Mikroplastik in Lebensmitteln: Großer Wirbel um ein kleines Problem?

Wird Plastik nicht recycelt, bleibt es Jahrzehnte in unserer Umwelt. Die Kräfte von Sonne, Wind und Meer zersetzen das Plastik langsam in immer kleinere Partikel, bis sogenanntes Mikroplastik übrigbleibt. Unkontrolliert verteilt es sich in Luft, Böden und Gewässern. Was jedoch geschieht, wenn diese Partikel durch die Nahrung oder das Trinkwasser in den menschlichen Körper gelangen? Von Janna Vahlhaus.

An allen Ecken und Enden begegnet es uns tagtäglich: Plastik. Als Polyester wird es für die Herstellung von Kleidung genutzt, Polyurethane kommen in Kosmetika vor und sterile Verpackungen werden aus Polystyrol und Polyethylen gefertigt (Lassen et al., 2015). Plastik ist leicht, hitzebeständig und günstig. Eine Welt ohne Kunststoffe ist heutzutage kaum vorstellbar. Zu den möglichen Gesundheitsrisiken dieser Kunststoff-Flut habe ich mit zwei Experten gesprochen: Dr. Holger Sieg vom Bundesinstitut für Risikobewertung und Dr. Katrin Wendt-Pothoff vom Helmholtz Zentrum für Umweltforschung.

Klein, aber oho

Kunststoffe sind ziemlich träge – genauer gesagt: reaktionsträge. Wegen ihrer geringen Reaktivität und sehr langsamen Zerfallsraten erfolgt ihr Abbau äußerst langsam und schon gar nicht vollständig. Der – im wahrsten Sinne des Wortes – kleine Übeltäter heißt Mikroplastik (MP). Die winzigen Plastik-Überbleibsel entsprechen mit einem Durchmesser zwischen 0,001 mm (1 µm) und 5 mm in etwa der Größe eines Sandkorns. Die Belastung der Umwelt durch diese Erdöl-basierten Stoffe ist inzwischen bekannt. Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit dagegen sorgen erst innerhalb der letzten Jahre für eine gewisse Besorgnis vor allem in toxikologischen Fachkreisen.

Die Anzahl wissenschaftlicher Publikationen zum Thema Mikroplastik ist innerhalb der letzten zehn Jahre nahezu um den Faktor 200 gewachsen, nämlich von 10 auf knapp 2.000 Publikationen pro Jahr. Das Thema Mikroplastik wird aber nicht nur hinter Labortüren diskutiert, auch in den sozialen Medien ist eine deutlich gesteigerte Präsenz des Themas zu beobachten: Auf dem sozialen Netzwerk Instagram finden sich derzeit 103.472 Beiträge mit dem Hashtag #microplastics – Tendenz steigend.  

Um zu verstehen, was Mikroplastik ist und woher es kommt, verfolgen wir in diesem Artikel den Weg eines Plastikpartikels in den menschlichen Körper. Im Gespräch mit zwei Wissenschaftler:innen erläutern wir den aktuellen Stand der Forschung, um herauszufinden was wir wissen, und – wichtiger – was noch nicht.

Von Plastik zu Mikroplastik

Ca. 78 % (!) aller Plastikabfälle landen auf Müllhalden oder in der Umwelt, weitere 12 % werden verbrannt und nur knapp 10 % recycelt (Geyer et al., 2017). Was geschieht aber mit dem Großteil, der sich seinen Weg in die Natur bahnt und vom Wind verteilt und dabei in kleinere Stücke zerrissen wird?

Angenommen diese Plastik-Reste kommen auf einem Acker zum Stillstand, so verursacht die Sonneneinstrahlung den Zerfall in noch kleinere Teilchen. Vielleicht geht die Reise von hier aus weiter und starker Regen transportiert die winzigen Plastik-Teilchen in unsere Gewässer, etwa das Meer. Hier sorgen die Kräfte der Wellen wiederum für den Zerfall der Plastik-Überbleibsel in noch kleinere Partikel (D’Angelo et al., 2021).

