7 Exemplarische Rückstände und Verunreinigungen

7.1 Pestizide

Wichtige Arten von Pestiziden sind: Insektizide, Akarizide (gegen Milben), Nematodizide, Fungizide (früher Kupfersalze und Schwefelpulver) sowie Herbizide.

Kontaktpestizide werden nur von außen aufgebracht und wirken schon bei Berührung. Systempestizide werden über die Wurzel aufgenommen, wirken nur bei Fraß und schonen deshalb andere Organismen.


7.1.1 Insektizide und Akarizide

DDT (Dichlor-diphenyl-trichlorethan)
DDT, heute in vielen Ländern verboten, wird immer noch in die Dritte-Welt-Länder verkauft. Es ist ein wenig flüchtiges CKW mit hoher Persistenz. Vor allem häuft es sich im Fettgewebe als typisches Summationsgift an. Es wird allerdings durch resistente Insekten unter Abspaltung von HCl abgebaut. Dadurch verändert sich die Geometrie des Moleküls von gewinkelt zu flach. Es passt dann nicht mehr in die spezifischen Rezeptoren. Die Abbaustoffe sind als DDD und DDE bekannt.

Dicoferol
Dieses Akarizid findet beim Obstanbau Anwendung. Es ist dem DDT chemisch sehr ähnlich.

Toxaphen
Insektizid-Mischung aus ca. 180 chlorierten Camphenderivaten. Es wirkt vorwiegend gegen beißende Insekten und ist bienenungiftig. Daher kann es in blühenden Kulturen (Baumwollfelder) genutzt werden. Obgleich Toxaphen seit 1974 verboten ist, kann man es immer noch nachweisen.

Lindan (Gamma-HCH, Hexachlorcyclohexan)
Dieses wichtigste Insektizid gehört ebenfalls zu den nicht flüchtigen CKW. Gebildet wird es durch Fotochlorierung von Benzol. Deshalb gibt es wie bei den Dioxinen viele Isomere unterschiedlichster Wirksamkeit.

Parathion (E 605 (1))
Diese Verbindung ist ein Beispiel für Organophosphorsäureester. Hierzu gehören aber auch Malathion (2) sowie die Kampfstoffe VX (3), Soman (4), Tabun (5) und Sarin (6).

Abb. 46: Organophosphorsäureester

Die letale Dosis LD100 von E 605 für den Menschen ist 0,1-0,2 g. Diese kann schon beim Versprühen (Aerosol) über Lunge, Nasenschleimhäute oder durch Hautresorption aufgenommen werden. Der p-Nitrophenylrest für sich ist schon giftig, weil er als Atmungskettenentkoppler wirkt. Zusätzlich ist p-Nitrophenol ein starkes Allergen.

Zur Wirkung von Organophosphorsäureester eine Vorbemerkung: Es gibt aus Regelungsgründen zwei konkurrierende Nervensysteme: Sympathicus und Parasympathicus (Vagus). Ersterer regt Kreislauf und Atmung an, aktiviert den Schließmuskel der Blase und öffnet die Pupille. Das andere System hemmt Herztätigkeit und Atmung, lähmt den Schließmuskel der Blase und schließt die Pupille.
Transmittersubstanz des Vagus ist der Ester Acetylcholin, der die Synapsenmembranen für die Reizleitung durchgängig macht. Acetylcholin wird sofort nach Durchtritt des Reizes durch das Enzym Acetylcholin-esterase zerlegt und damit inaktiviert. Die Reizübermittlung wird unterbrochen.

Organophosphorsäureester wirken in den Synapsen als Hemmer der Acetylcholin-esterase, indem sie sich irreversibel mit dem aktiven Zentrum des Enzyms verbinden. Folglich sammelt sich Acetylcholin an. Das parasympatische Nervensystem (Vagus) wird dadurch auf Dauerbetrieb geschaltet. Typische Vergiftungserscheinungen sind folglich die der überschießenden, ungehemmten Vaguswirkung: Abstellen von Kreislauf und Atemtätigkeit, Auslaufen der Blase, Schließen der Pupille (etc.).

