Thema 2 Natürliche und Umweltschadstoffe

Mykotoxine sind toxische Verbindungen, die von bestimmten Pilzarten in der Regel unter Stressbedingungen gebildet werden (Mostrom, 2016). Schimmelpilze, die Mykotoxine produzieren, können auf zahlreichen menschlichen und tierischen Lebensmitteln wie Getreide, Trockenfrüchten, Nüssen und Gewürzen wachsen, aber auch auf Sellerie, Traubensaft, Äpfeln und anderen Produkten. Mykotoxine gelangen in die Nahrungskette durch Schimmelpilzbefall von Nutzpflanzen vor und nach der Ernte, während der Lagerung, auf/in den Lebensmitteln selbst, oft unter warmen, feuchten und nassen Bedingungen. Die meisten Mykotoxine sind chemisch stabil und überleben die Lebensmittelverarbeitung (USDA, 2013).

Die häufigsten Mykotoxine in Lebensmitteln und Details dazu finden Sie in der folgenden Tabelle.

Quelle: Modul “Mykotoxine” dieses Kurses.

Schalentiere, wie Miesmuscheln, Venusmuscheln, Jakobsmuscheln, Austern, Hummer, Krebse und Garnelen, ernähren sich hauptsächlich von marinem Phytoplankton (D’Mello, 2003). Phytoplankton sind mikroskopisch kleine Meeresalgen, so genannte Mikroalgen, die Chlorophyll enthalten und Sonnenlicht benötigen, um zu leben und zu wachsen (National Oceanic and Atmospheric Administration, 2021). Einige spezifische Arten dieser Mikroalgen können im Wasser übermäßig wachsen und giftige Verbindungen produzieren, die auf Schalentiere und damit auf den Menschen übertragen werden (Washington State Department of Health, n.d.). So können Schalentiere als Überträger verschiedener Schalentiervergiftungssyndrome fungieren, wie z.B. paralytische (PSP), amnestische (ASP), diarrhöische (DSP), neurotoxische (NSP) und Ciguatera (CFP) (South et al., 2011). Weitere Informationen zu diesen Syndromen finden Sie in der folgenden Tabelle.

Muscheln, die Toxine enthalten, sehen nicht anders aus oder schmecken anders als unbedenkliche Muscheln. Außerdem werden durch das Kochen die Algen, die die Toxine produzieren, abgetötet, nicht aber die Toxine selbst. Es gibt kein Gegenmittel für Muschelvergiftungssyndrome. In schweren Fällen besteht die einzige Behandlung in der Verwendung eines Beatmungsgeräts und von Sauerstoff, bis das Toxin aus dem menschlichen Körper ausgeschieden ist und eine vollständige Genesung eintritt (Washington State Department of Health, n.d.-b).

Quelle: D’Mello, 2003; Friedman et al., 2008; Washington State Department of Health, n.d.-a; Washington State Department of Health, 2018a; Washington State Department of Health, 2018b; Watkins et al., 2008

Dioxine und PCB sind persistente organische Schadstoffe in der Umwelt, die weltweit in Boden, Wasser, Pflanzen und tierischem Gewebe gefunden wurden (Codex Alimentarius, 2018). Dioxine können als unbeabsichtigte Nebenprodukte bei einigen Herstellungsverfahren und Verbrennungsprozessen (z.B. Müllverbrennung) entstehen. PCBs sind absichtlich hergestellte Chemikalien, die jahrzehntelang hergestellt wurden, bevor ihr Inverkehrbringen und ihre Verwendung 1985 verboten wurden (Malisch & Kotz, 2014).

Aufgrund ihres weitverbreiteten Vorkommens in der Umwelt sind diese Chemikalien in praktisch allen Lebensmitteln enthalten, was den Hauptweg für die Exposition des Menschen darstellt (South et al., 2011). Lebensmittel tierischen Ursprungs, die eine hohe Fettkonzentration aufweisen, wie fetter Fisch, Fleisch und Milchprodukte, sind die Hauptquelle (Malisch & Kotz, 2014). Zu den praktischen Ansätzen der Lebensmittelzubereitung zur Verringerung von Dioxinen und PCB gehören das Enthäuten, das Abschneiden des Fetts und die Entsorgung von Bratfett und Pochier-/Kochflüssigkeiten (Codex Alimentarius, 2018). Obwohl das Entfernen von Fett die Dioxin- und PCB-Konzentration deutlich senken kann, werden durch solche Praktiken auch fettlösliche Nährstoffe und andere nützliche Verbindungen (wie ω-3-Fettsäuren) reduziert. Daher ist es wichtig, bei der Lebensmittelzubereitung sowohl Risiken als auch Nutzen sorgfältig abzuwägen (Codex Alimentarius, 2018).

