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Unter Nanopartikeln versteht man Teilchen, die kleiner als 100 nm sind. Hundert Nanometer, das ist schon klein. Ein Atom hat einen Durchmesser von etwa 0,1 nm. Eine menschliche Zelle ist im Durchschnitt 40.000 nm groß (mit großen Schwankungen), Bakterien sind zwischen 600 und 1.000 nm groß. Viren befinden sich mit einer maximalen Größe von 15 bis 440 nm in dem Größenbereich der Nanopartikel. Nanopartikel oder Nanoteilchen werden auch als Feinstaub bezeichnet. Letzterer Begriff hat durch die Belastung der Innenstädte in den letzten Jahren es auch in den allgemeinen Sprachschatz geschafft. Nanopartikel gibt es auch in der Natur. Ein kleiner Teil des Hausstaubs hat diese Größe. Pollenkörner können ebenfalls so klein sein.
Die geringe Größe ist die besondere Eigenschaft von Nanoteilchen. Ihre Zusammensetzung kann mit größeren Teilchen vergleichbar sein. Die geringe Größe verändert einiges:
Die Oberfläche ist im Vergleich zum Volumen sehr klein. Alle chemischen Reaktionen finden an der Oberfläche statt. Das bedeutet, dass Nanopartikel erheblich reaktiver sind als größere Teilchen. Ist die Oberfläche genügend groß, dann können sonst nicht sehr reaktive Substanzen außerordentlich reaktionsfreudig sein. Dazu ein Beispiel aus dem täglichen Leben: Eisen verbrennt mit Sauerstoff zu Rost. Während dies im Normalfall sehr langsam vor sich geht, verbrennt Eisenpulver in den Wunderkerzen innerhalb von Sekunden - es hat eine viel größere Oberfläche als ein Eisenbarren. Kohle verbrennt, wenn man Sie anzündet, langsam. Fein verteilter Kohlenstaub explodiert durch einen Zündfunken (Kohlenstaubexplosion). Ein ähnliches Verhalten zeigt das ansonsten nicht so einfach entzündbare Mehl (Mehlstaubexplosion). Die Verbrennung ist nur eine chemische Reaktion, natürlich können auch unbrennbare Partikel wie sehr feiner Staub an der Oberfläche reagieren indem sie z. B. Die Umsetzung anderer Substanzen, die mit der Oberfläche in Berührung kommen beschleunigen. Aus diesem Grunde versucht man in der Industrie Katalysatoren die diese Aufgabe haben möglichst so aufzubereiten, dass sie eine möglichst große Oberfläche haben. Die Katalysatoren für Autofahrzeuge haben z.b. eine große, mit Zahlreichen Vertiefungen und Kliffen versehene Oberfläche, die mit dem Katalysator bedeckt ist. Anders als bei Nanopartikeln ist der Katalysator aber nicht mobil.
Durch die große Oberfläche können Nanopartikel pro Gramm Substanz mehr Stoffe an der Oberfläche binden. Das kann erwünscht sein, indem man die Nanopartikel als Fähren nutzt, um Stoffe in den Körper einzubringen oder Giftstoffe zu binden, oder unerwünscht, wenn die Nanopartikel Schadstoffe aus der Umwelt an der Oberfläche binden und so in den Körper transferieren. Die Zunahme der Pollenallergiker in den letzten Jahrzehnten wird z. B. damit begründet, dass sich an der Oberfläche von Pollen, die aufgrund ihrer Größe im Nanopartikelbereich liegen, Umweltschadstoffe ablagern und so mit in die Lunge gelangen. Dort verursachen sie eine Immunantwort. Da sich das Immunsystem die „Bedrohung“ merkt und spezialisierte Antikörper bildet, richtet die sich dann gegen die Pollen, da sie eine strukturierte Oberfläche haben, die auf ihr abgelagerten Umweltgifte aber meist wasserlöslich sind.
Das ein Stoff nicht unbedingt chemisch aktiv sein muss, um gefährliche Reaktionen im Körper auszulösen, weiß man schon lange. So entsteht Asbestose als Reaktion der Lunge auf Asbestfasern. Diese ist inzwischen als Krankheit anerkannt, Asbest seit 1990 verboten. Dabei sind selbst Asbestfaserbruchstücke, wie sie beim Recycling entstehen mit Längen von 5 Mikrometern und einem Durchmesser von 3 Mikrometern noch keine Nanopartikel.
Feinstaub ist viel kleiner als eine menschliche Zelle. Dadurch können Nanoteilchen Barrieren überwinden, die für Zellen undurchlässig sind. Nanopartikel können über die Lunge eingeatmet und durch die Darmschleimhaut aufgenommen werden. Sie können die Haut passieren.
