[Hrsg.], Ralf

Greiner, Ralf

Jany, Klaus-Dieter

KITopen

  Ein Service der Zeitschrift für UmweltmedizinInteressanteBücherWichtigeKongresseDer Verlag Chancen der Gentechnik bei Lebensmitteln Klaus-Dieter JanyKlaus-Dieter Jany und Ralf Greiner Haid-und Neu-Straße 9, 76131 Karlsruhe Vortrag auf dem 3. Norddeutschen Umweltsymposium In einer bisher nicht dagewesenen Geschwindigkeit vollzieht sichgegenwärtig ein technischer Wandel in allen Lebensbereichen. Die meisten Menschen können kaum nochnachvollziehen, was hier geschieht. Sie stehen neuen Techniken zunehmend skeptisch bis ablehnend gegenüber, ohnegrundsätzlich technikfeindlich zu sein. Die Notwendigkeit neuer Techniken wird immer häufiger in Frage gestellt. Nutzenund Risiken werden zunehmend intensiver unter Beteiligung der Öffentlichkeit diskutiert. Gerade die Einführung derGentechnik in den Agrar- und Lebensmittelbereich stellt ein besonders deutliches Beispiel dar.Gen- und Biotechnologie gelten als Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts und ihre zukünftige Bedeutung kann mitder heutigen wirtschaftlichen Stellung der Mikroelektronik und Informationstechnik verglichen werden. Die Gentechnikstellt eine Querschnittstechnologie dar, die weite Bereiche der Medizin, der Chemie, der Lebensmittelwirtschaft und desUmweltschutzes nachhaltig beeinflussen wird. Die Gentechnik ist nicht mit der Biotechnik identisch, sie hat aber dieklassische Biotechnologie innovativ weiterentwickelt. Im Pharmabereich zeichnet sich für die Anwendung der Gentechnikbereits ein positiver Trend sowohl für die Wirtschaft als auch für die Akzeptanz der Produkte durch die Öffentlichkeit ab.Im Agrar- und Lebensmittelsektor dagegen ist bislang das Bild der Gentechnik mehr von Skepsis, Mißtrauen undAblehnung geprägt.Gentechnik und ZüchtungMikroorganismen, Pflanzen und Tiere werden seit Jahrtausenden zum Wohle und Nutzen des Menschen eingesetzt undoptimiert, wobei gerade der weite Bereich der Gewinnung und Veredelung von Lebensmitteln und Genußstoffen imVordergrund stand und noch steht. Heute werden diese biologischen Systeme sehr bewußt und zielgerichtet in ihrengenetischen Eigenschaften verändert. Seit einigen Jahren werden klassische Züchtung von Pflanzen undStammoptimierung von Mikroorganismen durch neues Hilfsmittel, die Gentechnik , unterstützt. Die Gentechnik stellt dieMethoden zur Auswahl geeigneter Zuchtlinien und Stämme, zur Erforschung und Kartierung von Merkmalen (Genen)sowie zur Isolierung und Übertragung einzelner Gene bereit.Die Gentechnik unterstützt die Züchtung, aber sie ist nicht identisch mit ihr noch wird sie die Züchtung ersetzen. BeimEinsatz der Gentechnik ist es notwendig, ausgehend von einem sichtbaren (bekannten) Merkmal zunächst dasentsprechende Gen (DNA-Stück) zu identifizieren und es zu isolieren und zu charakterisieren (Genisolierung).Anschließend ist die DNA zu vermehren (Klonierung), das Gen in den gewünschten Organismus einzuschleusen(Gentransfer, Transformation) und dort zur Ausprägung seiner Funktion zubringen (Genexpression). FürFunktionsfähigkeit wird das Gen in seiner Regulationsregion an den Wirtsorganismus angepaßt und für die Markierung(Selektion) des transformierten Wirtes, des gentechnisch veränderten Organismus (GVO) wird es mit einem Markergenversehen. Das so modifizierte Genkonstrukt wird dann je nach Wirtsorganismus mehr oder minder gezielt übertragen. Dieverwendete Transfermethode richtet sich nach