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20.10.2020

Mikroplastik aus der Babyflasche

Anlass

Säuglinge sind während der ersten zwölf Lebensmonate durchschnittlich 1,6 Millionen Mikroplastikpartikeln pro Tag ausgesetzt, wenn sie mit Flaschen auf Polypropylenbasis gefüttert werden. Das schätzen Forscherinnen und Forscher in einer Studie, die im Fachjournal „Nature Foods“ erschienen ist (siehe Primärquelle).

Die Forschenden aus Irland sind der Frage nachgegangen, wie viel Mikroplastik aus Polypropylenflaschen austritt, wenn die Babynahrung nach WHO-Vorgaben zubereitet wird. Dieser Empfehlung folgend wird dabei die Flasche zuerst mit kochendem Wasser keimfrei gemacht und die Nahrung anschließend mit 70 Grad warmem Wasser zubereitet. Die Autoren stellten fest, dass die Freisetzung von Mikroplastik bei verschiedenen kommerziell erhältlichen Babyflaschen variierte, über längere Tage anhielt und von verschiedenen Faktoren abhängig war. So erhöhte die Sterilisierung der Flasche bei hohen Temperaturen die Menge des freigesetzten Mikroplastiks. Die Autoren verwendeten diese Daten dann, um die potenzielle globale Exposition von Säuglingen gegenüber Mikrokunststoffen zu modellieren.

Dabei fanden sie heraus, dass die Exposition je nach Region variiert: Säuglinge in Afrika und Asien sind am geringsten exponiert, während Säuglinge in Ozeanien, Nordamerika und Europa der höchsten potenziellen Exposition ausgesetzt sind. Babies in Deutschland, Österreich und der Schweiz nehmen laut der Studie wahrscheinlich etwa ein bis zwei Millionen Mikroplastikpartikel pro Tag mit der Flaschennahrung zu sich, verglichen mit etwa 600 Partikeln pro Tag bei Erwachsenen.

Die Forschenden betonen, dass es nun dringend nötig sei, zu evaluieren, ob die freigesetzten Mengen an Mikroplastik eine Gefahr für die Gesundheit von Säuglingen darstellen.

Übersicht

     

  • Dr. Albert Braeuning, Leiter Fachgruppe Wirkungsbezogene Analytik und Toxikogenomics, Bundesinstitut für Risikobewertung, Berlin
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  • PD Dr. Eleonore Fröhlich, Leiterin der Abteilung Core Facility Imaging, Medizinische Universität Graz, Österreich
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  • Dr. Hanns Moshammer, Fachgebietsleiter Umwelthygiene und Umweltmedizin, Zentrum für Public Health, Medizinische Universität Wien, Österreich
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Statements

Dr. Albert Braeuning

Leiter Fachgruppe Wirkungsbezogene Analytik und Toxikogenomics, Bundesinstitut für Risikobewertung, Berlin

Zur Frage, wie die Studie methodisch zu beurteilen ist und wie überraschend die Erkenntnisse sind:
„Die Veröffentlichung reiht sich in zahlreiche in jüngster Zeit erschienene Publikationen ein, die zum Ziel haben, mit verbesserten Methoden qualitative und quantitative Analysen von Mikroplastikpartikeln in unterschiedlichen Lebensmitteln durchzuführen. In der vorliegenden Publikation wurde die Zubereitung von Säuglingsnahrung in Polypropylenflaschen unter der Verwendung von Wasser als Substitut für die Säuglingsnahrung simuliert. Da Mikroplastik ubiquitär in der Umwelt präsent ist und zahlreiche Studien bereits das Vorhandensein von Mikroplastikpartikeln in verschiedenen Lebensmitteln gezeigt haben, ist das Auffinden von Mikroplastikpartikeln im Säuglingsnahrungs-Substitut in den verwendeten Kunststoffflaschen per se nicht überraschend.“

