Schwermetallgehalte in Kartoffeln und Kartoffelerzeugnissen Hans-Dieter Ocker, Jfirg Briiggemann, Wolfgang BergthaHer und Bernd Putz I Bundesforschungsanstalt ftir Getreide- und Kartoffelverarbeitung, Postfach 23, D-4930 Detmold, Bundesrepublik Deutschland

Heavy Metal Contents of Potato and Potato Products

Summary. Average concentrations of lead, cadmium, nickel and zinc were determined in random samples of potatoes and potato products during the period 1979- 1982. Mean values ranged for lead from 0.013 to 0.024 mg/kg, for cadmium from 0.007 to 0.028 mg/kg, for nickel from 0.03 to 0.06 mg/kg, and for zinc from 3.2 to 5.4 mg/kg. These data were two to three times below the average content for lead and cadmium given by the ,,Zentrale Erfassungs- und Bewertungsstelle ffir Umweltchemikalien" (ZEBS). The average nickel and zinc values were within the expected range for these trace elements. There were no differences in the heavy metal contents of conservatively or alternatively culti- vated potatoes. The lead content in processed potato products is very low. The reason for this fact is the ef- fect of peeling (80-90%) on lead content, lead is pres- ent mainly in the outer skin. It is assumed that lead contamination of the potato tuber results from lead pollution after harvest. The pericarp of the potato provides good protection against lead pollution.

Cadmium and zinc on the other hand are distrib- uted more uniformly throughout the potato tuber. Ex- perimental manual and machine peeling decreased cadmium and zinc 10 to 20%, Nickel 40 to 50%. Nickel is apparently concentrated in the cortical tis- sue.

Because of the leaching effect on cut raw potato slices in chip production the content of cadmium and zinc decreases 30 to 40%.

In summary potatoes contain a very low amount of lead and cadmium, and in the potato products the heavy metals have been decreased further.

Zusammenfassung. Der Gehalt an den Schwermetal- len Blei, Cadmium, Nickel und Zink wurde stichpro- benartig in Kartoffeln und Kartoffelerzeugnissen in dem Wirtschaftszeitraum 1979 bis 1982 bestimmt. Die durchschnittlichen Schwermetallgehalte ffir Kartof-

1 Ver6ffentl.-Nr. 5161 der Bundesforschungsanstalt ffir Getreide- und Kartoffelverarbeitung

Offprint requests to: H.-D. Ocker

Z Lebensm Unters Forsch (1984) 179:322--329 © Springer-Verlag 1984

feln liegen im Bereich 0,013 bis 0,024 mg/kg ffir Blei, 0,007 bis 0,028 mg/kg ffir Cadmium, 0,03 bis 0,06 mg/ kg fiir Nickel und 3,2 his 5,4 mg/kg fiir Zink. Damit liegen die gefundenen Blei- und Cadmiumgehalte um einen Faktor 2 bis 3 niedriger als die vonder ZEBS an- gegebenen Durchschnittswerte. Die durchschnittli- chen Nickel- und Zinkgehalte liegen im erwarteten Konzentrationsbereich fiir diese Spurenelemente. Un- terschiede zwischen konventionell und alternativ an- gebauten Kartoffeln wurden in diesen Untersuchun- gen nicht gefunden.

Die Veredlungsprodukte der Kartoffeln zeichnen sich durch einen sehr niedrigen Bleigehalt aus. Dies ist auf den hohen Sch/ileffekt fiir dieses Element zurfick- zufiihren, der bei 80 bis 90% liegen kann. Es wird ver- mutet, dab die Bleikontamination der Kartoffelknolle vorwiegend nach der Ernte von augen auf die Knolle aufgebracht wird.

Die Schwermetalle Cadmium, Zink und Nickel sind dagegen gleichm/iBiger in der Kartoffelknolle verteilt. W/ihrend der Sch/ilverlust beim Nickel noch etwa 50% erreichen kann, entspricht er f/ir die Metalle Zink und Cadmium dem Gewichtsanteil des Abriebes und liegt, je nach Sch/ilart (Hand- oder Maschinen- sch[ilung), bei < 10 bis 20%. Bei der Chips-Herstel- lung erh6ht sich dagegen der Cadmium- und Zinkver- lust auf ca. 30-40%, da wahrscheinlich dutch das Wa- schen der rohen geschnittenen Kartoffelscheibe die Schwermetalle ausgelaugt werden. Die Kartoffel ist ein Grundnahrungsmittel mit sehr niedrigen Gehalten an Blei und Cadmium. Dutch die Verarbeitung zu Kartoffelerzeugnissen tritt gew6hnlich eine zus/itzli- che Reduzierung an diesen Schwermetallen auf.