Diese und weitere Umwelteinflüsse führen schließlich zur Entstehung des Mikroplastik, das für das menschliche Auge kaum noch sichtbar ist. Es geht aber noch deutlich kleiner: sogenanntes Nanoplastik im Größenbereich zwischen 1-100 nm. „Dazwischen liegt ein Bereich, der Submikroplastik genannt wird, wobei es für alle drei keine einheitliche bzw. verbindliche Definition gibt“, wie mir Dr. Holger Sieg in einem Interview erklärt. Er arbeitet seit 2014 als Wissenschaftler am Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) in der Abteilung Lebensmittelsicherheit und leitet die BfR-Arbeitsgruppe Mikroplastik.

Wie gelangt Mikroplastik in den Menschen?

Mikroplastik kann als großflächige Kontaminante, also als unerwünschter Stoff, in unserer Umwelt angesehen werden, wie der Bund für Umwelt- und Naturschutz Deutschland (BUND) im Plastik Atlas 2019 beschreibt. Es schwebt durch die Luft, sodass wir es über unsere Atemwege aufnehmen oder es gelangt in unsere Böden und somit in das Grund- und Trinkwasser. Dadurch können sogar Pflanzen Mikroplastik enthalten, die wir schließlich – zusammen mit dem Kunststoff – als Obst oder Gemüse entweder direkt verzehren oder über die Nahrungskette (z. B. durch sog. Nutztiere) indirekt aufnehmen.

Dasselbe gilt für Fische und andere Meerestiere, die sich von Biofilmen ernähren, die auf der Plastikoberfläche entstehen. Dabei nehmen sie die Plastik-Teilchen im Meer auf, die letztlich durch den Verzehr dieser Tiere direkt oder indirekt in den menschlichen Körper gelangen, wie Dr. Katrin Wendt-Pothoff vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) erklärt. Sie untersucht im Rahmen des Projekts MikroPlatas das Vorkommen von Mikroplastik in Talsperren und Staubereichen. Ihr Schwerpunkt liegt auf Biofilmen, die sich auf dem Mikroplastik bilden und die Sedimentationsrate beeinflussen.

Wie viel Plastik steht auf unserem Speiseplan?

Eine Analyse des World Wildlife Fund (WWF), durchgeführt von der australischen Universität Newcastle, sorgte im Jahr 2019 für Aufregung: Die Wissenschaftler:innen kamen zu dem Ergebnis, dass ein Mensch pro Woche durchschnittlich bis zu 5 g Plastik aufnimmt, was ungefähr einer Kreditkarte entspricht. Holger Sieg stellt hingegen klar, dass es gar keine verlässlichen Zahlen gibt. Viel zu herausfordernd sei derzeit noch die Quantifizierung von Plastikpartikeln, insbesondere in einer komplexen Matrix wie Lebensmitteln. Er stimmt aber zu, dass Mikroplastik mit großer Sicherheit in Lebensmitteln wie Fisch und Meeresfrüchten, Kochsalz, Mineralwasser, Obst, Honig, Kaugummi und Bier nachgewiesen werden kann. Für konkrete Mengenangaben jedoch bedarf es verbesserter Messverfahren, so Holger Sieg.

Mikroplastik im Verdauungssystem

2018 wiesen Wissenschaftler:innen Mikroplastik erstmals im menschlichen Stuhl nach – ein Beweis dafür, dass es den menschlichen Verdauungstrakt passiert. An der Universität Wien untersuchten Philipp Schwabl und seine Kolleg:innen Stuhlproben von acht Proband:innen aus der ganzen Welt auf das Vorkommen von Mikroplastik. Im Median fanden sie pro 10 g Stuhl 20 Plastik-Partikel. Die zwischen 50 und 500 µm großen Partikel ordneten sie drei bis sieben verschiedenen Plastiktypen zu (Schwabl et al., 2019).

