Mikroplastik ein neuartiger Analyt in Lebensmitteln Internationale Grüne Woche in Berlin, 22.01.2019 Barbara Oßmann
Gliederung Einführung - Wie alles begann Analytik von Mikroplastik Hintergründe Analytik am LGL Auswahl der Matrix: warum Mineralwasser? Ergebnisse der Untersuchungen von Mineralwasser wissenschaftliche Studien Schlussfolgerungen Einordnung in den Gesamtkontext Zusammenfassung www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 2
Analytik von Mikroplastik - Hintergründe Baldiges Hinterfragen der ersten, publizierten Ergebnisse Initiierung von Projekten Aufbau valider Analysenmethoden Generierung von Daten zur möglichen Kontamination verschiedener Lebensmittel Wichtige analytische Voraussetzungen Vermeidung & Kontrolle von Probenkontamination Isolierung von potentiellem Mikroplastik (MP) aus der Matrix Eindeutige Identifizierung als Kunststoff Idealerweise Materialbestimmung Nicht in allen Studien erfüllt Bei der Interpretation der Ergebnisse muss dies berücksichtigt werden! www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 3
Analytik von Mikroplastik am LGL Wichtige analytische Voraussetzungen Vermeidung & Kontrolle von Probenkontamination Isolierung von potentiellem Mikroplastik (MP) aus der Matrix Eindeutige Identifizierung als Kunststoff Idealerweise Materialbestimmung Weiteres Ziel: Nachweis möglichst kleiner Partikel (bis 1 µm) Umsetzung dieser Vorgaben erfordert komplexe Analytik Mikroskopische Aufnahme von Partikeln, isoliert durch Filtration aus Mineralwasser, Vergrößerung 50x Auswahl einer analytisch möglichst einfachen Matrix: Mineralwasser www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 4
Bisherige Studien zu Mineralwasser Raman microspectroscopic analysis of fibers in beverages Wiesheu et al., Analytical Methods, 2016 Analysis of microplastics in water by micro-raman spectroscopy: Release of plastic particles from different packaging into mineral water Schymanski et al., Water Research, 2018 Chemisches und Veterinäruntersuchungsamt Münsterland-Emscher-Lippe (CVUA-MEL) Synthetic Polymer Contamination in Bottled Water Erst medienwirksam durch Orbmedia Dann als wissenschaftliche Veröffentlichung: Mason et al., Frontiers in chemistry, 2018 Small-sized microplastics and pigmented particles in bottled mineral water Oßmann et al., Water Research, 2018 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL) www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 5
Vergleich der bisherigen Studien zu Mineralwasser Wiesheu et al., 2016 Schymanski et al., 2018 Mason et al., 2018 Oßmann et al., 2018 Blindwertkontrolle Materialbestimmung Minimal analysierte Partikelgröße keine Angabe, nur Fasern Probenzahl 1 Flaschentyp keine Angabe >100 µm z. T. <100 µm - 5 µm 6,5 µm 1 µm 38 (3-fach bestimmt) Einweg- & Mehrweg-PET, Glas, Karton 259 (bottled water) Einweg-PET, wenig Glas 32 Einweg- & Mehrweg-PET, Glas Nachweis von MP - + + + www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 6
Ergebnisse der bisherigen Studien zu Mineralwasser Schymanski et al., 2018 Nachweis von MP in Wasser aus allen Verpackungstypen Karton Einweg-PET < Glas < Mehrweg-PET MP-Partikelzahlen zwischen 0 und 241 pro Liter PET-Flaschen: überwiegend PE(S)T-Partikel Glasflaschen: auch andere Kunststoffe, wie PE, PP, Polyamid Trend: Je kleiner die Partikelgröße, desto größer die Partikelzahl Mason et al., 2018 93 % der Proben zeigten Anzeichen einer Kontamination mit MP Im Mittel 10,4 MP-Partikel >100 µm pro Liter Insgesamt MP-Partikelzahlen zwischen 0 und über 10000 pro Liter Trend: Je kleiner die Partikelgröße, desto größer die Partikelzahl www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 7
Ergebnisse der bisherigen Studien zu Mineralwasser - Studiendesign am LGL 32 Mineralwasserproben: 10 Glasflaschen 10 PET-Einwegflaschen 12 PET-Mehrwegflaschen Geringe Probenzahl orientierende Werte Momentaufnahme Darunter 4 Paare aus je einer neuwertigen und einer älteren Flasche: Neuwertige (links) und ältere (rechts) PET-Mehrwegflasche www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 8
Mean number of microplastics/l Ergebnisse der Studie zu Mineralwasser am LGL - Mikroplastik-Partikelzahl 20000 15000 10000 5000 0-5000 blank single use PET PET - newish bottles PET - older bottles PET - in total glass n=7 n=10 n=4 n=4 n=12 n=10 Bottle type aus: Oßmann et al., Water Research. 2018;141:307-16 www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 9
