Verunreinigungen

Verunreinigungen von Lebensmitteln umfassen chemische Stoffe, die unbeabsichtigt aus der Umwelt, der landwirtschaftlichen Produktion, der Verarbeitung, Lagerung oder aus Lebensmittelkontaktmaterialien in Lebensmittel gelangen. Sie sind von gezielt eingesetzten Lebensmittelzusatzstoffen sowie von Prozesskontaminanten abzugrenzen, die erst durch chemische Reaktionen während der Verarbeitung entstehen. Für die gesundheitliche Bewertung sind Art und Konzentration des Kontaminanten, Expositionshöhe und -dauer, toxikokinetische Eigenschaften (Eigenschaften der Aufnahme, Verteilung und Ausscheidung eines Stoffes im Körper) einschließlich einer möglichen Bioakkumulation (Anreicherung eines Stoffes im Organismus) sowie die individuelle Vulnerabilität (besondere Anfälligkeit) entscheidend [1, 2].

Aus Sicht der Mikronährstoffmedizin ist die chemische Kontamination ein eigenständiger Qualitätsparameter. Ein hoher Vitamin-, Mineralstoff- oder Spurenelementgehalt erlaubt keine Aussage über die Belastung eines Lebensmittels mit toxischen Elementen, Pestizidrückständen oder persistenten Umweltchemikalien. Umgekehrt können einzelne Kontaminanten die Homöostase (Aufrechterhaltung eines biologischen Gleichgewichts) essenzieller Elemente, mitochondriale Funktionen (Funktionen der Kraftwerke der Zellen) und zelluläre Redoxsysteme (zelluläre Oxidations- und Schutzsysteme) beeinflussen [1, 2].

Quellen chemischer Verunreinigungen

Lebensmittel können entlang der gesamten Produktions- und Verarbeitungskette mit chemischen Kontaminanten belastet werden. Wesentliche Eintragspfade sind [1, 3, 5]:

• kontaminierte Böden, Gewässer und atmosphärische Deposition
• Aufnahme von Schadstoffen durch Nutzpflanzen
• Bioakkumulation in tierischen Organismen und aquatischen Nahrungsketten
• Rückstände von Pflanzenschutzmitteln
• Futtermittel und kontaminiertes Tränkewasser
• Verarbeitungsanlagen, Transport- und Lagerungssysteme
• Migration chemischer Substanzen aus Verpackungen und anderen Lebensmittelkontaktmaterialien

Eine globale Analyse landwirtschaftlich genutzter Böden zeigt eine weitverbreitete Belastung mit toxischen Metallen. Die Kontamination von Böden ist deshalb nicht nur ein Umweltproblem, sondern stellt einen direkten Eintragspfad in pflanzliche Lebensmittel und nachgelagerte Nahrungsketten dar [3].

Toxische Elemente

Zu den lebensmitteltoxikologisch besonders relevanten Elementen gehören Blei, Cadmium, Quecksilber und Arsen. Ihre gesundheitlichen Wirkungen unterscheiden sich hinsichtlich Zielorganen und Wirkmechanismen. Gemeinsame toxikologische Mechanismen umfassen oxidativen Stress (Ungleichgewicht zwischen oxidierenden und schützenden Zellprozessen), Störungen der mitochondrialen Funktion, Veränderungen der Metallhomöostase sowie DNA- und Proteininteraktionen [2].

• Blei – kann über kontaminierte Böden, Wasser, Staub und industrielle Emissionen in Lebensmittelketten gelangen. Chronische Exposition ist insbesondere aufgrund neurotoxischer (nervenschädigender), hämatologischer (das Blut betreffender), renaler (die Nieren betreffender) und kardiovaskulärer (Herz und Kreislauf betreffender) Wirkungen relevant. Kinder und Schwangere bzw. der sich entwickelnde Fetus (ungeborenes Kind) sind besonders vulnerable Gruppen [2].
• Cadmium – gelangt unter anderem aus geogenen Quellen, industriellen Emissionen und phosphathaltigen Düngemitteln in Böden. Pflanzen können Cadmium aufnehmen und akkumulieren. Bei chronischer Exposition steht die Nephrotoxizität (Nierenschädlichkeit) mit Schädigung des proximalen Tubulussystems (ersten Abschnitts der Nierenkanälchen) im Vordergrund; zudem bestehen Zusammenhänge mit Störungen des Knochenstoffwechsels [2, 3].
• Quecksilber – ist insbesondere in Form von Methylquecksilber lebensmitteltoxikologisch relevant. Durch Bioakkumulation und Biomagnifikation (Zunahme der Schadstoffkonzentration entlang der Nahrungskette) können höhere Konzentrationen in bestimmten Fischarten entstehen. Die Neurotoxizität von Methylquecksilber ist insbesondere für die fetale und frühkindliche neurologische Entwicklung bedeutsam [2].
• Arsen – kann über kontaminierte Böden und Wasser in Lebensmittel gelangen. Für die Toxizität ist die chemische Spezies entscheidend; anorganische Arsenverbindungen sind toxikologisch wesentlich relevanter als zahlreiche organische Arsenverbindungen. Chronische Exposition gegenüber anorganischem Arsen ist mit systemischer Toxizität (Schädigung mehrerer Organsysteme) und Kanzerogenität (krebserzeugender Wirkung) verbunden [2].

