Mythos Popcorn-Lunge: Diacetyl in E-Liquids
Seit Dezember 2015 werden die Begriffe „E-Zigaretten“, „Diacetyl“ und „Popcorn-Lunge“ in der öffentlichen Wahrnehmung immer wieder gemeinsam genannt – oft mit alarmierendem Unterton. Ziel dieses Beitrags ist es, die aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnisse mit kritischen Analysen abzugleichen, um insbesondere unter Dampfern bestehende Unsicherheiten auszuräumen. Viele Konsumenten haben genug von diesem hartnäckigen Mythos, während andere durch die mediale Darstellung weiterhin verunsichert bleiben.
Der Ursprung dieser Debatte liegt in zwei aufeinanderfolgenden Veröffentlichungen: Am 09.12.2015 erschien auf Stern.de der Artikel „Gefährliche Chemikalien in E-Zigaretten gefunden“, gefolgt von der BILD am 11.12.2015 mit der Schlagzeile „Von E-Zigaretten kriegt man eine Popcorn-Lunge“. Beide Beiträge stützten sich auf eine Untersuchung von Forschern der Harvard University, die den Verdacht nahelegte, Liquids für E-Zigaretten könnten Diacetyl enthalten und dadurch eine Bronchiolitis obliterans – umgangssprachlich Popcorn-Lunge – auslösen. Entscheidend ist jedoch: Die Harvard-Studie war in ihrer Formulierung konsequent vorsichtig, sprach nur im Konjunktiv und lieferte keinerlei eindeutigen Beleg für einen ursächlichen Zusammenhang zwischen Diacetyl in Liquids und dieser seltenen Lungenerkrankung.
Nicht die Studie ist das Problem, sondern die Berichterstattung
In der öffentlichen Berichterstattung blieb von den ursprünglichen, differenzierten Studienergebnissen praktisch nichts mehr übrig. Stattdessen dominierten Schlagworte wie „hochgradig giftig“ oder „massiv gesundheitsgefährdend“ die Schlagzeilen. Dabei wurde kaum beachtet, dass von schätzungsweise 7.000 damals in den USA erhältlichen Liquids lediglich 51 überhaupt untersucht wurden. Von diesen 51 Proben waren wiederum 33 völlig frei von Diacetyl oder wiesen lediglich einen extrem geringen Wert von etwa 2,3 Mikrogramm (µg) auf – eine Menge, die aus gesundheitlicher Sicht als unbedenklich gilt. Diese Resultate überraschten kaum, denn die meisten, hochwertigen Liquids enthalten in der Regel gar kein Diacetyl, und viele europäische Hersteller verzichten seit Jahren konsequent auf den Einsatz dieser Substanz.
Die restlichen 18 getesteten Liquids enthielten im Schnitt rund 9 µg Diacetyl. Ob ein solcher Wert überhaupt ein Risiko darstellt, ist fraglich – insbesondere, wenn man ihn ins Verhältnis zu Tabakzigaretten setzt. Denn eine einzige herkömmliche Zigarette enthält etwa 750-mal mehr Diacetyl als die getesteten Liquids. Dennoch nutzten manche Medien diese Daten, um Zweifel an der vielfach bestätigten Erkenntnis zu säen, dass E-Zigarettendampf erheblich weniger schädlich ist als Tabakrauch. Diese Diskrepanz und weitere Ungereimtheiten wurden unter anderem durch eine detaillierte Analyse der Harvard-Studie von Prof. Michael Siegel von der Boston University offengelegt. Besonders aufschlussreich ist in diesem Zusammenhang auch eine kritische Bemerkung von Prof. Jean-Francois Etter von der Universität Genf, die verdeutlicht, wie problematisch es sein kann, wenn Menschen ungeprüften, tendenziösen Schlagzeilen mehr vertrauen als fundierter Wissenschaft.
„Weniger Raucher steigen um. Und wenn weniger umsteigen, sterben mehr“
Wir wollen dieses Zitat zwar nicht als unumstößliche Tatsache präsentieren, doch es verdeutlicht eindrucksvoll, mit welcher Deutlichkeit selbst renommierte Wissenschaftler die verbreiteten Behauptungen über einen angeblichen Zusammenhang zwischen dem Konsum von E-Zigaretten und der sogenannten Popcorn-Lunge infrage stellen.
