Was macht die Pestizidanalytik so besonders?
Im Vergleich zur generellen Lebensmittelanalytik wie der Bestimmung von Fett, Eiweiß und Kohlenhydraten ist die Pestizidanalytik eine eigenständige Disziplin.
Die besonderen Herausforderungen sind:
- die Vielzahl der nachzuweisenden Stoffe mit deren chemischen und physikalischen Unterschieden
- die geringen Konzentrationen, in denen die Rückstände quantifiziert werden müssen
- die Vielzahl der Materialien und Produkte angefangen vom Wasser, Boden über Obst, Gemüse, Kräuter, Tee, verarbeitete Lebensmittel bis hin zu Textilien aus Baumwolle oder anderen Naturfasern.
Heute können mittels der sogenannten Screening-Methoden ca. 700 verschiedene Pestizide in nur zwei Messungen detektiert und quantitativ bestimmt werden. Es sind also keine 700 Einzelverfahren notwendig. Die bekanntesten Screeningmethoden laufen unter den Synonymen DFG S19, Alder und QuEChers. Es sind amtliche Methoden, die z.T. auch in DIN-Verfahren aufgenommen wurden. Doch auch diese Verfahren haben ihre Grenzen. Glyphosat beispielsweise konnte bisher nicht in eine solche Multimethode integriert werden; man braucht für die Bestimmung von Glyphosat eine eigene Methode. Gleiches gilt für die polaren Pestizide Paraquat und Diquat, Fosethyl u.a.. Die Kunst im Pestizidlabor besteht also darin, diese Methoden und deren Vielfalt an sich zu beherrschen und auf die verschiedenen Materialien anzuwenden. Außerdem werden die Pestizide in der Umwelt und in den Pflanzen abgebaut und verändert. Dabei entstehen z.T. Abbauprodukte, die ähnlich giftig sind wie die Muttersubstanz. Ein großer Teil dieser Metabolite ist aber auch weniger giftig. Die toxikologisch relevanten Abbauprodukte finden zunehmend Eingang in die gesetzlichen Regelungen für erlaubte Rückstandshöchstmengen. Es ist also nicht aussreichend, nur nach den Pestiziden zu suchen, man muss die Abbauproduckte (Metabolite) auch mit analysieren.
Die geringen Mengen an Pestiziden, die heute in Lebensmitteln und Wasser nachgewiesen werden müssen, bezeichnet man als Spuren oder Rückstände. Die Entwicklung der Analysen- und Messysteme der letzten 20 Jahre hat hier geholfen und macht es möglicht, kleinste Spuren der über 700 Substanzen zu detektieren. Häufig liegen die Nachweisgrenzen für Lebensmittel in Bereichen von 5 µg/kg oder darunter. Insbesondere die Massenspektrometrie in den verschiedenen Messanordnungen wie MS/MS oder HRMS (Hochauflösungsmassenspektrometrie) hat hier für einen enormen Schub gesorgt, der auch dazu geführt hat, dass die Zahl der Positivbefunde signifikant gestiegen ist. Diese Systeme besitzen ihre Eigenarten, die die Analytik nach wie vor zu einer Kunst machen. Wenn man beispielsweise über den Tag 20 oder mehr Lebensmittelextrakte in diese Messsysteme injiziert, dann verändert sich das System; es verschmutzt und ändert damit seinen Signalresponse. Die Kunst des Analytikers besteht also darin, diese Messsysteme möglichst im Optimum zu halten bei gleichzeitig maximaler Effizienz, also maximalem Probendurchsatz.
Auch der Begriff Matrixeffekt taucht häufig im Zusammenhang mit dieser Analytik auf. Substanzen aus der biologischen Matrix einer Frucht oder eines Gemüses können, wenn sie gleichzeitig mit dem Pestizid ins Messsystem gelangen, die Signalstärke verändern. Der Analytiker muss also auch die Matrixeffekte kennen und beherrschen. Dies wird umso schwieriger, je höher die Zahl der unterschiedlichen Lebensmittel ist, die in einem Labor analysiert werden.
Diese besonderen Herausforderungen der Pestizidanalyse schlagen sich auch in der Genauigkeit und Verlässlichkeit der Analysenergebnisse wieder. Wenn mit einer Screeningmethode mehrere Hundert Substanzen bestimmt werden, dann bedeutet dies auch immer, dass der Analytiker hier mehr Kompromisse eingehen muss als bei einer Einzelmethode, die speziell auf den einen Analyten ausgerichtet werden kann. Dies zeigt sich dann in den Steuungen der Analysenergebnisse im Rahmen eines Ringversuches, bei dem mehrere Laboratorien die gleiche Probe untersuchen. Während die Streuungen von Einzelmethoden im Bereich bis zu ± 30% um den Mittelwert betragen, liegen sie für die Screeningmethoden (Multimethoden) bei über ± 50%. Dieser Streubereich wird daher auch in Prüfberichten angegeben und bei der Bewertung eines Analysenergebnisses berücksichtigt. So kann z.B. die Bewertung einen Satz enthalten wie: „Unter Berücksichtigung der analytischen Schwankungsbreite von ±50% ist die untersuchte Probe hinsichtlich der Prüfparameter als verkehrsfähig zu betrachten.“. Zum anderen zeigen diese Varianzen, dass die Methoden in den verschiedenen Laboratorien unterschiedlich durchgeführt werden. So kann beispielsweise die Partikelgröße der Probe oder die Zeit, in der das Extraktionsmittel mit der Probe in Kontakt ist, signifikante Unterschiede in der Extraktionsausbeute begründen.
