte, nahmen damals deutlich zu: Altersdiabetes, Gicht, Gallenleiden, Bluthochdruck, Herzinfarkte. Immer dringlicher wurde in der Offentlichkeit die Frage diskutiert o b nicht die zunehmende Verwendung von Zusatzstoffen fur diese Zunahme der Zivilisationskrankheiten verantwortlich sei. Befunde wie die Kanzerogenitat des Buttergelbs und die Neurotoxizitat gebleichten Mehls wurden dabei haufig zitiert, oft mit dem warnenden Zusatz, das sei ja nur die Spitze des Eisbergs. Verfolgt man die auch heute weit verbreitete Ansicht von Gift in der Nahrung als Ursache chronischer Krankheiten bis zu dieser Zeit zuriick, so stoBt man immer wieder auf den Namen des Heidelberger Professors fur Pharmakologie FRITZ EICHHOLTZ, der 1956 das Buch Die toxische Gesarntsituation auf dern Gebiet der menschlichen Ernahrung - Umrisse einer unbekannten Wissenschaft [ 101 veroffentlichte. Er brachte darin seine Besorgnis uber ,,die enorme Zunahme der Zusatzstoffverwendung" zum Ausdruck, sprach (ohne dafur Daten zu nennen) von einer rapiden Zunahme allergischer Uberempfindlichkeiten gegen chemische Stoffe in allen modernen Zivilisationen, beschwor (ebenfalls ohne Belege) eine rasche Zunahme der Krebserkrankungen, sprach die Erwartung aus, daB durch Entlarvung kanzerogener Stoffe und durch deren Ausschaltung aus der Nahrung kunftig die Zahl der Krebserkrankungen zuruckgehen werde, wetterte gegen die ,,Herrschaft der Chemokraten", forderte offentliche Schauprozesse gegen schadliche Stoffe in der Nahrung, um deren ,,unterirdische Wuhlarbeit" besser bekannt zu machen, rief dazu auf, sich dem ,,Furor der Technik und den Sirenenklangen der Bagatellisierung" zu widersetzen, das ,,Abgleiten ins Chaos" zu verhindern. immer wiederkehrendes Thema ist die Summation, die Ein bei EICHHOLTZ ,,Kumulation der Giftwirkungen". Der einzelne Stoff moge in geringer Dosierung unschadlich sein - aber die Vielzahl auf den menschlichen Korper einwirkender synthetischer Substanzen konne zu noch unerforschten Kombinationswirkungen fuhren. Daher seine zentrale Forderung, bei der lebensmittelrechtlichen Regelung der Zusatzstoffanwendung die toxische Gesamtsituation zu berucksichtigen. Diese Warnungen, von einem Experten der Pharmakologie und Toxikologie kommend, fanden ein enormes Echo in der Offentlichkeit. wurden von vielen anderen aufgegriffen. Vor allem Die Thesen von EICHHOLTZ die Frauenverbande nahmen sich des Themas Chemie in Lebensmitteln an und

Ein Blick zuriick in die ,,gute alte Zeit"

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verlangten ein neues, scharferes Lebensmittelrecht. In Deutschland war durch das Nahrungsmittelgesetz von 1879 der Zusatz gesundheitsschadlicher Stoffe zur Nahrung grundsatzlich verboten worden. Was als gesundheitsschadlich galt, wurde in Listen (Negativlisten) erfaBt. Alles war erlaubt, was nicht ausdrucklich verboten war. An diesem Prinzip war auch bei den Novellierungen des Lebensmittelgesetzes von 1927 und 1936 festgehalten worden. Wurde in der Lebensmittelindustrie ein neuer Zusatzstoff eingefiihrt, der gesundheitliche Bedenken ausloste, so konnte es Jahre dauern, bis die zustandige Behorde mit ausreichender Sicherheit festgestellt hatte, da13 der betreffende Stoff gesundheitsschadlich und daher in die Negativliste aufzunehmen sei. Angesichts des rapiden Wachstums der chemischen Industrie und ihrer Fahigkeit, immer neue Chemikalien zu produzieren, die Lebensmitteln zugefiigt werden konnten, mulSte unbedingt eine andere rechtliche Regelung der Zusatzstoffverwendung gefunden werden. Nach eingehenden Beratungen in den zustandigen Bundesministerien und Bundestagsausschussen wurde schlieljlich im Dezember 1958 ein neues Lebensmittelgesetz (LMG) verabschiedet, das die Bedingungen fur die Verwendung von Zusatzstoffen sehr verscharfte. Die Listen verbotener Stoffe wurden durch die Nennung erlaubter Stoffe in Positivlisten ersetzt, vom MiBbrauchsprinzip ging man zum Verbotsprinzip iiber. Die Verwendung von Zusatzstoffen ist seither grundsatzlich verboten; nur ausdrucklich in den Listen genannte Stoffe durfen verwendet werden, meist nicht allgemein, sondern nur fur bestimmte Zwecke, in bestimmten Lebensmitteln, unter Beachtung vorgeschriebener Hochstmengen. Fur bestimmte Zusatzstoffgruppen, wie die Konservierungsstoffe, wurde eine vollstandige DeklarationspfZicht eingefiihrt - bis hin zu den Speisekarten der Restaurants. Auf der Grundlage des Gesetzes von 1958 erschien 1959 eine Reihe von Verordnungen (VO), in denen die Einzelheiten festgeschrieben wurden: die Allgemeine Fremdstoff-VO, die Konservierungsstoff-VO, die Farbstoff-VO und einige weitere. Neue Entwicklungen und neue Erkenntnisse machten Novellierungen des Gesetzes und Neufassungen der Verordnungen erforderlich. Seit der Novelle vom August 1974 heiSt das Gesetz mit seinem vollen Namen Geserz iiber den Verkehr mit Lebensmitteln, Tabakerzeugnissen, kosmetischen Mitteln und sonstigen Bedarfsgegenstanden (LMBG). In seinen Grundzugen entspricht es weiterhin dem LMG von 1958. Seither erfolgte Anderungen dienten der schrittweisen Anpassung des deutschen Lebensmittelrechts an die Richtlinien der Europaischen Union. Wahrend in den 50er Jahren die Sorge um die Verwendung von Zusatzstoffen die Diskussionen uber die Gesetzgebung auf dem Lebensmittelsektor beherrschte, trat in den Jahrzehnten danach die Problematik der Umweltverschmutzung und der dadurch verursachten Kontamination der Lebensmittel in den Vordergrund. Eingeleitet wurde diese Phase durch das Erscheinen des Buches Silent Spring von RACHEL CARSONin den Vereinigten Staaten, das bald auch in der Bundesrepublik unter dem Titel Der stumme Friihling zum Bestseller wurde [ll]. CARSONS Kritik richtete sich vor allem gegen die Verwendung von Pflanzenschutzmitteln (Pestiziden) in Land- und Forstwirtschaft, aber auch gegen die Lebensmittelindustrie, die ihre Erzeugnisse mit Konservierungsmitteln und anderen Zusatzstoffen verunreinige. Die Ruckstande der Pflanzenschutzmittel und die

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Ein Blick zuriick in die ,,gute alte Zeit"

Zusatzstoffe konnten im menschlichen Korper in unbekannter Weise miteinander reagieren und ihre schadlichen Wirkungen gegenseitig verstarken, warnte sie. Es sei daher grundsatzlich nicht gerechtfertigt, von unschadlichen Mengen toxischer Stoffe zu sprechen. Naturliche krebserregende Stoffe seien auljerst selten; der Mensch sei der Schopfer seiner eigenen kanzerogenen Welt, denn er sei das einzige Lebewesen, das krebserregende Stoffe herstellen konne. Gegen Ende des Buches steigerte CARSON ihre Warnungen zu der apokalyptischen Vision, die Menschheit konne sich binnen zwanzig Jahren selbst ausloschen - wobei sie nicht von Atombomben sprach, sondern von Pestiziden. Die mogliche Rettung sah sie in einem radikalen Verbot aller Kanzerogene, die die Nahrung, das Wasser und die Luft verseuchten. Ihr Buch ist eine leidenschaftliche Anklage gegen die lebenszerstorenden Ubel der modernen industriellen Technik [ 121. Der Einflulj CARSONS auf die geistigen Stromungen ihrer Zeit, auf Gesetzgebung und Forschung in der ganzen Welt und auf die landwirtschaftliche und industrielle Produktion kann gar nicht hoch genug eingeschatzt werden. und CARSONund vieler anderer Autoren, die sich Die Schriften von EICHHOLTZ ihnen anschlossen, sollten die Menscheit warnen, was geschehen konnte, wenn der Kontamination der Lebensmittel durch Fremdstoffe nicht Einhalt geboten wiirde. In den folgenden Jahrzehnten wurden diese Schreckensvisionen jedoch mehr und mehr als Beschreibungen der Ist-Situation verstanden. Das Buch Chemie in Lebensmitteln, herausgegeben von der Katalyse-Umweltgruppe in Koln, verlegt vom Volksblatt-Verlag, erschien im Mai 1981 in einer Auflage von 3000. Fast auf jeder Seite wurde vor irgendwelchen Schadstoffen in Lebensmitteln gewarnt. Bereits im September 1981 erschien eine zweite Auflage von 10000, nachdem der Bundesverband Burgerinitiativen Umweltschutz (BBU) das Buch propagiert hatte. Inzwischen vom Versand Zweitausendeins herausgegeben, kam 1999 die 52. Auflage unter dem Titel Neue Chemie in Lebensmitteln auf den Markt; die Gesamtauflage erreichte damit fast 400 000 Exemplare. Unter dem provozierenden Titel lfl und stirb veroffentlichte 1982 ein renommierter deutscher Verlag eine weitere Litanei der Gifte in unserer Nahrung, verfarjt von den Lebensmittelchemikern KAPFELSBERGER und POLLMER.Das Erfolgsbuch erschien 1997 in siebter Auflage [13]. In diesen und vielen ahnlichen Werken wird nicht nur uber die Anwesenheit von Fremdstoffen in Lebensmitteln berichtet, sondern auch uber deren behauptete oder vermutete gesundheitsschadliche Wirkungen. EGMONT KOCH,bekannt als Mitautor des Bestsellers Seveso is[ iiberall, schilderte in dem 1981 erschienenen Buch Krebswelt die Bundesrepublik als das Krebsnest Europas [14]. Hinsichtlich der Krebssterblichkeit bei den Frauen liege die Bundesrepublik weltweit mit Abstand an der Spitze, bei Mannern nach Frankreich an zweiter Stelle. Als eine der Ursachen vermutete KOCHdie Verwendung von Kunstdunger in der Landwirtschaft. Die Massenmedien nahmen sich des Themas Chemie in Lebensmitteln mit zunehmender Dramatisierung an. Schon 1955 hatte die Illustrierte STERN unter der Uberschrift ,,Sind unsere Lebensmittel vergiftet? Schreckenskammer der Ernahrung" vor der ,,ungeheuren Bedrohung durch eine tagliche Uberdosis an unerforschten Chemikalien" gewarnt. Aber auch nachdem 1958 das neue LMG die Verwendung von Zusatzstoffen stark eingeschrankt und die Grundlagen fur eine sehr verbesserte Lebensmittelkontrolle geschaffen hatte, uberboten sich die

Ein Blick zuruck in die ,,gute alte Zeit"

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Print- und Funkmedien gegenseitig mit Schilderungen der Gesundheitsschadlichkeit des Lebensmittelangebots. Im Marzheft 1982 der Zeitschrift D M las man unter der Uberschrift ,,Immer mehr Gift im Essen: Bisher wurde nur die Spitze eines Eisbergs entdeckt, dessen wirkliche AusmaSe niemand abschatzen kann. Aber schon ist klar: Mit jeder Mahlzeit vergiftet sich der Bundesburger ein kleines bil3chen mehr". In dem im Novemberheft 1990 der Zeitschrift ELTERN erschienenen Artikel ,,Spinat ist nichts fur Kinder" war von einer ,,Horrorliste von geballten Umweltgiften" in Lebensmitteln die Rede. Man konne aber den ,,BeschuS mit Umweltgiften" um 50 % reduzieren, wenn man die im Artikel gegebenen Hinweise beherzige. Zu diesen Hinweisen gehorte die Empfehlung, im Winter auf Salat zu verzichten, denn ,,im Winter hat man den Gift-Salat". Gemuse solle man aus dem Bio-Anbau nehmen; der hohere Preis zahle sich aus, weil die ,,Giftbelastung" gennger sei. Im gleichen Tenor berichteten und berichten unzahlige Rundfunk- und Fernsehsendungen. Nicht nur Journalisten haben die gesundheitliche Qualitat der Lebensmittel als katastrophal beschrieben. Politiker und staatliche Stellen verstarkten nicht selten das furchterregende Bild. Im Januar 1981 stellte der damalige Bundesinnenminister BAUMeinen Bericht des Umweltbundesamtes vor, in dem es hieB, in der Bundesrepublik sei bereits mit 10 000 bis 1OOOOO Fallen von cadmiumbedingten Nierenfunktionsstorungen zu rechnen. Monatelang wurde die Berichterstattung der Medien beherrscht durch Schlagzeilen wie ,,Cadmium geht uns an die Nieren ......Zehntausende bereits erkrankt ..... Die Cadmiumverseuchung der Nahrung nimmt zu". In den Jahren danach loste eine Schreckensmeldung die andere ab. Krebserreger aller Art wurden in Lebensmitteln gefunden. Nitrosamine, Formaldehyd, Perchlorethylen, Dioxine, Pestizidriickstande, Polychlorierte Biphenyle (PCBs), Benzpyren und eine lange Liste weiterer Chemikalien machten Schlagzeilen. Man sprach vom ,,Kanzerogen des Monats" [15]. In neuerer Zeit traten die Schreckensmeldungen iiber Krebserreger in der Nahrung etwas in den Hintergrund und wurden durch solche uber Allergien als Volkskrankheit und die ,$permienkrise" (zunehmende mannliche Unfruchtbarkeit durch hormonwirksame Stoffe in Lebensmitteln) abgelost. Nach einer Agenturmeldung vom 11. Januar 1997 verkundete der umweltpolitische Sprecher der SPD-Fraktion im Bundestag MICHAELMULLER,in Deutschland litten 30 Millionen Menschen an meist umweltbedingten Allergieerkrankungen. Den Vorsitzenden des von der BundesREHBINregierung berufenen Sachverstandigenrates fur Umweltfragen, ECKARD DER zitierend, berichtete die FRANKFURTER ALLGEMEINE vom 1.September 1999, an erster Stelle der Titelseite, jeder dritte Deutsche leide an einer Allergie (Abbildung 1.2); das Lebensmittelrecht trage dem Schutzbedurfnis des Allergikers nicht ausreichend Rechnung; der Sachverstandigenrat fordere eine ,,allergiebezogene Kennzeichnung" von Lebensmitteln. Zu den ublichen Negativberichten uber die gesundheitliche Qualitat des heutigen Lebensmittelangebots gab es vereinzelt Gegenstimmen, die aber auserhalb des akademischen Bereichs weitgehend ignoriert wurden. Der Bund fur Lebensmittelrecht und Lebensmittelkunde verbreitete 1983 die Erklarung einer Gruppe von Ernahrungswissenschaftlern, Hygienikern, Lebensmittelchemikern und Toxikologen, deren Festellungen in dem Satz zusammengefaBt wurden: ,,Unsere Lebensmittel sind heute gesundheitlich sicherer als friiher" [161. In dem 1984 von

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ZEITUNG FOR DEUTSCHLAND

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Allergien - die neue groBe Plage Jeder dritte Deutsche leidet

&I fiuber? I.W. Die Mmlchen in den In uieldedern d m immcr Ilicr.

Abbildung 1.2: Teil der Titelseite der FAZ vorn 1. September 1999: Jeder dritte Deutschc leidet an einer Allergie. (Mit freundlicher Genehrnigung der FRANKFLIRTER ALLGEMEINEN ZEITIINO)

der Eidgenossischen Ernahrungskommission herausgegebenen Zweifen Schweizerischen Erniihrungsbericht ([ 171, S. 128) konnte man lesen: ,,Bei niichterner und sachlicher Wertung aller Befunde. die wir kennen. rnuR die Angst (auch diejenige der Panikrnacher selbst) als unverhaltnisrnaflig groRer beurteilt werden, als die reale Bedrohung sie rechtfertigen wiirde. Eine Erklarung fur diese UnverhaltnisrnaBigkeit liegt darin begrundet, daB die Nahrungsaufnahrne einen urspriinglichen, von tiefer Syrnbolik beherrschten Akt darstellt. Tn rnagischer Denkweise wird der Mensch zu dern was er iRt, was er sich einverleibt. Da rnagisches Denken nicht quantitativ ist, ernpfindet sich der Mensch auch durch die kleinste Dosis .,Gift'* ebcn vergiftet. Das berechenbare Risiko hat in einer solchen Denkwelt keinen Platz. Urn so rnchr ist es Aufgabe der verantwortlichen Fachleute, den Konsumenten aus der Welt rnagischen Denkens hinauszufuhren und ihrn zu zeigen, daR Risiken rneBbar und berechenbar sind".

In den folgenden Kapiteln sollen diese gegensatzlichen Aussagen aus der Sicht des heutigen wissenschaftlichen Kenntnisstandes gepruft werden. Haben die Schadstoffgehalte der Lebensmittel zu- oder abgenommen? Gibt es Anzeichen fur durch Nahrungsbestandteile verursachte Gesundheitsschaden in der Bevolkerung? Leidet wirklich jeder dritte Deutsche an einer Allergie? Gibt es die Abertausende von cadmiumgeschadigten Nierenkranken? Nimmt die Haufigkeit von Krebserkrankungen standig zu, wie so oft zu horen ist? Sollte man Produkte werben? bevorzugen, die mit dem Aufruck FREIVON KONSERVIERUNGSSTOFFEN Welche Veranderungen im Lebensmittelrecht hat die Zugehorigkeit Deutschlands zur Europaischen Union mit sich gebracht? Zum besseren Verstandnis sol1 zunachst uber die Methoden zur Prufung der gesundheitlichen Unbedenklichkeit von Lebensmitteln berichtet werden.

2 Einige Grundbegriffe

Toxikologie Wie aus dem auf die Zeit um 1500 v. Chr. datierten Ebers-Papyrus (benannt nach dem Agyptologen GEORCMORITZEBERS,1837-1898) hervorgeht, besaljen die alten Agypter gute Kenntnisse von den Giftwirkungen zahlreicher Pflanzen. Auch im Athen des Altertums spielten Pflanzengifte eine Rolle; das vielleicht bekannteste Beispiel dafur ist die Verurteilung von SOKRATES zum Tod durch den Schierlingsbecher. Der heilige Trank, den die Initianden der Mysterien von Eleusis zu sich nahmen, um in rauschhafter Stimmung Visionen zu erleben, sol1 von den Hierophanten, den leitenden Priestern des Mysteriums, aus dem Mutterkorn des Roggens gewonnen worden sein [MI. Im 1.Jhdt. n.Chr. verfaate der in romischen Diensten stehende griechische Militararzt LEONIDAS DIOSKURIDES seine Muteria Medica, in der er niitzliche und schadliche Eigenschaften von uber 700 Pflanzen beschrieb - fur eineinhalb Jahrtausende das maf3gebliche Werk der Heilmittelund Giftkunde, deren praktische Anwendung stark von magisch-religiosen Vorstellungen gepragt war. Ansatze zu einer wissenschaftlicheren Denkweise gab es im 16. Jahrhundert, als PARACELSUS (1493-1541) den grundlegend wichtigen Zusammenhang zwischen Dosis und Wirkung erkannte. Hiervon wird noch zu sprechen sein. Der in Paris lehrende spanische Arzt und Chemiker BONAVENTURE ORFILA(1787-1853), dessen Standardwerk Trait6 des poisons ou toxicologie gkntrale 1814115 erschien, wird manchmal als der Vater der Toxikologie, der Lehre von den Giften, bezeichnet. Aber wie alle Wissenschaften hatte die Toxikologie viele Vater. Es sei hier nur der italienische Arzt BERNARDINO RAMAZZINI (1633-1714) erwahnt, der als erster systematisch die Berufskrankheiten der Handwerker untersuchte und beschrieb. Als eigenstandige akademische Disziplin innerhalb der experimentellen medizinischen Wissenschaft entwickelte sich die Toxikologie im 19. Jahrhundert zusammen mit der Pharmakologie, der Lehre von der Nutzung chemischer Stoffe als Heilmittel. Wichtige Beitrage zur Kenntnis der Gifte und ihrer Wirkungen kamen

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Einige Grundbegriffe

aus Laboratorien fur Experimentelle Physiologie, Forensische Medizin, Medizinische Chemie und Gewerbehygiene. Zunachst beschaftigten sich die Pharmakologen/Toxikologen vor allem mit unerwunschten Arzneimittelwirkungen, aber auch mit gewerblichen und suizidalen Vergiftungen. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts gab es an den meisten medizinischen Fakultaten im Deutschen Reich einen Lehrstuhl fur Pharmakologie und Toxikologie. Das Wachstum der chemischen Industrie und ihrer Fahigkeit, immer neue chemische Verbindungen zu synthetisieren, verstarkte das Interesse an der Erforschung moglicher schadlicher Wirkungen dieser Substanzen. Der Berliner Toxikologe LOUISLEWIN (1850-1929) veroffentlichte 1928 sein in viele Sprachen ubersetztes Werk Gifte und Vergiftungen, das zwar aus heutiger Sicht vie1 Spekulatives und manche Irrtumer enthielt, das jedoch sehr dazu beitrug, das Interesse an der Toxikologie zu wecken. Seit 1930 erschien, weltweit als erste der experimentellen Toxikologie gewidmete Zeitschrift, das Archiv fur Toxikologie. Die groBe Bliitezeit dieser Disziplin begann aber erst nach dem Zweiten Weltkrieg. Als Reaktion auf die zunehmende Industrialisierung und Bevolkerungsdichte und die damit verbundene Verbreitung von Ruckstanden und Verunreinigungen in Luft, Wasser, Boden und Lebensmitteln wuchsen in der Wissenschaft und in weiten Kreisen der Bevolkerung die Befurchtungen vor gesundheitlichen Schaden. Die Toxikologie, die sich friiher vor allem mit akuten Vergiftungen beschaftigt hatte, sah sich vor die Aufgabe gestellt, Auskunft uber mogliche Schadwirkungen der langfristigen Einwirkung geringer Dosen von Umweltstoffen zu geben. SchlieBlich traten unvorhergesehene schwerwiegende Arzneimittelwirkungen auf, voran die durch Thalidomid (Firrnenname Contergan) hervorgerufene Katastrophe. In der Medizin hatte man Thalidomid, nicht zuletzt wegen seiner geringen akuten Toxizitat, zunachst als ein ideales Schlaf- und Beruhigungsmittel (tranquilizer) betrachtet. In den Jahren 1958 bis 1961 wurden jedoch etwa 7000 Kinder, davon uber 4000 in der Bundesrepublik Deutschland, mit MilJbildungen der Extremitaten geboren, im schlimmsten Fall bis zum Fehlen aller vier GliedmaBen. Thalidomid, von Schwangeren zum Zeitpunkt der Organogenese (Herausbildung der Organe, Ende des dritten Schwangerschaftsmonats) eingenommen, wurde als Ursache erkannt, und das Mittel wurde aus dem Handel gezogen. In der Folge wurde nicht nur die Priifung von Arzneimitteln auf toxische Wirkungen wesentlich intensiviert, sondern auch die Prufung von Lebensmittelzusatzstoffen, Pflanzenschutzmitteln und anderen Umweltchemikalien. Der schnell steigende Forschungsbedarf fuhrte zu einem ausgepragten Mange1 an Toxikologen. Der Wissenschaftsrat hatte 1960 einen Ausbau dieses Faches empfohlen und festgestellt: ,,Die Errichtung eines Lehrstuhls fur Toxikologie neben dem bereits vorhandenen fur Pharmakologie ist in jeder (medizinischen) Fakultat erforderlich". Die vom Wissenschaftsrat empfohlene Aufgliederung in Pharmakologie und Toxikologie wurde jedoch zunachst nur an wenigen Hochschulen durchgefuhrt. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft konstatierte 1975 in einer Denkschrij Toxikologie, daB an den Universitaten der Bundesrepublik nur wenige Professuren fur Toxikologie vorhanden waren. Sie empfahl erneut die Anerkennung der Toxikologie als selbstandige akademische Disziplin, den Ausbau dieses Faches und die Offnung des Studiengangs auch fur Natunvissenschaftler chemisch-biologischer Facher.

Toxikologie

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Der Munchner Toxikologe HELMUT GREIMstellte 1992 fest, die Situation der Toxikologie in der Bundesrepublik Deutschland sei nach wie vor unbefriedigend [19]. Da sich die finanzielle Situation der Universitaten seither wesentlich verschlechtert hat, sind die Empfehlungen des Wissenschaftsrates und der DFG einer Verwirklichung nicht naher gekommen. Im Gegenteil wurde bei einem von der Deutschen Gesellschaft fur Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie 1998 in Bonn veranstalteten Forum mitgeteilt, es seien in den letzten Jahren 7 von 17 Lehrstuhlen fur Toxikologie geschlossen oder umgewidmet worden, weitere seien in Gefahr. Wahrend Staaten wie die Niederlande, GroBbritannien oder Schweden die Toxikologie ausbauten und inzwischen auch zunehmend die Arbeit in den europaischen Gremien bestimmten, bestehe in Deutschland die Gefahr, daB Sachverstand und EinfluR auf diesem Gebiet durch mangelnde Forderung verloren gingen. Neben den Finanznoten der Universitaten ist die Abhangigkeit der toxikologischen Forschung von Tierversuchen ein weiteres Hindernis fur den Ausbau der Toxikologie in Deutschland. Der Widerstand gegen Tierversuche hat vielerorts eine derartige Intensitat erreicht, da13 es kaum mehr moglich ist, bestehende Einrichtungen fur die Versuchstierhaltung fortzufuhren, geschweige denn, sie auszuweiten oder neue zu errichten. Es fehlt nicht an Bemuhungen, in vivo Versuche (d. h. am lebenden Tier oder Menschen) durch in vitro Versuche zu ersetzen (Reagenzglasversuche an Kulturen von Saugetierzellen, Bakterien, Pilzen oder Pflanzenzellen)[20,21]. Seit 1987 erscheint die Zeitschrift Toxicology in vitro. Mit dem Ziel, die Abhangigkeit der Forschung von Tierversuchen so weit wie moglich zu verringern, ist einerseits die Anwendung und Weiterentwicklung alternativer Methoden stark gefordert worden, andererseits sind viele Rechtsvorschriften fur die Chemikalienprufung zugunsten der Anwendung von in vitro Methoden geandert worden. Dies hat zu einer dramatischen Abnahme der jahrlich durchgefuhrten Tierversuche und der Zahl der dafiir benotigten Versuchstiere gefiihrt [22]. Allein bei den fur die Entwicklung und Zulassung neuer Arzneimittel erforderlichen Untersuchungen hat die Versuchstierzahl von 4.3Mio. im Jahr 1977 auf 0.7 Mio. im Jahr 1997 abgenommen. Nach dem Tierschutzgesetz gilt schon seit Jahren der Grundsatz, daB Tierversuche nur durchgefiihrt werden durfen, wenn sie fur die vorgesehenen Zwecke unerlaBlich sind und der angestrebte Zweck nicht mit anderen Methoden und Verfahren als dem Tierversuch erreicht werden kann. Letztendlich laBt sich das komplexe Zusammenspiel physiologischer Funktionen und deren Beeinflussung durch Gifte in vielen Fgllen nur am lebenden Organismus studieren. In der Denkschrift der Deutschen Forschungsgemeinschaft zu Tierversuchen in der Forschung heifit es: ,,In vitro-Methoden konnen nur erganzende Methoden sein und insofern Tierversuche ersetzen, als sie den Bedarf einschranken. Sie konnen Tierexperimente aber niemals tiberfliissig machen" [23]. An einer Kultur von Leberzellen kann man zwar die in der Leber ablaufenden Stoffwechselvorgange gut studieren - aber erstens kann man nur sehr wenige Zellarten des Korpers uberhaupt in vitro kultivieren und zweitens ist eine derartige Zellkultur nur eine unorganisierte Ansammlung von gleichartigen Zellen, die in einer kunstlichen Nahrlosung leben, ohne Zusammenspiel mit anderen Zellen und Organen, ohne Blutdruck und Kreislauf, ohne Steuerung durch Hormonsysteme, ohne Verbindung zu Ausscheidungsorganen oder einem Zentralnerven-

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Einige Grundbegriffe

system. Man darf daher von in vitro Methoden, so niitzlich sie fur viele Zwecke sind, nicht zu vie1 erwarten. Jede toxische Wirkung am intakten Organismus beruht auf zwei Gruppen von Ablaufen: der Toxikodynamik (Einflusse des Giftstoffs auf den Organismus: Wirkungsort, Wirkungsweise, Dosis-Wirkungsbeziehung) und der Toxikokinetik (Einflusse des Organismus auf den Giftstoff: Resorption im Magen-Darmtrakt, Verteilung, Abbau im Stoffwechsel, Speicherung oder Ausscheidung). Untersuchungen zur Toxikodynamik und Toxikokinetik im Saugetierorganismus sind das Fundament jeder toxikologischen Beurteilung eines Stoffes. In vitro Versuche konnen wertvolle Hinweise auf das Verhalten eines Stoffes in einzelnen Stufen des Gesamtablaufs geben, z. B. wie der Stoff durch Zellmembranen wandert, wie er in Leberzellen umgewandelt wird, wie er auf das genetische Material einwirkt, aber sie gestatten keine sichere Voraussage iiber den Gesamtablauf der Wechselwirkung von Stoff und Organismus. Gegen Tierversuche lafit sich einwenden, daB die verschiedenen Saugetierarten auf einen Giftstoff sehr verschieden reagieren konnen, mit unterschiedlichen Entgiftungsmechanismen, unterschiedlichen Ausscheidungsraten und oft sehr verschiedener Empfindlichkeit. Die bei Tierversuchen im Vergleich zur menschlichen Bevolkerung doch immer kleine Zahl von Tieren ist ein weiterer Kritikpunkt. Und schlielllich ist die Dauer eines Tierversuchs, selbst wenn er ein Rattenleben von maximal drei Jahren umfaBt, kurz im Vergleich zur Lebensdauer des Menschen. Trotzdem lassen sich, wie die Erfahrung gezeigt hat, aus Untersuchungen an mehreren Tierarten durchaus verlaljliche Risikoabschatzungen fur den Menschen ableiten [24]. Wie kaum einem anderen ist es dem schweizerischen ZBINDEN gelungen, in einer fur den gebildeten Laien verToxikologen GERHARD standlichen Sprache die Frage der Ubertragbarkeit der Resultate von Tierversuchen auf den Menschen zu diskutieren und mit vielen praktischen Beispielen zu erlautern [25].Es werden auch Untersuchungen an freiwilligen Versuchspersonen durchgefiihrt, jedoch nur, wenn zuvor durch Tierversuche geklart ist, daB dies ohne nennenswertes Gesundheitsrisiko moglich ist. Zur Forderung von Tierversuchsgegnern, auf Substanzpriifungen am Tier ganz zu verzichten, sagt der Liibekker Toxikologe OTFRIED STRUBELT: ,,Man mache sich keine Illusionen: Ein Verzicht auf toxikologische Tierversuche bedeutet die Verlagerung des toxikologischen Risikos vom Tier auf den Menschen!" [26]. Versuche an Kindern und an Schwangeren sind aus ethischen Griinden ausgeschlossen. Auch wenn Vorversuche in vitro moglich sind, z. B. an Embryozellen, konnen aussagefahige Untersuchungen zu der Frage, oh eine Substanz teratologische (embryoschadigende) oder besonders den wachsenden Organismus beeinflussende Wirkungen hat, nur an Tieren durchgefiihrt werden. Soweit der zu beurteilende Stoff bereits verwendet wird, konnen Erkenntnisse aus der Arbeitsmedizin und aus Vergiftungsunfallen (Kasuistik) sowie aus der Beobachtung des Krankheitsgeschehens in groaeren Bevolkerungsgruppen (Epidemiologie) das durch Tierversuche und in vitro Studien gewonnene Bild abrunden.

Lebensmitteltoxikologie

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Lebensmitteltoxikologie In der Lebensmitteltoxikologie werden die m6glichen gesundheitsschadlichen Wirkungen aller Stoffe, die in Lebensmitteln vorkommen konnen, untersucht, die Risiken ermittelt und gegebenenfalls Grenzwerte fur das Vorkommen der Stoffe in einzelnen Lebensmitteln oder fur die Menge, die bei lebenslanger taglicher Aufnahme duldbar ist, vorgeschlagen [27]. Im englischsprachigen Schrifttum wird haufig der Begriff food safety verwendet [28,29], womit manchmal nur toxikologische, oft aber zugleich mikrobiologische Aspekte der Lebensmittelsicherheit gemeint sind, was dann mehr dem im Deutschen verwendeten Sammelbegriff Lebensmittelhygiene entspricht [30]. Die Zeitschrift Food and Cosmetics Toxicology erschien erstmals 1963 in England und ist, inzwischen unter dem Namen Food and Chemical Toxicology, das wichtigste Periodicum auf dem Gebiet der Lebensmitteltoxikologie geblieben. Bei Diskussionen uber die gesundheitliche Qualitat des heutigen Lebensmittelangebots hort man gelegentlich die Forderung, Lebensmittel sollten grundsatzlich frei sein von Schadstoffen und solange dies nicht der Fall sei, durfe kein Aufwand gescheut werden, um diesen Zustand zu erreichen. Dieses Postulat ist sicher politisch sehr zugkraftig - aber es ist unrealistisch.' Von potentiellen Schadstoffen freie Lebensmittel hat es noch nie gegeben und kann es auch nie geben; es ist nur eine Frage der Analysenempfindlichkeit, ob man sie findet. Daher ist die Kenntnis toxikologischer Grenzwerte wichtig und die Festsetzung von Hochstmengen zum Schutz des Verbrauchers erforderlich. Grundsatzlich ist es nach 0 8 LMBG verboten, ,,Stoffe, deren Verzehr geeignet ist, die Gesundheit zu schadigen, als Lebensmittel in Verkehr zu bringen". Ob sich Gesundheitsschaden ergeben konnen oder nicht, hangt jedoch auch von der verzehrten Menge ab. Allzuoft wird vergessen, was Philippus Theophrastus Bombastus von Hohenheim, genannt PARACELSUS, im Jahre 1583 in seiner Dritten Defension so treffend gesagt hat: Was ist das nit gifft ist? alle ding sind gifft und nichts ohn gifft. Allein die dosis macht, das ein ding kein gifft ist. Als ein Exempel: ein jetliche speiB und ein jetlich getranck so 8s uber sein dosis eingenommen wirdt so ist es gifft.

Jede Substanz kann, wenn sie im Ubermal3 verzehrt wird, gesundheitsschadlich wirken. Das gilt auch fur Stoffe, die fur den Menschen essentiell sind, die also in

' Ebenso wirklichkeitsfremdist die Forderung des &ologischen

hztebundes nach einer ,,luckenlosen Lebensmitteliiberwachung" [31]. Nach einer Studie der Europaischen Kommission wurden durch die amtliche Uberwachung im Jahre 1989 pro loo0 Einwohner in den Niederlanden 25 und in Deutschland zehn Proben gezogen, in Frankreich eine Probe. Man kann, wenn man der Ansicht ist, die offentliche Hand konne und solle die zusatzlichen Kosten tragen, eine Erhohung der,Probenzahl auf das Niveau der Niederlande oder noch hoher fordern. Aber luckenlos kann die Uberwachung auch dann nicht sein. Fur das Jahr 1994 wurden die Kosten der durch die amtliche Uberwachung im Bundesgebiet untersuchten 500000 Proben auf 436Mio. DM geschatzt [32]

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Einige Grundbegriffe

der Nahrung vorhanden sein mussen. Viele Lebensmittel enthalten naturliche Giftstoffe, die sich nur deshalb normalerweise nicht schadlich auswirken, weil sie in geringer Konzentration vorhanden sind und daher nur in niedriger Dosierung verzehrt werden (Kap. 7). Lebensmittel konnen neben ihren naturlichen Inhaltsstoffen auch fremde Stoffe enthalten, die durch menschliche Aktivitaten (anthropogen) in die Lebensmittel gelangen. In der Wissenschaft wird fur diese Stoffe der Ausdruck Xenobiotika (griechisch xenos, Fremder, Gast) verwendet. Seit 1971 gibt es zur Veroffentlichung von auf diesem Gebiet durchgefuhrten Forschungsarbeiten die Zeitschrift Xenobiotics.

Methoden der Toxizitatspriifung Wie kann man das gesundheitliche Risiko prufen, das von einem in Lebensmitteln enthaltenen Stoff ausgeht? Eine Kurzfassung der erforderlichen Schritte wird in Tabelle 2.1 gezeigt. Dabei handelt es sich nicht um ein festgefugtes Schema, da von Fall zu Fall entschieden werden mu& welche Prufungen in welchem Umfang erforderlich sind. Eine Substanz, deren Verhalten im menschlichen Korper wohl bekannt ist, wird weniger aufwendig zu prufen sein, als eine neu synthetisierte oder neu aus einer exotischen Pflanze gewonnene. Ein Stoff der einem Hauptnahrungsmittel zugesetzt werden soll, wird intensiver zu prufen sein, als einer der zum Beispiel nur Kaviar zugefugt werden darf.' Ausfuhrlichere Beschreibungen toxikologischer Testmethoden bieten [33-351. Das Chernikaliengesetz von 1982 (seither mehrfach geandert) verlangt fur alle neu in den Verkehr zu bringenden Stoffe Toxizitatsprufungen, deren Umfang von der Produktionsmenge abhangt. Die Bestimmung der akuten Toxizitat gehort dabei zu den Basisinformationen, die der Meldebehorde vom Hersteller der Substanz mitgeteilt werden mussen (,,Grundpriifung" nach § 7). Zur Bestimmung der oralen akuten Toxizitat verabreicht man im allgemeinen Gruppen von je 5 mannlichen und 5 weiblichen Ratten etwa gleichen Korpergewichts mittels Schlundsonde zunehmende Dosen der Testsubstanz. Vorversuche bestimmen die Wahl der Dosis: z. B. 25 m gkg KBrpergewicht in der l . , 50 in der 2., 100 in der 3. Gruppe. Die Tiere werden nach der Behandlung mindestens 14 Tage lang beobachtet. Vergiftungssymptome und Todesfalle (Mortalitat) werden registriert. Gestorbene oder bei Versuchsende getotete Tiere werden seziert und untersucht. Diejenige Dosis, bei der 50 % der Tiere sterben, wird als LDI bezeichnet (LD = letale Dosis). Die Bestimmung der LD5"in der beschriebenen Weise ist nicht nur unter dem Gesichtspunkt des Tierschutzes bedenklich, sondern auch eine starke Belastung fur die Personen, die den Test durchzufuhren haben. Es gibt daher viele Bemuhungen, den Test so zu modifizieren, dal3 weniger Tiere benotigt werden undloder die l i e r e nicht bis zu ihrem Tod im Versuch bleiben, sondern bereits bei ersten toxischen Symptomen getstet werden. Eine Art der LD,,,-Bestimmung, die insgesamt

' Zur Vereinfachung wurden in der Liste durchzufiihrender Untersuchungen

(Tab. 2.1) nur solche Teste genannt, bei denen die Prufsubstanz peroral verabreicht wird. Tatsachlich mussen aus Arbeitsschutzgrunden noch weitere Untersuchungen durchgefuhrt werden, zum Beispiel ob die Substanz giftige Dampfe bildet (akuter Inhalationstest) oder ob sie hautreizend wirkt (akute dermale Toxizitat)

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Methoden der Toxizith'tsprufing ~-

~~

-~

Tabelle 2.1: Die toxikologische Beurteilung von Zusatzstoffen beruht auf Priifung 1. der akuten Toxizitlt

2. der GentoxizitatlMutagenitlt in vitro und in vivo

3. des Stoffwechselverhaltens 4. der subchronischen ToxizitBt (90-Tage-Test an Ratten und Hunden)

5. der Reproduktionstoxizitat, Teratogenitlt bei Kanlnchen und Ratten. Multiaenerationstest an Ratten 6. der chronischen Toxizitlt und der Kanzerogenitk (rnindestens 18 Mon. bet Mausen, 24-30 Mon. bei Ratten, 12 Mon. bet Hunden)

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7 . der voraussichtlichen Exposition der Bevolkerung

I

nur 13Tiere bendtigt, wurde von LORKE[36] vorgeschlagen, es gibt jedoch auch neuere Varianten der Durchftihrung [37,38].In den letzten Jahren sind nationale und internationale Zulassungsbehorden mehr und mehr dazu ubergegangen, nicht mehr die experimentelle Ermittlung der ,,klassischen" LDSozu verlangen, sondern nur noch die Bestimmung der ,,approximativenakuten Toxizitat" mit geringeren Tierzahlen [22]. Holltindische Autoren haben vorgeschlagen, auf die Bestimmung der akuten Toxizitat immer dann zu verzichten, wenn die Dosis ohne erkennbare Wirkung (no effet level) bei der subakuten Toxizitatspriifung im 28-Tage-Versuch (siehe unten) bei uber lo00 mg/kg Korpergewicht liegt [39].

