18.1.2 Eisenoxide

Eisenoxide sind anorganische Pigmente und werden als gelbe, rote oder schwarze Farbstoffe in Lebensmitteln, Medikamenten und Nahrungsergänzungsmitteln eingesetzt. Die drei Farben weisen zwar eine unterschiedliche chemische Struktur auf, enthalten aber nachweislich alle einen gewissen Teil Nanopartikel. Nanopartikelhaltige Zusatzstoffe werden vielfach in Lebensmitteln, Medikamenten und Nahrungsergänzungsmitteln eingesetzt. Hierbei muss bis zu einem gewissen Grenzwert nicht deklariert werden, dass die Zusätze Nanopartikel enthalten, jedoch stehen diese mit der Dysbiose und verringerten Vielfalt des Darmmikrobioms sowie Entzündungs- und Stoffwechselerkrankungen in Zusammenhang.

Nanopartikel

In den unterschiedlichen, als Lebensmittelfarbstoffe zugelassenen Eisenoxiden ist nachweislich ein gewisser Teil Nanopartikel enthalten. Untersuchungen der EFSA zeigten, dass Eisenoxid-Gelb mindestens 50 % Nanopartikelanteile enthält, während das Eisenoxid-Rot weniger als 50 % und das Eisenoxid-Schwarz weniger als 10 % enthielten. Ebenfalls wurde von der EFSA festgestellt, dass die von der Industrie hauptsächlich verwendeten Methoden zur Messung der Partikelgrößen von Eisenoxiden nicht in der Lage waren, den Nanopartikelgehalt zufriedenstellend zu bestimmen. Beim Herstellungsprozess pulverförmiger Lebensmittelzusatzstoffe entstehen unterschiedlichste Partikelgrößen. Ein gewisser Teil an Nanopartikeln, die unbeabsichtigt im Prozess entstehen, ist erlaubt. Nanopartikel können jedoch Membranbarrieren problemlos passieren, sich so im gesamten Organismus verteilen und nachweislich in Organen anreichern. Nach der Einnahme von Eisenoxiden konnten Eisenoxid-Nanopartikel in Blut, Herz, Lunge, den Nieren, im Gehirn, im Magen und Darm, im Knochenmark sowie verstärkt in der Leber und Milz nachgewiesen werden. Von der EFSA wurde zwar zuvor festgestellt, dass Eisenoxide vom Körper nur schlecht resorbiert werden, aber ein unbestimmter Anteil an Nanopartikeln bleibt hier unberücksichtigt. Eindeutig stimmige Aussagen sind daher nicht möglich, denn Nanopartikel können deutlich effizienter resorbiert werden und damit mehr schädliches Potenzial in den Organen ausüben als vergleichbare größere Partikel. (475) Mehr über Nanopartikel finden Sie in Kapitel 22.

Obwohl von Lebensmittelfarbstoffen meist nur geringe Mengen benötigt werden, bedeutet der hohe Gehalt an unbestimmten Nanopartikeln ein erhöhtes schädliches Potenzial. Diesbezüglich ist es dringend notwendig, die Messmethoden der Industrie zu optimieren, um zumindest nur jene Menge, die rechtlich erlaubt ist, in einem Produkt vorzufinden.

Toxische Wirkungen durch oxidativen Stress

In ihrer Bewertung der Sicherheit von Eisenoxiden als Lebensmittelfarbstoffe für die menschliche Gesundheit kam die EFSA zu dem Schluss, dass eine angemessene Bewertung nicht durchgeführt werden kann, da keine ausreichende Beurteilung aus biologischen und toxikologischen Daten möglich ist. Es wurden jedoch aufgrund der vorliegenden Daten Höchstmengen und ADI-Werte festgelegt.

In Zellstudien, die an Makrophagen durchgeführt wurden, konnte ein dosis- und zeitabhängiges toxisches Potenzial der Eisenoxid-Nanopartikel festgestellt werden. Makrophagen sind Immunzellen der ersten Immunantwort. Sie finden Fremdkörper und Pathogene und nehmen diese in sich auf, um sie aus dem Körper zu entfernen. Die ins Blut absorbierten Nanopartikel stellen Fremdkörper dar und werden deshalb von den Makrophagen aufgenommen. Hier lösen die Nanopartikel eine toxische Wirkung durch oxidativen Stress aus. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die Zellen mit steigender Konzentration an Nanopartikeln deutlich an Aktivität verlieren und zudem vermehrt absterben. So kann der durch die Eisenoxid-Nanopartikel ausgelöste oxidative Stress in den Zellen als negativer Einfluss auf die Funktionstüchtigkeit und Lebensfähigkeit der Zellen bestimmt werden. Dies hat massive Auswirkungen auf das gesamte Immunsystem im menschlichen Körper. Wenn die Immunzellen der ersten Immunantwort hierdurch geschädigt werden, ist die weitere Immunantwort nicht mehr in der Lage, optimal auf Pathogene zu reagieren oder entwickelt sich in Richtung einer systemischen Entzündung. (475)

In mehreren Studien wurden die toxischen Wirkungen von Eisenoxid-Nanopartikeln auf unterschiedliche tierische und menschliche Zellen untersucht und bestätigt. Nicht nur die Schädigung der Zellmembranen durch oxidativen Stress führt zur verringerten Lebensfähigkeit der Zellen. Es konnte zudem eine dosisabhängige Zunahme von DNA-Schäden, die durch Eisenoxid-Nanopartikel ausgelöst wurden, festgestellt werden. Die Lebensfähigkeit der Zellen war um fast 50 % reduziert. Im Vergleich zu nanopartikelfreien Eisenoxiden traten die DNA-Schäden deutlich häufiger auf. Die Annahme, dass die genotoxischen Effekte durch oxidativen Stress verursacht wurden, konnte auch hier bestätigt werden. (475)

Für eine Übersicht der Lebensmittelfarbstoffe siehe Kapitel 18.