dem Organismus, wobei hauptsächlich die Plasmid-induzierte und diedirekte Genübertragung angewandt wird. Mit dem Gentransfer erhält der GVO somit gezielt nur die neue gewünschteInformation. Da die in der DNA verankerte genetische Information grundsätzlich von allen Lebewesen verstanden wird, istder Gentransfer nicht auf bestimmte, verwandte Organismen beschränkt, sondern erlaubt die Übertragung von Merkmalenfrei von Kreuzungsbarrieren. Somit kann, anders als in der konventionellen Züchtung, auch artüberspringend genetischeInformation weiterzugeben. Mit der Gentechnik werden keine neuen Organismen, geschweige Monster, geschaffen,sondern nur wenige gut charakterisierte Gene dem Empfängerorganismus hinzugefügt, ohne seine vorhandenenMerkmale zu verändern. Gegenwärtig steht die Übertragung artfremder Gene noch im Vordergrund, jedoch werden mitzunehmenden Wissen immer mehr artgleiche Gene in die gentechnischen Veränderungen (An- bzw. Abschalten vonGenen) einbezogen werden. Die Gentechnik eröffnet der Züchtung neue und zielgerichtetere Wege in der Gewinnung vonNutzorganismen.AnwendungsbereicheHeute werden nahezu alle Nutzorganismen in einer Kombination von Gentechnik und klassischen Methoden bearbeitet.LebensmittelverarbeitungZur fermentativen Gewinnung von Hilfs- und Zusatzstoffen durch gentechnisch veränderte Mikroorganismen undZellkulturen (GVO). Aus GVO oder den Fermentationsbrühen werden Enzyme, Geschmacksverstärker, Süßstoffe,Aromen, Vitamine, Hormone und Dickungsmittel isoliert.Zur Herstellung von GVO (Milchsäurebakterien, Hefen, filamentöse Pilze) als Starter-, Schutzkulturen. Diese GVOsollen/werden in der Milch- , Fleisch-, und Obst-/Gemüseverarbeitung, im Brau- und Backgewerbe sowie bei Fein- undFrischkostprodukten eingesetzt (werden).Landwirtschaftliche UrproduktionZur Züchtung von transgenen Pflanzen mit Toleranzen oder neuen Resistenzen gegenüber Herbiziden, Virus-, Pilz- undInsektenbefall sowie mit Systemen zur Erhöhung der Lagerfähigkeit oder Qualitätsverbesserung landwirtschaftlicherErzeugnisse.Zur Züchtung transgener Tiere sowie zur Diagnostik und Genomanalyse bei Nutztieren. LebensmittelüberwachungZur Kontrolle der Prozeßtechnik und der Hygiene und Qualität von Lebensmitteln sowie zum Nachweis von gentechnischveränderten Lebensmitteln.Entsprechend den Anwendungsbereichen und den gesetzlichen Vorgaben werden drei Kategorien von "gentechnischveränderten" Lebensmitteln unterschieden: 1. Das Lebensmittel ist selbst der lebende GVO: Tomate, Melone, Raps, Mais, Sojabohne, Kartoffel 2. Das Lebensmittel enthält lebende GVO: Joghurt mit Milchsäurebakterien 3. Das Lebensmittel enthält isolierte oder verarbeitete Produkte aus GVO, aber nicht den lebenden GVO mehr: Enzyme,Aminosäuren, Vitamine, Zucker, Stärken, Öle, oder inaktivierte GVO: Tomaten-Ketchup, Kartoffelpüree, Fruchtmarmeladen, pasteurisierter Joghurt, Bier, Brot.In Deutschland hat die Gentechnik im Agrar- und Lebensmittelsektor noch keine große praktische Relevanz. Aber dieEntwicklungen sind sowohl im EU-Raum als auch weltweit bereits soweit fortgeschritten, daß in naher Zukunft verstärktErzeugnisse aus GVO oder mit lebenden GVO auf den Markt gelangen werden. Die Methoden der Gentechnik sindetabliert und sie werden weltweit eingesetzt. Aufgrund der engen internationalen Handelsverpflechtungen und derEtablierung eines gemeinsamen europäischen Marktes wird sich kein EU-Mitgliedsland gentechnisch gewonnenenRohstoffen, Hilfsstoffen