Die LDS0ist die Basis fur die Einteilung von Stoffen nach Gefahrenklassen. In Tabelle 2.2 werden anhand von moglicherweise in Lebensmitteln vorkommenden Stoffen Beispiele fur diese Einteilung genannt. Die in Klammern angegebenen Begriffe Herbizid, Fungizid usw. charakterisieren Pflanzenschutzmittel (Kap. 3), die E-Nummern stehen fur Lebensmittelzusatzstoffe (Kap. 8). Die Tabelle macht deutlich, da13 manche Naturstoffe, wie das bakterielle Botulinustoxin, die Fischgifte Saxitoxin und Tetrodotoxin oder die von Schimmelpilzen produzierten Aflatoxine, zu den sehr giftigen Substanzen zahlen, da13 Pflanzenschutzmittel eine sehr unterschiedliche akute Toxizitat haben (Parathion in Kategorie I, einige Herbizide und Fungizide dagegen bei den nicht als giftig klassifizierten Stoffen), und daB es Lebensmittelzusatzstoffe wie das Natriumnitrit gibt, die immerhin zur Kategorie I1 gehoren. Offensichtlich spiegelt die LDso nur einen Teilaspekt der von einem Stoff ausgehenden Gefahrdung wieder; sie besagt nichts uber mogliche chronische (Langzeit-)Wirkungen. Ethanol zum Beispiel, das berauschende Prinzip alkoholischer Getranke, scheint nach Tab. 2.2 zu den harmlosesten aller Stoffe zu gehoren, obwohl an den Langzeitwirkungen des Ethanols weit mehr Menschen sterben, als an denen aller anderen genannten Substanzen zusammen. Auch wenn ein sehr grobes Ma13 fur die gesundheitliche Beurteilung eines Stoffes liedie LDSO fert, wird sie doch als wichtige Kennziffer fur den gewerblichen Umgang mit Stoffen aller Art betrachtet. Veranderungen (Mufarionen) der Erbsubstanz, des genetischen Materials (im wesentlichen DNS, Desoxyribonukleinsaure, nach dem englischen Namen auch DNA genannt), konnen zu Krebs und anderen Krankheiten fuhren. Falls sie sich

Einige Crundbegrijjie

18 labelle 2.2:

Einteilung von Stoffen in Gefahrenklassen auf Basis der oralen L k o b e i der Ratte ( L 4 0nach [40], z.TI. nach neueren Queilen erglnzt) 3ereich der oralen

Beispiele

< 25

gewicht) Botulinustoxin (Bakterlentoxin) TCDD (" Sevesogift" Tetrodotoxin (marines Toxin) Saxitoxin (marines ToxinJ Strychnin (Gift der BrechnuR) Natriumcyanid Parathion Ilnsektizid) Aflatoxine (Schimmelpilzgift) Arsenik

25-200

Nikotin Dieldrin (Insektizid) Dinoseb (Herbizid) Lindan (Insektizid) Natriumnitrit (E 250)

200-2000

DDT (Insektizid) Carbaryl tlnsektizid) Thiram (Fungizidl Diquat (Herbizid) PhosphorGure IE 338) Alachlor (Herbizid) Maltol (E 6361

> 2000

orale LD, (mg/kg Korper-

LD, (mglko Kijrpergewicht)

Metazachlor (Herbizid) Natriumchlorid Niacinamid (Vitamin) Milchsaure tE 270) Natriumbenzoat (E 21 1) Diflubenzuron (Insektizidl Chlorpropham {Herbizid) Methanol Ethanol Vinclozolin (Fungizidj Mannit (E 421 } Folpet (Fungizid) Natriumcyclarnat (E 952) Carbendazim (Fungizid) Saccharin (E 954) Saccharose

0,00001 0.01 0,Ol (Maus i.p.1 0.01 (Maus i.p.1 5

64 6-15 7.2 14,6 50 40-90 60 90-250 185 250 510-850 500-1000 780-860 810 930-1350 1410 2150 3000 3500 3540 4070 4640 5000-7000 5630 7060 10000 13500 > 10000 15250 > 15000 17000 (Maus) 29700

Methoden der Toxizitatsprufung

19

in Keimzellen (Ei- oder Samenzellen) ereignen, kann dies Fruchtbarkeitsstorungen, embryonale MiCbildungen oder Erbkrankheiten bei den folgenden Generationen verursachen. Die Prufung auf Gentoxizitiit ist daher ein wichtiger Schritt toxikologischer Prufverfahren. Es sind dafur zahlreiche Methoden entwickelt worden, von denen der einfach und schnell durchfuhrbare, nach seinem Erfinder, dem amerikanischen Biochemiker BRUCE AMES,benannte Ames-Test oder Salmonella-Mutagenitltstest am bekanntesten ist. Zur Durchfuhrung dieses Tests werden Zuchtstamme von Salmonella typhimurium verwendet, die ohne die Aminosaure Histidin nicht wachsen konnen. Bringt man eine Zellsuspension eines solchen (his -)-Stammes auf einen histidinfreien Agarboden, bilden sich nur mikroskopisch kleine Bakterienkolonien. Setzt man der Zellsuspension eine Priifsubstanz zu, die mutagen wirkt, so werden Ruckmutationen zum Wildtyp (his+) ausgelost, der auch ohne Histidin wachsen kann. Es entstehen sichtbare Kolonien, um so mehr, je starker die mutagene Potenz der Priifsubstanz ist.

Neben in vitro Mutagenitatstesten an Bakterien, Hefen, Schimmelpilzen und Saugetierzellen gibt es in vivo Teste an Mausen, Chinesischen Hamstern und Taufliegen. Viele Testsubstanzen die als Lebensmittelzusatzstoff, Pflanzenschutzmittel oder Arzneimittel vorgesehen waren, gelangen bei der toxikologischen Prufung nicht uber die Gentoxizitatsteste hinaus. Hat eine Substanz ausgepragt gentoxische Wirkungen, dann lohnt es sich meist nicht, die hohen Kosten fur weitere Prufungen auszugeben. Insofern haben die schnell durchfuhrbaren und wenig kostenaufwendigen in vitro Mutagenitiitsprufungen eine wichtige Sieb- (screening-) Funktion. Sie sind jedoch kein Ersatz fur Kanzerogenitatsprufungen an Tieren. AMESselbst hat auf die mangelhafte Konkordanz der Ergebnisse von Mutagenitats- und Kanzerogenitatsprufungen hingewiesen. Von Stoffen, die bei Maus und Ratte kanzerogen wirkten, waren 65 % mutagen; von Stoffen die bei beiden Tierarten nicht kanzerogen wirkten, waren 33 % mutagen [41]. Einige neuere Methoden, wie der Test auf nichtprogrammierte Zellproliferation [42], korrelieren anscheinend besser mit der Kanzerogenitat als der Ames Test, sie sind jedoch noch nicht mit so vielen Testsubstanzen durchgefuhrt worden wie dieser und miissen sich in der Praxis erst noch bewahren. Sto~~echseluntersuchungen dienen der Charakterisierung der toxikokinetischen und toxikodynamischen Eigenschaften einer Substanz. Zunachst an Versuchstieren, soweit dies moglich ist auch an Versuchspersonen, wird das Verhalten der Substanz im Organismus gepruft. Wird sie unverandert mit dem Kot ausgeschieden oder wird sie im Verdauungstrakt resorbiert? Wie verteilt sie sich im Organismus? Wird sie unverandert im Urin ausgeschieden oder entstehen Umwandlungsprodukte? Wie verhalten diese sich? Mit welcher Geschwindigkeit verlassen die Priifsubstanz und die eventuell daraus entstehenden Produkte den Korper (Halbwertszeit)? Welche phannakodynamischen/toxischen Wirkungen sind feststellbar, mit welcher Dosis-Wirkungsbeziehung? (Abbildung 2.1). Was sind die Zielorgane, die Angriffspunkte (Rezeptoren) dieser Wirkung? Zur subchronischen Toxizitatspriifing erhalten Gruppen von Versuchstieren (meist Ratten, Hunde) 90 Tage lang die Priifsubstanz im Futter oder Trinkwasser in unterschiedlicher Dosierung. Die hochste Dosis sol1 im toxischen Bereich liegen, etwa bei 10-20 % der LDm. Gewichtsentwicklung, Futter- und Wasserverbrauch und Allgemeinverhalten werden registriert, Blutbild und

20

Einige Grundbegriffe I

t

cn C

3

3

3 II

0

Dosis

_+

Abbildung 2.1: Typische Dosis-Wirkungskurve (fur nicht kanzerogene Stoffe). Harnstatus bestimmt. Am Versuchsende werden alle iiberlebenden Tiere seziert und untersucht, einschlieBlich histo-pathologischer Untersuchung der Organe. Manchmal wird auch die subakure ToxizirdfsprLifung durehgefiihrt, worunter man eine 28-tagige Verabreichung der Testsubstanz versteht. Diese Untersuchungen dienen der Feststellung des toxischen Wirkungsspektrums der Substanz (was sind die Zielorgane? Leber, Niere, blutbildendes System, Zentralnervensystern?) und der Klarung, welche Dosierung im chronischen Test gewahlt werden soll. Die vorher erwahnten Stoffwechseluntersuchungen werden oft im Rahmen einer subakuten oder subchronischen Toxizitatspriifung ausgefuhrt.

Die Priifung auf Reproduktionstoxizitiit dient der Feststellung,ob die Testsubstanz negative Wirkungen auf die Vermehrungsfahigkeit hat und ob sie fruchtschadigend (terutogen) wirkt. Die Substanz wird den Elterntieren (Ratten, Kaninchen, seltener Mause) bereits vor der Verpaarung und wahrend der gesamten Tragezeit verabreicht - in unterschiedlicher Dosierung, etwa wie beim subchronischen Test. Soweit es sich urn einen Mulrigenerationsresr handelt wird die Testsubstanz wahrend der Laktationsperiode den Muttertieren und nach der Entwohnung den Jungtieren gegeben, die dann wieder verpaart werden und die nachste Generation produzieren. Zahl und Art der MiBbildungen bei jedem Wurf, Zahl, Gewicht und Geschlecht der lebenden und der toten Jungtiere, Zahl und Gewicht nach 1 , 2 und 3 Wochen (Ende der Laktationsperiode) werden registriert.

Die Priifung der chronischen Toxizitat dauert mehrere Jahre und ist auch hinsichtlich der erforderlichen Tierzahl und der durchzufuhrenden Untersuchungen der aufwendigste Ted der toxikologischen Aufgaben. Neben einer Gruppe von Tieren, die Futter und Trinkwasser ohne Priifsubstanz erhalten (Negativkontrolle). werden mindestens drei, besser vier Gruppen eingesetzt, denen die zu priifende Substanz im Futter oder Trinkwasser verabreicht wird. Oft wird noch eine Positivkontrolle verlangt, d.h. eine weitere Gruppe von Tieren, denen eine bekannt toxische (z.B. kanzerogene) Substanz verabreicht wird. Damit sol1 gepruft werden, o b die gesamte Versuchsdurchfiihrung iiberhaupt in der Lage ist, bestirnmte gesundheitsschadliche Wirkungen erkennen zu lassen. Die hochste Dosis sollte schwach toxische Wirkung besitzen (effecf level, z. B. 10 % weniger Gewichtszunahme als in der Negativkontrollgruppe), die niedrigste sollte gerade noch keine Wir-

Das ADI-Konzept

21

kung zeigen (no effect level). Wenn die Prufung auf Kanzerogenitat im Vordergrund steht, wird, statt die hochste Dosis auf schwache toxische Wirkung abzustellen, oft die maximal toferierbare Dosis (MTD) verabreicht, bei der man auch starkere toxische Wirkungen in Kauf nimmt. Es besteht jedoch in dieser Hinsicht keine vollige Ubereinstimmung unter den Toxikologen. Wie in Kapitel 3 uber Chlorkohlenwasserstoffe und in Kapitel 8 uber Zusatzstoffe geschildert, hat die Verabreichung der MTD im chronischen Test zu manchen Konflikten daruber gefiihrt, ob ein Stoff als kanzerogen zu klassifizieren ist oder nicht. Zwischen hochste und niedrigste Dosierung werden ein bis zwei mittlere Dosierungen gelegt, und zwar so, da8 sich gleich grol3e logarithmische Intervalle ergeben. Aus praktischen Grunden wird die Priifsubstanz meistens in konstant bleibenden prozentualen Zumischungen verabreicht, 2.B. 0 %, 0,2S %, 0,s %, 1 YO,2 % im Futter oder Trinkwasser. Die Ratte ist die bevorzugte Tierart fur die Langzeitpriifung. Begonnen wird mit sehr jungen Tieren, die gerade von den Miittern abgesetzt worden sind. Die l i e r e bleiben fur die restliche Dauer ihres Lebens im Test, das heiBt bei der Ratte 24-30 Monate. Bei anderen Versuchstieren (Hund, Schwein, Affe) wird die Testsubstanz mindestens ein Jahr lang, oft aber auch mehrere Jahre verabreicht. Gelegentlich erfolgt die Exposition bereits im Mutterleib, d. h. die Elterntiere werden mit in die Priifung einbezogen. Pro Versuchsgruppe werden bei Ratten im allgemeinen je 50 mannliche und weibliche Tiere eingesetzt, bei funf Gruppen also SO0 Tiere, bei 6 Gruppen (rnit Positivkontrolle) 600 Tiere. Wird der Langzeittest mit der Priifung auf Reproduktionstoxizitat kombiniert, wird ein Teil der Tiere, wenn sie das Alter der Fortpflanzungsfahigkeit erreicht haben, gepaart und das Aufzuchtergebnis der Nachfolgegeneration registriert. Oft sieht das Versuchsprotokoll vor, daS auch dieser F,-Generation und deren Nachkommen (F,-Generation) die Prufsubstanz verabreicht wird. Im Gesamtversuch sind dann nicht selten meherere tausend Ratten zu futtern, zu untersuchen und ihre Testdaten zu registrieren und auszuwerten (Futterverzehr, Wachstum, Blutbild, Histopathologie u.a.).

Die Kosten fur die Prufung eines Stoffes nach Tabelle 2.1 wurden 1990 mit mindestens 5 Mio. DM angegeben und werden inzwischen entsprechend hoher sein. Wenn ein Ergebnis unsicher ist und Wiederholungen, eventuell mit groaeren Tierzahlen oder weiteren Tierarten erforderlich sind, kann auch ein Mehrfaches dieses Betrages zustandekommen. Die erforderlichen Untersuchungen erstrecken sich dann uber 5-6 Jahre und das Pruf- und Zulassungsverfahren kann sich uber einen Zeitraum von 10-20 Jahren hinziehen, wie dies fur den Fall des von der BASF entwickelten Pflanzenschutzmittels Bentazon geschildert wurde [43]. Beriicksichtigt man noch die okotoxikologische Prufung (Abbauverhalten der Substanz in Boden und Wasser, EinfluB auf Pflanzen und Tiere in der Umwelt) so mu13 man fur die Kosten der Sicherheitsforschung, die fur die Neuzulassung zum Beispiel eines Pflanzenschutzmittels erforderlich ist, mit 100 Millionen DM rechnen, wie fur ein Produkt der Bayer AG angegeben wurde [44].

Das ADI-Konzept Eine wesentliche Funktion der Langzeituntersuchungen ist die Feststellung der Dosis ohne erkennbare Wirkung oder des no effect level, d. h. derjenigen Dosis, die im Langzeitversuch keine Wirkung auslost. Da schwache Effekte unter Umstanden nicht erkannt werden, sollte man genauer vom no observed effect level (NOEL) sprechen. Manchmal begegnet man auch der Bezeichnung no observed adverse effect level, die zum Ausdruck bringt, dalj schadliche Wirkungen gemeint sind. Haufig werden jedoch diese Begriffe synonym verwendet. NOEL-Werte von uber 600 Verbindungen haben MUNROund Mitarbeiter zusammengestellt [45].

22

Einige Grundbegriffe

Aus dem im Tierversuch bestimmten NOEL wird die duldbare tugliche Aufnahmemenge (DTA) fur den Menschen berechnet; der englische Ausdruck acceptable daily intake (ADI) hat sich jedoch auch im deutschen Sprachbereich weitgehend durchgesetzt. Im allgemeinen wird der an Ratten bestimmte NOEL-Wert zugrunde gelegt, wenn sich jedoch eine andere Tierart als empfindlicher erwiesen hat, geht man von diesem niedrigeren NOEL-Wert aus. Er wird im allgemeinen durch 100 geteilt, um zum ADI-Wert zu kommen. Der Sicherheitsfaktor 100 setzt sich zusammen aus einem Faktor 10, der die Unsicherheit bei der Ubertragung der Ergebnisse vom Tierversuch auf den Menschen beriicksichtigen soll, und nochmals einem Faktor 10, wegen des breiten Spektrums unterschiedlicher Empfindlichkeit in der menschlichen Bevolkerung (Kinder, Schwangere, Alte, Kranke usw.). Der ADT-Wert stellt die aus toxikologischer Sicht unbedenkliche Dosis dar, die taglich und lebenslanglich ohne erkennbares Gesundheitsrisiko aufgenommen werden kann (without appreciable health risk) [4613. Je nachdem wie die toxikologische Beurteilung ausfallt, kann der Sicherheitsfaktor auch iiber oder unter 100 liegen. So hat man den ADI-Wert fur das Fungizid Captan unter Verwendung des Sicherheitsfaktors 1o(x) sehr niedrig angesetzt. weil bei Verabreichung hoher Captan-Dosen Geburtsmiabildungen bei Ratten und Hamstern auftraten. Dagegen wurde der ADI-Wert fur das Insektizid Chlorfenvinphos mit dem Sicherheitsfaktor 25 ermittelt, da als einzige Wirkung bei hoher Dosierung dieses Stoffes eine Hemmung des Enzyms Cholinesterase beobachtet wurde.

Im Prinzip erhalten krehserzeugende Stoffe keinen ADI-Wert. Dieser Grundsatz wurde zu einer Zeit aufgestellt, als man glaubte, zwischen kanzerogenen und nichtkanzerogenen Substanzen ganz klar unterscheiden zu konnen. Inzwischen hat sich aber gezeigt, dalJ viele Stoffe bei Mausen und Ratten krebserregend wirken, die keine Anzeichen einer Krebswirksamkeit beim Menschen bieten. Die widerspriichlich erscheinenden Befunde werden zum Teil durch die, im Vergleich zur geringen Konzentration der betreffenden Testsubstanzen in Lebensmitteln, sehr hohe Dosierung bedingt (MTD, maximum tolerated dose), die bei Tierversuchen meist verwendet wird [49]. Es spielen aber auch andere Faktoren eine Rolle, zum Beispiel die bei Tierversuchen meist angewendete ad libitum Fiitterung, die zu einer Verfettung der Tiere fiihrt, welche die Krebsentstehung begiinstigt [50]. Wissenschaftler der Internationalen Organisation fur Krebsforschung in Lyon klassifizierten im Jahre 1993 etwa 30 Substanzen als fur Menschen kanzerogen [51]. Aufgrund neuerer Untersuchungen sind seither einige Stoffe zu der Liste hin~ugekommen~. Bei den nunmehr etwa 40 Substanzen handelt es sich iiberwiegend um Arbeitsplatzstoffe in der chemischen oder metallverarbeitenden Industrie und um Medikamente, wahrend nur wenige in Lebensmitteln vorkommen -

’ Der

Risikobegriff ist f u r das Verstandnis des ADI-Konzepts wichtig. Grftig und riskunt sind nicht identisch. Ein relativ ungiftiger Stoff wie DDT kann riskant sein, z. B. wegen hoher Persistenz und weiter Verbreitung. Ein sehr giftiger Stoff kann mit geringem Risiko verbunden sein, wenn die Wahrscheinlichkeit gering ist, daa er auf jemand einwirken kann. Naheres zur Risikoanalyse bei [47. 481 Der neueste Zugang zur Liste der mit Sicherheit als humankanzerogen klassifizierten Stoffe heiBt kristallines Siliziumdioxid, besser bekannt unter dem Namen Sand. Basis fur diese Klassifizierung ist das vermehrte Auftreten von Lungenkrebs bei Arbeitern, die Feinsandstaub in der Atemluft ausgesetzt waren [52]

Das ADI-Konzept

23

und diese sind Naturstoffe, wie Alkohol und Aflatoxine (Kap. 7). Daneben sind etwa 2000 tierexperimentelle Kanzerogene bekannt und die Zahl der Substanzen, die aufgrund von in vitro Untersuchungen als krebsverdachtig gilt, ist ,,nicht mehr verlal3lich zu beziffern", so der Wurzburger Toxikologe HENSCHLER [53].Wahrend in der offentlichen Diskussion oft der Verdacht geauBert wird, Tierversuche seien nicht empfindlich genug, um Kanzerogene zu erkennen, sind viele Stoffe aufgrund von Tier- oder in vitro-Versuchen als krebserregend oder als krebsverdachtig klassifiziert worden, die in den in der Nahrung vorkommenden Konzentrationen fur den Menschen aller Wahrscheinlichkeit nach harmlos, ja zum Teil sogar fur die menschliche Ernahrung essentiell sind. Soweit sich hier die toxikologische Bewertung irrt, irrt sie sich auf der sicheren Seite. Um eine differenzierende Einteilung krebsverdachtiger, im Tierversuch krebserzeugender und beim Menschen krebserzeugender Stoffe zu ermoglichen, haben verschiedene Fachgremien unterschiedliche Schemata fur die Klassifizierung erarbeitet. Einer der Einteilungsvorschlage, zunachst fur Arbeitsstoffe gedacht, aber auch auf andere Stoffe anwendbar, wird in Tabelle 2.3 gezeigt. Aus der Beschreibung der Kategorien 4 und 5 wird ganz deutlich, daS es krebserzeugende Stoffe gibt, von denen kein nennenswerter Beitrag zum Krebsrisiko fur den Menschen erwartet wird. Die Fortsetzung der Biomarker-Untersuchungen uber Zusammenhange zwi-

Tabelle 2.3: Einstufung krebserzeugender Stoffe (nach [54). modifiziert) Kafegorie 1 Stoffe, die beim Menschen Krebs erzeugen. Kategorie 2 Stoffe, die als krebserzeugend fur den Menschen anzusehen sind, weil durch Langzeit-Tierversuche oder Hinweise aus Tierversuchen und epidemiologischen Untersuchungen davon auszugehen ist, daO sie einen nennenswerten Beitrag zum Krebsrisiko leisten. Kategorie 3 Stoffe, die wegen moglicher krebserzeugender Wirkung beim Menschen Anla8 zur Besorgnis geben, aber aufgrund unzureichender lnformationen nicht endgultig beurteilt werden konnen. Kafegorie 4 Stoffe mit krebserzeugender Wirkung, fur die aufgrund von Kenntnissen zurn Wirkungsmechanismus bei Einhakung eines bestimmten Grenzwertes kein nennenswerter Beitrag zum Krebsrisiko beim Menschen zu erwarten ist. Kategorie 5 Stoffe mlt krebserzeugender und gentoxischer Wirkung, deren Wirkungsstarke iedoch als so gerlng erachtet wird, daO unter Einhaitung eines bestimmten Grenzwertes kein nennenswerter Beitrag zum Krebsrisiko fur den Menschen zu erwarten ist.

24

Einige Grundbegriffe

schen spezifischen chemischen Veranderungen in Zellen (z. B. Bildung von DNAAddukten) und Krebshaufigkeit bei Menschen und Tieren wird kiinftig die Beurteilung der kanzerogenen Eigenschaften der gepruften Stoffe erleichtern [55]. Die Unsicherheit bei der Entscheidung, o b eine bei hoher Dosierung im Tierversuch krebserzeugende Substanz auch bei sehr geringer Dosierung als kanzerogen zu klassifizieren ist, hangt mit der Unsicherheit uber den Verlauf der DosisWirkungskurve im Bereich geringer Dosen zusammen. Der in Abb. 2.1 gezeigte Verlauf ist typisch fur nichtkanzerogene Stoffe. Abbildung 2.2 entspricht im Bereich der durchgezogenen Geraden A der experimentellen Beobachtung im Tierversuch. Den Kurvenverlauf links von der durchgezogenen Geraden kennt man bisher nicht. Er ist aus praktischen Griinden (begrenzte Zahl von Versuchstieren) durch die ublichen Tierversuche nicht zu ermitteln. Man unterscheidet bei den Kanzerogenen einerseits tumorauslosende Stoffe, die direkt oder nach metabolischer Umwandlung mit der Erbsubstanz DNA reagieren und dadurch Mutationen verursachen, und andererseits das Tumorwachstum fordernde Stoffe. Fur erstere, die gentoxischen Stoffe oder Initiatoren, wird meist die lineare Extrapolation entsprechend der gestrichelten Geraden B angenommen, fur letztere, die nicht mit DNA reagierenden Promotoren, meist ein Verlauf mit Schwellendosis, etwa wie in Kurve C dargestellt. Es mehren sich allerdings die experimentellen Hinweise auf einen nichtlinearen Verlauf und die Existenz einer Dosisschwelle auch bei gentoxischen Stoffen [56, 571. Das Konzept der Festsetzung von ADI-Werten ist vielfach kritisiert worden. Schon der Name Sicherheitsfaktor irritiert, weil es eigentlich ein Unsicherheitsfaktor ist - und im Englischen wird haufig der Ausdruck uncertainty factor verwendet. Der Wert 100, gebildet aus 10 ma1 10, ist keine wissenschaftlich fundierte GroBe, sondern ein auf langer toxikologischer Praxis beruhendes Hilfsmittel. Das ADI-Kozept hat sich jedoch in den uber drei Jahrzehnten seit es angewendet wird, gut bewahrt. Bei der Diskussion uber die Prinzipien der Ermittlung von ADTWerten geht es mehr um Einzelheiten der praktischen Anwendung als um Grund-

Wahrscheinlichkeit der Tumorentstehung

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Das ADI-Konzept

25

satzkritik. Bessere, realisierbare Alternativen sind jedenfalls nicht vorgeschlagen worden. Es gibt Verbesserungsvorschlage, die jedoch das bisherige Vorgehen nicht grundsatzlich andern, sondern es modifizieren. Mit dem sehr grorjen Abstand zwischen tolerierter Dosis im Tierversuch und duldbarer taglicher Aufnahme fur den Menschen hat das ADI-Konzept eine wirksame Barriere zum Schutz der Verbraucher vor zu hoher Aufnahme von Ruckstanden und Zusatzstoffen in der Nahrung errichtet. Wie hoch diese Barriere ist, sieht man beim Vergleich mit dem oft sehr geringen Abstand zwischen notwendiger Dosis und schadlicher Dosis bei naturlichen Inhaltsstoffen der Lebensmittel. Ein Beispiel hierfur: bei der Ratte findet man toxische Wirkungen bereits bei einem Selengehalt des Futters von 4 mg/kg, wahrend 1 mg/kg benotigt wird, um Selenmangel zu verhindern. Als weiteres Beispiel sei das Kochsalz, Natriumchlorid, erwahnt. Der NOEL fur Kochsalz wurde im 100-Tage-Versuchan Ratten zu etwa 2 g/kg Korpergewicht und Tag ermittelt. Ware Kochsalz als ein neuer Zusatzstoff in der Diskussion, wiirde sein ADI-Wert vermutlich auf 20 mg/kg festgesetzt. Bei 70 kg Korpergewicht waren das 1,4 g am Tag - knapp ausreichend, urn den Minimalbedarf des Korpers an Natrium- und Chloridionen zu decken. Da bei starker korperlicher Betatigung und bei sommerlichen Temperaturen vie1 Natriumchlorid durch Perspiration verloren gehen kann, wird fur Erwachsene eine Kochsalzzufuhr von 5 g pro Tag empfohlen [58]. Tatsachlich liegt der mittlere Kochsalzverzehr Erwachsener bei etwa 9 g taglich. Von einer Zufuhr von mehr als 10 g taglich wird aus gesundheitlichen Grunden abgeraten. Akute Vergiftungen kommen immer wieder vor [59]. Bei Kindern kann bereits eine Dosis von 1 g k g Korpergewicht zum Tod fuhren [60]. Bemerkenswerterweise enthielten die verschiedenen Richtlinien fur die Durchfuhrung der toxikologischen Priifung neuer Substanzen bisher keine Vorschriften fur die Prufung auf allergene Wirksamkeit, da es bis vor kurzem keine zuverlassigen Routinemethoden zur Durchfuhrung solcher Prufungen gab. Sie sind erst in neuester Zeit, vor allem mit dem Ziel der Prufung gentechnisch gewonnener Lebensmittel und anderer novel foods entwickelt worden [61]. Inwieweit sie in der Lage sind, eine allergene Wirkung auf Menschen zuverlassig vorherzusagen bzw. auszuschlierjen, murj die Erfahrung zeigen. Fest steht, darj diese immunoassays nur zur Prufung auf echte allergische Reaktionen geeignet sind, das heirjt auf solche, die eine Reaktion des Immunsystems auslosen. Fur die experimentelle Erkennung eines Potentials fur pseudoallergische Reaktionen oder Intoleranzen, um die es sich bei Unvertraglichkeit von Zusatzstoffen meist handelt, gibt es bisher keine Moglichkeit (Kap. 9). Auch fur die Klarung der Frage, ob eine Substanz das Immunsystem von Versuchstieren oder Menschen beeintrachtigen kann, sind erst in neuerer Zeit zuverlassige Methoden verfugbar geworden [62]; die Zmmuntoxikologie hat sich zu einem bedeutenden Zweig der Toxikologie entwickelt. Eine weitere Unterdisziplin der Toxikologie ist die Neurotoxikologie, die sich mit schadlichen Wirkungen von Stoffen auf das Nervensystem beschaftigt; zu ihren Aufgaben zahlt auch die Erkennung moglicher Wirkungen auf das Verhalten. Die Frage, ob ADI-Werte auch fur Jugendliche und Kleinkinder gelten, wurde von einer internationalen Expertengruppe diskutiert [63]. Man war sich einig, daB bis zum Alter von 12 Wochen die zur Ausscheidung oder Metabolisierung von korperfremden Substanzen dienenden Enzymsysteme noch nicht voll entwickelt

26

Einige Grundbegriffe

sind und das ADI-Konzept daher erst ab der 13. Lebenswoche anwendbar ist. Die Risikobewertung fur den heranwachsenden Organismus ist weiterhin ein wichtiges Thema der toxikologischen Forschung [64].

Hochstmengen Bisher war wiederholt von der Dosis die Rede, d.h dem auf das Korpergewicht bezogenen Tages- oder Wochenverzehr. Es konnen aber nur Gehalte (genauer gesagt Konzentrationen) in Lebensmitteln durch Rechtsvorschriften geregelt werden. Die duldbare Konzentration (permissible level, P L ) ist die aus dem ADI-Wert und der mittleren taglichen Verzehrsmenge der diesen Stoff enthaltenden Lebensmittel errechnete Konzentration. In einem Lebensmittel wie Kaviar, von dem nur geringe Mengen verzehrt werden, kann man offensichtlich hohere Konzentrationen eines Zusatzstoffes dulden als in Hauptbestandteilen der Nahrung, wie Brot. Handelt es sich nicht um einen Zusatzstoff, sondern um einen Ruckstand, so spricht man statt vom permissible level vom maximum residue level ( M R L )oder ,,maximalen Riickstandswert". Hiichstmengen sind Konzentrationen von (Fremd-)Stoffen in Lebensmitteln, die aus Griinden der Gesundheitsvorsorge nicht iiberschritten werden sollen'. Die Hochstmenge kann identisch sein mit der aus dem ADI-Wert berechneten duldbaren Konzentration, sie liegt aber im allgemeinen vie1 niedriger, weil grundsatzlich nur diejenige Konzentration als Hochstmenge erlaubt wird, die (bei Zusatzstoffen) technologisch notwendig ist, um den gewiinschten Zweck zu erreichen oder die (im Fall eines Pflanzenschutzmittels) bei guter landwirtschaftlicher Praxis als unvermeidlicher Riickstand zu betrachten ist. Die vier Stufen von der Feststellung des no effect level im Tierversuch bis zur Festsetzung der Hochstmenge im Lebensmittel sind in Tabelle 2.4 fur das Beispiel des Insektizids Diflubenzuron zusammenfassend dargestellt. Wenn es sich statt um ein Pflanzenschutzmittel um einen Lebensmittelzusatzstoff handelt, sieht das Verfahren genau so aus, nur heiBt es dann unter Punkt 4b ,,technologisch notwendige Konzentration" statt ,,unvermeidlicher Riickstand bei guter landwirtschaftlicher Praxis". Wahrend die ADI-Werte von internationalen Gremien festgesetzt und weltweit anerkannt werden, ist die Festsetzung von Hochstmengen Sache administrativer nationaler Entscheidungen. Was eine technologisch notwendige Konzentration eines Zusatzstoffs ist oder was man als gute landwirtschaftliche Praxis versteht, kann zum Beispiel in tropischen Regionen durchaus anders beurteilt werden als in Zonen gemal3igten Klimas. Die vom Verbraucher tatsachlich verzehrte Dosis liegt noch weit unter dem zugelassenen Wert, da - obwohl zulassig - nicht allen Lebensmitteln der betreffende Zusatzstoff zugesetzt bzw. bei einem Pflanzen-

' In der Trinkwasser-Verordnung werden statt Hochstrnengen Grenzwerfe festgesetzt. Die toxikologischen Beurteilungsgrundlagen fur die Festlegung von Grenzwerten unterscheiden sich grundsltzlich nicht von denen der Hochstmengen. Die Kontamination von Trinkwasser wird jedoeh als besonders sensitives Problem angesehen, so daB fur Grenzwerte irn allgemeinen noch hohere Sicherheitsfaktoren als bei der Festlegung von Hochstmengen verwendet werden. Im ubrigen werden die Bezeichnungen Grenzwert und Hochstrnenge oft als synonym betrachtet

Hochstrnengen

27

~

Tabelle 2.4: Ermittlung des ADI-Wertes und der zulBssigen HOchstmenge. dargestellt am Beispiel des lnsektizids Diflubenzuron Verfahrensschritte

Beispiel Diflubenzuron ~~

1. Festellung der unwirksamen Dosis (NOEL1

Ratten haben 40 mg Diflubenzuronlkg Futter

bei der empfindlichsten Tierart im

ohne Beeintrlchtigung der Gesundheit

Langzeltversuchin mglkg Futter bzw. mg1kp

vertragen. Bei 2008 Kdrpergew. und 100

Kbrpergew.

Futterverzehr/Tag ergibt sich ein NOEL von 2 mgkg Kiirpergewicht AD1 = 2:100 = 0.02 mglkg Korpergewicht

2. Ermittlung des AD1 in mglkg Kbrpergew., im allgemeinen 11100 des NOEL

Wenn Diflubenzuron in 200g Lebensmittel

3. Duldbare Konzentration im Lebensmittel

(Apfel, Birnen) des Tagesverzehrs vorhanden und Kbrpergewicht 60 kg AD1 x K6rpergew.Mensch lkgl =

0.02 x 60

-

Tegesverzehr Lebensm. lkgl

=

6 mglkg Lebensmittel

02 4. Festsetzung der zullssigen Hbchstmenge a) duldbare Konzentration gem83 3.oder

a1 6 mg/kg Lebensmittel

bl unvermeidlicher Ruckstand bei guter

bl 1 mgkg

landwirtschaftl. Praxis Der jeweils kleinere der beiden Werte a1 und bl wird zur zullssigen HIjchstrnenge erkllrt

In diesem Fall Festsetzung der Hochstmenge auf 1 mg1kg Apfel, Birnen

I schutzmittelruckstand nicht in jeder Pflanze der MRL-Wert erreicht wird. Fur den Fall des Konservierungsstoffes Sorbinsaure und des Pflanzenschutzmittels Lindan werden diese Verhaltnisse in Tabelle 2.5 [65] dargestellt. Mit Abbildung 2.3 [66] wird der Versuch gemacht, die GroBenordnungen fur den Fall Sorbinsaure graphisch zu verdeutlichen. Die ,,theoretische maximale tagliche Aufnahme" (theoretical maximum daily intake, TMDI; in alteren Arbeiten auch potential daily intake, PDI, genannt) ist ein hypothetischer Wert, der unter der Annahme ermittelt wird, daB alle Lebensmittel, in denen der Stoff erlaubt ist, diesen tatsachlich in der maximal zugelassenen Konzentration enthalten, - die betreffenden zusatzstoffhaltigen Lebensmittel taglich konsumiert werden und - der Zusatzstoff bei Herstellung, Lagerung und Zubereitung der Lebensmittel keinem Abbau unterliegt. -

28

Einige Grundbegriffe rabelle 2.5: Toxikologische Beurteilung und pro-Kopf Aufnahme eines Zusatzstoffes (Sorbinsawe)" und eines Pflanzenschutzrnittels (Lindanp

l-A

Tagesaufnahme Sorbinssure

I

Tagesaufnahme Lindan pro 60 kg

Unschadliche Dosis 2500mg im Tierversuch

-

(NOEL) Tagesdosis fiir den

Aufnahme ITMDI) tsgliche Aufnahme IEMDI) 50

I

500

I

' Erlaubt rind bei SorbinrBure, je nach Verwendunpszweck, 0,l-2.5p/kp in Marinaden, Fischpaste. Fleischsalat, Sauerkonserven, Senf, Schnittbrot und einipen anderen Produkten .'I

Hbchstrnenpen fiir Lindan betrapen firr BIatt-, Kohl- , Zwiebel- und SproDgemure 2, Frucht-, Wurzei-

und Knollengemhe sowie Obst auDer Trauben 1, Trauben 0.5, Tea 0.2. Getreide, Kartoffeln, HGlsenfriichte, Karotten. Zuckerrirben 0,l und andere pflanzliche Lebensrninei 0.01 mpikp. Fur Lebensmittd tierischer Herkunfl pin: Schaffleisch 2, sonstiges Fleisch und Eler 1, Fische und Fischerzeugnisse 0.5, Milch und Milcherzeugnisse 0.2 rnplkp. jeweils bezopen auf &en Fettgehalt lAufz6hlung ieicht gskiirnl

Fur Pflanzenschutzmittel gilt: TMDI= Gesamtmenge der Lebensmittel, die den Stoff enthalten konnen (kg pro Tag) x MRL-Wert (mg/kg). Bei Lebensmittelzusatzstoffen ist ,,MRL-Wert" durch ,,Hochstmenge" zu ersetzen. Die ,,geschatzte maximale tagliche Aufnahme" (estimated maximum daily intake, EMDZ) berucksichtigt dagegen, dalj die Industrie von der Zulassung eines Zusatzstoffes nicht immer Gebrauch macht oder weniger als die zugelassene Menge zusetzt, dal3 bei der Pflanzenproduktion ein erlaubtes Pflanzenschutzmittel nicht immer eingesetzt wird, dal3 die ruckstands- oder zusatzstoffhaltigen Lebensmittel nicht taglich verzehrt werden, und dal3 bei der Verarbeitung in der Industrie und der Zubereitung im Haushalt ein Anteil des Stoffes verschwindet [67, 681. In der Literatur findet man recht unterschiedliche Angaben fur TMDI- und EMDI-Werte, da diese davon abhangen, welche Zusatzstoff- oder Ruckstandsmenge erlaubt ist, was von einem Staat zum anderen unterschiedlich sein kann, welche Rezepturen die Industrie verwendet und was die Verzehrsgewohnheiten der Bevolkerung sind. Die in Tabelle 2.5 angegebenen TMDI- und EMDI-Werte sind daher nur als eine grobe (und eher zu hohe als zu niedrige) Schatzung zu

Hochstmengen

29

Im Tierversuch unschadliche Dosis (NOEL)

Duldbare Tagesdosis fOr den Menschen (ADI)

Theoretische maximale pro-Kopf-Aufnahme (TMDI)

E l

Geschatzte pro-Kopf-Aufnahme (EMDI)

Q

Tatsachliche (gemessene) pro-Kopf-Aufnahme

0

Abbildung 2.3: GroBenvergleich der im Tierversuch unschadlichen Dosis (NOEL) mil der duldbaren Tagesdosis fur den Menschen (ADI), der theoretischen maximalen (TMDI), der geschatzten Tagesdosis (EMDI) und der tatsachlichen pro-Kopf Aufnahme mit der Nahrung fur das Beispiel des Konservierungsstoffes Sorbinsaure.

betrachten. Beispiele fur die Berechnung von TMDI- und EMDI-Werten gibt [69]. Auch die geschatzte pro-Kopf Aufnahme EMDI ist, wie der Name sagt, ein Schatzwert, kein MeBwert. Will man die tatsachliche pro-Kopf Aufnahme bestimmen, mu13 man die Ruckstandsgehalte in Lebensmitteln messen und den pro-Kopf Verzehr dieser Lebensmittel kennen. Im allgemeinen geht man dabei von der Murktkorb- oder Wurenkorbunalyse aus. Den Mengenverhaltnissen der nationalen Verbrauchsstatistik entsprechend werden Lebensmittel im Einzelhandel (,,auf dem Markt") gekauft und analysiert. Die so ermittelten pro-Kopf Aufnahmen sind meist immer noch unrealistisch hoch, weil zum einen die Verbrauchsstatistik nicht die Wegwerfverluste im Haushalt berucksichtigt und weil zum anderen die Rohware analysiert wird, also nicht das tischfertig zubereitete Essen. Bei der Zubereitung in der Kuche konnen aber durch Schalen, Waschen, Erhitzen usw. erhebliche Anteile des betreffenden Stoffes verloren gehen. Die Ergebnisse der

30

Einige Grundbegriffe

Marktkorbanalyse werden daher oft durch Korrekturfaktoren fur Wegwerf- und Zubereitungsverluste nach unten berichtigt. Ob dies geschehen ist oder nicht, mu13 bei einem Vergleich der Ergebnisse verschiedener Marktkorbanalysen unbedingt berucksichtigt werden. Die Auswahl und Menge der zu analysierenden Lebensmittel kann sich statt nach der Verbrauchsstatistik auch nach Verzehrshaufigkeits-Fragebogen (food frequency questionnaires) richten. So konnen fur bestimmte Bevolkerungsgruppen geltende Zufuhrwerte bestimmt werden (zum Beispiel geschlechtsspezifisch, altersgruppenspezifisch). Am zuverlassigsten sind die Ergebnisse von Duplikatanafysen. Bei diesem Verfahren arbeitet man mit freiwilligen Versuchspersonen, die bereit sind, von allem was sie im Lauf eines Tages essen, ein gewichtsgleiches Duplikat aufzubewahren. Die Mischung der an einem Tag von einer Person akkumulierten Duplikate wird homogenisiert und analysiert. Man kann dann prazise sagen, wieviel von einer bestimmten Substanz diese Person an diesem Tag eingenommen hat. Da die Verzehrsgewohnheiten von Individuen sehr unterschiedlich sind und auch von Tag zu Tag sehr differieren konnen, liefert die Duplikatanalyse allerdings nur dann brauchbare Ergebnisse, wenn sie mit einer groljeren Gruppe von Versuchspersonen an mehreren Tagen durchgefuhrt wurde. Solche Untersuchungen sind jedoch sehr aufwendig und daher nur selten moglich. Um das zeitraubende Abwiegen einzelner Nahrungsbestandteile zu vermeiden, nimmt man bei Gesamtnahrungsuntersuchungen (total diet studies) oft die in Einrichtungen mit Gemeinschaftsverpflegung, wie Krankenhauser, Militarkasernen, Internatsschulen, ausgegebenen Tagesportionen fur die Analyse (Haupt- und Zwischenmahlzeiten, einschlieljlich Getranke). Da die angebotenen Portionen meist grol3er sind als die tatsachlich verzehrte Menge, kommt man bei diesem Verfahren im allgemeinen zu etwas hoheren Werten fur die Tageszufuhr als nach der Duplikatmethode - wenn nicht auch hier ein entsprechender Korrekturfaktor verwendet wird. Wie Tabelle 2.5 zu entnehmen ist, wird, wenn man vom Schatzwert EMDI ausgeht, der ADI-Wert fur Sorbinsaure zu etwa 4 Yo ausgeschopft (1:25), der ADIWert von Lindan zu 0.2 YO(1:600). Geht man von der tatsachlich gemessenen Aufnahme aus, so ist der Abstand zum ADI-Wert oft noch groBer, wie fur Ruckstande in Kapitel 3 und fur Zusatzstoffe in Kapitel8 gezeigt wird. Sorbinsaure und Lindan sind hier nur beispielhaft erwahnt worden, um die Prinzipien der Hochstmengenfestsetzung zu erlautern. Es sei bereits hier darauf hingewiesen, darj eine gelegentliche Uberschreitung einer Hochstmenge in einem Lebensmittel, selbst wenn sie zu einer erheblichen Uberschreitung des ADI-Wertes an dem betreffenden Tag fuhren sollte, gesundheitlich ohne Bedeutung ist, da es bei chronischer Exposition auf die mittlere Aufnahme uber Iangere Zeitraume ankommt. Ein hoherer Verzehr an einem Tag wird durch einen geringeren Verzehr an einem anderen Tag kompensiert. Selbstverstandlich darf der ADI-Wert nicht so stark uberschritten werden, dalj akut toxische Wirkungen auftreten konnen. Ah welcher Hohe oder Dauer und unter welchen sonstigen Bedingungen die Uberschreitung von ADI-Werten ein erhohtes Gesundheitsrisiko bedeutet, ist ausfuhrlich beraten worden [70]. Die Festsetzung von Hochstmengen fur Fremdstoffe in Wasser, Luft und Lebensmitteln wird immer wieder heftig angegriffen, z.B. 171-731. Der Rat von

Hochstmengen

31

Sachverstandigen fur Umweltfragen sah sich daher veranlaDt, in mehreren seiner Umweltgutachten hierzu Stellung zu nehmen: Umweltgutachten 1978 (S. 18): ,,Bereits hier sei angemerkt, daR absolute Sicherheit vor Gesundheitsschaden eine Utopie ist. Sicherheit kann nur relativ gesehen werden. Alle Chemikalien, wie Wasser, Sauerstoff, Kochsalz, Vitamine oder Kohlendioxid, konnen unter extremen Bedingungen giftig oder sogar todlich sein. Bereits Paracelsus hat definiert, da8 die Dosis das Gift macht. Eine wesentliche Aufgabe der Toxikologie ist somit die Feststellung und Festlegung von Schwellen- oder Grenzwerten".

