DE4426496A1 - Verfahren zur Prüfung von ausgerüsteten Textilien/Bekleidungsstücken auf ökotoxikologische Unbedenklichkeit durch Bioindikation über Bakterienhemmteste - Google Patents

Description

Gestiegenes Umweltbewußtsein und zunehmende Sensibilität der Bevölkerung gegenüber der Art und Weise, wie Produkte gefertigt werden und in welchem Zustand sie in den Gebrauch gelangen, haben in Zeitungen, Funk und Fernsehen auch Textilien nicht ausgelassen und die Frage aufgeworfen, wieweit man sich beim Tragen von ausgerüsteten Textilien gesundheitlich belastet.

Die Bedeutung einer solchen Betrachtungsweise geht beispielsweise auch daraus hervor, daß das Bundesministerium für Gesundheit am 15. Oktober 1993 ein Forschungsvorhaben "Entwicklung praxisgerechter Modelle für die Exposition mit chemischen Stoffen aus Textilien" öffentlich ausgeschrieben hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bereits ein solches Modell. Die Verfahrensweise nach Anspruch 8 ist aufgrund seiner einfachen Beobachtungstechnik sogar für die Überprüfung im Textilveredlungsbetrieb selbst, also für die direkte Produktionsüberwachung vor Ort geeignet.

Aus Kreisen sowohl der Verbraucher als auch der Textilerzeuger, vorwiegend im deutschsprachigen Raum, gibt es neuerdings Interesse an verbraucher- und umweltfreundlich-geprüften Textilien/Bekleidungsstücken. Für Lederartikel wird dies ebenfalls angestrebt, etwa wegen der Gefahr der Konservierung mit im Ausland noch häufig verwendetem und in Deutschland verbotenem Pentachlorphenol. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch darauf anwendbar.

Dabei wird als Ziel verfolgt, die Verbraucherfreundlichkeit textiler Erzeugnisse/Bekleidungsstücke und die Unbedenklichkeit von Produktionsverfahren im Hinblick auf die Umwelt herauszustellen und zu fördern. Drei verbreitete Signets (Öko-Tex, M.S.T.=Markenzeichen schadstoffgeprüfter Textilien und M.U.T.=Markenzeichen umweltschonende Textilien; die Aktualität dieser Prüfungsansätze wird noch dadurch verdeutlicht, daß sich diese drei gegenwärtig bedeutendsten Signet-Geber im Frühjahr 1994 zu einer Vereinigung zusammengeschlossen haben und gegenseitige Anerkennungsmodalitäten ausarbeiten).

Kernpunkte dieser Signets sind chemisch-analytische Prüfungen auf bestimmte, als schädlich eingestufte Chemikalien, wie Formaldehyd, Schwermetalle, Pestizide, als cancerogen eingestufte Amine enthaltende Farbstoffe (vom Benzidin und benzidin-ähnlichen Aminen abgeleitete Azofarbstoffe).

Mit den bisherigen Prüfungen für ökotoxikologisch unbedenkliche Textilien/Bekleidungsstücke wird das eigentliche Ziel, die tragephysiologische Eigenschaft, nicht abgeprüft. Dafür gibt es allerdings auch bisher keine Testmöglichkeit. Versuche an Menschen sind aus vielerlei Gründen so weder durchführbar noch einfach zu bewerten.

Auf humanmedizinischem Sektor, wo der Mensch ebenfalls im Zentrum steht, hat man eine Fülle ähnlicher Probleme durch Teste an Bakterien bearbeitet und zu einem großen Teil auch schon gut lösen können, beispielsweise die Chemikalienprüfung auf erbgutverändernde Eigenschaften.

Bioindikationsteste umfassen in der Regel eine Vielzahl von Komponenten gleichzeitig, sind also integrierend, dabei hoch empfindlich und zeichnen sich überdies häufig auch noch durch Schnelligkeit und Preiswürdigkeit gegenüber chemischen Bestimmungsverfahren aus.

Ferner kann es bei Komponenten auf Textilien/Bekleidungsstücken im Sinne einer ökotoxikologischen Belastung nur um Anteile gehen, die auch beweglich sind, also von der Faser in den Körper des Tragenden übergehen können.

Mit den bisherigen Prüfungen für ökotoxikologische Unbedenklichkeit bei Textilien wird einerseits nicht nach Bioverfügbarkeit differenziert und andererseits auch nur ein Bruchteil der infrage kommenden Schadstoffe erfaßt, beispielsweise keine hautreizenden Detergentien, obgleich von diesen Verbindungen häufig Irritationen ausgehen können, wie durch den Kaninchenaugen-Reiztest für Tenside zur Kosmetikaherstellung bewiesen wird.

