Lebensmitteltoxikologie

In den letzten Jahrzehnten ist die Bedeutung der Lebensmitteltoxikologie enorm ge­ wachsen. Der Wunsch, in gesunder Umwelt dem Wohlbefinden nicht abträgliche Lebens­ mittel verzehren zu können, hat verstärkt zu Diskussionen über lebensmitteltoxiko­ logische Probleme unter Laien geführt. Hier kommt dem Fachmann eine eminente Ver­ antwortung zu, wobei der Schwerpunkt auf der sachlichen Erläuterung der meist viel­ fältigen Aspekte der toxikologischen Bewertung von chemischen Stoffen liegen muß. Dabei wird das Fehlen von zusammenfassenden Darstellungen der biologischen Grund­ lagen zur Beurteilung toxischer Wirkungen und deren Anwendung auf die Vielzahl von Einzelsubstanzen in unserer Nahrung besonders deutlich. Anliegen dieses Buches ist es, dem sowohl biologisch als auch lebensmittelchemisch orientierten Fachmann das interdisziplinäre Herangehen an die Bewertung von Sub­ stanzen zu erleichtern. Dabei sind zwangsläufig biochemische, toxikologisch-pharma­ kologische, ernährungswissenschaftliehe, ökologische sowie teilweise medizinische Aspekte zu berücksichtigen, um dem Leser die Vielschichtigkeit der Problematik zu verdeutlichen. Vielfach liegen auch physiologische und toxikologische Aspekte so eng beieinander, daß ihre Trennung schon aus didaktischen Gründen wenig sinnvoll erscheint. über Einzelgebiete existieren zahlreiche Bücher, deren Inhalt sich seltener auf die biologischen Grundlagen bezieht oder bei denen weitgehend nur lebensmittelchemische Aspekte im Vordergrund stehen. Abhandlungen letzterer Art liegt nur selten die Absicht zugrunde, die breite Vielfalt der verschiedenen chemischen Stoffklassen darzustellen. Zudem sind seit einigen Jahren Stoffgruppen zu beachten, die bislang unberücksichtigt geblieben waren. . Dieses Buch soll weder ein Lehrbuch noch eine Monographie sein, auch nicht eine Anleitung zur Diagnose und Therapie von Intoxikationen. Auch legislative Aspekte, die sehr landesspezifisch sind, stellen keinen inhaltlichen Schwerpunkt dar.

1. Einleitung.- 2. Aufgabengebiet der Lebensmitteltoxikologie.- 2.1. Definition, Anliegen.- 2.2. Vorkommen potentiell toxischer Stoffe in der Nahrung.- 3. Dosis und Wirkung.- 3.1. Dosis.- 3.2. Wirkung.- 3.2.1. Wirkungsmerkmale.- 3.2.2. Wirkungsmechanismen und Angriffsorte.- 3.2.2.1. Rezeptoren.- 3.2.2.2. Bindungsarten.- 3.2.2.3. Angriffsorte.- 3.2.2.3.1. Elemente der Körperzelle.- 3.2.2.3.2. Systeme im Makroorganismus.- 3.3. Dosis-Wirkungs-Beziehungen.- 4. Resorption, Disposition und toxikokinetische Analyse.- 4.1. Resorption, Verteilung, Exkretion.- 4.1.1. Prinzipien des Stofftransportes.- 4.1.1.1. Passive Diffusion.- 4.1.1.1.1. Lipiddiffusion.- 4.1.1.1.2. Diffusion durch Poren.- 4.1.1.2. Filtration durch Poren.- 4.1.1.3. Carriervermittelte Transportprozesse.- 4.1.1.4. Pinozytose und Persorption.- 4.1.1.5. Ionenpaartransport.- 4.1.2. Resorption.- 4.1.3. Verteilung und Speicherung.- 4.1.3.1. Verteilungsräume.- 4.1.3.2. Verteilungsbestimmende Faktoren.- 4.1.4. Exkretion.- 4.1.4.1. Renale Ausscheidung.- 4.1.4.2. Biliäre und intestinale Ausscheidung.- 4.2. Biotransformation.- 4.2.1. Begriffsbestimmung.- 4.2.2. Phase I-Reaktionen.- 4.2.2.1. Funktion und molekulare Struktur Cytochrom P-450-abhängiger Monooxygenasen.- 4.2.2.2. Reaktionscyclus des Monooxygenasesystems.- 4.2.2.3. Molekularer Mechanismus der Sauerstoffaktivierung.