Dioxine in Futtermitteln und Lebensmitteln tierischer Herkunft - Aktueller Stand und Trends -
H. Karl 1)*, U. Ruoff 2), W. Jira 3), K.-H. Schwind 3)
Max Rubner-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel Hamburg 1), Kiel 2), Kulmbach 3)
1. Einleitung
Unter dem Begriff „Dioxine“ werden die Substanzklassen der Dibenzo-p-dioxine (PCDD) und Dibenzofurane (PCDF) und die der dioxinähnlichen polychlorierten Biphenyle (dl-PCB) zusammengefasst. Dioxine (einschließlich der dl-PCB) sind toxisch und können über das Futter, über den Boden oder über partikuläre Bestandteile im Wasser von Tieren aufgenommen werden und reichern sich im Fettgewebe an (Schulz et al. 2005). Über 80 % der Belastung der Menschen mit Dioxinen gehen von Lebensmitteln tierischen Ursprungs aus (Commission of the European Communities, 2006a). Dioxine und dioxinähnliche PCB rufen schon in sehr geringen Mengen Entwicklungsstörungen beim Fötus und Kleinkind hervor, zeigen immunsuppressive Effekte und gelten ab einer bestimmten Menge als humankanzerogen (WHO 2010).
Im Zentrum des vorbeugenden Verbraucherschutzes steht deshalb die Forderung, Dioxine und dl-PCB in der Umwelt und damit ihren Eintrag in die Lebensmittel so weit wie möglich zu minimieren. Seit den 90er Jahren konnten durch die Einführung entsprechender Maßnahmen und Regelungen des Gesetzgebers die Einträge sehr deutlich reduziert werden und eine erhebliche Zahl von Dioxin- und PCB-Quellen so weit wie möglich „verstopft“ werden (Anon. 2001; BImSchV 1990).
So sind die Dioxineinträge durch die thermische Abfallbehandlung und die metallurgische Industrie zwischen 1990 und 2004 von 400 bzw. 773 g I-TEQ auf 2 bzw. 55 g I-TEQ gesunken (UBA 2011).
Um die Auswirkungen der emissionsmindernden Maßnahmen auf die Dioxinbelastung von Lebensmitteln zu erfassen, wurden auf Initiative des BMELV am Max Rubner–Institut bzw.
in den Vorgängerorganisationen bislang zwei Statuserhebungen zur Belastung von Lebensmitteln tierischen Ursprungs auf die Gehalte an PCDD/F (1995-1999) und PCDD/F und dl-PCB, sowie der sog. Indikator-PCB (ndl-PCB) im Zeitraum von 2004-2008 durchgeführt. Die aktuelle Untersuchung hatte zum Ziel, eine flächendeckende repräsentative Beurteilung der Dioxin- und PCB-Belastung durch die vom Tier stammenden Lebensmittel Milch, Fleisch, Fisch und Eier - inklusive tierartspezifischer Futtermittel für landwirt- schaftliche Nutztiere - zu erhalten.
Die Untersuchungen wurden vom Max Rubner-Institut in der Arbeitsgruppe Analytik am Standort Kulmbach und am Institut für Sicherheit und Qualität bei Milch und Fisch an den Standorten Hamburg und Kiel in Zusammenarbeit mit dem Institut für Tierernährung des Friedrich-Löffler-Instituts in Braunschweig durchgeführt und von Kulmbach koordiniert. Für eine korrekte und zuverlässige Beschreibung der aktuellen Belastungssituation war eine möglichst repräsentative Probenahme unerlässlich. Die Auswahl des jeweiligen Proben- materials erfolgte mit hoher Sorgfalt an den für das jeweilige Lebensmittel/Futtermittel zuständigen Instituten und Einrichtungen.
Bestimmt wurden 7 Dibenzodioxin- und 10 Dibenzofuran - Kongenere, 4 non-ortho PCB- und 8 mono-ortho-PCB – Verbindungen, für die von der WHO Toxizitäts-Äquivalenzfaktoren (TEF) festgelegt wurden. Zusätzlich wurden die Gehalte der gesetzlich geregelten di-ortho PCB-Kongenere 28, 52, 101, 138, 153 und 180 (Indikator-PCB) ermittelt. In der aktuellen Statuserhebung von 2004–2008 wurden insgesamt etwa 1060 Proben analysiert, aufgeteilt in Fleisch und Fleischerzeugnisse, Milcherzeugnisse, Eier, Fische und deren Erzeugnisse sowie Futtermittel. In der vorliegenden Arbeit werden die wesentlichen Ergebnisse dieser Studie zusammenfassend dargestellt. Eine ausführliche Diskussion der Ergebnisse findet man in der Schriftenreihe des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucher- schutz, Reihe A: Angewandte Wissenschaft Heft 522, Verlagsgesellschaft W.E. Weinmann, Filderstadt (2009).