1 Einleitung Seit der Mensch in zunehmendem MaBe durch Urbanisierung und Industrialisierung das 6kologische Gleichgewicht auf der Welt beein- fluBt, beginnt man sich in der Offentlichkeit ffir Schadstoffe aller Art zu interessieren. Hier steUen besonders die Schwermetalle Blei, Cad- mium und Quecksilber einen guten Indikator fiir den Grad 6kologi- scher Gleichgewichtsst6rungen dar.

Tabelle 1. Durchschnittliche Elementgehalte im Menschen

Element Mengen

g % Z%

1 Sauerstoff 43 000 61 2 Kohlenstoff 16000 23 3 Wasserstoff 7000 10 4 Stickstoff 1 800 2,6 5 Calcium 1 800 1,4 6 Phosphor 780 1,1 7 Schwefel 140 0,20 8 Kalium 140 0,20 9 Natrium 100 0,14

10 Chlor 95 0,12 11 Magnesium 19 0,027 12 Silizium 18 0,026 13 Eisen 4,2 0,006 14 Fluor 2,6 0,0037 15 Zink 2,3 0,0033 16 Rubidium 0,32 0,00046 17 Strontium 0,32 0,00046 18 Brom 0,20 0,00029 19 Blei 0,12 0,00017 20 Kupfer 0,072 0,00010 21 Aluminium 0,061 0,00009 22 Cadmium 0,050 0,00007 23 Bar < 0,048 0,00007 24 Barium 0,022 0,00003 25 Zinn < 0,017 0,00002 26 Mangan 0,012 0,00002 27 Jod 0,013 0,00002 28 Nickel 0,010 0,00001 29 Gold < 0,010 0,00001 30 Molybdiin < 0,0093 0,00001 31 Chrom < 0 , 0 0 1 8 0,000003 32 C/isium 0,0015 0,000002 33 Cobalt 0,0015 0,000002 34 Uran 0,00009 0,0000001 35 Beryllium 0,000036 36 Radium 3,1 • 10 -11

99,1

99,76

99,81

OPTIMAL 100%

iiiii!iiiiiii!iiiiiii !ii Z.O ~iiii!i ~ ~ MARGINAL ::::::::::::::::::::::::::::: MARGINAL otr~,c.c. !ii!!!ii!!!ii!!!ii!!!!iii::i! ~,c,T~

Of.AT D[ATH

CONCENTRATION INTAKE OF NUTRIENT

Bertrand's mathematical model Abb. 1. Dosis-Wirkungsbeziehung yon essentiellen Spurenelementen und Schwermetallen

1.1 Bedeutung der Schwermetalle in Nahrungsmitteln

Aus ernfihrtmgsphysiologischer Sicht sind Schwermetalle in Lebens- mitteln aus zwei gegensfitzlichen Griinden interessant. Einerseits sind die sogenannten ,,toxischen Schwermetalle" Blei, Cadmium, Quecksilber vor allem in Grundnahrungsmitteln m6glichst uner- wiinscht. Andererseits sind SchwermetaUe wie Eisen, Kupfer, Zink, Mangan, Nickel, Chrom, Molybd~n etc. ffir eine optimale Versor-

Tabelle 2. Schwermetallgehalte van Blei, Cadmium und Quecksilber in der Kartoffel nach dem ZEBS-Bericht 1/79

Schwer- Richt-" Mittl? Zufuhr b in WHO -~ metall Wert 79 Gehalt Wert

mg/kg mg/kg mg % WHO mg

Blei 0,2 0,075 0,127 3,6 3,5 Cadmium 0,1 0,050 0,084 16,2 0,5 Queek- 0,02 0,006 0,010 2,9 0,35

silber

a Bezogen auf Ffischsubstanz (nicht verzehrsf'fihig) b Bei einem durchschnittlichen Verzehr van 1,7 kg/Woche c W6chentlich duldbare Menge nach WHO, bezogen auf den

70-kg-Menschen

gung des Menschen notwendig. Vor allem Grtmdnahrungsmittel wie Kartoffeln sollten niedrige Gehalte an den sogenannten ,,toxischen Schwermetallen" aufweisen, da wegen der hohen Verzehrsmenge des Grundnahrungsmittels und der Akkumulationsgefahr der Schwer- metalle im menschlichen Organismus erh6hte Gehalte gesundheitli- che Auswirkungen haben k6nnen. Auskunft fiber die durchschnittli- chen Gehalte an Spurenelementen und Schwermetallen im Men- schen erhfilt man dutch Untersuchungen fiber die Elementzusam- mensetzung des menschlichen K6rpers. In TabeUe 1 ist die Element- zusammensetzung des Menschen nach dem heutigen Kenntnisstand dargestellt [1]. Man kann daraus entnehmen, dab der menschliche K6rper einen durchschnittlichen Blei- oder Cadmiumgehalt auf- weist, der gr6BenordnungsmiiBig mit dem Metall Kupfer vergleich- bar ist trod um einen Faktor 5 bis 10 h6her liegt als der Gehalt an den Schwermetallen Mangan, Molybdiin und Chrom.

