Lösemittel

Lösemittel bzw. Lösungsmittel sind Flüssigkeiten, die andere Stoffe lösen können, ohne sie dabei chemisch zu verändern. Wenngleich Wasser gemäß dieser Definition das gebräuchlichste Lösemittel ist, fasst man unter dem Oberbegriff in der Regel eine Vielzahl anderer industriell genutzter, meist organischer (also kohlenwasserstoffhaltiger) Substanzen zusammen, die darüber hinaus jedoch keiner definierten Stoffgruppe angehören. So kommen unter anderem verschiedenste Alkohole und Ether sowie aliphatische, aromatische oder halogenierte Kohlenwasserstoffe als Lösemittel zum Einsatz.

Die Anwendungsgebiete als Hilfsmittel reichen von der Produktion von Lacken, Farben und Klebstoffen bis hin zur Gummi-, Textil- oder Reinigungs-/Haushaltsmittelindustrie. Da die meisten Lösemittel leicht flüchtig sind, verdunsten sie innerhalb weniger Stunden oder Tage. Beim Umgang mit ihnen müssen daher Vorschriften zur Emission in die Umwelt sowie zum Arbeitsschutz (Belüftung, Schutzkleidung etc.) beachtet werden.

Lösemittel in Lebensmitteln

In der Lebensmittelherstellung ist die Migrierfähigkeit von in Bedarfsgegenständen eingesetzten Lösemitteln problematisch, also z. B. der Übergang aus der Verpackung in das Lebensmittel. In Verpackungsmaterial, aber auch anderen Bedarfsgegenständen kommen Lösemittel oft als Bestandteile von Beschichtungen (Coatings) zum Einsatz, da mit ihrer Hilfe die Bindemittelkomponenten in eine fließfähige, verarbeitbare Form überführt werden.

Direkte Anwendung als Lebensmittelzusatzstoffe finden sogenannte Trägerlösemittel, die die Einarbeitung anderer Zusatzstoffe in ein Lebensmittel erleichtern. Dazu zählen z. B. 1,2-Propandiol (Propylenglycol), das als E 1520 ausschließlich für Kaugummi und Aromen zugelassen ist, oder das für Aromen und Eiklarpulver zugelassene Triethylcitrat (E 1505).

Darüber hinaus werden für Extraktionsprozesse zur Gewinnung oder Entfernung bestimmter Substanzen wie natürlicher Aromen aus einem Lebensmittel sogenannte Extraktionslösemittel benötigt. Obwohl diese in Restkonzentrationen im Produkt enthalten sein können, ist eine Deklaration nicht erforderlich. So werden Koffein, Bitterstoffe und Reizstoffe mittels Dichlormethan aus Kaffee (zulässiger Restgehalt 2 mg/kg) oder Tee (5 mg/kg) verwendet. Der zulässige Restgehalt in Aromen liegt bei 0,02 mg/kg. Hexan wird als Extraktionsmittel zur Gewinnung von Speiseölen, Kakaobutter und Aromen sowie bei der Herstellung von entfetteten Eiweißprodukten verwendet. Alle zulässigen Extraktionslösemittel und ihre maximalen Restgehalte sind in der „Technische Hilfsstoff-Verordnung“ (THV) geregelt, mit der die Richtlinie 88/344/EWG in deutsches Recht umgesetzt wurde.

Benzol in Erfrischungsgetränken

In jüngerer Vergangenheit waren Funde des krebserregenden Lösemittels Benzol in nichtalkoholischen Erfrischungsgetränken bekanntgeworden. Bereits 2005 hatte das Bundesinstitut für Risikobewertung in einer Stellungnahme darauf hingewiesen, dass der Konservierungsstoff Benzoesäure (E 210) in Gegenwart von Ascorbinsäure (E 300, Vitamin C) unter Umständen zu Benzol umgewandelt werden kann. Einen Grenzwert für Benzol in Getränken gibt es derzeit nicht. In der Trinkwasserverordnung ist ein zulässiger Höchstwert von 1 µg/l angegeben, der bei Untersuchungen im Auftrag eines TV-Magazins von einigen Erfrischungsgetränken überschritten wurde. Bei der Beurteilung des resultierenden Gefahrenpotenzials muss jedoch die ohnehin unvermeidbare Benzol-Belastung aus anderen Quellen berücksichtigt werden. Laut einer Gegendarstellung der Getränkeindustrie z. B. nimmt jeder Mensch täglich mehrere hundert Mikrogramm Benzol über die Atemluft auf.

Analytik

Das ifp Institut für Produktqualität bietet die Analytik von Lösemitteln in Lebensmitteln und Verpackungen an. Die Untersuchung erfolgt mittels Headspace-Gaschromatographie mit massenselektivem Detektor (MSD) unter Verwendung eines deuterierten internen Kalibrierstandards.

