Mikroplastik – ein Thema des Verbraucherschutzes

Was ist Mikroplastik?

Unter dem Begriff Mikroplastik versteht man kleine Teile aus Kunststoff. Als maximale Größe werden häufig fünf Millimeter und als minimale Größe ein Mikrometer (µm) angegeben. Bisher existiert allerdings keine einheitliche bzw. rechtliche Definition für den Begriff Mikroplastik. Die europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (European Food Safety Authority – EFSA) definiert Mikroplastik als heterogene Mischung aus unterschiedlich geformten Materialien, wie Fragmente, Fasern, Sphäroide, Granulate, Pellets, Flocken oder Perlen, in einer Größe von 0,1 µm bis 5000 µm[1]. Grundsätzlich wird zwischen primärem und sekundärem Mikroplastik unterschieden:

  • Primäres Mikroplastik wird gezielt in dieser Größe hergestellt und verwendet. Beispiele hierfür si nd Kunststoffgranulate für die Herstellung größerer Kunststoffprodukte oder Peelingpartikel in Kosmetika.
  • Sekundäres Mikroplastik entsteht durch Zerfall von Kunststoffprodukten in der Umwelt, z. B. aus achtlos weggeworfenem Müll. Aber auch Fasern, welche sich beim Tragen und Waschen von Kleidern aus synthetischen Stoffen (z. B. Polyester, Nylon) ablösen, zählen zu sekundärem Mikroplastik [2].

Mikroplastik in der Umwelt

Abbildung 1: Foto: © Richard Carey - Fotolia.com 

Anfang der 70er Jahre wurden erstmals kleine Kunststoffteile in den Ozeanen nachgewiesen [3, 4]. Seitdem wurden vermehrt Studien zum Vorkommen von Mikroplastik in der Umwelt durchgeführt. Inzwischen wurde Mikroplastik in einer Vielzahl verschiedener Umweltkompartimente nachgewiesen, darunter in Süß- und Salzwasser sowie an den dazu gehörigen Küsten bzw. Stränden [5-8].

Eriksen et al [9]. schätzten in einer Studie, dass weltweit über 5,25 Trillionen Plastikteile mit einem Gesamtgewicht von knapp 270.000 t im Meer treiben.

In die Umwelt eingetragenes Mikroplastik besteht sowohl aus primären als auch aus sekundären Kunststoffpartikeln. Hauptkontaminationsquelle für die Umwelt stellt allerdings nach heutigen Kenntnisstand sekundäres Mikroplastik dar [2].

Weiterhin ist inzwischen wissenschaftlich dokumentiert, dass Mikroplastik durch eine Vielzahl verschiedener Tiere, von Zooplankton über Fische und Muscheln bis hin zu Vögeln aufgenommen wird [10-13].

Mikroplastik in Kosmetika

Auch in einigen kosmetischen Mitteln, wie Peelingprodukten oder Handwaschpasten wird zum Teil Mikroplastik eingesetzt. In diesem Fall wird die schmirgelnde Wirkung der Partikel ausgenutzt. Diese Partikel gelangen dann über das Abwasser in die Umwelt [14-15].

Inwieweit dieser Eintrag an Mikroplastik in die Umwelt insgesamt relevant ist, bleibt umstritten [14-16]. Jedoch könnten die Schmirgelpartikel vorsorglich durch andere, natürliche Stoffe ersetzt werden. Der europäische Verband der Kosmetikindustrie (Cosmetics Europe) empfahl 2015 seinen Mitgliedern bis 2020 freiwillig auf den Einsatz von Kunststoffpartikeln in Kosmetikprodukten zu verzichten [14]. Laut Auskunft des Industrieverbands Körperpflege und Waschmittel (IKW) wurde der Einsatz von Mikroplastik in Produkten zur Reinigung seit 2012 bereits um 97 % reduziert [37].

In den USA wurde mit dem "Microbead-Free Waters Act of 2015" der Einsatz von Kunststoffpartikeln (kleiner als fünf Millimeter) in sogenannten „rinse-off“- Produkten verboten. "Rinse-off"-Produkte sind Kosmetika, welche nach der Anwendung direkt abgewaschen werden, wie Peelings oder Zahnpasta. Einige weitere Länder, wie Kanada, Neuseeland, Großbritannien und Schweden haben mittlerweile ähnliche Gesetze erlassen[18-21]. Auch die Europäische Union plant im Rahmen der REACH-Verordnung den absichtlichen Zusatz von Mikroplastik zu verschiedenen Produkten zu beschränken [36].