Umweltgutachten 1987 (S. 445): ,,In der Offentlichkeit wird zunehmend verlangt, nur noch solche Stoffe fiir den Konsum und in der Umwelt zuzulassen, deren Unschadlichkeit oder Unbedenklichkeit bewiesen sei. Dieses Verlangen kann nicht erfullt werden .... Ein Nuchweis der Unschadlichkeit eines Produkts oder Verfahrens ist nicht moglich. Dies gilt gleichermaaen fur natiirliche wie fur synthetische Stoffe.... Der wissenschaftliche Weg besteht vielmehr darin, aus der Kenntnis von Wirkungen und ihrem Zustandekommen sowie von Dosis-Wirkungsbeziehungen Bedingungen zu definieren, fur die Risiken abgeschatzt werden konnen. Das Bestreben muR sein, Wirkungen zu analysieren und nicht, nach Nichtwirkungen zu suchen".

Manche Kritiker argwohnen, die Hochstmengenfestsetzung habe Alibifunktion, sie diene den Behorden nur als Ausrede zum Nichtstun. Solange die Hochstmengen nicht uberschritten wiirden, sei kein Burokrat zum Handeln gegen die ,,Chemisierung" der Lebensmittel zu bewegen. Argumentiert wird vor allem mit der Unzuverlassigkeit von Tierversuchen, deren Ergebnisse nicht auf den Menschen ubertragbar seien. Brauchbare Gegenvorschlage fehlen jedoch. Die Kritik am Prinzip der auf Tierversuchen beruhenden Hochstmengen gipfelt sogar haufig in der Forderung nach mehr Hochstmengen. So schrieb der damalige Chefredakteur [71], nachdem er uber den ,,Faden Zauder Zeitschrift NATUR GERDSCHUSTER ber mit dem ADI" und den ,,Hokuspokus mit den Sicherheitsfaktoren" gewettert hatte: ,,Um der Pflanzenschutzmittel-Hochstmengenverordnung echten EinfluD zugunsten der Verbraucher zu geben, miiDte vie1 geandert werden. Unter anderem miiljten fur alle Wirkstoffe, ihre wichtigsten Abbauprodukte und alle in Lebensmitteln gefundenen Gifte Hochstmengen festgelegt werden". Vie1 Verwirrung entsteht in der Offentlichkeit durch Meldungen uber das blol3e Vorhandensein irgendeiner Substanz in Lebensmitteln, ohne Angabe uber die Konzentration und ob diese iiberhaupt als gesundheitsgefahrdend zu betrachten ist. Aus der Sicht von ZEIT-Illustrator VLADIMIR RENCIN(Abbildung 2.4) haben wir ziemlich groBe Pakete von Schadstoffen in unseren Kiichenschranken. Die chemische Analytik hat in den letzten Jahrzehnten riesige Fortschritte gemacht. Es konnen heute unvorstellbar geringe Spuren festgestellt werden - man findet fast alles in fast allem. Nicht nur Laien setzen oft den Nachweis des Vorhandenseins einer Substanz mit dem Nachweis einer Gefahrdung gleich. In Lebensmitteln und Trinkwasser, die man friiher fur ,,absolut sauber" gehalten hatte, findet man heute, dank der hochempfindlichen Analysemethoden, Spuren von Stoffen natiirlichen oder anthropogenen Ursprungs, die als unerwiinscht gelten, weil sie bei hoher Dosierung im Tierversuch Krebs oder andere Gesundheitsschaden verursachen. Abbildung 2.5 sol1 eine Vorstellung davon geben, in welche Konzen-

32

Einige Grundbegriffe

., .. *

'

. .

Abbildung 2.4 .,Wer sucht, der findct.'. Illustration von VLADIMIR RENCINin DIE ZEIT. 7. Oktober 1983. (Mit freundlicher Genehmigung des ZEIT-Verlags).

Gravimetrie

Massenspektrographie(GC/MS) Radioaktivitatsmessung VC,3Hu.a.) Radioimmunoassay Laserfluoreszenzspektroskopie

I

-

Hochstmengen

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trationsbereiche einige moderne Analysemethoden vordringen konnen6. Die in den letzten Jahrzehnten erzielten Fortschritte in der Spurenanalytik beruhen nicht nur auf der Erfindung und Weiterentwicklung von Methoden, wie sie in Abb. 2.5 genannt werden, sondern auch auf der zunehmenden Verfugbarkeit von Standard Referenzmaterialien, ultrareinen Losungsmitteln und Reagenzien, der Moglichkeit in Reinstraumen zu arbeiten und der heute bei guten Analytikern selbstverstandlichen Beteiligung an Ringanalysen. Der VorstoB in immer niedrigere Konzentrationsbereiche wird sich fortsetzen und wird zur Folge haben, dao man in Lebensmitteln immer mehr Substanzen finden wird, von deren Vorkommen in der Nahrung man vorher nichts wuBte. Es IaBt sich vorhersehen, dalj dies in einer im Umgang mit Konzentrationsangaben wenig vertrauten offentlichkeit den Eindruck einer immer schlimmeren ,,Chemisierung" der Umwelt - und speziell der Lebensmittel- verstarken wird. In Tabelle 2.6 werden die bei Konzentrationsangaben verwendeten Einheiten genannt, einschliefllich der aus dem amerikanischen Sprachgebrauch stammenden pp-Einheiten, die nicht mehr verwendet werden sollten. Sie haben in der Vergangenheit oft zu Verwirrung gefiihrt, weil nicht beachtet wurde, dalj im amerikanischen Englisch die billion tausend Millionen entspricht, im britischen Englisch dagegen, wie im Deutschen, einer Million Millionen. Weitere Verwirrung kann es geben, wenn zum Beispiel die Einheit ppm als mg/L verwendet wird, statt wie es richtig ware, als mg/kg. Es sei hier noch auf einen weiteren Umstand hingewiesen, der Chemikern gelaufig ist, der jedoch in der offentlichen Diskussion iiber Themen wie Umweltverschmutzung und ,,Chemie in Lebensmitteln" oft unberiicksichtigt bleibt. Ein Mol, die dem Molekulargewicht in Gramm entsprechende Menge einer Substanz, enthalt die unvorstellbar grooe Zahl von rund loz3Molekiilen. Ein Mol DDT zum Beispiel sind 354 g. Es sind also in 354 mg DDT rund Id", in 354 pg 1017Molekule enthalten. Findet der Analytiker in einem Liter Milch 3,5 ng DDT so sind dies immer noch fast eine Billion Molekule. Man kann durch gesetzgeberische und technische Maonahmen erreichen, dalj der Gehalt eines bestimmten Stoffes in einem Lebensmittel einen Hochstwert wie 1 mgkg im allgemeinen nicht uberschreitet. Hat dieser Stoff ein Molekulargewicht von 100, dann entspricht dieser Hochstwert der Zahl von 10'' Molekiilen pro kg. Man kann den Hochstwert auf 0,l oder 0,Ol mg/kg senken (womit man bei vielen Stoffen an der derzeitigen Grenze der analytischen Nachweisbarkeit angekommen ist), dann sind es immer noch 1017bzw.1016Molekule/kg. Die Vorstellung, wir konnten in einer vollig sauberen, einer ,,chemiefreien" Umwelt leben, zeugt von volliger Unkenntnis dieser naturwissenschaftlichen Grundbegriffe. Es kann nur Grenzwerte geben, keine Nullwerte. Mit jedem Atemzug, jedem Schluck nehmen wir Aberbillionen Molekule von Abertausenden verschiedenartiger Substanzen zu uns.

Die in Abb. 2.5 und an anderen Stellen im Text genannten Analyseverfahren kBnnen hier nicht erlautert werden. Der interessierte Leser findet hierzu eine reichhaltige Fachliteratur, z. B. [75, 761

ppt, parts per trillion

w q , parts per quadrillion

pglPicogramml/kg

I

[ ppb, parts per billion

ng(NanogrammJ/kg

pg(MikrogrammJ/kg

I

2.7 Millionen kg (Inhalt sines Schwimmbads 50x20n-1,

2.7 Milliarden kg (Inhalt der Talsperre dstertal im Sauerland) 2.7 Billlonen kg (Inhalt des Starnberger Sees)

1 : 1 .ooo.ooo.ooo.~~o.~~~ = 1o-'=

I 2.7m tiafl

= 10'"

:1 .OOO.OOO.OOO= 10'

1 :1 .OOO.OOO.OOO.OOO

I1

2 700 kg Wasser

I:1 .OOO.OOO = I0"

mg(MilligrammJ1kg

ppm, parts per million

2.7 kg Wasser ( = 2 , 7 L)

1:l.ooO

Olk9

= 10"

Beispiel: 1 ZuckerwLirfel (2,7 gl aufgelest in

Veraltete Einheit

Verhiiltnis

Einheit

Tabelle 2.6: Konzentrationsangaben

II

I

P

w

Richtwerte

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Richtwerte Einer Beurteilung der Gehalte von Umweltstoffen in der Nahrung dienen die Daten, die bei der fruher zum Bundesgesundheitsamt, jetzt zum Bundesinstitut fur gesundheitlichen Verbraucherschutz und Veterinarmedizin in Berlin gehorenden Zentralen Erfassungs- und Bewertungsstelle f i r Umweltchemikalien (ZEBS) gespeichert werden. Sie werden der ZEBS von den fur die Uberwachung der Lebensmittel zustandigen Untersuchungsanstalten der Liinder und anderen Institutionen geliefert. Auf der Grundlage der 1976 bei der ZEBS vorliegenden Analysenergebnisse aus dem gesamten Bundesgebiet wurden Richtwerte fur bestimmte Lebensmittelgruppen so festgelegt, daB sie von nicht mehr als 5 Prozent aller untersuchten Proben uberschritten wurden [77]. Der Richtwert von z.B. 0,5 mg/kg fur Blei in Getreide bedeutet, dal3 von 100 untersuchten Getreideproben 95 weniger als 0,5 mg und funf Proben mehr als 0,5 mg Blei aufwiesen. Toxikologische Aspekte wurden dabei nicht berucksichtigt. Die Richtwerte dienten zunachst nur der Orientierung; sie waren weder als gesundheitliche Grenzwerte noch Hochstmengen gedacht, deren Uberschreitung rechtliche Folgen haben konnte. Lediglich fur Schwermetallgehalte von Fleisch wurde dies durch die Fleischhygiene-Verordnung vom 30.10.1986 insofern geandert, als bei Uberschreitung des doppelten Richtwertes Fleisch nicht mehr als gesundheitlich unbedenklich gilt. Nach einer neueren Mitteilung der ZEBS [78] werden die Richtwerte nach statistischen, gesundheitlichen, aber auch die Versorgung der Bevolkerung beriicksichtigenden Gesichtspunkten festgelegt. Allein toxikologisch zu begriinden ist der einzelne Richtwert nicht, da nur die Gesamtzufuh des jeweiligen Stoffes iiber alle verzehrten Lebensmittel bewertet werden kann. Die Richtwerte sollen den fiir die Lebensmitteluberwachung zustandigen Behorden, aber auch allen jenen, die Lebensmittel erzeugen oder vermarkten, aufzeigen, wann unerwiinscht hohe Schadstoffkonzentrationen in Lebensmitteln vorliegen. Mit dem Instrument der Richtwerte sol1 erreicht werden, dalj zum Zweck eines vorbeugenden Verbraucherschutzes Spitzenbelastungen von Schadstoffen erkannt und nach Moglichkeit abgestellt werden.

Da die Richtwerte auf bundesweiter Probenahme beruhen, ist es nicht uberraschend, wenn von den aus Industriegegenden stammenden Proben mehr als 5 % uber dem Richtwert liegen. Oft reichen die landwirtschaftlichen Nutzflachen bis dicht an die heute noch betriebenen oder in der Vergangenheit existierenden Hutten- und Bergwerke heran. Im Laufe der Zeit wurden auch Abraumhalden von Bergwerken eingeebnet und in die landwirtschaftliche Nutzung mit einbezogen. Es ist nicht zu beweisen, aber mit Sicherheit anzunehmen, dal3 von solchen Flachen kommende landwirtschaftliche Erzeugnisse schon vor 100 oder 200 Jahren hohere Schwermetallgehalte hatten als auf ausgesprochen industriefernen Flachen geerntete. Nur war man mit den damaligen Methoden der chemischen Analytik nicht in der Lage, diese Spurenelementgehalte nachzuweisen.

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Einige Grundbegriffe

Epidemiologische Untersuchungen Da sich bei den unter Laborbedingungen durchgefiihrten in vitro und in vivo Untersuchungen, auch wenn sie noch so umfangreich und griindlich erfolgt sind, immer wieder die Frage der Ubertragbarkeit auf den Menschen stellt, fehlt es nicht an Bemuhungen, eventuelle gesundheitliche Auswirkungen des langfristigen Verzehrs von Zusatzstoffen oder Ruckstanden auf die Bevolkerung mit Hilfe epidemiologischer Untersuchungen zu erkennen. Unter Epiderniologie versteht man das Studium der Verteilung von Krankheitshaufigkeiten und ihrer Determinanten beim Menschen.' Ohne Beschrankung auf lebensmitteltoxikologische Fragestellungen seien im folgenden die moglichen Vorgehensweisen bei epidemiologischen Studien genannt, die geeignet sind, Hinweise auf gesundheitsschadliche oder -forderliche Faktoren in einer Population zu geben [79-811. Bei Querschnittsuntersuchungen wird zu einem bestimmten Zeitpunkt eine exponierte Untersuchungsgruppe mit einer nichtexponierten Referenzgruppe hinsichtlich der Haufigkeit von Erkrankungen oder Funktionsstorungen verglichen. Beispiel: Karieshaufigkeit bei Schulkindern in einer Stadt, in der das Leitungswasser fluoridiert wird und in einer Stadt, in der es nicht fluoridiert wird. Kohortenuntersuchungen haben das Ziel, diejenigen Todesursachen oder Krankheitshaufigkeiten zu identifizieren, die in einer Gruppe von Personen, der Kohorte, gehauft oder verringert auftreten. Man unterscheidet retrospektive und prospektive Kohortenstudien. Im ersteren Fall wird die Kohorte mit Hilfe von historischen Unterlagen, z. B. Personalkarteien eines Betriebs, aufgestellt, um so Personen zu identifizieren, die in der Vergangenheit einem bestimmten Stoff ausgesetzt waren. Bei der prospektiven Studie wird die Kohorte in der Gegenwart definiert und innerhalb eines bestimmten darauffolgenden Zeitraums werden Krankheits- und Todesfalle registriert. In beiden Fallen lautet die Frage: ,,Erhoht die Exposition die Haufigkeit der Erkrankung?". Kohortenstudien werden auch Longifudinalstudien genannt, weil eine Beobachtung langs einer Zeitachse erfolgt, im Gegensatz zur Querschnittsstudie, bei der Gruppen von Personen zu einem bestimmten Zeitpunkt hinsichtlich bestimmter Gesundheitsfaktoren untersucht werden. Retrospektive Kohortenuntersuchungen werden oft in einem arbeitsmedizinischen Kontext durchgefuhrt, urn zu klaren, ob die Verwendung einer bestimmten Substanz am Arbeitsplatz die Erkrankungsrate erhoht hat. Beispiel fur eine prospektive Kohortenstudie ware die Erfassung einiger hundert oder tausend Vegetarier und die Verfolgung ihres Gesundheitszustands im Ver-

' Von kritischen

Beobachtcrn wird der Stand der Epidcmiologie in Deutschland als beklagenswert beschrieben. ,.Wenn wir keine Ausweitung dieser Wissenschaftssparte haben werden, bleiben wir unweigerlich die Null im internationalen Vergleich" (H. Hoffmeister, Bundesgesundheitsamt, FAZ vom 11. Nov. 1988).Die Hauptschuld fur diesen auch heute anhaltenden Zustand liegt bei ubertriebenen Datenschutzvorschriften, die auf die Bediirfnisse der Forschung keine Riicksicht nehmen. Die Wirksamkeit von Programmen zur Verbesserung von Friiherkennung, Pravention und Therapie von Krankheiten 1aBt sich nur dann erkennen, wenn der Erfolg gemessen werden kann. Dies erfordert flachendeckende Register der betreffenden Krankheiten. Nichts dergleichen existiert in Deutschland. Den Epidemiologen (den wenigen, die es hier gibt) fehlt damit die Arbeitsbasis. Mehr dazu in Kap. 9.

Epidemiologische Untersuchungen

37

gleich mit einer etwa gleichgroBen Gruppe von Nichtvegetariern uber einen Zeitraum von Jahren. Solche prospektiven Studien sind, weil sie sich uber einen langen Zeitraum erstrecken miissen und weil sie nur bei hoher Teilnehmerzahl aussagekraftige Ergebnisse erwarten lassen, besonders aufwendig und teuer. Fall-Kontroff-Studiengelten dem Vergleich einer bestimmten Patientengruppe (den Fallen) mit einer Kontrollgruppe von Personen, die von dieser Krankheit frei sind. Ziel ist die Ermittlung derjenigen Faktoren, die mit dem Auftreten der Krankheit korrelieren und damit ursachlich zusammenhangen konnten. Die Frage lautet also hier: ,,Ist die Zahl der Exponierten in der Gruppe der Erkrankten grol3er als bei den Kontrollen?" Im allgemeinen sind Fall-Kontroll-Studien retrospektiv. Wichtig ist ein gutes matching von Fall- und Kontrollgruppe: die Personen der Kontrollgruppe mussen so ausgewahlt werden, daB sie den Patienten hinsichtlich Lebensalter, Geschlecht, Bildung und sozialem Umfeld moglichst gut entsprechen. In Znterventionsstudien wird die Haufigkeit vermuteter Schadwirkungen vor und nach der Eliminierung des verdachtigen Stoffes beobachtet. Die Moglichkeit zu solchen Untersuchungen ergibt sich am ehesten in der Arbeitsmedizin. Wird ein verdachtiger Stoff ab einem bestimmten Zeitpunkt in einem Betrieb nicht mehr verwendet, so kann gepruft werden, ob sich der Gesundheitszustand der Mitarbeiter nach diesem Zeitpunkt verandert. Interventionsstudien konnen auch der Priifung auf gesundheitsfordernde Wirkungen gelten, also der Frage, ob sich nach Einfuhrung einer Substanz oder bestimmter Lxbensmittel in die Diat der Gesundheitszustand eines Kollektivs verbessert. Klassische Untersuchungen aus der groRen Zeit der Vitaminforschung gehorten zu dieser Kategorie, zum Beispiel die zur Klarung der Ursache der Pellagra durchgefiihrten. Bei an Pellagra erkrankten Menschen, die sich uberwiegend von Mais ernahrten, verschwand die Pellagra bei Zulage von Fleisch- und Milchprodukten. Wurden diese Zulagen nicht mehr gewahrt, trat die Mangelkrankheit wieder auf. Aufgrund dieser und parallel laufender Tierversuche konnte der PP-Faktor (peZlagrupreventive) als Niacin identifiziert werden.

Epidemiologische Untersuchungen erfordern au13erst sorgfaltige Planung und Auswertung. Mogliche systematische Verzerrungen der Ergebnisse (bias) mussen ebenso berucksichtigt werden wie Storfaktoren (confounders)8 [82]. Ein Bias kann zum Beispiel durch die Auswahl der Personen der Kontrollgruppe bei einer Fall-Kontroll-Studie verursacht werden. Es ist bekannt, daB bestimmte Krankheiten bei Angehorigen der unteren sozialen Schichten haufiger vorkommen als bei Angehorigen der wohlhabenderen Schichten. Wenn die soziale Schichtung in der Kontrollgruppe unerkannterweise von derjenigen in der Fallgruppe erheblich abweicht, kann dieser Bias zu einer falschen Interpretation der Ergebnisse fuhren. Ein haufiger Confounder ist das Zigarettenrauchen. Vor einiger Zeit veroffentlichte Ergebnisse epidemiologischer Untersuchungen schienen fur ein gehauftes Vorkommen von Krebserkrankungen bei starken Kaffeetrinkern zu sprechen. Durch weitere Untersuchungen wurde jedoch klar, da13 starke Kaffeetrinker haufig auch starke Zigarettenraucher sind, und da13 dieser Effekt in den alteren Studien nicht genugend berucksichtigt worden war. Die englischen Ausdrucke haben sich in der deutschen Fachliteratur so stark eingebiirgert, daR es kaum Versuche gibt, deutschsprachige Aquivalente, wie Storfaktoren fur confounders und Verzerrung fur bias, zu venvenden

Einige Grundhegriffe

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Epidemiologische Methoden haben sich bei der Prufung von Arzneimitteln auf Nebenwirkungen, ebenso wie in der Arbeitsmedizin, nicht nur als nutzlich sondern als unerlaBlich erwiesen. Ihr Einsatz zur Klarung von Zusammenhangen zwischen Ernahrungsweise und Krankheitsrisiko hat in letzter Zeit oft widerspriichliche Ergebnisse geliefert und Kontroversen ausgelost. Dies liegt zum einen daran, daB der Abstand zwischen Expositionsdosis und Wirkungsdosis beim Nahrungsverzehr meist sehr viel groaer ist als bei Arzneimitteln und Arbeitsstoffen. Zum anderen liegt es daran, daB Ernahrungsverhalten viel weniger in einen strengen Versuchsplan eingepaBt werden kann, als die Arzneimittelanwendung oder die Exposition am Arbeitsplatz. Der behandelnde Arzt kann sich mehr oder weniger darauf verlassen, darj seine Patienten die verschriebenen Medikamente tatsachlich einnehmen, oft hat er auch die Moglichkeit, die Einhaltung (compliance) zu uberwachen, zum Beispiel durch Urinanalysen. Der Betriebsarzt hat die Moglichkeit, die Hohe und die Dauer der Exposition am Arbeitsplatz zu uberprufen. Dagegen kann man bei der Durchfuhrung einer retrospektiven Ernahrungsstudie nur hoffen, daB sich die Teilnehmer einigermanen daran erinnern, wie sie sich in der Vergangenheit ernahrt haben - und mu13 sich im ubrigen bemuhen, in der Befragung der Versuchsteilnehmer nach ihren Verzehrsgewohnheiten nicht bei bestimmten Fragen starker nachzuhaken als bei anderen, weil sonst ein Bias entstehen konnte. Das AusmaB der Fehler, die durch falsches Erinnern und falsches Befragen entstehen konnen, ist wiederholt beschrieben worden und es gibt immer wieder neue Vorschlage zur Verbesserung der Befragungs- und Auswertungsmethoden [83, 841. Beim prospektiven Vorgehen besteht das Problem der oft ungenugenden Einhaltung einer bestimmten Diat durch die Teilnehmer. Es ist nicht leicht, eine groBere Kohorte von Freiwilligen zu finden, die bereit sind, uber einen langen Zeitraum eine bestimmte Diat zu verzehren oder zum Beispiel taglich eine bestimmte Menge eines Zusatzstoffs zu sich zu nehmen und eine zweite Gruppe, die bereit ist, nur solche Lebensmittel zu verzehren, die diesen Zusatzstoff nicht enthalten. Andererseits ist ein Vorteil prospektiver Studien, daB die Verzehrsprotokolle durch Biornarker-Untersuchungen an den teilnehmenden Versuchspersonen erganzt werden konnen, zum Beispiel durch Urin- und Blutanalysen zur Bestimmung von bestimmten Stoffwechselprodukten, Vitaminen, Spurenelementen, Umweltchemikalien [%I. Das Ergebnis von Untersuchungen, in denen die Haufigkeit einer bestimmten Erkrankung in einer exponierten Gruppe verglichen wird mit der Haufigkeit in einer Kontrollgruppe, wird im allgemeinen als relatives Risiko (RR) ausgedruckt. Relatives Risiko =

Risiko der exponierten Gruppe Risiko der nichtexponierten Gruppe

Bei R R = 1 besteht kein Unterschied in der Haufigkeit des Auftretens der Krankheit in den beiden Kohorten. RR l ein erhohtes Risiko in der exponierten Kohorte. Oft wird das Ergebnis einer epidemiologischen Untersuchung in folgender Art angegeben, zum Beispiel: R R = 2,9 (0,9-3,5). Die Wahrscheinlichkeitsbetrachtung

Epidemiologische Untersuchungen

39

spricht in diesem Fall fur RR = 2,9, der tatsachliche Wert kann aber irgendwo im Vertrauensbereich (confidence interval) von 0,9-3,5 liegen. Je kleiner die Zahl der Probanden in einer solchen Studie, desto weiter wird der Vertrauensbereich sein, also desto geringer das Vertrauen auf die Richtigkeit des Ergebnisses. Eine uberwiegende Wahrscheinlichkeit einer Assoziation von Substanzexposition und pathologischer Wirkung besteht erst bei RR>2. Wegen der oft kaum zu uberblikkenden Einflusse von Bias und Confounders bei epidemiologischen Untersuchungen, die der Aufdeckung von Risikofaktoren in der Nahrung dienen, empfehlen manche Epidemiologen heute, erst bei RR>4 eine Assoziation von Substanzexposition und Krankheitshaufigkeit zu akzeptieren [%I. Die bisher vorliegenden Ergebnisse epidemiologischer Suche nach Zusammenhangen zwischen Ernahrung und Krebs haben selten RR>2 ergeben - und sind daher mehr oder weniger heftig in Frage gestellt worden. Zum Vergleich: fur den Zusammenhang zwischen Zigarettenrauchen und Bronchialkarzinom fanden DOLLund PETO[87] ein relatives Risiko von 14. Wir wollen den Abschnitt uber epidemiologische Methoden nicht verlassen, ohne auf etwas eigentlich Selbstverstandliches hinzuweisen, das aber leider wieder und wieder ignoriert wird: Mit Ausnahme von Interventionsstudien konnen epidemiologische Untersuchungen nur Assoziationen aufzeigen, aber keine Kausalzusammenhange beweisen. Erst wenn mehrere, unter verschiedenen Bedingungen an verschiedenen Populationen durchgefuhrte Studien eine deutliche Assoziation zwischen einem Krankheitsrisiko und einem Ernahrungs- oder sonstigen Umweltfaktor gezeigt haben, kann ein Kausalzusammenhang als wahrscheinlich betrachtet werden. Sehr hilfreich zur Klarung der Frage, ob ein Kausalzusammenhang besteht, sind die von BRADFORD-HILL [88] formulierten und in Tabelle 2.7 [89] genannten Kriterien. Der falsche Glaube an die Aussagefahigkeit von Studien, die relative Risiken von 1-2 ergaben und sonst kaum eine der BradfordHill-Kriterien erfullten, hat den Massenmedien in den letzten Jahren unzahlige Gelegenheiten gegeben, den Burger mit Schlagzeilen wie Krebs durch Mundwasser, mehr Herzinfarkte bei Vollmond, Arzte warnen vor Siiflstoffen oder Leukamie durch Elektrosmog zu verwirren. Wung epklemiobgmcher Sfudien auf 9n Aussagen zu der Frage Gibt es wiederholte Beobachtungen durch verschmdene Untersucher an verschiedenen Populationen? Was 1st die GrOk des Risikos? 1st der Efhkt spezitisch oder gibt es

weitere Ursachen? Geht die Exposition dem Ettekt voran? Gibt es eine Doris-WirkungsBeziehung! 1st der Etfekt glsubhafl und

vorhersehbar?

I

'Vertragt" sich das Ergebnis rnit anderen wissenschaftlichen Oaten?

I Anslagie

Haben ahnliche S u b s tm ien Lhnliche

Aurwirkungen?

3 Ruckstande

Pflanzenschutzmittel (PSM) Die Gesamtheit aller Bemuhungen, Schaden und Leistungsminderungen von Nutzpflanzen abzuwenden oder zu mildern, wird als Pflanzenschutz bezeichnct. Hierzu gehoren vielerlei Maljnahmen, von der Standortwahl uber die Bodenbearbeitung, die Wahl geeigneten Saat- oder Pflanzguts, Fruchtfolge, bedarfsgerechte Dungung, Vernichtung von Ernteriickstanden, bis hin zur Anwendung chemischer Pflanzenschutzmittel. In den Jahrzehnten nach dem Zweiten Weltkrieg hat die chemische Komponente im Pflanzenschutz und Vorratsschutz eine uberragende Bedeutung erlangt. Der enorme Aufschwung der chemischen lndustrie in dieser Zeit stellte der Landwirtschaft chemische Pflanzenschutzmittel zur Verfugung, die mit geringem Arbeitsaufwand einsetzbar waren, die im Vergleich zu alternativen Methoden geringe Kosten verursachten und die auljerdem schneller und nachhaltiger wirkten. Die Verwendung des Begriffs Pflanzenschutzmittel wird oft getadelt, weil ja nur die Kulturpflanzen geschutzt, Unkrauter dagegen, zumindest bei Anwendung von Herbiziden, vernichtet werden sollen. Nach dem im Englischen ublichen pesticides (von pest = Schadling) wird oft der Begriff Pestizide verwendet, der jedoch manche MiMverstandnisse verursacht, da er mit dem deutschen Wort Pest assoziiert wird. In letzter Zeit findet man zunehmend die Benennung Biozide, die jedoch alle fur Lebewesen schadlichen Substanzen einschlieljt, also auch Holzschutzmittel, Desinfektionsmittel usw. Im folgenden wird, wie in den Gesetzes- und Verordnungstexten, der Begriff Pflanzenschutzmittel verwendet, mit PSM abgekurzt.

Pflanzenschutz in fruheren Zeiten Bereits im klassischen Griechenland und Rom hat man zur Bekampfung von Insekten- und Mehltaubefall Arsen, Schwefel, Bitumen und die verschiedensten sonstigen Praparate verwendet, teils durch Verbrennen der Praparate und Einrau-

Pflanzenschutzmittel (PSM)

41

chern der befallenen Felder, teils durch Anwendung wassriger oder oliger Mischungen [90]. Im 19. Jahrhundert wurden verstarkt Arsen-, Kupfer-, Quecksilberpraparate, sowie Natriumchlorid, Natrium-, Calcium- und Kaliumkarbonat, Calciumhydroxid, Schwefelsaure und viele weitere Stoffe in Land- und Forstwirtschaft zur Schadlingsbekampfung eingesetzt [91]. Bleiarsenat, Kupferarsenit (Scheelesches Griin) und Kupferarsenitacetat (Schweinfurter Grun) wurden in groBem Umfang als Pflanzenschutzmittel im Gartenbau und im Weinbau verwendet. In den Jahren kurz vor dem Zweiten Weltkrieg wurde ein gehauftes Auftreten von Leberkrebs bei Winzern festgestellt; als Ursache fur den Winzerkrebs erwies sich die langjahrige Aufnahme von Arsen. Fur den Eigenverbrauch stellten die Weinbauern seinerzeit durch Vergarenlassen von Traubentrester, Zucker und Wasser einen Haustrunk her, der erhebliche Arsengehalte erreichen konnte. Die Erkenntnis dieser Zusammenhange fuhrte 1942 zum Verbot der Arsenanwendung im Weinbau. In der Bundesrepublik wurde 1974 die Verwendung arsenhaltiger PSM generell verboten. Weniger extrem als im Haustrunk, aber fur heutige Begriffe doch oft erstaunlich hoch, waren die Arsengehalte im Wein. In Weinen aus der 1. Halfte dieses Jahrhunderts wurden bis zu 392 pg AslL gefunden. Ab Jahrgang 1950 lagen die As-Gehalte im Mittel unter 15 pg/L [92]. In historischen Proben von haushaltsmaBig in Weckglasern sterilisiertem Obst und Gemuse aus dem siidwestdeutschen Raum, von denen die alteste aus dem Jahr 1911 stammte, fielen die alteren Proben durch hohere Arsengehalte und im Fall von Kirsch- und Pfirsichkompott auch durch hohere Bleigehalte auf [93]. Sehr wahrscheinlich ist dies auf die damalige Verwendung von Arsen- bzw. Blei-Arsenpraparaten zuruckzufiihren. Neben solchen anorganischen Wirkstoffen wurden seit langer Zeit auch organische Naturstoffe im Pflanzenschutz verwendet, zum Beispiel aus Tabakblattern hergestellte Nikotinbriihe. Bei peroraler Aufnahme besitzt Nikotin eine hohe akute Toxizitat. Hier ist auch das aus Chrysanthemenbliiten hergestellte Pyrethrum zu erwahnen. Getrocknete Bluten verschiedener Chrysanthemenarten wurden schon im alten China und im Mittelalter in Persien als Insektizid beniitzt. Von dort brachten armenische Handler vor etwa 200 Jahren das Praparat nach Europa, wo es als Persisches Pulver bekannt wurde. Mit dem kommerziellen Anbau von Chrysanthemen zur Gewinnung des Pyrethrums wurde um 1840 in Dalmatien begonnen. Heute werden die Bluten vor allem in Kenia produziert, daneben auch in Brasilien und Japan. Sie werden als Trockenbluten oder als Rohextrakt exportiert. Die darin enthaltenen Wirkstoffe, Pyrethrine, sind isoliert und ihre chemische Struktur ist aufgeklart worden. Durch chemische Synthese gewinnt man heute die in ihrer Grundstruktur ahnlichen Pyrethroide, die den Bestandteilen des Pyrethrums in manchen Eigenschaften uberlegen sind. Ein weiteres Insektizid botanischer Herkunft ist das Derrispulver, das aus den Wurzeln von Derris elliptica, einer im tropischen Asien beheimateten Pflanze, gewonnen wird. Es enthalt als wichtigsten Wirkstoff Rotenon, auch Tbbotoxin genannt, das sich in Langzeitversuchen an Ratten als kanzerogen erwiesen hat (Tumore der Brust, Schilddruse und Nebenschilddriise). Auch wenn es sich bei diesen Insektiziden um Naturstoffe handelt, durfen sie nicht ausgeklammert werden, wenn die gesundheitliche Bedeutung von PSM-Ruckstanden in der Nahrung des Menschen zu priifen ist. Wie in Kapitel7 ausfuhrlicher belegt, ist die weitverbreitete Annahme, Naturstoffe seien grundsatzlich harmloser als synthetisch hergestellte Substanzen, unbegriindet.

42

Ruckstande

Die DDT-Epoche Die zunehmende Verwendung chemischer Schadlingsbekampfungsmittel zur Eindammung von Massenerkrankungen beim Menschen trug in den Jahren nach dem Zweiten Weltkrieg sehr zur bereitwilligen Akzeptanz chemischer Mittel in der Landwirtschaft bei. Paradebeispiel dieser Entwicklung ist das DDT (Dichlordiphenyl-trichlorethan). In der Schweiz wurde 1939 die Wirksamkeit des bereits ZEIDLER synthetisierten D D T gegen 1874 von dem deutschen Chemiker OTHMAR den Kartoffelkafer erkannt. Das Verdienst, diese, wie sich herausstellte, nicht nur gegen den Kartoffelkafer sondern gegen ein breites Spektrum von Insekten wirksame Substanz in ihrer Bedeutung erkannt und sie zur industriellen GroBproduktion gefiihrt zu haben, kam dem bei der Firma Geigy in Basel tatigen Chemiker PAULMULLERzu, der dafur 1948 den Nobelpreis fur Physiologie und Medizin erhielt. In der offentlichen Diskussion iiber Umweltgifte wird heutzutage D D T haufig verdammt und die Preisverleihung von 1948 als Fehlentscheidung beschrieben. Dabei wird ubersehen, daB dank der nach 1945 in groBem Umfang einsetzenden DDT-Verwendung innerhalb weniger Jahre verheerende Seuchen wie Flecktyphus und Malaria durch Bekampfung der Ubertrager (Lause bzw. Anopheles Moskito) unter Kontrolle gebracht werden konnten. Vorher wegen der Malariagefahr kaum bewohnbare Gebiete im Mittelmeerraum wurden innerhalb weniger Jahre malariafrei und in weiten tropischen Regionen konnte die den Malariaerreger ubertragende Anophelesmiicke weitgehend ausgerottet werden. In der Turkei wurden 1950 noch etwa 1,2 Millionen Malaria-Neuerkrankungen registriert; 1969 waren es noch 2200. In einem Bericht der Akademie der Wissenschaften der Vereinigten Staaten hiel3 es 1970: ,,In gut zwei Jahrzehnten hat D D T iiber 500 Millionen Todesfalle durch Malaria verhindert, die ohne D D T unvermeidlich gewesen waren". Zu den Pluspunkten des D D T zahlte seine relativ geringe akute Giftigkeit fur den Menschen. Mit einer oralen LD,,, von 250 mg/kg Korpergewicht bei der Ratte (Tabelle 2.2) gehort D D T zu den mindergiftigen Stoffen. Der ADI-Wert fur den Menschen betragt 0,02 mg/kg Korpergewicht; bei 70 kg Gewicht konnten demnach langfristig 1,4 mg D D T taglich aufgenommen werden, ohne Gesundheitsschaden befurchten zu mussen. Im Rahmen einer der vielen toxikologischen Prufungen des D D T nahmen 17 mannliche Versuchspersonen ohne Anzeichen schadlicher Wirkungen fast zwei Jahre lang taglich 35 mg D D T zu sich (entsprechend etwa 0,s mg/kg Korpergewicht) ([94] S. 230). Als weiterer Pluspunkt wurde die hohe Bestandigkeit (Persisknz) dieser Verbindung betrachtet, die zur Folge hatte, dal3 in vielen Fallen eine einmalige jahrliche Anwendung genugte. Aber gerade diese hohe Persistenz, zusammen mit der Fettloslichkeit des DDT, erwies sich immer mehr als Nachteil. D D T reicherte sich in der gesamten Biosphare an, wurde auch im Plankton der Weltmeere gefunden, in Fischen und in Vogeln, in menschlichen Organen und in Frauenmilch. Das D D T wird in der Umwelt und im menschlichen Organismus langsam dechloriert, wobei D D E (Dichlordiphenyl-dichlorethen) und D D D (Dichlordiphenyl-dichlorethan) entstehen (Formelbild 3.1), die ebenfalls persistent sind und ebenso fettloslich wie das DDT. In den Fettgeweben von Tieren und Menschen wurde so seit 1945 immer mehr DDT, D D E und D D D akkumuliert.

43

Pjlanzenschutzmittel (PSM)

JyvJ cc12

’

\

cc13

CI

CI

DDE

/

JyHQ DDT

c1

\

CI

CHC12

DbHQ DDD

CI

Formelbild 3.1: DDT und seine Abbauprodukte DDE und DDD.

Auch wenn es keine Anzeichen fur Gesundheitsschaden beim Menschen durch die nahrungsbedingte DDT-Aufnahme gab [95], waren diese Befunde beunruhigend. Bei uneingeschrankter Weiterverwendung des DDT war es nur eine Frage der Zeit, wann toxische Konzentrationen im Korper des Menschen erreicht wurden. Zunehmend wurde auch als Nachteil erkannt, da13 das DDT wegen seines breiten Wirkungsspektrums nicht nur Schadlinge, sondern auch Nutzinsekten vernichtete.

