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Auswirkungen von Orthophenylphenol und Thiabendazol auf das Wachstum von Kresse - Referat
Auswirkungen von Orthophenylphenol und Thiabendazol auf das Wachstum von Kresse
Facharbeit von Maike Bärmann am Gymnasium an der Stenner
Biologie Leistungskurs Jahrgang 2001
Inhaltsverzeichnis
1. Einführung in die Zusatzstoffe
2. Die Konservierungsmittel
2.1 Biphenyl E230
2.2 Orthophenylphenol E231
2.3 Natriumorthophenylphenol E232
2.4 Thiabendazol E233
3. Versuch
3.1 Versuchsbeschreibung
3.2 Verwendete Materialien
3.3 Versuchsdurchführung
3.4 Versuchsbeobachtungen
3.5 Versuchsergebnisse
3.6 Versuchsauswertung
4. Anhang
4.1 Tabelle Versuchsergebnisse
4.2 Zeichnung Versuchsaufbau
4.3 Diskette mit Materialien und Quellen (Internetseiten)
5. Quellenverzeichnis
6. Erklärung
1. Einführung in die Zusatzstoffe:
,,Unter Zusatzstoffen werden (...) Stoffe oder Stoffgemische verstanden, die Lebensmitteln aus irgendeinem, die Erzeugung, Verarbeitung, Verpackung oder Lagerung betreffenden Grund zugesetzt werden, ohne selbst Hauptinhaltsstoffe zu sein. Meist verbleiben Zusatzstoffe oder ihre Folgeprodukte im Lebensmittel. In manchen Fällen werden sie aber auch im Laufe eines Prozesses wieder entfernt."1
Das Konservieren von Lebensmitteln hat das heutige Nahrungsmittelangebot um ein vielfaches reicher gemacht. So können z.B. Früchte über das ganze Jahr verkauft und für eine längere Zeit gelagert werden. Außerdem können durch die Konservierung bzw. Behandlung der Pflanzen vor der Ernte einige Produkte überhaupt erst angeboten werden. Weiterhin ist es falsch zu sagen, daß Konservierungsmittel Chemie und damit schlecht seien und unbehandelte Früchte gut, weil sie natürlich sind. Tatsächlich unterliegen Zusatzstoffe strengen Zulassungsbestimmungen und werden in umfangreichen Versuchen auf ihre Verträglichkeit und Wirkung hin untersucht. Allerdings stellt sich die Frage, ob die durchgeführten Versuche und Beobachtungen eine Zulassung gerechtfertigen, und ob die zulässigen Grenzwerte wirklich die Gesundheit der Verbraucher gewährleisten können. Tatsache ist, daß Zusatzstoffe als solche gekennzeichnet und mit entsprechenden Beschriftungen (z.B. "Behandelt mit Orthophenylphenol und Thiabendazole. Schale nicht zum Verzehr geeignet."2) versehen sein müssen. Ein weiterer Aspekt, der die Skeptiker alarmiert, sind die äußerst strengen Vorschriften, die den Umgang mit diesen entsprechenden Chemikalien penibel vorschreiben. Da werden Arbeitskräften, die im unmittelbaren Kontakt mit den Chemikalien arbeiten, spezielle Schutzkleidung und Atemmasken vorgeschrieben. Ähnlich ist es bei einem Unfall, bei dem Konservierungsmittel austreten. Feuerwehrmänner und Mitglieder des THW müssen spezielle Gummianzüge und ABC-Masken mit einem Aktivkohlefilter tragen und nach einem Kontakt dekontaminiert werden.
Die Konservierungsstoffe mit denen sich diese Facharbeit befaßt werden zur Oberflächenbehandlung verwendet, d.h. sie werden auf die Schale der Zitrusfrüchte aufgetragen und nicht in die Frucht injiziert.
Dazu gehören: 1) Biphenyl (E230)
2) Orthophenylphenol (E231)
3) Natriumorthophenylphenol (E232)
4) Thiabendazol (E233)
Die europäische Wirtschaftsgemeinschaft (EWG) schreibt für jeden einzelnen Lebensmittelzusatzstoff einheitliche Nummern vor, die sog. E-Nummern (in Klammern). Als da wären: Farbstoffe, Säurungsmittel, Konservierungsstoffe, Antioxidationsmittel, Verdickungsmittel und Emulgatoren. Für Konservierungsmittel sind Nummern zwischen E200 und E283 bestimmt (außer Chlor und Chloroxid E925 bzw. E926).