2. Ergebnisse
2.1 Aktuelle Belastungssituation
Vergleicht man die aktuelle Belastungssituation mit den innerhalb der EU geltenden Höchst- mengen für Futter- und Lebensmittel (Commission of the European Communities 2006), so ist insgesamt eine positive Tendenz zu verzeichnen.
Futtermittel
Insgesamt wurden 231 Futtermittel untersucht (Abb. 1). Die Futtermittel teilten sich auf in Mischfuttermittel für die Schweine-, Rinder- und Geflügelmast, für Legehennen und für Milchkühe. Weiterhin wurden typische Rau- und Saftfutter wie Gras, Gras- und Maissilage und Heu untersucht und verschiedene Futtermittel für die Forellenzucht.
Abb. 1: Zusammenstellung der untersuchten Futtermittel
Die Höchstmengen für Dioxine und für die Summe aus Dioxinen und dl-PCB sind unter- schiedlich und in Tabelle 1 zusammengestellt (Commission Directive 2006).
Tab. 1: Höchstmengen für Futtermittel (WHO-TEQ (1998))
ng/kg WHO-TEQ (1998)
PCDD/F PCDD/F-dl-PCB Bezug
Mischfuttermittel 0,75 1,5 88 % TM
Fischfutter 2,25 7,0 88 % TM
Rau- + Saftfutter 0,75 1,25 88 % TM
In Abbildung 2 sind die mittlere und die maximale prozentuale Ausschöpfung der gültigen Höchstmengen für Dioxine und für die Summe aus Dioxinen und dl-PCB dargestellt, ausgedrückt in WHO-TEQ (TEF 1998) (Van den Berg, M. et al. 1998). Die erlaubten Höchstmengen wurden im Mittel nur zu 5 – 20 % ausgeschöpft und keines der untersuchten Futtermittel überschritt die Höchstmengen.
Damit ist die Belastung von Futtermitteln in Deutschland erfreulich niedrig (Schwind et al.
2010).
N = 116 Mischfutter:
Schwein (Endmast) Rind (Mastleistungs- und Milchleistungsergänzungsfutter)
Legehennenalleinfutter Mastgeflügel (Endmast)
Futtermittel
N = 91
Rau- und Saftfutter:
Gras Grassilage Maissilage
Heu Sonstiges
N = 24 Fischfutter:
Forellenfutter
Abb. 2: Mittlere und maximale prozentuale Ausschöpfung der Höchstmengen für Futtermittel (WHO-TEQ 1998)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Rau- und Saftfutter Mischfuttermittel Forellenfutter
% Ausschöpfung
WHO-PCDD/F-TEQ WHO-PCDD/F-PCB-TEQ
Lebensmittel tierischen Ursprungs
In der Statuserhebung wurden insgesamt 828 Lebensmittelproben tierischen Ursprungs untersucht. Eine Aufstellung der Produktgruppen ist in Abbildung 3 zusammengefasst. Es wurden 296 Fleischproben und Fleischerzeugnisse, 140 Milcherzeugnisse, 207 Eier und 185 Fische und Fischerzeugnisse analysiert.
Abb. 3: Untersuchte Lebensmittel tierischen Ursprungs
Die ca. 300 untersuchten Fleischproben und Fleischerzeugnisse teilten sich auf in Rindfleisch (Teilstück Hochrippe), Schweinefleisch (Teilstück Kamm bzw. Nacken) und Geflügelfleisch (Teilstück Keule mit Haut). Bei den Fleischerzeugnissen wurden Brühwurst (Fleischwurst, fein zerkleinert), Rohwaren (Schinkenspeck), Kochwurst (Leberwurst) und Rohwurst (Salami) beprobt.
Die Gehalte an dioxinähnlichen PCB in Fleisch lagen für Rindfleisch im Median bei etwa 0,9 ng/kg Fett WHO-PCB-TEQ und damit im Bereich des Auslösewertes von 1,0 ng/kg Fett.