Mafinahmen des vorbeugenden Gesundheitsschutzes Seit 1961 befarjten sich internationale Organisationen, wie die Ernahrungs- und Landwirtschaftsorganisation (FAO) in Rom und die Weltgesundheitsorganisation (WHO) in Genf mit der Abwendung moglicher Gefahren einer Gesundheitsschadigung des Menschen, die aus dem Verzehr von PSM-haltigen Lebensmitteln resultieren konnten. In der Bundesrepublik Deutschland wurde um diese Zeit von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) die Kommission fur Pflanzenschutz-, Pflanzenbehandlungs- und Vorratsschutzmittel gegrundet, die 1962 eine erste Liste von Toleranzwerten (Hochstmengen) aufstellte. Eine Grundvoraussetzung fur eine staatliche Kontrolle der Ruckstande und fur die wissenschaftliche Erforschung der damit zusammenhangenden Fragen war die Verbesserung der Analytik. In den ersten Jahren der groBflachigen Anwendung des DDT war die daraus resultierende weltweite Verbreitung dieses PSM nicht aufgefallen, weil es noch keine Methoden gab, mit denen man Spuren von DDT in Lebensmitteln oder in sonstigen Umweltproben zuverlassig hatte entdecken oder gar quantitativ bestimmen konnen. Erst als die Gaschromatographie zur Routinemethode entwickelt wurde und in den 70er Jahren die Untersuchungsamter auf breiter Basis mit Gaschromatographen ausgeriistet wurden, anderte sich diese Situation. Um die gleiche Zeit wurde die toxikologische Erforschung der PSM stark intensiviert. Das FAO/WHO Joint Meeting on Pesticide Residues (JMPR) setzte 1963 die ersten ADI-Werte fur PSM fest. In der Bundesrepublik trat 1968 die Verordnung uber Pflanzenschutz-, Schadlingsbekampfungs- und Vorratsschutzmittel in

Riickstande

44

oder auf Lebensmitteln pflanzlicher Herkunft (Hiichstmengen-V~-Pflunienschutz) in Kraft, der 1974 die Hiichsfmengen-VO-tierische-Lebensmittel folgte. Die Einsicht, dalj im Falle des DDT die Festsetzung von Hochstmengen nicht genugte, um der zunehmenden Umweltkontamination durch diesen Stoff Einhalt zu gebieten, fuhrte in der Bundesrepublik 1972 zum DDT-Gesetz, das Anwendung und Herstellung dieses PSM verbot.' Neben dem DDT waren im Lauf der Jahre einige andere persistente Pflanzenschutzmittel vom Typ der chlorierten Kohlenwasserstoffe (auch als Organochlorverbindungen bezeichnet) entwickelt worden, wie Aldrin, Dieldrin, Endrin, Heptachlor, Hexachlorbenzol (HCB), Hexachlorcyclohexan (HCH), Mirex. Sie sind alle ebenfalls verboten worden.'" Wegen der Persistenz dieser Verbindungen ist es nicht moglich, sie schlagartig aus dcr Umwelt zu verbannen, aber der Erfolg der getroffenen gesetzlichen Maljnahmen zeigte sich schon bald in der Abnahme der Ruckstandsgehalte in Lebensmitteln. Fur das Beispiel Kuhmilch wird dies in Abbildung 3.1 gezeigt, fur das Beispiel Rheinfische in Abbildung 3.2. (Die in Abb. 3.2 miterwahnten PCB gehoren nicht zu den PSM. Sie werden in Kap. 4 besprochen). Einzelwerte lagen zum Teil erheblich uber oder unter diesen Mittelwerten. In den 70er Jahren kam es nicht selten zu Uberschreitungen der in Abb. 3.1 markierten Hochstmengen in Kuhmilch, insbesondere bei alpha- und beta-HCH. Verbote persistenter chlororganischer PSM erfolgten um die gleiche Zeit wie in der Bundesrepublik Deutschland auch in anderen Industriestaaten der westlichen Welt. Dagegen wird in manchen tropischen Landern DDT auch heute noch zur Seuchenbekampfung eingesetzt. Indien hat seit einiger Zeit eine eigene DDTHerstellung und produziert auch andere PSM fur den eigenen Bedarf und fur den Export. Gleiches gilt fur Mexiko. Mit importierten Futtermittel- und Lebensmittel-Rohstoffen, aber auch durch Aufnahme von in heimischen Boden noch enthaltenen Ruckstanden, kommen immer wieder Spuren von persistenten PSM auch hierzulande in die Nahrungskette.

Nichtpersistente Pflanzenschutzmittel Schadlingsbekampfung war nach dem Verbot der persistenten Mittel in den Industrielandern weiterhin notwendig, und die chemische Industrie hat verschiedene Gruppen von PSM auf den Markt gebracht, die nach ihrer Anwendung schnell abgebaut werden. Nennenswerte Ruckstande solcher Stoffe in Lebensmitteln gibt es nur dann, wenn die vorgeschriebenen Wartereiten zwischen Ausbringung und Ernte nicht eingehalten werden oder die Mittel auf Kulturen verwendet werden,

' Das in der Bundesrepublik

Deutschland zunachst in einem Gesetz festgelegte Anwendungsverbot fur DDT ist inzwischen in die Verordnitng uber Anwendungsverhotefur Pflunzenschutzmittel vom 10. November 1992 ubernommen worden "' Es gibt auch nach diesen Verboten eine ganze Anzahl chlororganischer Wirkstoffe, die als Pflanzenschutzmittel ;rugelassen sind (2.B. Lindan. Dichlorvos, Trichlorfon), deren Persistenz jedoch relativ gering ist. Die weitverbreitete Meinung, Organochlorverbindungen seien immer synthetische, nur als Folge menschlicher Aktivitaten in der Umwelt vorhandene Substanzen, ist unzutreffend. Nur ein geringer Anteil der in der Umwelt vorhandenen groRen Menge von chlororganischen Stoffen ist anthropogenen Ursprungs [96,97].

45

PJZanzenschutzmittel (PSM) HCB

Gesarnt DDT

r1000- -7500-

- 800

-400

- 600

-300

- 400 iE

-200

Lindan a-HCH Aldrin Heptach'or @-HCH Dieldrin

+

- - 200- - -100-- - -100- - - -100 - - -1 50

-1 00

e m

LL

cn

2

- 300

+

1

- 80 - 80 - 60 - 60 - 40

- 80

-

60

- 40

- 200

Abbildung 3.1: Ruckstande von persistenten Pflanzenschutzmitteln in Trinkmilch. Bundesrepublik Deutschland, Mittelwerte 1974-1981. Nach [98].

1976

1977

1978

1979

1980

1981

Abbildung 3.2: Riickstande von drei Chlorkohlenwasserstoffgruppenin Fischen aus dem Oberrhein. Jahresmittelwerte 1976-1981. Quelle: [99].

Riickstande

46

Tabelle 3.1: Zahl und Art der in der BundesrepublikDeutschland 001) zugelassenen Pflanzenschutzmittel (Quelle: [I Zahl der zugelassenen Praparate u. Wirkstoffe

I I

Kaienderjahr

I Praparate

1986

I

I Wirkstoffe I 308

1695

1989

1996

I

1997

I

21 6

1992

I

I

914

I I

21 6

I I

963 977

Zahl

%

254 248

I I

zum Vergleich 1988

56 Herbizide

301

30.8

43.7

Fungizids

239

24.5

16,l

Insektizide, Akarizide

244

25.0

21 .o

Sonstige

193

19.7

19.2

fur die sie nicht erlaubt sind. Durch das Pflnnzenschutzgesetz von 1986 wurden die Vorschriften fur die Zulassung von PSM erheblich verscharft. Vcrmutlich als Folge dieser Verscharfung nahm die Zahl der zugelassenen Praparate und Wirkstoffe in den Jahren 1986-1992 erheblich ab (Tabelle 3.1). Seither ist wieder eine leichte Zunahme festzustellen. Die Wirkstoffe werden in unterschiedlicher Zubereitungsform (Pulver, Granulat, Losung) und in verschiedenen Mischungen vermarktet. Daher ist die Zahl der Praparate groljer als die Zahl der Wirkstoffe. Wahrend zur Zeit der Einfuhrung des D D T und der anderen chlororganischen PSM die Insektizide die Hauptrolle spielten, nahm die Bedeutung der Herbizide (Unkrautvernichtungsmittel) mit steigenden Lohnkosten seit elwa 1960 stark zu; Arbeiter fur das Unkrauthacken waren fur die meisten Landwirte nicht mehr bezahlbar. Mit dichteren Kulturbestanden wuchs der Infektionsdruck bei pilzlichen Erkrankungen und so haben auch die Fungizide (Schimmelbekampfungsmittel) in den letzten 2&30 Jahren an Bedeutung gewonnen. Dazu hat auch der zunehmende Unterglas- und Unterfolienanbau mit seiner besonderen Anfalligkeit fur Schimmelpilzinfektionen beigetragen. Nach der Zahl der zugelassenen Stoffe (Tab. 3.1) ist die groBte PSM-Gruppe die der Herbizide, gefolgt von den der Bekampfung von Insekten und Milben (Acuri) dienenden Insektiziden bzw. A k a riziden und den Fungiziden. Zur Gruppe ,,Sonstige" gehoren gcgen Nagetiere (z. B. Feldmause) eingesetzte Rodentizide, zur Bekampfung von Nematoden (Fadenwurmern) verwendete Nematizide, zur Schneckenbekampfung (sie gehoren zu den Mollusken) gebrauchte Molluskizide, sowie Wuchstumsregler, die zum Beispiel eingesetzt werden, urn bei Getreide die Halme kurz zu halten.

Pjlanzenschutzmittel (PSM)

47

30 25

c)

20

0 0

.0

15 10 5

0 1970

1975

1980

1985

1990

1995

Abbildung 3.3: Inlandsabsatz von Pflanzenschutzmitteln in der Bundesrepublik Deutschland 1970-1995. (Bis einschlieBlich 1990 alte Bundeslander, 1995 Gesamtdeutschland; Angaben fur

Insektizide ohne die zur Schadlingsbekampfungverwendeten inerten Gase). Nach [ 102,1031 und fruheren Ausgaben des Statistischen Jahrbuchs.

Die Pflanzenschutzmittelindustrie ist weiterhin bemuht, neue Wirkstoffe zu entwickeln, die den bisher verwendeten durch hohere Wirksamkeit (das heiljt geringere Aufwandmenge pro Flacheneinheit), hohere Wirkspezifitat, geringere Humantoxizitat und/oder geringere Persistenz uberlegen sind. Neuzulassungen erfolgen im allgemeinen nur fur einen Zeitraum von 10 Jahren. Neue Wirkstoffe verdrangen alte, so daB auch kunftig nicht mit einer groljen Zunahme der Zahl der zugelassenen Stoffe zu rechnen ist. Eine Liste der in Deutschland zugelassenen PSM wird jahrlich von der Biologischen Bundesanstalt fur Land- und Forstwirtschaft in Braunschweig herausgegeben [loll. Nach 5 19 des Pjlanzenschutzgesetzes mussen Art und Menge der in Deutschland hergestellten und der eingefuhrten PSM jahrlich der Biologischen Bundesanstalt gemeldet werden. Eine vollstandige Auflistung der in den Jahren 1993-1995 gemeldeten Wirkstoffe bietet [lo21". MengenmaBig hat der Inlandsabsatz von PSM in Deutschland bis etwa 1980 stark zugenommen, verursacht durch die Zunahme bei den Herbiziden (Abbildung 3.3). Die Angaben beziehen sich bis einschliefllich 1990 auf das Gebiet der alten Bundeslander, das heiBt auf eine landwirtschaftliche Nutzflache von etwa 13 Mio ha. Dagegen gelten die Werte von 1995 fur das vereinte Deutschland, mit einer landwirtschaftlichen Nutzflache von etwas uber 17 Mio ha. Die Aufwandmengen pro ha sind demnach noch deutlicher zuruckgegangen als nach Abb. 3.3

"

Internetbenutzer konnen von der Biologischen Bundesanstalt uber http://www.bba.deden jeweils neuesten Stand der PSM-Zulassungen erfahren

die

Anwahl

48

Ruckstande

Tabelle 3.2: Aufwandrnengen einiger Pflanzenschutzrnittel (Angaben zur Dosierung nach [94]) Wirkstoff (Art der chem.

Status

Dosierung (g/hal

Verbindung)

Bleiarsenat DDT (Chlorkohlenwasserstoff) Triazophos

I Nicht mehr zugelassen

I

I 2000-5000

~~

Nicht mehr zugelassen

1000-2000

1970 als lnsektizid beschrieben

300-600

1972 als lnsektizid beschrieben

125-250

(Organophosphat) Diflubenzuron (Benzoylharnstoff) ~~

Alpha-Cypermethrin

~

1983 als lnsektizid beschrieben

5-30

(Pyrethroid) FUNGlZlDE Schwefel

2000-5000

seit dem Altertum als Fungizid verwendet

Mancozeb

1961 als Fungizid beschrieben

1500-3000

1973 als Fungizid beschrieben

200-400

(Dithiocarbamatl Carbendazim

Metalaxyl

125-200

(Acylalaninderivat) Triadirnenol

1978 als Fungizid beschrieben

50-125

(Triazoll

Natriumarsenit

nicht mehr zugelassen

2.4-D

1942 als Herbizid beschrieben

IPhenoxyessigsBureI Dichlorprop

1500-3000

I

300-2300

1952 als Herbizid beschrieben

1200-1500

Metribuzin (Triazinon)

1968 als Herbizid beschrieben

350-1000

Tribenuron

1985 als Herbizid beschrieben

(Propionslurederivat)

(Sulfonylharnstoffl

5-35

Pflanzenschutzmittel (PSM)

49

zu vermuten ware”. Verantwortlich fur diesen Ruckgang sind mehrere Faktoren: Sparsamerer Einsatz von PSM durch die Landwirte; Entwicklung neuer Ausbringungsgerate fur den Obst- und Weinbau, die die Spritznebel wieder auffangen, die sich nicht auf den Pflanzen niedergeschlagen haben; Resistenzzuchtung bei Getreidesorten, die weniger Fungizidanwendungen benotigen, als die fruher angebauten Sorten; verbesserte Produktionsverfahren fur PSM 13. Eine ganz grofle Rolle spielt auch die starkere Wirksamkeit moderner PSM, fur die in Tabelle 3.2 einige Beispiele gegeben werden. Toxikologische und chemisch-physikalische Daten, Analysemethoden zur Ruckstandsbestimmung sowie Angaben uber behordliche Schutzauflagen und weitere wichtige Fakten uber alle in Deutschland, Osterreich und der Schweiz zugelassenen PSM enthalt das Standardwerk von PERKOW und PLOSS[104], wahrend sich [lo51 mehr auf die Situation in USA bezieht.Das Pesticide Manual [94] bietet auch Angaben uber in anderen Landern zugelassene Wirkstoffe. Beispiele fur Strukturen von PSM einiger Wirkstoffgruppen werden in Formelbild 3.2 wiedergege ben. Von den 1996 in Deutschland zugelassenen 254 Wirkstoffen wird in Tabelle 3.3 nur ein kleiner Teil genannt, mit dem in Tierversuchen ermittelten no observed effect level (NOEL), dem daraus abgeleiteten acceptable daily intake (ADZ) fur den Menschen und den in Deutschland zugelassenen Hiichstmengen in Lebensmitteln pflanzlicher und tierischer Herkunft. Anhand der in Tab. 3.3 gebotenen Daten kann man ausrechnen, wie hoch bei jedem der genannten PSM der Sicherheitsabstand zwischen der im Tierversuch ermittelten Dosis ohne Wirkung (NOEL) und der in Lebensmitteln erlaubten Hochstmenge ist. Nehmen wir als Beispiel das in Tab. 3.3 an erster Stelle genannte Insektizid Azinphos-ethyl. Die im Langzeitversuch bestimmte Dosis ohne Wirkung ist 0,86 mgkg Korpergewicht (KG) bei der Ratte. Als ADI-Wert wurde 0,005 mg/kg KG festgesetzt. Es wurde also ein Sicherheitsfaktor von 170 verwendet. Die Hochstmenge in Lebensmitteln pflanzlicher Herkunft betragt 0,05 mg/kg. Nehmen wir an, an einem Tag wurden 200 g eines die Hochstmenge enthaltenden Produkts verzehrt, das waren 0,Ol mg Azinphos-ethyl. Bei 60kg KG ergibt sich aus dem ADI-Wert eine duldbare tagliche Aufnahme von 0,3 mg. Zwischen der theoretisch moglichen Tagesaufnahme von 0,Ol mg und der duldbaren Aufnahme von 0,3 mg ergibt sich demnach nochmals ein Sicherheitsfaktor von 30. Man kann es auch so ausdriicken: der ADI-Wert wiirde an diesem Tag zu 3,3 % ausgeschopft. Nicht bei allen PSM ist der Abstand zwischen ADI-Wert und moglicher Aufnahme mit der Nahrung so groJ.3.

Auf den ersten Blick mag es verwundern, dafl Hochstmengen auch fur solche PSM festgesetzt werden, die in Deutschland nie zugelassen waren oder die fruher verwendet werden durften, aber schon lang verboten sind. Um im Bedarfsfall eingreifen zu konnen, braucht die amtliche Lebensmittelkontrolle Hochstmengen auch fur solche Stoffe, die auBerhalb Deutschlands verwendet werden durfen und daher in importierten Lebensmitteln enthalten sein konnen und fur fruher

’* Die Pflanzenschutzmittel werden zwar iiberwiegend, aber nicht ausschliel3lich in der Landwirt-

schaft verwendet. Insofern 1aBt sich aus der im Inland abgegebenen Wirkstoffmenge nicht exakt auf den pro ha Verbrauch in der Landwirtschaft schlieRen l 3 Beispiel: Dichlorprop und Mecoprop, zwei breit eingesetzte Getreideherbizide, bestanden friiher aus einer Mischung von zwei Isomeren, von denen nur das eine wirksam war. Neue Produktionsverfahren machen es moglich, nur noch das biologisch wirksame Isomer herzustellen, wodurch sich die Aufwandmenge fur diese wichtigen Herbizide halbierte.

50

Riickstande Chlorkohlenwasserstoffe CI

CI clQC1

CI

c1 Hexachlorbenzol HCB (Fungizid)

CI

Cl

Hexachlorcyclohexan HCH (Insektizid)

Heptachlor (Insektixid)

Organophosphate c ' H 5S 0 \ ~ - O ~ N 0 2 \ /

C~HSO Parathion (Insektirid)

-

Carbamate

/

0 I/,OCH3 CI3C-CHP I ' OH OCH3 Trichlorfon (Insektizid)

Y/OCH> C=CHO-P

\

Dichlorvos OCH? (Insektirid)

Dithiocarbamate ,CH3

y'"Y"'CH3 /CH3 0-C-N

Pirimicarb 'CH3 (Insektirid)

6

c

S

II

H?C -NH-

c-

H ~ -NHC

C-S'

!

S, Mn

/I

S

Mancozeb (Fungizid)

Nitroverbindungen ,NO?

F,c

0 -

/CH~CH~CHJ N, CHzCHzCHi

Trifluralin (Herbizid)

Forrnelbild 3.2: Einige Pflanzenschutzmittel der Gruppen Chlorkohlenwasserstoffe. Organophosphate, Carbamate. Dithiocarbamate und Nitroverbindungen.

erlaubte Stoffe, wie das DDT, die wegen ihrer hohen Persistenz noch in Boden und daher auch in Lebensmitteln vorkommen konnen. Um Tab. 3.3 nicht zu lang werden zu lassen, sind die Hochstmengen in einer verkiirzten Form wiedergegeben worden. In der Ruckstands-Hochstmengen-Verordnung werden die Hochstmengen vie1 detaillierter festgelegt. In Tabelle 3.4 wird dies an den Beispielen Ethion und Iprodion gezeigt. Aus den Tab. 3.3 und 3.4 geht hervor, dalJ in den meisten Lebensmitteln nur sehr niedrige Hochstmengen zugelassen sind, meist Gehalte unter 1 mg/kg, haufig nur 0,05 oder sogar nur 0,01 mg/ kg. In alteren Fassungen der Huchstmengen-VO lagen die Toleranzwerte zum Teil um den Faktor 10 hoher. Die Senkung der Hochstmengen auf diese niedrigen Werte ist in den seltensten Fallen das Ergebnis einer toxikologischen Neubewer-

I

40 (Rt)

16 (Msl

(Benzoylharnstoffl

1 IRt)

mglkg Futter

NO EL

Diflubenzuron

[Chlorkohlenwasserstoffl

DDTlDDE

(Pyrethroid)

Cyfluthrin

(Organophosphat)

Chlorpyrifos-methyl

(Organophosphat)

Chlorfenvinphos

(Amidin)

Amitraz

(Organophosphatl

Azinphos-ethyl

(Art der cham. Verbindung)

Wirkstoff

I

I

I

~

2 (Hdl

2,2 (Ms)

2 IRt)

KG

KG.Tag

:D

0,02

0,Ol

0,0005

0,003

0,005

mglkg

mglkg

AD1

(Hopfen 20)

0.02-0,5

0,05-0,5

0.05-2

10,05-1

1

I

0.05-1

(Hopfen 70)

0,05-5

0.05

Herkunft

pflanzl.

0.05-5'

1 1 0.02-0.05'

0.05-0.2

Herkunft

tier.

Lebensmitteln, mg/kg

Hdchstmenge in

Anwendg. in D nicht zulassig

Anwendung in D nicht zulassig

Auch als Akarizid wirksam

Anwendg.in D nicht zulassig

Bemerkungen

1

i

I

L

CA

~

Hd)

30 (Rt) 15 (Ms) 120 (Hd)

1500 (Rt)

Chlorthalonil

(Chlorphenylnitrii)

Dichlofluanid

(Pyrimidinbenzhydrol)

Fenarimol

(N-Trihalomethylthio-Verbindung)

>25 (Rtl >600 (Msl

38 (Msl 15 (Rt) 6 iHd)

300 (Rt,Ms,

(Benzimidazoll

(Dimethylcarbamat)

Carbendazim

40 (Rt) 107 (Ms) 12.5 (Rt) 1,8 (Hd)

I

250 (Rtl

Pirimicarb

(Pyrethroidl

Permethrin

>lo0 (Rtl

2 (Rt)

Parathion

(Organophosphat)

25 (Rt) 50 (Hd)

gamma-HCH, Lindan

(Organophosphat)

Ethion

(Chlorkohlenwasserstoff)

Endosulfan

~~

0,Ol

0,02

0.02-5

0,05-1

0.05-50

0,1-0,5

0,005

0.05

0,Ol-2

0,008

0.05-2

0,l-30

I

0,02

0.5-1.25'

0,2-2'

0,Ol-2'

I0,01-0,1

I

I

H M berechnet zus. mit Paraoxon

Anwndg. in D nicht zullssig

Auch als Akarizid wirksarn.

Anwendg.in D nicht zulissig

5 IRtl

0.25 (Rt)

5 (Rt) 30 IHd)

100 (Rt) 1100 15 (Hd)

(Chlorkohlenwasserstoff)

Fenbutatin-oxid (Organozinnverbindung)

(Chlorphenylharnstoff)

Linuron

Arencarboxylshrel

Dicamba

(Chlorierte Phenoxyalkan&ure)

Dichlorprop-P

HERBlZlDE

(Phenoxycyclohexylsulfii)

Propargit

Dicofol

50 (Rt) 125 (Hd)

>500 (Rt)

300 (Rt) 900 (Hd)

3,6 (Rtl

I

7.2 (Hd)

100 (Hdl

200 (Hd) 27,2 (Rt) 87 (Ms)

(Dicarboximid)

Vinclozolin

{Dithiocarbarnat)

Mancozeb

486 (Rt) 486 (Ms)

115 (Ms) 18 (Hd)

21 (Rt)

2,s (Hd)

17 (Ms) 4,8 (Rt) 7 (Hdl

400 (Hd)

300 IRtl 600 (Ms)

100 (Rtl

100 (Ms) 125 (Rtl

f Dicarboximid)

lprodion, Glycophen

(Chlorphenylimidazol)

lmazalil

0,05

0,05-2

I

I

_

0.01-30 O

~

0.2-6

0.02-30

0.05-40

0,05-25

0.02-10

0,02-5

~ 0,15 [

0,002

0,07

0’03

0.2

0,03

I

_

, ~

~

I ~

10.01-2 .

_

0,05 ?

0,05

0.05)

0,02

~

I

~ Anwendgh ~ D nicht ~ zuliissig

Anwendg.in D nicht zu@ssig

HM berechnet als Schwefelkohlenstoff

I

J

54

Riickstande

Pflanzenschutzmittel (PSM)

55

Tabelle 3.4: Hdchstmengen fur das InsektizidlAkarizid Ethion und das Fungizid lprodion in Lebensrnitteln(nach Ruckstands-Hdchstmengen-Verordnung vom 1Sept.1994, zuletzt geilndetvberichtigt 8.Mai 1996) Substanz Ethion

I mg/kg I Lebensmittel

F-

0.5''

Rindfleisch, Rindfleischerzeugnisse, Rinderfett Milch, Erzeugnisse auf Milchbasis Schweinefleisch, Schweinefleisch-erzeugnisse, Schweinefett,

I

Schaffleisch, Schaffleischerzeugnisse, Schafsfett, Ziegenfleisch, Ziegenfleischerzeugnisse, Ziegenfett, Gefldgelflaisch,

Geflugelf leischerzeugnisse, Gef IOgelfett Eier, Eiprodukte andere Lebensmittel tierischer Herkunft ~

~_________

Tee, Zitrusfruchte Kernobst, Steinobst, Trauben

I 0.1 lprodion

GemQse, Qbriges Obst. Zitrussiifte

0,05

andere pflanzliche Lebensmittel

0.05

Fleisch, Fleischerzeugnisse, tierische Speisefette, Eier, Eiprodukte, Milch, Erzeugnisse auf Milchbasis

10

Erdbeeren, Heidelbeeren, Johannisbeeren, Kernobst, frische Krluter, Trauben, Salatarten, Stachelbeeren

5

Kiwis, Knoblauch, Kopfkohl, Schalotten, Solanaceen, Speisezwiebeln, Steinobst, Strauchbeerenobst

2

Cucurbitaceen mit geniel3barer Schale

1

Chicor4e

0.5

Gerste, Rapssamen, Reis, Weizen

0.2

Hdlsenfrdchte, Leinsamen, Senfsaat

0.1

Hopfen, Kohlrabi, Tee

0,02

andere pflanzliche Lebensmittel

"I bezog

tung, also einer Senkung der ADI-Werte, sondern meist Folge eines sorgsameren Umgangs mit PSM in der Landwirtschaft. Wie in Kapitel 2 erwahnt, werden Hochstmengen immer so niedrig festgesetzt, wie sie bei guter landwirtschaftlicher Praxis eingehalten werden konnen. Am Beispiel Ethion in Tabelle 3.4 1aBt sich das illustrieren. Schweine-, Schaf- und Ziegenfleisch konnen bei guter landwirtschaftlicher Praxis mit Ethiongehalten unter 0,2 mg/kg Fett erzeugt werden. Bei Rindfleisch dagegen wird ein lOfach hoherer Gehalt toleriert, weil auch bei guter Praxis Ethiongehalte vorkommen, die nahe bei 2 mg/kg Fett liegen. Die Erfahrung

56

Riickstande

hat gezeigt, daR fur einen wirksamen Schutz von Zitrusfruchten gegen Insekten eine Ethion-Hochstmenge von 2 mg/kg geduldet werden muB. Die Erzeuger von Kernobst, Steinobst und Trauben kommen aber mit dem Hochstwert von 0,5 mg/ kg zurecht, wahrend Gemuse mit einem Hochstwert von 0,l mg/kg erzeugt werden kann. Diese Unterschiede beruhen zum Teil auf unterschiedlicher Resistenz der Insekten, die in den jeweiligen Kulturen zu bekampfen sind, zum Teil auf unterschiedlicher Abbaurate der PSM-Ruckstande in den Gemiise- oder Fruchtarten.

PSM-Ruckstande in Lebensmitteln Wie oft in den letzten Jahren in Obst und Gemuse des deutschen Marktes bei der amtlichen Lebensmittelkontrolle PSM-Riickstande gefunden und wie haufig wegen Uberschreitung der Hochstmengen Beanstandungen ausgesprochen wurden, geht aus Tabelle 3.5 hervor. Demnach lag die Haufigkeit der HochstmengenUberschreitungen bei diesen Produkten bei etwa 2,5%. Ein ahnliches Bild vermittelt der 1998 erschienene Vierte Schweizerische Ernahrungsbericht [ 1071. Im Jahre 1995 wurden in der Schweiz bei 54,3% der Proben aus einheimischer Produktion keine PSM-Ruckstande gefunden, bei 42.9Yolagen die gefundenen Konzentrationen unterhalb der Hochstmengen und bei 2,8YOwurde die Hochstmenge iiberschritten, wobei sich diese Angaben auf Obst, Gemuse, Getreide, Milch, Fette und Eier beziehen, wahrend Tab. 3.5 nur Obst und Gemuse betrifft. In Deutschland betrug im Jahre 1993 die Haufigkeit der Hochstmengen-Uberschreitungen bei Kartoffeln 0,6 YO, bei Weizen 1 %, bei Apfeln 0,8% ([log], S.125). Wie in Kap. 2 erwahnt, bedeuten diese gelegentlichen Uberschreitungen kein nennenswertes Gesundheitsrisiko fur den Verbraucher, weil die Hochstmengen nicht unmittelbar aus den ADI-Werten abgeleitet, sondern niedriger festgesetzt werden, so niedrig wie die gute landwirtschaftliche Praxis es gestattet. Wenn in den Medien Uberschreitungen der Hochstmengen immer wieder unter Schlagzeilen wie ,,Giftgrenzwert uberschritten" beschrieben werden, so ist dies irrefuhrend. Die festgesetzten Hochstmengen sind eben keine Giftgrenzwerte, deren

Tabelle 3.5: Ergebnisse von Untersuchungen aus der amtlichen Lebensmitteluberwachung von Obst und G e m h e auf Ruckstiinde von Pflanzenschutzmitteln. Prozentuale Verteilung der Proben ohne bestimmbare Rijckstande (n.b.) und mit Befunden unter (cHM) und uber (>HM) der HBchstmenge (nach [108]) Obst Quelle

ErnBhrungs-

Anzahl

n.b.

Praben

%

Gemiise

HM

Anzahl

n.b.

%

%

Proben

%

HM %

8603

46.3

51,6

2.2

9100

80.8

34,5

4.9

a415

43.4

53,9

2,7

11783

65,s

32,s

2,4

bericht 1992 Ernahrungsbericht 1996

Pflanzenschutzrnittel (PSM)

57

Uberschreitung Gefahr bedeutet. Selbst wenn die HM einmal so stark uberschritten wird, daB der Verzehr dieses Produktes zu einer Uberschreitung des ADIWertes fuhrt, bedeutet dies keine Gesundheitsgefahrdung, weil der ADI-Wert sich auf die tagliche Aufnahmehohe wahrend des ganzen Lebens bezieht. Als Ursache der Uberschreitungen bei Obst und Gemuse werden meist Fungizide wie Vinclozolin, Iprodion, Procymidon, Chlorpyrifos und Dichlofluanid festgestellt. Ruckstande in Apfeln stammen etwa zur Halfte von DithiocarbamatFungiziden (wie Mancozeb, Ziram), auBerdem von den Insektiziden Phosalon und Endosulfan. Herbizide fallen bei Ruckstandskontrollen selten auf, da sie meist in fruhen Wachstumsstadien angewendet werden, wenig persistent sind und bis zur Ernte vollstandig oder bis auf unbedeutende Restmengen abgebaut werden. Die fruher in Brotgetreide haufig zu findenden Ruckstande an Chlorkohlenwasserstoff-PSM haben in den letzten Jahren soweit abgenommen, daB trotz verbesserter Analysetechnik die Gehalte jetzt in den meisten Proben unter der Nachweisgrenze liegen. Riickstande von Chlorkohlenwasserstoff-PSM in Lebensmitteln tierischer Herkunft weisen in neuerer Zeit Mittelwerte von unter 0,Ol mg/kg Fett auf, zum Beispiel HCB in Hiihnerei 0,005, in Milch 0,009, in Rindfleisch 0,007 und in Forelle 0,0009 mg/kg Fett ([lo81 S. 120). Die Tendenz ist weiterhin fallend. Auch bei sonstigen PSM-Ruckstanden in Lebensmitteln tierischer Herkunft liegen die Gehalte meist so niedrig, dab sie nicht mehr routinemaaig zuverlassig erfaBt werden konnen ([lo81 S. 117). Zusatzlich zu den im Rahmen der Lebensmittelkontrolle durchgefuhrten Analysen, auf denen die Daten der Tab.3.5 beruhen, werden Monitoring Programme durchgefuhrt, bei denen die Probenahme nach den Regeln der statistischen Reprasentativitat erfolgt. Seit 1988 wurde ein bundesweites Monitoring-Programm aufgebaut, dessen Ergebnisse in gemeinsam von Bund und Landern verfafiten jahrlichen Berichten veroffentlicht werden. Die SchluBfolgerungen unterscheiden sich nicht wesentlich von denjenigen, die aus den Jahresberichten der Landesuntersuchungsanstalten hervorgehen. In der Zusammenfassung des 1999 erschienenen Berichts iiber das Monitoringjahr 1997 heiBt es, die Ergebnisse hatten die allgemein geringe Kontamination der Lebensmittel mit unerwunschten Stoffen bestatigt [109].

PSM-Riickstande in Gesamtnahrungsprobenund in Blutplasma Die Analysenwerte aus der amtlichen Lebensmittelkontrolle und aus Monitoring Programmen stammen aus Untersuchungen an ungewaschener Rohware, berucksichtigen also nicht die durch Waschen, Schalen, Erhitzen und sonstige Verarbeitungs- und Zubereitungsschritte erfolgten Verluste. Will man die mit der Nahrung aufgenommenen PSM-Mengen erfassen und die Ausschopfung der ADI-Werte berechnen, mussen kiichenfertig zubereitete Lebensmittel analysiert werden. In Hessen durchgefuhrte Untersuchungen an verzehrsfertigen Gesamtnahrungsproben (Tagesrationen stationar verpflegter Patienten) ergaben pro Tag und Person bei Lindan eine Aufnahme von 1,15 pg, bei Gesamt-DDT 1,16 pg. Bei HCB und bei alpha- und beta-HCH lag der Gehalt unterhalb der Nachweisgrenze

58

Riickstande

von 1 ng/Tag und Person. Die ADI-Werte fur Lindan und D D T wurden damit zu 0,16 % bzw. 0,33 YOausgeschopft [110]. Bei einer ahnlichen Untersuchung in Bayern [ l l l ] wurde eine Tageszufuhr von 0,9 yg bei Lindan ermittelt, wahrend bei D D T und anderen Organochlor-PSM die in den Tagesrationen vorhandenen Konzentrationen unterhalb der analytischen Bestimmungsgrenze lagen. Diese Ende der 80er Jahre durchgefuhrten Studien zeigen einen starken Ruckgang der nahrungsbedingten Aufnahme chlororganischer PSM-Ruckstande gegenuber der Situation zu Beginn der 70er Jahre. Im Ernahrungshericht 1972 war eine 5 %ige Ausschopfung der ADI-Werte durch in pflanzlichen Lebensmitteln enthaltene PSM-Ruckstande geschatzt worden und eine 10 %ige Ausschopfung durch in Lebensmitteln tierischer Herkunft enthaltene. Bei einer neueren Untersuchung in Bayern [112] lag die Tageszufuhr von Lindan bei 0,5 yg und D D T war wiederum bei der Analyse von Tagesrationen nicht bestimmbar. Der ADI-Wert fur Lindan wurde im Mittel zu 0,l YOausgeschopft, Vinclozolin zu 0,OS YOund Dichlofluanid zu 0,004 O h . In der Schweiz werden Gesamtverzehrsstudien zur Ermittlung der mittleren taglichen Aufnahme von PSM und anderen Fremdstoffen seit Beginn der 70er Jahre durchgefuhrt. Im Vierten Schweizerischen Ernahrungsbericht wird uber in den Jahren 1991-1995 erfolgte Warenkorbuntersuchungen referiert. Auch dort lag bei den meisten PSM die Ausschopfung der ADI-Werte bei unter 1 %. Lediglich bei den Insektiziden Phosalon und Omethoat wurden 1,l bzw. 1,7 YOund bei den Dithiocarbamat-Fungiziden 1 , 1 4 3 % erreicht ([lo71 S. 125f). Den Zeitraum von 1971 bis 1996 umfal3t der sehr aufschlufireiche Bericht [113]; fur 13 Gruppen tierischer und 13 Gruppen pflanzlicher Erzeugnisse werden die gefundenen Konzentrationen von 36 Insektiziden, 25 Akariziden, 24 Fungiziden, 14 Vorratsschutzmitteln und zwei Keimhemmern in yg/kg Lebnsmittel angegeben und mit dem Tagesverzehr und den ADI-Werten in Bezug gesetzt. Die im Jahre 1996 gemessenen PSM-Gehalte erreichten nur noch einen Bruchteil der 1971 festgestellten. Mit ganz wenigen Ausnahmen wurden die ADI-Werte 1996 zu weit weniger als 1 YO ausgeschopft. Die zeitliche Abnahme der Ruckstandsgehalte von Chlorkohlenwasserstoffen in Gesamtnahrung seit 1971 ist Abbildung 3.4 zu entnehmen. Ausfuhrliche Warenkorbuntersuchungen zur Ermittlung der Aufnahme von PSM-Ruckstanden werden seit Jahren auch in Finnland durchgefuhrt. Im Zeitraum 1977-1 980 lag die tagliche Aufnahme von PSM insgesamt durch Lebensmittel einheimischer Erzeugung bei 16,9 pg pro Person; bis 1993 wurde ein Ruckgang auf 3,7 pg festgestellt. Die ADI-Werte wurden 1993 bei den meisten PSM zu weniger als 1 Yo ausgeschopft. Lediglich bei dem Tnsektizid Monocrotophos und dem Fungizid Carbendazim lag die Ausschopfung bei 1 bis 2 YO [114]. Ein starker Ruckgang der PSM-Ruckstande in den letzten Jahrzehnten und eine geringe Ausschopfung der ADI-Werte werden auch aus anderen Industrienationen berichtet: Schweden [115], Ttalien [116], USA [117], Japan [lls]. Dagegen erreicht die Aufnahme bestimmter PSM-Ruckstande in manchen Entwicklungslandern die ADIWerte oder uberschreitet sie erheblich, zum Beispiel in manchen Regionen Nigerias [119]. Eine Untersuchung des Blutplasmas von uber 1000 Frauen und uber 800 Mannern auf PSM-Gehalte wurde im Rahmen der VERA-Studie in den Jahren 19871 88 in der Bundesrepublik Deutschland durchgefuhrt. Die gefundenen Konzentra-

59

Pflanzenschutzmittel (PSM) pg/Penon Tag 10 9

8

0 197lR2

7 6

5 4

3 2 1 0

H 1981I83

c

01991/96

HCB

HCH

DDT

Dieldrin

HEPTA

Abbildung 3.4 Abnahme der mittleren Tageszufuhr von Chlorkohlenwasserstoff-Riickstlnden in der Schweiz von 1971 bis 1996. Quelle: [113].

tionen waren durchweg niedrig, fur Gesamt-DDT z.B. lagen sie im Mittel bei 2,5 pg/kg, Maximalwert 13 pg/kg. Als eines der Ergebnisse wird im Abschluljbericht der VERA-Studie festgestellt, es hatten sich keine Hinweise auf eine Gefahrdung der Probanden durch persistente Chlorkohlenwasserstoffe ergeben [1201. Der Fettgehalt des Blutplasmas steigt nach einer fetthaltigen Mahlzeit an; da die persistenten PSM fettloslich sind, wird auch ihre Konzentration im Blutplasma stark vom Abstand zwischen letzter Nahrungsaufnahme und dem Zeitpunkt der Blutabnahme beeinflufit. Bei der Interpretation der Ergebnisse von PSM-Analysen von Blutplasma mufi dies beriicksichtigt werden. Vie1 weniger beeinfluRt von solchen kurzzeitigen Schwankungen sind die PSM-Gehalte im Fettgewebe. Untersuchungen an Humanfettproben sind jedoch im allgemeinen nur an Autopsiematerial oder an bei chirurgischen Operationen entferntem Gewebe moglich. Untersuchungen von Humanfettgewebe auf Gesamt-DDT-Gehalte ergaben Hochstwerte von 29 mg/kg in der Tiirkei [121] und 162 mg/kg (!) in Mexiko [122]. Eine in Deutschland durchgefiihrte Studie zeigte bei gesunden Kindern im Alter von bis zu 16 Jahren einen DDT-Mittelwert von 0,6 und einen Hochstwert von 4,2 mg/kg Fett [123].