Bisher sind Nanopartikel kaum untersucht und ihr Risiko noch weitgehend unbekannt. Im Allgemeinen ist die Gefährlichkeit um so größer, je kleiner die Nanopartikel sind. An Oberflächen von Gegenständen festgebundene Nanopartikel werden als weitgehend ungefährlich eingestuft, fein verteilte z. B. durch Sprays freigesetzte, dagegen als gefährlich. Beim Menschen gibt es nur wenige Erfahrungen mit Nanopartikeln. Die meisten Erkenntnisse stammen aus dem Tierversuch. Man hat aber festgestellt, das selbst chemisch inaktive Nanopartikel Narben im Lungengewebe bilden, einfach weil die „Eindringlinge“ als Fremdstoff erkennt werden, den der Körper versucht wieder zu entfernen. Nanopartikel, die über die Lunge aufgenommen werden, gelangen in die Blutbahn und können sogar die hochselektive Blut-Hirnschranke überwinden. Eingeatmete Nanopartikel werden daher als bedenklich eingestuft. Das ist auch ein Grund, den durch Autos freigesetzten Feinstaub zu reduzieren. Daneben nimmt dieser Feinstaub natürlich auch die gleichzeitig freigesetzten Abgase wie Stickoxide auf und ist auch aufgrund seiner Natur (in der Regel besteht er aus Rußpartikeln) nicht harmlos.
Bei der Aufnahme über den Verdauungstrakt ist die Faktenlage bisher noch sehr dünn. Es gibt nur wenige Studien zu dem Thema. Ratten vertrugen Siliziumdioxid-Nanopartikel (dies ist fein gemahlener Quarzsand) über 28 Tage ohne Probleme. Wie es beim Menschen, anderen Stoffen und längerer Exposition aussieht, weiß man bis heute noch nicht. Insgesamt ist die Aufnahme über den Darm noch kaum erforscht. Anders als die Lunge ist der Darm auch nicht natürlich Nanopartikeln ausgesetzt.
Die Haut scheint nach den bisherigen Forschungen eine relativ zuverlässige Barriere zu sein.
Nanopartikel klingen modern, finden sich aber überall und sind nicht nur künstlich erzeugt. Tattootinte enthält Nanopartikel von 10 bis 30 nm Größe. Die dort verwendeten Azofarbstoffe wandern in die Lymphknoten ab und werden als kritisch gesehen. Auf Pollen abgelagerter Feinstaub (ebenfalls Nanopartikel) wird für den Anstieg von Allergien verantwortlich gemacht.
Bisher dominieren Nanopartikel in Beschichtungen, so bei Brillenputztüchern, aber auch von PET-Flaschen mit Siliziumdioxid. Sie werden auch durch Imprägniersprays, Farben und Lacken aufgebracht. Man findet sie aber auch vermehrt in Reinigern.
Für Kosmetika sind Nanopartikel zugelassen, müssen aber deklariert werden. In Lebensmitteln müssen sie seit dem Dezember 2014 ebenfalls deklariert werden. Dazu muss das Wort "Nano" vor dem Stoff stehen. Diese Deklarationspflicht hat bisher vor dem flächendeckenden Einsatz geschützt, da sie abschreckend wirkt. Es gibt aber (Stand Januar 2018) keine spezielle Regelung im Lebensmittel- und Futtermittelgesetz die Nanopartikel per se erlaubt oder verbietet und auch keine spezielle Verordnung die sich mit dem Zusatz beschäftigt, sondern lediglich die Deklarationspflicht. Ebenso gibt es nur wenige Untersuchungen über Nanopartikel in Lebensmitteln und kein Verfahren wie man diese zulassen könnte, wie es z. B. bei Zusatzstoffen vorgeschrieben ist.
Bei vielen Zerkleinerungsvorgängen entstehen Nanopartikel, weil ein Teil der Mahlerzeugnisse viel kleiner als die Durchschnittsgröße ist. Das betrifft z. B. anorganische Stoffe, die man Lebensmittel zusetzt, wie Pigmente (Titanoxid in Schokolinsen) oder Füllstoffe (Siliziumdioxid als Trennmittel in Instantsuppen). Ausgenommen von der Regelung sind natürliche Nanopartikel, die schon in den Lebensmitteln vorhanden sind, sowie alte Herstellungsverfahren, bei denen sie natürlicherweise entstehen. So haben die Fetttröpfchen, die beim Homogenisieren entstehen, die Größe von Nanopartikeln. Nicht relevant für die Kennzeichnung ist dagegen, ob der Hersteller gezielt Nanopartikel zusetzt oder diese nur bei der Herstellung mit entstehen. Europaweit verboten ist eine Silberbeschichtung mit Nanopartikeln. Das fein verteilte Silber geht zum Teil auf Lebensmittel über. Dort wirken die Silberionen antibakteriell (das ist die gewünschte Wirkung). Da man noch nicht weiß, ob sich Silber im Körper anreichert, ist diese Beschichtung für Lebensmittel nicht zugelassen worden.
Die Gefahr besteht heute weniger in zugesetzten Nanopartikeln zu Lebensmitteln. Davor scheuen die Hersteller schon wegen der Deklarationspflicht noch zurück. Als vielmehr darin, dass Nanopartikeln aus Verpackungen in Lebensmittel übergehen oder aus anderen Quellen aufgenommen werden. So kann Kleidung mit Nanopartikeln beschichtet sein.