Akut mit E 605 Vergifteten gibt man Atropin, das die Bindungsstelle von Acetylcholin in den Synapsen aufgrund struktureller Ähnlichkeiten irreversibel blockiert, aber nicht dessen physiologische Wirkung (Weiterreichen des Erregungsimpulses) hat. Grund ist die geringere Grenzflächenaktivität von Atropin gegenüber Acetylcholin. (Letzteres gleicht strukturell einer Invert- oder Neutralseife.) Damit unterbricht Atropin den Dauerreiz; es wird das sympatische System allein wirksam, das das Herz zum raschen Schlagen anregt. Inzwischen wird so lange neue Acetylcholin-esterase synthetisiert, bis deren Menge ausreicht, das vagabundierende Acetylcholin abzubauen. Danach hat man wiederum mit den Folgen der Atropinvergiftung zu kämpfen.

Tollkirsche (Atropa belladonna)
(Foto: Blume)

Hexachlorbenzol (HCB)
Dieser Stoff, ein Insektizid, ist wegen seiner schlechten Abbaubarkeit und deshalb hohen Persistenz bedenklich. Er enthält zusätzlich synthesebedingt Dioxine. HCB bildet sich - analog zu den Dioxinen - bei Verbrennungsvorgängen. Es ist zugleich ein leicht nachweisbarer Indikator für die Bildung von (schwerer nachweisbaren) Dioxinen.

Nicotin und Pyrethrum
Beide Stoffe sind als Alkaloide natürliche Insektizide. Pyrethrum findet sich als Stoffgruppe in Korbblütlern, die in Mittelafrika oder auf dem Balkan wachsen. Angeblich ist es neben Nicotin (-> Abb. 47) das stärkste natürliche Fressgift. Da Pyrethrum nicht ganz umweltneutral ist, ergibt sich u. a. überraschenderweise auch daraus, dass die größten Anbauflächen ausgerechnet in Ruanda in der Zone der Berggorillas liegen, deren Existenz durch die Nachfrage nach Pyrethrum durch umweltbewusste Europäer ernsthaft bedroht ist.

Abb. 47: Nicotin als klassisches Insektizid


7.1.2 Fungizide

Thiram
Dieses Fungizid gegen Schorf enthält die typische Schwefelanhäufung, mit der viele Pilze nicht fertig werden.

Captan
Captan ist ein Fungizid, das bei den behandelten Pflanzen zugleich Wachstum und Fruchtbildung fördert.


7.1.3 Herbizide

Es gibt Pflanzenhormone (Auxine), die den Spitzenwuchs fördern. Ein Beispiel ist die 3-Indolyl-essigsäure:

Deren Derivate, die Auxinanaloge, sind so wirksam, dass sich die Pflanzen unter ihrer Einwirkung zu Tode wachsen. Beispiele sind:

a. 2,4-D
Die 2,4-Dichlorphenoxy-essigsäure wirkt besonders auf Dikotyle (Hedrich, Ackerwinde).

b. 2,4,5-T
2,4,5-Trichlorphenoxy-essigsäure ist ein Totalherbizid. Sie enthält als herstellungsbedingte Verunreinigung das Sevesogift TCCD (Tetrachlor-dibenzodioxin) und ist deshalb teratogen.

c. Agent Orange
Zur Entlaubung von Kriegsgebieten wurden vor allem 1:1-Mischungen der n-Butylester von 2,4-D und 2,4,5-T eingesetzt. (Der Name der Mischung war Agent orange.)

Amitrol
Dieses Herbizid wirkt gegen Monokotyle wie die Quecke.

Atrazin
Dieses Gift gehört zu der Reihe der nichtflüchtigen CKW. Es wird gegen Unkräuter bei Mais- und Spargelanbau eingesetzt. Da hier besonders sandige Böden eine Rolle spielen, wandert Atrazin leicht ins Grund- oder Oberflächenwasser. Seine Verwendung ist inzwischen verboten. Biologisch unbedenkliche Ersatzstoffe sind fünf- bis sechsmal teurer als Atrazin.


