Kontaminanty potravin (1. LF UK, NT)

From WikiSkripta

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

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), nefrotoxicita
  • 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. - toxiny fumonisiny
  • 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

Citrinin

Je produkován rody Penicillium a Aspergillus, je potenciálně NEFROTOXICKÝ a působí synergicky s jinými neurotoxiny, zdrojem je kontaminovaná potrava. Je spojován s kardiální formou beri-beri, také označovanou jako „nemoc žluté rýže“.

Ergotamin

Patří mezi ergotelové alkaloidy, produkuje ho Claviceps purpurea (paličkovice nachová). Mikromyceta napadá obiloviny (typicky rýži, obilí), vytváří tmavé a tvrdé útvary známé jako námel, ty jsou pak při mletí zpracovány do mouky. Ergotamin je vazokonstriktor, intoxikace se projevuje otokem akrálních částí těla (nos, ušní boltce, prsty), končí gangrénou, vzácněji má i psychotropní účinky, typické jsou halucinace. V evropských zemích již dnes intoxikace nehrozí (úprava potravinářských technologií)

Další mykotoxiny

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

Toxiny bakterií

Informace.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,
  • primární zdroje - 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