Kontaminanty potravin (1. LF UK, NT)

Z WikiSkript

Vstup kontaminant do potravin (neúmyslný):

  • zemědělská prvovýroba;
  • znečištění životního prostředí;
  • skladování, doprava, prodej;
  • technologické a kulinární zpracování.

Klasifikace

  • kontaminanty primární (exogenní) − vnější zdroje;
  • kontaminanty sekundární (endogenní) − vznik v potravině.

Zdroje kontaminace

Zemědělská produkce
  • používání pesticidních přípravků;
  • hnojení;
  • imise, emise;
  • použití zálivkové povrchové vody;
  • napadení mikroorganismy, zejména plísněmi;
  • veterinární ošetření.
Skladování a zpracování
  • posklizňová aplikace pesticidů;
  • vznik z relativně netoxických pesticidů;
  • napadení mikroorganismy;
  • technologické či kulinární úpravy;
  • penetrace aditiv z plastů.

Kritéria hodnocení

  • potenciální rizika a závažnost negativních účinků na zdraví člověka
  • frekvence případů, kdy daná cizorodá látka byla prokázána jako příčina intoxikací lidí či zvířat
  • častý výskyt v potravinách představujících důležité položky potravního koše
  • perzistence a četnost výskytu daného kontaminantu v prostředí, možná konverze na produkty s vyšší toxicitou, schopnost akumulace v potravním řetězci člověka
  • objem vstupů (emisí) daného kontaminantu do prostředí z průmyslu, zemědělství, městských aglomerací a dalších zdrojů
  • význam potraviny, ve které se daný kontaminant vyskytuje, z pohledu mezinárodního obchodu

Prioritní kontaminanty

  • mykotoxiny a jiné mikrobiální toxiny
  • toxické minerální látky
  • radioaktivní isotopy
  • nitrososloučeniny
  • polycyklické aromatické uhlovodíky
  • halogenované organické sloučeniny
  • rezidua pesticidů
  • rezidua veterinárních léčiv
  • další kontaminanty (ethylkarbamát, kontaminanty z obalů)

Standardy a doporučení − Codex Alimentarius FAO/WHO
Legislativa v ČR − Zákon o potravinách a tabákových výrobcích č. 110/1997 Sb., Vyhláška č. 298/1997 Sb

Mykotoxiny

Toxické sekundární metabolity vláknitých hub (plísní), ∼ 20 toxikologicky významných mykotoxinů

Producenti

Výskyt

  • plesnivé potraviny
  • rezidua v živočišných tkáních a produktech
  • výrobky získávané s využitím kulturních plísní
  • produkty biotechnologií

Faktory ovlivňující kontaminaci

  • biologické
  • chemické
  • prostředí (aktivita vody, teplota aj.)

Aflatoxiny

Aspergillus flavus
  • Aspergillus sp. (A. flavus, A. parasiticus), teplota, vlhkost (subtropické a tropické klimatické podmínky)
  • aflatoxiny řady B a G
  • vysoké hladiny − kukuřice, podzemnice olejná, pistácie
  • nižší hladiny − mandle, vlašské ořechy, hrozinky, koření
  • toxicita (hepatotoxicita, mutagenita, karcinogenita)
  • aflatoxin B1 Aflatoxin-B1.jpg
  • v živočišných organismech biotransformace (hydroxylace) − metabolity
  • přechodový faktor = poměr množství prekurzoru a metabolitu 100:1–300:1 (mléko), 1000–14000 (svalovina)
  • inhibitory − konzervační prostředky
  • stimulátory − vyšší mastné kyseliny, propionová kyselina
  • detoxikace kontaminovaných materiálů (velmi obtížná) − např. extrakce NH4OH
  • tepelné zpracování − vesměs pokles, komplexy s proteiny
  • hygienické limity − např.:
    • obecně 20−40 μg·kg-1 (suma)
    • dětská výživa 2 μg·kg-1 (M1)
    • kojenecká výživa 1 μg·kg-1 (M1)

Patulin

Penicillium expansum
  • Penicillium patulinum, P. expansum
  • jablka, hrozny, pomeranče apod., relativně velmi běžný kontaminant koncentrátů a džusů (< 0,1 mg·kg-1)
  • 4-hydroxy-4H-furo(3,2-c)pyran-2(6H)-on Patulin.jpg
  • relativně stabilní v pH 3,0−6,5
  • antibiotické, antifungální, antivirové účinky vs. kancerogenita, mutagenita

Změny při zpracování potravin

  • skladování − pomalé snižování obsahu
  • zahuštění šťávy vakuovou destilací − snížení o 25 %
  • pasterace (90 °C/10 s) − snížení o 20 %
  • ethanolové kvašení − rychlá degradace
  • mikrovlnný ohřev − snížení o 40−95 %

Hygienické limity − např.:

  • obecně 0,05−0,10 mg·kg-1
  • kojenecké výrobky − 0,001 mg·kg-1

Trichotheceny

  • Fusarium sp.
  • cereálie, olejniny, pivo
  • deoxynivalenol, nivalenol, T-2 toxin
  • deoxynivalenol, R1 = OH, R2 = H, R3 = H Trichotheceny.jpg

Hygienické limity − např.:

  • obiloviny 2 mg·kg-1 (deoxynivalenol)
  • mouka 1 mg·kg-1

Ochratoxiny

  • Aspergillus ochraceus, Penicillium viridicatum
  • cereálie, zelené kávové boby, ledviny hospodářských zvířat
  • nefrotoxicita, hepatotoxicita, karcinogenita, perzistence
  • ochratoxin A Ochratoxin-A.jpg

Hygienické limity

  • 5-10 μg·kg-1

Další mykotoxiny

  • Sterigmatocystin, cyklopiazonová kyselina, rokvefortin C, zearalenon, citrinin, penicillová kyselina, fusarin C, alternarioly a altertoxiny, námelové alkaloidy, aj.

Toxiny bakterií

Searchtool right.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Bakteriální toxiny.
  • exotoxiny a endotoxiny − hygienické limity nejsou
    • exotoxiny − enterotoxiny, cytotoxiny neurotoxiny

Botulotoxiny

  • Clostridium botulinum
  • neurotoxiny, polypeptidy, 19 aminokyselin
  • nekyselé konzervované produkty (uzeniny)
  • anaerobní podmínky, pH 4,8−8,5, 30 °C
  • inaktivace 80 °C/10 minut, 100 °C/sekundy
  • faktory aW, t, NaCl, dusitany

Další bakteriální toxiny

  • Staphylococcus aureus, C. perfringens, Bacillus cereus
  • infekce, množení zárodků a tvorba toxinů v trávicím traktu
  • Escherichia coli, Salmonella enteritidis, S. typhimurium
  • primárním zdrojem maso, mléko a vejce

Nitrososloučeniny

  • produkty reakce sekundárních aminů s nitrosačními činidly
    • sekundární aminy: Aminokyseliny, biogenní aminy aj.
    • nitrosační činidla: Nitrosylový kation NO+, oxidy dusíku
    • faktory: pH, teplota, doba, katalyzátory, inhibitory reakce


Klasifikace
  • těkavé nitrosaminy: N-nitrosodimethylamin... obsah
  • netěkavé nitrosaminy: N-nitrososarkosin... obsah
Toxikologie
  • NDMA = N-nitrosodimethylamin
  • NDEA = N-nitrosodiethylamin
  • NPIP = N-nitrosopiperidin
  • NPYR = N-nitrosopyrrolidin.

Perzistentní organochlorové sloučeniny

Polychlorované bifenyly

Obsah v prostředí
  • 209 kongenerů
  • planární kongenery (max. 2 substituenty v poloze ortho)
  • indikátorové kongenery: č. 28, 52, 101, 118, 138, 153, 180
  • Polychlorované-bifenyly.jpg
Fyzikálně-chemické vlastnosti technických PCB
  • termostabilita a fotostabilita
  • nehořlavost
  • chemická inertnost
  • vysoká permitivita a výborné teplonosné vlastnosti
  • výborná mísitelnost s organickými rozpouštědly
  • vysoké body varu
Výskyt − ve všech složkách životního prostředí
  • bioakumulace
    • biokoncentrace (pasivní difúze)
    • biomagnifikace (důsledkem přenosu potravním řetězcem)
Toxikologické hodnocení
  • nízká akutní toxicita technických směsí
  • karcinogenní riziko nepotvrzeno
  • hygienické limity (suma 7 indikátorových kongenerů)
  • nejvyšší přípustná množství 0,2−5 mg·kg-1 tuku

Polychlorované dibenzo-p-dioxiny a dibenzofurany

  • názvosloví
  • fyzikálně chemické vlastnosti
  • 17 kongenerů s vysokou toxicitou: PCDD, PCDF
PCDD
PCDF
Vznik a hlavní zdroje
  • průmyslové technologie (výroba pesticidů, PCB, bělení celulosy chlorem)
  • termické reakce s Cl sloučeninami (spalování, metalurgie)
  • fotochemické reakce v atmosféře
  • sekundární kontaminace potravin (atmosférický spad, skládky, kaly)
Výskyt v potravinách
  • hladiny na úrovni jednotek až desetin μg·kg-1 tuku
  • hlavním zdrojem živočišné produkty s vyšším obsahem tuku

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU)

  • fyzikálně-chemické vlastnosti
  • zdroje
  • sloučeniny s 2–6 kondenzovanými benzenovými jádry
Polycyklické aromatické uhlovodíky
  • vznik pyrosyntézou organické hmoty (500–900 °C, např. spalováním fosilních paliv)
  • některé mutageny, karcinogeny
možnosti kontaminace poživatin PAU