Das Analysenspektrum umfasst:

• Aceton
• Benzol
• Ethanol
• Ethylbenzol
• Hexan
• Hexanal
• Isopropanol
• Methanol
• 1-Propanol
• m/p-Xylol
• o-Xylol
• Toluol
• etc.

Melamin

Melamin (2,4,6-Triamino-s-triazin) ist eine farblose Substanz und chemisch eine heterocyclische aromatische Verbindung mit Stickstoff. Im Handel und Alltag wird die Bezeichnung auch für einen Kunststoff aus der Gruppe der Duroplaste bzw. Aminoplaste verwendet.

Milchpulver und andere Milchprodukte wurden im Jahr 2008 von chinesischen Molkereien und Babyfoodherstellern mit Melamin gestreckt. Der dadurch erhöhte Stickstoffgehalt täuscht einen höheren Proteinanteil vor, da die Bestimmung des Stickstoffgehalts nach Kjeldahl in der Lebensmittelanalytik zur Ermittlung des Proteingehalts verwendet wird. Die für die Niere giftige Wirkung von Melamin führte in China zum Tod von sechs Säuglingen und durch Nierenstein-Bildung zur Erkrankung von rund 294.000 Kindern. Melamin wurde außerdem in Milchfertigprodukten und gewöhnlicher Flüssigmilch nachgewiesen.

Die Analytik von Melamin im ifp erfolgt nach Extraktion aus der Probenmaterialien mittels HPLC gekoppelt mit doppelter Massenspektrometrie (LC-MS/MS).

Weitere unerlaubte Stickstoffquellen werden zusätzlich miterfasst: Dicyandiamid (DCD), Cyanursäure, Harnstoff, Biuret, Cyromazin und Amidinharnstoff.

Polychlorierte Biphenyle (PCB) in Lebensmitteln

Polychlorierte Biphenyle bilden eine Verbindungsklasse aus chlorierten aromatischen Kohlenwasserstoffen. Es gibt 209 verschiedene PCB-Kongenere, die sich in dioxinähnliche (dioxine like PCB, dl-PCB) und nicht dioxinähnliche PCB (not dioxin like PCB, ndl-PCB) unterscheiden... Als dl-PCB werden zwölf Verbindungen (non-ortho PCB und mono-ortho PCB) bezeichnet, die molekularbiologisch ein ähnliches Verhalten wie Dioxine/Furane (PCDD/F) aufweisen. Für die übrigen PCB, die dem toxikologischen Verhalten den Dioxinen nicht ähneln, wurde eine Gruppe mit 6 Indikator-PCB (PCB 28, 52, 101, 138, 153 und 180) festgelegt.

Wie gelangen polychlorierte Biphenyle in die Umwelt?

PCB sind nicht entflammbar, haben hohe Siedepunkte, besitzen eine hohe Viskosität und sind thermisch wie chemisch stabil. Aufgrund dieser Eigenschaften hatten sie einen breiten Anwendungsbereich. Seit dem Jahr 1929 wurden weltweit über 1,2 Mio. t PCB produziert, die entweder in reiner Form oder als Beimischung eingesetzt wurden.

PCB wurden lediglich in geringen Mengen unmittelbar in die Umwelt eingebracht. Doch konnten sie sich über Jahrzehnte aufgrund ihrer Beständigkeit und ihrer zunächst uneingeschränkten Anwendung allmählich in der Umwelt verbreiten. Nachweisbar sind PCB u. a. in Wasser, Boden, Luft, Sedimenten, Klärschlamm, Pflanzen und Tieren, so dass demzufolge eine gewisse Kontamination heute fast überall vorliegt.

Rechtliche Vorgaben

Durch die EG-Richtlinie 76/769/EWG aus dem Jahr 1976 wurde der Einsatz von PCB stark eingeschränkt. Seit 1989 sind durch die Gefahrstoffverordnung die Anwendung und das Inverkehrbringen von PCB und PCB haltigen Produkten in Deutschland verboten. Trotz der Einschränkungen und Verbote besteht immer noch eine hohe PCB Belastung in Altlasten und geschlossenen Anlagen.

Für Lebensmittel sind in der Verordnung (EG) Nr. 1881/2006 Höchstgehalte für die Summe der Dioxine, für die Summe der Dioxine und dioxinähnlichen PCB sowie für die Summe der sechs Indikator-PCB (PCB 28, 52, 101, 138, 153 und 180) festgelegt.

Analytik

Am ifp Institut für Produktqualität erfolgt die Bestimmung und Quantifizierung der sechs Indikator-PCB nach Extraktion aus der Probe mittels GC-MS/MS.