2. Die Konservierungsmittel:
2.1 Biphenyl E230:
Biphenyl (oder auch Diphenyl) wird als Imprägnierung der Schalen von Zitrusfrüchten verwendet. Ungefähr 1 bis 5g Diphenyl/m2. Der Wirkstoff hemmt die intrazelluläre Carotinsynthese und schädigt die Cytoplasmamembran von Mikroorganismen, jedoch können Schimmelpilze gegen Biphenyl resistent werden. Nebenwirkungen auf Menschen sind bei aller Vorsicht nicht auszuschließen. So gehen Expertenmeinungen weit auseinander, von ,,toxikologisch weitgehend unbedenklich"3 bis hin zu ,,toxikologisch nicht ausreichend untersucht"4 und ,,gegen diese Stoffe liegen so viele Verdachtsmomente vor, dass sie vom Markt genommen werden sollten"5
Tatsächlich konnte im Tierversuch eine hemmende Wirkung auf das Wachstum und die Fruchtbarkeit der Versuchstiere nachgewiesen werden. Ferner verursacht Biphenyl allgemeine allergische Reaktionen.
2.2 Orthophenylphenol E231:
Orthophenylphenol wird in einem Tauch- oder Sprühverfahren auf die Schalen der zu behandelnden Zitrusfrucht aufgetragen. Dies geschieht in einem PH-Bereich von 11,7. Die Konzentration der Lösung beträgt 0,5% bis 2%. Schimmelpilze werden bereits bei einem PH-Bereich zwischen 6 und 8 unschädlich gemacht, jedoch wird die steigende Wirkung im zunehmend basischem Bereich ausgenutzt. Die Wirkung ist die gleiche wie bei Biphenyl (Hemmung der Carotinsynthese und Schädigung der Cytoplasmamembran). Orthophenylphenol ist in hohen Konzentrationen toxisch und muß als ,,reizend", wenn es in Behältern gelagert wird, gekennzeichnet werden. In Versuchen an Ratten wurden außer Allergien, eine erhöhte Blasenkrebsrate festgestellt. So lag die Häufigkeit der Mutationen bei einer 0,5%igen Konzentration von Orthophenylphenol im Futter bei 5% der Versuchstiere und 95% bei einer Konzentration von 2%. Es wird vermutet, daß Entgiftungsmechanismen überlastet werden (,,Konjugation an Glucuronid und Sulfat"6). Diese Ergebnisse haben eine noch andauernde Diskussion über das Krebspotential des Konservierungsstoffs ausgelöst, trotzdem bleiben die Zulassungsbestimmungen für E231 unverändert.
2.3 Natriumorthophenylphenol E232:
Natriumorthophenylphenol oder auch Natriumorthophenylphenolat ist das Natriumsalz von Orthophenylphenol, das im Gegensatz zu E231 wasserlöslich ist. Beide Stoffe jedoch werden als toxisch eingestuft. Die Auswirkungen auf Versuchstiere waren ähnlich den bei Biphenyl und Orthophenylphenol. Auch hier zeigte sich eine Beeinträchtigung von Wachstum und Fruchtbarkeit der Tiere. Ferner konnten ebenfalls Allergien und eine erhöhte Blasenkrebsrate nachgewiesen werden. Die Ergebnisse waren mit denen, die mit Orthophenylphenol durchgeführt worden waren (bei 0,5% E231 5%iges Blasenkrebsrisiko und 95% bei 2%iger Konzentration) identisch. Somit stellen diese beiden Stoffe die gefährlichsten der zugelassenen Konservierungsmittel für Zitrusfrüchte dar.