„Die vorliegende Veröffentlichung verwendet RAMAN-Spektroskopie zur Partikeldetektion. Dies ist eines der Verfahren, die in jüngerer Zeit zur Mikroplastikpartikeldetektion verwendet wurden und kontinuierlich weiterentwickelt werden. Andere Detektionsverfahren sind beispielsweise IR-Spektroskopie, SEM oder ICP-MS sowie thermoanalytische Verfahren. Eine formelle Validierung einer dieser Methoden für die analytische Detektion von Mikroplastikpartikeln wurde nach Kenntnis des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) noch für keine dieser Methoden abgeschlossen. Die Autoren der zur Diskussion stehenden Veröffentlichung erwähnen eine Validierung der verwendeten Methode in ihrem Manuskript, verweisen dabei jedoch auf Anhänge zur Publikation, die dem BfR nicht vorliegen. Zur Validität der verwendeten Methodik kann daher zum gegenwärtigen Zeitpunkt keine Aussage getroffen werden. Es fällt auf, dass bei der Analyse der zeitabhängigen Freisetzung von Mikroplastikpartikeln deutliche Schwankungen der Partikelausbeute auftreten, was von den Autoren der Studie auch erwähnt wird. In Abwesenheit einer wissenschaftlichen Hypothese für das Auftreten dieser periodischen Fluktuationen kann nicht ausgeschlossen werden, dass diesem Effekt methodische Schwankungen zugrunde liegen.“

Zur Frage, was über gesundheitliche Folgen durch die Aufnahme von Mikroplastik durch die Nahrung bekannt ist, insbesondere bei Kindern:
„Zu gesundheitlichen Folgen der oralen Aufnahme von Mikroplastik beim Menschen liegen bislang keine Daten vor. Nach dem derzeitigen Stand des Wissens, der auf den nur begrenzt verfügbaren Daten aus in vitro-Untersuchungen sowie wenigen tierexperimentellen Studien basiert, ist nicht davon auszugehen, dass von Mikroplastikpartikeln in Lebensmitteln gesundheitliche Risiken für den Menschen ausgehen. Aufgrund der mangelhaften Datenlage kann derzeit allerdings noch keine abschließende Risikobewertung erfolgen.“

Zur Frage, welche Alternativen es zu Polypropylenflaschengibt:
„Prinzipiell können Flaschen auch aus anderen Kunststoffen, aber auch aus Materialien wie beispielsweise Metall oder Glas gefertigt werden. Über die Freisetzung von Mikropartikeln aus Flaschen, die aus anderen Kunststoffen hergestellt wurden, liegen dem BfR keine Daten vor.“

Zur Frage, inwiefern es möglich sein könnte, dass eine Freisetzung von Mikroplastik auch bei der Verwendung von kalten Flüssigkeiten stattfindet:
„Hierzu liegen dem BfR keine Daten vor. Grundsätzlich erscheint es plausibel, dass auch Prozesse wie mechanischer Abrieb, Alterung des Materials oder UV-Strahlung zur Partikelfreisetzung beitragen können und die Temperatur nicht der einzige bestimmende Parameter ist. Insofern kann die Freisetzung von Mikroplastikpartikeln aus Polypropylenflaschen auch bei der Verwendung von Flüssigkeiten mit niedrigerer Temperatur nicht ausgeschlossen werden.“

PD Dr. Eleonore Fröhlich

Leiterin der Abteilung Core Facility Imaging, Medizinische Universität Graz, Österreich

Zur Frage, wie die Studie methodisch zu beurteilen sei und wie überraschend die Erkenntnisse sind:
„Die im Vergleich zu den in Mineralwasserflaschen gemessenen Partikelmengen hohen Daten sind ein Zeichen für die mangelnde Temperaturresistenz von Plastik. Andere Beispiele sind Teebeutel, welche während des Brühprozesses sehr hohe Partikelmengen freigeben können oder auch Wasserkessel. Von daher sind die Ergebnisse nicht völlig unerwartet. Methodisch ist anzumerken, dass die Partikelbestimmung in Babynahrung besser gewesen wäre als in destilliertem Wasser, da zu erwarten ist, dass sich das Aggregationsverhalten der kleineren Partikel verändert. Der Nachweis der gleichen Partikelanzahl in Formula und destillierten Wasser bezieht sich lediglich auf den Größenbereich der Mikropartikel, entsprechend der gezeigten Klassifikation – also auf Partikel, die größer als 0,8 Mikrometer sind. Eine gewisse Einschränkung ist, dass die Wiederfindungsrate der Partikel nur mit Polystyrolpartikeln in der Größe von 2 Mikrometern durchgeführt wurde. Es ist denkbar, dass diese Rate für Partikel eines anderen Materials und besonders anderer Größe unterschiedlich ist.“

