15.12.2014
Nanotechnik in Lebensmitteln
Analyse von Thilo Spahl
Am Wochenende ist eine Kennzeichnungspflicht für Nanomaterialien in Lebensmitteln in Kraft getreten. Die Befürchtung, ist nun, dass die neue Regelung nicht zur Aufklärung der Verbraucher beiträgt, sondern nur diffuse Ängste schürt. Eine Risikobewertung wäre besser.
Ab dem 14. Dezember 2014 müssen laut Lebensmittelinformationsverordnung Substanzen in Nanogröße, die technisch hergestellt und einem Produkt absichtlich zugesetzt wurden, im Zutatenverzeichnis mit „nano“ gekennzeichnet werden. So soll mehr Transparenz für den Verbraucher geschaffen werden. Doch werden wir dadurch wirklich besser informiert sein und bessere Entscheidungen in Hinblick auf unsere Ernährung treffen können? Sollen wir Nanolebensmittel meiden? Geht von ihnen eine Bedrohung aus?
„Weitgehend unbemerkt von der Öffentlichkeit spielen sich auf dem Lebensmittelmarkt derzeit tiefgreifende Veränderungen ab. Künstlich hergestellte Nanomaterialien werden immer mehr Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln zugefügt und landen so auf unseren Tellern“, schreibt der BUND in einem 2008 veröffentlichten Bericht. [1] Der Spiegel berichtete unter der Überschrift „Umweltschützer warnen vor Nano-Invasion in Lebensmitteln“. [2]
Da viele Menschen in Hinblick auf ihre Ernährung ohnehin schon gehörig verunsichert sind und immer öfter versuchen, sich im Bioladen in Sicherheit zu bringen, trifft die vermeintliche Nano-Invasion auf fruchtbaren Boden. Schaut man jedoch heute, sechs Jahre später, in die Nanoproduktdatenbank „nanowatch“ des BUND, so finden sich dort lediglich 34 Einträge. [3] Und von denen würde man landläufig eigentlich keines als Lebensmittel bezeichnen, sondern die meisten eher der Alternativmedizin zuordnen. Wichtigster Anbieter ist mit 14 Produkten die Firma Hannes Pharma, die es sich nach eigenen Angaben zur Aufgabe gemacht hat, „das Wissen um bewährte Naturheilmittel alter Völker interessierten Menschen näher zu bringen“ und allerlei Pflanzenextraktkapseln anbietet, bei denen offenbar der verbreitete Zusatzstoff Siliziumdioxid verwendet wird. Ansonsten findet man noch Bachblütenessenzen, dubiose Bodybuilderpräparate („naNO X9 Hardcore“), bei denen man bezweifeln kann, ob sie überhaupt Nanopartikel enthalten, und mit Nanosilber beschichtete Vorratsdosen.
„Ob sich Verbraucher dadurch besonders aufgeklärt fühlen können, ist zu bezweifeln.“
Die Invasion ist also offenbar ausgeblieben. In der Lebensmittelindustrie scheint die Nanotechnologie trotz aller Warnungen noch nicht angekommen zu sein. Derzeit wird für acht seit Jahrzehnten zugelassene und als gesundheitlich unbedenklich geltende Stoffe geprüft, ob sie teilweise in Lebensmitteln als Teilchen in Größen von unter 100 Nanometern vorliegen und demnach, wenn im Dezember die Kennzeichnungspflicht für Nanolebensmittel in Kraft tritt, als Nanozusatzstoffe gekennzeichnet werden müssten. Darunter als Rieselhilfe verwendetes Siliziumdioxid (E 551) und Magnesiumoxid (E 530), sowie der Aufheller Titandioxid (E 171). Wenn das geschieht, haben wir per Definition zumindest eine gewisse Anzahl von echten Lebensmitteln, die irgendwie „nano“ sind: Salz, Suppenpulver, Ketchup und dergleichen, die aber schon lange von den meisten Menschen unbesorgt verzehrt worden sind. Laut Gesetz sollen diese nun gekennzeichnet werden. Ob sich Verbraucher dadurch besonders aufgeklärt und besser vor Gesundheitsrisiken geschützt fühlen können, ist zu bezweifeln.