Was ist eine Popcorn-Lunge eigentlich?
Der Name verrät es bereits: Diacetyl findet vor allem beim Aromatisieren von Mikrowellenpopcorn Verwendung.
Es fällt besonders ins Auge, dass der Begriff „Popcorn-Lunge“ nahezu parallel zur wachsenden Verbreitung der E-Zigarette an Popularität gewonnen hat – was den Eindruck erweckt, beide Phänomene stünden in direktem Zusammenhang. Dabei stammt der Ausdruck ursprünglich aus einem völlig anderen Bereich, nämlich der industriellen Herstellung von Mikrowellen-Popcorn. In diesem Herstellungsprozess wird häufig Diacetyl verwendet – eine organisch-chemische Verbindung aus Ketonen und Diketonen, die einen intensiven, butterähnlichen Geschmack und Geruch erzeugt und somit ein wesentlicher Bestandteil des typischen Popcorn-Aromas ist.
Um das Jahr 2005 machten medizinische Untersuchungen deutlich, dass Fabrikarbeiter, die über längere Zeiträume hohen Konzentrationen von Diacetyl ausgesetzt waren, vermehrt an einer seltenen, aber schweren Lungenerkrankung namens Bronchiolitis obliterans erkrankten. Diese Erkrankung, die umgangssprachlich als „Popcorn Worker’s Lung“ bezeichnet wurde, ist durch eine irreversible Schädigung und Vernarbung der kleinsten Atemwege gekennzeichnet. Die Folgen sind dauerhafte Atemnot, chronischer Husten und in besonders schweren Fällen sogar Atemstillstand.
Der Name „Popcorn-Lunge“ hat sich seitdem in der medialen Berichterstattung festgesetzt und wird heute von Kritikern der E-Zigarette gerne aufgegriffen, um einen negativen Bezug herzustellen. Dabei wird oft ignoriert, dass die ursprünglichen Krankheitsfälle in einem völlig anderen Umfeld entstanden sind und nichts mit dem Dampf von E-Zigaretten zu tun hatten. Noch dazu enthalten viele moderne Liquids gar kein Diacetyl mehr – und selbst in jenen, in denen es vorkommt, liegen die Konzentrationen weit unterhalb der Werte, die in den Popcorn-Fabriken gemessen wurden und gesundheitlich bedenklich sein könnten. Somit wird ein ernstes medizinisches Problem aus seinem ursprünglichen Kontext gerissen und für eine Argumentation genutzt, die in diesem Zusammenhang wissenschaftlich kaum haltbar ist.
E-Zigarette & Tabakzigarette – der Vergleich
Wie bereits erläutert, ist Diacetyl – das charakteristische Butteraroma – längst nicht in allen E-Liquids vorhanden. In jenen, die es tatsächlich enthalten, wurde in der Harvard-Untersuchung ein durchschnittlicher Wert von rund 9 µg gemessen. Doch ist diese Menge wirklich bedenklich? Um das einschätzen zu können, lohnt sich ein direkter Vergleich mit Tabakrauch. Denn auch herkömmliche Zigaretten enthalten Diacetyl – und zwar in deutlich höheren Konzentrationen.
Während der Gehalt in E-Liquids mit durchschnittlich 9 µg eher gering ausfällt, liegt die Belastung in einer einzelnen Tabakzigarette zwischen etwa 301 und 433 µg. Das bedeutet: Der Diacetylgehalt ist im Tabakrauch ungefähr 750-mal höher als im getesteten E-Liquid. Umgerechnet auf den täglichen Konsum entspricht das bei einer Schachtel pro Tag einer Aufnahme von 6.020 bis 8.660 µg – gegenüber gerade einmal 9 µg beim täglichen Dampfen, sofern das Liquid überhaupt Diacetyl enthält. Selbst das in der Studie am höchsten belastete Aroma, „Pfirsich Schnaps“ mit etwa 230 µg, liegt noch deutlich unter den Werten einer Tabakzigarette. An diesem Punkt drängt sich die Frage auf, warum nicht weit mehr Raucher an Bronchiolitis obliterans erkranken, wenn die tatsächliche Belastung beim Rauchen so immens höher ist.
