PFAS: „Ewigkeits-Chemikalien“ in Lammfleisch und -leber
PFAS (per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen) belasten Wasser, Futtermittel und Böden und können über Nutztiere in die Lebensmittel des Menschen gelangen. So können sich die Industriechemikalien etwa bei Schafen, die auf betroffenen Flächen grasen, im Körper anreichern. Besonders der Verzehr von Schafsleber kann laut Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) erheblich zur Gesamtaufnahme von PFAS beitragen.
Wie genau Schafe die chemischen Substanzen aufnehmen, wurde in einem Kooperationsprojekt auf dem MRI-Versuchsgut Schädtbek erforscht. Ein wichtiger Aspekt war dabei die Frage, ob und wie schnell bei stark belasteten Lämmern eine PFAS-Reduktion in der Aufzucht erreicht werden kann, wenn diese Tiere für einen bestimmten Zeitraum PFAS-frei gefüttert werden.
Hintergrund: per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen
PFAS ist ein Sammelbegriff für Tausende chemische Substanzen mit wasser-, fett- und schmutzabweisenden Eigenschaften. Aufgrund ihrer hohen Stabilität in der Umwelt werden sie umgangssprachlich auch als „Ewigkeits-Chemikalien“ bezeichnet. Insbesondere fluorierte Kunststoffe (Fluorpolymere) finden sich in Gegenständen des täglichen Gebrauchs, etwa in der Beschichtung von Bratpfannen oder bei Outdoor-Bekleidung. Zudem werden sie in vielen Bereichen der Medizin und Industrie eingesetzt. Reine Fluorpolymere gelten als gesundheitlich unbedenklich. Daneben gibt es jedoch eine Vielzahl an nicht-polymeren PFAS, von denen einige im Verdacht stehen, krebserregend zu sein. Sie werden häufig bei der Herstellung von Fluorpolymeren verwendet.
In Deutschland zählen Emissionen aus Chemieparks, der Einsatz von PFAS-haltigem Feuerlöschschaum und das Ausbringen belasteter Materialien zur Bodenverbesserung zu den wichtigsten Eintragsquellen in die Umwelt. PFAS breiten sich über die Luft, Flüsse und das Grundwasser weiter in die Fläche aus. Da sich manche fluorierte Nicht-Polymere entlang der Nahrungs- und Lebensmittelkette und somit auch im Menschen anreichern können, wurde die Herstellung und Verwendung bestimmter Substanzen in der EU verboten. Seit 2023 gelten für vier besonders kritische PFAS (PFHxS, PFOA, PFNA, PFOS) Höchstgehalte in ausgewählten tierischen Lebensmitteln.
Kooperationsprojekt
Das Forschungsprojekt ist eine Kooperation des MRI (Institut für Sicherheit und Qualität bei Milch und Fisch sowie Institut für Sicherheit und Qualität bei Fleisch) mit dem Chemischen und Veterinäruntersuchungsamt Münsterland-Emscher-Lippe (CVUA-MEL), dem Friedrich-Loeffler-Institut (FLI) und dem BfR. Dabei wird untersucht, wie PFAS von Schafen aufgenommen werden und sich im Muskelfleisch und in der Leber anreichern. Im Mittelpunkt stehen die kritischen perfluorierten Carbon- und Sulfonsäuren PFHxS, PFOA, PFNA und PFOS. Zudem wurde am Institut für Sicherheit und Qualität bei Fleisch eine zentrale Messstelle für PFAS gegründet, die aktuell in der Lage ist, 19 relevante PFAS-Verbindungen in verschiedenen Lebensmitteln bis in den Nanogrammbereich (pro Kilogramm) zu erfassen.
Chromatogramm des etablierten PFAS-Analytspektrums am MRI auf Basis von Hochleistungsflüssigchromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie
PFBA: Perfluorbutansäure; PFPeA: Perfluorpentansäure; PFBS: Perfluorbutansulfonsäure; PFHxA: Perfluorhexansäure; PFPeS: Perfluorpentansulfonsäure; PFHpA: Perfluorheptansäure; PFHxS: Perfluorhexansulfonsäure; PFOA: Perfluoroktansäure; PFHpS: Perfluorhepantsulfonsäure; PFNA: Perfluornonansäure; PFOS: Perfluoroktansulfonsäure; PFDA: Perfluordekansäure; PFNS: Perfluornonansulfonsäure; PFUnDA: Perfluorundekansäure; PFDS: Perfluordekansulfonsäure; PFDoDA: Perfluordodekansäure; PFTrDA: Perfluortridekansäure; PFDoDS: Perfluordodekansulfonsäure; PFTeDA: Perfluortetradekansäure
Mit einem Fütterungsversuch auf dem MRI-Versuchsgut Schädtbek wurde der Transfer von PFAS vom Futtermittel ins Lebensmittel untersucht. Einer Gruppe von vier Lämmern wurden hierzu über einen Zeitraum von 20 Wochen PFAS (PFBA, PFPeA, PFBS, PFHxA, PFHxS, PFOA, PFNA, PFOS, PFDA) über das Futter verabreicht. Um eine mögliche Reduktion nach PFAS-freier Fütterung darstellen zu können, betrug die Exposition bei einer anderen Gruppe von vier Lämmern nur zehn Wochen, gefolgt von einer zehnwöchigen Ausscheidungsphase, in der keine PFAS verabreicht wurden.
PFAS-Nachweise in Blut, Fleisch und Leber
Erste Untersuchungsergebnisse zeigen einen Anstieg der verabreichten PFAS im Blutplasma der Lämmer bereits am ersten Tag der Aufnahme und über den gesamten Zeitraum von 20 Wochen. Bei der zweiten Tiergruppe führt das Ende der Exposition nach zehn Wochen zu einem Rückgang der Gehalte im Blutplasma. Die Aufnahme- und Abreicherungsmechanismen sind dabei stoffspezifisch: PFAS mit längeren perfluorierten Alkylketten, wie PFOS, reichern sich stärker im Plasma an und verbleiben auch nach Ende der Exposition länger im Plasma.
PFAS-Gehalte im Blutplasma für PFOA und PFOS nach zehnwöchiger Exposition (gestrichelte Linie: Übergang von der Expositions- zur Ausscheidungsphase)
Auch im Muskelfleisch und in der Leber können die verabreichten PFAS nachgewiesen werden. Hier zeigt sich ebenfalls ein stoffspezifisches Verhalten in Abhängigkeit von der Kettenlänge der Verbindungen, wonach sich vor allem die langkettigen PFAS in den Lämmern anreichern. Auffällig, aber nicht überraschend, ist zudem, dass die Gehalte in der Leber um ein Vielfaches höher lagen als im Muskelfleisch.
PFAS, nach Kettenlänge sortiert, im Muskelfleisch und in der Leber nach zehnwöchiger Exposition (rot) und nach zehnwöchiger Ausscheidungsphase (violett).
Ableitung von Prognosemodellen
Wird eine PFAS-Kontamination im Umfeld von Schafen erkannt, ist es möglich, auf Basis der Versuchsergebnisse die Belastung von Fleisch und Leber der Tiere abzuschätzen. Mit Hilfe von Modellrechnungen kann zudem bewertet werden, wie lange es bei PFAS-freier Fütterung nach einer Exposition dauern wird, bis die EU-Höchstgehalte wieder unterschritten werden. Somit ist eine Ableitung von Prognosemodellen und Managementempfehlungen für Schafshalterinnen und Schafshalter möglich, was schließlich auch zum Verbraucherschutz beiträgt.