Distribution of polymer type Size distribution of microplastics Ergebnisse der Studie zu Mineralwasser am LGL - Polymer- & Größenverteilung 100% others 100,0% 80% 60% Styrene- Butadiene- Copolymer PP 80,0% 60,0% > 10 µm > 5 µm to 10 µm 40% PE 40,0% > 1.5 µm to 5 µm 20% PET+olefin 20,0% 1.5 µm 0% single use PET PET glass Bottle type PET 0,0% single use PET PET glass Bottle type aus: Oßmann et al., Water Research. 2018;141:307-16 www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 10
Mean number of pigment particles/l Ergebnisse der Studie zu Mineralwasser am LGL - Nebenbefunde Partikel des antioxidativen Additivs Tris(2,4-di-tertbutylphenyl)phosphite in manchen PET-Mehrwegflaschen Pigmentpartikel Anzahl: 50000 500000 40000 400000 30000 300000 20000 200000 10000 100000 0-10000 -20000 blank single use PET PET - plastic label PET - paper label PET - in total glass n=7 n=10 n=7 n=5 n=12 n=10 Sample type // 0-100000 -200000 aus: Oßmann et al., Water Research. 2018;141: 307-16 www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 11
Distribution of pigment type Ergebnisse der Studie zu Mineralwasser am LGL - Nebenbefund Pigmentpartikel 100% 80% indigo 60% mixture PY83 40% PV23 PB15 rutile 20% anatase 0% single use PET PET glass Bottle type aus: Oßmann et al., Water Research. 2018;141:307-16 Über 90 % der Pigmentpartikel waren kleiner als 5 µm Pigmenttypen sind identisch mit den Druckfarben der Papieretiketten Untersuchungen von leeren, gespülten Glasflaschen zeigten Eintrag über Flaschenreinigungsprozess Leere, gespülte Glasflaschen waren z. T. auch mit Mikroplastik kontaminiert www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 12
Ergebnisse der bisherigen Studien zu Mineralwasser - Schlussfolgerungen MP ist in Wasser aus allen Verpackungstypen nachweisbar Mögliche Kontaminationsquellen: Verpackungsmaterialien PET-Flaschen Deckel Beschichtung von Kartons Kaltendvergütung von Glasflaschen Flaschenreinigungsprozess Pigmente Mikroplastik Luft U. a. Kunststoffspan, welcher beim Öffnen einer Glasflasche entstanden ist www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 13
Einordnung in den Gesamtkontext Eine mögliche Kontamination anderer Lebensmittel muss auch berücksichtigt werden! Veröffentlichte Studien zu Lebensmitteln nutzen verschiedenste Methodik mit z. T. anderen analytischen Voraussetzungen Vergleichbarkeit der Ergebnisse ist nur bedingt gegeben! Beispiele: Meersalz: Karami et al., 2018: 0 bis 10 MP/kg Salz, min. Partikelgröße 149 µm manuelles Vorsortieren, Identifizierung mit Raman Muscheln: van Cauwenberghe, et al., 2014: 0,36 ± 0,07 bzw. 0,47 ± 0,16 Partikel/g, min. Partikelgröße 5 µm Säureaufschluss, manuelle Vorauswahl, Identifizierung mit Raman Bier: Kosuth et. al, 2018: 0 bis 14.3 Partikel/l, Porengröße der Filter 11 µm, keine Materialbestimmung www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 14
Einordnung in den Gesamtkontext Kontamination von Lebensmitteln mit Mikroplastik erfolgt auch während des Kochens und des Essens durch Mikroplastikfasern aus der Luft: Catarino et al., 2018: Modellrechnung basierend auf experimentellen Daten: Auf einen Teller mit 12,5 cm Durchmesser fallen während des Essens (ca. 20 Minuten) über 100 Fasern, während des vorherigen Kochvorgangs sind es bereits etwa 500 Fasern. Dris et al., 2017: Ca. 33 % der Fasern in Innenraumluft bestehen aus Plastik. Etwa 200 Kunststofffasern gelangen während Kochvorgangs und des Essens in eine Mahlzeit (Catarino et al., 2018) www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 15
Zusammenfassung Analytik von Mikroplastik in Lebensmitteln ist noch im Aufbau Einige analytische Voraussetzungen sind zu beachten Wissenschaftliche Studien: Verschiedenste, z. T. nur schwer vergleichbare Methoden angewendet Mineralwasser als einfache analytische Matrix diente am LGL zur initialen Methodenentwicklung Geringe Probenzahl Orientierende Daten / Momentaufnahme Nachweis von Mikroplastik in Wasser aus allen untersuchten Flaschentypen Nachweis von Additiven in manchen PET-Mehrwegflaschen Nachweis von Pigmentpartikeln in Mehrwegflaschen mit Papieretikett Eintrag z. B. über Verpackungsmaterial oder Flaschenreinigung Auch andere Lebensmittel und Aufnahmewege müssen berücksichtigt werden! www.lgl.bayern.de Barbara Oßmann, 22.01.2019 16
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Barbara Oßmann LGL Bayern, Eggenreuther Weg 43, 91058 Erlangen barbara.ossmann@lgl.bayern.de www.lgl.bayern.de