Die Belastung eines Lebensmittels ist stark von Herkunft, Umweltbedingungen und Lebensmittelmatrix abhängig. Eine pauschale Zuordnung einzelner toxischer Elemente zu einer Lebensmittelgruppe ist daher für die individuelle Expositionsbewertung nur eingeschränkt geeignet [2, 3].

Pestizidrückstände

Pestizidrückstände können nach der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln auf oder in pflanzlichen Lebensmitteln verbleiben. Art und Konzentration der Rückstände werden unter anderem durch Wirkstoffeigenschaften, Anwendung, Zeitpunkt zwischen Behandlung und Ernte sowie die weitere Verarbeitung beeinflusst.

Für die Europäische Union zeigen die aktuellen Überwachungsdaten insgesamt eine hohe Einhaltung der gesetzlichen Rückstandshöchstgehalte. Im koordinierten EU-Kontrollprogramm für das Jahr 2024 entsprachen 98,8 % der untersuchten Proben den gesetzlichen Anforderungen. Bei 43,1 % waren keine quantifizierbaren Pestizidrückstände nachweisbar; 54,5 % enthielten einen oder mehrere Rückstände innerhalb der zulässigen Höchstgehalte. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit bewertet das geschätzte gesundheitliche Risiko durch die in den untersuchten Lebensmitteln gemessenen Pestizidrückstände insgesamt als niedrig [4].

Der analytische Nachweis eines Pestizidrückstands ist daher nicht mit einer toxikologisch relevanten Exposition gleichzusetzen. Für die Risikobewertung sind die aufgenommene Dosis, die toxikologischen Referenzwerte und die kumulative Exposition entscheidend. Gleichzeitig bleibt die Überwachung von Mehrfachrückständen und Stoffgemischen ein relevantes Gebiet der Expositions- und Risikoforschung [1, 4].

Persistente Umweltkontaminanten und PFAS

Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) bilden eine große Gruppe äußerst persistenter synthetischer Chemikalien. Sie können über Umweltkontamination, Wasser, landwirtschaftliche Produktionssysteme und Lebensmittelkontaktmaterialien in die Nahrungskette gelangen [1, 6].

Die hohe Umweltpersistenz und teilweise Bioakkumulation einzelner PFAS führen zu einer langfristigen Exposition des Menschen. Die gesundheitliche Bewertung ist komplex, da sich die Stoffgruppe aus zahlreichen Verbindungen mit unterschiedlichen toxikokinetischen Eigenschaften zusammensetzt und für viele Substanzen noch unvollständige toxikologische Daten vorliegen [1, 6].

Lebensmittelverpackungen können einen zusätzlichen Expositionspfad darstellen. In einer systematischen Evidenzkartierung wurden 68 PFAS in unterschiedlichen Lebensmittelkontaktmaterialien einschließlich Papier, Kunststoff und beschichteten Metallen identifiziert. Für einen relevanten Anteil der nachgewiesenen Substanzen fehlen umfassende toxikologische Daten [6].

Migration aus Lebensmittelkontaktmaterialien

Verpackungen, Vorratsbehälter, Verarbeitungsanlagen, Küchenutensilien und Beschichtungen können chemische Substanzen enthalten, die unter bestimmten Bedingungen in Lebensmittel migrieren. Die Migration wird unter anderem durch Materialeigenschaften, Temperatur, Kontaktdauer und Zusammensetzung des Lebensmittels beeinflusst [1, 5].

Die systematische Auswertung von mehr als 14.000 bekannten Lebensmittelkontaktchemikalien ergab für 3.601 Substanzen Hinweise auf ein Vorkommen im menschlichen Organismus. Darunter befanden sich auch Substanzen mit toxikologisch besonders relevanten Gefahreneigenschaften. Die Autoren weisen zugleich auf erhebliche Datenlücken hinsichtlich Exposition und Toxizität zahlreicher Lebensmittelkontaktchemikalien hin [5].

Zu den untersuchten Stoffgruppen zählen unter anderem Bisphenole, Phthalate, PFAS und Metalle. Der Nachweis einer Substanz im menschlichen Organismus beweist allerdings nicht, dass Lebensmittelkontaktmaterialien die alleinige Expositionsquelle darstellen. Die Daten unterstreichen jedoch, dass die Migration aus Materialien mit Lebensmittelkontakt als potenzieller Bestandteil der kumulativen chemischen Exposition berücksichtigt werden sollte [1, 5].

