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Über dieses Buch

Kompetenz in Lebensmittelsicherheit bedeutet Verständnis und Know-how über Aufbau, Zusammensetzung und Eigenschaften der Lebensmittel und ihrer Rohstoffe sowie über die Zusammenhänge der globalen Versorgungskette. Möglicherweise können Lebensmittel neben den erforderlichen Nährstoffen und den erwünschten Faktoren auch unerwünschte Stoffe enthalten. Diese chemisch definierten Stoffe, deren Vorkommen aus gesundheitlichen Gründen nicht erwünscht ist oder nur in allerniedrigsten Konzentrationen geduldet wird, werden in der wissenschaftlichen Nomenklatur unter dem Term „unerwünschte Stoffe“ subsumiert, als da sind:

Kontaminanten (Umwelt-, Migrations-, Manipulations-, Prozesskontaminanten)Rückstände (Pflanzenschutzmittel, Tierbehandlungsmittel)Biotoxine (Phytotoxine, marine Biotoxine, Mykotoxine, Bakterientoxine, biogene Amine)

Es ist wichtig, unerwünschte Stoffe genauestens zu kennen, um erfolgreiche Minimierungsstrategien entwickeln zu können. In diesem Spannungsfeld ist die Lebensmittelchemie neben anderen Fachwissenschaften ein zentraler Dreh- und Angelpunkt. Das Buch ist aus der Erkenntnis entstanden, dass Health und Food absolute Megathemen unserer modernen Gesellschaft geworden sind. Angelegenheiten rund um Lebensmittel und Ernährung werden obendrein zu Ersatzreligionen, und die Sicherheitsthematik steigt zum allseits beherrschenden Belang auf. Eine angemessene Versorgung mit Lebensmitteln ist aber nur zu gewährleisten, wenn auf allen Ebenen und über die gesamte Lebensmittelkette hinweg umfangreiches Wissen und verlässliche Kompetenz vorhanden sind.

Dieses Buch richtet sich gleichwohl an Professionals sowie Studierende mit Basiswissen in Lebensmittelchemie, Lebensmitteltechnologie und Ernährungswissenschaften sowie anderer Life Sciences. Lebensmittelchemisch arbeitende Einrichtungen der Wirtschaft, Behörden und Hochschulen finden hierin für die Bereiche Lebensmittelsicherheit, Qualitätsmanagement sowie Forschung und Entwicklung ein übersichtliches Arbeits- und Nachschlagewerk auf dem Höhepunkt seiner Zeit.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Grundlagen

Frontmatter

Kapitel 1. Lebensmittelsicherheit als System

Zusammenfassung
Lebensmittelsicherheit umfasst alle Maßnahmen und Konzepte, die sicherstellen, dass ein Lebensmittel für Verbraucher zum Verzehr geeignet ist und dass von diesem keine gesundheitlichen Gefahren ausgehen. Das Ziel eines jeden in der Lebensmittelkette Beteiligten ist es, „sichere Lebensmittel“ herzustellen. Dazu ist ein gut funktionierendes System notwendig, in dem die Verantwortlichkeiten und Aufgaben für alle Stakeholder klar zugewiesen sind. Der rechtliche Rahmen für die Erzeugung von und den Handel mit Lebensmitteln ist in der EU weitgehend harmonisiert. Der allumfassende Sicherheitsansatz „vom Acker bis zum Teller“ gilt in der EU für die gesamte Lebensmittelkette und basiert auf sieben Grundprinzipien.
Reinhard Matissek

Kapitel 2. Lebensmittelkompetenz

Zusammenfassung
Lebensmittel sind alle Stoffe oder Erzeugnisse, die dazu bestimmt sind oder von denen nach vernünftigem Ermessen erwartet werden kann, dass sie in verarbeitetem, teilweise verarbeitetem oder unverarbeitetem Zustand von Menschen aufgenommen werden. Um eine angemessene Versorgung mit Lebensmitteln zu gewährleisten, ist auf allen Ebenen und über die gesamte Lebensmittelkette umfangreiche Kompetenz erforderlich. Lebensmittelqualität ist die Gesamtheit aller Merkmale eines Lebensmittels in Bezug auf ihre Eignung, festgelegte und vorausgesetzte Erfordernisse zu erfüllen. Lebensmittelsicherheit umfasst alle Maßnahmen und Konzepte, die sicherstellen, dass ein Lebensmittel für Verbraucher zum Verzehr geeignet ist und dass von diesem keine gesundheitlichen Gefahren ausgehen. Lebensmittelbetrug ist ein Sammelbegriff, der die vorsätzliche und unerlaubte Substitution, Addition, Imitation, Manipulation oder Falschdarstellung von Lebensmitteln umfasst, mit der Absicht, dadurch einen ökonomischen Vorteil zu erzielen.
Reinhard Matissek