1.2 Die Giftigkeit der Schwerrnetalle

Aus den Dosis-Wirkungsbeziehungen ffir Schwermetalle und essen- tielle Spurenelemente (Abb. 1) weiB man seit langem, dag jedes Schwermetall toxisch wirken kann, wenn eine Grenzkonzentration fiberschritten wird [2]. Davor liegt der Konzentrationsbereich, den der Organismus ben6tigt, urn optimal leben zu k6nnen oder den er toleriert, wenn es sich urn die sogenannten ,,toxischen Schwermetal- le" Blei, Cadmium und Queeksilber bandeR.

Wenn aber eine gewisse - ffir jedes Element spezifische - Grenz- konzentration unterschritten wird, stirbt der Organismus, wenn es sich um die essentiellen Elemente handelt. Dagegen zeigen die soge- nannten ,,toxischen Schwermetalle" Blei, Cadmium, Quecksilber auch bei extrem niedrigen Konzentrationen keine Wirkung auf die Lebensffibigkeit des Organismus.

1.3 Grenz- und Richtwerte fiir Schwermetalle

Das Expertenkomitee der FAO/WHO hat die oberen Grenzwerte fiir die Schwermetalle Blei, Cadmium, Quecksilber bereits 1972 festgelegt (Tabelle 2) [3]. Die- se geben die w6chentlich duldbare Schwermetallge- samtaufnahme ffir den 70-kg-Menschen an, die fiber die Nahrung ein Leben lang ohne gesundheitliche Fol- geschfiden aufgenommen werden k6nnen.

In ihrem Bericht !/79 hat die Zentrale Erfassungs- und Bewertungsstelle ffir Umweltchemikalien (ZEBS) des Bundesgesundheitsamtes auf nationaler Ebene die Schwermetallgehalte van Blei, Cadmium und Queck- silber u. a. auch ffir die Kartoffel neu ermittelt (Tabel- le 2) [4], Danach tragen die Elemente Blei und Queck-

323

silber mit ca. 4% bzw. 3% des WHO-Wertes deutlich geringer zur Schwermetallzufuhr bei als bei Cadmium, dessen Zufuhr allein fiber die Kartoffeln 16% des WHO-Wertes erreicht.

2 Durchgeflihrte Untersuchungen An der Bundesforschtmgsanstalt ffir Getreide- und Kartoffelverar- beitung wurden in den Jahren 1979 bis 1982 stichprobenartig die Schwermetallgehalte an Blei, Cadmium, Nickel und Zink in Kartof- felproben bestimmt, urn aktuelle Trendmeldungen fiber die Schwer- metallbelastung der Bev61kerung dutch die Kartoffel absch/itzen zu kfnnen. Zum anderen wurden dutch die Bestimmung der Schwerme- tallgehalte yon Kartoffelerzeugnissen Einflfisse untersucht, die bei der haushaltsfiblichen oder industriellen Verarbeitung den Schwer- metallgehalt dieses Grundnahrungsmittels ver/indern. Die Schwer- metallgehalte wurden dutch Atomabsorptionsspektroskopie be- stimmt. Die Methode wurde bereits an anderer Stelle beschrieben [51.

2.1 RepNisentanz des Probenmaterials

Es mul3 allerdings in diesem Rahmen darauf hingewiesen werden, dab die yon uns untersuchten Probenkollektive als nicht repr/isenta- tiv fiir die Bundesrepublik angesehen werden k6nnen. In Abb. 2 ist die wirtschaftliche Bedeuttmg der Speisekartoffel (nach der ZMP-Bi- lanz 81/82) kurz dargestellt.

Von den etwa 8,2 Millionen Tonnen verffigbarer Kartoffeln in der Bundesrepublik im Wirtschaftsjahr 1981/82 gelangen etwas mehr als die H/ilfte, nfimlich 4,6 Millionen Tonnen, in den Speisekartoffel- sektor. Mit etwa 3,4 Millionen Tonnen (gleich 74%) erreicht der weitaus gr61ere Teil den Verbraucher als Speiseware (Haushaltskar- toffeln). Nur etwa 1,2 Millionen Tonnen (gleich 26%) der Speisekar- toffeln wurden industriell zu Kartoffelveredlungsprodukten verar- beitet. Das yon uns untersuchte Probenmaterial stammt zu etwa 70% aus dem Kartoffelveredlungssektor. Es bleibt daher festzuhal- ten, dab der Haushaltssektor in bezug auf die Schwermetallgehalte noch nicht ausreichend tmtersucht ist.