7.2 Weitere Rückstände

Ein wichtiges Beispiel ist Nitrat, das durch Überdüngung in viele als besonders gesund geltende Frischgemüsesorten gelangt. Hier sollte man, ähnlich wie bei den Pestiziden besprochen, mehr auf saisonale Obst- und Gemüsesorten ausweichen, also weniger Treibhausprodukte kaufen.


7.3 Gesundheitsschädigende natürliche Pflanzeninhaltsstoffe

Hier gibt es besonders viele Beispiele (-> Abb. 48):

- Blausäure in Bittermandeln, aber auch in Apfel- oder Kirschkernen als Baustein des Amygdalins. Letzteres bildet beim Erwärmen auch den Mandelaromastoff Benzaldehyd.
- Oxalsäure in Rhabarber oder Sauerampfer: Gefahr von Nierensteinen (Calciumoxalat).
- Toxische Proteine in ungekochten Stangenbohnen.
- Alkaloide, etwa in Nachtschattengewächsen (Kartoffelfrüchten), Tabak, Stechapfel, Tollkirsche und anderen Nutzpflanzen oder Wildkräutern, sind oftmals hochtoxische Verbindungen.
- Cumarin, der Geruchsstoff des Waldmeisters, ist ein Allergen.
Cumarinderivate aus angegorenem Gemüse rufen innere Blutungen hervor, da sie wegen ihrer Ähnlichkeit mit Vitamin K1 die Blutgerinnung hemmen. (Das Dimere, Dicumarol, wird deshalb als Rattengift verwendet.)

Abb. 48: Toxische Pflanzeninhaltsstoffe Cumarin (1), Furocumarin (2), Amygdalin (3), Muscarin (4) und Safrol (5)

- Furocumarine wirken unter Einwirkung von Licht allergen bis cancerogen. (Sie sind in Bärenklau oder Herkulesstaude, aber auch in frischen Feigen, Sellerie und Petersilie enthalten.) Ein weiteres Furocumarinderivat ist übrigens Aflatoxin (-> 7.5).
- Gifte höherer Pilze. Hierunter findet man Alkaloide wie Muscarin aus dem Fliegenpilz, lebertoxische Peptide wie Phalloidin aus dem Knollenblätterpilz, aber auch Allergene wie bestimmte Proteine des Kremplings.
- Ätherische Öle aus Muskatnuss oder Petersilienfrucht sind toxisch. Im Campheröl, das früher Zahnpasta oder Kaugummi zugesetzt wurde, ist das cancerogene Safrol enthalten.


7.4 Natürliche Toxine in Fischen und Muscheln

Spezielle Fische enthalten giftige Organe, die vor der Zubereitung entfernt werden müssen. In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, dass gerade Muscheln und Austern alle möglichen Umweltgifte und Mikroorganismen speichern.


7.5 Toxine in verdorbenen Lebensmitteln


7.6 Verunreinigungen in falsch behandelten Lebensmitteln

Hierhin gehören Nitrosamine oder Lösemittel als Rückstand in extrahierten Fetten, aber auch Peroxide in zu hoch erhitztem oder gealtertem Fett.


7.7 Tiermedizinische Rückstände

Tiermast wird wie eine industrielle Produktion betrieben. Dabei sind die Tiere eng zusammengepfercht, hochgezüchtet, psychisch gestresst und unterliegen deshalb einer hohen Infektionsgefahr.

Da Tiermedikamente auch für die Humanmedizin von Bedeutung ist, dürfen Rückstände nicht in die Nahrung gelangen. Oft genug wird die notwendige Wartezeit vor dem Schlachten jedoch nicht eingehalten.

Antibiotika
Bei Infektionskrankheiten, aber auch vorbeugend werden Tiere mit Antibiotika gefüttert. Das geschah eine Zeit lang sogar mit Penicillin. Heute werden vor allem Breitbandantibiotika aus der Gruppe der Macrolide (Aureomycin, Tetracyclin) eingesetzt. Man beobachtet zunehmende Resistenz (Hospitalismus) bei Bakterien und Allergien bei Menschen. Chloramphenicol ist ein Beispiel für ein besonders starkes Allergen.