Die mit Nano-Labeln versehenen Produkte werden überdies keinesfalls die einzigen sein, die Nanoteilchen enthalten. Denn wie bei vielen Dingen beherrscht die Natur so manches, was der Mensch erfindet, schon lange selbst – so auch die Herstellung von Nanopartikeln. Deshalb enthalten auch nicht verarbeitete Nahrungsmittel eine Vielzahl unterschiedlicher Nanoteilchen. Milch ist zum Beispiel eine Emulsion, in der sich neben mikrometergroßen Fetttröpfchen auch rund 100 Nanometer große Proteinkügelchen befinden. Dass von ihnen Risiken ausgehen, nimmt jedoch niemand an. Ebenso enthält gegrilltes Fleisch unter anderem Graphenoxid, ein High-Tech-Material, das bei der Zubereitung beiläufig entsteht und wohl nicht gefährlicher ist als etliche andere Stoffe, die man an einem gemütlichen Grillabend so zu sich nimmt. Noch komplizierter wird die Frage der Risikobewertung durch die Tatsache, dass unser Körper auch selbst Nanopartikel produziert, beispielsweise aus Calciumphosphat oder Silber. [4] Sollten diese, weil selbst gemacht, als harmloser gelten als von außen aufgenommene? Auch sollte man bedenken, dass wir längst eine Vielzahl von Nanopartikeln aus der Umwelt über unsere Nahrung aufnehmen. In Industrienationen sind es für jeden von uns wohl mehr als eine Billion künstlich erzeugte Nanopartikel täglich, die den Lebensmitteln aber nicht absichtlich zugesetzt werden. [5]
Was heißt Nanofood?
Warum sind Nanopartikel überhaupt ein Thema? Würde es nicht reichen, bestimmte Stoffe unabhängig davon zu regulieren, wie klein gemahlen sie eingesetzt werden? Wahrscheinlich nicht. Denn tatsächlich verändern Stoffe ihre Eigenschaften deutlich, wenn die Partikel in der Größenordnung von unter 100 Nanometern vorkommen. Schuld sind zwei Phänomene: Zum einem wird das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen immer größer, je kleiner die Teilchen sind. Dadurch kann die gleiche Menge eines Stoffs sehr viel stärker mit anderen Substanzen reagieren. Zum anderen können sehr kleine Teilchen sehr viel tiefer in den Körper eindringen. Sie können in Körperzellen und sogar in den Zellkern gelangen, wo sich das Erbgut befindet, und dort gegebenenfalls zu einer Schädigung führen. Dies muss man berücksichtigen, wenn es darum geht, herauszufinden, ob ein Stoff ein Risiko darstellt, und zu entscheiden, ob er in Lebensmitteln oder auch anderen Produkten genutzt werden soll oder nicht. Als per se unbedenklich oder per se schädlich kann man Nanoteilchen genauso wenig bezeichnen wie alle anderen Stoffe. Es gilt, immer den Einzelfall zu betrachten und zu bewerten. Zu den relevanten Faktoren zählen die Toxizität der Ausgangssubstanz, die Teilchengröße, die Dosis, aber auch die Art und Weise, wie die Teilchen einem Lebensmittel zugefügt werden (Formulierung) und was mit ihnen im Körper geschieht.
Die meisten Nanoanwendungen geben kaum Anlass zur Sorge. Es macht einen Unterschied, ob einem Lebensmittel fremde Stoffe zugesetzt werden oder aber übliche Bestandteile in sehr feiner Verteilung. Wenn in Zukunft tatsächlich nanoskalige Partikel in Lebensmittel gemischt werden, so werden das vor allem übliche Nahrungsbestandteile wie Fette oder Proteine sein, die als Nanocontainer Vitamine, Geschmacks- oder Farbstoffe transportieren.