PSM-Ruckstande in Humanmilch Die Akkumulation der persistenten PSM im Menschen hat auch zu einer entsprechenden Anreicherung in der Frauenmilch gefuhrt. Dies hat in den 70er Jahren, als die Ruckstandskonzentrationen in Humanmilch relativ hoch waren, erhebliche Besorgnis ausgelost, da zum einen der kindliche Organismus als besonders emp-

60

Riickstande

findlich gegenuber Giftwirkungen gilt und da zum anderen die Nahrungsaufnahme bei Kleinkindern, bezogen auf das Korpergewicht, besonders hoch ist. Die alleinige Muttermilchernahrung bis zum vollendeten 4.-6. Lebensmonat gilt als die optimale Ernahrung fur den jungen Saugling. Als zu Beginn der 70er Jahre in der Offentlichkeit die Besorgnis uber die zunehmende Umweltkontarnination durch chlororganische PSM-Riickstande zunahm und bekannt wurde, daB die Gehalte in Frauenmilch um das Zehnfache hoher lagen als in Kuhmilch, wurde von medizinischer Seite befurchtet, es konnten sich immer mehr Mutter vom Stillen abwenden. Die DFG-Kommission zur Prufung von Ruckstanden in Lebensmitteln gab bekannt, beim Abwagen aller wissenschaftlichen Argumente sei sie zu dem SchluB gekommen, daB der Nutzen des Stillens hoher einzuschatzen sei als ein moglicherweise vorhandenes Gesundheitsrisiko durch die festgestellten Ruckstande in Frauenmilch [124]. Die Kommission bestatigte 1984 ihre fruhere Empfehlung, stellte jedoch fest, der Anteil der lange stillenden Mutter habe zugenommen und wies darauf hin, daB nach Ablauf der ersten vier bis sechs Lebensmonate die Vorteile des Stillens zunehmend ihr Gewicht verlieren. Die Stillempfehlung von 1974 wurde insofern eingeschrankt, da13 Mutter, die ihr Kind wesentlich langer als sechs Monate stillen wollten, im Sinne eines verniinftigen NutzenRisiko-Vergleichs uberprufen lassen sollten, welche Mengen an persistenten Organochlorverbindungen mit der Milch ausgeschieden werden [ 1251. Die Landerregierungen boten stillenden Muttern an, den Gehalt an Chlorkohlenwasserstoffen in ihrer Milch kostenlos bei den staatlichen Untersuchungsanstalten errnitteln zu lassen. Aufgrund der Analysenergebnisse und einer von der Komrnission aufgestellten Liste von Richtwerten konnten die Untersuchungsamter den Muttern raten, ob das Stillen nach dem vierten Lebensmonat uneingeschrankt fortgesetzt werden sollte oder nicht. Nach einern Bericht des Landesuntersuchungsamtes fur das Gesundheitswesen Nordbayern wurden im Zeitraum von 1984-1989, in dem 1600 Frauenmilchproben untersucht wurden, in 83 Fallen (4,9 YO)Richtwertuberschreitungen festgestellt und der Rat gegeben, weniger zu stillen oder das Stillen ganz einzustellen [126]. Die DFG-Kommission verglich die 1984 vorliegenden Daten iiber PSM-Ruckstande in Frauenmilch mit den NOEL-Werten der chlororganischen Verbindungen und stellte fest, daB der ublicherweise geforderte Sicherheitsfaktor von 100 fur voll gestillte Sauglinge im Fall des HCB und des beta-HCH nicht mehr gegeben war. In Tabelle 3.6 werden die aus den NOEL-Werten mit Sicherheitsfaktoren von 10, 100 und 1000 berechneten duldbaren Konzentrationen in der Milch fur einen 4 Monate alten Saugling angegeben. Die ca. 1982 gemessenen Konzentrationen (Spalte 5 ) waren fur HCB im Mittelwert so hoch, dal3 der Sicherheitsfaktor nur wenig uber 10 lag. Die individuellen Abweichungen vom Mittelwert konnen je nach Ernahrungsweise, Lebensalter, Zahl der vorherigen Geburten und einigen anderen EinfluBfaktoren erheblich sein. Bei Frauen, deren Milch eine uberdurchschnittliche Konzentration von PSM-Ruckstanden enthielt, nahrn der Saugling Ruckstandsmengen auf, die im Fall des HCB und gelegentlich auch einiger anderer Stoffe nur noch einen geringen oder gar keinen Sicherheitsabstand zum NOEL hatten. Auch wenn die Ruckstandsgehalte in der Bundesrepublik Deutschland im Vergleich zu osteuropaischen und erst recht zu tropischen Landern gering waren [125], bestand Anlalj zur Besorgnis.

Pflanzenschutzmittel (PSM)

Substanz

Duldbare Konzentration

Gemessene Konzentrationen [mgikg

[mg/kg Milchfettl

Milchfett)

Sicherheitsfaktor

Gesamt-

61

0,096

0,96

Baden-

957

Baden-

0,oo

10.02

0,02

0,02

0,Ol

0,Ol

1,511

DDT ”

Mittleres Kdrpergewicht 6,6 kg; iiber die ersten vier Lebensmonate gemittelte tfigliche

Aufnahme an Frauenmilch: 850 ml, mit 34,5 g Milchfett

Als Folge der abnehmenden Ruckstandsgehalte der Nahrung haben erfreulicherweise die Ruckstandsgehalte in Frauenmilch, wie Tab. 3.6, Spalten 6 und 7, sowie Abbildung 3.5 und Abbildung 3.6 zu entnehmen ist, inzwischen so stark abgenommen, daf3 der Sicherheitsfaktor fur HCB bei etwa 100 und fur die ubrigen Chlorkohlenwasserstoffe zum Teil bei uber 1000 liegt. Uber einen ahnlichen Ruckgang der Konzentration chlororganischer PSM in Humanmilch wird aus anderen Landern berichtet - zum Beispiel Schweiz [133] und Schweden [134]. Beispiele fur auch in neuerer Zeit in manchen Gebieten noch hohe Gehalte von DDT-Ruckstanden in Frauenmilch sind Tabelle 3.7 zu entnehmen. Die Bestimmung der Gesamt-DDT-Gehalte in Humanmilch in Norwegen ergab einen Mittelwert von 1mg/kg Milchfett bei einheimischen Frauen, dagegen 6 m a g bei Immigrantinnen aus Entwicklungslandern [143]. Ein Vergleich der in neuerer Zeit in Entwicklungslandern gemessenen Werte mit den dort in den 70er Jahren gemessenen [124, 1251 zeigt, daf3 auch dort ein mehr oder weniger starker Ruckgang der Ruckstandsgehalte erfolgte. Die DFG-Kommission zur Prufung von Ruckstanden in Lebensmitteln existiert nicht mehr. Uber Stillempfehlungen wird jetzt in der Nationalen Stillkommission beraten. In ihrer Sitzung vom November 1995 hat sie festgestellt:

62

Ruckstiinde

[mg/kg Fett]

HCB

gesamt-DDT 0 beta-HCH

1970 1974 1979 1984 1989 1994 Abbildung 3.5: Ruckstande von Gesamt-DDT, HCB und beta-HCH in Humanmilch. Bundesrepublik Deutschland, Mittelwerte 1970-1994. Quellen: fur 1970 [124]; fur 1974 und 1979 [129]; fur 1984 [130];fur 1989 [131] und [126]; fur 1994 [128].

[mg/kg Fett] 0,l 0,09 0,08 0,07

0,06

0,05

1

IIIHeptachlorepoxid' E Dieldrin

0 Lindan

0,04

0,03 0,02 0,Ol

0 1974 1979 1984 1989 1993 Abbildung 3.6: Ruckstande von Dieldrin, Heptachlorepoxid und Lindan in Humanmilch. Bundesrepublik Deutschland. Mittelwerte 1974-1YY3. Quellen: fur 1974 und 1979 [129]; fur 1984 [130]: fur 1989 [12h]; fur 1993 [132].

63

Pflanzenschutzrnittel (PSM) rrTabOll0 3.7: Geaamt-DDT in Humanmilch in verschiedenen Regionen

I

Region

Jahr der Probenahme'

I

Zahl der Probanden

(mglkg Fettl

Baden-

11351

Wiirttemberg BadenWiirttemberg Polen

[

1995

I

110

Frankreich

1991

20

Kairo,

1994

1 00

11381

1994

31

11381

Delhi, Indian

1994

25

Kariba, Zimbabwe

1995

39

Iganga, Uganda

1992

83

iigypten Kafr El-Zayat, Agypten

I I'

Kampala City,

Uganda Swaziland

I

1992 1997

I

11401

4

60

I

11391

103

Wenn sine Zeitangabe in der Veroffentlichung fehlt, wurde eine Spanne von 2

Jahren zwischen Probenahme und Veriiffentlichungsjahr angenommen

,,Die Belastung der Frauenmilch mit Organochlorverbindungen ist in den letzten 5-1 5 Jahren deutlich zuruckgegangen: Organochlorpestizide um 50-80 %, PCB und Dioxine urn 50 %... Es gibt keine Hinweise darauf, daR die - friiher hohere - Belastung mit den Organochlorverbindungen zu einer gesundheitlichen Schadigung der gestillten Sauglinge gefuhrt hat. Um so weniger durften gesundheitliche Risiken in der heutigen Situation zu erwarten sein ...[Die Empfehlung von 19841 kann aufgrund der neuen Daten zuruckgezogen werden: Die derzeit gernessenen Gehalte an Organochlorverbindungen machen keirierlei Einschrankung des Stillens mehr erforderlich. Untersuchungen von individuellen Frauenmilchproben erubrigen sich" [144].

Auf Sensationsmeldungen bedachte Berichterstatter werden durch die Entwarnungen der Fachgremien nicht davon abgehalten, das Thema der PSM-Gehalte in Muttermilch immer wieder zu dramatisieren. Der starke Ruckgang der Gehalte seit den 70er Jahren wird dabei meist verschwiegen, dagegen wird betont, wieviel hoher der Pegel in Humanmilch im Vergleich zu Kuhmilch sei. Solche Berichte gipfeln meist in der Feststellung, wenn die fur Kuhmilch geltenden Hochstwerte auch fur Frauenmilch gelten wiirden, muljte das Stillen in Deutschland verboten werden. In der Tat sind die PSM-Gehalte in Frauenmilch hoher als in Kuhmilch. Zum einen liegt das am hoheren PSM-Gehalt der menschlichen Kost, die - auOer bei strikten Vegetariern - auch Lebensmittel tierischer Herkunft enthalt, in denen bereits eine Anreicherung der fettloslichen persistenten PSM erfolgt ist, zum

64

Ruckstande

anderen liegt es an der hohen Milchproduktion des auf Milchleistung gezuchteten Haustiers und dessen im Vergleich zum Menschen geringen Lebensalter. Mit der Milch werden standig die fettloslichen PSM ausgeschieden, so dalj es zu einer Akkumulation, wie sie beim Menschen uber einen Zeitraum von Jahrzehnten erfolgt, nicht kommt. Die Hochstwerte fur PSM-Ruckstande in Kuhmilch sind so niedrig festgesetzt, wie sie bei guter landwirtschaftlicher Praxis eingehalten werden konnen - und somit zwangslaufig niedriger als die tatsachlichen Gehalte der Humanmilch. Der in Abb. 3.5 und 3.6 demonstrierte abnehmende zeitliche Trend wird sich, wenn auch weniger ausgepragt als in den 70er und 80er Jahren, fortsetzen, da der Einsatz persistenter Wirkstoffe weltweit abnimmt. Das liegt zum einen an der auch in Entwicklungslandern wachsenden Wahrnehmung okologischer Probleme, zum anderen an der durch Entwicklung resistenter Insektenstamme geschwachten Wirksamkeit der schon seit Jahrzehnten verwendeten PSM. Vermutlich wird man in den malariagefahrdeten Gebieten erst dann bereit sein, ganz auf diese Mittel zu verzichten, wenn der Fortschritt der Wissenschaft andere Wege zur Malariakontrolle eroffnet hat. Einer dieser Wege sieht vor, in den Brutgebieten der Anopheles gentechnisch veranderte Algen anzusiedeln, die ein fur die algenfressenden Moskitolarven todliches Hormon enthalten [145]. Im September 1999 wurde bei Verhandlungen in Genf iiber ein weltweites Totalverbot von D D T eine von hunderten von Wissenschaftlern, darunter auch Nobelpreistragern, unterschriebene Petition gegen ein solches Verbot vorgelegt, das den armsten der armen Lander ihr immer noch wichtigstes Mittel zur Malariabekampfung nehme und ihnen dadurch eine ethisch nicht vertretbare Last aufbiirde. Eine Autorengruppe hat 1998 vorhergesagt, daB HCB und TJ-HCH noch 10-15 Jahre und Gesamt-DDT noch 35-50 Jahre mit durchschnittlichen Gehalten von iiber 0,Ol mg/kg Fett in Humanmilch nachweisbar sein werden [146]. Die in einer Veroffentlichung des Okologischen Arztebundes erhobene Forderung, ,,Mutter und Vater sollten ihren Unmut uber die Schadstoffbelastung der Muttermilch vie1 starker zum Ausdruck bringen, damit Politiker die notwendigen Gegenmaljnahmen erzwingen konnen" [147], wird leider nicht von Vorschlagen begleitet, worin diese GegenmaBnahmen bestehen konnten. Im iibrigen ist vorauszusehen, daB die zu erwartende weitere Abnahme der Ruckstandsgehalte in Frauenmilch von weiteren Steigerungen der Empfindlichkeit der Nachweismethoden begleitet werden wird, so darj man hochst wahrscheinlich auch 50 Jahre nach dem weltweiten Ende jeglicher Anwendung persistenter PSM in der Lage sein wird, Spuren von DDT und anderen chlororganischen Verbindungen in der Frauenmilch zu finden. Und was der Analytiker als Spuren bezeichnet, sind, wie bereits dargelegt wurde, immer noch Aberbillionen Molekule/kg. Wer eine ,,vollige Verbannung aller potentiellen Schadstoffe aus der Umwelt" [148] wunscht, verlangt das Unmogliche.

Pji’anzenschutzmittel(PSM)

65

Gesundheitsrisiken PSM diirfen nur in Verkehr gebracht werden, wenn sie zugelassen sind. Voraussetzung fur die Erteilung der Zulassung ist u. a., darj das Mittel bei bestimmungsgemal3er und sachgerechter Anwendung keine schadlichen Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und Tier hat. Neu entwickelte Wirkstoffe miissen, ehe sie zugelassen werden konnen, eingehenden toxikologischen Priifungen unterzogen werden, wie sie in Kapitel2 beschrieben wurden. Von der umfangreichen Literatur iiber die Toxikologie der PSM sol1 hier nur das dreibandige Standardwerk von HAYESund LAWSerwahnt werden [149]. Bei der Diskussion von Gesundheitsrisiken, die sich aus der Anwendung von PSM ergeben konnten, geht es nicht nur um die PSM-Riickstande in der Nahrung. Einem ungleich hoheren Risiko als ruckstandshaltige Lebensmittel verzehrende Verbraucher sind die Anwender von PSM ausgesetzt. Die akute Toxizitat fur den Menschen ist zwar bei DDT und einigen anderen persistenten Mitteln gering, bei manchen der nicht persistenten Mittel dagegen sehr hoch. Es sei hier an das E 605 (Parathion) erinnert (siehe Tab. 2.2), das haufig als Mittel zum Mord oder Selbstmord diente. Durch Nichtbeachtung von vorgeschriebenen Vorsichtsmahahmen kommt es immer wieder zu akuten Vergiftungen bei den Anwendern [150]. Im Jahre 1990 weist die Todesursachenstatistik fur die Bundesrepublik Deutschland (alte und neue Bundeslander) 230 Todesfalle durch PSM-Vergiftung aus, wovon 220 Falle als Folge suizidaler Handlungen und 7 als Unfallfolge klassifiziert wurden; in 3 Fallen waren die zur Vergiftung fuhrenden Umstande unklar [151]. Die langzeitige gewerbliche Exposition von Personen, die als Abfuller, Verpacker oder Schadlingsbekampfer intensiven Kontakt mit PSM hatten, kann zu chronischen Gesundheitsschuden fiihren. Im Blutplasma solcher Personen werden zum Teil hohe PSM-Gehalte gefunden. In Deutschland ist dies ein abnehmendes Problem, da diese Personengruppe nach § 10 des P~anzenschutzgesetzesvon 1986 ihre Fachkunde nachweisen muB. Im Zeitraum 1982-1990 wurden in den Altbundeslandern 178 Falle als Berufskrankheiten nach PSM-Exposition anerkannt, von denen 110 auf die seit langer Zeit verbotene Verwendung von Arsenverbindungen zuriickzufiihren waren, 41 auf Organophosphate, 10 auf Halogenkohlenwasserstoffe [152]. Wiederholt ist es zu Massenvergiftungen gekommen, weil bei Transport, Lagerung oder Anwendung von PSM fahrlassig gehandelt wurde [153]. Mit Beizmitteln behandeltes Saatgut wurde vermahlen und zum Brotbacken verwendet, zusammen mit Lebensmitteln transportierte Wirkstoffe drangen aus undichten Behaltern aus und kontaminierten die Lebensmittel, in unbeschrifteten Behaltern aufbewahrter Wirkstoff wurde mit Zucker oder Salz verwechselt und Lebensmitteln zugefugt. Allerdings liegen die schlimmsten so verursachten Ereignisse schon einige Jahrzehnte zuriick. So die durch Verzehr von mit Hexachlorbenzol gebeiztern Saatgut verursachte Epidemie in der Turkei, an der zwischen 1955 und 1959 iiber 3000 Menschen erkrankten, von denen mehrere hundert starben. Mit Methylquecksilber, das wie Hexachlorbenzol eine hohe fungizide Wirksamkeit besitzt, gebeizter Weizen verursachte 1971/72im Irak eine Epidemie, die iiber 400 Todesopfer kostete. Im Irak hatten sich bereits 1956 und 1960 ahnliche Katastrophen durch Verzehr von gebeiztem Weizen ereignet. Zweck des Beizens ist, das Verschimmeln des Saatguts im Boden zu verhindern. Das Getreide war in allen

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Riickstande

diesen Fallen als Saatgut und als nicht zum Verzehr geeignet gekennzeichnet, aber die Warnhinweise wurden nicht beachtet. Vor allem in Entwicklungslandern ist die Verwendung von Pflanzenschutzmitteln durch Personen, die des Lesens unkundig sind und daher die auf den Originalpackungen aufgedruckten Hinweise nicht zur Kenntnis nehmen konnen, weiterhin ein groBes Problem. Nicht endgiiltig geklart ist die Frage, ob auch die aus der vorschriftsmaljigen Anwendung von PSM resultierende Exposition in bestimrnten Fallen ein quantifizierbares Gesundheitsrisiko mit sich bringt. Bei hoher Dosierung wird durch Chlorkohlenwasserstoffe wie DDT, Dieldrin, Chlordan Leberkrebs in bestimmten Mausestammen verursacht. Von vielen, vielleicht den rneisten Krebsforschern wird bezweifelt, daf3 dies fur den Menschen, der diesen Stoffen in sehr geringer Dosierung ausgesetzt ist, irgendeine Relevanz hat. Vor allem in den Vereinigten Staaten ist diese Problematik jahrzehntelang intensiv diskutiert worden. Der dort 1958 eingefuhrte, nach dem KongreBabgeordneten DELANEYbenannte Zusatz zurn Lebensmittelgesetz verbot grundsatzlich die Verwendung von Zusatzstoffen, die bei Mensch oder Tier Krebs verursachen, ohne Rucksicht auf Dosis oder Art der Applikation. Dieses Verbot wurde in einer Zeit zum Gesetz, als man glaubte, es gebe in der Umwelt nur wenige krebserregende Stoffe, sie seien hauptsachlich anthropogenen Ursprungs und man konne durch Verbot der Anwendung dieser Kanzerogene die Krebshaufigkeit verringern. Auch fur Ruckstande von Pflanzenschutzmitteln galt die Delaney Klausel, allerdings nur bei verarbeiteten Lebensmitteln, nicht bei Rohprodukten, was zu vielen rechtlichen Schwierigkeiten fuhrte. Andere Probleme ergaben sich aus der Fortentwicklung wissenschaftlicher Methoden. Einerseits lieBen die immer empfindlicher werdenden Analysemethoden der Chemiker Spuren von PSM in vielen Produkten erkennen, die man zu DELANEY’S Zeiten als PSM-frei betrachtet hatte und andererseits fiihrte die Forderung nach mehr Sicherheit zu immer harteren Priifbedingungen bei toxikologischen Untersuchungen, was zur Folge hatte, daB viele Substanzen - auch viele Naturstoffe - die man fruher als nichtkanzerogen betrachtet hatte, nun als kanzerogen klassifiziert wurden [ 154, 1551. Im August 1996 verabschiedete der US Kongress ein neues Lebensmittelgesetz (Federal Food Quality Protection Act of 1996), nach dem das Vorkommen von PSM-Ruckstanden in rohen und verarbeiteten Lebensmitteln nach einheitlichen Kriterien und ohne Rucksicht auf die Delaney Klausel beurteilt wird. Das neue Gesetz unterscheidet nicht mehr grundsatzlich zwischen kanzerogenen und nichtkanzerogenen Stoffen; es verlangt vielmehr eine ausreichende GewiBheit, daR durch den Stoff kein Schaden verursacht wird ( a reasonable certainty that no harm will result). Nicht im Gesetz festgeschrieben, aber heute in den Vereinigten Staaten weithin akzeptiert, gilt der Grundsatz, daB diese ausreichende GewiBheit dann gegeben ist, wenn durch die Anwesenheit des Stoffes in Lebensmitteln die Haufigkeit von Gesundheitsschaden (wie Krebs) um weniger als einen Fall in einer Population von einer Million iiber eine 70-jahrigc Lebenszeit erhoht wird. Das Konzept, Risiken von unter 1:l Million als vernachlassigbar (negligible risk) zu betrachten, wird im ubrigen nicht nur im Lebensmittelbereich zunehmend verwendet. Es resultiert aus der Erkenntnis, da13 ein Nullrisiko nicht zu verwirklichen ist, und daf3 das Bemiihen, Risiken moglichst niedrig zu halten, irgendwo seine praktisch erreichbare Grenze finden muB.

Pflanzenschutzmittel (PSM)

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In der Annahme, da13 die lebenslangliche Aufnahme einer Substanz, die in einer Konzentration von weniger als 0,5 pg/kg in Lebensmitteln vorhanden ist, ein Risiko von weniger als 1:l Mio. mit sich bringt, betrachtet die FDA 0,5 pg/kg als threshold of regulation, als einen Schwellenwert unterhalb dessen amtliche Maljnahmen entweder nicht mehr erforderlich sind oder in verkurzter, vereinfachter Form angewendet werden konnen [156]. Neuerdings hat eine Gruppe europaischer Toxikologen Argumente zusammengetragen, die dagegen sprechen, eine Substanz nur wegen erhohter Inzidenz von Lebertumoren bei Mausen als kanzerogen zu klassifizieren [1571. Spontane, also auch ohne Verabreichung eines Kanzerogens auftretende Lebertumore, sind bei manchen Mausestammen sehr haufig. Wird bei Kanzerogenitatspriifungen eine erhohte Inzidenz von Lebertumoren festgestellt, so betrifft dies meist nur die Tiergruppe, der man die hochste Dosis (MTD) verabreicht hat. Substanzen, die nur in der Mauseleber, nicht in anderen Organen und nicht bei anderen Tierarten Krebs auslosen, sind iiberwiegend nicht gentoxisch, wirken also nicht als Initiatoren, sondern als Promotoren. Beim Menschen sind Lebertumoren in Industrielandern selten und wenn sie auftreten, kann fast imrner eine Virusinfektion (wie Hepatitis B) oder eine akoholbedingte Zirrhose als Ausloser festgestellt werden. (In tropischen Regionen kann auch das Schimmelpilzgift Aflatoxin eine ursachliche Rolle bei der Entstehung von Leberkrebs spielen - Kap. 7). Nach allen diesen Beobachtungen ist das Auftreten von Leberkrebs bei Mausen keine brauchbare Basis fur die Vorhersage des Krebsrisikos beim Menschen. (Bereits in Kap. 2 wurde festgestellt, dalj es viele in Tierversuchen krebserzeugende Stoffe gibt, von denen kein nennenswerter Beitrag zum Krebsrisiko fur den Menschen erwartet wird). Kontroversen gibt es nicht nur uber die Ergebnisse der mit sehr hoher Dosis durchgefuhrten Tierversuche, sondern auch hinsichtlich der epidemiologischen Studien iiber Zusammenhange zwischen geringer PSM-Exposition und Krebshaufigkeit beim Menschen. Bedenken hatte eine Untersuchung an nur 9 Brustkrebspatientinnen ausgelost, bei denen im Durchschnitt eine hohere Konzentration von Organochlorverbindungen im Krebsgewebe als in benachbartem gesunden Gewebe gefunden wurde [158]. Dagegen unterschieden sich bei einer Untersuchung an 183 gesunden, 46 an bosartigen Tumoren erkrankten und 33 an gutartigen Tumoren erkrankten oder mit Miljbildungen geborenen Kindern die mittleren Gehalte von Organochlorverbindungen im Fettgewebe nicht signifikant [123]. Bedenken wurden erneut genahrt durch eine Fall-Kontrollstudie mit 229 Teilnehmerinnen in New York (58 Brustkrebsfalle, 171 Kontrollen). Der mittlere Blutplasma-DDE-Gehalt der Erkrankten lag bei ll,O, der der Gesunden bei 7,7 pg/L. Frauen, deren DDE-Spiegel im Blut 20 pg/L betrug, hatten im Vergleich zu Frauen rnit 2 pg/L ein vierfach erhohtes relatives Risiko fur Brustkrebs [159]. Ein Jahr spater wurde eine an 150 Brustkrebspatientinnen und 150 Kontrollen aus dem Gebiet um San Francisco durchgefuhrte Untersuchung veroffentlicht [160], die einen derartigen Zusammenhang nicht erkennen lie& obwohl die PlasmaDDE-Gehalte bei den Teilnehmerinnen dieser Studie zum Teil erheblich hoher lagen als bei den Teilnehmerinnen in New York. Schwedische Forscher kamen in einem diese und mehrere andere epidemiologische Studien analysierenden Ubersichtsartikel zu dem Ergebnis, ein Zusammenhang zwischen Brustkrebsrisiko und Chlorkohlenwasserstoff-Expositionsei nicht nachgewiesen [ M I .

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Ruckstande

Seither sind weitere Ergebnisse bekannt geworden, die gegen einen Zusammenhang zwischen DDT-Exposition und Brustkrebs sprechen. In USA lauft seit 1976 die Nurses’ Health Study, in deren Rahmen der Gesundheitszustand von iiber 100000 Krankenschwestern verfolgt wird. Von 240 Teilnehmerinnen, bei denen bis 1992 Brustkrebs diagnostiziert wurde, und von 240 Kontrollpersonen standen Blutproben zur Verfugung, die in den Jahren 1989 bis 1990 entnommen worden waren. Die Erkrankten hatten einen mittleren DDE-Gehalt von 6,Ol pg/L Plasma, die Kontrollen 6,97 pg/L [162]. Eine in Deutschland, den Niederlanden, Nordirland und Spanien durchgefuhrte Untersuchung, bei der DDE-Gehalte nicht im Blut sondern im Fettgewebe bestimmt wurden, kam ebenfalls zu dem Ergebnis, ein Zusammenhang zwischen DDE-Gehalten und Brustkrebsrisiko sei nicht zu erkennen [163]. Auch in Mexiko [164] und Nordvietnam [165] durchgefuhrte Untersuchung zeigten keinen Zusammenhang zwischen DDT/DDE-Exposition und Brustkrebsrisiko. Neuere Auswertungen der Literatur kommen wiederum zu der SchluBfolgerung, ein Zusammenhang zwischen DDT/DDE und Brustkrebsrisiko sei den verschiedenen Studien nicht zu entnehmen [ 166, 1671. Bei einer in Deutschland durchgefiihrten Untersuchung wurden nicht nur DDT/ DDE sondern auch HCH und HCB in Geweben von Brustkrebs-Patientinnen und Kontrollpersonen bestimmt [ 1681. Die Autoren fanden keine Korrelation zwischen der Konzentration dieser Substanzen im menschlichen Korper und dem Auftreten von Brustkrebs. Bisher durchgefiihrte Untersuchungen iiber mogliche Zusammenhange zwischen PSM-Exposition und Krebshaufigkeit bei Kindern haben wegen methodischer Schwachen (kleine Fallzahl, Unklarheit iiber die Hohe der Exposition, Bias bei der Auswahl der Kontrollgruppe) keine klaren SchluSfolgerungen erlaubt [169].

Metabolite und Kombinationswirkungen Oft wird argumentiert, die Wirkstoffe selbst seien zwar toxikologisch gepruft und amtlich zugelassen, uber die aus diesen Stoffen entstehenden Umwandlungsprodukte (Metabolite) und deren toxikologische Eigenschaften sei jedoch so gut wie nichts bekannt. Dieser Einwand war vor einigen Jahrzehnten berechtigt, trifft jedoch heute nicht mehr zu. Uber Umwandlungs- und Abbauprodukte der PSM ist inzwischen vie1 gearbeitet worden [170], und es wird schon seit einiger Zeit kein Mittel neu zugelassen, dessen Abbauverhalten in der Urnwelt und im tierischen Organismus nicht griindlich untersucht wurde. Von einigen Wirkstoffen ist bekannt, daB sie erst durch ihre Metabolite zum Schadlingsbekampfungsmittel werden. Auch uber die Bindung von PSM-Ruckstanden an Bodenpartikel und die allmahliche Freisetzung des Wirkstoffs oder seiner Abbauprodukte ist vie1 veroffentlicht worden [171]. GewiS besteht hinsichtlich der Umwandlungsprodukte der PSM noch weiterer Forschungsbedarf, aber nach allen bisherigen Erkenntnissen ist es wenig wahrscheinlich, daS neue Informationen auf diesem Gebiet eine grundsatzliche toxikologische Neubewertung der PSM erfordern werden. Kritik an der Verwendung von PSM entziindet sich auch immer wieder an der Befiirchtung, der einzelne Stoff rnoge zwar gesundheitlich unbedenklich sein, gefahrlich sei jedoch die Kumbinationswirkung der Vielzahl von Fremdstoffen.

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Hier ist an die in Kap.l erwahnten Bedenken von RACHELCARSONund FRITZ EICHHOLTZ zu erinnern. Auch heute heiljt es haufig, diese Frage sei noch vollig unerforscht. Tatsachlich sind jedoch Kombinationswirkungen schon seit langer Zeit Gegenstand intensiver Untersuchungen in der Toxikologie und speziell in der Krebsforschung [172-1741. Wirken zwei kanzerogene Stoffe auf einen Organismus gleichzeitig ein, so kann die Gesamtwirkung starker sein, als man durch Addition der Einzeleffekte erwarten wurde. Man spricht dann von uberadditiven oder synergisrischen Wirkungen. Dies gilt zum Beispiel fur das Lungenkrebsrisiko von zigarettenrauchenden Asbestarbeitern, das vie1 hoher ist, als man durch Addition der Effekte des Rauchens und der Einatmung von Asbestfasern erwarten wurde. Gleiches gilt fur die Kombination von Rauchen und Alkoholkonsum [175]. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat schon in den 70er Jahren einen Bericht uber Kombinationswirkungen von Pflanzenschutzmitteln vorgelegt [1761, in dem die Ergebnisse von 85 zu diesem Thema durchgefuhrten Untersuchungen zusammengefarjt wurden. Synergistische Effekte sind zwar bei der Verabreichung hoher Dosen von PSM gelegentlich festgestellt worden, nicht jedoch, wenn niedrige Dosen verabreicht wurden, die den tatsachlichen Ruckstandsgehalten der Lebensmittel entsprachen. Die krebserregende Wirkung eines Stoffes kann durch gleichzeitige Verabreichung eines anderen Kanzerogens sowohl verstarkt als auch abgeschwacht werden. Die meisten derartigen Untersuchungen betrafen die Kombinationswirkung von zwei Substanzen [177], es sind jedoch auch komplexe Mischungen von vielen PSM gepruft worden, zum Teil in Kombination mit Kanzerogenen. So haben japanische Autoren gepruft, ob die Verabreichung einer Mischung von 20 PSM (19 Organophosphatverbindungen und ein Chlorkohlenwasserstoff) an Ratten die Leberkrebs verursachende Wirkung des Kanzerogens Diethylnitrosamin vestarkt. Dies war nicht der Fall, wenn jedes PSM entsprechend seinem ADI-Wert dosiert war. Wurde jedoch das 100-fache des AD1 verabreicht, verstarkte dies die Wirkung des Kanzerogens [ 1781. In einer weiteren Untersuchung [179] wurden 40 PSM in Kombination mit funf bekannten Kanzerogenen gepruft. Die entsprechend ihrem ADI-Wert dosierten PSM verstarkten auch in diesem Versuch die krebsverursachende Wirkung nicht. Die Autoren schlierjen aus diesen Ergebnissen, dafi das ADI-Konzept auch bei gleichzeitiger Aufnahme vieler Stoffe seine Gultigkeit hat. Um Tierversuche so weit wie moglich zu vermeiden, werden Kombinationsversuche auch unter in vitro Bedingungen durchgefuhrt. Als Beispiel sei eine Arbeit erwahnt [180], in der die Herbizide Atrazin und Cyanazin gemeinsam mit dem als Mutagen bekannten Naturstoff Quercetin auf Mutagenitat/Gentoxizitat gepruft wurden. Es ergaben sich keine Hinweise auf synergistische Wirkungen; im Gegenteil traten, vor allem bei hohen Testkonzentrationen, unteradditive Wirkungen auf. Zweifellos besteht weiterer Forschungsbedarf auf dem Gebiet der Kombinationswirkungen. Die Zahl der moglichen Kombinationen ist jedoch so grolj, darj man auch bei grorjtem Forschungsaufwand niemals in der Lage ware, alle denkbaren Varianten zu testen. Aufgrund der bisher vorliegenden Ergebnisse ist es jedoch unwahrscheinlich, darj die immer wieder beschworene Gefahr synergistischer Wirkungen bei so geringer Exposition, wie sie heute durch PSM-Ruckstande in der Umwelt gegeben ist, eine nennenswerte Rolle spielt. Aufgrund theo-

Riickstande

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retischer Uberlegungen aul3erte der Ziircher Toxikologe CHRISTIAN SCHLATTER die Meinung, im Bereich der Spurenkonzentrationen (um den Faktor 10,100 und mehr unterhalb der pharmakologischen Schwellenwerte) sei die Wahrscheinlichkeit von Kombinationswirkungen praktisch gleich Null [181]. Forschungsarbeiten uber mogliche Langzeitwirkungen von PSM-Ruckstanden in der Nahrung galten jahrzehntelang uberwiegend dem Krebsrisiko. In den letzten Jahren sind andere Themen starker in den Vordergrund getreten. Kann durch PSM das Immunsystem geschadigt werden? Konnen PSM den Hormonhaushalt des Menschen beeinflussen? Unter in vitro Bedingungen und in Tierversuchen sind immuntoxische Wirkungen von Organochlorverbindungen gefunden worden. Ebenfalls bei Organochlorverbindungen hat man in vitro und im Tierversuch estrogene und anti-androgene Wirkungen festgestellt. Wie eine Ubersicht aus dem Robert Koch-Institut in Berlin zeigt, wurden nicht nur bei Organochlorverbindungen, sondern auch bei Herbiziden und Fungiziden verschiedener Art in Tierversuchen bei hoher Dosierung Einflusse auf das Reproduktions- und Hormonsystem beobachtet [182]. Dal3 solche Wirkungen auch bei den geringen Expositionen, denen der Mensch durch Ruckstande von PSM heutzutage ausgesetzt ist, irgendeine gesundheitsrelevante Rolle spielen, ist nach den bisher vorliegenden Ergebnissen wenig wahrscheinlich. Tm Vergleich zur Hormonwirksamkeit der im menschlichen Korper gebildeten Estrogene (weibliche Geschlechtshormone, wie das Estradiol), Androgene (mannliche Geschlechtshormone, wie das Testosteron) und Gestagene (fur die Vorbereitung und Erhaltung der Schwangerschaft wichtige Steroidhormone, wie das Progesteron), ist die Wirksamkeit der mit der Nahrung aufgenommenen hormone11 aktiven Chlorkohlenwasserstoffe und ihrer Metabolite jedenfalls sehr gering [183-1851. In Formelbild 3.3 werden einige Strukturen von Substanzen mit Hormonwirksamkeit gezeigt, die entweder im menschlichen Organismus gebildet oder synthetisch erzeugt werden (3.3a) OH

Estradiol

Diethylstilbestrol (DES) CHI

I

0

& Testosteron

& o

Progesteron

Formelbild 3.3a: Natiirliche Geschlechtshormone und das synthetische Estrogen DES.

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Pflanzenschutzmittel(PSM)

DDE

CI

Dieldrin

Methoxychlor

CI

Endosulfan

Formelbild 3.3b Hormonwirksame Chlorkohlenwasserstoffe: der antiandrogen wirksame DDTMetabolit D D E und drei estrogen wirksame Pflanzenschutzmittel.

oder als Ruckstande der Anwendung von PSM in Lebensmitteln vorhanden sein konnen (3.3b)14. Seit 1996 das Buch Our Stolen Future erschienen ist (auch auf deutsch [186]), ist die angeblich zunehmende Unfruchtbarkeit des Mannes durch abnehmende Spermiendichte (,,die Spermienkrise") ein beliebtes Thema der Medien. Als Ursache wird meist die Umweltverschmutzung oder noch spezifischer, die Belastung durch PSM-Ruckstande angegeben. In der Tat gibt es Studien, aus denen hervorgeht, daCj in den 30er Jahren in USA und Europa hohere Spermiendichten bestimmt wurden, als in den 80er Jahren [187] und dalj in einer Untersuchungsgruppe von Mannern aus ungewollt kinderlosen Partnerschaften die Spermienqualitat innerhalb eines Jahrzehnts deutlich abgenommen hat [185]. Dies als Folge der Umweltverschmutzung zu interpretieren, ist reine Spekulation. Zum einen gibt es auch Studien, in denen keine Abnahme oder sogar ein Anstieg der Spermiendichte beobachtet wurde [188], zum anderen wird die Spermiendichte von vielerlei Faktoren beeinflufit, zum Beispiel von der Abstinenzzeit vor Abgabe einer Spermaprobe. In einer Stellungnahme der D FG-Senatskommission zur Beurteilung der gesundheitlichen Unbedenklichkeit von Lebensmitteln heirjt es: ,,Eine Abnahme von Spermienzahl und Samenqualitat beim Menschen wird diskutiert, die bisher vorliegenden Untersuchungen hierzu sind jedoch widerspriichlich und konnen wegen methodischer Mange1 nicht als zuverlassig angesehen werden. Eindeutige Hinweise auf eine Beeintrachtigung von Spermienzahl und Samenqualitat des Menschen liegen somit bisher nicht vor" ([189], s.56).

Befurchtungen, in der Umwelt weit verbreitete Ruckstande von PSM konnten, wegen deren estrogener Wirksamkeit, die Fortpflanzungsfahigkeit von Menschen und Tieren beeintrachtigen, wurden sehr verstarkt durch eine Veroffentlichung l4

In Pflanzen kommen natiirlicherweise viele Substanzen vor, die ahnliche Strukturmerkmale haben und ebenfalls hormonell wirksam sind (Kap. 7). Man bezeichnet sie als Phytoesrrogene, wahrend die hormonell aktiven Umweltchemikalien, wie DDE, Xenoestrogene genannt werden

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Ruckstande

der Arbeitsgruppe von MCLACHLAN an der Tulane University in New Orleans [190]. Nach diesem Bericht sollten fur sich allein nur schwach estrogenwirksame PSM wie Endosulfan und Dieldrin bei gleichzeitiger Einwirkung synergistisch so zusammenwirken, daB der Hormoneffekt 150- bis 1600fach verstarkt werde. Ein halbes Jahr spater berichtete eine andere Forschergruppe, sie hatten erfolglos versucht, die Ergebnisse der Tulanegruppe zu reproduzieren [191]. Schlieljlich nahm MCLACHLAN die erste Veroffentlichung zuruck und erklarte bedauernd, er und seine Kollegen seien nicht in der Lage, ihre fruher mitgeteilten Ergebnisse zu bestatigen. Es musse ihnen ein fundamentaler Fehler bei der Planung ihrer ursprunglichen Versuche unterlaufen sein [ 1921. Inzwischen sind auch in weiteren Untersuchungen keine synergistischen Wirkungen gefunden worden [193]. Manche widerspruchlichen Befunde sind vermutlich auf die Verwendung sehr unterschiedlicher Methoden zur Bestimmung der estrogenen und antiestrogenen Wirkungen von Substanzen zuruckzufuhren. Eine nutzliche Ubersicht mit Beschreibung von 25 Methoden, von denen vier als empfehlenswert bezeichnet werden, haben REELund Mitarbeiter geliefert [194]. Haufig beruhen die Angaben uber hormonelle Wirksamkeit einer Substanz nur auf in vitro Versuchen, deren Ubertragbarkeit auf die in vivo Situation fraglich ist und an deren Standardisierung noch gearbeitet wird [ 1951. Die estrogene Wirkung bestimmter Pflanzenschutzmittel wird durch manche naturliche Nahrungsbestandteile, wie Isoflavonoide, aufgehoben [196].