2.4 Thiabendazol E233:
Thiabendazol oder 2-(4-Thiazolyl)benzimidazol hat eine besonders fungistatische Wirkung, insbesondere gegen Schimmelpilze wie das Penicillium italicum und Penicillium digitatum. Es wird ebenfalls in einem Tauch- und Sprühverfahren, sowohl bei Zitrusfrüchten als auch bei Bananen, äußerlich angewendet. Dies geschieht in Form von Wachsemulsionen, die zusätzlich die Eigenschaft haben den Flüssigkeitsverlust zu minimieren, bei einer Konzentration von 0,1%-0,45% Thiabendazol. Durch dieses Verfahren gelangt nur eine sehr geringe Menge (0,2mg/Kg) in den eßbaren Teil der Frucht. Thiabendazol wird allerdings nicht nur auf Früchte nach der Ernte aufgetragen, sondern auch vor der Ernte auf die Pflanzen, so daß die fungizide Wirkung auch den Pflanzen zu Gute kommt. Obwohl Thiabendazol früher als toxikologisch unbedenklich gehalten wurde und sogar in der Medizin eine Anwendung als Wurmmittel fand (,,Thiabendazol wurde (...) als Wurmmittel eingesetzt, der antimikrobielle Wirkungsmechanismus ist letztlich unbekannt."7), wird es heute nicht mehr bedenkenlos eingesetzt, zumal in Tierexperimenten Nierenschäden und Mutationen beobachtet werden konnten.
3. Versuch:
3.1 Versuchsbeschreibung
Um die eventuellen Folgen, die durch die oben genannten Konservierungsmittel entstehen könnten, zu untersuchen, wurden drei verschiedene Versuchsreihen durchgeführt, welche den Zweck hatten mögliche Auswirkungen auf das Wachstum von Kressekeimlingen aufzuzeigen. Die Verschieden Versuchsreihen sollten unterschiedliche Kontaktsituationen mit dem Konservierungsstoff simulieren. So war in der ersten Versuchsreihe8 das Konservierungsmittel an der Zitrone im Versuchsbehälter selbst vorhanden, in der zweiten Versuchsreihe auf dem Wachstumsuntergrund und in der dritten Versuchsreihe an den Kressesamen unmittelbar selbst. Der dritte Versuch war in allen Versuchsreihen ein Kontrollversuch zum Vergleich. Nach Ablauf einer bestimmten Wachstumsphase wurde die Länge des Stiels der Keimlinge gemessen.
3.2 Verwendete Materialien:
3 gleiche Petrischalen (_ ca. 20cm); 3 laut Verpackung mit Orthophenylphenol und Thiabendazol behandelte Zitronen (Citrus medica); 3 laut Händler (Reformhaus Unnaerstr.) unbehandelte Zitronen (Citrus medica); 180 Kressesamen (Lepidium sativum); Watte; Plastikfolie; Wasser.
3.3 Versuchsdurchführung:
1.Versuchsreihe: Die Petrischalen werden mit der gleichen Menge an Watte ausgelegt. Dann legt man in die erste Schale die behandelte Zitrone; in die zweite die unbehandelte und in die dritte überhaupt keine hinein. Nun werden jeweils 100ml Wasser hinzugefügt. Als nächstes werden je 20 Kressesamen, die vorher, laut Verpackungshinweis, mit Wasser gewaschen worden sind, hineingelegt. Zuletzt werden die Petrischalen mit der Plastikfolie abgedeckt. Die Schalen werden an einem halbschattigen Ort für sieben Tage aufgestellt.
2.Versuchsreihe: Hierbei werden die Petrischalen ebenfalls mit der gleichen Menge an Watte ausgelegt. Allerdings wird die Watte in Versuch 1a zuvor mit einer behandelten Zitrone eingerieben, so daß das Konservierungsmittel an der Watte haften bleibt. In Versuch 2a wird die Watte in gleicher Weise wie in Versuch 1a eingerieben, jedoch mit einer unbehandelten Zitrone. Die Watte in Versuch 3a wird unverändert in die Schale hineingelegt und in alle Schalen je 100ml Wasser hineingetan. Als nächstes werden jeweils 20, zuvor gewaschene, Kressesamen hingelegt und mit einer Plastikfolie abgedeckt. Nun werden die Schalen für den selben Zeitraum von sieben Tagen an einem halbschattigen Ort aufgestellt.