Bei löslichen Stoffen spielt die Größe ohnehin keine Rolle für die Toxizität. Sie zerfallen schnell in einzelne Moleküle. Deshalb ist ein Besuch an der Küste, wo man aus dem Meer stammende winzige Salzkristalle aufnimmt, nicht gefährlicher als eine mit normalem Salz gewürzte Mahlzeit. Umgekehrt könnte es durchaus positiv für die Gesundheit sein, wenn man auch dem Essen Salz oder Zucker in Form von Nanopartikeln anstatt vergleichsweise riesiger Kristalle zufügen würde. Dann könnte die gleiche geschmackliche Verbesserung mit einer sehr viel kleineren Menge erreicht werden. [6] Ebenso unbedenklich sind etwa in kleinste Fetttröpfchen verpackte Vitamine oder Mineralstoffe. Solche Nanoverkapselungen werden schon heute in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, um die Vitamine geschützt bis in den Darm zu transportieren. Essen, das normale Nahrungsbestandteile wie Stärke, Eiweiß oder Fett in nanostrukturierter Form enthält, als Nanofood zu bezeichnen, macht deshalb eher wenig Sinn und ist auch nicht vorgesehen.
Tatsächlich dürften solche Nanoverkapselungen zur Erhöhung der Bioverfügbarkeit gesundheitsförderlicher oder den Geschmack verbessernder Stoffe die wichtigsten zu erwartenden Anwendungen der Nanotechnologie bei Lebensmitteln sein. Das Prinzip kennen wir vom Provitamin A in Karotten. Da es nicht wasserlöslich ist, wird dazu geraten, Karotten möglichst mit Fett zusammen zu essen, damit der Körper das Vitamin auch aufnehmen kann. Als schwedische Forscher vor einiger Zeit untersuchten, was an diesem Ernährungstipp dran ist, kamen sie zu einem Ergebnis, das für die Nanotechnologie durchaus interessant ist. Tatsächlich verbessert Fett die Aufnahme von Provitamin A. Entscheidend ist jedoch, wie gut die Möhren zerkleinert wurden. Aus grob gestückelten rohen Karotten gingen nur drei Prozent des Provitamin A in den Magensaft über, bei zerriebenen Möhren waren es 21 Prozent. Wurden die passierten Möhren gekocht, steigerte sich der Wert auf 27 und wenn zusätzlich Öl hinzugefügt wurde auf 39 Prozent. [7] Will man also ein Getränk mit Provitamin A anreichern, macht eine Verpackung in kleine, gleichmäßig verteilte Fetttröpfchen offenbar viel Sinn. Deshalb forscht die Lebensmittelindustrie an sogenannten Micellen, Liposomen oder Vesikeln auf Basis natürlicher Nahrungsbestandteile als Transporter für gesundheitsförderliche Substanzen. Sie werden die Hauptrolle beim Einsatz von Nanotechnologie bei Lebensmitteln spielen.
„Aufgrund der bisherigen Erfahrungen nicht von einem großen Gefahrenpotenzial bei anorganischen Zusatzstoffen auszugehen“
Die zweite relevante Anwendung sind anorganische Zusatzstoffe. Derzeit sind dies vor allem die oben genannten metallischen Verbindungen sowie Silber. Doch auch hier ist es zwar sicher richtig, dass man mögliche Risiken sorgfältig erforschen sollte. Andererseits ist aufgrund der bisherigen Erfahrungen nicht von einem großen Gefahrenpotenzial auszugehen.
Nano-Siliziumdioxid ist im Grunde extrem feiner Sand. Es wird seit Jahrzehnten als Rieselhilfe u.a. in Salz und Kaffeeweißer verwendet, ohne dass es Hinweise auf eine schädliche Wirkung gibt. Auch ist zweifelhaft, ob man überhaupt von Nanopartikeln sprechen sollte. Denn bei der Herstellung liegt zwar ein Teil der Partikel in Größen unter hundert Nanometer vor, im Lebensmittel lagern sich diese jedoch zu größeren Gebilden zusammen. Denn genau darauf beruht ihre Wirkung: Nur so können sie Wasser einschließen und das Produkt vor dem Verklumpen bewahren.