- 4.2.2.4. Regulation des Monooxygenasesystems.- 4.2.3. Phase II-Reaktionen.- 4.2.3.1. Glucuronsäurekonjugation.- 4.2.3.2. Essigsäurekonjugation.- 4.2.3.3. Schwefelsäurekonjugation.- 4.2.3.4. Konjugation mit Aminoverbindungen.- 4.2.3.5. Konjugation mit Glutathion.- 4.2.3.6. Methylierungsreaktionen.- 4.2.4. Induktion.- 4.2.4.1. Isozymverteilungsmuster.- 4.2.4.2. Organspezifität der Induktion.- 4.2.5. Pharmakologisch-toxikologische Konsequenzen.- 4.2.5.1. Genetischer Polymorphismus.- 4.2.5.2. Induzierbarkeit.- 4.2.6. Schlußbemerkungen und Ausblick.- 4.3. Toxikokinetische Analyse.- 4.3.1. Stoffkinetische Modelle.- 4.3.1.1. Kompartiment-Modelle.- 4.3.1.2. Hämodynamische Modelle.- 4.3.2. Kumulationsanalyse.- 5. Einflußfaktoren auf die Toxizität.- 5.1. Applikationsregime—Exposition.- 5.2. Physiologische Differenzen.- 5.2.1. Speziesunterschiede.- 5.2.2. Alter.- 5.2.3. Geschlechtsbedingte Unterschiede.- 5.3. Genetischbedingte Unterschiede.- 5.3.1. Ah-locus.- 5.3.2. Obesitas.- 5.3.3. Enzymmangel.- 5.3.3.1. Glucose-6-phosphatdehydrogenase (G6PDH).- 5.3.3.2. Methämoglobinreduktase.- 5.3.3.3. Pseudocholinesterase (pCHE).- 5.3.3.4. Glucuronyltransferase.- 5.3.3.5. Aldehyddehydrogenase (ALDH).- 5.3.4. Tierstamm/Rasse.- 5.4. Koergismus.- 5.5. Prä- und postnatale Prägung.- 5.6. Spontanerkrankungen.- 5.6.1. Infektionskrankheiten.- 5.6.2. Lebererkrankungen.- 5.6.3. Diabetes mellitus.- 5.6.4. Gastrointestinalflora.- 5.7. Nahrungszusammensetzung.- 5.7.1. Proteingehalt in der Nahrung.- 5.7.2. Fettgehalt in der Nahrung.- 5.7.3. Ballaststoffgehalt in der Nahrung.- 5.7.4. Vitamin- und Mineralstoffgehalt in der Nahrung.- 5.8. Individueller Lebensstil.- 5.9. Ausblick.- 6. Toxizitätsprüfung.- 6.1. Anforderungen an lebensmitteltoxikologische Untersuchungen.- 6.1.1. Allgemeines.- 6.1.2. Physiko-chemische Stoffbeschreibung.- 6.1.3. Untersuchungsverfahren.- 6.1.4. Grundsätze der guten Laborpraxis (GLP-Regeln).- 6.1.5. Erfordernisse des Tierversuches.- 6.1.5.1. Speziesauswahl.- 6.1.5.2. Genetischer Status der Versuchstiere.- 6.1.5.3. Versuchstierqualität.- 6.1.5.4. Haltungs- und Versuchsbedingungen.- 6.2. Akute Toxizitätsprüfung.- 6.2.1. Untersuchungsziele.- 6.2.2. Untersuchungsprinzip.- 6.2.3. Versuchsdurchführung.- 6.2.3.1. Auswahl der Versuchstiere.- 6.2.3.2. Dosierungen.- 6.2.3.3. Beobachtungen.- 6.2.3.4. Mittlere letale Dosis (LD50).- 6.3. Subchronische Toxizitätsprüfung.- 6.3.1. Untersuchungsziele.- 6.3.2. Untersuchungsprinzip.- 6.3.3. Versuchsdurchführung.- 6.3.3.1. Auswahl der Versuchstiere.- 6.3.3.2. Dosierungen.- 6.3.3.3. Applikation der Testsubstanz.- 6.3.3.4. Beobachtungen und Untersuchungen.- 6.4. Chronische Toxizitätsprüfung.- 6.4.1. Untersuchungsziele.- 6.4.2. Versuchsdurchführung.- 6.4.2.1. Auswahl der Versuchstiere.- 6.4.2.2. Dosierungen.- 6.4.2.3. Applikation der Testsubstanz.- 6.4.2.4. Beobachtungen und Untersuchungen.- 6.5. Reproduktionstoxikologische Untersuchungen.- 6.5.1. Aufgabe.- 6.5.2. Sensitive Faktoren für die Induktion von Reproduktionsstörungen.- 6.5.3. Prüfung auf reproduktionsschädigende Wirkung.- 6.5.3.1. Prüfung auf Fertilität und allgemeine Fortpflanzungsfähigkeit.- 6.5.3.2. Peri- und Postnatal-Test.- 6.5.3.3. Multigenerationstest.- 6.5.3.4. Andere Untersuchungsverfahren.- 6.5.4. Schlußbetrachtung.- 6.6. Pränataltoxikologische Untersuchungen.- 6.6.1. Einführung.