Endokrin wirksame Chemikalien, die in Kunststoffverpackungen von Lebensmitteln verwendet werden, können die Gesundheit stärker und umfassender schädigen als bisher angenommen, wie eine neue Studie in Ecotoxicology and Public Health zeigt.

Forscher unter der Leitung von Dr. Martin Wagner, Biologe an der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie, berichteten, dass Dutzende von Verpackungskunststoffen und verwandte Inhaltsstoffe in Lebensmittel übergehen, mit unvorhersehbaren kurz- und langfristigen negativen Auswirkungen auf die Gesundheit.

Wagner und seine Mitarbeiter sammelten 36 Plastikbehälter zur Aufbewahrung von Lebensmitteln und in Plastik verpackte Lebensmittel bei Einzelhändlern in den USA, im Vereinigten Königreich, in Südkorea, Deutschland und Norwegen.

Die Proben umfassten Vertreter der sieben weltweit am meisten verbrauchten Kunststoffe: Polyethylen hoher und niedriger Dichte (HDPE, LDPE), Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyurethan (PUR) und Polyvinylchlorid (PVC).

Die Länder wurden hauptsächlich aufgrund ihres hohen Kunststoffverbrauchs und ihrer Pro-Kopf-Abfälle ausgewählt. Norwegen wurde aus “lokalem Interesse” ausgewählt.

Zu den untersuchten Kunststoffartikeln gehörten Einwegbecher, Folienverpackungen, Tabletts, wiederverwendbare Vorratsbehälter und 17 in Kunststoff verpackte Lebensmittel. Gegenstände, die Lebensmittel enthielten, wurden geleert, gewaschen und analysiert. Leere Behälter wurden so analysiert, wie sie sind.

Die Forscher gingen davon aus, dass Verpackungen mit Markierungen, die den Kunststoffanteil kennzeichneten, korrekt beschriftet waren. In Fällen, in denen diese Informationen nicht verfügbar oder unklar waren, wurden die Materialien in den Gegenständen anhand einer chemischen Standardanalyse identifiziert.

Komplexe Materialien, komplexe Analyse

Kunststoffe sind komplexe Materialien, die aus Polymeren – dem bei weitem wichtigsten Bestandteil – und vielen anderen, wenig verbreiteten, aber potenziell toxischen Bestandteilen bestehen, die zur Verbesserung der Leistung der Kunststoffe hinzugefügt werden.

BPA (Bisphenol A) wird beispielsweise Polycarbonat-Kunststoffen zugesetzt, um glatte, harte und produktbeständige Oberflächen zu schaffen, während Phthalate PVC zugesetzt werden, um die Sprödigkeit von PVC zu verringern und seine Rissfestigkeit zu verbessern.

Der Mensch ist diesen chemischen Inhaltsstoffen ausgesetzt, wenn sie aus den Kunststoffen in die Lebensmittel übergehen – ein Prozess, der von vielen Faktoren abhängt, z. B. von der chemischen Zusammensetzung des Lebensmittels, der Dauer der Lagerung sowie der Temperatur und den Bedingungen, unter denen das Lebensmittel gelagert wurde.

Da dieser Prozess Zeit braucht und nicht vorhersehbar ist, beschleunigten die Forscher ihn, indem sie ein Lösungsmittel verwendeten, um so viele chemische Komponenten wie möglich zu extrahieren.

Unter Extraktion versteht man die Verwendung eines Lösungsmittels zur Entfernung eines oder mehrerer Bestandteile aus einer Substanz. Das Waschen von Kleidung ist ein Extraktionsverfahren, bei dem das Lösungsmittel (Wasser plus Waschmittel) Bestandteile (Schmutz, Öl, Flecken) aus einem Stoff (Kleidung) entfernt.

Die Forscher wählten Methanol – Methyl- oder “Holz”-Alkohol -, weil es viele bekannte Chemikalien in Kunststoffen auflöst, aber das Polymer nicht abbaut.

Um Verunreinigungen durch fremde Kunststoffbestandteile auszuschließen, wurden alle im Extraktionsprozess verwendeten Materialien – z. B. Bechergläser und Spatel – aus Glas oder rostfreiem Stahl hergestellt und vor der Verwendung gereinigt. Verpackungen, die zuvor Lebensmittel enthielten, wurden ausgespült und getrocknet.

Die Ermittler nahmen von jedem Verpackungsmaterial 13,5-Gramm-Stücke, zerkleinerten sie und extrahierten sie mit Methanol für zwei Stunden oder länger.

Um herauszufinden, ob der Inhalt von Lebensmitteln einen Einfluss darauf hat, welche Chemikalien ausgelaugt werden, testeten die Forscher drei Artikel, die im Laden verpackte Lebensmittel enthielten, im Vergleich zu derselben Verpackung (die vom selben Anbieter stammte), die keine Lebensmittel enthielt.

Die Ermittler nahmen Proben von jeder Methanolextraktion und führten eine chemische Analyse durch, um festzustellen, welche Kunststoffbestandteile vorhanden waren. Sie führten auch biochemische Tests durch, um die möglichen Auswirkungen auf das menschliche Hormonsystem zu ermitteln.

Tausende von “chemischen Merkmalen”

Da Kunststoffe so komplex sind und so viele Chemikalien enthalten und die von den Forschern verwendete Analysemethode noch mehr einzigartige Arten hervorbringt, analysierten die Forscher sowohl die Anzahl der einzigartigen Chemikalien in jeder Probe als auch die “chemischen Merkmale”.

Obwohl die Forscher den Begriff “chemische Merkmale” in ihrer Arbeit 37 Mal verwenden, haben sie ihn nicht definiert, und es handelt sich auch nicht um den Standardjargon der organischen Chemie. Es wird davon ausgegangen, dass der Begriff das Vorhandensein einer Chemikalie, ihre Konzentration sowie ihre Abbauprodukte, ihre Konzentrationen und das Vorhandensein oder Fehlen anderer Chemikalien oder Merkmale umfasst.