Zum Thema Ernährung, Lebensmittel und Lebensmittelchemie/recht sind bisher vier Bücher von mir erschienen:
Das Buch „Was ist drin?“ wendet sich an diejenigen, die unabhängige Informationen über Zusatzstoffe und Lebensmittelkennzeichnung suchen. Das Buch zerfällt in vier Teilen. Es beginnt mit einer kompakten Einführung in die Grundlagen der Ernährung. Der zweite Teil hat zum Inhalt eine kurze Einführung in die Lebensmittelkennzeichnung - wie liest man ein Zutatenverzeichnis. Welche Informationen enthält es? Ergänzt wird dies durch einige weitere Regelungen für weitergehende Angaben (EU Auslobung von geografischen Angaben, Bio/Ökosiegel etc.).
Der größte der vier Teile entfällt auf eine Beschreibung der technologischen Wirkung, des Einsatzzweckes und der Vorteile - wie auch bekannter Risiken - von Zusatzstoffen. Der letzte Teil zeigt beispielhaft an 13 Lebensmitteln, wie man ein Zutatenverzeichnis sowie andere Angaben liest, was man schon vor dem Kauf für Informationen aus diesem ableiten kann, die einem helfen, Fehlkäufe zu vermeiden und welche Tricks Hersteller einsetzen, um Zusatzstoffe zu verschleiern oder ein Produkt besser aussehen zu lassen, als es ist. 2012 erschien eine Neuauflage, erweitert um 40 Seiten. Sie trägt zum einen den geänderten Gesetzen Rechnung (neue Zusatzstoffe wurden aufgenommen, Regelungen über Lightprodukte beschrieben) und zum anderen ein Stichwortregister enthält, das sich viele Leser zum schnelleren Nachschlagen gewünscht haben.
Wie sich zeigte, haben die meisten Leser das Buch wegen des zentralen Teils, der die Zusatzstoffe beinhaltet, gekauft. Ich bekam auch die Rückmeldung, dass hier eine Referenztabelle sehr nützlich wäre. Ich habe daher 2012 diesen Teil und den Bereich über Lebensmittelrecht nochmals durchgesehen, um die neu zugelassenen Zusatzstoffe ergänzt und auch um neue Regelungen, wie bei der Werbung mit nährwertbezogenen Angaben. Ergänzt um eine Referenztabelle gibt es nun die zwei mittleren Teile als eigenes Buch unter dem Titel "Zusatzstoffe und E-Nummern" zu kaufen.
Nachdem ich selbst über 30 kg abgenommen habe, aber auch feststellen musste wie wenig viele Leute von Ernährung oder der Nahrung wissen, habe ich mich daran gemacht einen Diätratgeber "der anderen Art" zu schreiben. Er enthält nicht ein Patentrezept (wenn auch viele nützliche Tipps), sondern verfolgt den Ansatz, dass jemand mit einer Diät erfolgreicher ist, der genauer über die Grundlagen der Ernährung, was beim Abnehmen passiert und wo Gefahren lauern, Bescheid weiß. Daher habe ich auch das Buch bewusst "Das ist kein Diätratgeber: ... aber eine Hilfe fürs Abnehmen" genannt. Es ist mehr ein Buch über die Grundlagen der Ernährung, wie eine gesunde Ernährung aussieht und wie man dieses Wissen konkret bei einer Diät umsetzt. Es ist daher auch Personen interessant die sich nur über gesunde Ernährung informieren wollen und nach Tipps suchen ihr Gewicht zu halten.
Das Buch "Was Sie schon immer über Lebensmittel und Ernährung wissen wollten" wendet sich an alle, die zum einen die eine oder andere Frage zu Lebensmitteln und Ernährung haben, wie auch die sich für die Thematik interessieren und auf der Suche nach weitergehenden Informationen sind. Während andere Autoren zwar auch populäre Fragen aufgreifen und diese oft in einigen Sätzen beantworten und zur nächsten Frage wechseln, habe ich mich auf 220 Fragen beschränkt, die ich mehr als Aufhänger für ein Thema sehe, so hat das Buch auch 392 Seiten Umfang. Jede Frage nimmt also 1-2 Seiten ein. Sie sind nach ähnlichen Fragestellungen/Lebensmitteln gruppiert und diese wieder in vier Sektionen: zwei Großen über Lebensmittel und Ernährung und zwei kleinen für Zusatzstoffe und Lebensmittelrecht/Werbung. Man kann das buch daher von vorne bis hinten durchlesen und so seinen Horizont erweitern, aber auch schnell mal nach einer Antwort suchen. Ich habe sehr viele positive Rückmeldungen bekommen, vor allem weil der Stil nicht reißerisch ist und ein Dogma verbreiten will, sondern aufklärend ist.
Sie erhalten alle meine Bücher über den Buchhandel (allerdings nur auf Bestellung), aber auch auf Buchshops wie Amazon, Libri, Buecher.de und ITunes. Sie können die Bücher aber auch direkt bei BOD bestellen.
Mehr über diese Bücher und weitere des Autors zum Themenkreis Raumfahrt, finden sie auf der Website Raumfahrtbucher.de.
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