3 Ergebnisse

3.1. Schwermetallgehalte in Kartoffelproben yon 1979-1982

In Tabelle 3 sind die Schwermetallgehalte von Blei, Cadmium, Nickel und Zink dargestellt, die an insge- saint 168 Proben aus den verschiedenen Jahren durch- schnittliche Werte von 0,013 bis 0,024 mg/kg f/ir Blei und 0,007 bis 0,028 mg/kg ffir Cadmium aufweisen. Damit sind die gefundenen Bleiwerte im Durchschnitt um einen Faktor 3, die Cadmiumwerte um einen Fak- tot 2 niedriger als die ZEBS-Werte, die fiberwiegend die Situation auf dem Haushalts-Kartoffelsektor wi- derspiegeln.

Ffir die essentiellen Schwermetalle Nickel und Zink liegen keine Richtwerte vor. Der Vergleich mit neueren Literaturwerten aus Finnland zeigt ffir Zink eine gute lJbereinstimmung [7]. Die durchschnittli- chen Nickelgehalte liegen bei unseren Messungen da- gegen nur halb so hoch.

Erstmalig wurden im Jahre 1982 auch Kartoffel- proben aus dem alternativen Landbau untersucht, die uns freundlicherweise aus dem Hessischen Landesamt

Abb. 2. Wirtschaftliche Bedeutung der Speisekartoffel (1981/82)

Verffigbare Kartoffeln

1981/82 8,2 Mio. t

Industrie- kartoffeln 1,3 Mio. t

Spelse- kartoffeln 4,6 Mio. t

Futter- kartoffeln 1,5 Mio. t

Pflanz- kartoffeln 0,5 Mio. t

I Veredlungs- kartoffeln

1,2 Mio. t (26%)

I Haushalts- kartoffeln

3,4 Mio. t (74%)

Trockenprodukte 42%

Fritier-Produkte 27% Brat- Tiefgefrierprodukte 22% Nal3produkte 8%

ffir Ern/ihrung, Landwirtschaft und Landentwicklung sowie v o n d e r Unversit/it Giel3en, Versuchsstation Rauischholzhausen, zur Verfiigung gestellt wurden. Unterschiede in den Schwermetallgehalten waren zu konventionell angebauten Kartoffelproben nicht nachzuweisen.

3.2 SchwermetalIgehalte in Kartoffelprodukten

In Tabelle 4 sind die Schwermetallgehalte von einigen Kartoffelprodukten wiedergegeben. Zum besseren Vergleich sind in diesem Falle die Schwermetallgehal- te der Kartoffeltrockensubstanz mit dem Schwerme- tallgehalt des lufttrockenen Endproduktes dargestellt. Bei den angegebenen ZEBS-Werten handelt es sich

324

Tabelle 3. Schwermetallgehalte in Kartoffelproben (1979-1982)

Jahr Kartoffelproben

Herkunft Anzahl

Gehalte in mg/kg Frischsubstanz

Blei Cadmium Nickel Zink

1979 ZEBS" 205 0,075

1979 Niedersachsen b A 12 0,024 Niedersachsen b B 12 0,023

1 9 8 1 Niedersachsen ~ 100 0,016 Bundesgebiet d 12 0,015

1982 Nordrhein-Westfalen e 20 0,013 Bundesgebiet f 10 0,018

0,050 (0,12) a (3,8) a

0,007 3,2 0,017 4,4

0,020 0,03 4,8 0,028 0,05 4,4

0,018 0,05 3,6 0,026 0,06 5,4

" Die zum Verzehr bestimmten Teile in der Angebotsform b Vergleich von 12 Sorten an zwei verschiedenen Standorten

Eine Sorte aus 100 verschiedenen Standorten d Drei Sorten an vier Standorten im Bundesgebiet ° Haushaltskartoffeln aus konventionellem Anbau f Haushaltskartoffeln aus alternativem Anbau g Werte nach Varo et al. 1980, Finnland

Tabelle 4. Schwermetallgehalte in einigen Kartoffelprodukten (1981/82)

Fcrtigprodukt Wasser- Anzahl gehalt % n

Gehalte in mg/kg i. Trockensubstanz

Blei Cadmium Nickel Zink

Kartoffel ZEBS 80 205 KartoffeP 80 32 Trockenkartoffeln 80 2 Klol3mehl 9 2 St/irke 19 2 Pfiree 7 2 Reibsel 9 2 Kn6del, roh 9 2 Kn6del, halb/halb 11 2 Kn6del, gekocht 10 2 Chips, Paprika 3 2 Chips c 2 12 Chips, feurig 3 2 Sticks 3 2

