Poniedziałek, 23 Października 2017 roku.

Chemiczne zanieczyszczenia w żywności

Zanieczyszczenia to substancje, które nie zostały dodane do żywności
w sposób zamierzony. Biorąc pod uwagę źródła zanieczyszczeń żywności warto zwrócić uwagę na to, że poza zanieczyszczeniami środowiskowymi czy agrotechnicznymi, również podczas przetwarzania, obróbki, pakowania lub przechowywania żywności mogą powstawać związki zanieczyszczające produkt, tzw. zanieczyszczenia przemysłowe (industrial contaminants). Mają one negatywny wpływ na jakość żywności oraz mogą implikować ryzyko dla zdrowia ludzi. Ze względu na bezpieczeństwo żywności – zarówno na szczeblu europejskim (EFSA)
jak i międzynarodowym (Codex Alimentarius), podejmowane są działania mające na celu minimalizowanie zanieczyszczeń w środkach spożywczych.

Wstęp

Zgodnie z definicją wskazaną w rozporządzeniu Rady (EWG) nr 315/93 z dnia 8 lutego 1993 r. ustanawiającym procedury Wspólnoty w odniesieniu do substancji skażających w żywności, substancja zanieczyszczająca to każda substancja nieumyślnie dodana do żywności, która jest obecna jako rezultat produkcji żywności (w tym działalności prowadzonej w związku z gospodarką roślinną i zwierzęcą,a także weterynaryjną): wytwarzania, przetwarzania, przygotowywania, obróbki, pakowania, opakowywania, transportu lub przechowywania takiej żywności, albo jako efekt skażenia środowiska. Materia obca (np. fragmenty ciał owadów, włosie zwierzęce, itp.) nie jest objęta powyższą definicją. Żywność zawierająca substancje zanieczyszczające w ilości, która z punktu widzenia zdrowia publicznego jest nie do przyjęcia, w szczególności w odniesieniu do poziomu toksykologicznego, nie może być wprowadzana do obrotu. Zawartość zanieczyszczeń powinna być utrzymywana na najniższym poziomie, jaki jest możliwy do osiągnięcia, poprzez stosowanie dobrych praktyk produkcyjnych.

W celu ochrony zdrowia publicznego Komisja Europejska ustanowiła najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych. Limity te są określone w rozporządzeniu Komisji (WE) nr 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r., dla następujących grup zanieczyszczeń najczęściej występujących w żywności:

  • mykotoksyny (aflatoksyna, ochratoksyna A, toksyny fuzaryjne, patulina, cytrynina, zearalenon, deoksyniwalenol, fumonizyny oraz przetrwalniki buławinki czerwonej i alkaloidy sporyszu) wytwarzane głównie przez pleśnie z gatunku Aspergillus, Penicillium oraz Fusarium,
  • metale ciężkie (kadm, ołów, rtęć, cyna nieorganiczna, arsen),
  • dioksyny i polichlorowane bifenyle (PCB),
  • wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA),
  • 3–monochloropropano–1,2–diol (3–MCPD),
  • melamina i jej analogi,
  • azotany,
  • toksyny roślinne (kwas erukowy i alkaloidy tropanowe)

Charakterystyka chemicznych zanieczyszczeń żywności pochodzenia przemysłowegoakrylamid, 3–MCPD (3–monochloropropano–1,2–diol), furan, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) i karbaminian etylu (uretan) – powstających na różnych etapach produkcji żywności, przetwarzania lub przechowywania