Zur Orientierung für den Verbraucher, welche Produkte Mikroplastik enthalten, hat der BUND einen Einkaufsratgeber herausgegeben. Außerdem ist es möglich anhand der Liste der Inhaltsstoffe auf der Verpackung solche Produkte zu erkennen. Beispielsweise ist die Nennung des Stoffs Polyethylen ein Hinweis auf die Verwendung von Mikroplastik.

 

Die Abbildung zeigt blaue Mikroplatik, welche aus einem Peelingprodukt isoliert wurde, sowohl in einer makroskopischen als auch in einer mikroskopischen Aufnahme.

Abbildung 2: Mikroplastik, isoliert aus einem Peelingprodukt

Mikroplastik in Lebensmitteln

Bisherige Studien

In den letzten Jahren wurden verschiedene Untersuchungsergebnisse zu Mikroplastik in Lebensmitteln veröffentlicht:

Liebezeit et al. [22, 23] berichteten über das Vorkommen von Mikroplastik in Honig, Zucker und deutschem Bier. Hierbei wurde eine mikroskopische Analysenmethode angewandt, welche nicht sicher zwischen Mikroplastik und anderen Partikeln unterscheiden kann, da die chemische Zusammensetzung der Partikel mit diesem Verfahren nicht eindeutig feststellbar ist. In einer Studie des Chemischen und Veterinäruntersuchungsamts (CVUA) Karlsruhe konnten die so gewonnen Ergebnisse zu Mikroplastik in Bier nicht bestätigt werden [24].
De Witte et al. [25] und Devriese et al. [26] detektierten in Muscheln bzw. ungepulten Nordseekrabben im Durchschnitt weniger als einen Plastikpartikel pro Gramm Probe. Jedoch wurde auch hier keine Analyse der Partikelzusammensetzung durchgeführt.

In weiteren Studien zu Mikroplastik in Muscheln wurden durchschnittlich weniger als ein Kunststoffteilchen in einem Gramm Muschelfleisch festgestellt [13, 27]. In verschiedenen Muscheln chinesischer Herkunft sind die gefundenen Partikelzahlen mit 2,1 bis 10,5 Mikroplastikpartikeln pro Gramm Muschel allerdings höher [28]. In allen Studien wurden Verfahren verwendet, die einen sicheren Rückschluss auf die Identität der gefundenen Kunststoffe zulassen. Dennoch wurde jeweils nur ein Teil der Partikel eindeutig identifiziert. Zudem gibt es zahlreiche Studien zu Mikroplastik in Fisch. Dabei wurde jedoch lediglich der Verdauungstrakt der Fische untersucht, welcher normalerweise nicht verzehrt wird [1].
Weiterhin wurde von Yang et al. [29] die Belastung von chinesischem Speisesalz mit Mikroplastik untersucht. Dabei wurde in Meersalz mit 550-681 Partikeln pro Kilogramm Salz signifikant mehr Mikroplastik nachgewiesen als in Steinsalz. Zwei weitere Studien wiesen bis 10 bzw. 280 Mikroplastikteilchen pro Kilogramm Salz nach [30, 31].

Eine Studie des Chemischen und Veterinäruntersuchungsamts Münsterland-Emscher-Lippe (CVUA-MEL) zeigte nun eine Mikroplastikbelastung von in Flaschen abgefülltem Trink- bzw. Mineralwasser [32]. Mikroplastik konnte in Wasser aus allen untersuchten Flaschentypen, d. h. Ein- und Mehrwegflaschen aus PET (Polyethylenterephthalat) sowie Glasflaschen nachgewiesen werden. Da die nachgewiesenen Partikel überwiegend aus Materialien der Flaschen bzw. Deckel bestanden, wurden diese als Kontaminationsquelle genannt [32].