Medienkampagnen gegen PSM-Verwendung Auch wenn die Frage nach moglichen Zusammenhangen zwischen nahrungsbedingter PSM-Exposition und Gesundheitsrisiko durch Krebs oder andere chronische Erkrankungen nicht endgultig beantwortet ist, vielleicht nie endgultig beantwortet sein wird, machen die epidemiologischen Untersuchungen klar, dal3 das Risiko bei dem heute in Deutschland und anderen westlichen Industrienationen existierenden Kontaminationsgrad nur ein sehr geringes sein kann. Dies hindert an dramatisierenden Schlagzeilen interessierte Medien nicht daran, das Thema immer wieder hochzuspielen. Beispielhaft sei hier der Aufruhr urn Gift in Babykost im April 1994 erwahnt, der mehrere Handelsketten und Hersteller von Babykost veranlaflte, Hunderttausende von Glasern mit Babynahrung aus dem Verzehr zu ziehen. (Die hohen finanziellen Kosten solcher Ruckholaktionen zahlt letztendlich der Verbraucher). Was war geschehen'? In aus Spanien importierten Glasern mit Gemusebrei war bis zu 0,04 mg/kg Lindan gefunden worden, eine nach spanischem Lebensmittelrecht nicht zu beanstandende Konzentration. Nach der deutschen Hochstmengenverordnung gelten Hochstmengen fur Lindan von 2 mg/kg fur Schaffleisch, 1 mg/ kg fur sonstiges Fleisch und Eier, 0,5 mg/kg fur Fische und Fischerzeugnisse, 0,2 mg/kg fur Milch- und Milcherzeugnisse, jeweils bezogen auf den Fettgehall dieser Lebensmittel. Die Hochstmengen fur pflanzliche Erzeugnisse liegen zwischen 2 mg/kg bei Blatt-, Kohl- und SproBgemuse und 0,l mg/kg bei Getreide und Kartoffeln (bezogen auf das Produktgewicht). Fur Babykost gelten diese Hochstmengen jedoch nicht. Hier schreibt die Diatverordnung fur alle PSM eine Hochstmenge

Pflanzenschutzmittel (PSM)

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von 0,Ol mg/kg vor, ein Vorsorgewert, der praktisch die Bestimmungsgrenze der zur Verfugung stehenden modernen Analyseverfahren fur die meisten Wirkstoffe darstellt; ein Wert der toxikologisch nicht begrundet ist, sondern zum Ausdruck bringt, daB Ruckstande von PSM in Babykost aus der Sicht des Verordnungsgebers, also des Bundesgesundheitsministeriums, grundsatzlich unerwunscht sind. Die Hersteller von Babykost konnen diesen Grenzwert nur dann einhalten, wenn sie mit den landwirtschaftlichen Erzeugern Anbauvertrage abschlieljen, die entweder jegliche Verwendung von PSM untersagen oder Verwendungsbedingungen festlegen, die meBbare PSM-Ruckstande mit Sicherheit vermeiden. Dies ist moglich, verursacht jedoch hohere Kosten. Ein aus frischem Gemuse selbsthergestellter Babybrei kann dagegen bis zu 2 mg/kg Lindan enthalten, was auljerst selten vorkommen wird, aber wenn es vorkommt, vollig legal ist.15 Bundesgesundheitsministerium, Bundesgesundheitsamt und zahlreiche sonstige Institutionen versicherten im April 1994, auch von 0,04 mg/kg Lindan gehe keine Gefahr fur Babies aus. Fur die aufgeregten Verbraucherschutzer, fur die Aufbauscher der Medien und fur manche Politiker, die im Bundestag eine Debatte uber Gifrstuffe in Babynahrung beantragten, zahlte nur, daB der angebliche Giftgrenzwert fur Babynahrung (0,Ol mg/kg) um das Vierfache uberschritten war. Die ganze Aufregung beruhte darauf, daB man einen Vorsorgewert falschlicherweise als Giftgrenzwert aufgefaBt hatte. So etwas gibt es nicht nur in Deutschland. Die Alar-Affre des Jahres 1989 in den Vereinigten Staaten mag dafur als Beispiel dienen. Die Umweltschutzgruppe Natural Resources Defense Council (NRDC) verbreitete damals die Behauptung, das von amerikanischen Apfelerzeugern verwendete PSM Diaminozid, von der Firma Uniroyal unter dem Handelsnamen Alar vermarktet, sei a potent carcinogen. Der Fernsehkanal CBS lieB einen Sprecher vor dem Hintergrund eines mit Totenkopf und gekreuzten Knochen markierten Riesenapfels berichten. Die Schauspielerin MERYLSTREEPnahm sich der Sache an und verlangte in Pressekonferenzen ein sofortiges Alar-Verbot. Die Schulen, in USA durchwegs Ganztagsschulen, die den Schulern eine Mittagsmahlzeit anbieten, kauften keine Apfel mehr. Der Markt fur Apfel brach zusammen. Die Apfelerzeuger in den Vereinigten Staaten verkauften 1989 fur mindestens 120 Millionen $ weniger Apfel als in den Vorjahren. Aussagen von Wissenschaftlern, die die Behauptungen von NRDC in Zweifel zogen, gingen in der allgemeinen Panik unter. Die Experten von FAO/WHO sahen keinen Grund fur eine Klassifizierung von Diaminozid als krebserregende Substanz und erteilten einen ADI-Wert von 0,s mgkg Korpergewicht. Aber in der amerikanischen Offentlichkeit wurde dies nicht zur Kenntnis genommen. Ruhe kehrte erst ein, als Uniroyal dem offentlichen Druck nachgab und das nach allen Regeln der Toxikologie geprufte und mehr als 20 Jahre lang problem10s verwendete Produkt vom Markt nahm. Die Wirkung des Mittels ist (oder war) die eines Wachstumsregulators. Durch seine Anwendung konnte das vorzeitige Reifen und Abfallen von Apfeln verhindert werden, die Fruchte eines Baumes erreichten etwa gleichzeitig den selben Reifegrad und behielten nach der Ernte Ianger eine feste, knackige Beschaffenheit. In Frankreich sol1 das Mittel von einigen Erzeugern verwendet worden sein, in Deutschland hat es nie eine Rolle gespielt. Die amerikanischen Erzeuger kommen seit 1989 auch ohne Alar aus - insofern konnte man sagen, die Aktion von NRDC habe mehr genutzt als geschadet. Die kleinen Erzeuger in USA, die 1989 ihren Betrieb aufgeben muBten, weil sie ihre Apfel nicht mehr verkaufen und ihre Bankschulden nicht mehr bezahlen konnten, sehen das gewiS anders - von den Aktionaren der Firma Uniroyal ganz zu schweigen. l5

AuBer Deutschland haben auch Belgien, Luxemburg, Osterreich und Italien eine generelle 0,Ol mgkg Hochstmenge fur PSM-Ruckstande in Babynahrung. Die EU-Kommission beabsichtigt, diesen Wert EU-weit festzulegen. Zum Zeitpunkt der Berichterstattung war eine derartige Regelung jedoch noch nicht in Kraft

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Riickstande

Integrierter Pflanzenschutz und okologischer Anbau Seit 30 Jahren gibt die Deutsche Gesellschaft fur Ernahrung (DGE) im Auftrag der Bundesministerien fur Gesundheit und fur Ernahrung, Landwirtschaft und Forsten alle vier Jahre einen Ernahrungsbericht heraus. Mit diesen Berichten sollen der Offentlichkeit, speziell den Meinungsbildnern in den Medien, den Verantwortlichen fur Ernahrungs- und Gesundheitspolitik und der Emahrungswirtschaft zuverlassige Informationen und kritische Darstellungen der Ernahrungssituation als Grundlagen fur weitere Maljnahmen der Aufklarung und Pravention geliefert werden. Die Ernahrungsberichte werden national und international als seriose und ergiebige Quelle fur aktuelle Informationen uber die Ernahrung in der Bundesrepublik Deutschland geschatzt und akzeptiert. Im Ernahrungsbericht 1992 ([131], S. 167) heil3t es: ,,Die als unerwunschte Fremdstoffe in Lebensmitteln nachzuweisenden Substanzen, unabhangig von der Ursache der Anwesenheit (naturlichen oder synthetischen Ursprungs), sind in so geringen Mengen vorhandcn, daR eine biologische Wirkung unwahrscheinlich ist. Eine absolute Sicherheit kann nie gegeben werden, d a eine Nicht-Wirkung, d. h. eine absolute Wirkungslosigkeit, nicht zu beweisen ist".

Weil dies so ist, weil die Nichtexistenz einer Gefahrdung nicht bewiesen werden kann, wird es immer gesundheitliche und Umweltschutzbedenken wegen der Anwendung von PSM geben. Die Anwender sind daher gut beraten, wenn sie diese Mittel so sparsam wie moglich verwenden. Dieses Ziel wird weltweit unter dem Begriff integrierter Pflanzenschutz empfohlen. Nach Q 2 des Pflanzenschutzgesetzes von 1986 versteht man darunter ,,eine Kombination von Verfahren, bei denen unter vorrangiger Berucksichtigung biologischer, biotechnischer, pflanzenzuchterischer sowie anbau- und kulturtechnischer Maljnahmen die Anwendung chemischer Pflanzenschutzmittel auf das notwendige MaB beschrankt wird". Nach D 6 dieses Gesetzes ,,durfen Pflanzenschutzmittel nur nach guter fachlicher Praxis angewandt werden". Zur guten fachlichen Praxis gehort, daB die Grundsatze des integrierten Pflanzenschutzes berucksichtigt werden. Im Aktionsprogramm Agenda 22 der 1992 in Rio de Janeiro veranstalteten Konferenz fur Umwelt und Entwicklung liest man: ,.Ein integrierter Pflanzenschutz. der die biologische Bekampfung, Wirtspflanzenresistenz und angepaRte Anbaupraktiken miteinander verkniipft und die Anwendung von Pflanzenschutzmitteln auf ein Minimum reduziert, ist die optimale Liisung fur die Zukunft, d a er die Ertrage sichert, die Kosten senkt. umweltvertraglich ist und zur Nachhaltigkeit der Landwirtschaft beitragt".

Wie in den Erlauterungen zu Abb. 3.3 dargelegt, ist der Einsatz von PSM pro ha landwirtschaftlicher Nutzflache in den letzten Jahren deutlich zuruckgegangen. Die Anwendung der Prinzipien des integrierten Pflanzenschutzcs durfte hierzu erheblich beigetragen haben. Wie jedoch in ciner Veroffentlichung der Biologischen Bundesanstalt (BBA) bedauernd festgestellt wird, hat sich die Umsetzung des integrierten Pflanzenschutzes in der landwirtschaftlichen Praxis ,,wohl doch cher zogerlich vollzogen" [197]. Nach Auffassung der BBA existiert bisher keine verlaljliche Methode zur Bewertung des integrierten Pflanzenschutzes im land-

Pflunzenschutzrnittel (PSM)

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wirtschaftlichen Betrieb. Es bestehe die Gefahr, dal3 der integrierte Pflanzenschutz aufgrund unrealistischer Vorstellungen uber eine rasche Umsetzung verwassert und der einst hohe Anspruch in reger Deutungsvielfalt aufgeweicht werde [198]. Bei einem volligen Verzicht auf PSM ware die in der Agenda 21 geforderte Sicherung der Ertrage und Senkung der Kosten nicht moglich. In den einschlagigen Schriften der F A 0 wird daher konsequent fur den integrierten Pflanzenschutz, nicht jedoch fur einen volligen Verzicht auf chemische PSM pladiert. Im okologischen Landbuu wird zwar nicht auf alle, aber doch auf synthetische PSM verzichtet. Zusammen mit dem weitgehenden Verzicht auf mineralische Dungemittel (Kap. 5) fuhrt dies zu geringeren ErtragenI6 und wegen des erforderlichen hoheren Personalaufwands zu hoheren Produktionskosten [202]. Daher sind so erzeugte Lebensmittel zu recht teurer, oft erheblich teurer, als die Produkte des konventionellen Landbaus. Zum Teil werden jedoch Preise erzielt, die durch die Produktionskosten nicht gerechtfertigt sind. An der Bundesforschungsanstalt fur Ernahrung in den Jahren 1992 und 1996 durchgefiihrte Erhebungen ergaben bei Gemuse Preisunterschiede zwischen konventionell erzeugter Ware und in Naturkostladen angebotener Bio-Ware von bis zum Sechsfachen. Der Preisabstand zwischen den beiden Warengruppen nahm sogar von 1992 bis 1996 noch erheblich zu [203]. Solche Preise konnen nur deshalb verlangt werden, weil die Nachfrage groSer ist als das Angebot. Bio-Produkte sind offensichtlich beliebt. Die Europaische Union, der Bund und die Lander fordern die Umstellung auf okologischen Landbau und die Beibehaltung dieser Wirtschaftsweise als besonders umweltvertragliche Form der Landbewirtschaftung. Die EU-Verordnung iiber den okologischen Landbau (Oko-Verordnung)brachte 1991 europaweit einheitliche Vorschriften fur die Erzeugung, Verarbeitung, Kennzeichnung und Kontrolle von Lebensmitteln aus okologischem Landbau. Werden solche Erzeugnisse mit Hinweisen wie okologisch, biologisch, organisch oder ahnlichen Begriffen gekennzeichnet und vermarktet, so gelten fur sie die Bestimmungen der Oko-Verordnung. Die EU-Verordnung sol1 den Verbraucher vor Tauschung und Landwirte und Handel vor unlauterem Wettbewerb schutzen. Sie gilt bisher nur fur die Pflanzenproduktion; eine Ausdehnung auf die Tierproduktion ist in Vorbereitung. Nach einem BeschluS des Agrarministerrates sollen ab Mitte des Jahres 2000 auch fur Oko-Erzeugnisse tierischer Herkunft entsprechende Bestimmungen gelten. Nicht zuletzt aufgrund der staatlichen Unterstutzung hat sich der okologische Landbau in Deutschland und noch mehr in Osterreich erheblich ausgedehnt. Die EU-Mitgliedstaaten haben die Moglichkeit, im Rahmen der EU-Verordnung 2078/92 fur umweltgerechte und den landwirtschaftlichen Lebensraum schiitzende Produktionsmethoden Forderprogramme zu erstellen, die anschliel3end der 16

Die Ertragsrninderungensind bei verschiedenen Produkten,sehr unterschiedlich. Bei langjahrigen Anbauversuchen in der Schweiz lagen die Ertrage irn Oko-Anbau bei Kleegras urn 10 YO, bei Winterweizen urn 15 %, bei WeiDkohl und Rote Bete urn 25 YOund bei Kartoffeln urn 40 % unter denjenigen des konventionellen Anbaus [199]. Nach anderen Angaben sind die Unterschiede zwischen den Systernen noch groaer; so wird fur Wintenveizen ein Minderertrag von 30 % angegeben [200]. Von der Landwirtschaftskarnrner Rheinland durchgefiihrte Arbeiten ergaben bei Gerniise eine Ertragsrninderungvon 17 %, bei Apfeln je nach Sorte 20 bis 37 % [201].

76

Riickstande

EU-Kommission zur Genehmigung vorgelegt werden. Prinzipiell werden die genehmigten Forderungen zu 50 Yo aus dem EAGFL (Europaischer Ausgleichsund Garantiefonds fur die Landwirtschaft) kofinanziert. In Deutschland wurden 1996 im Rahmen dieser MaBnahmen rund 354 000 ha landwirtschaftlich genutzter Flache mit insgesamt 130Mio. DM gefordert. Ein weiterer Grund fur die positive Entwicklung des okologischen Landbaus in zahlreichen europaischen Staaten liegt in den besseren Absatzmoglichkeiten, die sich durch den Einstieg groBer Handelsketten ergeben haben. Dadurch haben Bioprodukte ihr Nischendasein in Spezialladen verloren und sind einer breiten Kauferschicht zuganglich geworden. Die gestiegene Nachfrage kann durch die Pioniere der Okobewegung, die meist auf kleineren Hofen und oft mehr aus Idealismus als aufgrund wirtschaftlicher Erwagungen den Oko-Anbau praktizieren, nicht mehr befriedigt werden. Mit den groBen Handelsketten konnen nur Grol3betriebe ins Geschaft kommen, die in der Lage sind, jederzeit die gewunschten Mengen zu liefern. Offensichtlich konnen aber auch die hocheffizienten, durchrationalisierten Oko-GroBbetriebe, die in den letzten Jahren in Deutschland entstanden sind, den Bedarf nicht decken. Der Oko-Handel bietet heute Reis aus Norditalien, Weizen aus Polen, Tschechien und Estland, Friihkartoffeln aus Israel, Avocados aus Siidafrika, Palmol aus Brasilien, Bananen aus Costa Rica. Diese Entwicklung ist nicht ungefahrlich. In seinem kritischen Bericht uber den ,,BioBluff" schreibt der Journalist GRIMM [204]: .,Mit wachsenden Umsatzen neigen manche Bio-Produzenten zu einer zwar geschaftsfordernden, aber fragwurdigen Aufweichung der okologischen Prinzipien....Die Bio-Bewegung hat ihren Elchtest noch nicht bestanden. Noch ist offen, oh sie sich mit hochwertigen, auch teuren Produkten und hohen okologischen Standards behaupten kann, oder ob sie abkippt in den unbarmherzigen Preiskampf der Supermarktketten, in die High-Tech-Kuchen der Lebensmittelkonzerne, ins Big Business der globalen Agro-Industrie. Fur den Konsumenten, der eigentlich ,,Bio" will, wird die Lage ebenfalls komplizierter. Je grof3er das Angebot, je vielfaltiger die Bio-Palette aus aller Welt, desto schwieriger ist es auch zu beurteilen, ob das Angepriesene den hehren Zielen entspricht ".

Trotz der staatlichen Forderung und trotz der ausgepragten Sympathien, die der Oko-Anbau in der Offentlichkeit geniefit, vor allem in den besserverdienenden Schichten der Bevolkerung, lag der Anteil nach okologischen Prinzipien bewirtschafteter Flachen an der landwirtschaftlichen Gesamtflache in Deutschland Ende 1998 nur bei 2,4 %, der Anteil der okologisch wirtschaftenden Betriebe bei 1,5 YOder Gesamtzahl der Betriebe. In Osterreich, das damit weltweit eine Spitzenposition einnimmt, hat 1996 der Anteil der Okoflachen 6,5 %, der Anteil der anerkannten Biobetriebe und Umstellungsbetriebe 7,3 YOerreicht. Allerdings ist zu berucksichtigen, daB hier 80 Yoder Bio-Flachen auf Grunland entfallen, das in Bergregionen (,,Erschwerniszonen") angesiedelt ist, und nur auf 20 Yo der Flachen Ackerbau betrieben wird. Auch in Deutschland wird okologischer Landbau meist auf ertragsschwacheren, integrierter Pflanzenbau auf ertragsstarkeren Standorten praktiziert, da der Anreiz, den staatliche Fordergelder ausuben, auf benachteiligten Standorten hoher ist. Damit ist eine zunehmende Anwendung des integrierten Landbaus - als okonomisch und okologisch optimierte Modifizierung konventioneller Anbausysteme - wahrscheinlicher als eine uberwiegende Umstellung auf okologischen Landbau. Zu berucksichtigen ist auch, daB in Oko-

Pflanzenschutzmittel (PSM)

77

betrieben Hackfruchte (wie Kartoffeln) und Feldgemuse (wie Mohren, Rote Bete, Kohl), Futtergraser und die als Stickstofflieferanten wichtigen Leguminosen eine vie1 groBere Rolle spielen als im konventionellen Landbau, daB andererseits Zukkerriiben, Olsaaten und Kornermais von Oko-Landwirten selten angebaut werden. Beim Getreideanbau sind Roggen und Dinkel wichtiger als bei konventionell wirtschaftenden Betrieben. Eine weitere starke Ausdehnung des Oko-Anbaus konnte zu einem Uberangebot van Oko-Gemuse, -Kartoffeln und -Getreide fuhren und damit zu einem Preisverfall bei denjenigen Produkten, von denen die Oko-Betriebe hauptsachlich leben. Ferner ist zu bedenken, dal3 Oko-Betriebe fast immer Viehhaltung haben; sie brauchen den Stallmist als Dunger. Ein grol3er Anteil der landwirtschaftlichen Nutzflache wird heute von viehlos arbeitenden Betrieben des konventionellen Landbaus bewirtschaftet. Wurden diese Betriebe auf Oko-Anbau umstellen, ware ein Uberangebot an Fleisch und Milch die Folge. Selbst bei positivster Beurteilung moglicher Steigerungsraten der Biolandwirtschaft ist anzunehmen, daB auch kunftig der gri5Bte Teil der landwirtschaftlichen Nutzflachen konventionell bewirtschaftet wird, mit zunehmender umweltvertraglicher Orientierung im Sinne des integrierten Landbaus [205]. Blickt man uber den Bereich der Europaischen Union hinaus, wo die UberschuBproduktion den Agrarpolitikern die groaten Probleme macht, erscheinen die Chancen des extensiven Landbaus erheblich geringer. In Gebieten mit stark wachsender Bevolkerung und begrenzten Resourcen an Wasser und landwirtschaftlicher Nutzflache kann nur eine intensive Bewirtschaftung fur eine ausreichende Versorgung der Bevolkerung sorgen (mehr dazu in Kap. 9).

Ernahrungsberichte zum Thema PSM-Riickstande Im Ernahrungsbericht 1988 [206] wird mit Bezug auf PSM festgestellt (S. 84): ,,Es sind erhebliche Anstrengungen unternommen worden, den Verbraucherschutz auf diesem Gebiet der Spurenanalytik zu intensivieren und zu optimieren. Dies ist in Verbraucherkreisen meist nicht bekannt. Aufgrund von Unkenntnis und nicht selten unsachlicher Information ist wachsende Beunruhigung iiber die Situation der Belastung der Lebensmittel mit Pflanzenschutzmittelriickstanden entstanden. Die Ausraumung unbegriindeter Angst und tief verwurzelter Vorurteile bedarf hier einer verstarkten Offentlichkeitsarbeit".

Uber Oko-Lebensmittel ist im Ernahrungsbericht 1988 zu lesen (S. 178): ,,Bisher konnte durch lebensmittelchemische Untersuchungen nicht gezeigt werden, daB alternativ erzeugte Lebensmittel in ihrem ernahrungsphysiologischen Wert und nach ihrer Belastung mit unerwiinschten Inhaltsstoffen hoher einzustufen sind als im konventionellen Landbau erzeugte Lebensrnittel; ein wissenschaftlicher Beweis fur die bessere Qualitat alternativ erzeugter Lebensmittel steht also aus".

Im Ernahrungsbericht 2992 ([131], S. 118) wird festgestellt, aus der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln erwuchsen keine nennenswerten Ruckstandsprobleme und hinzugefugt: ,,In der Offentlichkeit ist vie1 zu wenig bekannt, wie umfassend der vorbeugende Gesundheitsschutz nach dem Prinzip der Vorsor.ge und Minirnierung auf diesem Gebiet gewahrleistet ist. Hier mussen noch viele Vorurteile und Angste ausgeraumt werden".

78

Riickstiinde

In der Schweiz werden Ernahrungsberichte im Auftrag des Bundesamtes fur Gesundheit von der Eidgenossischen Ernahrungskommission erstellt. Der 1998 veroffentlichte Vierte Schweizerische Ernuhrungsberichf ([lo71 S. 124) sagt zusarnmenfassend: ,,Nach aktuellen toxikologischen Kenntnissen besteht demnach keine gesundheitliche Gefahrdung der Konsumentinnen und Konsumenten durch heute in der Landwirtschaft und im Vorratsschutz verwendete Pestizide".

Tierarzneimittel und Futterzusatzstoffe Allgemeine und lebensmittelrechtliche Aspekte In Deutschland gab es 1997 fast 156 Millionen landwirtschaftliche Nutztiere: 15,2Mio Rinder, 24,8Mio Schweine, 2,3Mio Schafe, 93 Tsd Ziegen, 650 Tsd Pferde und 112,5Mio Stuck Geflugel [103]. Etwa 80 YO aller der Lebensmittelproduktion dienenden Nutztiere erhalten dauernd oder vorubergehend pharrnazeutische Praparate. Weltweit werden 42 Yo der gesamten Erzeugung veterinarpharmazeutischer Produkte als Futterzusatzstoffe, 19 YO gegen Infektionen (bakterielle, pilzliche oder virale), 13 YO gegen Parasiten und 26 fur sonstige Zwecke verwendet [207]. Den Einsatz von Veterinarpraparaten und Futterzusatzstoffen fur einen Markt dieser Dimensionen unter Kontrolle zu halten, ist keine leichte Aufgabe. Die Verhaltnisse auf dem Tierarzneirnittelmarkt waren lange Zeit unbefriedigend. Damit ist weniger die ordnungsgemaBe Verwendung zugelassener Antibiotika, Hormone oder Beruhigungsmittel gemeint, als vielmehr die illegale Anwendung (,,Grauer Markt") und die Nichteinhaltung vorgeschriebener Wartezeiten zwischen Applikation und Schlachtung. Die Aufdeckung derartiger MiBstande gelang meist durch Entwicklung neuer, empfindlicherer Nachweisverfahren, und diese wiederum bewirkten in aller Regel, daB die widerrechtlichen Arzneimittelanwendungen rasch zuruckgingen. Als wesentlicher Fortschritt ist die Festlegung von maximalen Riickstandswerfen (maximum residue level, MRL) in Lebensmitteln tierischer Herkunft zu betrachten. Sie beruht auf der EWG-Verordnung 2377190, durch die die Zulassung von Tierarzneimitteln in allen Mitgliedstaaten der Europaischen Union einheitlich geregelt wurde und die 1992 in Kraft trat. Wie bei den PSM-Ruckstanden beruht die Festlegung der zugelassenen Hochstmengen einerseits auf der Bestimrnung von ADI-Werten, die nicht uberschritten werden sollen, andererseits auf der moglichst geringen Ruckstandskonzentration, die nach giiter fachlicher Praxis erzielbar ist, das heiBt in diesem Fall bei vorschriftsmafiiger Dosierung des Mittels und Einhaltung der vorgeschriebenen Wartezeit. Die MRL-Werte liegen meist vie1 niedriger, als nach den ADI-Werten rnoglich. Je nach Wirkungsweise der betreffenden Substanz sind unter Umstanden neben dem ADI-Wert weitere, die tolerierbare Riickstandskonzentration bestimmende Faktoren zu berucksichtigen. Handelt es sich zum Beispiel um ein Antibiotikum, so sol1 der Ruckstandsgehalt im Lebensmittel so gering sein, daB diese Menge nicht zur Entstehung von resistenten Krankheitskeimen beirn Menschen fiihrt. Beispielhaft werden in Tabelle 3.8 einige Wirkstoffe mit den fur bestimmte Gewebe geltenden MRL-

Tierarzneimittel und Futterzusatzstoffe

Substanz

Tiererten

Sulfonamide

alls zur

MRL ( p g k g l

Lebensmittelerzeugung genutzten Arten

I Ampicillin

I alle alte zur Lebensmittelerzeugung

(Antibiotikum)

ge nutzten Arten Rinder

Spiramycin

I I

79

I

Zielgewebe'

100

loo 50 50

l4

I M.M.Mi L,L,

N, N,

FF

I

300 200

(Antibiotikum)

400

Gefliigei

300

I lvermectin

200 Rinder

(Antiparasitikum) Schweine,Schafe und Pferde Diarinon

Rinder, Schafe,

(Antiparasitikuml

Ziegen und

100

L

40

F

15 20

L

F F

1 N, L, M

Schweine;