Akrylamid

Akrylamid (amid kwasu akrylowego) to związek organiczny z grupy amidów. Powstaje podczas termicznego przetwarzania żywności zawierającej skrobię – głównie w trakcie smażenia, pieczenia i grillowania. Akrylamid tworzy się w wyniku reakcji Maillarda (tzw. reakcji enzymatycznego brązowienia) aminokwasów (asparaginy) z cukrami redukującymi (glukoza, fruktoza) w temperaturze powyżej120 ºC. Ilość powstającego akrylamidu zależy od temperatury, czasu pieczenia i smażenia oraz od receptury. Nie potwierdzono dotąd występowania tego związku w produktach surowych (niepoddanych obróbce termicznej) lub gotowanych. Największe ilości akrylamidu występują w smażonych produktach bogatych w węglowodany a ubogich w białko, tj. frytkach, chipsach, chrupkach, pieczywie, płatkach śniadaniowych, biszkoptach, krakersach, tostach i kawie. Akrylamid oraz jego metabolit – glicyamid wykazują działanie kancerogenne, neurotoksyczne i genotoksyczne. Dotąd udowodniono neurotoksyczne działanie tego związku na organizm człowieka, natomiast działanie kancerogenne potwierdzono w badaniach na zwierzętach. Oceny narażenia na akrylamid u ludzi dokonuje się poprzez pomiar adduktów, czyli specyficznych związków powstałych w wyniku połączenia akrylamidu z hemoglobiną lub DNA .

Toksyczność akrylamidu i jego metabolitu – glicydamidu

Według badań naukowych 30% spożywanej żywności zawiera akrylamid, co stanowi problem ze względu na zagrożenie zdrowotne dla całej populacji ludzi. Zawartość akrylamidu w produktach spożywczych jest różna i wynosi średnio od
31 µg/kg w przetworzonych produktach zbożowych dla dzieci do 1350 µg/kg w substytutach kawy. Badania przeprowadzone w krajach członkowskich wykazały, że średnie dzienne spożycie akrylamidu u osób dorosłych wynosi 0,5 mg/kg masy ciała, a w przypadku dzieci 0,6 mg/kg, co wynika z ich mniejszej masy ciała, czyli większej ilości tego związku w przeliczeniu na 1 kg masy ciała oraz większego spożycia przez dzieci produktów zawierających większe ilości akrylamidu – frytek i chipsów. Do tej pory Komisja Europejska, pomimo licznych badań i opinii naukowych, nie ustanowiła akceptowanej dawki akrylamidu spożywanego wraz z żywnością, tak jak w przypadku innych zanieczyszczeń chemicznych. Niemniej jednak KE wydała rekomendację, aby poziom zawartości tego związku w żywności był objęty stałym monitoringiem.

W 2014 r. KE zorganizowała warsztaty dla organizacji producenckich w celu uświadomienia konsumentów jak ważna jest dobra praktyka kulinarna, aby zawartość akrylamidu w przygotowywanych w domu posiłkach była na jak najniższym poziomie. Opracowano również broszury informacyjne dla przetwórców żywności wskazujące sposoby obniżania zawartości akrylamidu w środkach spożywczych. W tym celu zalecane jest np. pieczenie w niższej temperaturze przez dłuższy czas lub blanszowanie frytek przed smażeniem.

MCPD

Związek 3 – monochloropropano – 1,2 – diol (3 – MCPD) jest zaliczany do grupy chloropropanoli. Powstaje w procesie produkcji żywności lub podczas jej przechowywania. Związek ten powstaje jako produkt reakcji termicznej triacylogliceroli, fosfolipidów lub glicerolu  z kwasem solnym. Obecność tego związku po raz pierwszy stwierdzono w hydrolizatach białek roślinnych produkowanychz użyciem kwasu solnego w podwyższonej temperaturze. Inne badania dowiodły, że  3 – MCPD może powstawać również podczas termicznego przetwarzania żywności zawierającej naturalnie występujące lub dodane tłuszcze i sól, np. podczas produkcji pieczywa, mięsa lub ryb. W związku z tym, że 3 – MCPD występuje w hydrolizatach białek roślinnych, które stosowane są jako składniki wzbogacające smak produktów, obecność tego związku potwierdzono w wielu innych produktach spożywczych.