Eintragswege

Es sind verschiedene Wege für den Eintrag von Mikroplastik in Lebensmittel denkbar. Am offensichtlichsten ist wohl der Eintrag aus der Umwelt. Aquatische Organismen wie Muscheln nehmen Mikroplastik direkt mit der Nahrung auf. Mehrere Studien [13, 27, 28] belegen, dass dieses auch im Muschelfleisch und nicht nur im Magen-Darm-Trakt enthalten ist und somit beim Verzehr der Muscheln auch vom Menschen aufgenommen wird. Die Kontamination des Meersalzes aus China erfolgte vermutlich auch auf direktem Weg aus der Umwelt, da dieses aus dem belasteten Meerwasser gewonnen wird [29]. Neue Erkenntnisse zu Mikroplastik in Mineralwasser lassen vermuten, dass auch Lebensmittelverpackungen aus Kunststoff oder der Reinigungsprozess von Flaschen zur Kontamination von Lebensmitteln mit Mikroplastik führen können [32, 33].

Auch der Eintrag aus der Atmosphäre ist möglich. Auf diesem Weg könnten die Partikel oder Fasern direkt aus der Luft oder indirekt über Blüten und Bienen in den Honig gelangen [22]. Ein Eintrag aus der Luft könnte auch während der Zubereitung oder des Verzehrs von Speisen zu Hause passieren, da ein Teil des Hausstaubs aus Mikroplastik bestehen kann [38, 39]. Genauso denkbar ist eine Kontamination während der Verarbeitung bzw. Produktion von Lebensmitteln durch Fasern von Kleidung oder verwendete Geräte [22, 23].

Aufgrund der wenigen Daten zur Belastung von Lebensmitteln mit Mikroplastik, können die Eintragswege und die tatsächliche Belastung der Lebensmittel bisher aber nur vermutet werden. Tatsächlich sind ein Vergleich und eine Einordnung der Ergebnisse der wissenschaftlichen Studien nur schwer möglich. Die Ergebnisse wurden mit verschiedenen Methoden mit teils erheblichen analytischen Unterschieden (z. B. minimal analysierte Partikelgröße, Kontrolle einer möglichen Probenkontamination während der Analyse) generiert. Dies führt zum Teil zu einer starken Abweichung in den nachgewiesenen Partikelzahlen. Weiterhin ist die Analyse komplexer Matrizes wie Fleisch oder Fischfilet erheblich schwieriger umzusetzen als beispielsweise die Analyse von Wasser. Die Existenz der Daten z. B. für Mineralwasser zusammen mit dem Fehlen vergleichbarer Daten für Fleisch oder Fischfilet bedeuten nicht zwangsläufig, dass Mineralwasser stärker belastet ist. Letztendlich ist solange kein Vergleich der Konzentrationen in verschiedenen Lebensmitteln möglich, solange keine analytischen Methoden existieren, welche vergleichbare Ergebnisse in unterschiedlichen Matrizes liefern[40].

Projekte zum „Nachweis von Mikroplastik in ausgewählten Lebensmitteln“ und zum „Ausbau der Analytik von Mikroplastik in Lebensmitteln“ am Bayerischen Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit

Ziele des Projekts

Die in den oben aufgeführten Studien [13, 22, 23, 25-30] verwendeten Methoden zum Nachweis von Mikroplastik in Lebensmitteln sind sehr unterschiedlich und die Ergebnisse sind nur bedingt vergleichbar. Zudem wird die Beweiskraft mancher dieser Analysen angezweifelt [34].

Es fehlt also bisher an validen und einheitlichen Verfahren zur qualitativen und quantitativen Analyse der Kontamination von Lebensmitteln mit Mikroplastik. Das LGL entwickelt nun in zwei aufeinanderfolgenden Forschungsprojekten routinetaugliche Untersuchungsverfahren für den Nachweis von Mikroplastik in Lebensmitteln. Ziel dieser Projekte ist es, mit Hilfe dieser Untersuchungsmethoden erste belastbare Daten zu Menge, Größe und Zusammensetzung der Kunststoffpartikel in verschiedenen Lebensmitteln zu erarbeiten. Diese Daten können anschließend in eine Bewertung des gesundheitlichen Risikos mit einbezogen werden.