0,375 0,25 (0,50) b (15) b 0,069 0,11 0,24 19,2

0,025 0,11 0,12 16,5 n .n . 0,05 0,05 9,9 0,015 0,02 0,05 n .n . n .n . 0,10 0,27 8,1 n .n . 0,03 0,11 3,0 n .n . 0,04 0,14 5,0 n .n . 0,05 0,09 4,7 n .n . 0,06 0,14 5,3 rt. n. 0,02 0,28 6,7 0,050 0,03 0,31 9,4 n .n . 0,01 0,18 6,6 n .n . 0,01 0,14 7,3

" Kartoffeln aus dem Wirtschaftsjahr 1981/82 b Untersuchungen von Varo et al. 1980, Finnland c Nicht geschfilt

um Proben aus dem Haushalts-Kartoffelsektor in der handelsfiblichen Angebotsform.

Die von uns untersuchten Kartoffeln aus dem Wirtschaftsjahr 1981/82 sind ebenfalls Proben aus dem Haushalts-Kartoffelsektor, jedoch bereits in ge- waschener und zerkleinerter Form. Es f/illt auf, dab die durchschnittlichen Schwermetallgehalte, mit Aus- nahme des Zinks, niedriger liegen als in den Kartof- feln in der Angebotsform.

Die Schwermetallgehalte der nachfolgenden Kar- toffelerzeugnisse zeigen in den meisten Fallen eine weitere Reduzierung. Die Bleigehalte liegen gew6hn- lich in der N/ihe der Nachweisgrenze. Es fallen zwei Ausnahmen auf. Der relativ hohe Bleigehalt der Chips

findet seine Erkl/irung darin, dab in diesem Falle un- gesch/ilte Kartoffeln fiir die Chipsherstellung einge- setzt wurden. Die beiden k/iuflichen gewiirzten Chips- produkte zeigen dagegen Bleigehalte unterhalb der Nachweisgrenze.

Bei der St/irke muB angenommen werden, dab es sich um eine nachtr/igliche Bleikontamination han- delt, da die Stfirke v0n Natur aus niedrige Schwerme- tallgehalte aufweisen sollte, wie sich auch an den Ge- halten der anderen Metalle zeigt.

Die Cadmium- und Zinkgehalte in den Kartoffel- produkten weisen eine durchschnittliche Abnahme der Gehalte um 50% und mehr auf im Vergleich zu den nicht verarbeiteten Kartoffeln.

325

Auch die Nickelgehalte in den Kartoffelprodukten zeigen im Mittel eine Abnahme im Vergleich zur nicht verarbeiteten Kartoffel. Es scheint hier aber bei den fritierten Produkten eher Ausnahmen zu geben. Selbst gleichbleibende Nickelgehalte im Chips-Endlospro- dukt bedeuten bier bezogen auf die Kartoffeltrocken- substanz eine Zunahme, da die Kartoffeltrockensub- stanz im Chips-Endprodukt auf 60 bis 70% abgenom- men hat.

3.3 Einflufl der Verarbeitungsprozesse auf den Schwermetallgehalt der Kartoffel

3.3.1 Handsch/ilverfahren

Der Vergleich der Schwermetallgehalte der Kartoffel- produkte mit den Gehalten der nicht verarbeiteten Kartoffel 1/iBt verrnuten, dab durch die Verarbeitungs- prozesse der Schwermetallgehalt der Kartoffel beein- flul3t wird. In Handsch/ilversuchen, in denen die Kar- toffel nach haushaltsfiblicher Zubereitung gewaschen und mit einem Handsch/ilmesser (1-2 mm Schalendik- ke) gesch/ilt wurde, wurde die gewaschene Ausgangs- kartoffel, die gesch/ilte Knolle und die Kartoffelscha- len auf ihren Schwermetallgehalt untersucht. Die Bi- lanz der Handsch/ilversuche zeigte ffir die Elemente Cadmium, Blei, Nickel und Zink eine Wiederfin- dungsrate um 100% (Schwankungsbreite ± 10%, Ta- belle 5).

Im einzelnen zeigt die prozentuale Verteilung der Schwermetalle Cadmium und Zink in der rohen Kar- toffel eine gute Obereinstimmung. Etwa 70 bis 80% yon beiden Elementen werden in der gesch/ilten Knol- le gefunden, 25 bis 30% in den Schalen. Da der Ge- wichtsanteil der Schalen in etwa 20% (+__ 10%) ent- spricht, folgt, dab die Elemente Cadmium und Zink in tieferen Schichten der Kartoffelknolle verteilt sind und ein Schgleffekt sich ffir diese Metalle kaum be- merkbar macht.

Ffir das Element Blei liegen die Verh/iltnisse an- ders. Blei wird mit fiber 60% in der Schale gefunden, nut etwa 30% liegen in der gesch/ilten Knolle vor. In diesem Falle bewirkte der Sch/ileffekt also eine Bleire- duktion von fiber 60%.