W wyniku badań przeprowadzonych przez Państwowy Zakład Higieny, obejmujących 99 próbek produktów spożywczych takich jak: sosy sojowe, hydrolizaty białka sojowego, zupy w proszku, kostki rosołowe, wyroby piekarskie, chipsy i tłuszcze jadalne, w 15% badanych produktów stwierdzono zawartość 3 – MCPD poniżej 10 μg/kg, w 63% badanych produktów poziom 3 – MCPD wynosił powyżej 10 μg/kg, w 22% badanych próbek produktów spożywczych nie stwierdzono występowania 3 – MCPD. Pod względem toksykologicznym badania przeprowadzone na szczurach wykazały kancerogenne działanie 3 – monochloropropano – 1,2–diolu.

Szczególnie narażone na jego toksyczne działanie są nerki. Pomimo tego, że do tej pory nie potwierdzono szkodliwego wpływu tego związku na organizm ludzki, 3 – MCPD został uznany za potencjalnie kancerogenny dla człowieka.

Komitet Naukowy ds. Żywności (SCF – Scientific Committee on Food) na podstawie badań przeprowadzonych w latach 2009 – 2011 ustanowił, że tolerowane dzienne pobranie (TDI – tolerable daily intake) tego związku wraz z żywnością nie może przekroczyć 2 µg/kg masy ciała. Natomiast maksymalnie dopuszczalny poziom 3 – MCPD dla roślinnych hydrolizatów białkowych i sosów sojowych, określony w rozporządzeniu Komisji (WE) nr 1881/2006, to 20 µg/kg dla produktów w postaci płynnej (zawierających 40% suchej substancji). Ponadto, oprócz 3 – MCPD w żywności mogą występować również inne związki z grupy chloropropanoli, tj. 2 – MCPD (2 – monochloro –1,3 – propoanodiol), 1,3 – DCP  (1,3 – dichloro – 2 – propanol) i 2,3 – DCP (2,3 – dichloro – 2 – propanol).

Furan

Furan jest to organiczny związek heterocykliczny z endocyklicznym atomem tlenu. Powstaje podczas obróbki termicznej żywności, w zamkniętych naczyniach (puszkach, słoikach) w trakcie pasteryzacji lub w naczyniach otwartych podczas gotowania, smażenia, pieczenia, prażenia lub podgrzewania. Dane literaturowe wskazują kilka źródeł powstawania furanu w żywności, m.in.: termiczny rozkład cukrów, reakcja Maillarda cukrów redukujących i ich mieszanin z aminokwasami, termiczny rozkład niektórych aminokwasów oraz termiczne utlenianie kwasu askorbinowego, wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (PUFA) i karotenoidów. Według raportu FDA (Food and Drug Administration) i EFSA (European Food Safety Authority) furan powstaje podczas obróbki termicznej żywności zarówno przygotowywanej w warunkach przemysłowych jak i domowych.

Do tej pory potwierdzono kancerogenne działanie tego związku w badaniach na szczurach, w związku z tym furan uznany jest również jako potencjalnie kancerogenny dla człowieka. Głównym źródłem furanu w diecie dorosłego człowieka jest kawa. Duża zawartość tego związku występuje również w chlebie tostowym. Wysokie zawartości furanu wykrywane są w produktach spożywczych poddanych procesowi pieczenia, takich jak: ciastka, chipsy i skórka chleba, w których stwierdzano nawet do 200 μg/kg tego związku. Według raportu FDA i EFSA obecność furanu w badanych daniach dla niemowląt wynosiła nawet 112 μg/kg. Biorąc pod uwagę, że wielkość narażenia niemowląt w wieku 6 i 9 miesięcy wynosi odpowiednio 1,77 i 1,36 μg/kg masy ciała na dobę, a wartość dziennego akceptowalnego pobrania furanu (ADI–acceptable daily intake) wynosi 2 μg/kg masy ciała na dobę, wartości te nie przekraczają poziomu ADI.

Dla porównania – 1 filiżanka kawy zaparzonej gorącą wodą (220 ml) zawiera średnio 2 μg/kg furanu, podczas gdy przeciętne pobranie wynosi 0,4 μg/porcję. Należy jednak pamiętać, że zawartość furanu w kawie jest skorelowana ze stopniem i czasem jej palenia. W długim procesie palenia kawy, na ciemny kolor
(tzw. dark–roasted coffee), zawartość furanu jest znacznie większa niż w kawie krótko palonej, jasnej (tzw. light–roasted coffee).