Analytik von Mikroplastik am LGL

Zunächst werden die Proben entsprechend der jeweiligen Matrix vorbereitet und die Partikel aus diesen isoliert. Einfache Lebensmitteln wie Mineralwasser werden beispielsweise nach Zugabe weniger Chemikalien filtriert. Das Material der auf dem Filter verbleibenden Partikel muss anschließend bestimmt werden, um vorhandenes Mikroplastik eindeutig zu identifizieren. Dies geschieht mittels Mikro-Ramanspektroskopie. Die Partikel werden im Mikroskop automatisch detektiert und anschließend einzeln mit einem Laser beschossen. Dadurch werden deren materialspezifische Ramanspektren aufgenommen, welche durch Vergleich mit bekannten Polymerspektren identifiziert werden. Da die manuelle Bearbeitung dieser Schritte sehr viel Zeit erfordert, werden alle Messabläufe soweit möglich automatisiert [33]. Ein entsprechendes Schema ist in Abbildung 3 dargestellt.

: In der Abbildung wird anhand eines Schemas die Methode der Identifizierung eines Mikroplatikpartikels als Polyethylen verdeutlicht: Von einem Partikel, der im Lichtmikroskop detektiert wird, wird ein Ramanspektrum aufgenommen, und das gemessene Spektrum wird mit einem Vergleichsspektrum für Polyethylen verglichen. Bild vergrössern

Abbildung 3: Schema der Identifizierung eines Mikroplastikpartikels als Polyethylen


Ergebnisse des Projekts

Entwicklung eines neuen Filtermaterials

Zur Analyse von einfachen Lebensmitteln wie Mineralwasser werden enthaltene Partikel durch Filtration aus den Proben isoliert, anschließend wird deren Material direkt auf dem Filter bestimmt. Um möglichst kleine Partikel (d. h. Partikel bis zu einer minimalen Größe von einem Mikrometer) analysieren zu können, wurden im Rahmen des Projekts zusammen mit dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts in Erlangen spezielle Filter entwickelt. Dabei handelt es sich um aluminiumbeschichtete Polycarbonatmembranfilter. Diese ermöglichen sowohl die Detektion der sehr kleinen Partikel als auch deren eindeutige Identifizierung mittels Mikro-Ramanspektroskopie [35].

Untersuchung von Mineralwasser

Unter Verwendung der oben genannten Filter wurde eine Methode zur Analyse von Mineralwasser entwickelt. 32 Proben verschiedener Verpackungstypen, d. h. Ein- und Mehrwegflaschen aus PET sowie Glasflaschen, wurden auf eine Kontamination mit Mikroplastik untersucht. Dabei wurden, wie in der Studie des CVUA-MEL [32], in Mineralwässern aus allen Verpackungstypen Mikroplastikpartikel detektiert. Mehrwegflaschen (aus PET und Glas) enthielten im Mittel mehr Mikroplastik als Einwegflaschen. Neben den kleinen Kunststoffpartikeln wurden weiterhin Pigmentpartikel und Additivpartikel (letztere ausschließlich in PET-Mehrwegflaschen) im Wasser nachgewiesen. Die Pigmentpartikel gelangen wahrscheinlich beim Spülprozess von Mehrwegflaschen in dieselben und stammen ursprünglich von bedruckten Papieretiketten. Diese Verunreinigung findet sich daher fast ausschließlich in Mehrwegflaschen, die mit Papieretiketten gekennzeichnet wurden. Additivpartikel lösen sich vermutlich aus dem Kunststoff der Mehrwegflaschen [33].

Toxikologische Relevanz von Mikroplastik in Lebensmitteln

Die europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (European Food Safety Authority – EFSA) veröffentlichte im Juni 2016 eine Stellungnahme zum Vorkommen von Mikroplastik und Nanoplastik in Lebensmitteln, mit besonderem Fokus auf aquatische Lebensmittel [1]. Denkbare Risiken für den Verbraucher durch die orale Aufnahme von Mikroplastik könnten von den Partikeln selbst, von enthaltenen Kunststoff-Additiven, anhaftenden Kontaminanten oder von mikrobiellen Verunreinigungen ausgehen. Basierend auf den vorhandenen Daten wird anhand einer konservativen Rechnung aufgezeigt, dass beim Verzehr einer Portion Muscheln von 225 g eine Plastikmenge von 7 µg (0,000007 g) aufgenommen würde. Darin enthaltene Chemikalien (Kunststoff-Additive oder anhaftende Kontaminanten) würden nur unwesentlich zur Gesamtaufnahmemenge beitragen. Insgesamt kam die EFSA jedoch zu dem Schluss, dass eine Abschätzung des toxikologischen Risikos nach oraler Aufnahme von Mikroplastik durch den Menschen, aufgrund des Fehlens experimenteller Daten, derzeit nicht möglich ist.

