Arsen – EU-Höchstwerte für Reisprodukte veröffentlicht

Arsen gehört neben Stickstoff, Phosphor, Antimon und Bismut zu den Elementen der 5. Hauptgruppe des Periodensystems. Mit der Ordnungszahl 33 steht Arsen in der 4. Periode und befindet sich somit im Übergangsbereich von den Metallen zu den Nichtmetallen, was sich in der umfangreichen und komplizierten Chemie seiner Verbindungen äußert. So tritt Arsen als Halbmetall nicht nur wie ein Nichtmetall anionisch, sondern auch wie ein Metall kationisch auf.

Vorkommen und Gewinnung

Arsen ist ein überwiegend aus natürlichen Quellen stammendes, ubiquitär vorliegendes Element, das in der Erdkruste mit einer Konzentration von 1,0–2,0 mg/kg vorkommt und deshalb zu den eher seltenen Elementen zählt. Gelegentlich kommt Arsen in der Natur gediegen (elementar) vor. Am häufigsten liegt es jedoch als anorganisches Arsen in Form seiner Sulfide in der Erdkruste gebunden vor. Daneben kommt es dort in Form seiner Oxide sowie in Arsenlegierungen als Metallarsenid ([AsO3]3-) sowie -arsenat ([AsO4]3-) und in biologischem Material in organischen Arsenverbindungen, wie Arsenocholin, Arsenobetain oder Arsenozucker, vor.

Die Gewinnung von Arsen erfolgt in der Hauptsache durch Erhitzen von Arsenkies oder Arsenikalkies unter Luftabschluss bei 700 °C in liegenden Tonröhren, wobei Arsen sublimiert und in gekühlten Vorlagen aufgefangen und kondensiert wird. Das Anfallen von Arsen(III)-oxid als Nebenprodukt bei der Gewinnung, Verarbeitung und Reinigung vor allem von Kupfer, Blei, Kobalt und Gold stellt heute die wohl bedeutendste Methode zur Gewinnung von Arsen dar.

Arsen in Lebensmitteln

Bei beruflich nicht exponierten Personen erfolgt die Aufnahme von Arsen hauptsächlich über Lebensmittel, in die es aufgrund geogener sowie anthropogener Expositionsquellen gelangt. Durch Verwitterung von Gesteinen und vulkanische Emissionen wird Arsen aus der Erdkruste in Böden, Wasser und die Luft eingetragen. Die gemessenen Arsenkonzentrationen im Grundwasser reichen von nicht nachweisbar bis 800 µg/L. Im Trinkwasser können in einigen Gebieten der Erde wie z. B. West Bengalen und Bangladesch Arsengehalte von bis zu 9 mg/L erreicht werden. Verschiedene Studien zeigen, dass der Arsengehalt im Reis steigt, wo die Bauern mit Arsenhaltigem Wasser bewässern. Ferner sorgen immer wieder Meldungen über Arsengehalte in Reis aus China für Schlagzeilen. Der Hauptteil des über die Nahrung aufgenommenen Arsens stammt in Deutschland aus Fisch und Fischprodukten, in denen organisches Arsen in Form von Arsenobetain vorliegt und wo Werte von bis zu 50 mg/kg TG (Nordseescholle, Oktopus) vorkommen können. Weiterhin relevant sind Braun- und Rotalgen, in denen mehr als 100 mg/kg TG Arsenozucker nachgewiesen wurden. Zu Arsengehalten in Kakao und Kakaoerzeugnissen liegen insgesamt nur wenige Daten vor.

Analytik von Arsen

Im Spurenbereich wird die Arsenanalytik heutzutage nach einem thermischen oder sauren Aufschluss sowohl qualitativ als auch quantitativ mit Hilfe moderner instrumenteller Messverfahren wie der AAS (Atomabsorptionsspektroskopie) sowie als Multielementanalyse mit der ICP-OES (optische Emissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma) durchgeführt.