Der gute Rückstandsanalytiker erhebt auch den Anspruch, neue Wirkstoffe schnell zu erkennen und in das Screening zu integrieren. Bei neuen Wirkstoffen kann es sich um solche handeln, die neu zugelassen werden. Hier ist die Informationskette offen und transparent. Das deutsche BfR (Bundesinstitut für Risikobewertung) veröffentlicht die Daten zusammen mit Hinweisen, wie der neue Wirkstoff analysiert werden kann. Viel schwieriger wird es, nicht zugelassene Wirkstoffe zu erkennen. Ähnlich wie bei den Designerdrogen kann von einem bekannten Wirkstoff durch Einbau einer Methylgruppe oder Veränderung der Position eines Substituenten im Molekül ein neuer Wirkstoff abgeleitet werden, der mit hoher Wahrscheinlichkeit auch wirkt, aber keine Zulassung besitzt. Solche Substanzen sind meist nur mittels einer offenen Analysenstrategie zu erkennen; d.h. man muss die reine Target Compound Analytik mittels offener Detektionssysteme wie beispielsweise Full Scan-Massenspektrometrie ggf. mit Hochauflösung, elementspezifischer Detektoren wie FPD und AED umgestalten, um nicht nur das zu sehen, was man sucht, sondern auch das, wonach man eigentlich nicht sucht. Dies ist aber deutlich aufwendiger. In der Vergangenheit war es daher eher ein Zufall, dass derartige nicht zugelassene Wirkstoffe erkannt wurden. Eine andere Quelle von in Europa nicht zugelassenen Wirkstoffen sind solche, die beispielsweise in Japan entwickelt und dort zugelassen werden. Als Pestizidlabor muss man also die internationalen Wirkstoffmärkte im Blick haben, will man im Tee aus Japan auch die neuen Pestizide nachweisen. Diese Beispiele zeigen, dass nicht nur die reine Analyse eine Herausforderung darstellt, auch der Kenntnisstand muss permanent aktualisiert und im Labor an die Mitarbeiter weitergegeben werden.
Wichtige gesetzliche Regelungen:
- Verordnung (EG) Nr. 889/2008 der Kommission (EG-Öko )
- LFGB (Lebensmittel-, Bedarfsgegenstände- und Futtermittelgesetzbuch)
- Verordnung (EG) Nr. 396/2005 des Europäischen Parlaments und des Rates (Höchstgehalte an Pestizidrückständen)
Weitere Artikel zu mit diesem verbundene Themen:
- Analyse zum Nachweis von Glyphosat in Lebensmitteln, Wasser und sonstigen Pflanzenmaterialien
- Kirschen – Warenkunde, Pestizide, Tips
- Erdbeeren – Warenkunde, Pestizide, Tips
Im my-lab Netzwerk ist mit der PiCA GmbH ein solches Spitzenlabor vertreten. Hier wird die Rückstandsanalytik immer auch noch mit einem wissenschaftlichen Qualitätsanspruch betrieben.
Pestizid Analysen bei my-lab:
 | Pestizide in Ölsaaten und fetthaltigen Matrices (Screening auf ca. 650 Verbindungen)FPFX1 Downloads: |
 | Pestizide in Getreide/Leguminosen (Screening auf ca. 650 Verbindungen)FPCX1 Downloads: |
 | Pestizide in Fetten und Ölen (Screening auf ca. 650 Verbindungen)FPFX2 Downloads: |
 | Pestizide in Tee, teeähnlichen Erzeugnissen, Kaffee (Screening auf ca. 650 Verbindungen)FPLX2 Downloads: |
 | Pestizide in Trockenfrüchten und Honig (Screening auf 650 Verbindungen)FPLX3 Downloads: |
 | Pestizid-Screening in Kräuter und Gewürze auf ca. 600 VerbindungenFPLX4 Downloads: |
 | Pestizid: Glyphosat in Lebensmitteln und FuttermittelnFPG01 Downloads: |
 | Ethephon in trockenen, pflanzlichen LebensmittelnFPE02 Downloads: |
 | Chlormequat/Mepiquat in Lebensmitteln und FuttermittelnFPCCC Downloads: |
 | Dithiocarbamate in Lebensmitteln und FuttermittelnFPE01 Downloads: |
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Bildnachweis:
- Titelbild + Beitragsbild | Quelle: my-lab International | Modifiziert von my-lab International