1

Rlnder, Schafe

Mi

und Ziegen Carerolol (&Blocker) Vedaprofen (Antiphlogistikuml

I Schweine I

~~~

25

1 Pferde

5 lo00 100 50 20

N L M

F

Werten genannt. Die Festsetzung hoherer Werte fur Leber und Niere und niedrigerer Werte fur Muskelfleisch berucksichtigt einerseits die physiologischen Funktionen des Tierkorpers, also die Anreicherung der Stoffe in Leber und Niere, und andererseits den im Vergleich zum Muskelfleisch geringeren Verzehr dieser Innereien. Vor dem Inkrafttreten der genannten EWG-Verordnung wurde zum Schutz des Verbrauchers vor gesundheitlich bedenklichen Ruckstanden pharmakologisch wirksamer Stoffe dem Tierhalter lediglich die Einhaltung der Wartezeit rechtlich vorgeschrieben - die sich aber in der Praxis schwer kontrollieren lielJ. Als die Nachweisgrenzen analytischer Methoden noch bei 1 oder 0,l mg/kg lagen, hielt

80

Riickstande

man die unter Einhaltung der vorgeschriebenen Wartezeit gewonnenen Lebensmittel tierischer Herkunft fur ,,ruckstandsfre?'. Als die Nachweisgrenzen auf 1 oder 0,l pg/kg oder noch weniger gesenkt werden konnten, erkannte man, daf3 auch bei ordnungsgemal3er Dosierung und langer Wartezeit noch Ruckstande vorhanden waren [208]. Nach der neuen Rechtslage werden Lebensmittel bei Uberschreitung der maximalen Ruckstandswerte von der amtlichen Lebensmittelkontrolle beanstandet; demjenigen, der solche Erzeugnisse in den Verkehr gebracht hat, droht strafrechtliche Verfolgung. Nachdem die E U den Gemeinsamen Binnenmarkt geschaffen hat und Importkontrollen zwischen den Mitgliedstaaten entfallen sind, hangt eine wirksame Bekampfung der illegalen Anwendung von pliarmakologisch wirksamen Stoffen entscheidend von der Schaffung eines einheitlichen Uberwachungssystems in den Mitgliedstaaten ab. Die Grundlage fur eine systematische Durchfuhrung der Ruckstandsiiberwachung fur Schlachttiere und Fleisch ist durch die Richtlinie 86/ 469/EWG vorhanden. In allen EU-Staaten wurden Ruckstandskontrollplane aufgestellt und Zentralstellen eingerichtet, in Deutschland die Zentralstelle zur Koordinierung und Erfassung von Riickstandskontrollen bei Schlachttieren und Fleisch (F/ZERF) beim Bundesinstitut fur gesundheitlichen Verbraucherschutz und Veterinarmedizin (BgVV) in Berlin. Die Verwendung von Zusatzstoffen in Futtermitteln wird durch die Futterrnittel-Verordnung von 1992 geregelt, durch die mehrere Richtlinien der Europaischen Kommission in nationales Recht umgesetzt wurden. Wie Vertreter der amtlichen Lebensmitteluberwachung uberzeugend dargelegt haben [209], ist die unterschiedliche rechtliche Regelung fur Futterzusatzstoffe und Tierarzneimittel sehr unbefriedigend. Es gibt Stoffe, die als Tierarzneimittel verboten, jedoch als Futterzusatzstoff erlaubt sind und deren Verwendung nur uber eine vorgeschriebene Wartezeit, nicht uber Hochstmengen geregelt wird. Werden Ruckstande eines solchen Stoffes, zum Beispiel in Geflugelfleisch gefunden, so ist ein behordliches Einschreiten kaum moglich, weil unklar ist, o b die Substanz unerlaubt als Arzneimittel oder erlaubt als Zusatzstoff verwendet wurde und weil schwer zu beweisen ist, daf3 die vorgeschriebene Wartezeit nicht eingehalten wurde. Der Dioxinskandal in Belgien, der im Fruhjahr und Sommer 1999 hohe Wellen geschlagen hat und der durch die Verwendung dioxinkontaminierter Futtermittel ausgelost wurde (Kap. 4), wird vermutlich eine durchgreifende Neufassung des Futtermittelrechts in der E U nach sich ziehen.

Ruckstande pharmakologisch wirksamer Stoffe Wie aus Tabelle 3.9 hervorgeht, war in den Jahren 1993 und 1994 der Anteil der Fleischproben, in denen Ruckstande pharmakologisch wirksamer Stoffe gefunden wurden, in manchen Stoffgruppen gleich null und lag bei anderen Gruppen hochstens bei 2,5 %. Neuere Ergebnisse zeigen zumindest keine Verschlechterung der Situation. So wurden in Sachsen-Anhalt im Jahre 1998 von 12604 Untersuchungen auf pharmakologisch wirksame Stoffe in Lebensmitteln tierischer Herkunft 24 Proben (das sind 0,2 %) wegen Uberschreitung von Hochstmengen oder wegen des Nachweises verbotener Substanzen beanstandet [210].

Tierarzneimittel und Futterzusatzstoffe

1994

1993

Substanzgruppe

81

Anzahl

Anzahl

Anteil

Anteil positiv

positiv Unter-

Unter-

positiv

suchungen

positiv

,%)

suchungen

Hemrnstoff e

211 496

1282

0,61

203 133

1 536

0,76

Sulf onamide

3 654

36

0,99

3 258

66

2,03

Chlorarnphenicol

5 048

16

0,32

5 012

27

0,54

lvermectin

1 569

0

0.00

1 738

0

0,oo

Sedativa

1971

2

0,lO

1171

1

0,09

Thyreostatika

4 009

2

0.05

2 043

0

0.00

Stilbene

3 679

0

0,oo

2 563

0

0,oo

Stoffe mit

16 446

18

0.11

12 020

9

0,07

7 438

189

2,54

6 812

88

1,29

estrogener, androgener und gestagener Wirkung i3-Agonisten

Unter Hemmstoffen sind Antibiotika zu verstehen, die mit dem DreiplattenTest nachweisbar sind, der schnell und preisgunstig durchfuhrbar ist, der jedoch keine Identifizierung bestimmter Stoffe erlaubt. Aufwendigere Methoden, mit denen einzelne Antibiotika spezifisch bestimmt werden konnen, stehen ebenfalls zur Verfugung [207]. Antibiotika werden bei Rindern, Schweinen und Geflugel sowohl zur Leistungsforderung (schnelleres Wachstum, bessere Futterausnutzung), als auch zur Prophylaxe und Therapie von Infektionskrankheiten eingesetzt [208]. Es handelt sich dabei um I3-Laktame (wie Penicillin), Tetracycline, Aminoglycoside (wie Streptomycin), Makrolide (wie Erythromycin), Peptide (wie Virginiamycin) und Ionophore (wie Monensin). Auch Sulfonamide, Nitrofurane und Chloramphenicol sind antimikrobiell wirkSam. Die letzteren beiden durfen im EU-Bereich wegen toxikologischer Bedenken nicht mehr verwendet werden. Ein grol3es Problem des Einsatzes von Antibiotika in der Tierhaltung ist die Gefahr der Selektion von antibiotikaresistenten Krankheitskeimen [211]. Zu den Voraussetzungen fur die Zulassung von Antibiotika bei der Tierhaltung gehoren heute mikrobiologische Untersuchungen zur Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration MHK (minimal inhibitory concentration MZC). Das zu prufende Antibiotikum 1aI3t man in verschiedenen Konzentrationen auf die moglichenveise im menschlichen Darm vorkommenden Bak-

82

Riickstande

terienarten einwirken, um festzustellen, ab welcher Verdunnung keine Hemmwirkung mehr eintritt. Der maximale Ruckstandswert MRL wird so festgesetzt, da13 bei Verzehr von Lebensmitteln, die Ruckstande des betreffenden Antibiotikums enthalten, die MHK im Darminhalt des Menschen nicht uberschritten werden kann [212]. Bei diesem Vorgehen wird vorausgesetzt, da13 antimikrobiell wirkende Stoffe, solange sie in Konzentrationen unterhalb der MHK vorkommen, nicht zur Resistenzbildung beitragen konnen; ob diese Annahme zutrifft, ist noch nicht gesichert. Bis heute ist unklar, ob die Zunahme resistenter Stamme mehr durch den Antibiotikaeinsatz in der Humanmedizin oder mehr durch die Verwendung in der Tierhaltung verursacht wird - der weltweite Verbrauch von Antibiotika entfallt etwa je zur Halfte auf diese beiden Einsatzgebiete. Abwechselnd wirft die Bundestierarztekammer den Humanmedizinern das eine und die Bundesarztekammer den Tierarzten das andere vor. Es mehren sich jedenfalls die Stimmen, die eine starke Einschrankung der Verwendung von Antibiotika in der Tierhaltung befurworten. Die Weltgesundheitsorganisation empfiehlt einen generellen Verzicht auf den Einsatz von antimikrobiell wirksamen Wachstumsforderern. In Schweden wurde 1986 die Verwendung von Antibiotika in Futtermitteln generell verboten. Mit Wirkung vom 1.Juli 1999 wurde vier in der Humanmedizin wichtigen Antibiotoka die Zulassung als Futterzusatzstoff in den EU-Mitgliedstaaten entzogen (Zink-Bacitracin, Spiramycin, Virginiamycin und Tylosinphosphat). Die EU-Kommission beabsichtigt Ende 1999 auch die Zulassung von Avilarnycin zuruckzuziehen und die verbleibenden drei antibiotischen Leistungsforderer schrittweise ebenfalls zu verbieten. Ivermectin ist eine gegen Parasiten wirksame Substanz. Es spielt bei den in Tab. 3.8 erfaRten Tierarten als Ruckstand keine Rolle. Bei Gefliigelfleisch dagegen sind Ruckstande von Kokzidiostatika relativ haufig. Das sind gegen spezielle Parasiten, die Kokzidien, wirksame Mittel. Sedativa sind Beruhigungsmittel, die vor allem bei Schweinen angewendet werden, um die Tiere wahrend des Transports ruhig zu stellen. Diese Substanzen werden relativ schnell aus dem Korper ausgeschieden; Ruckstande werden nur selten gefunden. Thyreostatika, die die Schilddrusenfunktion hemmen, dadurch den Grundumsatz senken und Fleischansatz und Gewichtszunahme fordern, durfen schon lange nicht mehr als Wachstumsforderer verwendet werden. Sie sind durch histologische Untersuchung der Schilddruse relativ leicht nachzuweisen und ihre (illegale) Verwendung ist sehr selten geworden. Zu den Stilbenen, synthetischen Estrogenen, zahlt das Diethylstilbestrol, DES, das fruher wegen seiner das Muskelwachstum fordernden (anabolen) Wirkung vor allem in der Kalberaufzucht verwendet wurde. In USA wurde DES seit etwa 1948 zur Erhaltung der Schwangerschaft bei drohendem Abort hochdosiert und Iangerfristig in der Humanmedizin eingesetzt. Etwa 20 Jahre spater entwickelten sich bei Tochtern DES-behandelter Frauen Adenokarzinome des Gebarmutterhalses und der Vagina. DES gehort somit zu den wenigen Stoffen, die als humankanzerogen gelten. Das Verbot der DES-Anwendung in der Tierzucht war damit unumganglich, auch wenn die zur Erreichung der anabolen Wirkung benotigte Dosis sehr vie1 geringer war, als die fur humantherapeutische Zwecke verwendete. Eine Anwendung von DES ist seit 1979 in der Bundesrepublik und in USA nicht mehr erlaubt und wurde 1981 auch in denjenigen Staaten

Tierarzneimittel und Futterzusatzstofle

83

der Europaischen Gemeinschaft verboten, die bis dahin noch kein Verbot erlassen hatten. Die DES-Verwendung ist inzwischen uberall in der Welt verboten. Dagegen durfen zwei andere korperfremde Hormone rnit anaboler Wirkung, Trenbolon und Zeranol, in vielen Staaten auBerhalb der Europaischen Union als Wachstumsforderer eingesetzt werden. Beide gelten als nichtmutagen und nicht kanzerogen; fur Trenbolon gilt ein ADI-Wert von 0,02 pg/kg Korpergewicht [213], fur Zeranol 0,5 pg/kg [214]. Auch der Einsatz von korpereigenen Sexualhorrnonen (Estradiol, Testosteron, Progesteron) als Masthilfsmittel ist auljerhalb der E U weit verbreitet. P-Agonisten, wie Clenbuterol, bremsen die Fettbildung, fordern das Muskelwachstum und begunstigen so die Erzeugung von magerem Muskelfleisch. Umfassend wird der Einsatz von Tierarzneimitteln bei [215, 2161 beschrieben.

Illegale Anwendung von DES und von korpereigenen Masthormonen Der illegale Einsatz von DES in der Kalber- und Jungrinderaufzucht konnte erst ab 1979 unter Kontrolle gebracht werden, als rnit dem Radioimrnunassay (RIA) eine hochempfindliche Methode zum Nachweis dieses Stilbens zur Verfugung stand. In der Untersuchungspraxis konnte nun die Nachweisgrenze auf etwa 0,05 pg/kg gesenkt und durch die Einbeziehung von Urin und Kot in die Untersuchungsprogramme konnten grolje Probenserien schon bei lebenden Tieren durchgefuhrt werden. Nach Befunden des Staatlichen Veterinaruntersuchungsamtes Krefeld wurde 1979 fast die Halfte aller untersuchten Kalbfleischproben wegen ihres DES-Gehaltes beanstandet. Bis 1982 war die Beanstandungsquote auf 0,5 % zuruckgegangen. Im Rahmen der freiwilligen Selbstkontrolle der Babykost-Hersteller wurden vom Tiergesundheitsdienst Bayern e.V. 1981 und 1982 jeweils uber 11000 Kalber auf DES untersucht; 1981 waren davon 5 Proben positiv, 1982 keine ([129], S. 90). Wie aus Tab 3.9 hervorgeht, wurden auch in neuerer Zeit keine stilbenhaltigen Fleischproben gefunden. Nach dem Verbot der Verwendung von DES wurden verstarkt naturliche Sexualhormone als Masthilfsmittel eingesetzt. Bei Verabreichung im Futter werden die naturlichen Hormone (im Gegensatz zu DES) kaum resorbiert und sind daher unwirksam. Wo die Verwendung zu Mastzwecken erlaubt ist, wie in USA, erfolgt die Verabreichung im allgemeinen durch subkutanes Implantieren eines die Hormone langsam in den Organismus abgebenden Praparates in ein Ohr. Das Ohr mit dem Implantat wird bei der Schlachtung verworfen. Der Einsatz von Sexualhormonen mit anaboler Wirkung, ob synthetischer oder naturlicher Herkunft, ist seit 1988 im gesamten Bereich der E U verboten. Ruckstande dieser Hormone konnten, wie Tab.3.8 ausweist, in den Jahren 1993 und 1994 nur selten festgestellt werden. Bei der illegalen Anwendung wird statt rnit Ohrimplantaten rnit Injektionen gearbeitet. Da die Hormone aus den Implantaten nur langsam freigesetzt und dann im Tierkorper schnell abgebaut werden, liegt die Hormonkonzentration im Fleisch der rnit Ohrimplantaten behandelten Tiere nicht deutlich uber der stark schwan-

84

Riickstande

kenden Konzentration der im Korper selbst gebildeten Hormone [217]. Ein unerlaubter Import der mit naturlichen Sexualhorrnonen behandelten Tierkorper, z. B. von USA in das Gebiet der EU, kann daher durch Analysen nicht erkannt werden. Die Europaische Union hat 1988 ein Einfuhrverbot fur Rindfleisch von hormonbehandelten Tieren verhangt. Seitdem darf aus den USA und anderen Fleischexportlandern nur noch Rindfleisch importiert werden, fur das die betreffenden Regierungen garantieren, dalj es ohne Verwendung von Masthormonen erzeugt wurde. Die Exportnationen, mit den Vereinigten Staaten als Wortfuhrer, haben dagegen bei der fur die Beseitigung von Handelshemmnissen zustandigen Welthandelsorganisation (World Trade Organization, WTO) geklagt. Nach Angaben des US-Landwirtschaftsministeriumsbetrug der Wert der Rindfleischexporte nach Europa vor 1989 jahrlich rund 150Mio. Dollar. Nach dem Embargo sei er auf 15-20 Mio. Dollar zuruckgegangen. In den vergangenen zehn Jahren sei den USA durch das europaische Einfuhrverbot somit ein Gesamtschaden von uber einer Milliarde Dollar entstanden. Die amerikanische Regierung hat Handelssanktionen in dieser Hohe angedroht, falls das Embargo nicht aufgehoben werde. Die WTO stimmt einem Einfuhrverbot im allgemeinen nur dann zu, wenn gesundheitliche Grunde dafur vorgebracht werden konnen. Nach Ansicht aller zustandigen wissenschaftlichen Gremien ist jedoch der Verzehr des Fleisches von mit korpereigenen Sexualhormonen behandelten Tieren gesundheitlich unbedenklich. Das Joint FAO N HO Expert Committee on Food Additives (JECFA) hat, da die moglicherweise mit der Nahrung aufgenommenen Mengen dieser Hormone erstens im Vergleich zu der im menschlichen Korper selbst gebildeten Menge sehr gering sind und zweitens im menschlichen Verdauungstrakt kaum resorbiert werden, die Festsetzung von ADI-Werten als nicht erforderlich bezeichnet (ADZ not specified) [213]. Die korpereigene Hormonproduktion im Menschen ubersteigt die rnogliche Zufuhr mit Fleisch von hormonbehandeltem Schlachtvieh um mehr als das 1000fache. Das Verbot der Anwendung naturlicher anaboler Hormone in der Europaischen Union erfolgte entgegen dem Rat des von der Europaischen Kommission eingesetzten Expertenausschusses (Lamming Committee). Im Januar 1998 bestatigte das Berufungsgremium der WTO die im September 1997 ergangene Entscheidung des Hauptverfahrens, darj das 1988 von der E U verhangte Einfuhrverbot fur Hormonfleisch gegen die internationalen Verpflichtungen aus dem Abkommen uber sanitare und phytosanitare MaBnahmen verstorjt. Die EU habe keine angemessene Risikoanalyse vorgelegt, die Gesundheitsgefahren durch Hormonruckstande im Rindfleisch belege. Der Union wurden 15 Monate Zeit gegeben (bis 13. Mai 1999), um diese Analyse nachzuliefern. Im Mai 1999 lie6 die EU-Kommission wissen, sie sehe sich aurjerstande, die gesetzte Frist einzuhalten; sie habe nicht weniger als siebzchn Studien in Auftrag gegeben, um die aurjerhalb der E U zugelassenen Masthormone auf mogliche Gesundheitsgefahren zu prufen. Mit endgultigen Ergebnissen dieser Untersuchungen sei erst Ende 1999 oder Anfang 2000 zu rechnen. Der Anreiz fur Master zum Einsatz wachstumsfordernder Hormone, vor allem bei Kalbern, liegt in der Erzielung eines um 15-20 % hoheren Gewichts, was pro Tier 25-35 kg mehr Fleisch bedeuten kann, bei gleichzeitig geringerem Futterverbrauch durch effizientere Umwandlung von Futterprotein in Fleischprotein. Pro kg Fleischzuwachs wird nicht nur weniger Futter verbraucht, sondern auch weni-

Tierarzneimittel und Futterzusatzstoffe

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ger Gulle und weniger Methan produziert. Das Fleisch ist aul3erdem fettarmer und qualitativ ansprechender [218]. Mitte 1988 wurde in Nordrhein-Westfalen die Verwendung eines Hormoncocktails aus Estradiol- und Testosteronestern entdeckt, worauf etwa 14000 Kalber in 47 Bestanden beschlagnahmt und von diesen fast 9 OOO getotet und vernichtet wurden ([131], S. 107)17.Die Kalbfleischproduktion spielt in USA kaum eine Rolle. Dort geht es vielmehr um die Ochsenmast, bei der die Auswirkung der Hodenentfernung auf das Korpergewicht durch Sexualhormonsubstitution kompensiert wird 12191. Es lal3t sich durchaus der Standpunkt vertreten, das Steak von amerikanischen Ochsen, die auf der Weide aufwuchsen, sei gesunder als das Fleisch europaischer Bullen, die durch die reichliche Hormonproduktion ihrer Hoden vie1 agressiver sind als Ochsen und daher meist im Stall angekettet bleiben. In einem Leitartikel der ZEIT vom 15.Juli 1999 hat HANSSCHUHseine Meinung zu den wahren Griinden des europaischen Hormonverbots unter der Uberschrift ,,Vie1 Larm, wenig Gift. Hormonfleisch, Eier, CocaCola - wir sind nicht in Gefahr" deutlich ausgesprochen: ,,Vie1 Aufregung, aber wenig Grund zur Sorge. Wir sind nicht in Gefahr. Doch nicht nur die Medien, sondern auch die Politiker schuren und nutzen die Hysterie. Nirgends wird das so deutlich wie im Streit um das ,,Hormonfleisch". Darf die Europlische Union die Einfuhr des Fleisches hormonbehandelter Tiere aus Nordamerika verhindern? Am Montag sagte das Schiedsgericht der Welthandelsorganisation WTO wieder einmal nein. Seit fast zehn Jahren fuhren die Europaer einen verlogenen und deshalb aussichtslosen Kampf. Sie geben vor, die Verbraucher zu schutzen. In Wahrheit wollen sie den eigenen Markt schutzen ....."

Illegale Anwendung sonstiger Anabolika Das Verbot des Einsatzes anaboler Hormone in der E U hat zum Auftauchen einer anderen Gruppe von Wachstumsforderern gefuhrt, der B-Adrenozeptoragonisten, kurz JkAgonisren. Das zu dieser Gruppe gehorende Clenbuterol war als Therapeutikum zur Behandlung von Atemwegserkrankungen und zur Wehenunterdruckung zugelassen. Der ADI-Wert von Clenbuterol betragt 0,004 &kg Korpergewicht [218]. Bei einer Dosierung die 5-20fach uber der fur therapeutische Zwecke verwendeten liegt, beschleunigt dieser Stoff das Muskelwachstum, was gegenuber unbehandelten Tieren zu etwa 10 % erhohtem Fleischanteil fiihrt. Im Jahre 1988 wurden in Nordrhein-Westfalen 60 000 Tiere beschlagnahmt, als sich herausstellte, darj viele Tiere dieser Herden Clenbuterolruckstande aufwiesen ([131], S. 107). Bei 1989 in Bayern, Baden-Wurttemberg und Nordrhein-Westfalen durchgefuhrten Untersuchungen wurden bei 740 Proben nur noch zwei positive Befunde festgestellt. Stattdessen nahm die Verwendung eines anderen P-Agonisten, des durch die damals verfugbare Clenbuterol-Analytik nicht erfaBbaren Salbutamols zu. Nachdem auch fur diese Substanz eine Nachweismethode entwickelt MULLER,Leiter des Staatlichen Medizinaluntersuchungsamtes in Braunschweig, schrieb hierzu in der FAZ vom 6. April 1989:Viele tausend Kalber wurden im letzten Jahr in Nordrhein- Westfalen sinnlos abgeschlachtet und dem Abdecker iiberlassen, weil ihnen dieselben Hormone in den gleichen Konzentrationen, wie sie beim ausgewachsenen Rind ohnehin vorkommen, kiinstlich zugefiihrt worden waren, um ihr Wachstum zu beschleunigen

" HANSE.

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Riickstande

worden war, wurden 1989 wegen positiver Salbutamolbefunde a k i n in Nordrhein-Westfalen 37 Bestande rnit 11500 Kalbern gesperrt. Wie Clenbuterol ist Salbutamol oral wirksam, mulj also nicht gespritzt, sondern kann dem Futter beigemischt werden. Die Verwendung von P-Agonisten als Masthilfsmittel kann wegen der fur diesen Zweck hohen Dosierung und der Anreicherung dieser Stoffe in der Leber eine hohe Ubersteigung des ADI-Wertes und unangenehme Folgen fur den Leber verzehrenden Verbraucher zur Folge haben: Muskelzittern, Herzrasen, Kopfschmerzen, Nervositat, unter Umstanden Erbrechen. Das Auftreten dieser Symptome nach Verzehr von Kalbsleber wurde zuerst 1990 in Spanien [220] und Frankreich [221], sowie 1992 erneut in Spanien beobachtet [222]. Clenbuterol wurde sowohl in Leberproben der Schlachttiere als auch im Urin der betroffenen Patienten gefunden. In Deutschland sind derartige Falle nicht beobachtet worden. A m 1. Juli 1997 trat in der Europaischen Union ein allgemeines Anwendungsverbot fur Clenbuterol in Kraft. Zur illegalen Anwendung solcher Mittel bereite Tierhalter haben sich in der Folge eines weiteren P-Agonisten bedient. Im Mai 1997 teilte das Bundesinstitut fur gesundheitlichen Verbraucherschutz und Veterinarmedizin mit, der nicht als Tierarzneimittel zugelassene Wirkstoff Brombuterol sei in Lebensmitteln tierischer Herkunft gefunden worden und bat die Landesuntersuchungsanstalten, besondere Aufmerksamkeit auf die Kontrolle von Brombuterol zu legen. Die Verfugbarkeit hochempfindlicher, zuverlassiger Analysemcthoden ist die wichtigste Voraussetzung fur die Entdeckung illegal verwendeter Tierarzneimittel. Uber die groljen Fortschritte, die auf diesem Gebiet erzielt worden sind, berichtet eine umfangreiche Literatur, die hier nur rnit wenigen Beispielen erwahnt werden kann [223-2251. Stoffe wie Clenbuterol kann man heute sogar in den Haaren der Tiere nachweisen [226], womit die Kontrolle bereits in den Tierstallen und nicht erst nach der Schlachtung durchgefiihrt werden kann. Clenbuterolfunde gaben immer wieder AnlaB zu Schlagzeilen. So wurden nach Agenturmeldungen vom 9. Oktober 1998 im Landkreis Vechta im Emsland drei weitere Viehbetriebe rnit insgesamt 536 Kalbern gesperrt, nachdem der Mastbeschleuniger in Haarproben gefunden worden war. Die Frage drangt sich auf, o b das in der E U ausgesprochene Verbot der Anwendung naturlicher anabol wirksamer Hormone dem Verbraucher geniitzt hat. In USA, Kanada, Argentinien, Sudafrika, Neuseeland und anderen Staaten rnit grol3er Fleischproduktion hat sich die legale Anwcndung naturlicher Anabolika uber Ohrimplantate als gut kontrollierbar und als weitgehend problemlos erwiesen. In Europa dagegen hat das Verbot die illegale und daher schwer zu kontrollierende Verwendung wechselnder Wirkstoffe zur Folge gehabt, in einigen Fallen, wie in Spanien und Frankreich, mit gesundheitsschadlichen Folgen fur Verbraucher, in vielen Fallen rnit der Vernichtung wertvoller Tiere und letztendlich rnit hohen Kosten fur die Allgemeinheit durch betrachtlichen Kontrollaufwand, durch die Notwendigkeit massenhafter Tierkorperbeseitigung und durch Steuerausfalle. Der Weihenstephaner Tierphysiologe MEYERhat bereits 1991 festgestellt, das Briisseler Verbot der naturlichen Sexualhormone habe, statt existierende Probleme zu losen, neue Sicherheitsprobleme geschaffen [227]. Dies hat sich inzwischen vielfach bestatigt. Die Aufrechterhaltung des Embargos fur rnit korpereige-

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nen Hormonen erzeugtem Ochsenfleisch wird auljerdem Sanktionen der Amerikaner auslosen, die bereits Strafzolle fur Motorrader, Schokolade und Fleischwaren aus der E U angekundigt haben. Die ,,zunehmend bittere Auseinandersetzung zwischen den Vereinigten Staaten und der Europaischen Union uber hormonbehandeltes Rindfleisch droht vollig aurjer Kontrolle zu geraten" schrieb C. K. in der FAZ vom 5. Mai 1999.

Bovines Somatotropin (BST) Ein Hormon das bisher in der E U nicht erlaubt ist, das jedoch im Zuge der in der Uruguay-Runde von der WTO beschlossenen Liberalisierung des Weltagrarhandels erneut zur Diskussion steht, ist das BST, das bovine Somatotropin, in der Laienpresse als ,,Turbokuh-Hormon" bezeichnet. Die Milchproduktion einer Kuh steigt nach dem Abkalben steil an, erreicht nach vier bis acht Wochen ein Maximum und fallt dann kontinuierlich wieder ab - gesteuert durch die ansteigende und dann wieder abfallende Konzentration des korpereigenen Hormons Somatotropin. Den Ruckgang der Laktation nach Erreichen des Maximums kann man verhindern oder zumindest bremsen durch Verabreichung von BST-Praparaten, die heute aus gentechnisch veranderten Bakterien gewonnen werden konnen (rekombinantes bovines Somatotropin, rBST). Die Angaben uber die so erzielbare Steigerung der taglichen Milchleistung liegen bei bis zu 36 %; dabei handelt es sich aber um relativ kurzzeitige Versuche. Uber das Jahr gerechnet ist eine Mehrleistung von 290 bis 980 kg Milch pro Kuh moglich, entsprechend 4 bis 12 % Steigerung. Da dies mit einer besseren Futterverwertung verbunden ist, ist die rBSTVerwendung von erheblichem wirtschaftlichen Interesse. Der Einsatz des rBST ist in den USA und in vielen anderen Staaten erlaubt, findet jedoch nicht im gleichen Umfang statt wie der von korpereigenen Masthormonen. Bei amerikanischen Verbraucherorganisationen gibt es erhebliche Widerstande gegen dieses Mittel. Das auch bei europaischen Verbrauchern ausgeloste Unbehagen hat der Karikaturist DIETMAR DANECKE zum Ausdruck gebracht (Abbildung 3.7).

Abbildung 3.7: ,,Sol1die Milchproduktion urn mehr als die Hllfte erhohen: Modell einer zukiinftigen Kuh", nach den Vorstellungen des Illustrators Dietmar Danecke in DIE ZEIT, 3. November 1989. (Mit freundlicher Genehmigung des ZEIT-Verlags).

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Die Zusammensetzung der Milch wird durch den rBST-Einflufl nicht starker verandert, als unter dem Einflufl unterschiedlicher Konzentrationen von korpereigenem BST in den Monaten nach dem Abkalben. Die Frage nach einem moglichen toxikologischen Risiko fur den Menschen ist eingehend gepriift und von verschiedenen Fachgremien verneint worden. Da die mit der Nahrung moglicherweise aufgenommene Menge an rBST sehr gering und die Substanz bei oraler Aufnahme nicht bioverfugbar ist, hat JECFAdie Festsetzung eines ADI-Wertes fur rBST als nicht erforderlich erklart [228]. In seiner Sitzung vom Februar 1998 hat JECFAdie gegen den Einsatz von BST vorgebrachten Argumente gepriift und als nicht stichhaltig bewertet. Die Einstufung der BST-Anwendung in die unbedenklichste Kategorie ADZ not specified wurde erneut bestatigt [229]. In der Bundesrepublik Deutschland war die BST-Anwendung zu keiner Zeit erlaubt. In der EU besteht ein bis zum 31. Dezember 1999 befristetes Moratorium fur den Einsatz von BST. Als Begrundung wurden von der EU-Kommission, wie im Falle der naturlichen Sexualhormone, unspezifizierte gesundheitliche Bedenken vorgebracht, dann auch das Argument, europaische Verbraucher lehnten derartige Manipulationen ab. Fur ihre Absicht, Ende 1999 ein Verbot auf Dauer auszusprechen, hat die Kommission neuerdings Tierschutzgrunde ins Feld gefuhrt. Bei BSTbehandelten Tieren traten ofter als sonst Euterentzundungen auf. Ob die Entscheidungsgremien der WTO sich mit den Verbotsbegrundungen der EU abfinden werden, bleibt abzuwarten. Abschlieflend sei zum Thema Tierarzneimittelriickstande der Vierte Schweizerische Ernahrungsbericht zitiert: ,,Die vorgestellten Analysedaten lassen den Schluss zu, dass Fleisch und Fleischerzeugnisse in der Schweiz zwar nicht ruckstandsfrei sind, die Belastung mit Kontaminanten aus der Gruppe der Tierarzneimittel aber auch nicht aufsehenerregend ist" ([lo71 S. 138). Die Situation in Deutschland unterscheidet sich nicht wesentlich von derjenigen in der Schweiz.

Sonstige Ruckstande Losungsmittel Aliphatische Chlorkohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorethen (Perchlorethylen, ClzC= CCI2,PER), Trichlorethen (Trichlorethylen, ClHC = CCI2,TRI), 1,2-Dichlorethan (ClH2C-CH2Cl)und Dichlormethan (Methylenchlorid, CH2C1,) sind friiher in der Lebensmittelindustrie in groljem Umfang als Losungs- und Extraktionsmittel verwendet worden, so zur Dekoffeinierung von Kaffee, zur Extraktion von Bitterstoffen aus Hopfen, zur Gewinnung von Carotinoiden aus Orangenschalen, von Kakaobutter aus Kakaobohnen. Nach Verdampfen des Losungsmittels konnten mit den damals verfugbaren Analysemethoden im allgemeinen keine Ruckstande von Chlorkohlenwasserstoffen in den so gewonnenen Produkten festgestellt werden. Man hielt daher die Verwendung dieser Losungsmittel fur gesundheitlich unbedenklich. Diese Ansicht wurde erstmalig im Futtermittelbereich in Frage gestellt, als in den 20er Jahren bei Rindern, die mit TRI entfettetes Sojaschrot als Futter erhal-

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ten hatten, die in der Gegend von Duren beobachtete Blutarmut (aplastische Anamie) auftrat (,,Durener Krankheit"). Die Verabreichung von TRI selbst hatte diese Wirkung nicht. Drei Jahrzehnte spater konnten amerikanische Wissenschaftler die Ursache dieser Erkrankung klaren. TRI reagiert mit der im Sojaschrot enthaltenen Aminosaure Cystein unter Bildung von S-Dichlorvinyl-Lcystein, das die Anamie hervorruft. Es konnten also, auch wenn keine Losungsmittelruckstande nachweisbar waren, Reaktionsprodukte in einem Extrakt oder einem extrahierten Lebensmittel vorhanden sein, die moglicherweise gesundheitsschadlich waren. Empfindlichere Nachweismethoden zeigten dann, da13 in den vorher als losungsmittelfrei betrachteten Produkten durchaus Ruckstande der Losungsmittel, wenn auch in geringer Konzentration, vorhanden waren. In Tierversuchen wurde nach Inhalation oder Ingestion bestimmter Chorkohlenwasserstoffe in hoher Dosierung eine krebsauslosende Wirkung festgestellt, zum Teil nur bei Mausen (Dichlormethan), zum Teil auch bei Ratten (Tetrachlorethen, Trichlorethen, 1,2-Dichlorethan). Auch wenn damit noch kein erhohtes Krebsrisiko fur den Menschen durch die geringen Losungsmittelruckstande in Lebensmitteln bewiesen war, forderte das Prinzip des vorbeugenden Verbraucherschutzes eine moglichst vollstandige Vermeidung von Ruckstanden dieser Substanzgruppe. In der Lebensmittelindustrie hat man sich inzwischen weitgehend auf die Verwendung von Kohlenwasserstoffen umgestellt, wie Heptan, die gegenuber den nicht brennbaren Chlorkohlenwasserstoffen den Nachteil der Entflammbarkeit besitzen, oder auf fliissiges (iiberkritisches) Kohlendioxid [230], allein oder kombiniert mit unter Druck verflussigtem Propan. Der Einsatz von reinem Kohlendioxid ist zwar wegen der erforderlichen Hochdruckanlagen relativ teuer, liefert jedoch von Losungsmittelruckstanden freie Produkte und besitzt den Vorteil, dalj das Extraktionsmittel nicht brennbar ist. Nach der Losungsmittef-Hochstmengenverordnung vom 25. Juli 1989 durfen Lebensmittel, deren Gehalt an Tetrachlorethen, Trichlorethen oder Trichlormethan (Chloroform) 0,l mg/kg einzeln oder 0,2 mg/kg insgesamt uberschreitet, nicht in den Verkehr gebracht werden. In den letzten Jahren sind diese Stoffe in Konzentrationen von uber 0,05 mg/kg in Lebensmitteln nur noch hochst selten vom 8. November gefunden worden [231]. Nach der Extruktionsmittelveror~~u~g 1991 (inzwischen in Technische Hiffsstoff-VO umbenannt) darf Dichlormethan nur fur die Extraktion von Koffein, Reizstoffen und Bitterstoffen aus Kaffee und Tee verwendet werden; in gerostetem Kaffee durfen nicht mehr als 2 mg/kg, in Tee nicht mehr als 5 mg/kg Dichlormethan enthalten sein. Dichlorethan darf im Lebensmittelbereich nicht mehr verwendet werden. Indessen verstarken neuere toxikologische Untersuchungen die Zweifel an der Aussagekraft der bei hoher Dosierung bei Nagetieren festgestellten Kanzerogenitat fur den Menschen [49]. Nach GREENund Mitarbeitern [232] beruhen die durch Trichlorethen bei Mausen verursachten Lungentumore auf spezifischen Zellschadigungen, die beim Menschen nicht beobachtet werden; sie folgern daraus, darj das durch Trichlorethen bedingte Lungenkrebsrisiko fur den Menschen geringer ist, als man aufgrund der Mauseversuche erwarten konnte. Unabhangig von der Frage, ob Ruckstande von Chlorkohlenwasserstoffen in Lebensmitteln mit einem Krebsrisiko fur den Menschen verbunden sind, ist der starke Riickgang in der

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Verwendung dieser Losungsmittel, nicht nur im Lebensmittelbereich, sondern auch in anderen Industrie- und Gewerbezweigen, zu begruaen. Durch ihre Fluchtigkeit, relativ hohe Persistenz und Verwendung in grorjen Mengen (in den 80er Jahren wurden in der Bundesrepublik Deutschland allein von PER jahrlich etwa 100000 t produziert) haben sich diese Stoffe ubiquitar verbreitet und zur Luftverschmutzung beigetragen. Ruckblickend ist es nicht uninteressant, sich daran zu erinnern, wie viele der in den 80er Jahren so zahlreichen Lehensmittefskandafernit Ruckstanden von Chlorkohlenwasserstoffen zusammenhingen. Im Januar 1981 machte die Entdeckung von PER in Eiern Schlagzeilen. Wochenlang berichteten die Medien iiber Halogen-Eier. Es stellte sich heraus, darj in Tierkorperbeseitigungsanlagen Tiermehl rnit PER entfettet wurde. Das Tiermehl wurde Huhnerfutter beigemischt, Ruckstande des Extraktionsmittels gelangten so in die Eier. Das Problem wurde durch Umstellung auf chlorfreie Losungsmittel oder durch Entfernung des Fetts unter Druck und Erwarmung gelfist. Im Juli 1987 informierte das Bundesgesundheitsamt in Berlin die Offentlichkeit iiber PER-Gehalte von Lebensmitteln aus Geschaften, die Chemischen Reinigungen benachbart waren. Uber die Raumluft wurde das als Reinigungsmittel verwendete PER auf fetthaltige Lebensmittel iibertragen. In Geback wurde bis zu 2,7 mg/kg gefunden, in Speiseeis bis zu 19 mg/kg. ,,Chemische Reinigungen bedrohen Lebensmittel" und ,,Krebsgefahr durch Reinigungsmittel" waren typische Schlagzeilen in den folgenden Wochen. Technische Verbesserungen in den Anlagen der Chemischen Reinigungen haben seither zu einer deutlichen Verminderung der Emissionen gefuhrt und die Festlegung einer PER-Hochstmenge von 0,l mg/kg ermoglicht es den Untersuchungsiimtern, Lebensmittel aus dem Verzehr zu ziehen, die diesen Grenzwert uberschreiten. Ein neues Problem tauchte im folgenden Jahr auf. Am 25. Marz 1988 meldete die ZEZT ,,Verseuchte Lebensmittel - KaltgepreBt, eiskalt kassiert - Auch in hochwertigen Olivenolen wurde die Chemikalie PER gefunden". Chemiker des Stuttgarter Untersuchungsamtes hatten in zahlreichen Olivenolen, iiberwiegend aus Spanien und Frankreich, 1-2 mg/kg PER gefunden. Die baden-wiirttembergische Verbraucher-Zentrale rief die Verbraucher zum Boykott von Olivenol aller Art auf, da die Landesregierung sich weigere bekanntzugeben, welche Marken von der Verseuchiing rnit PER betroffen seien. Die Berliner TAGESZEITUNG spekulierte unter der Schlagzeile: ,,Oliveno1 mit Krebserregern", wegen der bevorstehenden Landtagswahl in Baden-Wurttemberg habe die Landesregierung Informationen iiber den neuen Lebensmittelskandal zuruckgehalten. In wohltuendem Gegensatz zu der aufgeregten Berichterstattung in der Bundesrepublik meldete die NEUE Z U R C H E R Z E I T U N G am 27. Marz 1988: ,,Die in der Bundesrepublik registrierten Mengen von Perchlorethylen in kaltgepreatem Oliveno1 stellen nach Darstellung des Bundesamtes fur Gesundheitswesen keine Gesundheitsgefahrdung dar ..." Spater wurde auch in italienischen und griechischen Olivenolen PER gefunden, meist weniger als 1 mg/kg. Die Ursache des PER-Vorkommens in kaltgeprerjtem Olivenol ist nie rnit Sicherheit geklart worden. Vermutungen, unter Verwendung von PER extrahiertes minderwertiges 0 1 sei mit dem hoherwertigen kaltgeprel3ten verschnitten worden, wurden von den spanischen und franzosischen Behorden zuriickgewiesen.

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Eine Absorption aus der Luft erscheint denkbar und wurde fur andere Kohlenwasserstoffe (Benzol, Toluol) nachgewiesen [233]. Wie dem auch sei, die Hersteller haben die Quellen der Kontamination beseitigt - man hat jedenfalls in den letzten Jahren nichts mehr von Uberschreitungen der durch eine EG-Verordnung von 1991 festgelegten Hochstmenge von 0,2 mg/kg halogenierter Losungsmittel in Olivenolen und Oliventresterolen gehort. Schweizer Autoren haben Berechnungen vorgelegt, nach denen die Aufnahme von Liisungsmitteln (darunter auch PER) uber die Atmung um den Faktor 40-500 hoher liegt, als die mogliche Aufnahme uber die Nahrung bei dem damaligen Kontaminationsgrad [234].

Desinfektionsmittel Bei der Herstellung von Lebensmitteln verwendete Anlagen, Behalter, Rohrleitungen, Warmeaustauscher usw. mussen periodisch gereinigt und desinfiziert werden, um eine hygienisch einwandfreie Produktion zu ermoglichen. Dabei kommen starke Sauren und Laugen, Detergentien und mikrobizide Mittel wie Formaldehyd oder Natriumhypochlorit zum Einsatz. Durch grundliches Nachspiilen mulj sichergestellt werden, dalj keine Ruckstande der verwendeten Mittel, oder wie es 0 31 des Lebensmittel- und Bedarfsgegenstandegesetzes vorschreibt, nur gesundheitlich, geruchlich und geschmacklich unbedenkliche Anteile, die technisch unvermeidbar sind, in Lebensmittel ubergehen. Durch Bedienungsfehler oder technische Pannen kommt es jedoch gelegentlich zu sensorisch bemerkbaren oder sogar zu gesundheitlich bedenklichen Ruckstanden von Reinigungs- und Desinfektionsmitteln in Lebensmitteln. Im Oktober 1985 berichteten die Medien uber Formaldehydgehalte von bis zu 70 mg/kg in Wurstwaren, die von Metzgereibetrieben in der Pfalz stammten. Anfang November 1985 berichtete das baden-wurttembergische Gesundheitsministerium uber Untersuchungen an 500 Proben von Fleisch- und Wurstwaren. Die hochste gefundene Formaldehyd-Konzentration lag, wie vorher in der Pfalz, bei 70 mg/kg. Bei 13 Proben bestand der Verdacht, dalj Formaldehyd als Konservierungsstoff zugesetzt wurde. In allen anderen Fallen bewegten sich die gefundenen Konzentrationen in dem Bereich von bis zu 50 mg/kg. Bei den zahlreichen Medienberichten zu diesem Thema blieb das naturliche Vorkommen von Formaldehyd in menschlichem und tierischem Gewebe unerwahnt. Die Substanz ist ein normales Stoffwechselprodukt im Pflanzen- und Tierreich. Im menschlichen Korper wird Formaldehyd in einer Menge von etwa 50 g/ Tag gebildet. In Fleisch von Saugetieren findet man bis zu 6 mg/kg, in Fischfleisch bis zu 45 mg/kg, in Wurstwaren (ohne Formaldehydzusatz) 20 mg/kg, in Obst und Gemuse bis zu 35 mg/kg [235]. Die Fremdstoffkommission der Deutschen Forschungsgemeinschaft auljerte keine gesundheitlichen Bedenken gegen Formaldehydgehalte von bis zu 50 mg/kg in geraucherten Lebensmitteln [236].'* Bei der Herstellung von italienischem Provolone darf Hexamethylentetramin (E 239) zugesetzt werden, eine Substanz, die im Lebensmittel Formaldehyd freisetzt und

'' Holzrauch enthalt Formaldehyd; die konservierende Wirkung des Raucherns beruht zum Teil auf dem Ubergang von Formaldehyd aus dem Rauch in das geraucherte Lebensmittel

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dadurch als Konservierungsstoff wirkt. Der Zusatz darf nicht mehr als 25 mg Formaldehyd pro kg Kase betragen. In den Medienberichten wurde Formaldehyd als krebsverdachtig, wenn nicht gar als krebsverursachend bezeichnet. Der Karikaturist Pepsch Gottscheber erfand das schone Wort ,,Formaldehysterie" (Abbildung 3.8). Aus der Sicht des Wissenschaftlers statt aus der des Humoristen betrachtet, hatte der beruhigende Zuruf der zeitunglesenden Ehefrau lauten mussen ,,schadlich fur Tiere nur bei uberhohter Dosierung!" Tatsachlich hat man bei Ratten, die uber lange Zeitraume hohen Formaldehydkonzentrationen in der Atemluft ausgesetzt waren, zunachst Entzundungen, Hyperplasien (Vermehrung der Parenchymzellen) und schlieljlich Karzinome des Nasenhohlenepithels beobachtet. Die Tumorhaufigkeit nahm mit zunehmender Formaldehydkonzentration nicht linear sondern uberproportional zu. Diese Beobachtungen sprechen dafur, dalj Forrnaldehyd bei diesen Versuchen nicht direkt kanzerogen wirkte, dalj vielmehr die erhohte Tumorinzidenz eine Folge der Dauerreizung des Gewebes und der damit verbundenen erhohten Zellteilungsrate war. Ahnlich wie bei den durch hohe Dosierung von Chlorkohlenwasserstoffen bei Nagetieren ausgelosten Tbmoren ist es nicht gerechtfertigt, aus diesen Beobachtungen an hochexponierten Ratten auf ein erhohtes Krebsrisiko durch geringe Exposition beim Menschen zu schliel3en. Vor allem AMESund Mitarbeiter [49,237] haben wiederholt auf den Zusammenhang zwischen erhohter Zellteilungsrate und erhohtem Krebsrisiko hingewiesen und haben davor gewarnt, mit MTD (maximumtolerated dose) durchgefuhrte Kanzerogenitatsteste zur Basis von Extrapolationen auf den Menschen zu machen. Die meisten epidemiologischen Untersuchungen an Arbeitern, die langjahrig mit Formaldehyd zu tun hatten, haben keinen Zusammenhang zwischen Formalde-

Abbildung 3.8 Ein Beitrag des Karikaturisten Pepsch Gottscheber zum Thema Formaldehyd in BADISCHE NEUESTE NACHRICHTEN, 27. August 1984. (Mit freundlicher Genehmigung).

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hydexposition und Krebsrisiko erkennen lassen. Die wenigen Studien, die doch fur einen solchen Zusammenhang zu sprechen scheinen, sind auf methodologische Kritik gestooen. Es gibt bisher keine hinreichenden Anhaltspunkte, um Formaldehyd als humankanzerogen zu klassifizieren. Bedenklicher als der Nachweis von Formaldehydkonzentrationen, die nur wenig uber den in geraucherten Erzeugnissen akzeptierten Gehalten lagen, waren die im Februar 1985 veroffentlichten Meldungen uber den Nachweis von Monochloressigsaure und Monobromessigsaure in Bieren mehrerer bayerischer Brauereien durch das Landesuntersuchungsamt fur das Gesundheitswesen in Erlangen. Diese Behorde verfugte damals als einzige in der Bundesrepublik uber ein Nachweisverfahren fur geringe Konzentrationen dieser Chemikalien in Bier [238]. Die gefundenen Gehalte lagen im Fall der Bromverbindung bei bis zu 3 mg/L, bei der Chlorverbindung wurden Spitzenwerte von 50 mg/L gefunden. Die betroffenen Brauereien erklarten zunachst, es handle sich um unbeabsichtigte Ruckstande von Desinfektionsmitteln, die bei der Reinigung ihrer Anlagen verwendet wurden. In den folgenden Wochen verdichtete sich jedoch der Verdacht, die Stoffe seien dem Bier zur Verlangerung der Lagerungsfahigkeit als unerlaubte Konservierungsstoffe zugesetzt worden. Als Anfang Marz 1985 die Hamburger Illustrierte STERN berichtete, mindestens 40 bundesdeutsche Brauereien hatten die verbotenen Chemikalien von einer Beratungsstation fur Brauerei bezogen und sie auf Empfehlung des Leiters dieser Station, eines Ordinarius fur Brauereitechnologie, zum Teil schon seit 1979, dem Bier zugesetzt, war der Skandal k0mp1ett.l~ Der entscheidende Beitrag, den die moderne Analytik zur Sicherung der Lebensmittelqualitat leistet, ist durch diese Episode erneut belegt worden. Inzwischen steht diese Analysemethode auch anderen Untersuchungsamtern zur Verfugung. Wahrend 1985 noch in Produkten mehrerer Brauereien, auch auBerhalb Bayerns, Monochlor- und Monobromessigsaure entdeckt wurde, sind anscheinend nach 1986 keine weiteren Falle des MiSbrauchs dieser Stoffe festgestellt worden.