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Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe sind persistente organische Schadstoffe in der Umwelt, die bei unvollständigen Verbrennungsprozessen von Erdöl und Kohle und anderen organischen Materialien entstehen (South et al., 2011). Die Exposition gegenüber diesen Verbindungen kann beim Menschen genotoxische (Schädigung der DNA) und krebserregende Wirkungen hervorrufen (South et al., 2011). Die Kontamination von Lebensmitteln durch PAK kann durch direkte Umweltexposition (Luft, Wasser, Boden), durch Migration aus Verpackungsmaterialien oder durch Lebensmittelverarbeitungsmethoden wie Erhitzen, Trocknen, Räuchern, Grillen oder Braten erfolgen (South et al., 2011; Birch & Bonwick, 2019).

Obwohl die in Lebensmitteln tierischen Ursprungs nachgewiesenen Werte in der Regel gering sind, sind bestimmte Lebensmittel wie geräuchertes Fleisch sowie Fisch und Schalentiere, die in ölkontaminierten Gewässern gezüchtet werden, besorgniserregend (South et al., 2011). Weitere Lebensmittel sind Fette und Öle, einschließlich Kokabutter, getrocknete Kräuter und Gewürze, Bananenchips, verarbeitete Lebensmittel auf Getreidebasis, Säuglingsnahrung und Nahrungsergänzungsmittel (Birch & Bonwick, 2019).

Die PAK-Bildung in Lebensmitteln hängt von der Garmethode, der Garzeit und der Art der Marinaden ab (Birch & Bonwick, 2019). Zum Beispiel führen längere Frittierzeiten in Pflanzenölen oder die wiederholte Verwendung des Öls zu hohen PAK-Konzentrationen. Daher sollte die wiederholte Verwendung von Speiseölen auf jeden Fall vermieden werden (Birch & Bonwick, 2019).

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Schwermetalle sind natürliche Stoffe, die aus der Erdkruste stammen und überall auf der Welt vorkommen (Lawley et al., 2012). Sie sind schon in sehr geringen Mengen giftig und gelten als schädlich für Tiere und Menschen (South et al., 2011). Die Schwermetalle, die in der Nahrungskette am meisten Sorge bereiten, sind Quecksilber, Kadmium, Arsen und Blei (Lawley et al., 2012). Die Hauptverschmutzungsquellen sind die Industrialisierung, der Bergbau, die Müllerei, die Verbrennung fossiler Brennstoffe und Agrochemikalien, die Schwermetalle in landwirtschaftliche Böden und Gewässer einbringen (Kumar et al., 2019). Pflanzen nehmen Schwermetalle aus kontaminierten Böden auf und reichern sie in ihren Geweben an (Deshpande, 2002). Der Verzehr von kontaminierten Pflanzen kann daher zu Gesundheitsrisiken bei Tieren und Menschen führen (Kumar et al., 2019). Sobald Schwermetalle in die Nahrung aufgenommen werden, können sie nicht mehr entfernt werden und reichern sich an.

Laut Lawley et al. (2012) ist Quecksilber hauptsächlich in Fisch und Schalentieren enthalten, aber auch Trockenfrüchte, Pilze und Gemüse sind Quecksilberquellen. Thunfisch und Schwertfisch enthalten im Allgemeinen mehr Quecksilber als andere Fische, weshalb ihr Verzehr niedrig gehalten werden sollte. Eine übermäßige Aufnahme von Quecksilber führt zu Hirnschäden, allergischen Reaktionen und nachteiligen Auswirkungen auf die Fortpflanzung. Kadmium findet sich häufig in Getreide, Obst und Gemüse, aber auch in Fleisch, Fisch, Krebstieren, Weichtieren und Kopffüßern. Eine übermäßige Aufnahme von Kadmium führt zu Durchfall, Magenschmerzen, Schädigung des Immunsystems, Nierenschäden und möglicherweise Unfruchtbarkeit. Arsen findet sich hauptsächlich in Fisch und anderen Meeresfrüchten. Süßwasserfische haben einen 10-mal geringeren Arsengehalt als Meeresfische. Eine übermäßige Aufnahme von Arsen verursacht Haut-, Lungen- und Herzerkrankungen, Magen-Darm-Erkrankungen und möglicherweise Krebs. Blei ist in hohen Mengen in Wein, Wildfleisch und Fisch enthalten. Eine übermäßige Aufnahme von Blei führt zu erhöhtem Blutdruck, Nierenschäden und verminderter Fruchtbarkeit.

