Nach dem aktuellen Verbrauchermonitor des Bundesinstituts für Risikobewertung hat das Thema „Mikroplastik in Lebensmitteln“ in der Beunruhigungsskala der deutschen Verbraucher 2018 den zweiten Platz eingenommen.

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Der Aufreger

Nach dem aktuellen Verbrauchermonitor des Bundesinstituts für Risikobewertung (1) hat das Thema „Mikroplastik in Lebensmitteln“ in der Beunruhigungsskala der deutschen Verbraucher 2018 den zweiten Platz eingenommen und Themen wie „Glyphosat“, „Gentechnik“ und „Pflanzenschutzmittel in Lebensmitteln“ deutlich überholt.

Seit Jahrzehnten hat es kein Thema mehr in der Lebensmittelbranche gegeben, bei dem die öffentliche Aufregung weltweit so groß und gleichzeitig das faktische Wissen so klein ist. Da allein die Entwicklung einer wissenschaftlich tragfähigen Analytik gerade erst viele Universitäten beschäftigt, können bisherige Studien zwar erste Anhaltspunkte für das Vorhandensein von Mikroplastik liefern, eine sichere Mengenbestimmung ist jedoch noch nicht möglich.

Was ist Mikroplastik?

Hinsichtlich des Ursprungs wird primäres und sekundäres Mikroplastik unterschieden (2). Bei ersterem handelt es sich z. B. um Kügelchen aus Kosmetika oder Fasern aus Kunststoffbekleidung. Sekundäres Mikroplastik dagegen entsteht durch den Zerfall größerer Plastikteile unter dem Einfluss von Sonnenlicht, Oxidationsvorgängen und mechanischen Kräften, wie z. B. Reifenabrieb (3).

Bis heute gibt es keine international anerkannte Definition von Mikroplastik. Die europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) (4) definiert Mikroplastikpartikel mit einer Größe von 0,1 bis 5.000 Mikrometer. Derzeit ist die Bestimmung bei Größen unter einem Mikrometer schwierig. Für die eigentlich interessantere Kategorie der Nanoplastikpartikel mit einer Größe von 0,001 bis 0,1 Mikrometer gibt es bisher keine Bestimmungsmethoden in Lebensmitteln (4).

In Laborversuchen zeigte sich, dass die Aufnahme von Mikroplastik durch Zooplankton, Fische oder Muscheln zu Verhaltensveränderungen, Entzündungen und endokriner Disruption führen kann (5-7). Allein ist auch hier die Frage berechtigt, ob Mikroplastikpartikel hierfür die einzige oder gar wesentliche Rolle spielen. Denn in Wasser gibt es eine riesige Zahl natürlicher Partikel in gleicher Größe. So hat eine Untersuchung in der Elbe gezeigt, dass nur zehn von einer Million identifizierter Partikel aus Plastik waren (8).

Die Herkunft von Mikroplastik

Zeitungsartikel mit Titeln wie „Winzige Plastikteilchen sind flächendeckend in Gewässern“ (Süddeutsche Zeitung, 15.03.2018) sensibilisieren die breite Öffentlichkeit immer weiter für dieses Thema. Dabei werden oft die verschiedenen Umweltprobleme zu Unrecht miteinander vermischt. So tragen die deutschen Plastikflaschen, die zu fast 100 Prozent recycelt werden nicht zur Plastikverschmutzung der Meere bei. Sie könnten aber durch Abrieb Mikroplastik abgeben. Es gibt jedoch neben der Verpackung auch noch eine Unmenge anderer möglicher Herkünfte. So hat das Fraunhofer „UMSICHT“-Institut die Mikroplastikemissionen in Deutschland abgeschätzt (9). Von rund 330.000 Tonnen pro Jahr entfällt der mit Abstand größte Teil auf den Abrieb von Reifen. Auf den Plätzen folgen Kompost (u.a. ein Problem für den Eintrag in landwirtschaftliche Flächen), Abrieb von Bitumen etc. Der Abrieb von Kunststoffverpackungen dagegen liegt im Mittelfeld, in der gleichen Größenordnung wie der Abrieb von Schuhsohlen oder Kunstrasenplätzen der Fußballer. Das gerne diskutierte Mikroplastik in Kosmetik ist mengenmäßig unbedeutend.