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)

Polyzyklische (auch polycyclische) aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sind aus mehreren kondensierten Benzolringen aufgebaute Verbindungen mit Benzo[a]pyren als Leitkomponente. Die Benzolringe können zusätzlich Substituenten (häufig Methylgruppen) tragen. Im weiteren Sinne werden auch Derivate mit Heteroatomen zu den PAK gezählt. Insgesamt sind mehrere hundert Verbindungen bekannt.  -Diese werden in „leichte“ PAK mit drei bis vier und „schwere“ PAK mit fünf bis sieben aromatischen Ringen unterteilt. PAK sind gesundheitsschädlich und werden als genotoxische Karzinogene eingestuft. Sie reichern sich in fetthaltigem Gewebe an.

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) berücksichtigt 16 PAK-Verbindungen, die für den Menschen durch die Aufnahme aus Lebensmitteln als  toxikologisch relevant eingestuft werden.

Entstehung von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen

PAK werden bei der unvollständigen Verbrennung von organischem Material wie Kohle oder Kraftstoffen gebildet und gelangen mit den Abgasen in die Luft und Umwelt. Sie sind daher ubiquitär in unserer Umwelt verteilt. Der größte Teil der PAK wird heutzutage durch den Einfluss des Menschen verursacht. Nicht selten wird durch Abfallprodukte, die bei der Koks- und Gasgewinnung aus Steinkohle anfallen, das Grundwasser schwer kontaminiert. Allerdings können PAK auch auf natürlichem Weg entstehen und z. B. durch Rodung oder Waldbrände freigesetzt werden.

Wie gelangen PAK ins Lebensmittel?

PAK können Lebensmittel durch Räuchern, Erhitzen oder Trocknen kontaminieren, wenn Verbrennungsrückstände wie Rauch mit diesen unmittelbar in Kontakt kommen. Auch durch Erdölstörfälle ausgelöste Umweltverschmutzungen können zu PAK-Verunreinigungen von Lebensmitteln führen, insbesondere bei Fischen und Fischereierzeugnissen. Hohe PAK-Gehalte sind aus Trockenfrüchten, Oliventresteröl, geräuchertem Fisch, Traubenkernöl, geräucherten Fleischerzeugnissen, frischen Weichtieren, Gewürzen, Soßen und Gewürzmischungen bekannt.

Auch Kakaobutter gilt als belastet, allerdings ist der Kontaminationsweg hier noch unklar. Die möglichen Ursachen können in unsachgemäßen Produktionsbedingungen liegen (z. B. Lagerung / Trocknung von Kakaobohnen auf asphaltierten Flächen, Trocknung mit Rauchgasen, offene Feuerstätten/Waldbrände in der Nähe der Trocknungsplätze etc.).

Rechtliche Vorgaben

Die Höchstgehalte für einzelne Lebensmittel wie z. B. geräuchertes oder gegrilltes Fleisch, geräucherter Fisch, Speiseöle und Fette sowie Säuglingsanfangsnahrung und Folgenahrung werden in der Verordnung (EG) Nr. 1881/2006 geregelt.

Das Gremium für Kontaminanten in der Lebensmittelkette (CONTAM-Gremium) der EFSA kam 2010 zu dem Schluss, dass Benzo[a]pyren als einzige Leitkomponente keinen geeigneten Indikator für das Vorkommen von karzinogenen PAK in Lebensmitteln darstellt. Stattdessen wurde eine Summe aus 4 kanzerogenen PAK empfohlen, um die Gesundheit der Verbraucher besser zu schützen. Ab dem 01.09.2012 wurde diese Empfehlung, neben Benzo[a]pyren ebenfalls die Summe der PAK 4 (Benzo[a]pyren, Benzo[a]anthracen, Benzo[b]fluoranthen und Chrysen) zur Bewertung heranzuziehen endgültig in der Verordnung (EG) Nr. 1881/2006 umgesetzt.

Analytik von PAK

 Die Analytik der EFSA-PAK  im ifp erfolgt mittels LC-LC-GC-MS/MS. Sie zeichnet sich durch eine hochmoderne automatisierte zweidimensionale LC-Aufreinigung aus, die mit GC-MS/MS kombiniert wird. Die Kombination führt zu einer deutlichen Vereinfachung der Analyse und damit einhergehenden erheblichen Verkürzung der Analysendauer.

Folgende Verbindungen werden detektiert:

• Benzo[c]fluoren
• Benz[a]anthracen
• Cyclopenta[c,d]pyren
• Chrysen
• 5-Methylchrysen
• Benzo[b]fluoranthen
• Benzo[k]fluoranthen
• Benzo[j]fluoranthen
• Benzo[a]pyren
• Indeno[1,2,3-cd]pyren
• Dibenz[a,h]anthracen
• Benzo[g,h,i]perylen
• Dibenzo[a,l]pyren
• Dibenzo[a,e]pyren
• Dibenzo[a,i]pyren
• Dibenzo[a,h]pyren