Je prítomnosť karcinogénnych látok v potravinách nevyhnutnou realitou?

Prepis

1 Je prítomnosť karcinogénnych látok v potravinách nevyhnutnou realitou? prof. Ing. Peter Šimko, DrSc Výskumný ústav potravinársky Veda v CENTRE - Bratislava

2 Osnova prednášky Úvod Spôsoby prenikania karcinogénnych látok do potravinového reťazca Možnosti eliminácie karcinogénnych látok z potravín Polycyklické aromatické uhľovodíky Akrylamid Zovšeobecnenie Závery

3 Úvod...

4 Schéma prieniku karcinogénnych látok do potravín Prírodné zdroje Obalový materiál Antropogénne zdroje Finálny potravinársky výrobok Suroviny Aditívne látky Vznik počas technologických procesov výroby potravín

5 Schéma metabolickej aktivácie molekuly benzo(a)pyrénu a jeho zakomponovanie do štruktúry DNA Chen, B. H.: J. Food Drug Anal. 1997, 5,

6 Schéma interakcií medzi plastovým obalom a potravinou Monoméry Zmäkčovadlá Antioxidanty Farbivá UV-stabilizátory

7 Eliminácia PAU Chromatografický záznam PAU v PE a DK pred experimentom Chromatografický záznam PAU v DK a PE po ukončení experimentu

8 Koncentrácia BaP [μg/kg] Zmeny koncentrácie benzo[a]pyrénu v DK počas interakcie kvapalnej fázy a tuhej fázy PE Experimentálne získané údaje Údaje získané výpočtom z kinetickej rovnice Doba interakcie [dni] c t = c o. n= 1 a 4 exp 2 n 2-2 D nt

9 ODVODENIE KINETICKÝCH ROVNÍC POPISUJÚCICH RÝCHLOSŤ ÚBYTKU KONCENTRÁCIE PAU V KVAPALINE V SÚSTAVÁCH KVAPALINA/TUHÁ FÁZA c = c platí pre sústavy, kde c 0 c. t = c + a D t c c n=1 a exp n D 2 t o 2 2 n n=1 n exp platí pre sústavy, kde c 0 nt n = 1 - a J n 4 2 n n= 1 2 n 2 exp t -D t a. 0 0 n = D BaP x 10 2 = 7,2 [m 2 /h] D Py x 10 2 = 8,7 [m 2 /h] D DBahA x 10 2 = 7,6 [m 2 /h] D DBacA x 10 2 = 7,7 [m 2 /h] D BaA x 10 2 = 4,6 [m 2 /h] D BeP x 10 2 = 5,8 [m 2 /h]

10 Obsah PAU [µg/kg] Obsah PAU v jednotlivých vrstvách rovinnej PE steny v závislosti od doby trvania experimentu Obsah PAU [µg/kg] experimentálne získané údaje údaje vypočítané pomocou kinetickej rovnice 5000 Fl Py BaP vrstva č. Obsah PAU v jednotlivých vrstvách rovinnej steny v dobe experimentu t = 69 hod n hn w S erfc 2 Dt dn n Py Fl experimentálne získané údaje údaje vypočítané pomocou kinetickej rovnice 3000 Obsah PAU v jednotlivých vrstvách rovinnej steny v dobe experimentu t = 143 hod BaP vrstva č.

11 Zmeny obsahu benzo[a]pyrénu v údenom mäse balenom do PE Analyzovaný objekt Obsah BaP [g/kg] Údené mäso 3,9 Údené mäso po 24 h interakcii s PE 0,9

12 Zmeny obsahu BaP a tuku v závislosti na dobe tepelného opracovania Analyzovaný objekt Obsah BaP [g/kg] Nehomogénny typ výrobku Výrobok ako celok 4,8 Olúpaný výrobok 3,8 Obal 86,0 Vytavený tuk 7,7 Pred tepelným opracovanín 4,8 Po tepelnom opracovaní 1,9 Homogénny typ výrobku Pred tepelným opracovanín 1,4 Po tepelnom opracovaní 1,4

