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Bisphenol A ähnelt in seiner Struktur natürlichen Hormonen und beschäftigt nicht nur aufgrund der medialen Diskussionen Wissenschaftler mit verschiedenen Forschungsansätzen. „BPA-frei“ lautet der Hinweis, der verschiedensten Produkten besondere Sicherheit und Qualität bescheiden soll. Vom Babyfläschchen bis zur Zahnbürste, immer mehr Hersteller halten es für notwendig, ihre Produkte als frei von Bisphenol A (BPA) zu bewerben. Das OFI in Wien, Spezialist für Qualitätsprüfung und -sicherung, widmet sich in einem speziellen Projekt diesem Thema und entwickelt eine neue Analysemethode, die Hormonen auf die Spur kommt.

Die Industrie fordert schon seit geraumer Zeit verlässliche und validierte Analysenmethoden, um Verpackungsmaterialien, aber auch andere Produkte wie Medizinprodukte oder Baby- und Kleinkinderartikel auf hormonell wirksame Substanzen zu untersuchen. (Foto: OFI)

Die Industrie fordert schon seit geraumer Zeit verlässliche und validierte Analysenmethoden, um Verpackungsmaterialien, aber auch andere Produkte wie Medizinprodukte oder Baby- und Kleinkinderartikel auf hormonell wirksame Substanzen zu untersuchen. (Foto: OFI)

 

Doch woher kommt die Angst vor dieser Substanz, die in herkömmlichen toxikologischen Tests keine besonderen Auffälligkeiten zeigt?  BPA ist hormonell wirksam. Seine chemische Struktur ähnelt jener der weiblichen Geschlechtshormone (Östrogene). Hormonrezeptoren, die im menschlichen Körper für die Erkennung der Östrogene verantwortlich sind, können BPA aufgrund dieser strukturellen Ähnlichkeit mit den natürlichen weiblichen Geschlechtshormonen „verwechseln“. Nicht ganz zu vernachlässigen, bedenkt man, dass Östrogene hochsensible Entwicklungsvorgänge regulieren, wie zum Beispiel das Wachstum der weiblichen Brust.

Doch inwiefern durch hormonell wirksame Substanzen wie BPA tatsächlich Gesundheitsschäden verursacht werden, ist sehr umstritten. Trotz einer Vielzahl toxikologischer Studien sind sich die Wissenschaftler nach wie vor nicht einig, ob die geringen Konzentrationen an BPA, die über Lebensmittel aufgenommen werden, eine schädliche Wirkung auf den Menschen haben oder nicht. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat das gesundheitliche Risiko durch BPA in der Vergangenheit bereits mehrfach als sehr gering eingestuft. Dem gegenüber stehen aber zahlreiche toxikologische Studien, die auf Effekte von BPA bei sehr geringen Konzentrationen hinweisen.

Unsicherheiten bei der Risikobewertung
„Die Dosis macht das Gift“ – diese grundlegende Erkenntnis von Paracelsus aus dem frühen 16. Jahrhundert wird nun von manchen Wissenschaftern in Frage gestellt. Hormonell wirksame Substanzen könnten, so vermuten sie, in geringeren Mengen eine stärkere Wirkung zeigen als in höheren Konzentrationen. Klassische toxikologische Tests, die auch die Basis der bisherigen Risikobewertungen darstellen, könnten, so fürchten nun viele Wissenschafter, für hormonell wirksame Substanzen unzureichend sein. Ob es die vermuteten sogenannten „Low Dose Effekte“ tatsächlich gibt, wird in der wissenschaftlichen Welt noch heftig diskutiert. Es fehlen noch eindeutige Beweise. Da die Forschung in diesem Bereich sehr aufwendige Tierversuche, teils über mehrere Generationen an Versuchstieren, erfordert, wird es auch noch länger dauern, bis eindeutige wissenschaftliche Erkenntnisse vorliegen. Auch bei der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit findet scheinbar bereits ein Umdenken statt. Zwar sieht man nach wie vor kein hohes Risiko durch BPA und stuft die befürchteten Auswirkungen auf Fruchtbarkeit, Entwicklungsstörungen oder Brustkrebs als sehr unwahrscheinlich ein. Aufgrund der generellen Unsicherheit bei der Risikobewertung wurde aber in einem neuen Entwurf empfohlen, die bisherigen Grenzwerte um einen Faktor 10 zu reduzieren. Babyfläschchen aus Polycarbonat – ein Kunststoff bei dessen Herstellung BPA als Ausgangsmaterial verwendet wird – sind bereits EU-weit verboten. Frankreich geht noch weiter und verbietet ab 2015 BPA generell für Materialien mit Lebensmittelkontakt. Doch auch ohne konkrete gesetzliche Richtlinien reagieren immer mehr Hersteller auf die Forderung der Konsumenten und verzichten freiwillig auf BPA.