Zur Frage, was über gesundheitliche Folgen durch die Aufnahme von Mikroplastik durch die Nahrung bekannt sei, insbesondere bei Kindern:
„Die Frage nach der Schädlichkeit von Mikroplastik ist bisher leider noch nicht endgültig geklärt. Es ist kaum vorstellbar, dass große Partikel – die Bezeichnung Mikroplastik schließt ja Partikel bis zum Durchmesser von 5 Millimetern ein – die Darmwand passieren können und so in den Körper eindringen können. In der Arbeit war der Großteil der abgegebenen Partikel kleiner als 20 Mikrometer, besonders wurden auch Billionen von Nanopartikeln nachgewiesen. In einer Größe kleiner einem Mikrometer nimmt der gesunde Darm eines Erwachsenen Partikel nur noch in minimaler Menge auf. Es ist bekannt, dass der kindliche Darm für manche Stoffe, beispielsweise Antikörper, durchlässiger ist als der eines Erwachsenen. Dies ist zum einen durch das Vorhandensein bestimmter Transportsysteme, welche beim Erwachsenen in der Form nicht mehr vorhanden sind, begründet. Zum anderen kommt bei vorzeitig geborenen Kindern noch der Aspekt der mangelnden Ausreifung der interzellulären Verbindungen zum Tragen, der eine höhere Durchlässigkeit des Darmes bedingt. Für die Aufnahme von Mikroplastik spielen diese Unterschiede aber kaum eine Rolle. Anders sieht es bei entzündlichen Darmerkrankungen aus, bei denen die Darmschleimhaut zum Teil defekt ist. Hier könnten die Partikel in den Körper gelangen und – intensiver als bei intakter Darmbarriere – mit dem Immunsystem interagieren. Falls Fremdstoffe an die Partikel gebunden sind, könnte dies zu unerwünschten Reaktionen kommen. Ungeklärt ist, ob und wie die Darmbakterien auf Mikropartikel reagieren; eine Veränderung der Darmflora nach Exposition mit Nanopartikeln wurden jedenfalls nachgewiesen.“

Zur Frage, inwiefern mögliche Gesundheitsgefahren durch die Abgabe von Mikroplastik ein Grund für ein Verbot von Polypropylenflaschensein könnten:
Mikropartikel werden nicht nur aus erhitzten Polypropylenflaschen ausgeschieden. Die kaum vermeidbare Partikelanzahl von in Wasserkesseln erhitztem Wasser befindet sich in einer ähnlichen Größenordnung. Zusammen mit der sehr geringen Aufnahme von Mikropartikeln aus dem Darm erscheint ein Verbot dieser Flaschen nicht indiziert.“

Zur Frage, welche Alternativen es zu Polypropylenflaschengebe:
„Wiederverwendbare Glasflaschen sollten dieses Problem beheben. Die Flaschen können zwar auch Mikroplastik als Residuen vom Waschvorgang enthalten, nach dem Auswaschen sollten sie jedoch kein weiteres Material mehr freisetzen.“