Bei Geflügel blieben die WHO-PCB-TEQ-Gehalte mehr als eine Größenordung unter dem PCB-TEQ-Auslösewert von 1,5 ng/kg Fett. In Fleischerzeugnissen schwankte der WHO- PCB-TEQ im Median über den Bereich von 0,06 ng/kg Fett für Rohwaren bis hin zu 0,13 ng/kg Fett für Rohwurst.
Die Dioxingehalte in Fleisch bewegten sich mit einem WHO-PCDD/F-TEQ von im Median 0,2 ng/kg Fett für Rindfleisch und 0,09 ng/kg Fett für Schweine- und Geflügelfleisch deutlich unter den jeweiligen Höchstmengen. In allen vier untersuchten Arten von Fleischerzeugnissen lag der Median für den WHO-PCDD/F-TEQ unter 0,1 ng/kg Fett.
Für Rind, Schwein und Geflügel sind unterschiedliche Höchstmengen festgelegt. Zum besseren Vergleich sind in Abbildung 4 die mittleren prozentualen Ausschöpfungen der Höchstmengen dargestellt. Wie bereits bei den Futtermitteln blieben die mittleren Gehalte
N =296
Fleisch:
Rind Schwein Geflügel Erzeugnisse:
Brühwurst Rohwaren Kochwurst
Rohwurst
Lebensmittel tierischen Ursprungs
N = 140
Milch- erzeugnisse:
Butter Käse Quark
N = 207
Eier:
Freiland Käfig Boden Bio Privat
N = 185
Fische:
32 Fischarten Garnelen Muscheln Tintenfische Erzeugnisse:
Tiefkühlware Konserven Marinaden Salzfisch
weit unter den Grenzwerten. Bei Rindfleisch schwankten die Gehalte allerdings erheblich und es gab vereinzelt auch Grenzwertüberschreitungen.
Abb.4: Mittlere prozentuale Ausschöpfung der Höchstmengen für Fleisch und Fleischerzeugnisse (WHO-TEQ 1998)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Rind Geflügel Schwein Wurstwaren
% Ausschöpfung
WHO-PCDD/F-TEQ WHO-PCDD/F-PCB-TEQ
Weiterhin wurden 207 Eier aus den Haltungsformen Käfighaltung, Biohaltung, Freilandhaltung und Bodenhaltung untersucht.
Die Gehalte an dioxinähnlichen PCB in Eiern lagen für alle vier untersuchten Haltungsformen im Median bei etwa 0,1 bis 0,2 ng/kg Fett WHO-PCB-TEQ und damit mehr als um den Faktor 10 unter dem Auslösewert von 2,0 ng/kg Fett.
Die Dioxingehalte in Eiern bewegten sich mit einem Median des WHO-PCDD/F-TEQ im Bereich von 0,1 bis 0,2 ng/kg Fett deutlich unter der Höchstmenge von 3 ng/kg Fett.
Einzelne hohe PCB- und Dioxingehalte in Eiern aus Freilandhaltung resultierten überwiegend aus Betrieben mit kleinen Herdengrößen (Abb. 5). Nur 3 der 207 untersuchten Eier überschritten die Höchstmenge von 6 ng WHO-TEQ/kg Fett.
Abb. 5: WHO-PCDD/F-PCB- TEQ in Eiern [ng/kg Fett, WHO-TEQ 1998]
Die 140 untersuchten Milcherzeugnisse (Butter, Quark und Käse) stammten aus 4 Regionen Deutschlands: Nord-Ost, Süd-Ost, Nord-West und Süd-West.
Die Ergebnisse zeigen, dass das Kontaminationsniveau von PCDD/F in Milchfett in den letzten Jahren auf rund 0,2 ng WHO-PCDD/F-TEQ/kg Fett gesunken ist.
Für die dioxinähnlichen PCB ergab sich ein Median von ca. 0,54 ng WHO-TEQ/kg Fett. Alle Proben blieben unter den Auslösewerten von 2,0 ng /kg Fett für PCDD/F und dl-PCB.
Mit einem Median von nur 0,74 ng WHO- PCDD/F-PCB -TEQ/kg Fett lagen die aktuellen Gehalte in Milchprodukten aus Deutschland weit unter dem Höchstmenge von 6 ng WHO- PCDD/F-PCB-TEQ/kg Fett (Abb.6).
