Sind die Ausgangsprodukte sicher, ist auch das Endprodukt unbedenklich: Nach diesem Prinzip wurden Verpackungen für Lebensmittel bisher entworfen. Man ging davon aus, dass die Kunststoffe keine Giftstoffe in Getränken, Joghurt oder Fleisch hinterlassen. Nicht zuletzt mit der Verbreitung genauerer Messmethoden wurde das Bild aber differenzierter. Tests zeigen, dass Verpackungen dutzende verschiedene unbekannte Substanzen in die Lebensmittel abgeben können; Substanzen, die kaum exakt zu bestimmen sind und von denen man nur schwer sagen kann, ob sie tatsächlich unbedenklich sind.

"Wir reden hier zum Glück zumeist von sehr geringen Mengen. Selbst wenn es sich um Gifte wie Cyanid handeln würde, wären sie in den Konzentrationen, wie sie hier gemessen werden, nicht kritisch", beruhigt Christian Kirchnawy, Leiter des Bereichs Mikrobiologie und Zellkultur am Forschungsinstitut OFI. Doch kann er keine vollständige Entwarnung geben: "Wenn manche der Substanzen über lange Zeit jeden Tag aufgenommen werden, können sie schädliche Auswirkungen haben, indem sie das Hormonsystem beeinflussen oder das Erbgut verändern und so das Krebsrisiko erhöhen."

Kirchnawy und Kollegen am OFI – das Institut ist Mitglied im Forschungsnetzwerk Austrian Cooperative Research ACR – arbeiten deshalb im Rahmen des Projekts Migratox mit einem Team rund um Manfred Tacker und Silvia Apprich der FH Campus Wien zusammen, um geeignete Tests zu entwickeln. Mit deren Hilfe sollen Gefahr oder Unbedenklichkeit von Verpackungen in Bezug auf "nicht absichtlich zugesetzte Substanzen" (Nias) eruiert werden.

Verunreinigungen und Abbaustoffe

Doch woher kommen diese nie bewusst eingebrachten Bestandteile? Zum einen resultieren sie aus Verunreinigungen in den Ausgangsstoffen, erklärt Kirchnawy. Zum anderen bilden sich bei den Verarbeitungsprozessen Abbauprodukte, die man nicht genau kennt. Zudem entstehen unbeabsichtigte Nebenprodukte, etwa wenn bei Polymerisationsprozessen nicht nur die erwünschten langkettigen, sondern auch anders strukturierte Moleküle entstehen.

Kirchnawy nennt Nonylphenol als ein Beispiel für eine bereits identifizierte Nias. Es ist das Abbauprodukt eines Stoffs, der in manchen Kunststoffen als Stabilisator dient. "Nonylphenol hat eine ähnliche Wirkung wie das weibliche Sexualhormon Östrogen und steht im Verdacht, möglicherweise auch schon in geringsten Konzentrationen gesundheitsschädlich zu sein", erklärt der Forscher. Bei vielen weiteren Substanzen sind aber Identifikation und toxikologische Bewertung kaum möglich und nur durch Tierversuche und hohen technischen Aufwand zu bewerkstelligen.

Genetisch veränderte Bakterien

Um die Lebensmittelkontaktstoffe dennoch prüfen zu können, werden nun sogenannte In-vitro-Bioassays, die bereits im Pharmabereich bekannt sind, adaptiert und weiterentwickelt. Die Idee dahinter: Die Veränderungen, die die unbekannten Substanzen im menschlichen Körper auslösen, werden anhand von speziell manipulierten Bakterien- oder Zellkulturen erprobt.

"Wir verwenden etwa gentechnisch veränderte Salmonellenbakterien, die eine spezielle, für ihr Wachstum notwendige Aminosäure nicht mehr herstellen können", erklärt Manfred Tacker von der FH Campus Wien den sogenannten Ames-Test. Die Bakterien werden mit den Substanzen aus den Verpackungen versetzt. Gewonnen werden die Nias durch eine Ethanollösung, mit der die Lebensmittellagerung simuliert wird – ein Joghurtbecher mit Ethanol darin wird für zwölf Tage bei 60 Grad Celsius aufbewahrt, bevor ein Konzentrat der Lösung den Bakterien zugeführt wird.

Reparatursystem bei Erbgutschädigung

Löst eine der Substanzen darin Mutationen aus, wird die DNA von einigen der Bakterien so verändert, dass sie wieder die benötigten Aminosäuren herstellen – mit dem Ergebnis, dass sie wieder wachsen und Kolonien bilden. "Je mehr Kolonien man hat, desto höher ist die genotoxische Wirkung der Substanz", erklärt Tacker.

Ein zweites Verfahren, das künftig als Bestätigungstest dienen könnte, basiert auf einem anderen Mechanismus: "Zellen fahren bei Erbgutschädigungen ein Reparatursystem hoch", sagt Tacker. Mit einer Lumineszenzmethode kann man dann messen, wie viele von den Reparaturenzymen gebildet wurden, und so auf mutagene Substanzen schließen. Auf ähnliche Weise könnte laut Kirchnawy auch das Eingreifen einer Substanz in die Hormonaktivität nachgewiesen werden. Bindet sich einer dieser sogenannten endokrinen Disruptoren an einen Hormonrezeptor, kann in entsprechend modifizierten Zellen die Aktivität ebenfalls mithilfe der Leuchtreaktion nachgewiesen werden.

Die Tests, die im Zuge des fünfjährigen Projekts entstehen, könnten künftig nicht nur bestehende Verpackungen auf ihre Unbedenklichkeit hin testen, sondern auch die Entwicklungsprozesse der Industrie begleiten. "Wenn die Tests anschlagen, bedeutet das nicht zwingend, dass die Verpackung gefährlich ist", resümiert Kirchnawy. "Aber es ist eine Warnung, die zu einer genauen Prüfung von Materialien und Prozessen veranlassen sollte." (Alois Pumhösel, 2.9.2018)