Zur Frage, inwiefern es möglich sei, dass eine Freisetzung von Mikroplastik auch bei der Verwendung von kalten Flüssigkeiten stattfindet:
„Polypropylen gilt allgemein als sehr thermoresistent, also deutlich resistenter als Polystyrol oder das ebenfalls für Plastikflaschen sehr häufig verwendete Polyethylenterephthalat (PET). Dennoch ist Plastik nicht völlig hitzeresistent. Bei Polypropylen geht man von einer Resistenz bis 80 Grad Celsius aus. Bei dieser Temperatur schmilzt Polypropylen zwar noch nicht (dies ist erst bei 130 bis 150 Grad Celsius der Fall), es können aber Veränderungen im Material stattfinden, die eine Freisetzung von Mikropartikeln begünstigen. Diese Temperaturabhängigkeit der Partikelfreisetzung wird auch in der vorliegenden Studie von Li et al. gefunden. Bei zwei der drei getesteten Produkten lag die Freisetzung von Mikropartikeln in den sterilisierten Flaschen um den Faktor 2 höher als in den nicht erhitzten. Es ist daher zu erwarten, dass die Freisetzung von Mikropartikeln bei niedrigen Temperaturen deutlich geringer liegt – wie auch in Studien mit Mineralwasserflaschen nachgewiesen wurde. Die Forscher wiesen zusätzlich einen Einfluss des Alterns nach, der allerdings nicht linear war. Sie postulierten, dass dies mit der Struktur des Materials zusammenhängt, in der sich geordnete, kristalline und amorphe Schichten abwechseln, wobei die kristallinen Schichten resistenter gegenüber Abbau sind als die amorphen. Wegen der zyklischen Abgabe der Partikel kann man nicht schließen, dass alte Polypropylenflaschen mehr Mikropartikel freisetzen als neue.“

„Ein Aspekt, der in der Studie nicht weiter erörtert wird, den ich persönlich aber wesentlich beunruhigender finde als die Anzahl der Mikropartikel, ist die Tatsache, dass in der Arbeit berichtet wird, dass Billionen von Nanopartikeln nachgewiesen wurden. Partikel in einem Größenbereich zwischen 50 bis 200 Nanometern können die Darmwand sehr gut passieren und stellen dadurch eine weit höhere Belastung des Organismus dar als Mikropartikel, welche größtenteils mit dem Stuhl ausgeschieden werden. Nanopartikel sind durch ihre größere Oberfläche wesentlich reaktiver als Mikropartikel und ihre negativen Wirkungen auf Epithel- und Immunzellen wurden in vielen Studien nachgewiesen. Durch die Bindung von Bestandteilen der Babynahrung an die Partikel ist mit der Aggregation dieser Partikel zu größeren Einheiten zu rechnen – verbunden mit verminderter biologischer Reaktivität. Dieser Punkt bleibt allerdings in der Arbeit völlig unbeachtet.“

Dr. Hanns Moshammer

Fachgebietsleiter Umwelthygiene und Umweltmedizin, Zentrum für Public Health, Medizinische Universität Wien, Österreich

„Kunststoffe geben bekanntlich diverse Stoffe ab, vor allem wenn sie durch chemische Einwirkungen wie zum Beispiel saure Flüssigkeiten oder Hitze ‚gequält‘ werden. Da geht es nicht nur um Mikroplastik, sondern auch um Monomere und chemische Additive. Grundsätzlich sind die Anforderungen in Europa für Babyflaschen diesbezüglich recht streng. Aber Mikroplastik wurde bisher noch nicht routinemäßig überprüft.“

„Ehrlich gesagt bin ich schon überrascht über die hohe Anzahl an Teilchen, die in den Experimenten freigesetzt werden. Damit habe ich nicht gerechnet. Vielleicht ist ‚überrascht‘ nicht einmal stark genug, um das auszudrücken.“

„Ich finde die Arbeit ist methodisch in Ordnung. Die Autoren gehen selbst auf die Probleme ein, die mir teilweise auch schon bekannt sind: Es gibt keine einheitliche Definition von ‚Mikroplastik‘. Je nach Messverfahren wie zum Beispiel der Porengröße des verwendeten Filters, kommt man zu unterschiedlichen Zahlen. Es hängt wohl auch von der Fragestellung ab, was man als Mikroplastik zählt.“