Pesticidy

  • vyšší výnosy
  • negativní dopady chemizace
Klasifikace
  • podle cílových škodlivých činitelů
    • insekticidy (hmyz)
    • akaricidy (pavoukovití)
    • fungicidy (plísně, cizopasné houby)
    • herbicidy (plevelné rostliny)
    • moluskocidy (měkkýši)
    • rodenticidy (hlodavci)
    • regulátory růstu rostlin, desikanty (kulturní rostliny)
  • podle způsobu působení
    • kontaktní
    • systémové
    • požerové
    • respirační
  • podle mechanismu biologického účinku

Insekticidy

  • interakce s membránami buněk, neurotoxicita
  • (perzistentní chlorované uhlovodíky)
  • inhibice acetylcholinesterasy, neurotoxicita (organofosfáty, karbamáty, pyrethroidy)
  • inhibice biosyntézy chitinu (estery benzoylmočoviny)

Herbicidy

  • interference s biosyntézou nukleových kyselin
  • (fenoxyalkanové a benzoové kyseliny)
  • interference s fotosyntézou (triaziny, uracily)
  • reakce s membránami buněk (bipyridylové)
  • retardace klíčení (nitroaniliny) fungicidy
  • inhibice enzymových systémů (ethylenbisdithiokarbamáty, ftalimidy)
  • interference s biosyntézou DNA (benzimidazoly)

Perzistentní chlorované uhlovodíky

produkty DDT
  • kontaktní insekticidy:
    • DDT, heptachlorHeptachlor.jpg,

hexachlorbenzen (HCB) HCB.jpg

    • dále: γ-HCH, lindan, hexachloran, pentachlorfenol, aldrin, dieldrin, toxafen,

Zástupci

Moderní insekticidy

  • chlorpyrifos (organofosfát) Organofosfát.jpg
  • aldikarb (karbamát) Karbamát.jpg
  • permethrin (pyrethroid) Pyrethroid.jpg
  • diflubenzuron (estery benzoylmočoviny) Diflubenzuron.jpg

Herbicidy

  • 2,4-D (fenoxyalkanové kyseliny) Fenoxyalkanové.jpg
  • atrazin (triazin) Atrazin.jpg

Fungicidy

  • zineb (ethylenbisdithiokarbamát, M = Zn) Zineb.jpg

Transformace pesticidů

  • vznik méně toxických a netoxických produktů
    • hydrolýza permethrinu Transformace-permethrinu.jpg
  • vznik produktů se zesíleným toxickým účinkem (dikofol z DDT)
    • transformace parathionu na paraoxon Transformace-parathionu.jpg
    • transformace karbosulfanu na karbofuran Transformace-karbosulfanu.jpg
Vliv technologických operací a kulinárních úprav
  • degradace, těkání, selekce jedlého podílu
  • zkoncentrování rezidua v daném podílu
  • tvorba toxických degradačních produktů: Ethylenbisdithiokarbamát-ethylenthiomočovina.jpg
Toxikologické hodnocení
  • inhibice acetylcholinesterasy
  • inhibice oxidativní fosforylace
  • potenciální lidské karcinogeny
  • estrogenní účinky

Další kontaminanty

Ethylkarbamát

Ethylkarbamát.jpg

  • přirozená složka fermentovaných výrobků
  • potenciální lidský karcinogen
  • hygienické limity pro víno, ovocné destiláty
Vznik a hlavní zdroje
  • Vznik-ethylkarbamátu.jpg
Vliv technologických operací
  • světlo, teplota kvašení
  • speciální měděné katalyzátory
  • snížení obsahu prekurzorů

Kontaminanty z obalových materiálů

  • koroze, migrace
    • kovy
    • sklo a keramika
    • papír
    • dřevo
    • polymerní materiály
      • rezidua výchozích látek
      • rezidua pomocných látek (aditiv)
      • rezidua produktů degradace nebo aditiv

Ftaláty

  • změkčovadla plastických hmot
  • všudypřítomné organické kontaminanty
  • možné teratogenní, karcinogenní účinky
  • estrogenní aktivita
  • hygienické limity
    • přípustné množství pro lihoviny 1,0 mg·kg-1 (suma DBP, DEHP)
Ftaláty.jpg
  • dibutylftalát R = R1 = (CH2)3CH3
  • bis(2-ethylhexyl)ftalát R = R1 = CH2CH(CH2CH3)(CH2)3CH3


Výskyt v potravinách
  • kontaminace surovin a meziproduktů
  • kontaminace hotových výrobků z obalů


Faktory ovlivňující migraci
  • druh polymerního obalového materiálu
  • druh potraviny
  • teplota
  • doba kontaktu
  • množství tuku v potravině aj.


Odkazy

Zdroj