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Genotoxizität von hitzebedingten Kontaminanten in Lebensmitteln

Projekt

Ernährung und Verbraucherschutz

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Ernährung und Verbraucherschutz


Förderkennzeichen: BfR-LMS-08-1322-590
Laufzeit: 01.03.2014 - 31.12.2015
Forschungszweck: Angewandte Forschung

Hitzebedingte Lebensmittelkontaminanten wie z. B. Acrylamid oder 3-MCPD-Fettsäureester geraten zunehmend in den Fokus der Risikobewertung. Es sind mindestens 800 Substanzen bekannt, die im Zuge der Lebensmittelproduktion unter Hitzeeinwirkung entstehen können; dies sind in erster Linie Reaktionsprodukte der Maillard-Reaktion und der Lipidoxidation. Zu der großen Mehrzahl dieser Substanzen existieren jedoch weder toxikologische Daten noch Daten zur Exposition. Mit Erlass vom 15.08.2011 wurde das BfR dennoch vom BMELV gebeten, diese Stoffe zu charakterisieren und den Forschungs- und Handlungsbedarf aus Sicht der Risikobewertung darzulegen. In einem ersten Schritt wurde unter Verwendung von Computermodellen zur Vorhersage von toxikologisch relevanten Endpunkten auf der Basis von (quantitativen) Struktur-Aktivitäts-Beziehungen (QSAR) die Toxizität dieser etwa 800 Substanzen in Bezug auf die Endpunkte Mutagenität und Kanzerogenität untersucht. Im Rahmen dieses Projektes soll nunmehr die Mutagenität von einigen ausgewählten Substanzen unter Verwendung zweier in vitro-Genotoxizitätsassays (Ames-Test und V79 Mikrokernassay) experimentell untersucht werden, um damit die Aussagekraft der mit Hilfe der Computermodelle gemachten Vorhersagen zu überprüfen. Ergebnisse: Durch die thermische Behandlung von Lebensmitteln kann eine Vielzahl von hitzeinduzierten Kontaminanten wie z. B. Acrylamid entstehen. Über die meisten dieser Verbindungen ist aus toxikologischer Sicht nur sehr wenig, oftmals gar nichts bekannt. Aufgrund ihrer chemischen Struktur erscheint es wahrscheinlich, dass einige dieser Substanzen ein mutagenes Potential haben, d. h. Mutationen verursachen und damit zur Krebsentstehung beitragen können. Im Rahmen dieses Projektes wurden verschiedene Computermodelle genutzt, um die Mutagenität von insgesamt 814 Substanzen, Reaktionsprodukten der Maillard-Reaktion und der Lipid-Oxidation, vorherzusagen. Für 12 dieser Substanzen sollten die Vorhersagen experimentell überprüft werden. Hierfür wurden zwei verschiedenen in vitro Genotoxizitätsassays verwendet, zum einen der bakterielle Rückmutationsassay (Ames-Test) und zum anderen der V79-Mikronukleusassay. Im Falle des Ames-Tests stimmten die experimentellen Daten gut mit den Vorhersagen der Computermodelle überein. Die drei Substanzen (3-Chloro-1,2-Propandiol, 2-Chloro-1,3-Propandiol und 2-Formylthiazol), denen anhand der Computermodelle die höchste Wahrscheinlichkeit für ein mutagenes Potential prognostiziert wurde, waren in der Tat im Ames-Test positiv, wohingegen die anderen neun Substanzen mit der geringeren Wahrscheinlichkeit im Ames-Test negativ waren. Im Falle des Mikrokerntests sind die Untersuchungen noch nicht abgeschlossen, es zeigt sich jedoch bereits jetzt anhand der vorläufigen Ergebnisse, dass die Prognosen der Computermodelle nur bedingt mit den Ergebnissen dieses Genotoxizitätsassays übereinstimmen. So wurde für die Verbindung 2-Methylphenol eine nur sehr geringe Wahrscheinlichkeit für ein mutagenes Potential vorhergesagt, die Substanz war jedoch eindeutig positiv im Mikronukleus-Assay. Damit lässt sich das vorläufige Fazit ziehen, dass die derzeit verfügbaren in silico-Verfahren noch nicht in der Lage sind, die Mutagenität von Substanzen verlässlich zu prognostizieren. In naher Zukunft werden sie noch nicht die klassischen experimentellen Untersuchungen zur Genotoxizität ersetzen können.

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