W przypadku chleba jasnego tostowego, porcja (130 g) przed procesem tostowania zawiera średnio 175 μg/kg furanu, natomiast po tostowaniu – 260 μg/kg furanu, a pobranie wynosi 33,9 μg/porcję. Oznacza to, że przy spożyciu 4 porcji takiego chleba przez osobę dorosłą (o masie 60 kg) pobrane zostanie 135,6 μg furanu, czyli więcej niż akceptowane dzienne pobranie
(2 μg/kg/dobę x 60 kg = 120 μg/dobę). Zawartość furanu w niektórych produktach (pakowanych w słoiki lub puszki) można ograniczyć poprzez mieszanie podczas podgrzewania, czyli gotowanie w otwartych naczyniach, gdyż związek ten ulatnia się. Brak jednak wystarczających danych w tym kierunku w odniesieniu do wszystkich produktów tego typu

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA)

Wielopierścieniowe (policykliczne) węglowodory aromatyczne (WWA, PWA) stanowią liczną grupę związków organicznych (ok. 10 000), występujących w środowisku. WWA, jako związki występujące w rozmaitych formach strukturalnych w przyrodzie, wykazują silne właściwości genotoksyczne, mutagenne oraz kancerogenne. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne są produktami ubocznymi reakcji zachodzących podczas procesów niepełnego spalania materii organicznej i stanowią bardzo zróżnicowaną grupę zanieczyszczeń, do której zalicza się kilkaset związków chemicznych. Obecność tych związków ma negatywny wpływ na środowisko oraz powoduje szkodliwe efekty zdrowotne, jak również wpływa na pozyskiwaną żywność, w której kumulują się związki szkodliwe. Źródłem zanieczyszczenia żywności WWA jest powietrze, woda jak i gleba – zatem zanieczyszczenia obecne w środowisku. Policykliczne węglowodory aromatyczne mogą być również obecne w żywności w wyniku stosowania procesów takich, jak: wędzenie, ogrzewanie (grillowanie, pieczenie, smażenie), palenie kawy, suszenie nasion (np. rzepaku) i ekstrakcja oleju. Są to najważniejsze źródła zanieczyszczenia WWA produktów takich jak: mięso, ryby, nabiał, kawa, herbata, nasiona i oleje jadalne. Naukowo potwierdzono, że wzrost zawartości WWA w żywności związany jest ze stosowanymi parametrami termicznej obróbki technologicznej. Im wyższa temperatura i dłuższy czas procesu termicznego, tym większa zawartość policyklicznych pochodnych benzenu w gotowym produkcie. Ponadto coraz bardziej powszechne stosowanie w przemyśle spożywczym dodatków wędzarniczych, używanych do poprawy jakości organoleptycznej produktów, jest znaczącym źródłem WWA w żywności . Zgodnie z rozporządzeniem (WE) nr 1881/2006 najwyższy dopuszczalny poziom (ML – maximum limit) wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) wyrażonych jako benzo(a)piren (BaP) w mięsie wędzonym i produktach mięsnych wędzonych nie może przekroczyć poziomu 2,0 µg/kg. Natomiast suma benzo(a)pirenu, benzo(a)antracenu, benzo(b)fluorantenu i chryzenu w tych produktach nie może przekroczyć 12 µg/kg  

Karbaminian etylu (uretan)