Zwischenzeitlich wurden weitere Studien zum Thema veröffentlicht, darunter auch eine Studie zu möglichen toxikologischen Auswirkungen, welche am Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) durchgeführt wurde [41]. Im Juni 2019 veröffentlichte das BfR neue FAQ zu Mikroplastik [42]. Darin wird die Frage nach möglichen gesundheitlichen Beeinträchtigungen durch die Aufnahme von Mikroplastik über Lebensmittel wie folgt beantwortet:

„Nach dem derzeitigen Stand des Wissens ist nicht davon auszugehen, dass von den Plastikpartikeln in Lebensmitteln gesundheitliche Risiken für den Menschen ausgehen. Erste eigene mit verschiedenen Modell-Partikeln durchgeführte Untersuchungen des BfR zur oralen Aufnahme von Mikropartikeln ergaben keine Hinweise auf Schädigungen des Darmgewebes.“
Des Weiteren führt das BfR aus, dass „aufgrund mangelnder Datenlage […] derzeit allerdings noch keine zusammenfassende Bewertung der Wirkung von Mikroplastik auf die Darmbarriere“ erfolgen kann, so dass „eine abschließende Risikobewertung […] noch nicht“ möglich ist. Nach den Angaben des BfR „ist zu vermuten, dass sich der Erkenntnisstand zu Mikroplastik in den kommenden Jahren deutlich weiterentwickelt und somit zukünftig eine bessere Bewertung der möglichen gesundheitlichen Risiken ermöglicht wird. […]“

Literatur

  1. Presence of microplastics and nanoplastics in food, with particular focus on seafood, EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM), EFSA Journal, 2016. 14(6)
  2. Fragen und Antworten zu Mikroplastik, 2014, Bundesinstitut für Risikobewertung: https://www.bfr.bund.de/de/a-z_index/mikroplastik-192184.html#fragment-2
  3. Carpenter, E.J., et al., Polystyrene Spherules in Coastal Waters. Science, 1972. 178: p. 749-750.
  4. Carpenter, E.J. and K.L. Smith, Plastics on the Sargasso Sea Surface. Science, 1972. 175(4027): p. 1240.
  5. Browne, M.A., et al., Accumulation of microplastic on shorelines woldwide: sources and sinks. Environmental Science & Technology, 2011. 45(21): p. 9175-9.
  6. Eerkes-Medrano, D., et al., Microplastics in freshwater systems: A review of the emerging threats, identification of knowledge gaps and prioritisation of research needs. Water Research, 2015. 75(0): p. 63-82.
  7. Imhof, H.K., et al., Contamination of beach sediments of a subalpine lake with microplastic particles. Current Biology, 2013. 23(19): p. R867-868.
  8. Thompson, R.C., et al., Lost at Sea: Where Is All the Plastic? Science, 2004. 304(5672).
  9. Eriksen, M., et al., Plastic Pollution in the World`s Oceans: More than 5 Trillion Plastic Pieces Weighing over 250000 Tons Afloat at Sea. Plos one, 2014. 9.
  10. Gall, S.C. and R.C. Thompson, The impact of debris on marine life. Marine Pollution Bulletin, 2015. 92(1-2): p. 170-9.
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  12. Setälä, O., et al., Ingestion and transfer of microplastics in the planktonic food web. Environmental Pollution, 2014. 185(0): p. 77-83.
  13. Van Cauwenberghe, L., et al., Microplastics are taken up by mussels (Mytilus edulis) and lugworms (Arenicola marina) living in natural habitats. Environmental Pollution, 2015. 199: p. 10-17.
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  35. Oßmann, B.E., et al., Development of an optimal filter substrate for the identification of small microplastic particles in food by micro-Raman spectroscopy. Journal of Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2017. 409(16): p. 4099-4109.
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     zuletzt aufgerufen am 31.03.2020
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    https://www.bfr-akademie.de/index.php/deutsch/archiv/2019/forum-verbraucherschutz-mikroplastik.html
  41. Stock, V., et al., Uptake and effects of orally ingested polystyrene microplastic particles in vitro and in vivo. Archives of Toxicology 2019, 93 (7), 1817–1833.
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    https://www.bfr.bund.de/de/a-z_index/mikroplastik-192184.html#fragment-2

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