13 Koncentrácia PAU [μg/kg] Závislosť koncentrácie polycyklických aromatických uhľovodíkov od doby styku rastlinného oleja s PET 680 experimentálne údaje vypočítané údaje Doba interakcie [hod.] Vypočítané údaje sa získali pomocou kinetickej rovnice c t = c D t c 0 - c n=1 a 2 2 exp n n

14 Hodnoty D, β a σ pre BaP v... Difúzny koeficient D [cm 2 /h] Rovnovážny koeficient β Stupeň pokrytia povrchu PET σ [%] Teplota [ o C] Slnečnicový olej 3,9 x , ,2 ±0,3 Slnečnicový olej rafinovaný 6,6 x , ,4 ± 0,3 Repkový olej 2,5 x , ,3 ±0,4 Repkový olej rafinovaný 1,8 x , ,4 ± 0,3 Parafínový olej 6,1 1, ,7 ± 0,4 c t = c D t c - c n= a exp n n c 0 c - c

15 Koncentrácia benzénu [μg/l] Koncentrácia benzénu [μg/l] Zmeny koncentrácie benzenu vo vode Polyetylén Doba experimentu [h] Doba experimentu [h] Polyetylén tereftalát c [ g.l -1 ] c o - c [ g.l -1 ] β D [cm 2.h -1 ] PET x 10-3 LDPE x 10-2

16 Koncentrácia PCB [μg.l -1 ] Koncentrácia PCB [μg.l -1 ] Zmeny v PCB koncentrácii počas skladovania Doba experimentu [h] Doba experimentu [h] Polystyrén Polyetylén tereftalát

17 Schéma interakcie cudzorodých obsiahnutých v kvapaline s plastmi Sústava kvapalina PE Sústava kvapalina PET

18 Koncentrácia BaP [μg/l] Koncentrácia BaP [μg/l] Kinetika difúzie benzo[a]pyrénu z recyklovaného polyetylénu do kvapalného prostredia 16 1, ,8 8 0, ,4 0, Doba inerakcie [hod.] Doba interakcie [hod.] - experimentálne získané údaje - údaje získané pomocou rovnice k olej /k voda = 12,7 r h ct c.. r. h 4D / t

19 Prípadová štúdia - akrylamid Redukujúce sacharidy + asparagín akrylamid Teplota nad 120 o C

20 Eliminácia akrylamidu Filozofia prístupu je založená......pokiaľ nie sme schopní zabrániť vzniku akrylamidu, mali by sme hľadať také cesty, ktoré povedú k jeho samozničeniu

21 Amount of AA [mass%] Eliminácia akrylamidu 0 [wt %] (n = 27) Addition of NaCl 1 [wt %] (n = 27) 5 [wt %] (n = 27) 10 [wt %] (n = 27) Average AA content [µg AA/g mixture] Standard deviation [µg AA/g mixture] Relative standard deviation [ %] Relative content of AA [ %] n number of analysis NaCl addition [mass%] Relative amount of acrylamide in the equimolar mixture of asparagine and glucose after heat treatment at C for 10 min, as a function of NaCl addition. Kolek, E. Šimko, P. Šimon, P.: Inhibition of acrylamide formation in asparagine/d-glucose model system by NaCl addition. European Food Research and Technology, 224, 2006, pp

22 Eliminácia akrylamidu Záznam DSC acrylamidu, NaCl a zmesi acrylamidu a NaCl. Kolek, E. Šimko, P. Šimon, P.: Inhibition of acrylamide formation in asparagine/glucose model system by NaCl addition. Journal of Food and Nutrition Research, 45, 2006, pp

23 Vplyv NaCl, K 4 [Fe(CN) 6 ] a KIO 3 na elimináciu akrylamidu Kolek, E. Šimko, P. Šimon, P. Gatial, A: Confirmation of polymerisation effects of sodium chloride and its additives on acrylamide by infra red spectrometry. Journal of Food and Nutrition Research, 46, 2007, pp