Einfluss der Lebensmittelverarbeitung

Lebensmittelverarbeitung kann die Belastung mit Kontaminanten vermindern oder verändern. Der Effekt ist substanz-, lebensmittel- und verfahrensabhängig. Für Pestizidrückstände zeigen systematische Daten, dass konventionelle Verfahren wie Waschen, Schälen, Blanchieren und thermische Verarbeitung Rückstände reduzieren können. Das Ausmaß der Reduktion variiert jedoch erheblich und wird unter anderem durch die physikochemischen Eigenschaften des Pestizids, die Lebensmittelmatrix und die jeweiligen Prozessbedingungen bestimmt [7].

Zusätzliche Expositionen können während Verarbeitung, Lagerung und Verpackung durch den Kontakt mit technischen Materialien entstehen. Insbesondere Temperatur, lange Kontaktdauer und die physikochemischen Eigenschaften des Lebensmittels können die Migration von Lebensmittelkontaktchemikalien beeinflussen [1, 5].

Prozesskontaminanten wie Acrylamid oder bestimmte polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe entstehen demgegenüber erst während spezifischer thermischer bzw. technologischer Prozesse und sind systematisch von bereits vor oder während der Verarbeitung eingetragenen Verunreinigungen abzugrenzen.

Bedeutung für die Mikronährstoffmedizin

Die ernährungsmedizinische Bewertung eines Lebensmittels darf sich nicht ausschließlich auf dessen Gehalt an Vitaminen, Mineralstoffen und Spurenelementen beschränken. Die Mikronährstoffqualität und die chemische Lebensmittelsicherheit sind getrennte, jedoch komplementäre Qualitätsdimensionen.

Toxische Elemente können zelluläre Redoxsysteme, Enzymsysteme und die Homöostase essenzieller Metalle beeinflussen [2]. Diese Mechanismen sind jedoch nicht mit einem primären Mikronährstoffmangel gleichzusetzen. Aus einer potenziellen Schadstoffexposition lässt sich deshalb keine pauschale Indikation für eine Mikronährstoffsupplementierung oder sogenannte Entgiftungstherapie ableiten.

Für die Prävention ist primär die Minimierung der Exposition entscheidend. Hierzu gehören eine kontrollierte Lebensmittelproduktion, Rückstands- und Kontaminantenmonitoring, geeignete Rohstoffauswahl, sichere Verarbeitungsprozesse sowie migrationsarme Lebensmittelkontaktmaterialien [1, 4-7].

Fazit

Chemische Verunreinigungen sind ein wesentlicher Parameter der Lebensmittelqualität. Toxische Elemente, Pestizidrückstände, persistente Umweltchemikalien und migrierende Lebensmittelkontaktchemikalien können entlang der gesamten Lebensmittelkette in Lebensmittel gelangen [1, 3, 5].

Die aktuelle europäische Überwachung zeigt für Pestizidrückstände eine hohe Einhaltung der gesetzlichen Höchstgehalte und insgesamt ein niedrig eingeschätztes Verbraucherrisiko [4]. Gleichzeitig verdeutlichen aktuelle Untersuchungen zu toxischen Metallen, PFAS und Lebensmittelkontaktchemikalien bestehende Expositionspfade und erhebliche Wissenslücken für zahlreiche Substanzen [1-3, 5, 6].

Aus mikronährstoffmedizinischer Sicht ist daher eine mehrdimensionale Bewertung der Lebensmittelqualität erforderlich. Ein günstiger Mikronährstoffgehalt schließt eine chemische Belastung nicht aus. Die wirksamste Strategie bleibt die Vermeidung bzw. Minimierung des Eintrags von Kontaminanten entlang der gesamten Produktions-, Verarbeitungs- und Verpackungskette.

Literatur

1. Muncke J, Touvier M, Trasande L, Scheringer M: Health impacts of exposure to synthetic chemicals in food. Nat Med. 2025;31:1431-1443. doi:10.1038/s41591-025-03697-5
2. Jomova K, Alomar SY, Nepovimova E, Kuca K, Valko M: Heavy metals: toxicity and human health effects. Arch Toxicol. 2025;99:153-209. doi:10.1007/s00204-024-03903-2
3. Hou D, Jia X, Wang L et al.: Global soil pollution by toxic metals threatens agriculture and human health. Science. 2025;388:316-321. doi:10.1126/science.adr5214
4. European Food Safety Authority (EFSA): The 2024 European Union report on pesticide residues in food. EFSA J. 2026;24:e10054. doi:10.2903/j.efsa.2026.10054
5. Geueke B, Parkinson LV, Groh KJ et al.: Evidence for widespread human exposure to food contact chemicals. J Expo Sci Environ Epidemiol. 2025;35:330-341. doi:10.1038/s41370-024-00718-2
6. Phelps DW, Parkinson LV, Boucher JM, Muncke J, Geueke B: Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Food Packaging: Migration, Toxicity, and Management Strategies. Environ Sci Technol. 2024;58:5670-5684. doi:10.1021/acs.est.3c03702
7. Flores Takahashi JS, Schwantes D, Gonçalves Junior AC et al.: Efficiency of combined techniques in pesticide residues removal from food: a systematic review. Food Prod Process Nutr. 2025;7:31. doi:10.1186/s43014-024-00290-0