In vielen Ländern wurden Höchstwerte für Schwermetalle festgelegt, daher ist es wichtig, die gesetzlichen Grenzwerte zu kennen, die für den Export von Lebensmitteln gelten (South et al., 2011).

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Nitrate gelten eher als Gefahr für die Umwelt und das Wasser als für Lebensmittel (South et al., 2011). Sie sind praktisch in allem enthalten, was wir essen und trinken, und sind in der Regel in den in Lebensmitteln und Wasser gefundenen Mengen ungiftig (Deshpande, 2002). Unter Beteiligung von Bakterien, die in Lebensmitteln, im Speichel und im Magen-Darm-Trakt vorkommen, wird Nitrat in Nitrit umgewandelt, das an sich giftig ist. Nitrite werden in der Regel direkt den Lebensmitteln zugesetzt, insbesondere bei der Pökelung von Fleisch und Fisch (Deshpande, 2002).

Nitratgehalte in Nutzpflanzen werden im Allgemeinen nicht als Gefahr für die Lebensmittelsicherheit angesehen, können aber dennoch gesundheitsschädliche Auswirkungen haben. Grünes Blattgemüse enthält in der Regel höhere Nitratgehalte als die meisten anderen Lebensmittel, und in der Europäischen Union (EU) und im Codex wurden Höchstgehalte für Nitrate in Spinat und frischem Salat festgelegt (South et al., 2011).

Nach Angaben des Gesundheitsministeriums von Minnesota (2018) kann eine hohe Nitratkonzentration eine potenziell tödliche Erkrankung namens Methämoglobinämie verursachen. Eine Person, die an Methämoglobinämie leidet, kann eine erhöhte Ruheherzfrequenz, Schwäche, Übelkeit und in schweren Fällen den Tod erleiden. Erwachsene können aufgrund eines hohen Nitratgehalts im Trinkwasser eine Methämoglobinämie entwickeln, aber die empfindlichste Bevölkerungsgruppe sind Säuglinge unter sechs Monaten, da die Wahrscheinlichkeit der Zubereitung von Säuglingsnahrung mit nitratreichem Wasser steigt.

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Fluorid ist überall auf der Welt vorhanden, und wir nehmen es im Allgemeinen in kleinen Mengen zu uns (Kanduti et al., 2016). Es ist in Fleisch, Fisch und Getreide enthalten, in höheren Konzentrationen in Sardellenkonserven, Obstkonserven, gemahlenen Hühnerfleischprodukten, Schokoladenmilch und Nahrungsergänzungsmitteln für Babys (Kanduti et al., 2016)..

Neben diesen Lebensmitteln kann Fluorid auch im Trinkwasser vorhanden sein, da es in einigen Ländern präventive Programme zur Fluoridierung des Trinkwassers gibt, um Karies zu verhindern (Kanduti et al., 2016). In Europa fluoridieren derzeit nur Irland und ausgewählte Regionen im Vereinigten Königreich und in Spanien das Trinkwasser (GD Gesundheit und Verbraucherschutz, 2010). Andere Länder, z.B. Deutschland, Frankreich und die Schweiz, haben präventive Programme zur Fluoridierung von Milch und Salz (Kanduti et al., 2016). Fluorid kann auch in Materialien vorkommen, die bei der Lebensmittelzubereitung verwendet werden, z.B. in Teflon-Kochgeschirr (Kanduti et al., 2016).

Berichte zeigen, dass Fluorid eine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen kann und mit Krebs, Knochengesundheit und Störungen des Hormonsystems in Verbindung gebracht wird (South et al., 2011). Eine kontinuierliche Anreicherung von Fluorid im menschlichen Körper kann zur Verkalkung der Gelenke und sogar zum Tod führen (Deshpande, 2002). Akute Toxizität tritt nach der Aufnahme einer großen Menge Fluorid über einen kurzen Zeitraum auf. Zu den Symptomen einer Fluoridvergiftung gehören Übelkeit, Bauchschmerzen, blutiges Erbrechen und Durchfall. Weitere mögliche Auswirkungen sind Schwäche, übermäßiger Speichelfluss, Lungenstörungen, Herzinsuffizienz, Muskellähmung und Krämpfe der Extremitäten (Deshpande, 2002).

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