„Ein Nachweis von Plastikpartikeln im Stuhl bedeutet aber nicht automatisch eine Gesundheitsgefährdung“, erklärt Holger Sieg. Denn unser Magen-Darm-Trakt verfügt über zahlreiche Barrieren, die nur gewissen Stoffen den Zutritt in den Körper gewähren. Beispielsweise ragen winzige fingerförmige Ausstülpungen, sogenannte Mikrovilli, in das Darminnere hinein und verhindern die Aufnahme von Schadstoffen in den Körper.

Entscheidend für die „Aussortierung“ ist die Größe der Partikel: Sind sie kleiner als 10 µm, ist eine prinzipielle Aufnahme in die Darmzellen möglich, wie die Forschungsgruppe von Holger Sieg zeigen konnte. Aber selbst in diesem Fall verteilen sich die Plastikpartikel nicht automatisch im Körper. Vielmehr verbleiben die meisten Mikroplastikpartikel in der Darmzelle, gelangen also gar nicht erst in den Blutkreislauf. Stirbt die Darmzelle ab, werden die Plastik-Partikel gemeinsam mit den Resten der Zelle ausgeschieden, so der Wissenschaftler.

Additive und Kontaminanten

Doch Mikroplastik besteht nicht nur aus Plastik. Abhängig von den gewünschten Materialeigenschaften, versetzt man das Plastik beim Herstellungsprozess mit verschiedenen Zusatzstoffen, sogenannten Additiven. Das können zum Beispiel Weichmacher oder Farbstoffe sein. Die einzigartigen chemischen und physikalischen Eigenschaften des Plastiks erklären außerdem, warum andere Stoffe besonders effektiv an das Plastik binden. Diese können genau wie die Biofilme, die Katrin Wendt-Pothoff und Kolleg:innen im Rahmen des Projekt MikroPlatas erforschen, unbedenklich sein. Andererseits können sich aber auch Schadstoffe aus der Umwelt sowie Krankheitserreger anreichern, die dann als Kontaminanten bezeichnet werden.

Genau diese stehen tatsächlich im Fokus der Wissenschaft, erklärt Holger Sieg, da sie während der Verdauung durch Magensäure, Verdauungsenzyme oder Darmbakterien herausgelöst und in den Körper aufgenommen werden können. Unklar ist aber, ob und wieviel davon im Körper wirklich freigesetzt wird und in den Blutkreislauf gelangt. Laut Europäischer Lebensmittelbehörde (EFSA) ist der über Mikroplastik aufgenommene Anteil an Umwelt-Kontaminanten mit weniger als 1 % verschwindend gering gegenüber der generellen Aufnahme jener Kontaminanten über andere Quellen, erläutert Holger Sieg die Zusammenhänge.

Macht Mikroplastik krank?

Derzeit noch völlig ungewiss sind die Auswirkungen von Mikroplastik auf das Immunsystem, die Fortpflanzungsfunktionen, verschiedene Organsysteme und die Entstehung von Krebserkrankungen. Dabei wurde Mikroplastik bereits in der Plazenta und in Tumorgewebe nachgewiesen (Swee-Li Yee et al., 2021). Holger Sieg weiß, weswegen der bloße Nachweis nicht zwangsläufig mit gesundheitsgefährdenden Folgen verbunden sein muss: „Generell gelten Kunststoffe eher als reaktionsträge und akute toxische Effekte sind kaum zu beobachten.“ Zwar gibt es Studien, die auf Entzündungsreaktionen oder hormonell wirksame Effekte hinweisen. Diese wurden jedoch meist an wirbellosen Meerestieren durchgeführt und nicht am Menschen.

Was bedeutet das nun für unsere Gesundheit? Die genauen Risiken sind derzeit noch ungewiss. Zu wenig ist über die Mikroplastik-Konzentrationen in der Umwelt des Menschen bekannt; fraglich bleibt außerdem, wie die Partikel in den menschlichen Körper gelangen, ob sie dort verbleiben oder sich durch den Körper bewegen (Blackburn et al., 2021).