Die Erklärung dafür ist im Grunde recht simpel: Nach aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen gibt es keinen nachweisbaren Zusammenhang zwischen den in manchen E-Liquids gemessenen Diacetylmengen und dem Auftreten von Bronchiolitis obliterans. Diese Einschätzung gilt ebenso für den oft vermuteten Zusammenhang zwischen der Erkrankung und der Arbeit in der Mikrowellenpopcorn-Herstellung wie auch für den Konsum herkömmlicher Tabakzigaretten. Selbst das von den Harvard-Forschern am höchsten gemessene Liquid mit einem Diacetylgehalt von 230 Mikrogramm wird nach heutigem Forschungsstand nicht als unmittelbares Gesundheitsrisiko eingestuft. Im Folgenden finden Sie die vollständige Übersicht aller von den Harvard-Wissenschaftlern analysierten Liquids, inklusive der gemessenen Werte, um die Ergebnisse transparent nachvollziehen zu können.
| Flavor | Brand | Flavor Type | Diacetyl (2,3-butanedione) | 2,3-pentanedione | Acetoin |
|---|---|---|---|---|---|
| Classic | A | Tobacco | 3.9 | 1.0 | 37.5 |
| Classic | A | Tobacco | <LOD | <LOD | <LOD |
| Menthol | A | Other | <LOD | <LOD | <LOD |
| Menthol | B | Other | <LOD | <LOD | <LOD |
| Original | B | Tobacco | <LOD | <LOD | <LOD |
| Cherry Crush | C | Fruit | <LOQ | <LOD | 9.0 |
| Cherry Crush | C | Fruit | 14.7 | 3.4 | 165.6 |
| Classic | C | Tobacco | <LOD | 0.8 | 18.1 |
| Java Jolt | C | Brown | 21.5 | 7.4 | 212 |
| Menthol | C | Other | 8.3 | 2.7 | 18.3 |
| Peach Schnapps | C | Cocktail | 238.9 | 64.4 | 529.2 |
| Pina Colada | C | Cocktail | 27.0 | 7.1 | 45.5 |
| Pina Colada | C | Cocktail | 1.6 | <LOD | 130 |
| Pina Colada | C | Cocktail | <LOD | <LOD | <LOD |
| Pina Colada | C | Cocktail | <LOD | <LOD | 16.5 |
| Vanilla | C | Brown | 0.9 | 0.9 | <LOD |
| Gold | D | Tobacco | 5.9 | <LOD | 39.8 |
| Gold | D | Tobacco | 0.6 | <LOD | 7.0 |
| Menthol | D | Other | 4.9 | <LOQ | 9.6 |
| Pomegranate | D | Fruit | <LOD | 0.2 | 11.9 |
| Pomegranate | D | Fruit | 6.9 | <LOD | 41.4 |
| Vanilla Bean | D | Brown | 6.7 | <LOD | 13.1 |
| Bad Apple | E | Fruit | 6.0 | <LOD | <LOQ |
| Banana | E | Fruit | <LOD | <LOD | <LOQ |
| Cin | E | Other | 38.4 | 23.4 | <LOQ |
| Iced Berry | E | Fruit | 6.6 | <LOD | 33.4 |
| Iced Berry | E | Fruit | 2.6 | <LOD | 17.3 |
| Just Guava | E | Fruit | <LOQ | <LOD | 7.3 |
| Kick! | E | Brown | 20.0 | <LOD | 19.1 |
| Lime and Coconut | E | Fruit | 10.3 | <LOD | 77.9 |
| Peach Pit | E | Fruit | <LOD | <LOD | 6.1 |
| Snap! | E | Fruit | 1.09 | 3.4 | 88.2 |
| Strawberry | E | Fruit | <LOQ | <LOD | 5.2 |
| Cherry | F | Fruit | 4.2 | <LOD | 35.6 |
| Double Apple Hookah | F | Fruit | 21.1 | 2.3 | <LOD |
| Franks Lemon Lime | F | Fruit | 4.2 | 1.1 | 47.3 |
| Grape Hookah | F | Fruit | 1.5 | 1.6 | 27.6 |
| Orange Mint | F | Fruit | 1.1 | <LOD | 27.9 |
| Peach | F | Fruit | 8.3 | <LOD | 117.5 |
