Nicht abwaschbar: Pestizide können durch die Apfelschale dringen

Durch Pestizide und Herbizide sollen weltweit unbeliebte Pflanzen und Schädlinge davon abgehalten werden, über Felder und Obstplantagen herzufallen und die Ernte zu reduzieren. Allerdings können diese Stoffe – unsichtbar in Nahrungsmitteln enthalten – für Menschen ein Sicherheitsrisiko darstellen. Umso wichtiger ist ein umfassender gesundheitlicher Schutz, indem empfindliche Analysemethoden selbst Spuren von potenziell schädlichen Substanzen aufdecken können.

Wie chinesische Forscher berichten, haben sie nun eine beliebte Untersuchungsmethode so verbessert, dass sich bereits die kleinsten Verunreinigungen durch Pestizide nachweisen lassen. Ihre erste Anwendung auf Obst zeigt, dass die derzeitigen Verfahren zur Lebensmittelsicherheit möglicherweise unzureichend sind.

Chemischer Röntgenblick

Für ihre Untersuchung verwendeten die Forscher um Dongdong Ye von der Anhui Agricultural University eine Variante der sogenannten Raman-Spektroskopie: die oberflächenverstärkende Raman-Streuung (kurz SERS). Bei ihr handelt es sich um eine zerstörungsfreie Methode zum Nachweis von Chemikalien mithilfe von Metall-Nanopartikeln und einem Laserstrahl.

Die Metallpartikel werden benötigt, um jene Signale zu verstärken, die von Molekülen erzeugt werden, wenn sie dem Laserstrahl ausgesetzt sind. Die Muster, die durch das metallverstärkte Streulicht entstehen, dienen als molekulare Signaturen und können zur Identifizierung kleiner Mengen bestimmter Verbindungen verwendet werden. Doch bislang reichte diese Empfindlichkeit kaum aus, um auch Spuren von Pestiziden nachzuweisen.

Hier kommt die Weiterentwicklung der chinesischen Forscher ins Spiel. Dongdong Ye und seine Kollegen haben eine in Silbernitratlösung getauchte Folie aus Zellulose und Hydrogel erschaffen, die sie auf die zu untersuchenden landwirtschaftlichen Erzeugnisse legen konnten. Dank dieser hochflexiblen und vielseitigen Zusatzschicht konnten die Signale für ihren Pestizidnachweis nochmals verstärkt werden.

Apfel als Versuchskaninchen für Pestizide

In ihrem Test besprühten die Forscher zunächst Äpfel mit den beiden Pestiziden „Thiram“ und „Carbendazim“ – entweder allein oder in Kombination. Danach trockneten sie die Früchte an der Luft und wuschen sie schließlich, um die alltägliche Praxis nachzustellen.

Als sie ihre Folie über die Äpfel legten, wies SERS die Pestizide auf den Äpfeln nach, auch wenn die Chemikalien nur in geringen Konzentrationen vorhanden waren. Außerdem konnte das Forscherteam die jeweiligen Streulichtsignaturen einem bestimmten Pestizid eindeutig zuordnen. Doch die Spur der Schadstoffe endete nicht auf der Schale, sondern ließ sich durch die äußere Schicht bis tief ins Fruchtfleisch hinein verfolgen.

Die Studienergebnisse deuten darauf hin, dass das Waschen allein mitunter nicht ausreicht, um die Aufnahme von Pestiziden zu verhindern. Vielmehr müsse mindestens die Schale entfernt, wenn nicht sogar das äußere Fruchtfleisch weggeschnitten werden, um keine Spuren von Pestiziden mitzuessen, so die Forscher. Ein Dilemma: Denn besonders in den Schalen von Früchten stecken für gewöhnlich die meisten gesunden Inhaltsstoffe.

Die Studie erschien am 7. August 2024 in der Zeitschrift „Nano Letters“.