Toxikologie

Die Exposition gegenüber Arsenverbindungen stellt heute sicherlich eines der größten Umweltprobleme dar. War Arsen früher hauptsächlich als Mordgift bekannt, stehen heute die chronischen toxischen Wirkungen im Vordergrund, die insbesondere in Gegenden mit hohen Arsengehalten im Trinkwasser beobachtet werden. Hierzu gehören als erste Anzeichen Hautveränderungen und Durchblutungsstörungen („Blackfoot Disease“), aber auch Krebserkrankungen der Haut, Lunge, Blase und Niere. Vermehrte Tumorhäufigkeiten werden bereits bei vergleichsweise niedrigen Arsengehalten im Trinkwasser beobachtet (ab ca. 50 mg/L); als Wirkungsmechanismus wurden die Induktion von oxidativem Stress, die Beeinträchtigung von DNA-Reparaturprozessen und die Veränderung von DNA-Methylierungsmustern mit nachfolgenden Fehlregulationen bei der Genexpression identifiziert. Diese Wirkungen beziehen sich insbesondere auf die dreiwertigen (+3) anorganischen Arsenverbindungen, die Arsenate ([AsO4]3-) und ihre methylierten Metabolite. Organischen Verbindungen, wie Arsenobetain und Arsenozucker gelten als kaum bzw. wenig toxisch, da diese unverändert über die Niere ausgeschieden werden.

Höchstwerte für Arsen

Sowohl von der Weltgesundheitsorganisation (WHO), der amerikanischen EPA (US Environmental Protection Agency) als auch durch die Trinkwasserverordnung wurde ein Trinkwassergrenzwert von 10 µg Arsen/L festgelegt. Seit 01.01.2006 gilt dieser Wert auch für natürliche Mineral- und Tafelwässer; Wasser zur Zubereitung von Säuglingsnahrung darf 5 µg/L nicht überschreiten (Mineral- und Tafelwasserverordnung, MTVO).

Das Wissenschaftliche Gremium für Kontaminanten in der Lebensmittelkette (CONTAM-Gremium) der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat Ende 2009 ein Gutachten zu Arsen in Lebensmitteln veröffentlicht, in dem das Gremium zu dem Schluss kam, dass an der vom Gemeinsamen FAO/WHO-Sachverständigenausschuss für Lebensmittelzusatzstoffe (JECFA) festgelegten vorläufigen tolerierbaren wöchentlichen Aufnahme (PTWI) von 15 µg/kg Körpergewicht nicht festgehalten werden kann, da Daten gezeigt haben, dass anorganisches Arsen neben Hautkrebs auch Lungen- und Blasenkrebs verursacht und dass bei Expositionswerten, die unter den vom JECFA geprüften lagen, eine Reihe von Nebenwirkungen gemeldet wurde. Aus diesem Grund hat das CONTAM-Gremium eine untere Konfidenzgrenze der Benchmark-Dosis zwischen 0,3 und 8 μg/kg Körpergewicht pro Tag festgelegt.

Im Rahmen des EFSA-Gutachtens wurde weiter festgestellt, dass Verbraucher in Europa, die große Mengen Reis verzehren, z. B. Kleinkinder unter drei Jahren, einer hohen ernährungsbedingten Exposition gegenüber anorganischem Arsen ausgesetzt sein können. Aus diesem Grund wurden Ende Juni 2015 von der Europäischen Kommission in der VO (EU) 2015/1006 zur Änderung der Verordnung (EG) Nr. 1881/2006 hinsichtlich der Höchstgehalte für anorganisches Arsen in Lebensmitteln Höchstgehalte für anorganisches Arsen in Reis und verschiedenen Reiserzeugnissen festgelegt. Für Reiswaffeln und -kräcker gilt jetzt ein Höchstwert an anorganischem Arsen von 0,3 mg/kg, Parboiled und geschälter Reis darf maximal 0,2 mg/kg anorganisches Arsen enthalten. Die festgelegten Höchstgehalte gelten seit dem 1. Januar 2016.