Abb. 6: PCDD/F+dl-PCB-Gehalte in Milchprodukten aus Deutschland (Median, 90 % Perzentil; WHO-TEQ 1998)
0 1 2 3 4 5 6 7
Butter (n=23) Käse (n=66) Quark (n=52) WHO-TEQ [ng/kg Fett] dl-PCB Dioxine
Höchstmenge Dioxin Dioxin
Höchstmenge ∑WHO-TEQ
Bei Fischen und Fischereierzeugnissen konzentrierte sich die Probennahme auf Fische mit einem Marktanteil von > 1% und einem höheren Fettgehalt. Untersucht wurden 32 Fischarten, 5 Krebs- und Weichtierarten und verschiedene Erzeugnisse.
Die Gehalte an Dioxinen und dioxinähnlichen PCB in Fischen und Fischereierzeugnissen blieben im Allgemeinen weit unter den gültigen EU- Höchstwerten von 4 ng WHO-PCDD/F- TEQ/kg FS und 8 ng WHO-PCDD/F-PCB-TEQ /kg FS.
Fische mit niedrigen Fettgehalten wie Alaska Pollack, Kabeljau oder Seelachs lagen unter 0,5 ng/kg FS, gleiches gilt für Krebs- und Weichtiere. Fische mit Fettgehalten bis 5 % (z.B.
Sardelle, Forelle, Rotbarsch) blieben meist unter 1 ng/kg FS, Fische mit höheren Fettgehalten (> 10 %, z.B. Lachs, Hering, Makrele) lagen bei 1 – 3 ng/kg FS (Abb. 7) (Karl and Ruoff 2008).
Bei einigen Fischarten konnte eine fangplatzspezifische Abhängigkeit der Gehalte nach- gewiesen werden. Höhere Gehalte wurden vor allem bei fettreichen Fischen aus der östlichen Ostsee nachgewiesen. Einige Heringsproben aus dieser Fangregion überschritten die festgelegten Höchstmengen (Karl and Ruoff 2007).
Abb. 7: PCDD/F+dl-PCB-Gehalte in Fischen (Median, 90% Perzentil; WHO-TEF 1998)
0 2 4 6 8 10 12
Magerfische Mittelfette Fische Fettfische
WHO-TEQ ng/kg FS
Dioxin dl-PCB
Höchstmenge
Fazit der 2. Statuserhebung:
Bei allen Lebensmitteln tierischer Herkunft blieben die Gehalte im Mittel deutlich unter den EU-Höchstmengen, so dass die aktuelle Belastung von tierischen Lebensmitteln in Deutschland mit Dioxinen und dioxinähnlichen PCB bis auf wenige Ausnahmen als niedrig angesehen werden kann.
Insbesondere Milcherzeugnisse sind nur noch sehr niedrig belastet. In einzelnen Fällen gab es bei Rindfleisch, Freilandeiern und Fettfischen aus der östlichen Ostsee noch Über- schreitungen der Höchstmengen.
2.2 Zeittrends
Vergleich der Dioxingehalte in Lebensmitteln 1995-98 2005-2008
Für die PCDD/F-Gehalte erlaubt die vorliegende Studie einen Vergleich mit Daten in den Lebensmitteln Milch, Fleisch und Fisch, die im Zeitraum von 1995-1999 in der ersten Statuserhebung des BMELV erhoben wurden. Daten über dioxinähnliche PCB lagen bisher nicht vor.
Danach ist bei den Milchprodukten, bei den verschiedenen Fleischarten und deren Erzeugnissen sowie bei Zuchtfischen seit 1995/96 aufgrund der emissionsmindernden Maßnahmen des Gesetzgebers ein deutlicher Rückgang der Dioxinbelastung zu verzeichnen.
Bei wild lebenden Fischen geht die Belastung mit Dioxinen dagegen nur sehr langsam zurück.
Bei Rindfleisch und Geflügel betrug der Rückgang ca. 50 %, bei Schweinefleisch war ebenfalls ein Rückgang zu verzeichnen, allerdings lagen die Dioxingehalte bereits 1996 an der Bestimmungsgrenze, so dass der Rückgang in der Abbildung 8 nicht dargestellt werden kann.
Der Vergleich der Dioxingehalte in Milchprodukten aus Schleswig-Holstein zwischen 1998 und 2010 zeigt eindrucksvoll die Erfolge der emissionsmindernden Maßnahmen im terrestrischen Bereich. Der Dioxingehalt sank um ca. 60 % und hat nun ein sehr niedriges Hintergrundniveau erreicht (Abb. 9).
