Bestimmung der Staubeigenschaften pulverförmiger Bäckereirohstoffe

Prof. Dr. Bärbel Kniel, Esslingen

Das sogenannte Bäckerasthma ist die älteste bekannte Berufskrankheit. Es handelt sich dabei um eine allergisch bedingte Atemwegserkrankung, die sich hauptsächlich in Bronchialasthma, Fließschnupfen und Hautveränderungen äußert. Nach Schätzungen weisen ca. 16% der in Bäckereien und Konditoreien tätigen Mitarbeiter eine Allergie der Atemwege auf. Die betroffenen Personen haben dadurch eine eingeschränkte Lebensqualität, müssen häufig ihren Beruf aufgeben und ggf. mit hohem finanziellen Aufwand umgeschult werden. Allein die Berufsgenossenschaften haben im Jahr 1991 86 Millionen DM für alle Aktivitäten um das Thema Bäckerasthma aufgewendet (1,2).
Vor diesem Hintergrund haben die Berufsgenossenschaften in einem groß angelegten, mehrjährigen Forschungsprojekt die Ursachen dieser Krankheit untersucht und ein umfangreiches Präventionsprogramm erarbeitet mit dem Ziel, die Zahl der Krankheitsfälle zu reduzieren. Dieses Forschungsprojekt führte zu der Erkenntnis, dass viele Faktoren zur Entstehung von Bäckerasthma beitragen. Zum einen spielt die individuelle genetische Disposition der Menschen eine Rolle oder Risikofaktoren wie z.B. Rauchen. Zum anderen wird der Hygiene und Staubbelastung am Arbeitsplatz eine große Bedeutung beigemessen. Das Einatmen von Feinstäuben, die beim Handling mit pulverförmigen Bäckereirohstoffen während der Teigbereitung und -aufarbeitung freigesetzt werden können, zählt zu den wichtigsten Belastungsfaktoren. Die pulverförmigen Hauptrohstoffe der Bäckerei sind die Weizen- und Roggenmehle. Inwieweit Backmittelstäube als weitere Auslöser anzusehen sind, wird bis heute unterschiedlich bewertet (3,4,5).

Daher ist es für die Hersteller und Verwender pulverförmiger Bäckereirohstoffe wie Mehle und Backmittel notwendig, die Staubeigenschaften dieser Produkte zu kennen, um ggf. Maßnahmen zur Staubreduzierung einzuleiten. Während bislang das Staubverhalten meist aufgrund einer eher subjektiven visuellen Einschätzung ermittelt worden ist, besteht jetzt mittels einer neu entwickelten, objektiven Meßmethode erstmals die Möglichkeit, die Staubfreisetzung auf einfache und dennoch reproduzierbare, zuverlässige Weise zu bestimmen. Diese Methode wurde im Rahmen eines internationalen Forschungsprojektes entwickelt, das die FEDIMA* zusammen mit dem BVB** ins Leben gerufen hat. Dabei sollen alle realisierbaren Maßnahmen für den vorbeugenden Gesundheitsschutz ergriffen und gegebenenfalls die Staubeigenschaften von Backmitteln verbessert werden.

Im Rahmen dieses Projektes wurden mit der neuen Meßmethode (siehe Kasten ) die Staubfreisetzung von handelsüblichen Mehlen und Backmitteln untersucht. Bei den Backmitteln handelte es sich um Produkte zur Herstellung von Weizenkleingebäcken, da diese im Gegensatz zu anderen Backmitteln fast immer stärkeabbauende Enzyme mikrobiellen Ursprungs (Pilzamylasen) enthalten. Da diesen ein besonders hohes allergenes Potential für die Auslösung des Bäckerasthmas zugeschrieben wird (3), sollten zusätzlich die Amylasen in den Backmitteln und deren Stäuben bestimmt werden.
< Modellzeichnung Heubach-Dustometer in der Originalbroschüre

Das Ergebnis der Verstaubungsversuche mit 27 marktüblichen deutschen Backmitteln sowie einem Weizenmehl Type 550 und einem Roggenmehl Type 997 ist in Abb. 2 (in der Originalbroschüre)dargestellt.

Bei 16 der untersuchten Backmittel (= 60%) wurde kein Staub freigesetzt, weitere 6 Produkte (=22%) generierten sehr wenig Staub zwischen 10 und 200 mg/kg. Die restlichen 5 Backmittel (18%) setzten Staub in einer vergleichbaren Größenordnung wie die untersuchten Mehle frei. Dieses Ergebnis bestätigt den technischen Fortschritt in der Backmittelherstellung. Durch Einsatz staubbindender Backmittelbestandteile wie Fette, Öle und Lecithin und in Folge moderner Herstellprozesse wie beispielsweise Granulierung können leichtstaubende Partikel effektiv gebunden werden. * Federation of the Intermediate Products Industries for Bakery and Confectionery Trade in the EEA, Brussels
** Verband der Deutschen Backmittel- und Backgrundstoffhersteller e.V., Bonn

In Abbildung 3 (in der Originalbroschüre) sind die Ergebnisse der Enzymuntersuchungen dargestellt.