Kapitel 3. Maximen des Lebensmittelrechts

Zusammenfassung
Für Lebensmittel existiert eine beträchtlich große Vielzahl an Rechtsvorschriften. Generell wird in europäisches und nationales Recht unterschieden. Das EU-Recht hat grundsätzlich Vorrang vor den nationalen Vorschriften der Mitgliedstaaten, d. h., das nationale Recht muss konform mit dem EU-Recht sein. Herausragend wichtig in Bezug auf die Lebensmittelsicherheit sind das Hygienepaket mit dem HACCP-Konzept, die Reglungen zu Kontaminanten und Rückständen sowie die Kontrollverordnung. Darüber hinaus existieren Normen, Leitsätze, Produktrichtlinien und Empfehlungen u. a. aus dem Codex Alimentarius.
Reinhard Matissek

Chapter 4. Sichere Lebensmittel – Mittel zum guten Leben

Zusammenfassung
Lebensmittel sind im wahrsten Sinne des Wortes Mittel zum Leben. Dies gilt abgestuft anders für Grundnahrungsmittel als für Genussmittel. Nach moderner Vorstellung wird von Lebensmitteln erwartet, dass sie über den Grundanspruch hinaus ein Leben auf gutem gesundheitlichem Niveau ermöglichen. Lebensmittel können neben den erforderlichen Nährstoffen wie z. B. Eiweiß, Fette, Kohlenhydrate, Vitamine, Mineralstoffe, Wasser, Enzyme und spezielle Inhaltsstoffe auch besonders erwünschte resp. unerwünschte Stoffe enthalten. Stoffe, deren Vorkommen aus toxikologischen bzw. gesundheitlichen Gründen in Lebensmitteln nicht erwünscht ist oder nur in den aller niedrigsten praktisch erreichbaren Konzentrationen geduldet wird, werden in der wissenschaftlichen Nomenklatur unter dem Term „unerwünschte Stoffe“ subsumiert. Betrachtungsgegenstand in diesem Werk sind Kontaminanten, Rückstände und Biotoxine.
Reinhard Matissek

Chapter 5. Lebensmittelrisikoanalyse

Zusammenfassung
Um die toxikologische Wirkung eines Stoffes zu ermitteln, werden bestimmte Kenngrößen verwendet. Unterschieden wird zwischen akuten oder chronischen Wirkungen. Bei der Frage nach der Toxizität eines Stoffes ist die aufgenommene Dosis des betreffenden Stoffes in einem Lebensmittel von elementarer Relevanz. Manche Substanzen wirken in geringen Mengen günstig auf den Körper, sind jedoch in höheren Konzentrationen bedenklich. Bei genotoxisch-cancerogenen Stoffen kann keine Schwellendosis angenommen werden, unterhalb derer keine unerwünschten Wirkungen mehr erwartet werden. Es gilt daher die Herausforderung, die Exposition gegenüber derartigen Substanzen so weit zu minimieren, wie dies vernünftig erreichbar ist (ALARA-Prinzip). Ziel der Anwendung einer Risikoanalyse im Bereich der Lebensmittelsicherheit ist der Schutz der menschlichen Gesundheit. Zunächst wird deshalb eine wissenschaftliche Risikobewertung bekannter oder potenziell nachteiliger Auswirkungen auf die Gesundheit vorgenommen.
Reinhard Matissek

Kontaminanten in Lebensmitteln

Frontmatter

Chapter 6. Umweltkontaminanten

Zusammenfassung
Umweltkontaminanten können aus der Luft, dem Wasser oder dem Boden entstammen und möglicherweise sehr persistente Verbindungen darstellen. Als die wichtigsten anorganischen Kontaminanten gelten Blei, Cadmium, Quecksilber, Aluminium, Arsen. Relevante Radionuklide im menschlichen Umfeld sind Caesium-134, Caesium-137, Iod-131, Kalium-40, Kohlenstoff-14, Strontium-89, Strontium-90, Tritium, Zirkon-95. Halogenhaltige Organoverbindungen sind von Bedeutung genauso wie Perchlorat und Chlorat. Äußerst relevant sind ferner die polychlorierten Dibenzodioxine und Dibenzofurane sowie die polychlorierten Biphenyle. Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen sind anthropogenen Ursprungs. Leichtflüchtige Verbindungen wie Perchorethylen, Benzol, Toluol, Xylole, Ethylbenzol und Styrol spielen als Lösungsmittel eine große Rolle und können als Umweltkontaminanten auftreten. Quartäre Ammoniumverbindungen, Mineralölkohlenwasserstoffe, Nicotin und Weichmacher sind ebenfalls von Belang.
Reinhard Matissek

