Chemische Verunreinigungen in Lebensmitteln entstehen durch Umweltverschmutzung, landwirtschaftliche Praktiken, industrielle Verarbeitung und Verpackungsmigration. Im Gegensatz zu mikrobiologischen Gefahren werden chemische Verunreinigungen in der Regel nicht durch Kochen oder thermische Verarbeitung zerstört, sodass Prävention die primäre Kontrollstrategie darstellt. Chemische Verunreinigungen werden allgemein in natürlich vorkommende, umweltbedingte, prozessbedingte oder durch Lebensmittelkontaktmaterialien migrierte Verunreinigungen kategorisiert. Regulatorische Grenzwerte werden auf der Grundlage toxikologischer Bewertungen festgelegt und durch Überwachungsprogramme weltweit durchgesetzt.
Pestizidrückstände stellen eine bedeutende Kategorie chemischer Schadstoffe dar. Organophosphate und Carbamate hemmen die Acetylcholinesterase und werden häufig im Pflanzenschutz eingesetzt, während Organochlorverbindungen wie DDT, obwohl in vielen Ländern verboten, in der Umwelt verbleiben und sich im Fettgewebe anreichern. Für jede Pestizid-Pflanzen-Kombination werden auf der Grundlage guter landwirtschaftlicher Praxis und Bewertungen der ernährungsbedingten Exposition Höchstwerte für Rückstände (MRLs) festgelegt. Überwachungsprogramme zeigen immer wieder, dass die meisten Lebensmittelproben die gesetzlichen Grenzwerte einhalten, obwohl bestimmte importierte Waren und Produkte außerhalb der Saison höhere Verstöße aufweisen.
Schwermetalle wie Blei (Pb), Cadmium (Cd), Quecksilber (Hg) und anorganisches Arsen (As) gelangen über kontaminierten Boden, Wasser und Luft in die Nahrungskette. Blei reichert sich in den Knochen an und verursacht Auswirkungen auf die neurologische Entwicklung, wobei Getreidekörner, Gemüse und Trinkwasser die primären Expositionsquellen sind. Cadmium reichert sich in den Nieren an und kommt in den höchsten Konzentrationen in Schalentieren, Innereien und Blattgemüse vor, die auf kontaminiertem Boden angebaut werden. Quecksilber, insbesondere Methylquecksilber, reichert sich in Raubfischen an und verursacht neurologische Schäden. Arsen, vorwiegend in anorganischer Form in Reis und reisbasierten Produkten, wird als krebserregend für den Menschen eingestuft.
Bei der Lebensmittelverarbeitung und beim Kochen entstehen Prozessverunreinigungen. Acrylamid entsteht aus Asparagin und reduzierenden Zuckern beim Hochtemperaturkochen über 120 °C, vor allem in Kartoffelprodukten, Kaffee und Backwaren. Beim Grillen und Räuchern von Fleisch und Fisch entstehen polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK). Furan entsteht bei der thermischen Verarbeitung von Konserven und Konserven. Chlorpropanole wie 3-MCPD entstehen bei der sauren Hydrolyse von Proteinen und der Raffinierung von Pflanzenölen. Ethylcarbamat kommt in fermentierten Lebensmitteln und alkoholischen Getränken vor. Verpackungsmigranten, darunter Bisphenol A aus Epoxiddosenauskleidungen und Phthalate aus Kunststoffmaterialien, sind weiterhin Bereiche aktiver Forschung und behördlicher Besorgnis. Der Prozess Gefahrenanalyse identifiziert chemische Gefahren im Rahmen von HACCP. Mykotoxine sind eine bedeutende Klasse natürlicher chemischer Schadstoffe. Schwermetalle werden mithilfe der Atomspektroskopie quantifiziert.