| Pina Colada | F | Cocktail | 11.6 | 0.7 | 55.8 |
| Watermelon | F | Fruit | 13.3 | 1.4 | 224.3 |
| Watermelon | F | Fruit | 7.4 | <LOD | 72.5 |
| Bluewater Punch | G | Fruit | 6.7 | <LOD | 20.5 |
| Cherry Lava | G | Fruit | 4.4 | <LOD | 2.1 |
| CooCoo Coconut | G | Brown | 1.0 | <LOD | 19.5 |
| Milk Chocolate | G | Brown | 9.7 | <LOD | 31.9 |
| Pineapple Punch | G | Fruit | <LOD | <LOD | <LOD |
| Waikiki Watermelon | G | Fruit | 4.4 | <LOQ | 2.1 |
| Alien Blood | H | Fruit | <LOD | 1.94 | 8.4 |
| Carmel Popcorn | H | Brown | 0.3 | 4.6 | 1.3 |
| Cupcake | H | Brown | <LOD | <LOD | 12.2 |
| Energy Drink | H | Other | 0.9 | <LOD | 114.4 |
| Fruit Squirts | I | Fruit | 0.9 | <LOD | 26.1 |
| Oatmeal Cookie | H | Other | 2.2 | 4.2 | <LOD |
| Bubble Gum | I | Fruit | <LOD | <LOD | <LOD |
| Cheesecake | I | Dairy | 0.9 | <LOD | <LOD |
| Cola | I | Brown | <LOQ | 0.2 | 3.7 |
| Cotton Candy | I | Fruit | 0.8 | <LOD | 8 |
| Tutti Frutti | I | Fruit | 9.3 | 0.8 | 24.7 |
Erläuterung der Angaben: Alle Werte sind in Mikrogramm (µg – ein Millionstel Gramm) angegeben. LOD (Limit of Detection) beschreibt die Nachweisgrenze – ab diesem Wert lässt sich allgemein bestätigen, dass ein bestimmter Stoff vorhanden ist. LOQ (Limit of Quantification) gibt die Bestimmungsgrenze an – ab diesem Punkt kann die exakte Menge eines Stoffes zuverlässig ermittelt werden. Ein Wert von <LOD bedeutet, dass der Stoff entweder gar nicht vorhanden ist oder in einer Menge unterhalb von 0,05 µg liegt. Ein Wert von <LOQ weist darauf hin, dass zwar eine Menge zwischen 0,05 und 2,3 µg vorhanden sein kann, diese aber nicht präzise quantifiziert werden konnte.
Was sind „zu hohe“ Dosen Diacetyl und führen sie zwangsläufig zur Popcorn-Lunge?
Einer umfassenden und gut aufbereiteten Analyse der Harvard-Studie zufolge liegt die Menge, ab der ein gesteigertes Risiko für das Auftreten einer sogenannten Popcorn-Lunge (Bronchiolitis obliterans) angenommen werden kann, bei etwa 2.864 Mikrogramm Diacetyl pro Tag. Dieser Schwellenwert basiert auf der Auswertung des geringsten dokumentierten Werts, dem ein bestätigter, in einer Popcornfabrik tätiger Patient mit BO ausgesetzt war.
Zur Veranschaulichung: Ein langjähriger Raucher, der täglich eine Schachtel mit rund 20 Tabakzigaretten konsumiert hat, nahm damit zwischen etwa 6.020 und 8.660 Mikrogramm Diacetyl pro Tag auf. Wechselt diese Person auf E-Zigaretten, sinkt die tägliche Aufnahme drastisch – nämlich auf nur rund 9 Mikrogramm. Diese Zahl stammt direkt aus der offiziellen Harvard-Studie. Das bedeutet, dass ein Umsteiger im Vergleich zu seiner Zeit als Raucher bis zu 962-mal weniger Diacetyl aufnimmt. Der von Joseph G. Allen und seinem Forschungsteam ermittelte Durchschnittswert von 9 Mikrogramm pro Liquid liegt somit weit entfernt von einem kritischen Wert, der als Gesundheitsrisiko gelten könnte.