Der Teufel liegt im Detail

Die Erforschung von Mikroplastik ist ein noch junges Fachgebiet. Dennoch ist es nicht erst gestern im Forschungsalltag angekommen – warum ist die Datenlage trotzdem noch immer so unbefriedigend? 

Eine besonders große Hürde ist die exakte Erfassung der Mikroplastik-Mengen, denen der menschliche Organismus ausgesetzt ist – schließlich ist bereits die Bestimmung der Mikroplastik-Konzentration in Lebensmitteln herausfordernd. Außerdem wird der toxikologische Grundsatz „Die Dosis macht das Gift“ in der öffentlichen Risikokommunikation häufig vernachlässigt, betont Katrin Wendt-Pothoff.

Was genau sie damit meint, führt Holger Sieg aus: Demnach müssen Zellen und Tiere sehr hohen Mikroplastik-Konzentrationen ausgesetzt werden, um überhaupt Messungen durchführen zu können. Sogenannte „Overload-Situationen” spiegeln die Realität unter natürlichen Bedingungen jedoch nur äußert schlecht wider. 

Zusätzlich werden Versuche der Einfachheit wegen oft mit artifiziellem Plastik durchgeführt, das aber gar nicht dem üblichen Plastik in unserer Umwelt entspräche, erklärt Katrin Wendt-Potthoff. Beispielsweise wird Polystyrol aufgrund der unkomplizierten Handhabung im Labor öfter zum Experimentieren genutzt als Polyester, Polyethylen oder Polyurethan, die wir viel häufiger im Alltag vorfinden. Jedoch sind auch hierfür Methoden verfügbar und werden weiter entwickelt (Leiser et al., 2021; Swee-Li Yee et al., 2021).

Schließlich gibt Katrin Wendt-Potthoff zu bedenken, dass verschiedene Studien mit unterschiedlichen Teilchen-Größen durchgeführt werden. Grund dafür sind einerseits die verwendeten Filter und Netze, die bis vor einigen Jahren ausschließlich Partikel mit einer Größe über 300 µm zuverlässig erkennen konnten. Andererseits wurden Versuche an wirbellosen Tieren mit deutlich winzigeren Partikel durchgeführt (≤ 10 μm), um überhaupt eine Aufnahme beobachten zu können. Dadurch sind verschiedene Studienergebnisse aber kaum miteinander vergleichbar.

Forschung steckt noch in den Kinderschuhen

Große Teile unseres Planeten sind mit Plastikmüll kontaminiert, worunter unsere Natur und Umwelt leiden. Dieser Verschmutzung sind sich immer mehr Menschen bewusst. „Ob und inwieweit diese Plastikinflation dem Menschen selbst schadet, kann allerdings erst ergründet werden, wenn die Komplexität des ganzen Themas richtig wahrgenommen wird”, sagt Holger Sieg. „Aus Sicht des Verbraucherschutzes gibt es (aber) bislang vorsichtige Entwarnung, da die Kunststoffe nur begrenzt vom Körper aufgenommen werden und häufig gar keine oder erst in extrem hohen Konzentrationen eine Wirkung auf Zellen haben“ fügt er hinzu. 

Um die Auswirkungen des Mikroplastiks auf den Menschen zukünftig besser erforschen zu können, hält Dr. Sieg die Verbesserung oder Neuentwicklung von Messmethoden für unumgänglich. Obwohl das Themenfeld Mikroplastik noch zahlreiche offene Fragestellungen bietet, sieht er den Schwerpunkt zukünftig eher in der Erforschung von Submikro- und Nanoplastik; denn „hierzu gibt es bisher kaum Erkenntnisse”, fasst Holger Sieg zusammen. 

Fazit: Vorsorgeprinzip auch aus ökologischen Gründen

Wenngleich die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit derzeit noch ungewiss sind, ist es nicht auszuschließen, dass der Plastikboom der letzten Jahrzehnte schädliche Folgen für unsere Gesundheit haben kann. Selbst wenn wir völlig unbeschadet davonkämen, ist allein aus ökologischen Gründen die Entwicklung und Verwendung von Plastikalternativen dringend erforderlich.