Ist damit die mögliche „Gefahr“ von hormonell wirksamen Sub-stanzen also gebannt? „Nein, denn neben BPA können in Verpackungsmaterialien auch andere hormonell wirksame Substanzen vorkommen“, sagt Christian Kirchnawy vom OFI. Er beschäftigt sich seit vier Jahren intensiv mit dem Thema Endokrine Disruptoren in Lebensmittelkontaktmaterialien. „Viele Ersatzstoffe, die anstelle von BPA – zum Beispiel in BPA freien Beschichtungen von Konservendosen – zum Einsatz kommen, zeigen in unseren Tests vergleichbare, teilweise sogar höhere hormonelle Aktivitäten als BPA selbst.“ Doch im Gegensatz zu BPA selbst, gibt es zu diesen Substanzen bisher noch vergleichsweise wenige toxikologische Studien. Es wäre durchaus möglich, dass sich bei diesen Substanzen ein größeres Belastungspotenzial herausstellt als das ersetzte BPA selbst.

Doch nicht nur Ersatzstoffe für BPA, auch andere Substanzen in Verpackungsmaterialien können hormonell wirksam sein. Neben BPA und deren Ersatzstoffe sind bereits zahlreiche weitere Substanzen bekannt, die aus Verpackungsmaterialien in das Lebensmittel übergehen können und eine hormonelle Wirkung haben. Auf Basis von Computersimulationen wird vermutet, dass die Zahl an hormonell wirksamen Substanzen im Verpackungsbereich noch wesentlich höher sein könnte. Viele Substanzen wurden bis dato noch gar nicht auf hormonelle Aktivität überprüft. Bewusst zugesetzt werden hormonell wirksame Additive jedoch immer weniger. So kommen hormonell wirksame Weichmacher, wie viele Phthalate, mittlerweile in Lebensmittelkontaktmaterialien praktisch gar nicht vor.

Weitaus schwieriger ist die Situation aber bei unbeabsichtigt eingebrachten Substanzen wie Abbauprodukte, Kontaminationen und Nebenprodukten aus dem hochenergetischen Produktionsprozess. Hier wissen oft auch Hersteller nicht, welche Substanzen – meist nur in Spuren – in den Verpackungen sein können. Zudem gibt es noch sehr wenige Daten zu Hormonaktivitäten. Dabei sind gerade diese im Fachjargon auch als NIAS (non-intentionally added substances) bezeichneten unbewusst eingebrachten Substanzen eine der bedeutendsten Quellen für hormonell wirksame Substanzen in Verpackungsmaterialien. Analytisch stellt dies eine große Herausforderung dar, denn mit chemischen Analysenverfahren können nur bereits bekannte hormonell wirksame Substanzen nachgewiesen werden, bisher unbekannte hormonaktive Substanzen können nicht erfasst werden.
Für viele Verpackungshersteller, die ihre Produkte frei von hormonell wirksamen Substanzen sichergestellt haben möchten, ist dies nicht befriedigend. Das Risiko, dass künftige Forschungsergebnisse bei bisher als unbedenklich eingestufte Additiven oder deren Abbauprodukte eine ähnliche Hormonwirkung wie BPA zeigen, möchte niemand eingehen. Das Beispiel BPA zeigt, wie sensibel die Konsumenten und letztlich auch die Gesetzgebung auf hormonell wirksame Substanzen in Verpackungen reagieren, selbst wenn es keine ausreichenden Beweise für eine schädliche Wirkung gibt.

Validierte Analysenmethoden zur Untersuchung auf hormonell wirksame Substanzen
Die Industrie fordert schon seit geraumer Zeit verlässliche und validierte Analysenmethoden, um Verpackungsmaterialien, aber auch andere Produkte wie Medizinprodukte oder Baby- und Kleinkinderartikel auf hormonell wirksame Substanzen zu untersuchen. Am OFI hat man daher bereits vor mehr als vier Jahren begonnen, entsprechende Analysenmethoden zu entwickeln und validieren. Nun ist es gelungen, eine verlässliche Analysenmethode zum Nachweis und zur Identifizierung von hormonell wirksamen Substanzen zum Einsatz zu bringen.