Angesichts der Tatsache, dass der niedrigste dokumentierte Wert bei einem Erkrankten bei rund 2.900 Mikrogramm lag, könnte man vermuten, dass Raucher theoretisch stärker gefährdet sind als Dampfer. Die wissenschaftliche Datenlage spricht jedoch dagegen: Eine gezielte Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Diacetyl, Acetylpropionyl und Bronchiolitis obliterans kam zu dem eindeutigen Ergebnis, dass sich kein ursächlicher Zusammenhang zwischen diesen Stoffen und der Erkrankung nachweisen lässt.
„Further, because smoking has not been shown to be a risk factor for bronchiolitis obliterans, our findings are inconsistent with claims that diacetyl and/or 2,3-pentanedione exposure are risk factors for this disease.“
– Quelle: Die Studie „Diacetyl and 2,3-pentanedione exposures associated with cigarette smoking: implications for risk assessment of food and flavoring workers.“
Eine zusätzliche Untersuchung stellt sogar die lange Zeit vertretene Annahme infrage, dass ein direkter Zusammenhang zwischen der Herstellung von Mikrowellenpopcorn und dem Auftreten von Bronchiolitis obliterans (BO) besteht – und schließt diesen teilweise aus. Gemeint ist hier die Studie mit dem Titel „Evaluation of pulmonary function within a cohort of flavorings workers“, in der die Lungenfunktion einer Gruppe von Mitarbeitern aus der Aromen- und Geschmacksstoffproduktion detailliert analysiert wurde. Die Ergebnisse lassen erkennen, dass der alleinige Einsatz von Diacetyl in diesem Arbeitsumfeld nicht zwangsläufig für die Entstehung der Krankheit verantwortlich gemacht werden kann.
Ergänzend dazu kommt eine weitere Untersuchung aus dem Jahr 2014 von den Forschern B. Starek-Swiechowicz und A. Starek zu einem ähnlichen Schluss. Zwar räumen sie ein, dass Diacetyl grundsätzlich als ein möglicher Faktor im komplexen Ursachenmix für BO in Betracht gezogen werden kann, sehen jedoch keine Gefahr bei den in der Praxis üblichen Konzentrationen – insbesondere nicht, wenn es sich um bereits verarbeitete Produkte handelt. Diese Ergebnisse relativieren die zuvor oft vereinfachte Darstellung erheblich und legen nahe, dass das tatsächliche Risiko in realen Anwendungsszenarien deutlich geringer einzuschätzen ist, als es in der öffentlichen Wahrnehmung häufig dargestellt wird.
Europäische Dampfer sind auf der sicheren Seite
Aus diesem Grund setzen verantwortungsbewusste und qualitativ orientierte Hersteller bei der Produktion von Liquids konsequent keine Butteraromen ein. Für Konsumenten in Europa besteht ohnehin ein zusätzlicher Schutz, da hiesige Produzenten bereits seit vielen Jahren vollständig auf die Verwendung von Diacetyl verzichten. Bemerkenswert ist zudem, dass die Harvard-Studie ausschließlich Liquids aus den USA untersuchte. Daraus ergibt sich die berechtigte Frage, inwiefern ihre Ergebnisse überhaupt für den europäischen Markt relevant sind – und weshalb die mediale Reaktion hierzulande dennoch besonders ausgeprägt ausfiel. Einen weiteren Schutzmechanismus bietet die EU-Tabakprodukterichtlinie (2014/40/EU), die im Mai 2016 in Kraft trat. Sie schreibt unter anderem einheitliche Produktionsstandards für Liquids innerhalb der Europäischen Union verbindlich vor und sorgt so für zusätzliche Sicherheit.
In der Gesamtbetrachtung lässt sich daher feststellen, dass die in einzelnen Fällen gemessenen Diacetyl-Mengen deutlich unterhalb eines gesundheitlich bedenklichen Bereichs liegen. Für Dampfer in Europa kommt hinzu, dass renommierte Hersteller grundsätzlich weder Diacetyl noch vergleichbare Verbindungen einsetzen. Während Tabakkonsum nachweislich mit einer Vielzahl schwerwiegender Erkrankungen in Verbindung steht, findet sich die Popcorn-Lunge – trotz der im Vergleich 750-fach höheren Diacetyl-Konzentration – nicht auf dieser Liste. Ob dieser Umstand Rückschlüsse auf mögliche Interessen der Unterstützer der Harvard-Studie zulässt, bleibt eine offene Frage, die wir an dieser Stelle nicht beantworten werden.