Magnesiumoxid wird Lebensmitteln als Säureregulator oder Trennmittel zugesetzt. Es ist in der EU als Lebensmittelzusatzstoff ohne Höchstmengenbeschränkung zugelassen. Titandioxid wird ebenfalls seit Jahrzehnten als Aufheller eingesetzt und gilt generell auch in größeren Mengen als unbedenklich. Es macht zum Beispiel Joghurt, Sojamilch oder Kaugummis hell weiß und wirkt auch antimikrobiell. Titandioxid ist zudem in einer Vielzahl anderer Produkte wie Lacke, Beschichtungen, Papier, Tinte, Solarzellen, Sonnencreme und Zahnpasta enthalten. Jährlich werden mehr als sieben Millionen Tonnen produziert, ein kleiner, aber wachsender Prozentsatz davon in Form von Nanopartikeln. Da die aufhellende Wirkung nur bei größeren Teilchen gegeben ist, wird nanoskaliges Titandioxid eigentlich nicht in Lebensmitteln eingesetzt. Offenbar liegt derzeit jedoch herstellungsbedingt ein Teil des in Lebensmitteln genutzten Titandioxids in Teilchengrößen unter 100 Nanometern vor. [8] Es gibt Forschungsergebnisse, die darauf hinweisen, dass diese Nanoteilchen in hoher Dosierung möglicherweise gesundheitlich problematisch sind. [9] Da sie nicht dem gewünschten Zweck dienen, sind sie verzichtbar. Hier ist weniger eine Kennzeichnung gefragt als eine Zulassungsbeschränkung. Zinkoxid hat eine ähnliche Wirkung wie Titandioxid und wird unter anderem in Multivitaminpräparaten eingesetzt.
„Nanosilber schädigt zwar in sehr hohen Dosen Zellen, zeigt in geringer Dosis dagegen einen positiven Effekt“
Relativ häufig kommt bereits antibakteriell wirkendes Nanosilber zum Einsatz: in Textilien, Schneidebrettchen, Waschmaschinen, Kühlschränken oder Lebensmittelverpackungen. Ob es gesundheitlich bedenklich ist, ist noch unklar. In einer Vielzahl von Laborstudien konnte zwar eine schädigende Wirkung auf Säugetierzellen gezeigt werden. Tierversuche zeigten jedoch auch bei hoher Dosierung kaum negative Effekte. [10] Ein Grund hierfür könnte sein, dass Nanoteilchen im Blut sehr schnell mit einer Korona von Eiweißen umhüllt werden, was die potenziell schädigende Wirkung offenbar reduziert. [11]
Insgesamt kommen Forscher bei einer Auswertung der vorhandenen Studien zu dem Schluss, dass man bisher nicht sagen kann, ob Nanofood sicherer oder gefährlicher ist als entsprechende konventionelle Produkte. In hohen Dosierungen lassen sich mit Zusatzstoffen in Form größerer Teilchen ebenso negative Effekte erzielen wie mit nanoskaligen Teilchen. Weitere Forschung sollte vor allem untersuchen, mit welchen Wirkungen bei sehr niedrigen Dosierungen zu rechnen ist, also Mengen, die über zukünftiges Nanofood tatsächlich aufgenommen werden könnten. [12] So konnte für Nanosilber im Versuch mit Zellkulturen gezeigt werden, dass es zwar in sehr hohen Dosen Zellen schädigt, in geringer Dosis dagegen einen positiven Effekt zeigt. [13]
Das größte Risiko im Lebensmittelbereich wird von den meisten Menschen stark unterbewertet. Es ist die Kontamination mit Mikroorganismen, Bakterien, Viren und Schimmelpilzen. Zu den segensreichen Erfindungen der Menschheit zählen daher Kühlschränke und moderne Verpackungstechnologien. Die Nanotechnologie kann zum einen dazu beitragen, frische Lebensmittel vor Verderb zu schützen. Hierzu dienen insbesondere antimikrobiell wirkende Verpackungsmaterialien. Zum anderen können in die Verpackung integrierte billige Nanosensoren anzeigen, ob zum Beispiel eine Packung undicht ist, erhöhte Kontaminationsgefahr besteht oder auch bereits ein Befall mit Bakterien, Schimmelpilzen oder Allergie auslösenden Stoffen vorliegt und das Produkt nicht mehr verzehrt werden sollte. Einen Schutz vor Kontamination sollen beispielsweise auch mit Silbernanopartikeln beschichtete Oberflächen und Geräte bei der Lebensmittelverarbeitung bieten. [14]
