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Cadmium in Lebensmitteln

Cadmium in Lebensmitteln

Cadmium in Lebensmitteln

Cadmium ist ein giftiges Schwermetall, das natürlich auf Grund von Gesteinserosionen und Vulkanismus sowie künstlich durch Emissionen der Industrie und die Anwendung von cadmiumhaltigen Düngemitteln in der Umwelt weit verbreitet ist. Hauptquellen für die Aufnahme von Cd durch den Menschen sind Nahrungsmittel und Trinkwasser (Magen-Darm-Trakt) aber auch Zigarettenkonsum führt durch den Cadmiumgehalt in den Tabakblättern zu einer zusätzlichen Aufnahme für Raucher und Passiv-Raucher.



Cadmium (Cd) ist ein toxisches Schwermetall und kommt natürlich in der Erdkruste vor. Es stammt von verwit- ternden Gesteinen oder Vulkanausbrüchen. Weiters tragen auch anthropogene Quellen zum Eintrag von Cadmium in die Biosphäre bei. Diese werden durch industrielle Emissionen wie Metallabbau und –schmelzen, Industrie- und Landwirtschaftsabfälle, Phosphatdünger, Klärschlamm und Verbrennung von Kohle verursacht. Dadurch gelangt das Schwermetall in Böden und Sedimente der Gewässer. Ungefähr 60 % des Cadmiumbedarfs werden für verschiedene Legierungen (z. B. Korrosionsschutz) eingesetzt. Der Rest wird hauptsächlich für die Herstellung von Trockenbatterien, Bildröhren und Farbpigmenten genutzt.

In der Umwelt kommt Cadmium selten als reines Metall vor, sondern meistens als anorganische Verbindung wie z.B. als Cadmiumchlorid, -bromid, -sulfat, -oxid und -sulfit.

Auswirkungen von Cadmium auf Pflanzen

Cadmium erfüllt keine essenzielle biologische Funktion und wirkt hochgradig giftig. Für Pflanzen und Bodenorganismen hängt die toxische Wirkung primär von der Konzentration in der Bodenlösung ab. Die Aufnahme erfolgt bei Pflanzen hauptsächlich über die Wurzeln. Nach der Aufnahme wird Cadmium meistens rasch in die Blattorgane umgelagert, sodass sich als erste Schadsymptome häufig Chlorosen und Nekrosen zeigen. In verschiedenen Gemüsearten wie Salat, Spinat, Grünkohl und Sellerieknollen wurden zum Teil überdurchschnittlich hohe Cadmiumgehalte nachgewiesen.

Nutzpflanzen können Cadmium unterschiedlich gut aus dem Boden aufnehmen. Verschiedene Faktoren wie z.B. Bodenbeschaffenheit, Anbausorte und unterschiedliche landwirtschaftliche Praktiken wie der Einsatz von Phosphatdünger oder Klärschlamm beeinflussen die Aufnahme (Resorption). Die Bewertung des Risikos, das speziell von Cadmium in Düngemitteln ausgeht, erfolgt sowohl in Richtung der Wirkungen auf die menschliche Gesundheit (Humantoxikologie) als auch auf die Umwelt (Ökotoxikologie).

Es ist grundsätzlich davon auszugehen, dass die Cd-Gehalte der Böden die Konzentrationen im Boden- und Sickerwasser sowie auch die Gehalte in den unteren Gliedern von Nahrungsketten (Pflanzen, Bodentiere) bestimmen. Dadurch bilden sie gleichzeitig die Grundlage für eventuelle Belastungen auch übergeordneter Konsumenten bis hin zum Endverbraucher (Tier/Mensch).

Auswirkungen von Cadmium auf die menschliche Gesundheit

Cadmium wirkt für Menschen bereits in sehr geringen Konzentrationen toxisch. Hauptquellen für die Aufnahme sind Nahrungsmittel und Trinkwasser (Magen-Darm-Trakt) sowie Zigarettenrauch und (z. B. arbeitsplatzbedingt) erhöhte Gehalte der Atemluft (Atemwege). Kleinkinder können auch durch die direkte Aufnahme von Staub und Boden zusätzlich exponiert sein. Die Resorption von eingeatmetem Cadmium ist mit bis zu 50 % deutlich höher als bei der Aufnahme über den Magen-Darm-Trakt (5 %). Die Verteilung erfolgt hauptsächlich über das Blut in Leber, Nieren oder die Muskulatur, wo das Metall über mehrere Jahrzehnte gespeichert werden kann (Halbwertszeit zwischen 10–35 Jahre).

