Analytik von Pyrrolizidinalkaloiden in Gewürzen, Kräutern, Nahrungsergänzungsmitteln und pflanzlichen Arzneimitteln

1,2-ungesättigte Pyrrolizidinalkaloide (PA) und ihre N-Oxide sind sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe mit hoher Toxizität für Mensch und Tier. Die Einhaltung der jüngst für pflanzliche Arzneimittel und bestimmte Lebensmittel wie Tee, Kräutertees, Gewürze und Nahrungsergänzungsmittel festgelegten Grenzwerte stellt für Hersteller und supply chain dieser Produkte eine große Herausforderung dar.

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Vorkommen

Bisher wurden PA in ca. 350 Pflanzenarten beschrieben. Auf Basis chemotaxonomischer Überlegungen wird ihr Vorkommen in ca. 6.000 Pflanzenarten vermutet. Besonders verbreitet sind PA in den Familien Boraginaceae, Asteraceae (Triben Senecionae und Eupatoriae) und Fabaceae (Gattung Crotalaria). In einzelnen Pflanzenorganen liegen PA in Konzentrationen im einstelligen Prozentbereich vor.

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PA dienen den Pflanzen überwiegend zur Verteidigung gegen Tierfraß. PA-bildende Pflanzen weisen ein charakteristisches PA-Spektrum auf, welches typisch für die Familie, Gattung oder auch einzelne Arten ist. Die in einer Probe als Kontaminanten gefundenen PA lassen daher Rückschlüsse auf die ursächlichen Beikrautarten zu.

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Struktur und Klassifizierung

PA sind Mono- oder Diester des 1-hydroxymethyl-pyrrolizidins (Necin-Base) mit aliphytischen mono- oder Dicarbonsäuren (Necinsäuren) mit einer Kettelänge von 5-10 C-Atomen. Nach Art und Positionierung der Veresterung(en) unterscheidet man verschiedene Strukturtypen: Monoester, offenkettige Diester und zyklische Diester. Abhängig von Sättigungsgrad und Stereochemie der Necinbase werden vier Grundtypen definiert (Abb.). Bis heute wurden ca. 600 verschiedene PA im Pflanzenreich beschrieben.

Sicherheitsbewertung

1,2-ungesättigte Pyrrolizidinalkaloide werden als genotoxische Karzinogene eingestuft. Die IARC (International Association for Research on Cancer) bewertet PA als „possibly carcinogenic to humans (group 2b). Ein TDI (Tolerable Daily Intake) kann daher aufgrund der maßgeblichen toxikologischen Modelle nicht abgeleitet werden. Daher wird auf Basis der BMDL10 ein MoE (Margin of Exposure) von 10.000 oder größer als Sicherheitsabstand empfohlen (EFSA 2011, 2017). Dieser gilt für die Langzeitexposition, wie sie bei Lebensmitteln zu Grunde gelegt wird.

Neben der genotoxischen und karzinogenen Langzeitwirkung haben PA in höheren Dosen potentiell schwerwiegende chronische toxische Effekte (HVOD, Hepatic Venoocclusive Disease). Diese manifestieren sich nach wenigen Wochen bis einigen Monaten. Die Grenzdosis für diese Effekte wird in der Literatur zwischen 0,1 µg/kg KG und 1,0 µg/kg KG angegeben. Das BfR gibt den Health Based Guidance Value (HBGV) mit 0,1 µg/kg KG an (BFR 2013a/b, BFR 2020).

Bei sehr hohen Dosen im mg/kg KG – Bereich können akute toxische Wirkungen bis zum Leberversagen auftreten. Die Grenze zwischen akuter und chronischer Exposition zieht das BfR bei 14 Tagen (BfR 2013b).

Grenzwerte

PA-Kontaminationen treten gleichermaßen bei Pflanzlichen Arzneimitteln wie bei pflanzlichen Lebens- und Futtermitteln auf. Da eine vollständige Vermeidung nach heutigem Stand der Technik nicht möglich ist, können Grenzwerte nicht allein auf toxikologischer Grundlage berechnet werden. Ausgelöst durch die im Jahr 2013 publizierten Befunde einer Studie des BfR zur Präsenz von PA in Tee und Kräutertees haben Industrieverbände und institutionelle Labore in großem Umfang Daten zum Vorkommen von PA in diesen und weiteren Lebensmitteln erhoben und der Europäischen Behörde für die Lebensmittelsicherheit (EFSA) sowie dem EMA Kommittee für Pflanzliche Arzneimittel (HMPC) zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig haben Sammler, Anbauer und Verarbeiter von Arzneidrogen und Kräutern große Anstrengungen unternommen um Ursachen und Möglichkeiten zur Reduktion von PA-Kontaminationen zu erforschen und zu implementieren. Die aus diesem mehrjährigen Prozess gewonnenen Erkenntnisse bildeten die Grundlage zur Festlegung von Grenzwerten für einige Lebensmittel und Lebensmittelkategorien durch die Europäische Kommission im Jahr 2020 und für Pflanzliche Arzneimittel durch das HMPC im Jahr 2021.