Fake-Meldungen und valide Nachweise

Die Meldung, Mikroplastik sei in Bier und Honig gefunden worden (10-11), wurde medial vielfach aufgegriffen und mit bisweilen dramatischen Schlagzeilen wie „Mikroplastik in Bier - potentiell tödliche Fasern“ (TAZ, 05.06.2014) versehen. Jedoch sind die in o.g. Studien angewendeten Untersuchungsmethoden nicht wissenschaftlich anerkannt. In der Kritik stehen die Probenvorbereitung, die Blindwertbestimmung oder nicht geeignete Nachweisverfahren. Untersuchungen an der TU München (TUM) konnten die Ergebnisse durch Anwendung der Raman-Mikrospektroskopie klar widerlegen. Diese Methode ist neben der Fourier-Transform-Infrarot-Mikrospektroskopie (FTIR) und der Pyrolyse-GC/MS ein valider Nachweis der chemischen Identität von Mikropartikeln (12-13). Doch einmal hergestellt, bleibt die Verbindung zwischen Bier und der neuen Umweltgefahr in den Medien präsent – schließlich werden viele Biere mittels des Kunststoffes PVPP (Polyvinylpyrrolidon) stabilisiert, was beispielsweise als eine potentielle Quelle für Mikroplastik gesehen werden kann (14).

Wasser, ob als Grund- und Oberflächenwasser, ob aus der Leitung oder abgefüllt in Flaschen oder Getränkekartons, ist aktuell weltweit am häufigsten zum Thema Mikroplastik in den Medien präsent. Es bedarf keiner aufwändigen Probenaufbereitung. Wissenschaftler in Münster haben in einer Studie 38 Mineralwässer in unterschiedlichen Verpackungen untersucht, um festzustellen, inwiefern diese Einfluss auf die Anzahl an Mikropartikeln nehmen (15). Analysiert wurde stilles und mit Kohlensäure versetztes Wasser in Einweg- und Mehrweg-PET, Glasflaschen und Getränkekartons. Nach sehr gründlicher Probenbearbeitung erfolgte der Nachweis der chemischen Identität der Partikel durch Raman-Mikrospektroskopie, welche Partikel ab einer Größe von fünf Mikrometer erfasste.

Bei Betrachtung der Anzahl an Mikroplastikpartikel (Abb. 2) konnte festgestellt werden, dass die Proben aus Mehrweg-PET-Flaschen mit 118 ± 88 Partikeln pro Liter gegenüber der Blindprobe (14 ± 13 Partikel pro Liter) die höchsten Partikelzahlen zeigten, während es bei Einweg-PET lediglich 14 ± 14 Partikel pro Liter waren, diese sich also statistisch nicht von den Blindwerten unterschieden. Die geringste Zahl an Mikroplastikpartikeln fand sich mit 11 ± 8 pro Liter in den Getränkekartons. Dafür gab es hier vergleichsweise viele Partikel größer als 50 Mikrometer, was am gehäuften Auftreten langer Cellulose-Fasern lag. Die Wässer aus Glasflaschen waren mit 50 ± 52 Partikeln pro Liter statistisch nicht verschieden gegenüber den anderen Verpackungen und den Blindwerten. Hier muss in weiteren Studien jedoch der recht hohen Standardabweichung auf den Grund gegangen werden, die eine große Unsicherheit in die Interpretation der Ergebnisse bringt.