und Lebensmitteln entziehen können. Es stellt sich somit kaum noch die Frage ob wir dieGentechnik anwenden oder nicht anwenden wollen. Für die Agrar- und Lebensmittelwirtschaft stellt sich vielmehr dieFrage nach dem verantwortungsvollen Umgang mit dieser neuen Technik, und ob sie langfristig auf den Einsatz derGentechnik verzichten kann.Landwirtschaftliche UrproduktionNahezu alle Pflanzen werden heute in einer Kombination von Gentechnik und klassischer Züchtung fortentwickelt Nebenden Hauptnutzpflanzen wie Mais, Reis, Weizen, Roggen, Sojabohnen, Süßkartoffeln und Kartoffeln wurdengentechnische Modifizierung an mehr als 90 weiteren Pflanzenarten durchgeführt. Die Erzeugung von Toleranzengegenüber Herbiziden sowie Resistenzen gegen Pilz- und Viruserkrankungen oder Insektenbefall stehen noch imVordergrund, da diese Eigenschaften meist monogener Natur sind und hierfür Gene bekannt sind bzw. zur Verfügungstehen. Qualitätsmerkmale dagegen werden sehr häufig von mehreren Genen ausgeprägt, jedoch sind gegenwärtig nurwenige solcher Gene bekannt, aber in den nächsten Jahren werden zunehmend Pflanzen mit geändertenQualitätsmerkmalen auf den Markt gelangen.Gegenwärtig sind weltweit 48 und in den USA 35 transgene Pflanzen nach eingehender Prüfung zugelassen und eingroßer Teil davon steht im gewerbsmäßigen Anbau. In Nordamerika betrug 1997 die Anbaufläche mit transgenenPflanzen ca. 12 Mill. ha. Die Fläche entspricht der gesamten genutzten Ackerfläche Deutschlands. Für 1998 wird weltweit(ohne China) eine Ausweitung der Anbauflächen von transgenen Pflanzen auf 3040 Mill. ha geschätzt. In Tab. 1 ist dieAnzahl der zum Inverkehrbringen zugelassener Pflanzen nach Ländern aufgelistet. Die Anzahl der Freisetzungen beträgtweltweit -soweit ermittelbar über 20 000; allein in den USA fanden im Zeitraum von 19871998 (Feb) 14000 statt.  Tab. 1: Zulassung von transgenen Pflanzen zumInverkehrbringen oder zum Inverkehrbringen von Verarbeitungsprodukten34 Pflanzenvarietäten in den USA USDA-APHIS, FDA,EPA 26 Pflanzenvarietäten in Kanada AG Canada, Health Canada 20 Pflanzenvarietäten in Japan MAFF, MHW  9 Pflanzen in der Europäischen Union1 EU-Kommission  1 Pflanzenvarietät in Argentien  1 Pflanzenvarietät in Australien  1 Pflanzenvarietät in Mexiko  1 Pflanzenvarietät in Brasilien 1 Nur für Bt-Mais von Novartis liegt eine Sortenzulassung vor Im EU-Raum dürfen weder transgene Pflanzen kommerziell nutzbar angebaut werden noch kann ihr ökologisches undökonomisches Potential genutzt werden. Allein der Import von Sojabohnen und Mais und Raps ist fürVerarbeitungszwecke erlaubt. Alle transgenen Pflanzen und die daraus gewonnenen Erzeugnisse werden umfassend undintensiv einer staatlichen Sicherheitsbewertung unterzogen. Erst wenn die Unbedenklichkeit für Mensch und Umwelt aufwissenschaftlicher Basis festgestellt wurde, dürfen Pflanzen frei angebaut und ihre Erzeugnisse frei in den Verkehrgebracht werden. Bislang wurde noch keine neue Pflanzensorte oder ein Lebensmittel so umfassend untersucht wie diegentechnisch modifizierten. Insbesondere stellen Lebensmittel aus transgenen Pflanzen hinsichtlich Allergien diebestuntersuchtesten und sichersten Erzeugnisse dar. Im Gegensatz zu den traditionellen Verfahren ist bei der Gentechnikdas neu eingeführte Protein bekannt und sein allergenes Potential überprüft werden. Die gegenwärtig in derEU-befindlichen Erzeugnisse, sei es aus herbizid-toleranten Sojabohnen, Raps