Zusammenfassung der EFSA-Leitlinien zur Bewertung der Sicherheit von Nanomaterialien in Lebensmitteln – welche Tests sind erforderlich?

Nanomaterialien dürfen in der EU nur dann in Lebensmitteln verwendet werden, wenn sie eine gründliche Sicherheitsbewertung durch die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) bestanden haben. Damit die EFSA die Bewertung durchführen kann, muss ein umfassender Datensatz zum Produkt bereitgestellt werden, einschließlich Informationen zu seinen physikalisch-chemischen Eigenschaften und seinem toxikologischen Profil.

Konventionelle Materialien, wie verschiedene Lebensmittelpulver, können ebenfalls Tests erfordern, um das Vorhandensein von Nanopartikeln auszuschließen. Measurlabs bietet die erforderlichen Tests an, um festzustellen, ob Stoffe und Gemische, die in der Lebensmittel- und Futtermittelproduktion verwendet werden, einer nanospezifischen Risikobewertung bedürfen, sowie weiterführende Tests zur Beurteilung der Eigenschaften von Materialien, die tatsächlich nanoskalige Eigenschaften aufweisen.

Definition eines Nanomaterials

Die offizielle EU-Definition eines Nanomaterials ist in der Empfehlung der Kommission 2022/C 229/01 vom Juni 2022 festgelegt.¹ Ein Material wird als Nanomaterial eingestuft, wenn es aus festen Partikeln besteht – entweder eigenständig oder als identifizierbare Bestandteile in Aggregaten oder Agglomeraten –, wobei mindestens 50 % oder mehr der Partikel mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllen:

• Mindestens eine externe Dimension liegt im Größenbereich von 1–100 nm.

• Bei Partikeln mit einer länglichen Form sind zwei Dimensionen kleiner als 1 nm und eine Dimension ist größer als 100 nm.

• Bei plättchenförmigen Partikeln ist eine Dimension kleiner als 1 nm und die anderen Dimensionen sind größer als 100 nm.

Partikel, bei denen mindestens zwei Dimensionen mehr als 100 μm messen, werden nicht als Nanopartikel gezählt. Auch wenn die Größenkriterien erfüllt sind, gelten Materialien mit einer volumenspezifischen Oberfläche von weniger als 6 m²/cm³ nicht als Nanomaterialien.

Zusätzlich zu Materialien, die die Nanomaterial-Definition erfüllen, fordert die EFSA auch eine nanospezifische Risikobewertung für konventionelle Materialien, die einen Anteil kleiner Partikel enthalten oder Eigenschaften im Nanometerbereich aufweisen. Der Grenzwert für kleine Partikel liegt bei 250 nm, da es Hinweise darauf gibt, dass der Magen-Darm-Trakt Partikel bis zu dieser Größe absorbieren kann.²

Wann erfordert ein konventionelles Material eine nanospezifische Risikobewertung?

Das Verfahren zur Bestimmung, ob nanoskalige Eigenschaften bei der Risikobewertung berücksichtigt werden sollten, ist in einem EFSA-Dokument aus dem Jahr 2021 beschrieben, das als SC Guidance on Particle-TR bekannt ist. Der Prozess besteht aus drei Schritten:³

1. Bestimmung der Löslichkeit und Auflösungsrate: Wenn die Löslichkeit in Wasser ≥ 33,3 g/L beträgt, wenn ≥ 80 % der Partikel sich innerhalb von 30 Minuten in Wasser auflösen oder wenn die Partikel im vermarkteten Produkt vollständig gelöst sind, kann davon ausgegangen werden, dass Verbraucher keinen Nanopartikeln ausgesetzt sind. Eine weitere Analyse der Nanoeigenschaften ist in diesem Fall nicht erforderlich.

2. Partikelgrößenverteilungsanalyse: Wenn das Material weniger als 10 % kleine Partikel (<500 nm) enthält oder wenn weniger als 10 % der Partikel unter 500 nm kleiner als 250 nm sind, ist das Risiko einer Nanopartikelexposition gering und es sind keine weiteren Analysen erforderlich.

3. Überblick über bestehende Sicherheitsstudien: Wenn bestehende Studien zu einem ähnlichen Material belegen, dass der gefundene Anteil kleiner Partikel keine Sicherheitsbedenken aufwirft, sind keine zusätzlichen Tests erforderlich. Die bestehenden Studien müssen gemäß den EFSA- oder OECD-Leitlinien an einem Material durchgeführt worden sein, das einen ähnlichen Anteil an Nanopartikeln enthält.