- 6.6.1.1. Definition.- 6.6.1.2. Historischer Überblick.- 6.6.2. Grundlagen für pränataltoxikologische Untersuchungen.- 6.6.2.1. Auswahl des Modells.- 6.6.2.2. Phasenspezifität pränataltoxikologischer Effekte.- 6.6.2.3. Bewertung pränataltoxikologischer Effekte.- 6.6.2.4. Dosisabhängigkeit und Pseudoteratogenität.- 6.6.3. Tierversuche.- 6.6.3.1. Pränatale Untersuchungen.- 6.6.3.1.1. Allgemeines.- 6.6.3.1.2. Letale Effekte.- 6.6.3.1.3. Untersuchungen der lebenden Feten.- 6.6.3.2. Postnatale Untersuchungen.- 6.6.3.2.1. Allgemeines.- 6.6.3.2.2. Postnatale Entwicklung.- 6.6.3.2.3. Fitness- und Verhaltensteste.- 6.6.3.2.4. Funktionelle Teratologie.- 6.6.3.2.5. Transplacentare Cancerogenese.- 6.6.3.2.6. Beeinträchtigung des Immunsystems.- 6.6.4. Pränataltoxikologische Untersuchungen in vitro.- 6.7. Cancerogenitätstestung.- 6.7.1. Theoretische Grundlagen, Definition, Anforderungen, Probleme.- 6.7.2. Metabolisierung, modifizierende Faktoren.- 6.7.3. Tumorklassifikation, maligne/benigne Tumoren, Spontantumoren, Kontrolltiere.- 6.7.4. Bewertung chemischer Verbindungen vor ihrer experimentellen Prüfung in Screening-Tests bzw. im Langzeit-Tierversuch.- 6.7.5. Kurzzeit- (Screening-) Tests im Rahmen von Prüfungen chemischer Verbindungen auf Cancerogenität.- 6.7.6. Langzeit-Tierversuche zur Prüfung chemischer Verbindungen auf Cancerogenität.- 6.7.6.1. Spezies, Tierstamm, Geschlecht.- 6.7.6.2. Applikations- und Behandlungsweise.- 6.7.6.3. Dosierung.- 6.7.6.4. Beginn und Dauer der Behandlung, Beobachtungszeitraum.- 6.7.6.5. Anzahl der Tiere in Cancerogenitätstests.- 6.7.6.6. Randomisierung der Tiere.- 6.7.6.7. Inspektionen und Befunderhebung.- 6.7.6.8. Datengewinnung und -aufbewahrung.- 6.7.6.9. Tierqualität, Tierhaltung.- 6.7.6.10. Futtermittel und Einstreu.- 6.7.6.11. Sicherheitsmaßnahmen, Arbeits- und Gesundheitsschutz.- 6.7.6.12. Datenanalyse.- 6.7.6.13. Protokoll.- 6.7.6.14. Mitteilung und Interpretation erzielter Befunde.- 6.7.7. Schlußbemerkungen.- 6.8. Mutagenitätstestung.- 6.8.1. Einführung.- 6.8.2. Kinetik chemischer Mutagene.- 6.8.2.1. Ultimale Mutagene.- 6.8.2.2. Promutagene.- 6.8.3. Testsysteme.- 6.8.4. Bewertung der Testergebnisse.- 7. Toxikologische Bewertung.- 7.1. Zielstellung.- 7.2. Wirkungsschwellen.- 7.3. Sicherheitsfaktor.- 7.4. Duldbare tägliche Aufnahmemenge.- 7.5. Zulässige Mengen im Lebensmittel.- 7.6. Risikoabschätzung.- 7.7. Schlußbetrachtung.- 8. Natürliche toxische Substanzen in Lebensmittelrohstoffen.- 8.1. Einführung.- 8.2. Alkaloide.- 8.3. Biogene Amine.- 8.4. Carbonsäuren.- 8.5. Glycoside.- 8.6. Peptide.- 8.7. Hormonaktive Substanzen.- 8.8. Phenolische Verbindungen.- 8.9. Enzym-Inhibitoren.- 8.10. Hämagglutinine.- 8.11. Phytoalexine.- 8.12. Alkohole.- 8.12.1. Ethanol.- 8.12.2 Methanol.- 8.13. Phytinsäure.- 8.14. Oligosaccharide.- 8.15. Nucleoside, Nucleotide, Nucleinsäuren.- 8.16. Sonstige toxische Stoffe.- 8.17. Grenzen und Perspektiven des Einsatzes herkömmlicher und neuer Rohstoffe.- 8.17.1 Einführung.- 8.17.2 Sojabohne.- 8.17.3 Baumwollsamen.- 8.17.4 Erdnuß.- 8.17.5. Sonnenblumensamen.- 8.17.6 Rapssamen.- 8.17.7. Ackerbohne.- 8.17.8. Lupine.- 8.17.9 Mikrobielle Biomassen.- 9 Vitamine.- 9.1. Einführung.- 9.2. Fettlösliche Vitamine.- 9.2.1. Vitamin A.- 9.2.2. Vitamin D.- 9.2.3. Vitamin E.- 9.2.4. Vitamin K.- 9.3. Wasserlösliche Vitamine.- 9.3.1. VitaminC