oder insekten-toleranten Maisentsprechen den traditionellen Produkten. Sie sind genau so sicher und gesund wie diese; es besteht kein neues oderanderes Gefährdungspotential.In Zukunft werden immer mehr Änderungen hinsichtlich Qualitätsverbesserungen und der Zusammensetzung vonSpeichersubstanzen pflanzlicher Produkte sowie Resistenzen gegenüber von Streßsituationen an Bedeutung gewinnen.Mit mehr Erkenntnissen über Genregulation und über nutzbare Gene werden zusätzlich mehr Organismen gentechnisch?gezüchtet" werden, bei denen eigene oder Gene naher Verwandter benutzt und entsprechend der naturbedingtenSituation an- bzw. ausgeschaltet werden. Die Effizienz und der zielgerichtete Einbau von Genen wird in Zukunft nochverbessert werden. Es kann angenommen werden, daß innerhalb der nächsten 20-30 Jahren kaum noch neueNutzpflanzensorten auf den Markt kommen werden, die nicht irgendeiner Weise mit der Gentechnik in Berührunggekommen ist. Transgene Tiere werden voraussichtlich in den nächsten 20 Jahren keine Bedeutung für die Lebensmittelproduktionerlangen.LebensmittelverarbeitungStarterkulturenLebende gentechnisch modifizierte Mikroorganismen sind bislang weltweit noch nicht als Starter- oder Schutzkulturenzugelassen worden. Aber die Entwicklungen sind hier bereits sehr weit fortgeschritten und in den nächsten Jahren kannmit dem Einsatz solcher GVO in der Lebensmittelverarbeitung gerechnet werden. In Großbritannien ist jeweils eineGV-Backhefe und eine Brauhefe zugelassen. Lediglich zu Versuchszwecken wird die Brauhefe genützt. Das deutscheBraugewerbe verzichtet auf die Entwicklung und den Einsatz von GV-Brauhefen.EnzymeGentechnisch-modifizierte Mikroorganismen werden in vielfältiger Weise zur umweltschonenden und kostengünstigenProduktion von Enzymen und Zusatzstoffen eingesetzt. Mehr als 35 Enzyme aus GVO finden bereits in denunterschiedlichsten Lebensmittelverarbeitungsbranchen Anwendung. Enzyme stellen als Proteine direkte Genprodukte dar. Daher können alle lebensmitteltechnologisch-relevanten Enzymenrecht einfach und kostengünstig aus/mit GVO gewonnen werden. Die aus GVO gewonnenen Enzyme sind Substitute fürdie bisher aus konventionellen Produktionsorganismen isolierten. Die Enzyme sind aber noch identisch. In Zukunftwerden jedoch neue, auf die jeweilige Lebensmittelmatrix und das jeweilige Verfahren gentechnisch optimierte Enzymeeingesetzt werden. Erste Ansätze sind hier für Waschmittelenzyme gemacht worden. Nach Einschätzung vonEnzymherstellern sollen noch in diesem Jahrhundert mehr als 80% der Enzyme mit GVO gewonnen werden.Zusatzstoffe werden in der Lebensmittelverarbeitung als Geschmacksverstärker, Süßstoffe, Aminosäuren, Vitamine,Aromen, Farbstoffe, Konservierungs-, Verdickungsmittel und Emulatoren eingesetzt. Klassische Verfahren sollen durchdie Verwendung von GVO effektiver und rentabel gestaltet werden. Da die meisten Zusatzstoffe nicht wie Enzyme direkteGenprodukte sondern Endprodukte komplexer Stoffwechselwege darstellen, ist die Optimierung der Organismenschwieriger als bei der Enzymsynthese. Die fermentative Gewinnung von Zusatzstoffen mit GVO hat gegenwärtig nur beiwenigen Produkten bereits eine wirtschaftliche Bedeutung. Mit Hilfe der Gentechnik ist es z.B. gelungen, die Synthesevon Vitamin C ausgehend von Glucose mit einem einzigen Mikroorganismus zu bewerkstelligen. Hierdurch konnten vierchemische Prozeßstufen in der konventionellen Vitamin C Produktion ersetzt