Außerdem beschränken sich einige Signets auf natürliche Fasern. Diese Einschränkung ist sehr einseitig und entspricht weder der Marktverteilung der Faserarten (nahezu 50% der zu Textilien verarbeiteten Fasern sind synthetischer oder halbsynthetischer Herkunft, von den noch zahlreicheren Mischungen ganz zu schweigen) noch der nutzungsgemäßen Bedeutung.

Idee und Grundlage des hier angewandten Testes ist das Heranziehen einer bei Bakterien weit verbreiteten Reaktion, beispielsweise der Reduktion von Dimethylsulfoxid zu dem sehr leicht quantifizierbaren Dimethylsulfid. Diese auf einer Reduktion beruhende Stoffwechselleistung wird durch sehr viele Einflüsse empfindlich gehemmt. Der eigentliche Test wird so ausgeführt, daß man zuvor keimfrei gemachte Proben (wäßrige Extrakte von Textilien/Bekleidungsstücken) mit Bakterien und Nährlösung versetzt und einen Tag später auf das gebildete Produkt prüft, beispielsweise Dimethylsulfid. Die gegenüber dem Blindversuch eingetretene Hemmung wird als Schädlichkeit ausgedrückt.

Eine weitere einfache Möglichkeit besteht darin, ein biolumineszierendes Bakterium zu verwenden und statt der Dimethylsulfidbildung die Biolumineszenz zu messen. Das Ausmaß der Biolumineszenz ist abhängig vom aktuellen ATP-Spiegel in der Bakterienzelle und geht bei ATP-Mangel als Folge gehemmten Gesamtstoffwechsels zurück. Die Biolumineszenzhemmung ist bereits nach 5, besser nach 30 Minuten verläßlich meßbar.

Die Erfindung ist insofern überraschend, als mit einer einzelnen Reaktion hemmende Auswirkungen vieler in der Textilveredlung üblicher Chemikalien erfaßt werden und dies zugleich in Konzentrationen, wie sie von den bisher bekannten Signets nur durch eine Vielzahl von Einzelprüfungen erzielt werden können, außerdem, daß sie über einen erweiterten Bereich (Tenside) hinausgreift und noch die Bioverfügbarkeit als letztlich auch tragephysiologisch entscheidenden Vorgang berücksichtigt.

Belastete Lösungen können entsprechend verdünnt werden. Die Verdünnung, bei der sich eine 20%ige Hemmung ergibt, kann noch als in Ordnung befindlich angesehen werden. In Analogie zu einem Bakterienhemmtest für Abwasser scheint auch hier die 20%-Grenze bei einem 1 : 20-Extrakt eine Art Signifikanzgrenze abzugeben.

Mit dieser Möglichkeit bietet sich zugleich eine vorteilhafte Überwachungsmethode für die textile Produktion an. Für die Biolumineszenzhemmung ist die Verfahrensweise so einfach, daß sie vielfach bereits im Produktionsbetrieb selbst durchgeführt werden und daher noch zu einer Qualitätsabsicherung vor der Auslieferung des Produktes herangezogen werden kann. Die Bestimmung der Dimethylsulfidbildung erfordert dagegen etwas mehr Zeit und einen höheren Aufwand bezüglich Verfahrensüberwachung, ist aber in einigen Fällen noch empfindlicher.

Die bisher zur Signet-Verleihung eingesetzten analytischen Verfahren benötigen alle einen ungleich größeren Aufwand an Geräten und Zeit und sind deshalb mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise auch von dieser Seite nicht vergleichbar.

Die im erfindungsgemäßen Vorgehen verwendeten Bakterien reagieren außerdem auf die in der Textilveredlung angewendeten Hilfsstoffe und ihre im Abwasser anzutreffenden Konzentrationen. Sie werden auch mit Erfolg bereits zur Abwasserüberwachung im Sinne der Toxizitätsprüfung gegen Abwasserbakterien eingesetzt (DIN 38 412 Teil 32).

Ein Vergleich von Dimethylsulfid-Bildung und Biolumineszenzhemmung ist in Fig. 2 für die Prüfung verschiedener Abwasserteilströme in einem Textilveredlungsbetrieb mit Färberei und Druckerei wiedergegeben.

Beschreibung eines Beispiels gemäß Fig. 1 (s. Anhang Seite 10)

Zur Bestimmung der Hemmung der Dimethylsulfidbildung aus Dimethylsulfoxid wird 1 g Materialprobe (1) mittels Schere oder Fasermühle auf ca. 1 mm zerkleinert (2), ein wäßriger Auszug (3) im Verhältnis 1 : 20 durch Behandeln über 15 Minuten im Ultraschallbad (4) gewonnen. Zur Abtötung von der Probe mitgebrachter, fremder Bakterien werden 100 µl 1 N HCl (5) dem von Fasern abdekantierten Extrakt zugefügt (6) und alles in ein Head Space-Gläschen (11) zur Gas-Chromatographie eingefüllt. Nach einer Wartezeit von 5 Minuten (ausreichend zur Abtötung von Bakterien) werden 150 µl sterile Nährlösung mit einem Gehalt an Dimethylsulfoxid (7) in das Head Space-Gläschen gegeben (12), wiederum 5 Minuten gewartet und 100 µl 1 N NaOH (8) zur Neutralisation zugefügt. Schließlich werden 50 µl spezieller Phosphatpuffer (9) zugegeben sowie 100 µl Bakterienkultur mit 1 Mio. Keime/ml (10).