Der von der WHO festgelegte „provisional tolerable weekly intake“ (PTWI) liegt für Cadmium bei 7 μg kg&sup-1; KG.

Die Hauptaufnahme von Cadmium bei Nichtrauchern ist auf Lebensmittel zurückzuführen und beträgt etwa 90%. Die restliche Exposition (10%) setzt sich aus der Umgebungsluft und dem Trinkwasser zusammen (EFSA, 2012). Ölsaaten, Kakaobohnen, Wildpilze, Nüsse, Getreide, Algen und einige Gemüsearten zählen zu den pflanzlichen Lebensmitteln mit den stärksten Cadmiumbelastungen. Innereien und Meeresfrüchte können ebenfalls mit erhöhten Cadmiumwerten kontaminiert sein.

Oft leisten jedoch nicht die Lebensmittel mit den höchsten Cadmiumgehalten den größten Beitrag zur Cadmium-Aufnahme, sondern die Lebensmittel, die in großen Mengen und oft konsumiert werden, wie z.B. Getreide und Gemüse.

Beim Menschen sind die Bioverfügbarkeit und die Speicherung von Cadmium sowie die daraus folgende Toxizität von verschiedenen Faktoren wie Ernährungsstatus und Krankheiten abhängig.

Neben Lebensmitteln stellt das Rauchen eine zusätzliche Expositionsquelle für Cadmium dar. Studien zeigen, dass eine Zigarette etwa 1 – 2 μg Cadmium enthält, hiervon werden pro Zigarette etwa 0,1 – 0,2 μg inha- liert. Bei einem Konsum von 20 Zigaretten pro Tag ergibt sich daraus eine inhalative Cadmiumaufnahme von 2 – 4 μg/Tag

Akute Toxizität

Inhalative Cadmiumvergiftungen können tödliche Folgen haben, dies zeigte eine Reihe von Arbeitsunfällen. Eine orale akute Vergiftung durch Wasser und Getränke, die sehr hohe Cadmiumgehalte aufweisen, verursa- chen bereits wenige Minuten nach der Aufnahme vor allem gastrointestinale Beschwerden. Der NOEL („No Observed Effect Level“) nach einmaliger oraler Aufnahme wird bei 3 mg Cadmium/Person geschätzt. Die tödliche Konzentration liegt im Bereich von 350 – 8900 mg/Person (EFSA, 2009).

Chronische Toxizität

Das empfindlichste Zielorgan einer lang andauernden oralen Aufnahme von Cadmium ist die Niere. Bei einer Grenzkonzentration (> 200 mg/kg) in der Nierenrinde ist mit Nierenschäden zu rechnen. Es kann zu Schädigung der Zelle und in weiterer Folge zu Funktionsstörungen kommen. Außerdem gilt Cadmium als krebserregend – die „International Agency of Cancer Research (IARC)“ stufte 1993 Cadmium als Humankanzerogen in Gruppe 1 ein.

Cadmium-Studie Österreich

Im Zeitraum von 2007 bis 2012 wurden von der Österreichischen Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH (AGES) insgesamt 4067 Lebensmittelproben im Rahmen der behördlichen Überwachung von Cadmium untersucht. In 2446 der 4067 Proben (60%) konnte Cadmium bestimmt werden. In den übrigen Proben lag der Cadmiumgehalt unter der jeweiligen Bestimmungsgrenze.

Viele Grundnahrungsmittel pflanzlichen Ursprungs wie Getreide, Blattgemüse und Kartoffeln zeigten mittle- re Cadmiumkonzentrationen zwischen 18 und 30 μg/kg. Besonders stark mit Cadmium belastete Unter- gruppen mit Mittelwerten über 65 μg/kg waren Nahrungsergänzungsmittel, Wasserweichtiere, Pilze, Kakao- erzeugnisse und Schokolade. Besonders niedrige Cadmiumkonzentrationen mit Mittelwerten unter 5 μg/kg wurden in Fruchtgemüse, Kuhmilch und Wasser gemessen.

Auffallend an den beobachteten Cadmiumkonzentrationen ist das Auftreten von stark belasteten Einzelproben in manchen Lebensmittelgruppen. So war in Krebstieren, Geflügel und Ölsamen das 95. Perzentil ein Vielfaches des Mittelwertes.

