Lebensmittelverpackungen sollen sicher sein

Aus Verpackungen können chemische Stoffe in Lebensmittel gelangen. Dabei handelt es sich meist um komplexe Mischungen, von denen nicht bekannt ist, inwieweit sie die Gesundheit schädigen. Vom BLV unterstützte Forschung leistet einen wichtigen Beitrag zur Klärung dieser Situation.

Nahrungsmittel können eine Vielzahl an Chemikalien enthalten, die auch aus Verpackungsmaterialien stammen. Dadurch sind Konsumentinnen und Konsumenten Gemischen von chemischen Stoffen und daraus entstandenen Produkten ausgesetzt, deren toxische Wirkung oft nicht bekannt ist.

ToxOligo – Ermittlung der toxikologischen Eigenschaften von Oligomeren
TOXSISTEM – Eine neue Methode zur Analyse von komplexen Chemikalienmischungen in Verpackungen

ToxOligo – Ermittlung der toxikologischen Eigenschaften von Oligomeren

Das vom BLV unterstützte Forschungsprojekt ToxOligo zielt auf eine wichtige Wissenslücke ab: die Charakterisierung toxikologischer Eigenschaften von Oligomeren. Ein Oligomer ist ein Molekül, das aus mehreren strukturell gleichen oder ähnlichen Einheiten aufgebaut ist. Oligomere sind unerwünschte Nebenprodukte bei der Kunststoffherstellung. Sie können in Plastik, Klebstoffen und Beschichtungen von Verpackungen vorkommen und so in die darin verpackten Lebensmittel übergehen.

Trotz teilweise erhöhter Konzentrationen in Verpackungsmaterialien ist noch nicht bekannt, inwieweit Oligomere gesundheitsschädigend sind. Eine Bewertung des Risikos ist darum schwierig.

Zyklische und lineare PET-Oligomere (c – zyklisch, l – linear, TPA – Terephthalsäure, MEG – Monoethylengylkol, DEG – Diethylenglykol) (aus «Oligomere in polyesterbasierten Lebensmittelverpackungen (chemie.de)»)

Der erste Teil des Forschungsprojekts, ToxOligo 1, konzentrierte sich auf Oligomere von Verpackungen aus Polyethylenterephthalat (PET). Dabei zeigten sich erhebliche Lücken in den verfügbaren Daten zu Absorption, Verteilung, Stoffwechsel, Ausscheidung, Pharmakokinetik, Hydrolyse und Toxizität, gesundheitlichen Auswirkungen und biologischer Aktivität von Oligomeren aus PET. Dies verhindert eine angemessene Risikobewertung. Die Entwicklung von systematischeren und mehrstufigen Ansätzen zur Risikobewertung von PET-Oligomeren ist demnach von entscheidender Bedeutung.

Mit dem Ziel, ein Konzept für die Risikobewertung von Oligomeren zu entwickeln, ist das Projekt in eine zweite Phase gegangen. Das Konzept von ToxOligo 2 soll insbesondere bei der Überprüfung der Konformität von Materialien, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, Verwendung finden. So soll die Sicherheit von nicht spezifisch regulierten Substanzen, die sich in auf den Markt gebrachten Materialien befinden, gewährleistet werden.

Zu diesem Zweck erstellten Forschende der Universität Basel mithilfe von Computermodellen Risikoprofile für die rund 550 bekannten Oligomere in Materialien, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, zum Beispiel PET. In einem zweiten Schritt wurden für ausgewählte Oligomere Zelltests durchgeführt, um ihre biologische Aktivität und mögliche toxische Auswirkungen abzuleiten. Insbesondere die Zelltoxizität und die endokrinen Disruptoren werden mit diesen Modellen getestet.
Bisherige Ergebnisse deuten darauf hin, dass die getesteten Substanzen keine schädlichen Auswirkungen haben. Die Tests an den ausgewählten Oligomeren laufen bis Mai 2025.

TOXSISTEM – Eine neue Methode zur Analyse von komplexen Chemikalienmischungen in Verpackungen

Im Rahmen des Forschungsprojekts TOXSISTEM haben Forschende am Oekotoxzentrum, dem schweizerischen Kompetenzzentrum für Ökotoxikologie, eine Methode entwickelt, um zu untersuchen, inwieweit komplexe Chemikalienmischungen in Verpackungen das menschliche Erbgut schädigen oder den Hormonhaushalt beeinflussen können. Dabei werden die dafür verantwortlichen Substanzen identifiziert.

Microtiter Grafik — Im Vergleich zur herkömmlichen Methode (Microtite, oben) kann mit der Methode nach TOXSISTEM (Hochleistungs-Dünnschichtchromatografie HPTLC, unten) die Hormonaktivität einer Substanz bereits bei tieferer Konzentration gemessen werden (Versuch mit Hefezellen: Bioassay, Yeast estrogen screen, rechts) (aus «Estrogenic activity of food contact materials—evaluation of 20 chemicals using a yeast estrogen screen on HPTLC or 96-well plates | SpringerLink»)

Die Methode besteht aus drei Phasen:

Trennung der Mischung in die einzelnen Substanzen durch hochauflösende Dünnschichtchromatographie;
mikrobielle Tests auf bestimmte Effekte wie Erbgutschädigung oder hormonelle Aktivität;
Identifikation von einzelnen Substanzen durch hochauflösende Massenspektrometrie.

Mit der direkten Anwendung der Biotests (Phase 2) auf der Dünnschichtplatte (Phase 1) werden bioaktive Substanzen in bestimmten Banden angereichert. Die Banden können herausgeschnitten und nach der Extraktion mit dem Massenspektrometer (Phase 3) die dafür verantwortlichen Substanzen identifiziert werden. Die Methode muss im Hinblick auf eine bessere Auftrennung der Substanzen weiterentwickelt und validiert werden. Erst dann kann sie in der Praxis auf breiter Basis bei den Herstellern und in Vollzugs- und Prüflaboratorien zur Anwendung kommen.