Anthelmintika
Arzneimittel gegen Würmer.

b-Blocker
Diese auch in der Humanmedizin bedeutsamen Stoffe werden als Beruhigungsmittel eingesetzt.

Thyreostatika
Schilddrüsenhemmer setzen die Funktion der Hormondrüse herab. Dies führt zur Drosselung des Grundumsatzes und damit zur Beruhigung, aber auch zur Wassereinlagerung ins Gewebe.

Steroidhormone
(ähnlich den Sexualhormonen oder Cortison) werden als Anabolika eingesetzt. Andere Medikamente enthalten cortisonartige Steroide zur Unterdrückung von Immunreaktionen und zur Abschwellung von Schleimhäuten und Schleimregulation.

Salbutamol
Ein Hustenmittel der Humanmedizin, das illegal als Anabolikum bei der Kälbermast verwendet wurde. Es ähnelt chemisch dem Adrenalin. Seine Wirkung beruht auf Bronchialerweiterung, aber auch auf Schleimregulation durch Beeinflussung des Wasserhaushalts.


7.8 Umweltrelevante Chemikalien als Fremdstoffe

Hierbei handelt es sich um Rückstände von Bedarfsgegenständen, Lösemitteln, Baumaterial (usw.).


7.8.1 Anorganische Kontaminanten

Diese können aus Geschirr, Gläsern, Verpackung und anderen Kunststoffen, Baumaterial sowie über den Luftpfad aus der Umgebung eingetragen werden. Hierzu gehört auch Asbest.

Besonders problematisch sind die Schwermetalle als Summationsgifte. Einige Beispiele:

- Blei
aus Zinngeschirr, niedrigschmelzenden Glasuren, aus Auspuffabgasen über Luftpfad oder pflanzliche Kost.
- Cadmium
wurde erst 1955 als giftig eingestuft (Itai-Itai-Krankheit nahe einer Zinkhütte in Japan). Es ist in bestimmten Lebensmitteln wie einigen Pilzen und Innereien von Wildtieren enthalten.
- Quecksilber
findet sich ebenfalls in Innereien von Wildtieren, vor allem aber als metallorganische Verbindung in den Ausgasungen von Altlasten.

Zur Situation muss festgehalten werden, dass die Blei- und Quecksilberkontaminationen der Lebensmittel abnimmt, da es hierfür gute gesetzliche Regelungen gibt. Man kennt die Quellen und warnt deshalb vor ihnen. Bedenklich sind die Schwermetalle als Bestandteile von Glas und Keramik. Diese können vor allem beim Zubereiten von sauren Speisen in die Lebensmittel gelangen.

Cadmium gelangt immer noch durch Klärschlammdüngung als Rückstand in Leinsamen und Mohn und ist gelegentlich auch im Weizen (aber nicht im Roggen) zu finden. Diese Pflanzen können sogar zur Sanierung cadmiumbelasteter Felder eingesetzt werden.

Die Schwermetallbelastung wäre nicht so groß, wenn es nicht die sauren Niederschläge gäbe. Hierdurch werden ansonsten im Boden fixierte Schwermetall-Ionen mobilisiert und gelangen in Grundwasser, Pflanzen und Weidetiere.

- Eisen, Aluminium
Der saure Regen wird ebenfalls für das Freisetzen von bislang als unbedenklich eingeschätzten Metallen wie Eisen und Aluminium, die in letzter Zeit immer mehr in Lebensmitteln auftauchen, verantwortlich gemacht. Bei der Toxizität scheint es sich u. a. auch um ein Mengenproblem zu handeln.
Aluminium gelangt weiterhin aus Kochgeschirr und Alufolie in die Lebensmittel.


7.8.2 Aromatische und halogenierte Verbindungen

Weichmacher
Hierbei handelt es sich um eine Gruppe von aromatischen Estern verschiedenster Zusammensetzung und hoher Persistenz, die die ansonsten glasartigen Kunststoffe in weiche geschmeidige Folien umwandeln. PVC-Folie enthält 20 - 60 % an Weichmachern. Bei diesen Stoffen handelt es sich um lipophile Verbindungen, die leicht durch Fette aus der Folie herausgelöst werden (z. B. Schnittkäse in PVC-Folie). Diese Gemische verschiedenster Zusammensetzung sind inzwischen in der Umwelt als kaum abbaubare Substanzen stark angereichert und finden sich deshalb in jedem Nahrungsmittel wieder. Die toxikologische Beurteilung ist nicht abgeschlossen.