24 Charakterizácia produktu polymerizácie akrylamidu Kolek, E. Šimko, P. Šimon, P. Gatial, A: Confirmation of polymerisation effects of sodium chloride and its additives on acrylamide by infra red spectrometry. Journal of Food and Nutrition Research, 46, 2007, pp

25 Sledované frekvencie [cm 1 ] priradenie infračervených spektier Acrylamide Polyacrylamide Frequency a Assignment b Frequency Assignment 3454 vs NH 2 as 3423 vs NH 2 as 3184 vs NH 2 ss 3191 vs NH 2 ss 3102 w =CH 2 as 3034 w =CH s 3012 vw =CH 2 ss 2952 vw,sh >CH 2 as 2932 m >CH 2 ss Len časť... a s - strong; m - medium; w - weak; v - very; sh - shoulder; br - broad; b s - symmetric; a - antisymmetric; s - stretching, d - deformation; ro rocking; wa - wagging; tw - twisting;

26 Vplyv ponorenia zemiakových chipsov do vody s NaCl

27 Schéma eliminácie akrylamidu v zemiakových čipsoch - akrylamid - polyakrylamid - NaCl kryštály

28 Faktory ovplyvňujúce obsah karcinogénnych látok v potravinách Prítomnosť kyslíka Technologické procesy a úpravy Výsledná koncentrácia/ obsah v potravinách Efekty matrice!!! Difúzia do/z plastových obalových materiálov Prítomnosť antioxidantov Expozícia UV/VIS žiarením

29 (none) (none) NA One deci d 1795 Tenth centi c 1795 Hundredth milli m 1795 Thousandth micro µ 1960 [ Millionth nano n 1960 Billionth Milliardth pico p 1960 Trillionth Billionth femto f 1964 Quadrilliont h Billiardth atto a 1964 Quintilliont h Trillionth zepto z 1991 Sextillionth Trilliardth yocto y 1991 Septillionth Quadrilliont h 1000 km = mm = µm

30 Štruktúra prístrojového vybavenia kontaminanty/autentifikácia Vzorka ASE GC/MS/MS GC/DART µphplc HPLC/MS/MS MpHPLC HPLC/ICP/MS? UV/VIS/IČ NMR RA DART HPLC/TOF Identifikácia

31 Očakávané prínosy Centra excelentnosti I. Rozpracovanie problematiky stanovenia nových kontaminantov v potravinových matriciach Zavedenie nových kontrolných metód stanovenia kontaminantov v potravinách Rozpracovanie teórie o vplyve fyzikálnochemických faktorov na obsah kontaminantov v potravinách Rozpracovanie teórie o eliminácii kontaminantov z potravinových matríc

32 Očakávané prínosy Centra excelentnosti II. Budovanie a profilácia pracoviska Získavanie a koordinácia projektov zameraných na problematiku kvality a bezpečnosti potravín ŠP, APVV a RP Vedenie a usmerňovanie výskumných kolektívov pracujúcich v oblasti problematiky analýzy, hodnotenia prítomnosti a procesov vzniku/zániku kontaminantov potravín Etablovanie sa v medzinárodnom výskumnom priestore

33 Očakávané prínosy Centra excelentnosti III. Činnosť pre MP SR (vo väzbe na EC) Činnosť pre DG SANCO a DG RESEARCH pri EC Činnosť pre Európsky úrad pre bezpečnosť potravín Činnosť pre Svetovú organizáciu pre výživu a poľnohospodárstvo (FAO) - JECFA Činnosť pre 7. RP (evaluácia projektov zameraných na chémiu vzniku toxických látok v potravinách) Činnosť vo FOODFORCE

34 Ďakujem za pozornosť

35 Táto prednáška je výsledkom implementácie projektov Vybudovanie HiTech centra pre výskum vzniku, eliminácie a hodnotenia prítomnosti kontaminantov v potravinách Centrum excelentnosti pre kontaminujúce látky a mikroorganizmy v potravinách podporených operačným programom Výskum a vývoj financovaným Európskom fondom regionálneho rozvoja.