werden. Die Synthese von Vanillin und despflanzlichen proteinogenen Süßstoffs Thaumatin (1000 mal süßer als Zucker) mit GVO sind möglich. Weit fortgeschrittensind gentechnische Modifizierungen von Mikroorganismen zur optimierten Aminosäurensynthese.Chancen und Nutzen der GentechnikIm Gegensatz zum Medizin- und Pharmabereich findet die Gentechnik im Lebensmittelsektor kaum Akzeptanz; mehr als80% der deutschen Verbraucher lehnen sie ab. Ein Nutzen der Gentechnik ist in unserer Überflußgesellschaft fürKonsumenten kaum erkennbar oder nachvollziehbar, zumal qualitativ hochwertige und preisgünstige Lebensmittel in mehrals ausreichenden Mengen jederzeit verfügbar sind. Qualitativ hochwertige Lebensmittel, eben gesunde und sichere,werden als selbstverständlich und beinahe als naturgegeben angesehen. Die Anstrengungen der Landwirtschaft für dieBereitstellung von hochwertigen Rohstoffen und der Erzeugung von sensorisch-ansprechenden und gesundemErzeugnissen werden kaum beachtet; gar gewürdigt. Viel zu häufig wird vergessen, daß wissenschaftlicher undtechnischer Fortschritt die vielfältige Produktion von hochwertigen, sicheren und dabei preisgünstigen Lebensmitteln erstermöglichte. Die Gentechnik ist innerhalb der Agrarproduktion und der Lebensmittelverarbeitung nur ein Teilaspekt. DieGentechnik wird häufig nur in Verbindung mit Verfahrensoptimierungen, Rationalisierungen und Gewinnsteigerunggesehen. Zweifellos sind diese Punkte Triebkräfte für den Einsatz gentechnischer Verfahren, aberProduktverbesserungen, Kostenreduzierung und Wettbewerbsfähigkeit sollten in einem immer enger werdenden undweltumspannenden Angebotsmarkt die richtige Beachtung finden. Unmittelbarer Nutzen wird sich für alle aus denMöglichkeiten zur Verbesserung der ernährungsphysiologischen Wertigkeit von Nahrungsmitteln und der Entwicklungneuer verbesserter diätetischer Lebensmittel sowie der Reduzierung gesundheitlicher oder mikrobieller Risiken ergeben.Daneben eröffnet die Verwendung von transgenen Organismen Chancen zur Umweltentlastung in Landwirtschaft undLebensmittelproduktion, zur ökonomischeren Nutzung unserer natürlichen Ressourcen sowie zum verbesserten Erhaltvon wertgebenden Inhaltsstoffen bei der Verarbeitung von Rohstoffen. In der nachfolgenden Tabelle (Tab. 3) sindChancen und Nutzen der Gentechnik zusammengefaßt, wobei einige der Aspekte bereits nutzbringend umgesetzt wordensind.Die Gentechnik unterstützt die klassische Pflanzenzüchtung zur Verbesserung der Produktivität und Ertragssicherung, zurErhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber viralen oder pilzlichen Erkrankungen und zur Toleranz gegenüberSchadinsekten. Neben den reinen agronomischen Merkmalen werden gezielt Inhaltsstoffe verändert, einerseitshinsichtlich ihrer ernährungsphysiologischen Bedeutung und dem vorbeugenden Gesundheitsschutz (Reduktion vonHerzkreislauferkrankungen, Krebsprevention und Lebensmittellallergien) und andererseits hinsichtlich als nachwachsendeRohstoffe (Fasern, Öl, Stärken) zur Erschließung neuer Einnahmequellen für landwirtschaftliche Betriebe.      Tab. 3: Chancen und Nutzen der Gentechnik im Agrar- undLebensmittelsektor Umsetzung ernährungswissenschaftlicher ErkenntnisseÄnderungen im FettsäuremusterErhöhung des Ballaststoffgehaltes Erhöhung des Gehaltes an natürlichen Antioxidantien undVitaminen <LI TYPE="

Chancen der Gentechnik bei Lebensmitteln [online]

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