3.Versuchsreihe: Auch hier werden drei Petrischalen mit der gleichen Menge an Watte ausgelegt und je 100ml Wasser hinzugefügt. Im Gegensatz zur zweiten Versuchsreihe wird nicht die Watte, sondern die Kressesamen selbst mit den Zitronen vorsichtig eingerieben, um die Samen nicht zu beschädigen oder zu zerquetschen. In Versuch 1b mit der behandelten Zitrone; in Versuch 2b mit der unbehandelten und in Versuch 3b überhaupt nicht. Die präparierten Samen werden wieder zu je 20 Stück pro Versuch hineingelegt und mit einer Plastikfolie abgedeckt. Diese Versuchsreihe vollzieht sich wie in den beiden vorhergehenden über einen Zeitraum von sieben Tagen.
3.4 Versuchsbeobachtungen:
Die Versuchsbeobachtungen wiesen keine scheinbaren Anomalien, die durch die Konservierungsmittel hervorgerufen worden sein könnten, auf. Die Entwicklung und das Wachstum der Kressekeimlinge verlief in allen Versuchsreihen unauffällig und gleichmäßig. In den Versuchen innerhalb der Versuchsreihen konnten keine sichtbaren Unterschiede erkennbar werden. Alle Samen platzten im gleichen Zeitraum, so daß das Ausbilden der Wurzel versuchsübergreifend ca.24 Stunden nach Beginn des Versuchs einsetzte. Mit dem Einwachsen der Wurzel bildete sich eine leichte, bräunliche, im Durchmesser ca.4mm große Verfärbung der Watte um die Samen herum. Nach drei Tagen wurde jedoch ein Pilzbefall der nicht behandelten Zitrone beobachtet (erste Versuchsreihe Versuch 2). Der Befall breitete sich in der oberen Hälfte der Zitrone aus. Ein runder, bräunlicher, haariger Schimmelpilz ähnlich dem Brotschimmel. Der Pilzbefall weitete sich im Laufe der Versuchsreihe zwar nicht mehr in der Breite, jedoch in Höhe und Dichte aus. Der weitere Entwicklungsverlauf der Kressekeimlinge verlief jedoch ohne jegliche sichtbaren Unterschiede. Die Keimlinge besaßen alle zwei gleichmäßig ausgebildete Blätter und einen unterschiedlich gewundenen Stiel, so daß manche auf dem Boden des Wachstumsmediums und manche in die Höhe wuchsen, ungeachtet der einzelnen Versuchsbedingungen. Überdies konnte kein weiterer Unterschied zu den anderen Versuchsreihen festgestellt werden.
3.5 Versuchsergebnisse:
Nach sieben Tagen Wachstum wurden die Kressekeimlinge auf Folgende Kriterien hin untersucht: Keimungsrate (wie viele der Samen gekeimt sind) und Läge des Stiels. Die Keimungsrate in der ersten Versuchsreihe liegt im ersten Versuch bei 20 (100%), im zweiten bei 18 (90%), im dritten bei 18 (90%). In der zweiten Versuchsreihe liegt sie im ersten Versuch bei 20 (100%), im zweiten bei 20 (100%), im dritten bei 20 (100%). In der dritten Versuchsreihe liegt die Keimungsrate im ersten Versuch bei 19 (95%), im zweiten bei 14 (70%), im dritten bei 20 (100%). Daraus ergibt sich eine durchschnittliche Keimungsrate für die erste Versuchsreihe von 93%; für die zweite 100% und für die dritte 88%.
Die Längen der Stiele waren jedoch sehr unterschiedlich, so variierten sie zwischen wenigen Millimetern und mehreren Zentimetern.
Für die erste Versuchsreihe wurde im ersten Versuch gemessen (in Zentimetern): 2,3; 2,5; 2,2; 1,5; 1,2; 2,5; 1,4; 1,0; 1,9; 2,0; 1,8; 0,5; 1,5; 2,0; 1,3; 1,0; 0,5; 0,7; 0,6; 0,3 .