Das oben beschriebene Verfahren gilt für chemische Stoffe und Gemische, die in der Herstellung von Lebens-, Futter- und Nahrungsergänzungsmitteln verwendet werden. Bei Mehrkomponentengemischen muss jeder Bestandteil zusätzlich zum Gesamtmaterial einzeln bewertet werden.

Partikelgrößenverteilungsanalyse gemäß EFSA-Richtlinien

Eine Partikelgrößenanalyse ist nur erforderlich, wenn die oben beschriebenen Kriterien für Löslichkeit und Auflösungsrate nicht erfüllt sind. Die Analyse wird in der Regel mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) durchgeführt. Dennoch können auch andere geeignete Methoden, wie die Zentrifugal-Flüssigkeitssedimentation, Nanopartikel-Tracking-Analyse oder Filtration für das initiale Screening von Partikeln unter 500 nm verwendet werden.

Das Probenvorbereitungsverfahren muss detailliert dokumentiert werden, um nachzuweisen, dass die Probe das Material in einer Form repräsentiert, die aus den kleinstmöglichen dispergierbaren Partikeln besteht. Dies erfordert die Anwendung eines Dispersionsprotokolls, das die Agglomeration und Aggregation von Partikeln minimiert.

Bei Verwendung der REM sollte nachgewiesen werden, dass die Vergrößerungen hoch genug sind, um Nanopartikel nachzuweisen. Die Analyse sollte folgende Informationen liefern:

• Eine grobe Schätzung der Partikelgrößenverteilung

• Agglomerations- und Aggregationsstatus

• Allgemeine Morphologie

• Oberflächentopologie

• Struktur (kristallin vs. amorph)

• Informationen zu möglichen Verunreinigungen

Wenn die Probe Partikel unter 500 nm enthält, empfiehlt die EFSA stets eine quantitative Analyse mittels Elektronenmikroskopie durchzuführen, sofern dies technisch machbar ist. Wird ein geringer Anteil (< 10 %) an Partikeln unter 250 nm festgestellt, muss nachgewiesen werden, dass deren Vorhandensein auf den Herstellungsprozess zurückzuführen ist und dass ihre Eigenschaften – abgesehen von der Größe – im Wesentlichen denen der größeren Partikel entsprechen.

Erweiterte Risikobewertung von Nanomaterialien in Lebensmitteln

Wenn festgestellt wird, dass das Material kleine Partikel enthält und bestehende Sicherheitsstudien die Risiken nicht ausreichend abdecken, ist eine Risikobewertung gemäß einem weiteren EFSA-Dokument, dem sogenannten SC Guidance on Nano-RA⁴, erforderlich. Das Dokument beschreibt die zusätzlichen Testanforderungen zur Bewertung von Eigenschaften im Nanometerbereich und der damit verbundenen Sicherheitsrisiken. Dazu gehören:

• Detaillierte physikalisch-chemische Charakterisierung, einschließlich Informationen zur chemischen Identität und Reinheit, Partikelgröße und -form, Struktur, Oberfläche, Dichte und Porosität des Materials.⁵ Zu den anwendbaren Prüfmethoden gehören BET-Analyse zur Bestimmung der spezifischen Oberfläche, He-Pyknometrie zur Bestimmung der Porosität sowie TEM mit Negativkontrastierung oder Kryopräparation zur Bestätigung der Partikelform.

• Expositionsabschätzung, einschließlich einer Schätzung der diätetischen Aufnahme von Nanopartikeln und deren Abbauprodukten.

• Charakterisierung toxikologischer Gefahren, beginnend mit In-vitro-Methoden und nur dann mit In-vivo-Methoden fortfahrend, wenn dies unbedingt erforderlich ist.

Nanomaterialanalyse gemäß EFSA-Leitlinien

Measurlabs bietet mehrere analytische Methoden zur Charakterisierung von Nanomaterialien sowie zur Bestimmung, ob ein Material Nanopartikel enthält oder Eigenschaften im Nanometerbereich aufweist. In den meisten Fällen nutzen unsere Kunden die Testergebnisse, um der EFSA nachzuweisen, dass ihr Material nicht der Definition eines Nanomaterials entspricht und daher eine konventionelle Risikobewertung ausreichend ist.

Wenn Sie Ihr Produkt oder Material gemäß den EFSA-Nanomaterial-Leitlinien testen lassen möchten, zögern Sie nicht, uns über das untenstehende Formular zu kontaktieren. Einer unserer Experten wird sich innerhalb eines Werktages bei Ihnen melden.