Lebensbaumlogo Geschäftsbereich lebensministerium.bayern.de

Bayerisches Landesamt für
Gesundheit und Lebensmittelsicherheit

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 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 sind 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 270000 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 ist Mikroplastik teils in erheblichem Umfang enthalten. 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]. 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].

Zur Orientierung für den Verbraucher, welche Produkte Mikroplastik enthalten, hat der BUND einen Einkaufsratgeber herausgegeben (http://www.bund.net/mikroplastik). 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 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].

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]. 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.

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].

Projekt „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. Daher ist auch eine belastbare Bewertung des gesundheitlichen Risikos für den Menschen aufgrund der potentiellen Kontamination von Lebensmitteln mit Mikroplastik noch nicht möglich.

Das LGL entwickelt nun in einem Forschungsprojekt routinetaugliche Untersuchungsverfahren für den Nachweis von Mikroplastik in Lebensmitteln. Ziel dieses Projekts 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 kommt die EFSA jedoch ebenfalls 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.

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: http://www.bfr.bund.de/cm/343/fragen-und-antworten-zu-mikroplastik.pdf.
  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., R.C. Thompson, and D.C. Aldridge, 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. R867-8.
  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.
  11. Sanchez, W., C. Bender, and J.-M. Porcher, Wild gudgeons (Gobio gobio) from French rivers are contaminated by microplastics: Preliminary study and first evidence. Environmental Research, 2014. 128(0): p. 98-100.
  12. Setälä, O., V. Fleming-Lehtinen, and M. Lehtiniemi, 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. 10-7.
  14. Fendall, L.S. and M.A. Sewell, Contributing to marine pollution by washing your face: microplastics in facial cleansers. Marine Pollution Bulletin, 2009. 58(8): p. 1225-8.
  15. Murray, R.G., Plastic 'Scrubbers' in Hand Cleansers: a Further (and Minor) Source for Marine Pollution Identified. Marine Pollution Bulletin, 1996. 32(12): p. 967-871.
  16. Kunststoffe in kosmetischen Mitteln. https://www.ikw.org/schoenheitspflege/themen/detail/kunststoffe-in-kosmetischen-mitteln-152/, zuletzt aufgerufen am 22.07.2016.
  17. Cosmetics Europe, Recommendation on Solid Plastic Particles (Plastic Micro Particles). 2015. https://www.cosmeticseurope.eu/files/3714/7636/5652/Recommendation_on_Solid_Plastic_Particles.pdf, zuletzt aufgerufen am 06.06.2018.
  18. Department for Environment, Food & Rural Affairs, World-leading microbeads ban takes effect. 2018. https://www.gov.uk/government/news/world-leading-microbeads-ban-takes-effect, zuletzt aufgerufen am 06.06.2018.
  19. Government Offices of Sweden, More steps to reduce plastics and microplastics in the oceans. 2018. https://www.government.se/press-releases/2018/02/more-steps-to-reduce-plastics-and-microplastics-in-the-oceans/, zuletzt aufgerufen am 06.06.2018.
  20. New Zealand Government, Waste Minimisation (Microbeads) Regulations 2017. http://www.legislation.govt.nz/regulation/public/2017/0291/latest/DLM7490715.html?search=ts_act%40bill%40regulation%40deemedreg_microbeads_resel_25_a&p=1, zuletzt aufgerufen am 06.06.2018.
  21. Government of Canada, Microbeads in Toiletries Regulations, 2018. https://pollution-waste.canada.ca/environmental-protection-registry/regulations/view?Id=142, zuletzt aufgerufen am 06.06.2018.
  22. Liebezeit, G. and E. Liebezeit, Non-pollen particulates in honey and sugar. Food Additives & Contaminants: Part A&, 2013. 30(12): p. 2136-40.
  23. Liebezeit, G. and E. Liebezeit, Synthetic particles as contaminants in German beers. Food Additives & Contaminants: Part A, 2014. 31(9): p. 1574-8.
  24. Lachenmeier, D.W., et al., Microplastic identification in German beer - an artefact of laboratory contamination? Deutsche Lebensmittel Rundeschau, 2015. 111. Jahrgang: p. 437-440.
  25. De Witte, B., et al., Quality assessment of the blue mussel (Mytilus edulis): Comparison between commercial and wild types. Marine Pollution Bulletin, 2014. 85(1): p. 146-155.
  26. Devriese, L.I., et al., Microplastic contamination in brown shrimp (Crangon crangon, Linnaeus 1758) from coastal waters of the Southern North Sea and Channel area. Marine Pollution Bulletin, 2015. 98(1–2): p. 179-187.
  27. Van Cauwenberghe, L. and C.R. Janssen, Microplastics in bivalves cultured for human consumption. Environmental Pollution, 2014. 193: p. 65-70.
  28. Li, J., et al., Microplastics in commercial bivalves from China. Environmental Pollution, 2015. 207: p. 190-5.
  29. Yang, D., et al., Microplastic Pollution in Table Salts from China. Environmental Science & Technology, 2015. 49(22): p. 13622-7.
  30. Karami, A., et al., The presence of microplastics in commercial salts from different countries. Scientific Reports, 2017. 7: p. 46173.
  31. Iñiguez, M.E., J.A. Conesa, and A. Fullana, Microplastics in Spanish Table Salt. Scientific Reports, 2017. 7(1): p. 8620.
  32. Schymanski, D., et al., Analysis of microplastics in water by micro-Raman spectroscopy: Release of plastic particles from different packaging into mineral water. Water Research, 2018. 129: p. 154-162.
  33. Oßmann, B.E., et al., Small-sized microplastics and pigmented particles in bottled mineral water. Water Research, 2018. 141: p. 307-316.
  34. Mikroplastikpartikel in Lebensmitteln, Stellungnahme Nr. 013/2015 des BfR vom 30. April 2015, 2015, Bundesinstitut für Risikobewertung: http://www.bfr.bund.de/cm/343/mikroplastikpartikel-in-lebensmitteln.pdf, 2015/05/11.
  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.

Mehr zu diesem Thema

Allgemeine Informationen zum Thema