Generell ist laut EU-Recht darauf zu achten, dass sogenannte Lebensmittelbedarfsgegenstände, wozu auch Verpackungen zählen, „unter den normalen oder vorhersehbaren Verwendungsbedingungen keine Bestandteile auf Lebensmittel in Mengen abgeben, die geeignet sind, die menschliche Gesundheit zu gefährden.“ [15] Studien mit Industrieruß haben gezeigt, dass die Nanopartikel aus Verpackungsmaterial nicht in Lebensmittel übergehen. [16] Bei Silber war dies jedoch der Fall. [17] Laut europäischem Recht sind derzeit neben 882 konventionellen nur drei Nanomaterialien (Titannitrid in PET-Flaschen, Siliziumdioxid und Industrieruß) zur Verwendung in Kunststoffbehältnissen zugelassen. [18]
Vorsicht Nano!
Was bringt eine Kennzeichnung von „Nanolebensmitteln“? Sie soll uns offenbar erlauben, uns vor einer unbekannten Gefahr zu schützen, indem wir solche Lebensmittel meiden. Die Botschaft lautet ungefähr: „Hier ist etwas drin, was woanders in dieser Form nicht drin ist, kaufen Sie das deshalb lieber nicht. Schließlich kann man nie wissen …“
„Es ist Aufgabe der Forschung, herauszufinden, ob solche Zusätze gefährlich sind, und Aufgabe der Zulassungsbehörden, auf dieser Basis die Verwendung zu erlauben oder zu verbieten“
Das ist eine sehr unbefriedigende Lösung. Mit der gleichen Logik könnte man vor allen möglichen anderen Bestandteilen warnen, von denen man auch nicht weiß, ob sie vielleicht gefährlich sind. Eine Kennzeichnung, die unabhängig davon erfolgt, ob ein Risiko vorliegt, oder nicht, ist prinzipiell irreführend. Es ist Aufgabe der Forschung, herauszufinden, ob solche Zusätze gefährlich sind, und Aufgabe der Zulassungsbehörden, auf dieser Basis die Verwendung zu erlauben oder zu verbieten bzw. Grenzwerte für eine sichere Verwendung festzulegen. Generell sind Nanozusatzstoffe in der EU zulassungspflichtig. Hierfür ist eine Risikobewertung vorzunehmen. Wer stattdessen oder zusätzlich eine Kennzeichnung verlangt, schiebt die Verantwortung ab auf den Konsumenten, für den es sehr schwer ist, zu entscheiden, ob die pauschale Warnung ernst zu nehmen ist oder nicht.
Wahrscheinlich richtet sich die Warnung letztlich auch weniger an die Konsumenten als an die Produzenten. Der Industrie wird mitgeteilt, dass sie ein Risiko eingeht, wenn sie Nanotechnologie nutzt, vor der Konsumenten durch ein Label gewarnt werden und vielleicht Angst bekommen. So wird technologischer Fortschritt zumindest gebremst und Chancen, auch für mehr Sicherheit und Gesundheit, vertan. Gleichzeitig ist eine solche warnende Markierung der Neue Ausdruck des Misstrauens gegenüber der Wissenschaft. Dieser wird nicht mehr zugestanden, die Risiken bewerten zu können, was dann in der Folge abstruserweise dem Konsumenten abverlangt wird.
Eine Kennzeichnung ist eindeutig der falsche Ansatz. Für den Einsatz der Nanotechnologie müssen klare Bewertungs- und Zulassungskriterien geschaffen werden. Wir wollen auf den Nutzen nicht verzichten, nur weil die Regierung keine Verantwortung übernehmen will.