In einigen viel verzehrten Lebensmitteln waren die in Österreich beobachteten mittleren Cadmiumgehalte geringer als die entsprechenden europäischen Werte, bei Kartoffeln, Getreide für den menschlichen Verzehr z.B. jeweils um ca. 20%. Darüber hinaus waren die österreichischen Mittelwerte bei Fischfleisch, Innereien, Kakaoerzeugnissen und Ölsamen um ein Vielfaches geringer als die europäischen Werte. Über den europäischen Werten liegende Mittelwerte traten in Österreich bei Geflügel, Fruchtsaft und Schokolade auf.

Die hohen Mittelwerte beim Geflügel gingen allerdings auf einige wenige Ausreißerwerte von gezielt beprobten ungarischen Gänsen zurück. Beim Fruchtsaft wurde Cadmium nur in wenigen Proben nachgewiesen. Die hohen österreichischen Mittelwerte spiegeln die hohen Bestimmungsgrenzen wieder. Der Cadmiumgehalt von Schokolade ist vom Kakaogehalt abhängig (Kapitel 3.4.5.2). Je höher der Kakaogehalt, umso höher der Cadmiumgehalt.

Stark belastete Lebensmittelgruppen

Fischinnereien und viele Meeresfrüchte waren um einen Faktor 10 stärker belastet als das Fischfleisch. Dies ist auf die Schwermetallbelastung der Meere zurückzuführen. Fische konzentrieren das aufgenommene Cadmium besonders in ihren Innereien.

Auch Schokolade ist stärker belastet. Kakaobohnen stammen aus afrikanischen und mittel- sowie südamerikanischen Anbaugebieten. Edelschokoladen mit hohem Kakaoanteil werden aus mittel- und südamerikanischen Kakaopflanzen hergestellt, die hauptsächlich auf Vulkangesteinsböden mit hohem Cadmiumgehalt wachsen. Dunkle Schokoladen mit einem höheren Kakaoanteil haben daher tendenziell einen höheren Anteil an Cadmium als Milchschokoladen. Cadmium kommt vor allem in jenem Teil der Kakaobohne vor, der weiter zu Kakaopresskuchen und in Folge zu Schokolade verarbeitet wird.

Auch Hülsenfrüchte, Nüsse und Ölsaaten gehören bekanntermaßen zu den stärker mit Cadmium belasteten Lebensmittelgruppen.

Schlussfolgerung & Empfehlungen

Die Studienautoren empfehlen im Hinblick auf die Cadmium-Aufnahme aus ernährungsphysiologischer Sicht, dass die Konsumenten und vor allem Frauen im gebärfähigen Alter, Schwangere und Stillende auf einen guten Mineralstoffstatus von Eisen, Zink und Calcium achten sollen, da dadurch die Aufnahme von Cadmium verringert wird.

Generell wird empfohlen, Produkte wie Innereien, Wildpilze und Muscheln seltener oder in geringeren Mengen zu verzehren, da diese im Vergleich zu anderen Lebensmittel höhere Cadmiumwerte aufweisen. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass z.B. der Cadmium-Gehalt in Innereien vom Alter des Tieres abhängig ist und bei wilden Pilzen und Muscheln es zu Standort bezogenen Cadmium-Unterschieden kommen kann.

Des Weiteren wird beschrieben, dass ein Lebensstil in dem der Verzehr von Fleisch durch Nüsse und Ölsamen ersetzt wird, ebenfalls für eine höhere Cadmium Exposition sorgen kann. Hiervon sind vor allem Vegetarier und Veganer betroffen. Die Aufnahme von Nahrungsergänzungsmittel aus Algen ist nicht zu unterschätzen, da diese ebenfalls erhöhte Werte aufweisen.

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Quellen:

¹ Cadmium in Lebensmitteln (AGES)
² Environmental Resources Management (ERM): Risikoabschätzung der Cadmium-Belastung für Mensch und Umwelt
³ European Food Safety Authority (EFSA), 2009 u. 2012

Linktipps:

– Die gute Seite der Schokolade
– Ernährungscorner-Corner: Fisch & Meeresfrüchte
– Spurenelement Chrom
Vegane Ernährung: Vor- und Nachteile fleischloser Kost