Migrationsstoffe Kunststoffe bestehen im allgemeinen nicht nur aus dem polymerisierten Hauptbestandteil, sondern enthalten Zusatze (Additive), wie Weichmacher, die fur Biegsamkeit, Dehnbarkeit, Bearbeitkarkeit sorgen, Antioxidantien, die den oxidativen Abbau verhindern oder bremsen, Antistatika, die der elektrischen Aufladung entgegenwirken, und Lichtschutzmittel (UV-Absorber), die der Verbesserung der Lichtbestandigkeit dienen. Reste von Monomeren, wie Vinylchlorid in Polyvinylchlorid, konnen ebenso vorkommen, wie Polymersisationskatalysatoren (z. B. Benzoylperoxid). Bei der Verwendung von Kunststoffen als Material fur Lebens19

Fur die deutsche Brauwirtschaft war die Angelegenheit insofern besonders unangenehm, als um diese Zeit die Bundesregierung in die Endrunde des vor dem Europaischen Gerichtshof in Luxemburg anhangigen Prozesses ging, der - so hofften die Brauer - auslandischen Konkurrenten weiterhin verbieten sollte, ihre nicht nach deutschem Reinheitsgebot gebrauten Biere in der Bundesrepublik zu vermarkten. Die Bundesregierung unterlag und seit dieser ProzeB im Marz 1987 endlich zum AbschluB kam, darf der Verkauf nicht nach dem Reinheitsgebot gebrauter Biere aus anderen Mitgliedstaaten der EU in Deutschland nicht mehr behindert werden

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mittelbehalter oder Verpackungsfolien mu0 bedacht werden, daB diese Stoffe in Lebensmittel uberwandern konnen. Sie werden dann als Migrationsstoffe oder Migrate bezeichnet. Um ein Beispiel aus der Praxis zu nennen: in Milch hat man Weichmacher (Phthalate) gefunden, die aus den Plastikschlauchen der Melkanlage stammten [239]. Nach der Richtlinie 89/109/EWG vom 21 .Dez.1988 durfen Materialien, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Beruhrung zu kommen, an Lebensmittel keine Bestandteile in einer Menge abgeben, die geeignet ist, die menschliche Gesundheit zu gefahrden oder die sensorischen Eigenschaften der Lebensmittel zu beeintrachtigen. Kunststoffe fur den Lebensmittelbereich miissen fur diesen Zweck gepruft und ihre amtliche Zulassung mu13 beantragt werden. Zur Priifung gehoren Migrationsversuche, bei denen durch Analyse bestimmt wird, welche Mengen welcher Migrate in einem bestimmten Zeitraum von dem Kunststoff in bestimmte Prufflussigkeiten oder in Lebensmittel ubergehen. Fur den Erfolg dieses Bemuhens ist nichts wichtiger als die Verfugbarkeit geeigneter Nachweismethoden. Das haben Mitarbeiter des Kantonalen Laboratoriums in Zurich gezeigt, die eine Methode (Fliissigkeitschromatographie LC-LC mit Fluoreszensdetektion) entwickelt haben, mit der sie BADGE mit einer Nachweisgrenze von 5 pg/kg in Lebensmitteln nachweisen konnen. Diese Abkurzung steht -eine als Stabilisator und Weichmacher fur PVCfur Bisphenol-A-Diglycidylether, Innenlackierungen von Koiservendosen verwendete Substanz. Bei Anfang 1996 durchgefiihrten Analysen an fetthaltigen Konserven (wie Olsardinen) fanden die Ziircher Autoren in 55 % der untersuchten Proben BADGE-Gehalte von uber 20 pg/kg, in einigen Fallen bis zu 10 mg/kg. Nach Beschlagnahme von Ware, die mehr als 100 pg/kg BADGE enthielt und Bekanntwerden dieser Ergebnisse wurden ab Juni 1996 erneut Analysen durchgefuhrt. Jetzt lag in 81 % der untersuchten Proben der BADGE-Gehalt bei unter 20 pg/kg [240]. Der Wissenschaftliche LebensmittelausschuB (SCF) der E U stellte im Juni 1996 fest, es gebe zwar keine Anhaltspunkte fur eine krebserregende Wirkung von BADGE, empfahl jedoch einen vorlaufigen Grenzwert von 1 mg/kg Lebensmittel. Bei einer Untersuchung an Fischkonserven, die aus allen EU-Mitgliedslandern stammten, wurde in 3 % der Proben eine Uberschreitung dieses Grenzwerts festgestellt [241]. Wahrend zunachst angenommen wurde, die Migration von BADGE erfolge nur in ein fetthaltiges Medium, ist das Migrat inzwischen auch in waBrigen Konserven, wie SuBmais und Spargel, festgestellt worden [242]. Die in Gesamtnahrungsproben aus der Schweiz gefundenen Mengen an Weichmachern betrugen bei Bis-n-butyl-phthalat 0,3 und bei Bis-2-ethylhexyl-phthalat 0,2 mg/Person/ Tag, womit die ADI-Werte zu 10 bzw. 6 % ausgeschopft wurden [113]. Der Dritte Schweizerische Ernahrungsbericht von 1991 kam zu dem Ergebnis: ,,Die durch die Nahrung aufgenommene Menge an Verunreinigungen aus Kunststoffverpackungen stellt aufgrund unserer heutigen toxikologischen Kenntnisse keine Gefahrdung der menschlichen Gesundheit dar. Dennoch muss auch in Zukunft alles daran gesetzt werden, die Migratmengen aus Lebensmittelverpackungen auf ein technisch machbares und sinnvolles Minimum zu reduzieren" ([243], S. 196).

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Verunreinigungen (Kontaminanten)

Im Interesse einer besseren Ubersichtlichkeit wird bei der Besprechung fremder Stoffe in Lebensmitteln im allgemeinen zwischen den im vorhergehenden Kapitel behandelten Ruckstanden und den Verunreinigungen oder Kontaminanten unterschieden. Erstere sind Reste von Stoffen, die wahrend der Urproduktion pflanzlicher oder tierischer Lebensmittel oder wahrend deren Lagerung absichtlich und wegen einer erwunschten Wirkung eingesetzt werden. Letztere dagegen gelangen unabsichtlich aus der Umwelt in die Rohprodukte oder die verarbeiteten Lebensmittel. Oft laBt sich jedoch zwischen den beiden Gruppen nicht klar unterscheiden. So konnte man DDT sowohl den Riickstanden (wenn es aus landwirtschaftlichen Anwendungen stammt) als auch den Verunreinigungen (wenn es aus der Malariabekampfung stammt) zuordnen.

Elemente Giftwirkungen von Schwermetallen sind seit Jahrhunderten bekannt und spielten vor allem in der Arbeitsmedizin seit jeher eine Rolle. Sie gewannen ein sehr groBes offentliches Interesse ab etwa 1970, als Informationen uber Massenvergiftungen durch quecksilberhaltige Fische und cadmiumhaltigen Reis aus Japan in die westliche Welt gelangten und gleichzeitig von Wissenschaftlern auf eine bedrohlich zunehmende Umweltverschmutzung durch Blei hingewiesen wurde. Es sollen hier jedoch auch einige andere Spurenelemente, wie Arsen und Selen berucksichtigt werden, die auch in nichtmetallischer Form auftreten, sowie Aluminium, das zu den Leichtmetallen zahlt.

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Verunrein igungen

Blei (Pb) Die unerlaubte Verwendung von Bleiacetat (Bfeizucker)zum SuBen von Wein hat in fruheren Jahrhunderten immer wieder Vergiftungen verursacht, obwohl diese Praxis mit drakonischen Strafen geahndet wurde. Bei Aufbewahrung von Getranken oder Speisen in bleihaltigen ZinngefaBen oder in mit bleihaltiger Innenglasur versehenem Keramik- oder Tongeschirr konnte so viel Blei in die Speisen ubergehen, daB deren Verzehr schwere, nicht selten todliche Erkrankungen verursachte. Zum Schutz des Verbrauchers legte das Zink- und Bfeigesetz von 1887 fest, wieviel Zink und Blei maximal aus Bedarfsgegenstanden in Speisen uberwandern darf. Wahrend in Deutschland produziertes Geschirr gefahrlos verwendet werden kann, fuhren als Urlaubssouvenirs aus dem Ausland mitgebrachte Keramik- und Topferwaren immer noch gelegentlich zu Bleivergiftungen. Wenn von der Kontamination der Lebensmittel durch Blei die Rede ist, geht es im allgemeinen nicht um akute Bleivergiftungen, sondern um die Frage, oh geringe Bleigehalte, wie sie mit heutigen Analysemethoden in fast allen Lebensmitteln nachweisbar sind, langfristig zu chronischen Gesundheitsschaden fiihren konnen. AnlaB zu Besorgnissen, wie sie der Geochemiker CLAIRC. PATTERSON vom California Institute of Technology 1965 als erster alarmierend zum Ausdruck gebracht hat [244], gab die Umweltkontamination durch die weltweite Verwendung von Bleitetraethyl als Antiklopfmittel in Benzin, aber auch als Folge der lokalen Freisetzung von Blei durch Bergwerks- und Huttentatigkeit und der Verwendung von Bleipigmenten in Anstrichfarben. Das im menschlichen Organismus vorhandene Blei stammt im allgemeinen zum uberwiegenden Teil aus der Nahrung, der Rest aus Atemluft, Trinkwasser und (vor allem bei Kleinkindern) aus dem Verschlucken von Staub und Erde [245]. In Deutschland wurde die Bleikontamination der Umwelt zum vielbeachteten Thema, als im Fruhjahr 1972 in der Umgebung der Bleihutte von Nordenham/ Unterweser nach dem Weideauftrieb uber 100 Rinder an akuter Bleivergiftung verendeten. Die Hutte arbeitete seit iiber 70 Jahren; akute Rindervergiftungen waren bereits in den 30er Jahren aufgetreten, hatten jedoch kein derartiges Ausma13 erreicht. Anreicherungen mit den Elementen Blei und Zink lierjen sich im Boden und im Weideaufwuchs bis zu etwa 12 km Entfernung von dem Industriezentrum nachweisen. Bei den Bewohnern der Umgebung wurden erhohte Blutbleigehalte gefunden, um so hoher, je naher an den Huttenwerken sie wohnten. Untersuchungen an der Bevolkerung dieser Region ergaben zwar keine Hinweise auf bleibedingte Gesundheitsschaden, aber die erhohten Blutbleigehalte und die Verluste von Weidevieh machten deutlich, daB der BleiausstoB der Huttenwerke drastisch vermindert werden muBte. Eine ahnliche Situation trat einige Jahre spater in der Umgebung der Huttenwerke Oker-Harlingerode bei Goslar auf. Auch hier gab es zuerst tote Rinder, dann Blutanalysen in grorjer Zahl und die Feststellung erhohter Blei- (und Cadmium-) Gehalte im Blut der Anwohner. Das Freiburger Oko-Institut forderte die sofortige SchlieBung der Hiittenwerke bei Goslar. Ein 42 Quadratkilometer grol3es Gebiet um die Bleihutten herum musse his zu einer Tiefe von 30 cm abgetragen werden, wegen akuter Gesundheitsgefahrdung seien 27 000 Einwohner zu evakuieren. Die Niedersachsische Landesregierung stellte Millionenbetrage zur Unterstiitzung von Familien bereit, die einen Wcgzug

Elemente

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wunschten (SPZEGEL vom 3. Marz 1980: ,,Blei im Blut - Katastrophe im Harz"). Untersuchungen des Bundesgesundheitsamtes ergaben keine Hinweise auf schwermetallbedingte Gesundheitsschaden. Die Niedersachsische Landesregierung stellte bei der Beantwortung einer Anfrage in der Landtagssitzung vom 3. Marz 1980 fest: ,,Weder das allgemeine Krankheitsbild der dortigen Bevolkerung im Vergleich zu anderen Raumen Niedersachsens noch die Ergebnisse der bisher durchgefuhrten Untersuchungen bieten Anhaltspunkte fur Gesundheitsschaden, die auf Blei- oder Cadmiumeinwirkung zuruckgefiihrt werden konnen....Die verzerrende Berichterstattung in weiten Teilen von Presse, Rundfunk und Fernsehen ist nicht geeignet, den betroffenen Burgern im Raum OkerMarlingerode zu helfen".

Die bereitgestellten Landesmittel zur Unterstiitzung umzugswilliger Familien wurden, soweit spater zu erfahren war, nicht in nennenswertem Umfang in Anspruch genommen. Tote Rinder auf Weiden in der Nahe von Huttenwerken hat es auch friiher schon gegeben. Die Werke zahlten den Bauern eine Entschadigung - und emittierten weiterhin unvermindert Schwermetallstaube in die Umwelt. Was sich ab etwa 1970 geandert hat, war die Verfiigbarkeit von Analysemethoden und -geraten, die es erlaubten an hunderten, ja tausenden von Blut- und Urinproben Analysen mit hoher Empfindlichkeit und Zuverlassigkeit auszufiihren. Jetzt wurde klar, darj die Bevolkerung in der Umgebung der Anlagen zwar nicht die klassischen Symptome einer Bleivergiftung zeigte, aber vie1 mehr Blei im Blut hatte, als dem Normalwert entsprach. Damit stellte sich die Frage, ob nicht doch bei den weniger widerstandsfahigen Personengruppen (Kinder, Schwangere, Alte, Kranke) schadliche Folgen zu befurchten waren. Umweltschutzvorschriften wie das Bundes-Immissionsschutz-Gesetzvon 1974 und die darauf basierende TALuft (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft) von 1978, die strenge Emissionsgrenzwerte festlegte, waren die notwendige Folge. (Der Medientumult von 1980 uber die ,,Katastrophe im Harz" erfolgte also nachdern die erforderlichen Mafinahmen ergriffen worden waren). Bei den Pb-Emissionen von Industriewerken handelt es sich uberwiegend um anorganische Bleiverbindungen. Das fruher dem Benzin zugesetzte Bleitetraethyl wird bei der Verbrennung in Ottomotoren ebenfalls in anorganische Bleiverbindungen umgewandelt. Wenn im folgenden von Bleiablagerungen in der Umwelt gesprochen wird, so sind immer anorganische Verbindungen gemeint. Von PflanZen werden Bleiionen kaum uber die Wurzeln aufgenommen; der Bleigehalt von Lebensmitteln pflanzlicher Herkunft stammt vielmehr ganz uberwiegend von staubformiger Deposition auf der Oberflache von Blattern und Fruchten. Dies bedeutet zum einen, dafi Produkte mit groBer, rauher, haariger Oberflache iiberdurchschnittliche Bleigehalte aufweisen, Pflanzen aus dem Unterglasanbau dagegen besonders geringe. Es bedeutet zum anderen, dai3 sich der Bleigehalt pflanzlicher Produkte durch Waschen und Schalen oder Entfernen von aurjeren Blattern (bei Kopfsalat) weitgehend entfernen 1aBt. Der schrittweise Verzicht auf verbleites Benzin, die Begrenzung des Bleiausstofie, von Grorjfeuerungsanlagen und Industriebetrieben und weitere Mafinahmen bewirkten seit Mitte der 70er Jahre einen stetigen Ruckgang der Bleiemissionen. Wahrend 1974 allein in der Bundesrepublik 14 800 t Blei, davon 5 400 t durch den

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Verunreinigungen

Kraftfahrzeugverkehr, in die Atmosphare gelangten [246], waren es 1995 im vereinten Deutschland noch etwa 600 t [247]. Auch das Verbot der Anwendung bfeihaltiger Schadlingsbekampfingsmittel im Obst- und Gemiisebau hat zum Riickgang der alimentaren Bleizufuhr beigetragen. Untersuchungen an bis in das Erntejahr 1911zuruckreichenden Proben von haushaltsmafiig in Glasern sterilisierten Obstkonserven ergaben den hochsten Bleigehalt bei Kirschkompott aus dem Jahr 1929 [93]. Auch bei Wein aus sehr alten Jahrgangen wurden hohe Bleigehalte gefunden (Zitate bei [93]). Es ist nicht bewiesen aber sehr wahrscheinlich, daR die Anwendung bleihaltiger Spritzmittel, wie des friiher vie1 verwendeten Bleiarsenats, fur diese erhohten Bleiruckstande verantwortlich war. Fortschritte in der Konserventechnologie sind ein weiterer Grund fur den beobachteten Ruckgang der nahrungsbedingten Bleiexposition. Zur Versiegelung von Konservendosen wurde fruher bleihaltiges Lot verwendet, und aus dem Lot konnten erhebliche Bleimengen in die konservierte Ware iibergehen. Die zunehmende Verwendung von 2-teiligen gefalzten Weiablechdosen und Aluminiumdosen statt der fruher iiblichen bleiverloteten 3-teiligen Konservendosen wirkte sich erheblich auf den Ruckgang der Bleiexposition aus. In Abbildung 4.1 wird dies am Beispiel des Bleigehaltes von Dosensardinen gezeigt. In USA ging der mittlere Bleigehalt von in Dosen konservierten Lebensmitteln im Zeitraum 1982-1991 von 0,20 auf 0,Ol mg/kg zuruck [249].

1.5-

1 .o-

0.5-

Tmax' 3-teilige (gelotete) WeiBblech-

2-teilige (gefalzte) WeiBblech-

dosen

dosen

Aluminium-

dosen

I min.

I

1

I

* I

I

Abbildung 41: Bleigehalt von Sardinen in 0 1 in geioteten (links) und nicht geloteten Dosen (Mitte und rechts). Nach [248].

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99

Zu unrecht sind auch andere Erzeugnisse der Lebensmittelindustrie als bleibelastet bezeichnet worden. Als Beispiel sei die Erregung in der Offentlichkeit uber angeblich hohe Bleigehalte von Fertigsuppen erwahnt, die im Oktober 1973 durch Aurjerungen eines Giessener Professors ausgelost wurde. In seinem Arbeitskreis durchgefuhrte Messungen sollten bei Ochsenschwanzsuppe das Doppelte, bei Tomatencremesuppe das Vierfache der zulassigen Hochstmenge nachgewiesen haben. Die Arbeitsgemeinschaft der Verbraucherverbande (AgV) nahm dies zum AnlaB, die Offentlichkeit vor dem Kauf von Fertigsuppen zu warnen. Verangstigte Burger warfen ihre Suppenvorrate in den Abfall; der Verkauf solcher Produkte kam fast zum Stillstand, Handel und Industrie erlitten groBe Verluste. Der Bundestag befal3te sich mit dem Thema in der Sitzung vom 7. November 1973. Von der amtlichen Lebensmitteluberwachung, von Forschungsanstalten und von der Suppenindustrie in grorjem Umfang an Fertigsuppen aller Art durchgefuhrte Untersuchungen ergaben Gehalte, die um ein bis zwei Zehnerpotenzen unter den in Giessen gefundenen Werten lagen [250]. Erst als die AgV ihre Warnung zuruckgenommen hatte (VERBRAUCHERPOLITISCHEKORRESPONDENZ vom 30. April 1974: ,,Trockensuppen unbedenklich. Giessener Alarmmeldung nicht bestatigt") beruhigten sich die Gemuter. Die Spurenanalytik von Blei ist schwierig und in der ersten Phase der Aufregung uber die Umweltverschmutzung durch Blei waren die Analysemethoden in manchen Laboratorien noch nicht ausgereift; es wurden viele Werte veroffentlicht, die sich spater als falsch (meistens als erheblich zu hoch) erwiesen. Wegen der fragwurdigen Zuverlassigkeit alterer Angaben und wegen der in den letzten Jahrzehnten erfolgten Abnahme der Bleiemissionen sind altere Literaturangaben uber Blei in Lebensmitteln oder sonstigem biologischen Material zur Beurteilung der heutigen Situation nicht brauchbar. Uber den Stand der Elementspurenanalytik (also nicht nur Blei betreffend) informieren [251, 2521. Der Ernahrungsbericht 1976 ging - aufgrund von unzuverlassigen alteren Literaturangaben uber Bleigehalte von Lebensmitteln - von einer wochentlichen Bleizufuhr von etwa 3,9 mg pro Person aus. Mit neueren analytischen Methoden durchgefuhrte Analysen zeigten, daB dieser Wert um den Faktor 3 zu hoch war [253]. Wie Tabelle 4.1 zu entnehmen ist, gab der Ernuhrungsbericht 1984 fur die wochentliche Bleizufuhr 1,03 mg an. Wahrend der scheinbare Ruckgang von 1976 bis 1984 sicher uberwiegend eine Folge verbesserter Analytik war, ist seither eine echte Abnahme erfolgt. Nach neueren Befunden liegt die nahrungsbedingte Bleiexposition in Deutschland bei unter 200, inzwischen vermutlich sogar bei unter 100 pg pro Woche und Person. Auch fur die in Tab. 4.1 genannten anderen Lander gilt, daB die Werte urn so niedriger liegen, je neueren Datums sie sind. Blutbleigehalte dienen als gutes MaS fur die Bleizufuhr in den letzten Wochen vor der Probenahme. Die langerfristige Bleiexposition wird besser durch die Analyse von Knochen [266] oder Zahnen [267] wiedergegeben. Auch Haaranalysen konnen niitzliche Informationen liefern, wobei allerdings darauf geachtet werden muB, daB die Ergebnisse nicht durch auSerlich den Haaren anhaftenden Staub oder kosmetische Mittel verfalscht werden. Entsprechend dem Ruckgang der Zufuhr haben sich die Bleigehalte in menschlichen Organen und im Blut vermindert. Von den zahlreichen Arbeiten, die dies belegen, konnen hier nur wenige zitiert werden. Bei Berliner Schulkindern wurde von 1976 bis 1985 ein Ruckgang

100

Verunreinigungen

Tabelle 4.1: Bleizufuhr durch Verzehr von Lebensmitteln

Quelle, Berichtsjahr [Zitat] (Zeitraum der Erhebung)

pg/Person .Woche

Methode

I

Erni4hrungsbericht 1976 [2541 (bis etwa 1974)

Mittelwert aus Literaturdaten

I Duplikat, 26 Frauen B 4 Tage

BFE Karlsruhe 1983 12551 (1981) Ernlhrungsbericht 1984 11291 (bis etwa 19821

I 1309

I

Warenkorb 7

lo30 980

Ernshrungsbericht 1988 I2061 (bis etwa 19861

Warenkorb

Kibler 1989 11111 (19871

Duplikat. 20 Personen A 4 Tage

81

~

Stelz et al. 1990 [2561 (19887)

Tagesrationen BUS Krankenhauskuchen

544

Arnold et at. 1998 (1121 11989-91)

478 Tagesrationen aus HeimkUchen

85

Umwelt-Survey 1996 [2651 11990-91)

I Duplikat. 318 Personen a 1 Tag

1

224 ~

175

Duplikat. 7 Frauen, 7 Manner B 7 Tage

MCiller et at. 1993 [2571 (1990-92) Niederlande

1 Warenkorb

Ellen 1977 [2581 (1974-76) Brussaard et a1.1996 12591 (1988-89)

I

850 168 175

Warenkorb. Manner, Altersgr. 22-50 J. Frauen, ARersgr.22-50 Jahre

I Warenkorb I Warenkorb

I 770 I 170

Varo, Koivistoinen 1980 [2611 (1975-781

Warenkorb

460

Tahvonen 1997 [2621 ("early 1990s")

Warenkorb

Becker u.Kumpulainen 1991 (2631 (1987)

Waren korb

119

Gartrell et al. 1985 12641 (1979)

Warenkorb, Manner, Altersgr.16-19 J.

574

Bolger et at. 1996 [2491 (1990-91)

Warenkorb, Manner, Altersgr.25-30 J.

29

Ysart et al. 1999 t2601 (1976) Ysart et al. 1999 I2601 (1994) Finnland ~~

~

I

85

Vereinigte Staaten

Elemente

101

der Medianwerte des Blutbleispiegels (PbB) von 12 pg/dL auf 7 pg/dL beobachtet [268]. Bei Berliner Frauen wurde Ende der 70er Jahre ein mittlerer PbB-Gehalt von 10,6 pg/dL gefunden [269], bei einem vergleichbaren Kollektiv Mitte der 90er Jahre 3,4 pg/dL [270]. Die VERA-Studie an 862 Mannern und 1144 Frauen ergab 1987/88PbB-Medianwerte von 5-6 bei Frauen und 6-7,5 pg/dL bei Mannern verschiedener Altersgruppen, mit leicht steigender Tendenz bei zunehmendem Alter. Steigender Alkoholkonsum und starkes Zigarettenrauchen waren rnit hoheren Blutbleigehalten assoziiert. Ein signifikanter EinfluB unterschiedlicher Ernahrungsweisen war dagegen nicht zu erkennen 12711. Bisher ist ungeklart, ob die rnit dem Alkoholkonsum steigende Bleiexposition rnit dem Bleigehalt alkoholischer Getranke oder rnit einer durch Alkohol erhohten Resorption des Bleis zusammenhangt. Aus fruher in der Kellertechnik vie1 verwendeten bleihaltigen Messingarmaturen ging Blei in den Wein uber. Seit Messing mehr und mehr durch Edelstahl ersetzt wurde, sind die Bleigehalte in Wein weiter zuriickgegangen [272]. Nach dem Umwelt-Survey 1990/91 betrug der (geometr.) PbB-Mittelwert fur Erwachsene in den alten Bundeslandern 4,5 pg/dL, fur 6-14 Jahre alte Kinder 3,2 pg/dL [265]. Im Zeitraum von 1976 bis 1991 hat der mittlere Blutbleigehalt der U.S. Bevolkerung von 12,8 auf 2,s pg/dL abgenommen [273] und bis 1994 weiter auf 2,3 pg/ dL [274]. In Mexico City, wo relativ hohe Blutbleigehalte durch Luftverschmutzung (bleihaltiges Benzin) und durch die weitverbreitete Verwendung von Topferwaren mit bleilassiger Innenglasur festgestellt wurden, ging der mittlere PbBSpiegel bei 6 Monate alten Kindern in den Jahren von 1989 bis 1993 von 143 auf 7 pg/dL zuriick [275]. So erfreulich diese weltweite Abnahme ist, sie stellt keine Ruckkehr zum Pegel der Bleiexposition in vorindustrieller Zeit dar - die auch in Zukunft nicht moglich sein wird, da die im Zeitraum von etwa 1925-1990, vor allem als Verbrennungsprodukte des Bleitetraethyls, in aller Welt in die Atmosphare emittierten uber 100000 t Blei pro Jahr als ubiquitar verbreitete Aftlust vorhanden sind. Wie Knochenanalysen gezeigt haben (Blei wird in den Knochen gespeichert), war die Bleikontamination im Mittelalter und im Rom des klassischen Altertums teilweise sehr hoch (Verwendung von WeingefaSen und Wasserleitungen aus Blei, bleihaltigem Zinngeschirr, bleihaltigen Tonglasuren [276]), wahrend Knochen aus vorgeschichtlicher Zeit nur einen Bruchteil der heute anzutreffenden Bleigehalte aufweisen [277]. Als noch in groBem Umfang verbleites Benzin verwendet wurde, lag der Blutbleigehalt bei Stadtbewohnern deutlich hoher als bei Landbewohnern, aber dieser Unterschied ist inzwischen weitgehend verschwunden. Die in Tab. 4.1 erwahnten FAONHO-Werte bezogen sich zunachst auf Entscheidungen des Gemeinsamen F A O N H O Sachverstandigenausschusses fur Lebensmittelzusatzstoffe (JECFA), der 1972 Grenzwerte fur die Schwermetallaufnahme bekanntgab, fur Blei 50 pg/kg Korpergewicht pro Woche, bei 60 kg Korpergewicht also 3 mgAVoche. Im Gegensatz zu den von JECFA festgelegten ADIWerten fur Zusatzstoffe beruhten diese Grenzwerte nicht auf Tierversuchen, sondern orientierten sich einerseits an der damaligen Schwermetallexposition des Menschen durch Nahrung, Luft und Trinkwasser und andererseits an toxikologiwhen Erfahrungen rnit Schwermetallvergiftungen beim Menschen. Den sonst ublichen Sicherheitsabstand von 1:100 gab es hier nicht. Um den Unterschied zu

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Verunreinigungen

ADI-Werten deutlich zu machen, wurden diese Grenzwerte vorlaufig duldbure wochentliche Aufnahmemengen genannt (provisional tolerable weekly intake, P W I ) . Der umstandliche Name wird in der Literatur meist als FAO/WHOWerte oder als PTWI abgekurzt. Die toxikologische Risikobewertung der Bleizufuhr hat sich seit 1972 erheblich verandert. Damals galten PbB-Spiegel von uber 120 pg/dL als Anzeichen einer Bleivergiftung. Ein WHO-Bericht stellte 1977 fest, bleibedingte Beeintrachtigungen der Hamoglobinbildung bei Erwachsenen seien bereits ab 50, bei Kindern ab 40 yg/dL aufgetreten, mefibare Wirkungen auf das Zentralnervensystem ab 50, auf das periphere Nervensystem ab 40 pg/dL [278]. Neuere Untersuchungen haben Wirkungen auf den Intelligenzquotienten IQ von Kindern sogar im Bereich von 10-15 pg/dL gezeigt. In mehrerern Untersuchungen ging eine Verdoppelung des Blutbleigehaltes von z.B. 10 auf 20 pg/dL mit einem IQ-Abfall von etwa 1-3 Punkten einher [245]. Kann der Blutbleispiegel spater gesenkt werden, so ist die Intelligenzschadigung nur teilweise reversibel [279]. Die US Food and Drug Administration (FDA) bezeichnet 10 pg/dL als Pegel der Bedenklichkeit (level of concern) fur Kinder und Schwangere, 30 pg/dL fur sonstige Erwachsene [280]. In Deutschland setzte die Kommission Human-Biomonitoring des Umweltbundesamtes einen Human-Biomonitoring-Wert I (HBMI) von 10 pg/dL fur Kinder und fur Frauen im gebarfahigen Alter und von 15 pg/ dL fur sonstige Personen fest, sowie einen HBM-ff-Wertvon 15 pg/dL fur die genannten Risikogruppen und 25 wg/dL fur sonstige Personen. Blutbleikonzentrationen >70 yg/dL sind als medizinischer Notfall stationar zu behandeln [281].20 Die Festlegung von Bedenklichkeitsgrenzen von 10, 15,25 oder 30 pg/dL ist eher eine Mafinahme des vorbeugenden Verbraucherschutzes als Ausdruck eines wissenschaftlich belegten Schwellenwerts. Bei Untersuchungen uber IQ-Unterschiede zwischen Populationen spielen Bias und Confounders eine besonders grolje Rolle und die Ergebnisse solcher Untersuchungen uber Wirkungen der Bleiexposition waren oft widerspruchlich [283]. Da die Haufigkeit hoher Bleiexpositionen in Deutschland erheblich geringer war als in den Vereinigten Staaten erwiesen sich Untersuchungen uber Zusammenhange zwischen Bleiexposition und IQ oder sonstigen neuropsychologischen Wirkungen in der Bundesrepublik bereits in den 70er und 80er Jahren als besonders schwierig. Seither ist die Bleiexposition auch in industriellen Belastungsgebieten, wie in der Gegend um Stolberg, so stark zuruckgegangen [267], dalS Untersuchungen dieser Art nur mit grofiem Aufwand und standig verfeinerten neurophysiologischen und -psychologischen Testmethoden Aussicht haben, Unterschiede zwischen Gruppen von wenig exponierten und etwas starker exponierten Kindern zu erkennen.’l Neuere Studien in der Bundesrepublik ergaben bei 6-jahrigen Kindern (Blutbleigehalte mit geom. Mittelwert 4,2, Maximalwert 17,4 pg/ dL) signifikante Zusammenhange zwischen PbB-Werten und verhaltenstoxikolo-

’” Der HBM-I-Wert entspricht der Konzentration eines Stoffes in einem Korpermedium, bei dessen Unterschreitung nicht mit einer gesundheitlichen Beeintrachtigung zu rechnen ist. Bei Uberschreitung des HBM-II-Wertes ist eine gesundheitliche Beeintrachtigung rnoglich. HBM-I ist Priif- oder Kontrollwert, HBM-I1 Interventionswert. Nahere Erlauterungen bei [282] ” Die Bleideposition im Raum Stolberg ging von 240 mg/m2im Jahre 1981 auf 15 mg/m’ im Jahre 1995 zuriick [284]

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103

gischen Parametern (u. a. Daueraufmerksamkeit im Continuous Performance Test, CPT) [285]. Da die Plazenta keine Schranke fur Bleiionen darstellt, kann eine erhohte Bleiexposition der Mutter die Entwicklung des Foetus beeintrachtigen. Das sich entwickelnde Nervensystem wird durch vie1 geringere Bleikonzentrationen geschadigt als das des Erwachsenen [286]. Eine erhohte Gefahrdung besteht auch nach der Geburt. Wahrend beim Erwachsenen nur etwa 10 YO des peroral aufgenommenen Bleis resorbiert werden, sind es bei Kleinkindern um 50 YO. Auf StraBen oder Spielplatzen in industriellen Belastungsgebieten konnen Kinder mit stark bleihaltigem Staub in Beruhrung kommen und durch Ablecken der Finger und Verschlucken von Erde Blei aufnehmen. In den Vereinigten Staaten hat man beobachtet, dal3 das Verschlucken von ubbriickelnden Bfeifurben heruntergekommener Hauser hohe Bleiexpositionen - auch akute Bleivergiftungen - verursachen kann. In einer 1972 veroffentlichten Untersuchung, die in einer Slumgegend von Boston durchgefuhrt wurde, hatten 34 Yoder Kinder PbB-Spiegel von uber 39yg/dL, 12 YO sogar uber 49 pg/dL [287]. In den Vereinigten Staaten hangt der Blutbleigehalt umgekehrt proportional mit dem Familieneinkommen zusammen und ist im Mittel hoher bei Schwarzen als bei WeiBen [288]. Dies wird mit dem hoheren Anteil in Slumgebieten wohnender Schwarzer und der damit verbundenen erhohten Bleiexposition durch alte Bleifarbenanstriche erklart. Es sind dort Mahahmen ergriffen worden, um die Situation zu verbessern, gelost ist das Problem jedoch nicht [274, 2891. Bei der 1991 in USA bundesweit durchgefuhrten Untersuchung von Blutbleigehalten hatten 5,s YO der weiBen Kinder im Alter von 1-51 Jahren den PbB-Richtwert von 10 pg/dL uberschritten, dagegen 20,6 % der schwarzen Kinder [273]. Auch eine erhohte Bleikontamination in der unmittelbaren Umgebung von Bleihutten wurde weltweit an mehreren Orten zum AnlaB fur langfristig angelegte Untersuchungen zur weiteren Klarung der Zusammenhange zwischen Bleiexposition und Lern- und Verhaltensstorungen bei Kindern, so fur die Port Pirie Cohort Study in Australien [290]. Das Problem der besonderen Bleiexposition von Kindern durch abblatternde Bleifarben alter Holzhauser existiert vornehmlich in Nordamerika. In der Bundesrepublik sind bleihaltige Farben fur Innenanstriche schon seit langer Zeit nicht in Gebrauch. Hier richten sich Bedenken eher gegen das Vorhandensein von Wasserleitungen aus Blei in alten Wohnhausern [291]. Untersuchungen in Leipzig ergaben bei Bewohnern von Hausern mit Bleileitungen PbB-Konzentrationen von 6,s pg/dL bei Mannern und S,7 bei Frauen, dagegen ohne Bleileitungen 4,7 bzw. 3,4 pg/dL [292]. Eine unterschiedliche Bleiexposition ist erkennbar, die Mittelwerte liegen jedoch auch bei der starker exponierten Gruppe deutlich unter dem HBM-l-Wert. JECFA hat 1987 fur Kinder den PTWI fur Blei auf 25 mg/kg Korpergewicht festgesetzt. Seit 1993 gilt auch fur Erwachsene statt des 1972 beschlossenen PTWI von SO mg/kg der herabgesetzte Wert von 25 mg/kg, was bei 60 kg Korpergewicht 1500 mgiWoche bedeutet [293]. Dies sollte bei Interpretation der Tab.4.1 berucksichtigt werden.

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Verunreinigungen

Quecksilber (Hg) Die Spurenanalytik von Quecksilber in biologischem Material war - im Gegensatz zur Situation bei Blei - bereits in den 30er Jahren gut entwickelt. Damals hat vor allem ALFREDSTOCKan der Technischen Hochschule Karlsruhe umfangreiche Untersuchungen an Umweltproben der verschiedensten Art durchgefuhrt. E r schrieb 1934: ,,Die Verbreitung des Quecksilbers im Erdboden macht verstandlich, daR alle naturlichen Wasser, alle pflanzlichen und tierischen Stoffe, alle unsere Nahrungsmittel, auch die Erdatmosphare und das Regenwasser Spuren Quecksilber enthalten.....Auffallend groR ist die Quecksilbermenge in Fischen, in SiiBwasser- wie in Seefischen" [294].

In Kap. 3 wurden Massenvergiftungen im Irak durch unerlaubte Verwendung von mit quecksilberhaltigen Beizmitteln behandeltem Saatgut bei der Brotherstellung erwahnt. In den 50er Jahren trat bei an der Minamatabucht in Japan lebenden Fischern und deren Angehorigen eine zunachst ratselhafte Erkrankung auf [295]. Es dauerte Jahre, bis die Minamata-Krankheit als Methylquecksilbervergiftung erkannt wurde und es dauerte nochmals Jahre, bis Informationen hieruber aus dem Japanischen in westliche Sprachen ubersetzt und in USA und Europa zur Kenntnis genommen wurden. Die japanische Regierung gab erst 1968 zu, dalj Umweltverschmutzung Ursache der Erkrankungen war und erst seit 1973 erhielten die Opfer Entschadigungen. Bis 1997 waren nach offiziellen Angaben uber 1000 Menschen an den Folgen der Minamata-Krankheit gestorben und mehr als 700 blieben unheilbar behindert. Es handelte sich urn eine der groljten Umweltkatastrophen der Industriegeschichte. Eine ahnliche Katastrophe, wenn auch in kleinerem Ausmal.3, ereignete sich 1965 bei am Agano-Flul.3in der Niigata Prafektur lebenden Fischerfamilien. Ursache waren in beiden Fallen Abwasser von Betrieben der chemischen Industrie, die in Fischen und Schalentieren Quecksilbergehalte verursachten, die bis zum lOOfachen uber den Normalgehalten lagen. Durch Berichte uber diese Falle in Japan aufmerksam geworden, begann man uberall in der Welt Quecksilber in Fischen und Gewassern zu analysieren. Hohe Gehalte wurden insbesondere in Schweden und Kanada gefunden, in Schweden vor allem verursacht durch die Verwendung quecksilberhaltiger Mittel zur Verhinderung der mikrobiellen Schleimbildung in Papiermaschinen, in Kanada durch die Verwendung von Quecksilberkathoden bei der Chloralkalielektrolyse (Herstellung von Chlorgas und Natronlauge aus Natriumchlorid). Auch in der Bundesrepublik und in vielen anderen Landern wurden in Fischen aus Binnengewassern Quecksilbergehalte festgestellt, die auf industriebedingte Kontaminationen hinwiesen. Die Berichterstattung in den Medien (vor allem in USA und in der Bundesrepublik) erweckte den Eindruck einer weltweiten, standig zunehmenden Quecksilberkontamination und schilderte die wahrscheinlichen Folgen fur die Menschheit in den dustersten Farben. Mit der Beschlagnahme von uber 10 Millionen Dosen Thunfisch und dem Verbot des Verkaufs von Schwertfisch in den Vereinigten Staaten wurde im Dezember 1970 ein Hohepunkt der in der Offentlichkeit entstandenen Erregung erreicht [296]. L. J. GOLDWATER, Professor fur Offentliches Gesundheitswesen und eine Autoritat auf dem Gebiet der Quecksilbertoxikolo-

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gie, schrieb 1971: ,,Das journalistische Geschrei uber das ,,Quecksilberproblem" hat in der Offentlichkeit einen Alarmzustand ausgelost, der an Hysterie grenzt" [297]. Nur langsam setzte sich die Einsicht durch, daB es zwar lokale Kontaminationsprobleme gab, darj es jedoch (im Gegensatz zur damaligen Situation bei Blei) keine Anzeichen einer zunehmenden weltweiten Quecksilberkontamination gab. An bis zu 90 Jahre alten Thunfischexemplaren aus Museen durchgefiihrte Analysen ergaben etwa die gleichen Hg-Gehalte wie bei in neuerer Zeit gefangenen Proben. Ein Vergleich der Analysenergebnisse von STOCKaus den 30er Jahren mit neuen Untersuchungsergebnissen an Fischen und anderen Lebensmitteln zeigte kaum Unterschiede [298]. In Fischen hat STOCK bis zu 0,l (Thunfisch hat er leider nicht untersucht), in sonstigen Lebensmitteln zwischen 0,002 (Kartoffeln) und 0,07 (Rinderniere) mg Hg/kg gefunden - in sehr guter Ubereinstimmung mit 35 Jahre spater mittels Neutronenaktivierungsanalyse durchgefuhrten Messungen [299]. SCHELENZ und DIEHLstellten 1973 aufgrund von Untersuchungen an taglichen Gesamtnahrungsproben (Duplikatmethode) fest, daB es bei den auf den Markt kommenden Lebensmitteln in der Bundesrepublik Deutschland ein Quecksilberproblem nicht gab [300]. Hg-Emissionen konnen in anorganischer (Quecksilbersalze, metallisches Quecksilber) oder organischer Form (Alkylquecksilberverbindungen,insbesondere Methylquecksilber) erfolgen. Durch Mikroorganismen werden die wasserloslichen anorganische Verbindungen in Methylquecksilber umgewandelt, das sich in biologischem Material anreichern kann. Eine derartige Anreicherung erfolgt insbesondere in der Kette Plankton-Friedfische-Raubfische.In Raubfischen wird im allgemeinen mehr Quecksilber gefunden als in Friedfischen, in alteren (groBen) Exemplaren mehr als in jiingeren (kleinen). In der Verordnung uber Hochstmengen an Schadstoffen in Lebensmitteln wird dies beriicksichtigt, indem fur Raubfische wie Hecht, Lachs, Schwertfisch (und einige andere Arten) eine Hochstmenge von 1,0 mg Hg/kg gilt, fur sonstige Fische und Krusten- und Schalentiere 0,5 mg/kg. Methylquecksilber wird im Darm zu 95 YOresorbiert und verteilt sich im ganzen Korper, auch im Zentralnervensystem (ZNS), wo es seine Haupt-Giftwirkung entfaltet. Die altere Literatur betonte in diesem Zusammenhang die Fettloslichkeit des Methyl-Hg und vermutete eine Anreicherung vor allem im Fettgewebe, wahrend in neuerer Zeit auf die starke Bindung des Methylquecksilbers an Thiolgruppen hingewiesen wird. Letztere kommen in Proteinen und in anderen hydrophilen Verbindungen wie dem Glutathion vor, und so findet sich Methyl-Hg in allen wasser- und proteinreichen Geweben des Korpers. In der Nahrung enthaltene anorganische Hg-Verbindungen werden im Verdauungstrakt nur zu etwa 7 YO resorbiert und dringen sehr vie1 langsamer als Methylquecksilber in das ZNS und die Plazenta ein. In der Lebensmitteltoxikologie gilt dem Methylquecksilber wegen seiner im Vergleich zu anorganischen Hg-Verbindungen etwa lOfach hoheren Toxizitat das grorjere Interesse. Durch MaBnahmen wie das Verbot der Einleitung Hg-haltiger Industrieabwasser, der Verwendung Hg-haltiger Beizmittel fur Saatgut und Hg-haltiger Fungizide im Obstanbau haben Hg-Gehalte in Flurjfischen und vielen anderen Lebensmitteln deutlich abgenommen. In Abbildung 4.2a wird dies fur Fische aus dem Oberrhein gezeigt. Die steile Abnahme der Hg-Gehalte von 1976 bis 1980 (syste-

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Verunreinigungen o,8

Hg [mgkgl

0,7 -

W030,4-

0,3-

02.

-

0917 ' 1976 1978

"

1980

'

1982

1984

Abbildung 4.2a: Quecksilberpehalte von Fischen aus dern Oberrhein. Jahresrnittelwerte 1976-1983. Quelle: [301].

B8

Abbildung 4.2b Quecksilber- und Cadmiumfracht dcs Rheins, gemessen an der deutsch-niederIandischen Grenze, 1972-1988. Quelle: [302].

matische Untersuchungen wurden in der Zeit vor 1976 nicht durchgefuhrt) war eine Folge der seit Beginn der 70er Jahre erreichten Verringerung der Quecksilberkontamination des Rheins, wie sie Abbildung 4.2b zu entnehmen ist. Nach dem Jahre 1984 durchgefiihrte Messungen haben nur eine geringe weitere Absenkung der Hg-Gehalte in Rheinfischen gezeigt. An einem naturlich (durch Auswaschen Hg-haltiger Mineralien) bedingten Hg-Gehalt des Rheinwassers und der Fische wird sich auch kunftig nichts andern lassen. Belgische Autoren haben auch in Meeresfischen aus kustennahen Gebieten der Nordsee im Zeitraum 1971 bis 1990 eine deutliche Abnahme der Hg-Gehalte beobachtet [303].In kiistenfernen Gebieten dagegen ist, in den Jahrzehnten seit entsprechende Analysen durchgefuhrt werden, keine Anderung erfolgt. Die Ausbringung von quecksilbergebeiztem Saatgut fuhrte fruher zu relativ hohen Hg-Gehalten in Geweben von Wild, das dieses Saatgut aufnahm. Bei Feldhasen, Fasanen, Wildenten und Wildgansen wurden besonders hohe Hg-Konzentrationen gefunden, besonders in Nieren und Lebern. Das 1982 erlassene gene-

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relle Anwendungsverbot fur quecksilberhaltige Saatbeizmittel bewirkte einen in raschen Ruckgang der Hg-Spiegel in Wild. Wahrend HOLLERER und CODURO Hasenlebern des Jagdjahres 1972/73 im Mittel 0,55 mgkg gefunden hatten [304], wiesen Proben der Jagdjahre 1982/83 und 1983/84 nach RIMKUS und WOLFnur 0,083 mg/kg Quecksilber auf [305]. Obwohl Moweneier im allgemeinen nicht als Lebensmittel betrachtet werden, sind sie hier von Interesse, weil im Rahmen der Umweltprobenbank des Bundes seit Jahren unter gleichbleibenden Bedingungen Eier von Silbermowen aus der Weser- und der Elbemiindung auf Quecksilber untersucht werden [306]. Durch Umweltschutzmaanahmen ist, ahnlich wie im Rhein, die Quecksilberkontamination in Weser und Elbe zuruckgegangen. Auf dem Gebiet der fruheren DDR wurden jedoch lange Zeit groBe Mengen quecksilberhaltiger Abwasser ungeklart in die Elbe eingeleitet und haben diese bis in ihr Mundungsgebiet kontaminiert. Diese Verhaltnisse spiegeln sich (Abbildung 4.3) im unterschiedlichen zeitlichen Verlauf der Hg-Gehalte von Moweneiern der Brutgebiete auf den Inseln Mellum (Weser) und Trischen (Elbe). JECFA hat 1972 einen PTWI von 3,3 pg Methyl-Hg oder 5 pg Gesamt-Hg pro kg Korpergewicht festgesetzt, also bei 60 kg Korpergewicht 200 pg Methyl-Hg oder 300 pg Gesamt-Hg pro Woche. In neueren WHO-Verlautbarungen wurden diese Werte bestatigt [307]. Nach den Angaben des Ernahrungsberichts 1976 (Tabelle 4.2) schien der FAO/WHO-Wert fur Quecksilber in der Bundesrepublik zu 2/3 ausgeschopft zu werden. Die damalige Datenbasis war jedoch, ahnlich wie hinsichtlich der Bleizufuhr, wenig zuverlassig. Erst der Erniihrungsbericht 1984 konnte sich auf reprasentative Daten stutzen. Inzwischen sind die Quecksilbergehalte soweit gesunken, daa sie in Tagesrationen, die keinen Fisch enthalten, mit den verfugbaren Analysemethoden nicht mehr zuverlassig bestimmt werden konnen. In den meisten Gesamtnahrungsstudien der letzten Jahre ist daher Quecksilber nicht mehr bestirnmt worden. Im Rahmen des Umwelt-Survey 1990-1991

I

4.5

-+ Trischen

4

3.5

3

2 1.5 1

03

1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995

Abbildung 4.3: Quecksilbergehalte in Silbermoweneiern aus dem Miindungsgebiet der Elbe (Insel Trischen) und der Weser (Insel Mellum), 1988-1995. Quelle: [306].

108

Verunreinigungen

Tabelle 4.2: Quecksilberzufuhr durch Verzehr von Lebensmitteln Duldbar nach FAOWHO 1972 13261 bei 60 kg Korpergewicht 300, bei 70 kg 350 Quelle, Berichtsjahr, Zitat (Zeitraum der Erhebung)

Methode

puglPerson.Woche

Ernahrungsbericht 1976 [2541 (bis etwa 1974)

Mittelwert aus Literaturdaten

205

BfE Karlsruhe 1983 12551 (1981)

I Duplikat, 26 Frauen

ti

4 Tage

147

Ernahrungsbericht 1984 [129] (bis etwa 1982)

Warenkorb

110

Ernghrungsbericht 1988 [2061 Ibis etwa 1986)

Warenkorb

117

Stelz et al. 1990 [2561 (19881)

Tagesrationen aus Krankenhauskuchen

< 70

Wilhelm et a1.1995 [3081 (1988-89)

Duplikat. 47 Kinder B 2 Tage (Umgerechnet auf 70 kg KBrpergew.1

ohne Fischkonsum: 8 bei tBgl. Fischkonsum: 61

Ellen 1975 12581 (1974-1976)

Warenkorb

77

Van Dokkum et al. 1989 [3091 (1984-86)

Warenkorb

5

Ysart et al. 1999 [2601 (1976)

Warenkorb

35

Ysart et al. 1999 [2601 (1994)

Warenkorb

28

Warenkorb

13

Tagesrationen aus Rekrutenschule u.a.