Für den zweiten Versuch: 1,5; 2,0; 1,4; 1,8; 0,6; 0,8; 2,7; 2,9; 1,5; 2,0; 1,4; 1,5; 1,7; 1,7; 2,3; 0,7; 1,0; 0,7.
Für den dritten Versuch: 2,0; 2,5; 2,0; 2,2; 2,1; 2,5; 1,8; 2,3; 1,7; 1,5; 1,2; 2,6; 2,8; 3,0; 0,6; 0,7; 1,5; 0,7.
Für die zweite Versuchsreihe wurden im ersten Versuch folgende Werte ermittelt (in Zentimetern): 3,0; 0,8; 0,7; 0,5; 0,5; 1,0; 1,4; 1,8; 0,7; 1,4; 1,5; 2,6; 0,6; 2,0; 1,5; 2,2; 2,8; 0,8; 1,8; 2,3.
Für den zweiten Versuch: 2,8; 1,2; 1,8; 1,0; 0,1; 1,9; 0,5; 3,0; 0,7; 2,3; 2,2; 3,4; 1,6; 1,2; 1,5; 1,8; 0,8; 0,8; 0,8; 1,3.
Für den dritten Versuch: 1,0; 1,1; 0,9; 2,7; 1,7; 2,9; 2,0; 2,6; 3,1; 2,7; 1,1; 2,0; 1,6; 1,3; 1,8; 2,2; 2,5; 2,5; 2,0; 2,5.
Für die dritte Versuchsreihe wurden im ersten Versuch folgende Werte (in Zentimetern) ermittelt: 0,5; 0,9; 1,6; 0,8; 0,9; 1,1; 0,7; 0,7; 1,4; 1,2; 0,6; 2,8; 0,7; 1,1; 1,3; 0,8; 0,4; 0,7; 0,6.
Für den zweiten Versuch: 3,4; 1,8; 1,1; 1,9; 0,6; 1,5; 0,7; 1,1; 1,7; 2,0; 1,5; 1,4; 1,4; 1,9.
Für den dritten Versuch: 1,4; 2,4; 0,8; 2,6; 0,6; 2,4; 1,3; 0,7; 1,3; 1,1; 1,6; 1,3; 0,8; 1,8; 1,7; 1,2; 2,0; 2,5; 2,9; 1,6.
Daraus ergeben sich folgende Durchschnittswerte (siehe Anhang ,,Versuchsergebnisse" und ,,A:\Versuchsergebnisse Tabelle.xls"):
In der ersten Versuchsreihe Versuch 1: _ 1,435cm; Versuch 2: _ 1,566cm; Versuch 3:
_ 1,872cm.
In der zweiten Versuchsreihe Versuch 1a: _ 1,495cm; Versuch 2a: _ 1,535cm; Versuch 3a: _ 2,010cm.
In der dritten Versuchsreihe Versuch 1b: _ 0,989cm; Versuch 2b: _ 1,571cm; Versuch 3b: _ 1,600cm.
3.6 Versuchsauswertung:
Die Fragestellung, ob die Konservierungsmittel einen Einfluß auf das Wachstum der Kressekeimlinge besitzen, kann man was die Keimungsrate betrifft nicht genau beantworten; was die Länge der Stiele betrifft9, so ist das Ergebnis eindeutig und mit ja zu beantworten! Die Keimungsrate weist zu große Schwankungen auf, als daß eine eindeutige Beeinflussung durch Orthophenylphenol und Thiabendazol nachgewiesen werden kann. So gehören die Werte der Keimungsrate des ersten Versuchs mit den belasteten Material manchmal zu den höchsten (1. Versuchsreihe), aber ansonsten schwanken die Werte zwischen 20 und 19 gekeimten Samen, was einen guten Durchschnittswert ergibt. Die Keimungsrate der zweiten Versuche (ohne belastetes Material) wirft jedoch einige Fragen auf. Sie fluktuiert zwischen 20 und 14. Der niedrigere Wert des Versuchs 2b könnte auf eine Beschädigung der Samen durch das Einreiben mit der Zitrone zurückzuführen sein. Denkbar ist auch eine erhöhte Häufigkeit von nicht-keimungsfähigen Samen. Sie konnten vielleicht von vornherein nicht keimen. Die Keimungsrate der dritten Versuche ist ähnlich der ersten Versuche. Zwar gibt es gewisse Nuancen, doch im allgemein gesehen sind keine Unterschiede oder Einflüsse feststellbar. Die Länge der Stiele ist in dieser Fragestellung weitaus aussagekräftiger. Wie in der Tabelle ,,Versuchsergebnisse" zu entnehmen ist, ist die Länge der Stiele in