Das Element Nickel nimmt eine ZwischensteUung ein. Die Nickelgehalte in den Schalen und gesch/ilter Knolle sind ungef/ihr gleich. Aufgrund dieser Tatsa- che k6nnte man eine leichte Anreiclierung des Nickels in den randnahen Schichten der Kartoffel vermuten.

Morphologisch besteht die Schale der Kartoffeln aus einer sehr dfinnen 1/6 bis 1/8 dicken Kork-Zellen- schicht. Die Entfernung nur dieser Korkschale wiirde einen theoretischen Sch~ilverlust von 1,3 Gewichtspro- zenten ausmachen. Diesen theoretischen Sch/ilverlust erreicht man ann/ihernd dutch das haushaltsfibliche Pellen einer gekochten Kartoffel.

Tabelle 5. Prozentuale Verteilung der Schwermetallgehalte in der rohen Kartoffel (Handsch51versuche)

Probe n Anfall Cd Pb Zn Ni % % % % %

Ausgang 9 100 100 100 100 100 gesch/ilte Knolle 9 80 71 33 78 55 Schalen 9 20 32 62 25 47

Bilanz 100 103 95 103 102

Tabelle 6. Prozentuale Verteilung der Schwermetallgehalte in der Pellkartoffel (Handsch/ilversuche)

Probe n Anfall Cd Pb Zn Ni % % % % %

Ausgang (roh) 4 100 100 100 100 100 gepellte Knolle 4 92 75 9 76 55 Pellen 4 6 8 75 9 24

Bilanz 98 83 84 85 79

Es wurde ein Bilanzierungsversuch an der gekoch- ten Kartoffel durchgeffihrt und der Schwermetallge- halt im Ausgang, in den gepellten, gekochten Kartof- feln und in den Pellen bestimmt (Tabelle 6).

Die Zahlen best/itigen die Ergebnisse aus den Handsch/ilversuchen mit der rohen Kartoffel. In die- sem Falle betrug der Gewichtsverlust der gepellten Kartoffel nur 6 Gewichtsprozente.

Die Metallgehalte von Cadmium und Zink liegen in der gepellten gekochten Knolle zwischen 70 und 80%, die der Pellen betragen nur 8 bis 9%.

Die Bleigehalte liegen in der gepellten Knolle urn 10%, wfihrend der Gehalt in den Pellen auf etwa 80% ansteigt.

Ffir Nickel bestgtigt sich die Beobachtung, dab die Konzentration in den Rindenschichten zunimmt, denn der Nickelgehalt in den Pellen f/ilk etwa auf die H/ilfte der Gehaltes in den Schalen ab. Gegenfiber fast 50% Gehalt in den rohen Schalen, worunter die Kork- zellenschicht sowie anschliegende Teile der Rinden- schicht verstanden werden, sind nur noch 25% in den Pellen vorhanden. Das bedeutet, dab rund 50% des Nickels in den randnahen Schalenschichten der Kar- toffel angetroffen werden.

Es f/illt auf, dab die Schwermetallbilanzen bei die- sem Versuch ausnahmslos unter 100% liegen. Dieser Befund wird durch den Kochverlust erkl/irt. Es ist be- kannt, dab beim Kochen der Kartoffel ein Austausch von Mineralstoffen (K, Mg) und Schwerrnetallen (Fe, Mn, Cu) mit dem Kochwasser stattfindet [8-11]. Der Kochverlust ist yon dem Kochvorgang und dem Salz- gehalt des Kochwasser abh/ingig. Ffir haushaltsfibli- che Garprozesse ergeben sich Mineralstoff- und Schwermetallverluste um 10-20% [9-10].

326

% 1OO- Cadmium Blei

50- 1 lHond- Corbo- lesser- Dompf-

rund- SchilLer

Abb. 3. Schaleffekt Ftir die Schwermetalle Cadmium und Blei bei hand- und maschinengesch~ilten Kartoffeln

20 6 6 8 12 11 1/, 19 9 13 19 r

Hond- Corbo- Messer- Dampf- rund- Sch~Ler

Gehalt +

,0,0

1,OC

O, OLO

~chaleHekt bel bleikeniaminierlen Karioffeln

o unaesch~lle Knolle

Cadmium l ~ × _~___

- 4 - . . . . • . . . . . . . . . . . . . . i . . . .