Chapter 7. Migrationskontaminanten

Zusammenfassung
Mineralische Kohlenwasserstoffe (MOSH/MOAH) sind in der Umwelt weit verbreitet und können auf unterschiedlichen Wegen in Lebensmittel gelangen. Der Haupteintrag wird nur in seltenen Fällen durch die Lebensmittelwirtschaft selbst verursacht, sondern erfolgt üblicherweise aus Recyclingkartons und -papieren sowie aus Jutesäcken sowohl in Rohstoffe als auch in Lebensmittel. Einträge können auch über gereinigte, paraffinische Mineralölfraktionen in Form von zugelassenen Zusatz- und Hilfsstoffen erfolgen. Forschungsprojekte lieferten fundamentale Ergebnisse, die in umfangreiche Kataloge von möglichen Minimierungsmaßnahmen einfließen konnten (Toolbox). DIPN wird bei Selbstdurchschreibepapieren eingesetzt. Bei Kunststoffmaterialien ist neben der Globalmigration die spezifische Migration spezieller Stoffe zu beachten: Vinylchlorid, Polyolefin Oligomere, Bisphenol A, Acrylamid, Melamin, Formaldehyd, Acetaldehyd, Antimon, Anthranilamid, Styrol, PCB und Weichmacher. Bei Keramik ist die Blei-, Cadmium- und Antimon-Lässigkeit von Interesse.
Reinhard Matissek

Kapitel 8. Manipulationskontaminanten

Zusammenfassung
Als Manipulationskontaminanten werden chemisch definierte Stoffe bezeichnet, die einem Lebensmittel „verdeckt“, d. h. in krimineller oder terroristischer Absicht zugesetzt werden, um dadurch eine bessere Beschaffenheit vorzutäuschen, Druck bei Erpressungsfällen auszuüben oder Schrecken zu verbreiten. Unerlaubte Zusätze von Melamin wurden beschrieben bei Futtermitteln, Reisproteinkonzentraten, Mais-/Weizengluten und Milchprodukten. Sudanfarbstoffe wurden in Gewürzen, tomaten- und paprikahaltigen Produkten, Teig- und Wurstwaren sowie in Palmöl entdeckt. Eine besonders „clevere“ Variante stellt die Verwendung von sog. Reaktivfarbstoffen dar. Auf diese Weise kann eine brillantere Farbe erzielt werden, wobei sich der Nachweis aufgrund der kovalenten Bindung an Lebensmittelbestandteile als sehr schwierig und kompliziert gestaltet. Bekannt wurden ferner Zusätze von Diethylenglycol zu Wein, von Methanol zu alkoholhaltigen Getränken, von Quecksilber in Orangen und die perfide Verwendung von Ricin.
Reinhard Matissek

Chapter 9. Prozesskontaminanten

Zusammenfassung
Prozesskontaminanten können sowohl bei der industriellen oder handwerklichen Zubereitung als auch im Haushalt und Gastronomie entstehen. Acrylamid bildet sich aus Precusoren während der Maillard-Reaktion. Acrolein kann beim Erhitzen aus Fetten, Aminosäuren und Kohlenhydraten gebildet werden. Neben Furan wurde auch Furfurylalkohol nachgewiesen. Freies Monochlorpropandiol kann bei der säurekatalysierten Hydrolyse von Proteinen gebildet werden. MCPD- und Glycidyl-Ester sind in raffinierten Speiseölen nachgewiesen worden. MEI und THI entstehen in Gegenwart von Ammonium-Verbindungen. HMF ist in vielen kohlenhydrathaltigen Lebensmitteln nach thermischer Behandlung gefunden worden; Chlormethylfurfural dagegen nicht. PAH, Nitrosamine, Heterocyclische aromatische Amine entstehen beim scharfen Grillen oder Braten. Benzol, Styrol, Methanol und Ethylcarbamat können durch thermische bzw. enzymatische Prozesse gebildet werden. trans-Fettsäuren oder Epoxyfettsäuren können auftreten.
Reinhard Matissek