Insgesamt scheinen die gefundenen Partikel durch die Verpackung der Wässer eingetragen zu werden, dafür spricht der hohe Anteil an PET, vor allem im Falle der Mehrweg-PET-Flaschen. Dies müsste jedoch durch Probenahme direkt vor der Abfüllung verifiziert werden. Genau dies geschieht derzeit im Rahmen des Projekts „MiPAq“ (Mikropartikel in der aquatischen Umwelt und in Lebensmitteln, gefördert durch die Bayerische Forschungsstiftung) an der TU München: Hier wird der Prozessweg insgesamt betrachtet, um nicht nur Partikel zu zählen, sondern sie auch zu identifizieren, ihre Quelle zu ermitteln, ihre Gefährdung für Lebewesen zu erforschen und Wege der Minimierung aufzuzeigen.


Gesundheitsgefahr für den Menschen?

Vollkommen unklar ist zum jetzigen Zeitpunkt auch, ob durch Mikroplastik in Getränken oder anderen Nahrungsmitteln tatsächlich gesundheitliche Gefahren für den Menschen bestehen, wie oftmals suggeriert wird. Denn die Funktion von Mikroplastik als „Schadstoff-Transporter“ ist sicherlich in Gewässern, die eine gewisse Fracht an gelösten Schadstoffen mit sich tragen, denkbar. In Mineralwasser finden wir diese Schadstoffe jedoch kaum, so dass sie auch nicht an vorhandene Partikel adsorbieren können. Anders verhält es sich mit Kunststoff-Additiven (Weichmacher, Pigmente etc.), welche sich aus den Partikeln lösen können. Laufende und künftige Versuche in vivo und in vitro werden hier Klarheit schaffen. Bedenkt man jedoch, dass man allein durch die Luft ständig (Feinstaub-)Partikel einatmet (auch hier ist Mikroplastik in Form von Kleidungsfasern vorhanden! (16), so ist fraglich, wie groß die zusätzliche Wirkung durch die Aufnahme mit Nahrungsmitteln tatsächlich ist.

Die Gesundheitsrisiken durch Mikroplastikpartikel für den Menschen werden inzwischen als sehr gering eingeschätzt (4). Spannend wird es bei der Betrachtung von Nanopartikeln. Doch dazu steht die Wissenschaft völlig am Anfang.

Unabhängig davon nimmt die Verunsicherung der Konsumenten weltweit zu. Es werden nahezu im Wochentakt Studien zu Mikroplastik veröffentlicht, die den Konsumenten eine Gefahr suggerieren, obwohl die Forschung derzeit weder eine Gefährdung für den Menschen bestätigen noch ausschließen kann. Deshalb hat das MiPAq-Projektteam für alle Interessierten ein umfangreiches Faktenpapier mit Fragen und Antworten, welches laufend aktualisiert wird, veröffentlicht. Es ist unter www.wasser.tum.de/mipaq/faq-mikroplastik/ abrufbar.

MiPAq, MiWA und SubMueTrack

Die TUM beteiligt sich im Rahmen des Projekts MiPAq an der Entwicklung der Analytik, an der Suche nach den Eintragspfaden für Mikro(plastik)-Partikel in Getränken und Nahrungsmitteln, wie auch an der Erforschung der Folgen von Mikropartikeln für die Umwelt. Zudem gibt es zwei weitere Projekte zum Thema an der TUM: „MiWa“ (Mikroplastik in Wasserkreisläufen) und „SubMueTrack“ (Innovative Analysemethoden für Submikroplastik).

MiPAq ist unter der Fülle der wissenschaftlichen Projekte in Deutschland derzeit das einzige, das sich mit Mikroplastik in verschiedenen Lebensmitteln und Getränken beschäftigt. Das war auch der Grund, weshalb die Qualitätsgemeinschaft Bio-Mineralwasser e.V. 2015 die Idee der Universität aufgriff und die Umsetzung massiv unterstützte. Es gehört zum Selbstverständnis der Qualitätsgemeinschaft Bio-Mineralwasser, frühzeitig kommende Probleme zu erkennen und dazu Wissen zu generieren.