Abb. 8: Vergleich der Dioxingehalte in Fleisch 1995/6 und 2006/7
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5
Rind Geflügel Schwein
WHO-PCDD/F-TEQ [ng/kg Fett]
1995/1996 2006/2007
Abb. 9: Vergleich der Dioxingehalte im Butter und Käse aus Schleswig-Holstein 1998 und 2010
Bei Forellen und Lachsen aus der Aquakultur ist ebenfalls ein deutlicher Rückgang der Dioxinbelastung zu verzeichnen, der auf eine Reduzierung der Höchstmengen an Dioxinen im Fischfutter zurückzuführen ist. Bei Heringen aus der Ostsee und Rotbarsch aus der Barentssee konnte dagegen in den letzten 10 Jahren nur eine sehr geringe bzw. keine signifikante Abnahme festgestellt werden (Abb. 10).
Abb. 10: Vergleich der Dioxingehalte in Fischen 1995/6 und 2005/6
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Hering Ostsee Rotbarsch*
Barentssee
Forelle Zuchtlachs
WHO-TEQ ng/kg Fett
1995/6 2005/6
* Rotbarsch: Vergleich 1996 und 2010
Die Schließung von Eintragsquellen und Minimierung von Dioxin-Emissionen durch gesetz- geberische Maßnahmen zeigen deutliche Erfolge und führen zu einer nachhaltigen Redu- zierung der Dioxin-Belastung von Lebensmitteln auf dem deutschen Markt.
Um auch für die unerwünschten Stoffgruppen der dl-PCB und der Indikator-PCB diesen Trend belegen zu können, die in der ersten Stauserhebung nicht erfasst wurden, sollte in etwa einer Dekade erneut eine entsprechend angelegte Datenerhebung durchgeführt werden.
3. Literatur:
Anon. (2001): Community strategy for dioxins, furans and polychlorinated biphenyls. Official Journal of the European Communities C 322/2, 17.11.2001.
BImSchV (1990): Siebzehnte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissions- schutzgesetzes (Verordnung über Verbrennungsanlagen für Abfälle und ähnliche brennbare Stoffe – 17. BImSchV) vom 23. November 1990. BGBl. I S. 2545.
Commission of the European Communities (2006): Commission regulation (EC) No 1881/2006 of 19 December 2006 setting maximum levels for certain contaminants in foodstuffs. Official Journal of the European Union L 364/5, 20.12.2006.
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February 2006 on the reduction of the presence of dioxins, furans and PCBs in feedingstuffs and foodstuffs. Official Journal of the European Union L 42/26, 14.02.2006.
Commission Directive (2006): Commission Directive 2006/13/EC of 3. February 2006 amending Annexes I and II to Directive 2002/32/EC of the European Parliament and of the Council on undesirable substances in animal feed as regards dioxins and dioxin- like PCBs. Official Journal of the European Union L 32/44, 04.02.2006.
Karl, H.; Ruoff, U. (2008): Dioxins and dioxin-like PCBs in fish and fishery products on the German market. J. Verbr. Lebensm. 3, 19-27.
Karl, H. and Ruoff, U. (2007): Dioxins, dioxin-like PCBs and chloroorganic contaminants in herring, Clupea harengus, from different fishing grounds of the Baltic Sea.
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Schriftenreihe des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2009): Statuserhebung zu Dioxinen und PCB in Futter- und vom Tier stammenden Lebensmitteln. Reihe A: Angewandte Wissenschaft Heft 522, Verlagsgesellschaft W.E. Weinmann, Filderstadt.
Schulz, A.J.; Wiesmüller, T.; Appuhn, H.; Stehr, D.; Severin, K.; Landmann, D.; Kamphues, J. (2005): Dioxin concentration in milk and tissues of cows and sheep related to feed and soil contamination. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 89, 72-78.
Schwind, K.-H.; Dänicke, S.; Jira, W. (2010): Survey of dioxins, dioxin-like PCBs and marker PCBs in German feeds of plant origin. J. Verbr. Lebensm. 5, 413-420.
UBA 2011: http://www.umweltbundesamt.de/chemikalien/dioxine.htm
Van den Berg, M. et al. (23 authors) (1998): Toxic equivalency factors (TEFs) for PCBs, PCDDs, PCDFs for humans and wildlife. Environmental Health Perspectives 106, 775-792.
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http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs225/en/