Grenzwerte für Pyrrolizidinalkaloide in Lebensmitteln gemäß Verordnung (EU) 2020/2040

Grenzwerte für Pyrrolizidinalkaloide in Lebensmitteln gemäß Verordnung (EU) 2020/2040
Erzeugnis Höchstgehalt (μg/kg)
8.4 Pyrrolizidinalkaloide 200
8.4.1 Kräutertees (getrocknetes Erzeugnis), ausgenommen die unter 8.4.2 und 8.4.4 genannten Kräutertees  400
8.4.2 Kräutertees von Rotbusch, Anis (Pimpinella anisum), Zitronenmelisse, Kamille, Thymian, Pfefferminze, Zitronenverbene (getrocknetes Erzeugnis) und Mischungen, die ausschließlich aus diesen getrockneten Kräutern bestehen, ausgenommen die unter 8.4.4 genannten Kräutertees 75
8.4.3 Tee (Camellia sinensis) und aromatisierter Tee (Camellia sinensis) (getrocknetes Erzeugnis), ausgenommen der unter 8.4.4 genannte Tees und aromatisierte Tees 100
8.4.4 Tee (Camellia sinensis), aromatisierter Tee (Camellia sinensis) und Kräutertees für Säuglinge und Kleinkinder (getrocknetes Erzeugnis) 75
8.4.5 Tee (Camellia sinensis), aromatisierter Tee (Camellia sinensis) und Kräutertees für Säuglinge und Kleinkinder (flüssig) 1,0
8.4.6 Nahrungsergänzungsmittel mit pflanzlichen Inhaltsstoffen einschließlich Extrakten, ausgenommen die unter 8.4.7 genannten Nahrungsergänzungsmittel 400
8.4.7 Nahrungsergänzungsmittel auf Pollenbasis 500
8.4.8 Borretschblätter (frisch, tiefgefroren), die für den Endverbraucher in Verkehr gebracht werden 750
8.4.9 Getrocknete Kräuter, ausgenommen die unter 8.4.10 genannten getrockneten Kräuter 400
8.4.10 Borretsch, Liebstöckel, Majoran und Oregano (getrocknet) und Mischungen, die ausschließlich aus diesen getrockneten Kräutern bestehen 1000
8.4.11 Kreuzkümmel (Gewürzsamen) 400

Für pflanzliche Arzneimittel beträgt die maximal zulässige tägliche Aufnahmemenge an PA 1,0µg (Erwachsene). Aus dieser maximalen Aufnahmemenge muss für jedes Arzneimittel, respektive seine Wirkstoffe, eine maximale PA-Konzentration errechnet und durch eine validierte Methode gemäß den Anforderungen des Europäischen Arzneibuchs kontrolliert werden.

Analytik

Basierend auf der vom BfR in einem Ringversuch qualifizierten LC-MS/MS-Methode wurden inzwischen für pflanzliche Arzneimittel die Anforderungen an Methoden zur quantitativen Bestimmung von PA im Europäischen Arzneibuch verbindlich definiert (Ph.Eur. 10.6).. Da für pflanzliche Arzneimittel nicht ein Konzentrationswert sondern eine Höchstmenge für die Tagesaufnahme (1,0µg/Tag für Erwachsene) festgelegt ist, müssen geeignete Spezifikationen abhängig von der Tagesdosis des Wirkstoffs für jedes Produkt individuell abgeleitet werden. Grenzwerte und Bewertungskriterien für PA in Lebensmitteln legt die Verordnung (EU) 2020/2040 vom 11. Dezember 2020 fest.

Die in unserem Labor entwickelte Methode ist vollumfänglich validiert und akkreditiert und erfasst alle 21(35) für die Lebensmittelanalytik und alle 28 für die Arzneimittelanalytik geforderten Pyrrolizidinalkaloide.
Die Bestimmung von Pyrrolizidinalkaloiden in pflanzlichen Arzneimitteln führen wir unter GMP-Bedingungen gemäß den Anforderungen des Europäischen Arzneibuchs durch. PhytoLab nimmt seit vielen Jahren eine führende Position bei der PA-Analytik getrockneter pflanzlicher Rohwaren und Extrakte und daraus hergestellter Produkte wie Arzneimittel, Kräutertees, Gewürze oder Nahrungsergänzungsmittel ein. Unsere Experten stehen auch Ihnen gerne zur Verfügung. Sprechen Sie uns an.

Literatur

BfArM 2016: Bekanntmachung zur Prüfung des Gehalts an Pyrrolizidinalkaloiden zur Sicherstellung der Qualität und Unbedenklichkeit von Arzneimitteln, die pflanzliche Stoffe bzw. pflanzliche Zubereitungen oder homöopathische Zubereitungen aus pflanzlichen Ausgangsstoffen als Wirkstoffe enthalten https://www.bfarm.de/SharedDocs/Bekanntmachungen/DE/Arzneimittel/besTherap/bm-besTherap-20160301-pa-pdf.html (Seite besucht am 20.07.2021)

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Bodi, D; Ronczka, S.; Gottschalk, CH.; Behr, N.; Skibba, A.; Wagner, M.; Lahrssen-Wiederholt, M.; Preiss-Weigert, A.; These, A. (2014): Determination of pyrrolizidine alkaloids in tea, herbal drugs and honey, Food Additives and Contaminants: Part A, DOI: 10.1080/19440049.2014.964337

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EC 2020: COMMISSION REGULATION (EU) 2020/2040 of 11 December 2020 amending Regulation (EC) No 1881/2006 as regards maximum levels of pyrrolizidine alkaloids in certain foodstuffs. Official Journal of the European Union, 14.12.2020

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