„Was die menschliche Gesundheit betrifft, denke ich immer noch, dass unser Körper den Darminhalt als ‚Außenraum‘ ansieht, aus dem gezielt Nährstoffe und Flüssigkeit entnommen werden und in den unter anderem auch Giftstoffe entsorgt werden können. Die Aufnahme von Stoffen ist zum Glück relativ spezifisch. Sorge würde ich mir da eher vor Nanoplastik machen. Aber da stoßen wir an die Grenzen unserer Nachweismethoden.“

„Wahrscheinlich gibt es eine Korngröße, bei der Resorption von Mikroplastik aus dem Darm relevant beziehungsweise möglich ist. Und wahrscheinlich ist die Darmbarriere bei Kleinkindern noch nicht so gut ausgebildet wie bei Erwachsenen. Und eventuell gibt es Krankheiten, die mit Barrierestörungen einhergehen. Da besteht schon noch Forschungsbedarf. Bei einem gesunden Säugling würde ich aber nach derzeitigem Wissensstand nicht von einer besonders relevanten Aufnahme ausgehen. Trotzdem: Die Mutterbrust ist immer noch die beste Wahl!“

„Auch im Stuhl von Menschen wurde Mikroplastik gefunden. Aber bisher waren wir (Forschenden) im menschlichen Gewebe noch nicht erfolgreich. Wobei hier natürlich auch die Analytik aufwendiger wird. Wir sind da gerade an einem Projekt beteiligt. Die Analytik wird an der BOKU (Universität für Bodenkultur Wien; Anm. d. Red.) und es wurde erst die Pilotphase abgeschlossen. Ich kann daher noch keine Ergebnisse berichten.“

„Es gibt ein paar Messungen von Mikroplastik in Ozeanen und im Süßwasser. Sehr bedingt auch in Böden und in Flusssedimenten. Unlängst ist eine Studie erschienen, die Mikroplastik in der Luft beziehungsweise dann auch im Bodensediment weltweit aus dem Straßenverkehr abschätzt (vor allem Abrieb von Reifen und Bremsbelägen) und die kommt auch auf recht hohen Zahlen. Bei der Inhalation von Stäuben kenne ich ein bisschen besser aus als beim Verschlucken. Auch da spielt natürlich die Größe der Teilchen eine Rolle. Es gibt Hinweise, dass der Reifenabrieb – soweit die Reifen noch natürlichen Gummi enthalten – auch Allergene enthält. Da ist es eventuell nicht schlau den einzuatmen.“

„Kurzum: Polypropylen-Flaschen sind sicher nicht unser einziges Problem. Wir sollten uns dennoch genauer anschauen, was das bedeutet“.

Auf die Frage,inwiefern es möglich sein könnte, dass eine Freisetzung von Mikroplastik auch bei der Verwendung von kalten Flüssigkeiten stattfindet:
„Erhitzen verstärkt die Freisetzung der Partikel gewaltig! Ich bevorzuge trotzdem weiterhin hygienisch (mikrobiologisch) saubere Babyflaschen!

„Kunststoffe geben bekanntlich diverse Stoffe ab, vor allem wenn sie durch chemische Einwirkungen wie zum Beispiel saure Flüssigkeiten oder Hitze ‚gequält‘ werden. Da geht es nicht nur um Mikroplastik, sondern auch um Monomere und chemische Additive. Grundsätzlich sind die Anforderungen in Europa für Babyflaschen diesbezüglich recht streng. Aber Mikroplastik wurde bisher noch nicht routinemäßig überprüft.“

Zur Frage, welche Alternativen es zu Polypropylenflaschengebe:
„Glas ist in der Regel ziemlich inert und die meisten Gläser geben keine Schadstoffe ab. Andere Kunststoffe müsste man sich jeweils im Detail anschauen, auch in Bezug auf die jeweilige Verwendung.“

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

PD Dr. Eleonore Fröhlich: „Ich habe keine Interessenkonflikte.“

Alle anderen: Keine Angaben erhalten.

Primärquelle

Li D et al. (2020): Microplastic release from the degradation of polypropylene feeding bottles during infant formula preparation. Nature Food. DOI: 10.1038/s43016-020-00171-y.