den Versuchen mit belasteten Zitronen, Nährböden oder Samen immer kleiner als die der parallel ablaufenden Versuche, ungeachtet der Kontaktsituation. Die genaue Wirkung der Konservierungsmittel ist nicht feststellbar. Die Vermutung liegt nahe, daß Orthophenylphenol und Thiabendazol die Stoffsynthese, der für das Wachstum benötigten Bestandteile, in der Pflanze negativ beeinflussen. Die Stoffe könnten in der ersten und zweiten Versuchsreihe durch die Wurzeln in die Pflanzen gelangt sein und in der dritten an dem Samen selbst. Aus den Tierversuchen mit Ratten war zu erwarten, daß diese Stoffe sich schädigend auf die Erbinformationen auswirken. Ähnliches kann auch hier stattgefunden haben, so daß die Proteinbiosynthese an den Ribosomen durch schadhafte DNS nur langsamer Verlaufen konnte. Das Fehlen von sichtbaren Mutationen ist kein Garant für nicht doch auftretende Zellwucherungen, zumal es nicht mikroskoptechnologisch erfaßt werden konnte. Ein weiterer Grund für das verlangsamte Wachstum könnte der stark basische Bereich sein, der von Orthophenylphenol verursacht wird. Dieser könnte eine Einwirkung auf das Bindungsverhalten von Molekülen haben.
Abschließend ist zu sagen, trotz möglicher Ungenauigkeiten und eventueller Meßfehler haben die Konservierungsmittel an Zitronen oder sogar Zitronen selbst eine negative Einwirkung auf das Wachstum von Kressekeimlingen.
5. Quellenverzeichnis:
1. Prof. Dr. med. H.-G. Classen und Prof. Dr. med. vet. H.-J. Hapke; Europäische Akademie für Umweltfragen: ,,Fremdstoffe in Lebensmitteln-Zusätze, Verunreinigungen und Rückstände" Hirzel-Verlag, Leipzig 1997.
2. H.-D. Belitz und W. Grosch; ,,Lehrbuch der Lebensmittelchemie"; Springer-Verlag Berlin, Heidelberg 1987.
3. Diverse Internetseiten, die im Anhang auf der Diskette gespeichert sind.
Ich erkläre, daß ich die Facharbeit ohne fremde Hilfe angefertigt und nur im Literaturverzeichnis angeführte Quellen und Hilfsmittel benutzt habe.
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Diese Facharbeit ist geistiges Eigentum von Ireneusz Ucher®©TM.
Jede unerlaubte Vervielfältigung ist untersagt und wird strafrechtlich verfolgt.
1 Vgl. H.-D. Belitz und W. Grosch 1987; Lehrbuch der Lebensmittelchemie S.346
2 Quelle: Aufkleber einer Orangenverpackung
3 vgl. Prof. Dr. med. H-G Classen und Prof. Dr. med. vet. H-J Hapke Fremdstoffe in Lebensmitteln Leipzig 1997
4 vgl. Internetseite: http://www.free.de/WiLa/Berufskrankheit/e-nummer.htm, Anlage ,,e-nummer.htm"
5 vgl. Internetseite: http://www.free.de/WiLa/Berufskrankheit/e-nummer.htm, Anlage ,,e-nummer.htm"
6 vgl. Prof. Dr. med. H-G Classen und Prof. Dr. med. vet. H-J Hapke Fremdstoffe in Lebensmitteln Leipzig 1997
7 vgl. Prof. Dr. med. H-G Classen und Prof. Dr. med. vet. H-J Hapke Fremdstoffe in Lebensmitteln Leipzig 1997
8 vgl. Anlage: "Versuchsaufbau" (Zeichnung)
9 vgl. Anhang ,,Versuchsergebnisse"
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