Rückstände in Lebensmitteln

Frontmatter

Kapitel 10. Pflanzenschutzmittel

Zusammenfassung
Rückstände sind zurückbleibende Reste von Stoffen, die bei der landwirtschaftlichen Erzeugung von Lebensmitteln oder während deren Lagerung zielgerichtet zu deren Schutz eingesetzt wurden. Selbst bei korrekter Anwendung von Pflanzenschutzmitteln können noch so geringe Gehalte an Rückständen in Obst, Gemüse oder Getreide verbleiben. Pflanzenschutzmittel sind Pestizide, die vornehmlich eingesetzt werden, um die Gesundheit von Kultur- und Ackerpflanzen zu erhalten und ihrer Vernichtung durch Krankheiten und Schädlingsbefall vorzubeugen. Sie enthalten einen oder mehrere Wirkstoffe. Zu den Pestiziden gehören Insektizide, Fungizide, Herbizide, Akarizide, Rodentizide, Nematizide, Molluskizide, Wachstumsregulatoren, Begasungsmittel, Holzschutzmittel sowie Nicotin. Keimhemmungsmittel ist ein Oberbegriff für Substanzen, die entweder die Keimung von Samen oder das Austreiben von Knollen unterdrücken.
Reinhard Matissek

Kapitel 11. Tierbehandlungsmittel

Zusammenfassung
Nutztiere müssen beispielsweise im Fall einer Erkrankung oder Infektion mit Tierarzneimitteln behandelt werden. Als Folge davon können in Lebensmitteln, die vom Tier gewonnen werden, Rückstände der eingesetzten Stoffe auftreten. Antibiotika und Chemotherapeutika werden in der Tiermedizin zur Behandlung von Krankheiten eingesetzt, die durch Bakterien, Protozoen, Pilze oder sonstige Parasiten verursacht werden. Thyreostatika hemmen den Einbau von Iod bei der Synthese von Schilddrüsenhormonen, wodurch der Grundumsatz gesenkt wird. Neuroleptika wirken zentral dämpfend auf psychisch und motorische Funktionen. Tranquilizer wirken ähnlich. ß-Blocker setzen die Herzaktivität herab. Anabolika bewirken eine höhere Stickstoff-Retention und damit eine erhöhte Proteinbildung. ß-Agonisten erregen die ß-Rezeptoren am Herzen und an der glatten Muskulatur und können in höheren Dosen das Fleisch-/Fettverhältnis verbessern. Antiparasitika sind Stoffe die Parasiten bekämpfen.
Reinhard Matissek

Biotoxine in Lebensmitteln

Frontmatter

Kapitel 12. Phytotoxine

Zusammenfassung
Phytotoxine sind toxikologisch relevante Pflanzeninhaltsstoffe. Zu den Alkaloiden gehören Glycoalkaloide, Pyrrolizidinalkaloide, Tropanalkaloide und Opiumalkaloide, zu den „Active Principles“ Cumarin, Estragol, Myristicin, Methyleugenol, Safrol, Thujon. Cyanogene Pflanzen können gespeicherte Blausäure beim Verzehr freisetzen. Einige Pflanzen können Nitrat speichern, andere enthalten nicht unerhebliche Mengen Oxalat bzw. Glyoxylsäure. Goitrogene Substanzen sind Stoffe, die die Kropfbildung fördern. Favismus ist eine Enzymkrankheit, die beim Verzehr von Saubohnen akut wird. Lathyrismus bezeichnet Vergiftungserscheinungen nach Genuss von Kicher- oder Saatplatterbsen. Phytoalexine werden von der Pflanze nur bei Bedarf gebildet. Phytoestrogene sind sekundäre Pflanzenstoffe ohne Steroid-Gerüst. Behandelt werden ferner Furanocumarine, Cycasin, Nicotin, Myosmin sowie toxische Inhaltsstoffe in Karotten, Honig und essbaren Pilzen sowie das Tetrahydrocannabinol und Ricin.
Reinhard Matissek