Bei den 11 Backmitteln, die im Heubach-Dustometer Feinstäube freisetzten, wurden die Amylaseaktivitäten sowohl im Original-Backmittel (grüner Balken) als auch in deren Stäuben (roter Balken) bestimmt. Bei den meisten Backmitteln konnten in den Stäuben keine oder nur sehr geringe Aktivitäten an Amylase festgestellt werden. Dies Ergebnis beruht auf zwei Ursachen. Zum einen werden seit Jahren überwiegend granulierte, wenig staubende Enzyme bei der Backmittelherstellung eingesetzt. Zum anderen können Enzymfeinstäube durch die oben beschriebenen Entstaubungsmaßnahmen so wirkungsvoll im Backmittel gebunden werden, dass sie nicht oder nur sehr geringfügig in die Staubphase übergehen.

Abschließend soll nochmals darauf hingewiesen werden, dass mit der beschriebenen Methode ausschließlich das Staubverhalten von Pulverprodukten simuliert und gemessen werden kann, nicht jedoch die tatsächlich in der Bäckerei vorhandene Staubmenge. Diese ist zwar auch von dort verwendeten Rohstoffen abhängig, wird aber wesentlich dadurch bestimmt, wie mit diesen Rohstoffen in der Bäckerei umgegangen wird. Auch die Verwendung staubarmer Produkte entbinden den Bäcker nicht von seiner Sorgfaltspflicht, möglichst viele Faktoren zu minimieren, die für die Auslösung des Bäckerasthmas mit verantwortlich sind.

Zusammenfassung:
Das Staubverhalten von pulverförmigen Bäckereirohstoffen lässt sich mit dem Heubach-Dustometer objektiv und zuverlässig bestimmen. Die untersuchten handelsüblichen Backmittel setzten überwiegend keinen oder nur wenig Staub frei.
Enzyme (Amylasen) können bei geeigneter Rezeptur und Herstellung der Backmittel so effektiv gebunden werden, dass sie nicht in die Staubphase übergehen.

Untersuchungsmethoden
Das Kernstück der neuen Staubmessungsmethode bildet das sog. Heubach-Dustometer, das bereits seit längerem für die Bestimmung der Staubeigenschaften von Pigmenten verwendet wird und dafür als DIN – Vorschrift Eingang gefunden hat (DIN 55992-1). In Abbildung 1 ist dieses Dustometer in Form einer Modellskizze dargestellt. Das zu verstaubende Produkt befindet sich in einem Metallzylinder (B), der durch einen Motor im Hauptblock (A) in Rotation gebracht wird. Durch eine im Hauptblock befindliche Pumpe wird Luft mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit erzeugt, die flugfähigen Staub aus dem Metallzylinder freisetzt. Der Staub wird durch einen Glaszylinder (C) geführt, in dem sich die größeren, nicht lungengängigen Partikel auf dem Boden absetzen, während die lungengängigen Feinstäube auf der Filtervorrichtung (D) gesammelt werden. Die Menge des Feinstaubes wird durch Auswiegen des Filters bestimmt und als mg Staub pro kg Produkt angegeben. Für eine möglichst aussagekräftiges Ergebnis ist es notwendig, jeweils mindestens 5 Verstaubungen pro Produkt durchzuführen und den Mittelwert aus den Messergebnissen zu bilden. Die gesammelten Stäube können dann in einem zweiten Schritt auf das Vorhandensein von Amylase-Aktivität untersucht und als sog. ICC-Einheiten pro Gramm Staub (ICC-U/g) ausgedrückt werden. Die genaue Durchführung der Enzymbestimmung ist in (6) beschrieben.

Literatur
(1) Kniel, B.; C. Würth: Allergien in Zusammenhang mit Backwaren und deren Herstellung - ein Diskussionsbeitrag Informationen aus dem Backmittelinstitut, Nr. 22, Bonn (1996)
(2) Saak, A.: Unser täglich Brot...Segen oder Gefährdung? Der Allergiker (1993) 4, 8-11
(3) Baur, X.; D. Sander: Allergien auf Getreidelebensmittel einschließlich Backmittel Getreide, Mehl und Brot 49 (1995) 1, 58-61
(4) Krumbach, U.: Ergebnisse einer retrospektiven Untersuchung an Bäckern mit Sensibilisierungen durch Backhilfsmittel Dissertation an der Medizinische Hochschule Hannover, 1998 (Leitung: Prof. Dr. med. K.-C. Bergmann, Allergie- und Asthmaklinik, Bad Lippspringe)
(5) Simonis, B.; R. Sohmen; L. Grün; G. Heimbüchel; R. Grieshaber: Alpha-Amylase-Exposition bei sensibilisierten und nichtsensibilisierten Bäckern mit obstruktiven allergischen Atemwegserkrankungen Journal of Allergology 7 (1998) 8, 425-430
(6) Groebler, C.: Examination about dust generation of powdery bulk goods in bakeries and determination of the alpha-amylase activity in dusts thereof Diplomarbeit, Universität Bonn, 2001

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