Dabei setzen Wissenschafter des OFI auf eine Kombination von chemischer Spurenanalytik mittels GC-MS/FID und HPLCMS³ und biologischen Tests mit Humanzellen. In den biologischen Tests wird die Wirkung von Hormonen im menschlichen Körper mit in Kulturgefäßen gezüchteten Humanzellen simuliert. Wie im menschlichen Körper, führt die Bindung eines Hormons an den entsprechenden Hormonrezeptor auch im Zellkulturtest zur Aktivierung eines bestimmten Gens. Im menschlichen Körper werden durch Hormone Gene aktiviert, die für die typische Reaktion des Körpers auf das Hormon verantwortlich sind. Im Fall von Östrogenen könnte das beispielsweise das Wachstum der weiblichen Brust sein.

Im Zellkulturtest wurde hingegen mittels gentechnischer Methoden das sehr leicht nachweisbare Luciferase-Gen, das für die Leuchtreaktion bei Glühwürmchen verantwortlich ist, eingebracht. Bindet ein Hormon oder eine andere hormonell wirksame Substanz an den Hormonrezeptor, führt das daher indirekt zu einer Leuchtreaktion. Sie ist mit freiem Auge nicht sichtbar, aber kann mit hochsensiblen Laborgeräten sehr einfach und verlässlich nachgewiesen werden. Dadurch können nicht nur bereits bekannte hormonaktive Substanzen wie BPA oder Phthalate, sondern alle Substanzen, die an die menschlichen Hormonrezeptoren für Östrogene, Androgene oder Schilddrüsenhormone binden, erfasst werden.

Belastung mit hormonell wirksamen Substanzen deutlich geringer als erwartet
In einem breit angelegten Screening untersuchten die Wissenschaftler des OFI über 200 verschiedene Lebensmittelverpackungen auf hormonell wirksame Substanzen. Um sicherzugehen, dass die detektierten Hormonaktivitäten tatsächlich aus der Verpackung kommen (und nicht durch das Lebensmittel selbst verursacht werden), wurden ausschließlich Leerverpackungen untersucht, die noch nicht mit dem Lebensmittel in Kontakt waren. Dabei profitierten die Wissenschaftler des OFI von der Zusammenarbeit mit der Industrie.

Im Großteil der untersuchten Verpackungen konnten keine hormonell wirksamen Substanzen nachgewiesen werden. Nur etwa 10 Prozent der untersuchten Verpackungsmaterialien zeigten in den hochsensiblen Testsystemen eine Hormonwirkung. Die gemessenen Aktivitäten waren in der Regel jedoch sehr gering. Nur vier von über 200 untersuchten Verpackungsmaterialien zeigten eine höhere Östrogenaktivität als die durchschnittliche Aktivität, die deutsche Wissenschaftler im Rahmen einer aufsehenerregenden Studie der Universität Frankfurt in Mineralwasser detektierten.

Auch auf natürliche Weise kommen Hormone in die Lebensmittel
Doch selbst wenn eine Verpackung hormonell wirksam ist, bedeutet das nicht automatisch, dass sie gesundheitsschädlich ist. Viele Lebensmittel enthalten auf ganz natürliche Weise hormonell wirksame Substanzen. Bei Sojaprodukten werden die in hohen Mengen an Phytohormone im Allgemeinen sogar mit gesundheitsförderlichen Effekten in Verbindung gebracht. Selbst die am stärksten hormonell wirksamen Verpackungsmuster in einem Screening von über 200 Verpackungen zeigten auch nach Lagerung unter „Worst-Case“-Bedingungen geringere Östrogenaktivitäten als die natürliche Hormonaktivität diverser Soja- und Milchprodukte.

Doch auch wenn zurzeit noch nicht klar ist, ob hormonell wirksame Substanzen in Verpackungen tatsächlich eine Gesundheitsgefahr darstellen, eines ist klar: Konsumenten erwarten „hormonfreie“ Verpackungen.

Autor: DI Christian Kirchnawy, OFI

 

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