Kapitel 13. Marine Biotoxine

Zusammenfassung
Unter dem Begriff „marine Biotoxine“ werden alle Fisch-, Muschel- und Algengifte zusammengefasst. Algengifte werden von mikroskopisch kleinen, einzelligen Algen gebildet. Diese gehören zu den Vertretern des Phytoplanktons und stehen folglich am Angang der Nahrungskette. Die von bestimmten Arten produzierten Toxine können sich im Gewebe von Muscheln, Stachelhäutern, Manteltieren, Meereschnecken, aber auch Fischen anreichern und nach dem Verzehr der kontaminierten Lebensmittel beim Menschen zu schweren Erkrankungen führen. Marine Toxine können auch in bestimmten Bakterien gebildet werden und von Meeresbewohnern wie Fischen ingestiert werden. Wichtige marine Biotoxine sind: paralytisch wirkende Muschelgifte (PSP) wie Saxitoxin, Anmesie bewirkende Muschelgifte (ASP) wie Domoinsäure, diarrhöisch wirkende Muschelgifte (DSP) wie Okadasäure, neurotoxisch wirkende Muschelgifte (NSP) wie Brevetoxine sowie Azaspironsäure, Ciguateratoxin und Tetrodotoxin (Fugu).
Reinhard Matissek

Kapitel 14. Mykotoxine

Zusammenfassung
Die Mykotoxine sind toxisch äußerst relevante sekundäre Stoffwechselprodukte aus Schimmelpilzen und stellen eine Teilmenge der Biotoxine dar. Sie kommen auf und/oder in (meist) pflanzlichen Lebensmitteln vor, sind biogenen Ursprungs und lassen sich als exogene Stoffe klassifizieren, die natürlicherweise nicht im Lebensmittel oder Rohstoff selbst entstehen, sondern während der Wachstumsphase der Pflanzen auf dem Feld und/oder der Gewinnung bzw. Lagerung im oder auf dem Lebensmittelsubstrat durch Schimmelpilze gebildet werden. Unter den mehr als 100.000 Schimmelpilzarten sind etwa 400 bekannt, die Mykotoxine bilden. Wichtige Mykotoxine sind: Aflatoxine, Patulin, Ochratoxine, Sterigmatocystin, Citrinin, Fusarien-Toxine, Fumonisine, Zearalenon, Trichothecene, T-2-Toxin, HT-2-Toxin, Diacetoxyscirpenol, Desoxynivalenol, Ergot-Alkaloide (Mutterkorn) sowie PR-Toxine.
Reinhard Matissek

Kapitel 15. Bakterientoxine

Zusammenfassung
Exotoxine, die von lebenden, grampositiven Bakterien erzeugt werden, unterscheiden sich von Endotoxinen, die als Bestandteile der gramnegativen Bakterienmembran erst nach dem Tod des Bakteriums frei werden. Werden pathogene Bakterien mit der Nahrung aufgenommen, kommt es zu Infektionen; werden Lebensmittel verzehrt, in denen bereits Toxine gebildet wurden, folgen Intoxikationen. Weitaus am gefährlichsten ist das Botulinum-Toxin, gebildet von Clostridium botulinum. Das emetische Toxin Cereulid geht auf die Bildung durch von Bacillus cereus zurück. Durchfälle ohne Fieber, aber mit möglichem Nierenversagen können die Folge einer Aufnahme von enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC) mit Lebensmitteln sein. Staphylococcus aureus kann mehrere Toxine produzieren, die zu verschiedenen typischen Erkrankungen führen. Besonders relevant sind die, die sehr hitzebeständig sind und durch Kochen nicht zerstört werden und als Enterotoxine bezeichnet werden.
Reinhard Matissek

Kapitel 16. Biogene Amine

Zusammenfassung
Beim mikrobiellen Abbau von tierischen Eiweißen entstehen Mono- und Diamine durch Decarboxylierungs-Reaktionen, die als biogene Amine bezeichnet werden. Sie kommen als Bestandteile in Lebensmitteln vor oder entstehen darin sekundär, durch gesteuerte (Fermentation) oder ungewollte mikrobielle Zersetzung (Verderb) von Proteinen. Der Gehalt an biogenen Aminen kann deshalb als Verderbnisindikator dienen. Trimethylamin ist ein Amin mit starkem Fischgeruch und neurotoxischer Wirkung. Histamin wird aus l-Histidin gebildet; es ist der Auslöser der Scombroid-Vergiftungen, die nach Verzehr von verdorbenem Thunfisch auftreten können. Tyramin wird aus l-Thyrosin gebildet; es kommt vor allem in Käse vor. 3-Aminopropionamid wird aus Asparagin gebildet und stellt einen Precursor für Acrylamid dar. Das enorm hohe Potenzial zur Acrylamidbildung hat seine Ursache in der leichten thermischen Eliminierung von Ammoniak aus dem Molekül. Es sind auch biogene Amine mit halluzinogener Wirkung bekannt.
Reinhard Matissek

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