+

[ ~ ~ gesch~lle Knolle

12 t 1 I 2 t 3 I 4 I 5 I 6 I J Zei l LMonoi~

Abb. 4. Schfileffekt bei bleikontaminierten Kartoffeln

3.3.2 Industrielle Sch~ilverfahren

In einer Technik-Versuchsserie wurde der Sch~ileffekt bei den indu- striellen Sch~ilverfahren gemessen. Es wurden zwei mechanische Schfilverfahren (Carborundsch~iler und Messersch~ler) und ein Dampfschfilverfahren eingesetzt. Bei den mechanischen Sch~ilpro- zessen wurden Sch~ilzeiten yon 80, 100 und 120 sec angewendet, beim Dampfschfilverfahren 20, 30 und 40 sec. Der Sch~ileffekt wurde ffir die Schwermetalle Blei und Cadmium untersucht.

Abbildung 3 zeigt, dab die technischen Sch~ilver- fahren dem manuellen Sch~ilen vergleichbar sind. Die prozentuale Abnahme des Schwermetallgehalts ist ffir die rohe (r) und gekochte (k), gepellte Knolle in den beiden ersten S~iulen dargestellt. In den jeweils ma- schinengesch~ilten Knollen schwanken die Cadmium- gehalte zwischen 60 und 80%, die Bleigehalte zwi- schen 10 und 30%.

W~ihrend die Schwermetallgehalte bei den mecha- nischen Sch~ilverfahren unter den angewandten Be- dingungen ffir die Schwermetalle Blei und Cadmium noch keine Abh~ingigkeit vom Sch~ilabrieb aufweisen, ist beim Dampfsch~ilverfahren ffir das Schwermetall Blei ein solcher Effekt zu beobachten. Der im Ver- g!eich zum Cadmium ausgepr~igte Sch~ileffekt bei dem Schwermetall Blei wurde ffir die Kartoffel auch von anderen Autoren beschrieben [12]. Es ist daher wahr- scheinlich, dab das Blei, ~ihnlich wie das Quecksilber und das Arsen, ffir die auch ausgepr~igte Sch~ileffekte gemessen werden, von auBen auf die Kartoffelknolle gelangt ist.

In einem weiteren Versuch konnte gezeigt werden, daB die Schale der rohen Kartoffel einen guten Schutz gegen eine Bleikontamination von auBen darstellt. In einem abgeschlossenen System wurde fiber die Abgase eines Verbrennungsmotors, der mit handelsiiblieh ver-

Tabelle 7. Schwermetallgehalte im Ausgangsprodukt und im Endprodukt bei der Chipsherstellung (Technikumsversuch 1982)

Standort Charge Schwermetallgehalte mg/kg

Ausgangsmaterial (i. Tr. S.) Chips (lftr.)

Pb Cd Ni Zn Pb Cd Ni Zn

Bayern 1 0,03 0,07 2 0,04 0,05 3 0,07 0,08

Niederrhein 1 0,04 0,18 2 0,05 0,11 3 0,06 0,15

Niedersachsen A 1 0,11 0,20 2 0,11 0,13 3 0,09 0,19

Niedersachsen B 1 0,06 0,18 2 0,05 0,11 3 0,13 0,15

Mittelwert n = 12 0,07 0,13

0,09 19,2 0,03 0,03 0,24 6,7 0,24 28,9 0,03 0,01 0,17 6,1 0,22 18,4 0,03 0,02 0,20 6,1

0,19 26,7 0,05 0,03 0,32 14,1 0,17 22,7 0,06 0,04 0,54 9,0 0,11 14,9 0,06 0,03 0,34 9,0

0,26 16,3 0,05 0,06 0,30 8,6 0,19 15,1 0,04 0,03 0,34 8,2 0,17 14,7 0,05 0,03 0,22 8,6

0,42 24,7 0,06 0,06 0,46 14,1 0,37 19,8 0,05 0,03 0,31 11,0 0,32 23,4 0,06 0,03 0,28 10,9

0,23 20,4 0,05 0,03 0,31 9,4

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bleitem Benzin betrieben wurde, durch Versprfihen ei- nes Keimhemmungsmittels, auch Blei, auf die Kartof- feln aufgebracht. Die Kartoffeln wurden innerhalb ei- nes halben Jahres in unregelm/il3igen Zeitabstfinden dreimal den Motorabgasen ffir eine kurze Zeit ausge- setzt. Dabei steigt der Bleigehalt der Kartoffel auf na- hezu 3 mg/kg an (Abb. 4).

Nach dem Maschineschfilen sank der Bleigehalt der gesch~lten Kartoffeln jedoch in Konzentrations- bereiehe, wie sic bei den oben beschriebenen Schfilver- suchen erreicht wurden. In diesem Falle wurden bei Blei durch die fibliche Maschinenschfilung Schfileffek- te yon fiber 98% erreicht. Die fibrigen Schwermetall- gehalte finderten sich bei diesem Versuch nicht, wie am Beispiel des Cadmiums gezeigt ist. Hier wurde der Schfileffekt von etwa 20% erreicht.