Auf dieser Grundlage entdeckten die Forscher 2.146 einzigartige Chemikalien und 25.511 Merkmale – 16.846 in den sieben PUR- und PVC-Proben und 8.665 in den 29 PE-, PET-, PP- und PS-Proben.

Die Anzahl der Merkmale variierte jedoch zwischen den einzelnen Kunststoffverpackungen für Lebensmittel: Ein HDPE-Behälter wies nur 37 Merkmale auf, eine Frischhaltefolie sogar 9.936.

Es überrascht nicht, dass Kunststoffe, bei deren Herstellung mehr Chemikalien zugesetzt werden müssen, mehr identifizierbare chemische Bestandteile und mehr chemische Merkmale aufweisen. Unter den untersuchten Kunststoffen wies HDPE die wenigsten Merkmale auf (616), gefolgt von PET (1.320), PS (2.284), PP (2.711), LDPE (5.495), PVC (12.683) und PUR (13.004).

Endokrine Rezeptoraktivität jenseits der Norm

Das Vorhandensein von Hunderten von Chemikalien in einem Produkt ist nicht unbedingt ein Hinweis auf Gesundheitsrisiken. Apfelaroma zum Beispiel enthält mindestens 300 einzigartige Verbindungen, deren Gehalt je nach Sorte und Lagerungsbedingungen stark variiert.

Nach der Kartierung der chemischen Zusammensetzung der Extrakte untersuchten die Forscher die Wirkung auf vier endokrine Systeme, die für die menschliche Gesundheit von Interesse sind: Pregnan-X-Rezeptor (PXR), der den Körper bei der Ausscheidung von Giftstoffen unterstützt; Peroxisom-Proliferator-aktivierter Rezeptor γ (PPARγ), der an der Blutzuckerkontrolle beteiligt ist; Östrogenrezeptor α (ERα), der bei der Erweiterung und Reparatur von Blutgefäßen hilft, und der Androgenrezeptor (AR), der an vielen körperlichen Prozessen beteiligt ist, die das männliche Sexualhormon Testosteron betreffen.

Die Extraktionen von 33 der 36 beprobten Kunststoffgegenstände beeinträchtigten mindestens einen Rezeptor.

Das führende Rezeptorziel war PXR, das von 33 Extrakten und nur von acht Extrakten beeinflusst wurde. Dies war nicht überraschend, da dieser Rezeptor zahlreiche Aufgaben bei der zellulären Entgiftung erfüllt und mit einer Vielzahl von Biomolekülen assoziieren kann.

PXR ist auch an der Aufrechterhaltung des Energiegleichgewichts des Körpers und an Entzündungen beteiligt. Da Arzneimittel, die das PXR beeinflussen, mit Hypercholesterinämie (hoher Cholesterinspiegel und Herzkrankheiten) in Verbindung gebracht werden, liegt die Vermutung nahe, dass Kunststoffe das Gleiche bewirken können.

Die PXR-Effekte stiegen auch mit der Anzahl der chemischen Merkmale, was die Forscher zu der Schlussfolgerung veranlasste, dass das Screening auf PXR-Aktivität “eine gute erste Darstellung der allgemeinen Toxizität sowie der chemischen Komplexität von Mischungen von Kunststoffchemikalien bietet”.

Dreiundzwanzig Extrakte beeinflussten PPARγ, das zweitwichtigste Ziel, wobei LDPE- und PVC-Extrakte die stärkste Aktivierung bewirkten. PPARγ ist der Hauptregulator der Adipogenese – der Bildung und Anhäufung von Fettzellen – und seine Aktivierung wurde mit Fettleibigkeit und Stoffwechselstörungen in Verbindung gebracht.

Achtzehn Extrakte aktivierten den Östrogenrezeptor, wobei die stärkste Wirkung von PS-Proben (Polystyrol) und Behältern mit gefrorenen Blaubeeren und Joghurt ausging.

Die Forscher sagten nicht, warum diese Lebensmittel das Schlimmste aus ihrer Verpackung herausholten, aber ihr Säuregehalt könnte die Extraktion von Östrogenaktivatoren fördern.

Die Auswirkungen von Östrogen führen zu Entwicklungs- und Fortpflanzungsproblemen und einem höheren Risiko für hormonbedingte Krebsarten wie Brust- und Prostatakrebs.

Die Forscher stellten außerdem bei 14 Extrakten “signifikante” androgenblockierende Wirkungen fest, wobei LDPE, PVC und PUR die stärkste Wirkung zeigten und PET- und PP-Artikel keine Wirkung zeigten. Die Blockierung von Androgenen wird mit zahlreichen Fortpflanzungsproblemen bei Männern und Frauen in Verbindung gebracht, von denen einige von einer Generation zur nächsten weitergegeben werden können.

Eine der Erkenntnisse der Studie war, dass Kunststoffe komplex sind und aus viel mehr Chemikalien bestehen, als man aufgrund ihrer Inhaltsstoffe oder chemischen Formeln vermuten könnte.

Das bedeutet, dass Studien über die Auswirkungen auf die Gesundheit, die einzelne Toxine wie BPA oder sogar ganze gesundheitsbezogene Klassen wie “endokrine Disruptoren” untersuchen, möglicherweise nicht das ganze Ausmaß der von Kunststoffen ausgehenden Schäden erfassen.

Durch die Analyse von fertigen Produkten anstelle spezifischer Chemikalien erfasst der Ansatz der Forscher das gesamte Spektrum der Giftstoffe in Kunststoffen, einschließlich der bisher oder noch unbekannten.