Karbaminian etylu jest związkiem naturalnie występującym w fermentowanych produktach spożywczych i napojach (chleb, sery, jogurty, kiszone ogórki i kapusta). Może też powstawać w napojach alkoholowych, w szczególności wytwarzanych z owoców pestkowych. Podczas fermentacji zacierów z owoców pestkowych, karbaminian etylu może powstawać w wyniku reakcji alkoholu etylowego z uwalnianym kwasem cyjanowodorowym lub jego solami. Zasadniczy wpływ na zwiększenie zawartości karbaminianu etylu w napojach alkoholowych mają warunki przechowywania. Powstawanie tego związku zdecydowanie przyspiesza światło słoneczne, podwyższenie temperatury magazynowania oraz koncentracja etanolu w produktach – wysokie stężenia etanolu sprzyja powstawaniu tego związku.
W związku z tym przechowywanie destylatów owocowych w ciemnym miejscu zabezpiecza produkt przed wzrostem stężenia karbaminianu etylu. Prekursorem karbaminianu etylu może być ponadto karbamylofosforan wytwarzany przez niektóre szczepy drożdży i pleśni z jonów amonowych, dwutlenku węgla, przy udziale adenozyno trójfosforanu (ATP).

Międzynarodowa Agencja do Badań Nowotworów (the International Agency for Research on Cancer – IARC), na podstawie pozytywnych wyników uzyskanych w doświadczeniach na zwierzętach. uznała karbaminian etylu za prawdopodobnie kancerogenny dla człowieka. Świadomość obecności tego związku w regularnie spożywanych produktach spożywczych i napojach alkoholowych zwiększyła zainteresowanie oceną ryzyka dla zdrowia człowieka. W rezultacie w 2010 roku Komisja Europejska przyjęła rekomendację dotyczącą zapobiegania powstawaniu i redukcji karbaminianu etylu w napojach alkoholowych z owoców pestkowych. Na podstawie badań przeprowadzonych przez kraje członkowskie w latach 2010 – 2012 stwierdzono, że w 80% napojów alkoholowych wytworzonych z owoców pestkowych i 95% napojów alkoholowych otrzymanych z owoców innych niż pestkowe, zawartość karabinianu etylu wynosiła poniżej 1 mg/l. Przy czym zawartość tego związku w napojach alkoholowych z owoców pestkowych (672–723 μg/l) była kilkakrotnie większa niż w napojach alkoholowych wyprodukowanych z owoców innych niż pestkowe (298–335 μg/l)  

Podsumowanie

Chemiczne zanieczyszczenia żywności, powstające podczas przetwarzania, pakowania, przechowywania, występują w różnego rodzaju środkach spożywczych w tym w żywności przeznaczonej dla niemowląt i małych dzieci. Wykazują one potencjalne działanie kancerogenne na organizm człowieka. Biorąc pod uwagę różny stopień narażenia poszczególnych populacji i grup wiekowych (dorośli, dzieci), a także fakt, że zanieczyszczenia te powstają w żywności przygotowywanej w warunkach przemysłowych i domowych, stanowią one poważny problem zarówno dla producentów przetworzonej żywności, jak i dla konsumentów. Z punktu widzenia bezpieczeństwa żywności, produkty zawierające substancje zanieczyszczające w ilości stanowiącej zagrożenie dla zdrowia w odniesieniu do poziomu toksykologicznego, nie mogą być wprowadzane do obrotu. Pomimo licznych badań prowadzonych w tym kierunku, tylko w przypadku niektórych związków należących do grupy chemicznych zanieczyszczeń przemysłowych ustalono dopuszczalne ich poziomy, tj. wartości tolerowanego lub akceptowanego dziennego pobrania (TDI lub ADI) – w odniesieniu do 3–MCPD i furanu oraz maksymalne dopuszczalne limity (ML) – w przypadku WWA. Brak ustalonych limitów dla akrylamidu
i karbaminianu etylu.

W trosce o zapewnienie bezpieczeństwa żywności Komisja Europejska, na podstawie wyników badań prowadzonych przez kraje członkowskie oraz opinii naukowych, wydała wiele rekomendacji mających na celu ograniczenie poziomu zanieczyszczeń w żywności głównie poprzez stosowanie odpowiednich metod przetwarzania, oraz zorganizowała warsztaty edukacyjne celem uświadomienia konsumentom jak ważna jest dobra praktyka kulinarna.

Anna Ostasiewicz

 

© Materiał chroniony prawem autorskim –  regulamin

Artykuły powiązane