3.3.3 Verhalten der Schwermetallgehalte bei der Chipsherstellung

Wie Tabelle 4 bereits zeigte, nehmen die Schwerme- tallgehalte bei der Herstellung von Kartoffelproduk- ten gew6hnlich ab. Dieser Effekt wurde durch Bestim- mung der Schwermetallgehalte von Blei, Cadmium, Nickel und Zink bei der Chipsherstellung untersucht. Dazu wurden jeweils drei verschiedene Sorten (Fox, Tella und Prima), die parallel an vier verschiedenen Standorten aufgebaut wurden, in einem Technikums- versuch zur Chipsherstellung verwendet. Hierbei wur- den ungeschfilte Kartoffeln eingesetzt.

In Tabelle 7 sind die SchwermetaUgehalte im Aus- gangsmaterial mit denen im Endprodukt gegenfiber- gestellt. Da in den Chips die Trockenmasse um etwa 30 bis 40% - dies entspricht dem Zuwachs an Fett - abnimmt, sind zur besseren Vergleichbarkeit die Schwermetallgehalt e in der Trockensubstanz mit de- hen des Endproduktes angegeben.

Es f/illt auf, dab der Bleigehalt im Endprodukt we- niger stark abnimmt als der Cadmium- und Zinkge- halt. Der Nickelgehalt nimmt sogar in den meisten Ffillen zu. Wenn man die Schwermetallgehalte der drei Chargen aus einem Standort mittelt und die Gehalte des Endproduktes in Prozenten des Ausgangsmateri- als (gleich 100%) ausdrfickt, so erhfilt man die in Ta- belle 8 angegebenen prozentualen Ver/inderungen der Schwermetallgehalte bei der Chipsherstellung.

Danach nimmt der Bleigehalt im Durchschnitt um etwa 33% ab. Berficksichtigt man, dab die Chips etwa 30 bis 40% Fett enthalten, so bedeutet dies, dab der Bleigehalt sich praktisch nicht gefindert hat. Wie oben erwfihnt, wurden die verwendeten Kartoffeln in die- sem Versuch nicht gesch/ilt. Da das Blei zu fiber 80% in der sehr dfinnen Kartoffelschale lokalisiert ist, wird es durch das Schneiden der Kartoffel in Scheiben und das anschliel3ende Waschen und Braten so gut wie

Tabelle 8. Beobachtete Verfinderungen von Schwermetallgehalten bei der Chipsherstellung (Technikumsversuch 1982)

Standort Chargen Prozentuale )~nderung der Schwermetallgehalte im luft- trockenen Endprodukt im Vergleich zum Ausgang = 100% (Trockensubstanz)

Blei Cadmium Zink

Bayern 3 ( - ) 33% ( - ) 70% ( - ) 72% Niederrhein 3 (+ ) 6% ( - ) 77% ( - ) 50% Niedersaehsen 3 ( - ) 53% ( - ) 79% ( - ) 45% Niedersachsen 3 ( - ) 31% ( - ) 73% ( - ) 47%

Mittelwerte ( - ) 33% ( - ) 76% ( - ) 54%

nicht ausgelaugt. Der Bleigehalt ver/indert sich also bei der Chipsherstellung wenig, wenn die Ausgangs- kartoffel nicht geschfilt wird. V611ig anders verhalten sich die Schwermetalle Cadmium und Zink, die wie oben beschrieben, in tieferen Schichten der Kartoffel lokalisiert sind. Diese Schwermetallgehalte ~indern sich um ca. 75% ffir Cadmium und etwa 55% ffir Zink. Hier ist die Abnahme im Schwermetallgehalt al- so urn etwa 30 bis 40% h6her als im Ausgangspro- dukt, wenn man den Fettgehalt berficksichtigt. Dieses Ergebnis kann dutch einen Auslaugeffekt erklfirt wet- den, da durch das Waschen und Fritieren der in Schei- ben geschnittenen Kartoffeln die morphologisch tiefer sitzenden Zink- und Cadmium-ffihrenden Schichten der Kartoffelknolle ausgelaugt werden k6nnen.

Das Element Nickel (bier nicht dargestellt) scheint auch bei der Chipsherstellung eine Sonderstellung ein- zunehmen, ffir das die Zusammenh/inge weniger deut- lich erkennbar werden. In zehn von zw61f gefahrenen Chargen war eine deutliche Zunahme der Nickelge- halte im Endprodukt erkennbar. Es wird daher ver- mutet, dab bei der Chipsherstellung das Element Nik- kel z. B. fiber das Fett in das Endprodukt eingetragen wird. Es ist beabsichfigt, das Verhalten des Nickels noch genauer zu untersuchen.

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Eingegangen am 4. April 1984

Angenommen am 25. Mai 1984

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