An dem TUM-Projekt MiPAq beteiligen sich Industriepartner aus der Bio-Lebensmittel- und Bio-Getränkebranche. Ihnen ist es wichtig, so früh wie möglich über tatsächliche Problemstellungen von Mikroplastik Bescheid zu wissen und, soweit erforderlich, Gegenmaßnahmen zur Qualitätssicherung einleiten zu können. Weiterhin sind Unternehmen aus dem Bereich der Verpackungs-kunststoffherstellung, der Abwasserbehandlung und der Analytik beteiligt.

Dipl. Ing. Manfred Mödinger, Siegsdorf
Leiter des Qualitätsausschusses der Qualitätsgemeinschaft Bio-Mineralwasser e. V. und Industriesprecher des Forschungsprojekts „MiPAq“ der TU München

 

Literatur
1.    Bundesinstitut für Risikobewertung, BfR-Verbrauchermonitor 08/2018, https://mobil.bfr.bund.de/de/publikationen/bfr_verbrauchermonitor-192699.html.
2.    Wright, S. L.; Thompson, R. C.; Galloway, T. S., The physical impacts of microplastics on marine organisms: a review. Environ Pollut 2013, 178, 483-92.
3.    Andrady, A. L., Microplastics in the marine environment. Mar Pollut Bull 2011, 62 (8), 1596-605.
4.    EFSA statement, Presence of microplastics and nanoplastics in food, wth particular focus on seafood, 11.05.2016.
5.    Rochman, C. M.; Kurobe, T.; Flores, I.; Teh, S. J., Early warning signs of endocrine disruption in adult fish from the ingestion of polyethylene with and without sorbed chemical pollutants from the marine environment. Sci Total Environ 2014, 493, 656-61.
6.    von Moos, N.; Burkhardt-Holm, P.; Köhler, A., Uptake and Effects of Microplastics on Cells and Tissue of the Blue MusselMytilus edulisL. after an Experimental Exposure. Environmental Science & Technology 2012, 46 (20), 11327-11335.
7.    Imhof, H. K.; Rusek, J.; Thiel, M.; Wolinska, J.; Laforsch, C., Do microplastic particles affect Daphnia magna at the morphological, life history and molecular level? PLoS ONE 2017, 12 (11).
8.    Triebskorn, Braunbeck, Grummt, Hanslik, Huppertsberg; Jekel et al, Relevance of nano- and microplastics for freshwater ecosystems: A critical review, Trends in Analytical Chemistry 110 (2019), 375-392.
9.    Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Kunststoffe in der Umwelt: Mikro- und Makroplastik, Juni 2018, 10-11.
10.    Liebezeit, G.; Liebezeit, E., Synthetic particles as contaminants in German beers. Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess 2014, 31 (9), 1574-8.
11.    Liebezeit, G.; Liebezeit, E., Origin of Synthetic Particles in Honeys. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences 2015, 65 (2).
12.    Wiesheu, A. C.; Anger, P. M.; Baumann, T.; Niessner, R.; Ivleva, N. P., Raman microspectroscopic analysis of fibers in beverages. Anal. Methods 2016, 8 (28), 5722-5725.
13.    Lachenmeier, D. W.; Kocareva, J.; Noack, D.; Kuballa, T., Microplastic identification in German beer – an artefact of laboratory contamination? Deutsche Lebensmittel-Rundschau: Zeitschrift für Lebensmittelkunde und Lebensmittelrecht 2015, 111,   437-440.
14.    NDR Bier: Verwässertes Reinheitsgebot. https://www.ndr.de/ratgeber/verbraucher/Bier-Verwaessertes-Reinheitsgebot, bier622.html (accessed 25.03.2018).
15.    Schymanski, D.; Goldbeck, C.; Humpf, H.-U.; Fürst, P., Analysis of microplastics in water by micro-Raman spectroscopy: Release of plastic particles from different packaging into mineral water. Water Res 2018, 129, 154-162.
16.    Dris, R.; Gesperi, J.; Mirande, C.; Mandin, C.; Guerrouache, M.; Langlois, V.; Tassin, B., A first overview of textile fibers, including microplastics, in indoor and outdoor environments. Environ Pollut 2017, 221, 453-458.

Stand: 29.01.2019

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