Abb. 50: Weichmacher. Di-ortho-octylphthalat (1) und Tri-parakresylphosphat (2)

Benzol
Diese einfachste aromatische Verbindung steht nicht nur im Verdacht, cancerogen zu sein, sondern ist auch wegen der atmosphärischen Umwandlung zu Nitrobenzol bedenklich. Gegen die Freisetzung von Benzol beim Tankvorgang, bei dem pro Jahr um 100.000 t Benzol verdunsten, hat man Absaugrüssel an den Tanksäulen oder Aktivkohlefilter in den Tankentlüftungen erwogen.

Toluol
Zunächst war Toluol Ersatzstoff für das Lösemittel Benzol, bis man auch hier toxisches Potential vermutete. Seit überhaupt auf organische Lösemittel wie Toluol zunehmend verzichtet wird, beobachtet man immer weniger von diesen Stoffen in Lebensmitteln. (Analoges gilt für CKW.)

PAK
Die Leitsubstanz für diese Aromaten ist Benzo[a]pyren (3,4-Benzpyren). Man beobachtet z. Zt. eine deutliche Abnahme der Konzentration dieser cancerogenen Stoffklasse in Lebensmitteln wie Räucherschinken oder Kassler Fleisch.

Flüchtige CKW
Beispiele sind Lösemittel wie PER (Perchlorethylen) oder Tri (Trichlorethylen). Die MAK-Werte sind mit 0,1 ppm sehr niedrig angesetzt. Quelle für PER in vielen fetthaltigen Lebensmitteln waren u. a. chemische Reinigungen, die in Einkaufszentren betrieben wurden. Außerdem werden Tierkadaver mit PER behandelt, um die letzten Fettreste herauszulösen. Die Fleischreste werden unter anderem zu Hühnerfutter verarbeitet. Konsequenz: Man findet PER sogar in Eiern.

Polyhalogenierte Aromaten
Hierunter findet man viele nichtflüchtige oder besser wenig flüchtige Verbindungen wie die polychlorierten Biphenyle (PCB) mit einem MAK-Wert von 0,01 ppm. Als besonders thermisch stabile Stoffe werden die PCB in Heizölen, Wärmeaustauscherflüssigkeiten und in Kondensatoren verwendet. Sie enthalten stets Dioxine.

Polychlorierte Phenole (PCP) dienen als Insektizide in Holz-, Leder- und Textilschutzmitteln. Sie gelangen durch Übertragung über Böden, Luftpfad und Regen auf Pflanzen und weiter ins Tier. Bedenklich ist die hohe Dioxinbelastung. Man verwendet heute Ersatzprodukte für PCP.

Dioxine und Dibenzofurane
In dieser Stoffgruppe sind die wohl stärksten anthropogenen Ultragifte enthalten. Sie sind Summationsgifte mit umstrittener Wirkung. Die Belastung im Körper minimiert man am besten dadurch, dass auch die Lebensmittelbelastung minimiert wird. (Hauptquellen für Dioxine und Dibenzofurane sind Verbrennungsanlagen, Industriealtlasten wie aus der Kupfergewinnung oder PCP-Gewinnung.) Das Problem ist die hohe Persistenz von Dioxin (Halbwertszeit 160 Jahre im Boden).


7.9 Radioaktive Nuklide

Diese stellen als Lebensmittelrückstand heute kein Problem mehr dar, wenn man einmal von der Grenzwertdiskussion (-> 5.4.2). absieht.

[Weiterblättern]


Diese Seite ist Teil eines großen Webseitenangebots mit weiteren Texten und Experimentiervorschriften auf Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie.
Letzte Überarbeitung: 16. November 2001, Dagmar Wiechoczek