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Dioxinanalytik Bestimmung von Dioxinen in Lebens- und Futtermitteln

| Autor / Redakteur: Elke Bruns-Weller* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Erhöhte Dioxinwerte in Lebens- und Futtermitteln sind gleichermaßen Gesundheitsrisiko für den Verbraucher und Herausforderung für die Dioxinanalytik. Die Isotopenverdünnungsmethode ermöglicht die effiziente Analyse der Dioxine im Ultraspurenbereich.

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Abb. 1: Die säulenchromatographischen Aufreinigungsschritte im Rahmen der Dioxinbestimmung erfolgen manuell.
Abb. 1: Die säulenchromatographischen Aufreinigungsschritte im Rahmen der Dioxinbestimmung erfolgen manuell.
( Bild: Laves Oldenburg )

Immer wieder finden sich in den Medien Schlagzeilen über erhöhte Dioxinwerte in Lebensmitteln. Vor allem tierische Produkte wie Milch, Fleisch, Fisch und Eier tragen zur täglichen Aufnahme von Dioxinen und dioxinähnlichen PCB bei. Vom „Wissenschaftlichen Ausschuss Lebensmittel SCF“ der EU wurde daher im Jahr 2001 eine tolerable Aufnahme von 14 pg WHO-Toxizitätsäquivalent pro Kilogramm Körpergewicht und Woche festgelegt. Das erfordert eine effiziente Analytik im Ultraspurenbereich. Während die klassische Rückstandsanalytik dabei an ihre Grenzen gerät, ist die Analytik per Isotopenverdünnung Methode der Wahl.

Dioxine und polychlorierte Biphenyle

Dioxine entstehen als unerwünschte Nebenprodukte bei Verbrennungs- und industriellen Prozessen. Unter dem Begriff werden die Stoffklassen der polychlorierten Dibenzo-p-dioxine (PCDD, 75 Kongenere) und der polychlorierten Dibenzofurane (PCDF, 135 Kongenere) zusammengefasst. Dioxine treten immer in komplexen Kongenerengemischen auf. Von den 210 möglichen PCDD/F-Kongeneren sind die 17 Verbindungen toxikologisch besonders relevant, die in 2,3,7,8-Stellung chlorsubstituiert sind. Dioxine wurden – außer zu analytischen Zwecken – nie gezielt hergestellt. Anders die polychlorierten Biphenyle (PCB): Sie produzierte man für technologische Zwecke weltweit in großen Mengen. Einige der 209 möglichen PCB-Kongenere zeigen aufgrund struktureller Ähnlichkeiten ein den Dioxinen vergleichbares Wirkprofil. Sie werden deshalb auch dioxinähnliche PCB (dl-PCB) genannt.

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In der Europäischen Union sind für amtliche Untersuchungen auf Dioxine und dl-PCB keine Standardmethoden vorgeschrieben. Aus Sicht des Praktikers wäre eine solche Festlegung auch nicht sinnvoll, da die sehr komplexen Methoden erfahrungsgemäß ständig modifiziert und an die unterschiedlichen Matrices angepasst werden müssen. Darüber hinaus hat sich sowohl bei nationalen als auch bei internationalen Laborvergleichsuntersuchungen wiederholt gezeigt, dass mit unterschiedlichen Methoden vergleichbare Ergebnisse erzielt wurden.

Um Aussagen über die Qualität und Vergleichbarkeit der Methoden zu ermöglichen, wurden anstelle von Standardmethoden genaue Anforderungen an die Probenahme und die Analysenmethoden festgelegt: Für die amtliche Kontrolle der Gehalte von Dioxinen und dl-PCB in Lebensmitteln erfolgt dies in der Verordnung (EG) 1883/2006 vom 19.12.2006 und für die Kontrolle von Futtermitteln in der Richtlinie 2002/70/EG vom 26.07.2002. In diesen gesetzlichen Vorschriften werden Anforderungen an die Laboratorien, wie z.B. die Akkreditierung nach ISO/EN 17025 und die obligatorische Teilnahme an Laborvergleichsuntersuchungen formuliert. Ebenso werden detaillierte Forderungen an das analytische Verfahren, wie hohe Messempfindlichkeit, niedrige Nachweisgrenzen, Selektivität, Spezifität und Genauigkeit gestellt.

Hintergrund: Toxizitätspotenzial von Dioxinen und polychlorierten Biphenylen

Durch ihre Langlebigkeit und hohe Fettlöslichkeit reichern sich Dioxine und dl-PCB im Fettgewebe von Tieren und Menschen an. 2004 wurden sie in die Liste der Persistent Organic Pollutants (POPs) der Stockholmer Konvention aufgenommen. Die toxische Relevanz der einzelnen Dioxin- und dl-PCB-Kongenere unterscheidet sich sehr stark. Zur Abschätzung des Toxizitätspotenzials von PCDD/F-Gemischen wurden sog. Toxizitätsäquivalente (TEQ) eingeführt. So wurden den 17 2,3,7,8-substituierten Dioxinkongeneren und 12 dl-PCB-Kongeneren in Relation zum giftigsten Dioxinkongener 2,3,7,8-TCDD Toxizitätsäquivalentfaktoren (TEF) zugeordnet. Die Gehalte der Kongenere werden mit den zugehörigen TEF-Faktoren multipliziert und die Einzelbeträge zum Summenparameter TCDD-Toxizitätsäquivalent (TCDD-TEQ) aufaddiert. Dieser gibt dann in Annäherung das toxische Potenzial einer entsprechenden Menge 2,3,7,8-TCDD wieder.

Analytik mittels Isotopenverdünnung

Dioxine und dl-PCB werden über mehrstufige Prozesse analysiert. Wie bei der Spurenanalytik üblich bestehen die grundlegenden Schritte aus: Extraktion, Säulenchromatographie zur Reinigung der Extrakte und gleichzeitiger Anreicherung der Analyte und dem spezifischen Nachweis sowie der Quantifizierung mittels Gaschromatographie/Massenspektrometrie.

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