Für die bakterielle Bildung des Dimethylsulfids wird bei 25°C 20 Stunden inkubiert (14) und anschließend gaschromatographisch das Dimethylsulfid bestimmt und mit der unbelasteten Kontrolle verglichen. Die Minderung der Dimethylsulfidmenge ist ein Maß für die Hemmung des Bakterienstoffwechsels und somit auch ein Maß für einen schädigenden Einfluß.

Für die Bestimmung der Biolumineszenzhemmung wird im Schritt (10) entsprechend eine aerob angezüchtete Bakterienkultur eingesetzt und nach halbstündiger Inkubation bei 15°C die Biolumineszenz im Vergleich zur unbelasteten Probe gemessen.

Der Rückgang der Biolumineszenz als Ausdruck eines gesunkenen ATP-Spiegels ist ein Maß für den schädlichen Einfluß der Probe. Anstelle der Head Space-Gläschen in den Schritten (11) bis (14) wird eine Küvette zur Biolumineszenzmessung verwendet. Die in solchen Verfahren üblicherweise gewählte niedrige Inkubationstemperatur gewährleistet in der kurzen Behandlungszeit, daß eine Bakterienvermehrung nahezu nicht aufkommt und so nur die Stoffwechselleistung der eingemessenen Koloniezahl in Erscheinung tritt.

In noch einfacherer Form und mit etwas geringerem Genauigkeitsanspruch kann auch bereits nach 5 Minuten die Biolumineszenz gemessen werden.

Es gibt fakultativ anaerobe Bakterien, die für beide Testarten, also die anaerobe Dimethylsulfidbildung und die aerobe Biolumineszenz, eingesetzt werden können, beispielsweise Bacterium phosphoreum.

Fig. 1 zeigt ein besonders gut durchzuführendes und empfindlich ansprechendes Ausführungsbeispiel nach Anspruch 1-8.

Ergebnisbeispiele an Textilien sind in Tabelle 1 aufgeführt und eine Aufstellung vergleichbarerer Toxizitätswert in Tabelle 2.

Tabelle 1

Hemmwerte im Dimethylsulfoxid-Dimethylsulfid-Hemmtest bei Warenproben aus dem Sortiment naturbelassener Artikel aus Naturfasern und anderer Textilmaterialien/Bekleidungsstücken

Tabelle 2

EC₅₀-Werte bezüglich Schwermetall-Intoxikation bei verschiedenen Bioindikatoren: Goldorfe, Biolumineszenz-Test und DMS-Test

Claims (8)

1. Verfahren zur Prüfung auf ökotoxikologische Unbedenklichkeit bei ausgerüsteten Textilien/Bekleidungsstücken, dadurch gekennzeichnet, daß ein wäßriger Auszug des Textils/Bekleidungsstückes einem Bakterienhemmtest unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bakterien eingesetzt werden, die auch zur Prüfung von Textilhilfsmitteln auf Abwasserverträglichkeit herangezogen werden, und zwischen sowohl Aerobier wie Anaerobier und fakultativ aerob/anaerob wachsende Bakterien.

3. Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß eine spezifische Stoffwechselleistung gemessen wird, beispielsweise die Umwandlung von Dimethylsulfoxid in Dimethylsulfid.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei fakultativ anaerob lebenden Bakterien, wie Photobacterium phosphoreum, eine Empfindlichkeitssteigerung durch Anzucht in aerobem Milieu und Übergang in die anaerobe Phase durch Zusatz eines Reduktionsmittels erreicht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel ein leicht verwertbarer Zucker wie Glucose oder Fructose oder auch Ascorbinsäure verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß von der Textilprobe/Bekleidungsstück eingeschleppte, fremde Bakterien durch eine vorgeschaltete Behandlung des wäßrigen Probenextrakts mit starker Säure oder starker Lauge und anschließender Neutralisation abgetötet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Untersuchung ein wäßriger Auszug im Verhältnis 1 : 2 bis 1 : 20 gewählt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß als Stoffwechselleistung die Hemmung der Biolumineszenz einer biolumineszierenden Bakterienart herangezogen wird.
Fig. 1 zeigt ein besonders gut durchzuführendes und empfindlich ansprechendes Ausführungsbeispiel nach Anspruch 1-8.