Παρουσία εστέρων της 3-MCPD σε τρόφιμα Ειρήνη Πουλιμά, ρ.χημικός ιεύθυνση Τροφίμων Γενικό Χημείο του Κράτους Νέες Τάσεις στο Χώρο της Χημείας Τροφίμων Αναδυόμενοι χημικοί κίνδυνοι για τα τρόφιμα Ημερίδα, 20 Μαρτίου 2010, ΕΕΧ & ΠΕΤΤ 1
Εισαγωγή 3-monochloro -propane-1,2 -diol (3-mcpd) Γνωστός ρυπαντής τροφίμων,από δεκαετίες (1978) Ανήκει στην ομάδα των χλωροπροπανολών Παράγεται κατά την επεξεργασία, αποθήκευση ή μαγείρεμα των τροφίμων (συνύπαρξη ιόντων χλωρίου & λιπαρής ύλης σε υψηλή θερμοκρασία)
Παρουσία της 3-MCPD σε τρόφιμα Αρχικά (1978-80): μετρήθηκαν πολύ υψηλά επίπεδα 3-MCPD σε acid-hvp & σε σάλτσες σόγιας Αργότερα (δεκαετία του 90): βρέθηκε 3-MCPD και σε άλλα τρόφιμα (ψωμί, προϊόντα αρτοποιίας, ζύμες, καφές, τυρί, κρέας, καπνιτά & παστά τρόφιμα, σε πόσιμο νερό, ) Σήμερα (μετά το 2001): μεγάλη μείωση των επιπέδων της 3-MCPD (έκδοση συστάσεων- Ε.Ε,κώδικα βιομηχανικής πρακτικής-codex, νομοθεσία-καν. 466/2001 & 1881/2006) 3
Εκτίμηση τοξικότητας & TDI της 3-MCPD Καρκινογόνος δράση (πειράματα σε ζώα) Γονιδιοτοξική δράση in vitro (σε βακτήρια & κυτταρικές καλλιέργειες) Μη γονιδιοτοξική δράση in vivo (σε ζώα) Εκτίμηση Ανεκτής Ημερήσιας όσης (Tolerable Daily Intake), TDI= 2μg/kg body weight, το 2001. SCF (Scientific Committee on Food) & JEFCA (Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) 4
Νομοθετικό όριο για την 3-MCPD Μέγιστο επιτρεπόμενο επίπεδο συγκέντρωσης της 3-MCPD, σε HVP (φυτικές υδρολυμένες πρωτεΐνες) & σάλτσες σόγιας: 0,02mg/kg*. (Κανονισμός Ε.Ε. Νο 1881/2006) * η τιμή αντιστοιχεί σε υγρό προϊόν, με ξηρό υπόλειμμα 40%. Το μέγιστο όριο που αντιστοιχεί στο ξηρό υπόλειμμα είναι 0.05mg/kg 5
Ευρήματα εστέρων της 3-mcpd σε τρόφιμα 2007,2008: Συζητείται πρόταση στον Codex Alimentarius για αύξηση του ορίου της 3-mcpd από 0,02 σε 0,4mg/kg. εκ.2007: Ανακοίνωση από Γερμανία για ευρήματα εστέρων της 3-mcpd σε πολύ ψηλά επίπεδα, σε εξευγενισμένα έλαια. ΗΕ.Ε. ετοιμάζοντας τη θέση της για τη συνάντηση της CCCF(Απρ./2008), ζητά γνωμοδότηση από την EFSA & ξεκινάει διερεύνηση του θέματος. 6
Εστέρες της 3-MCPD 7
Κύριοι παράγοντες σχηματισμού εστέρων της 3-mcpd η παρουσία ιόντων χλωρίου (Cl - ) η παρουσία γλυκερόλης ή τρι-, δι- ή μονο-γλυκεριδίων (ακυλογλυκερόλης) υψηλή θερμοκρασία & χρόνος 8
Μηχανισμός σχηματισμού 3-mcpd & εστέρων της σε τρόφιμα 9
Πιθανός μηχανισμός σχηματισμού των 3-mcpd εστέρων 10
Glycidol esters 11
Μέθοδος προσδιορισμού ελεύθερης & εστεροποιημένης 3-mcpd Free 3-mcpd έλαιο + IS:d5-3-mcpd εκχύλιση με μίγματα διαλυτών & παραλαβή της 3-mcpd στην υδατική φάση παραγωγοποίηση με ΡΒΑ GC-MS ανάλυση Total 3-mcpd (Bound +free) έλαιο + IS:d5-3-mcpd μεθανόλυση MeOH/H 2 SO 4 (40 0 C, για 16h) παραγωγοποίηση με ΡΒΑ GC-MS ανάλυση 12
Μέθοδος προσδιορισμού των 3-mcpd μονοεστέρων 13
Σε ποια είδη τροφίμων βρέθηκαν 3-mcpd esters Σε εξευγενισμένα φυτικά λίπη,έλαια & σε τρόφιμα που τα περιέχουν ως συστατικά, όπως βρεφικά γάλατα, σε θερμικά κατεργασμένα τρόφιμα, όπως τηγανητές πατάτες, ψητό ψωμί, ντόνατς, αλμυρά κράκερς, καφές, φρυγμένο κριθάρι & βύνη, σε τρόφιμα που παράγονται από ζύμωση, όπως σαλάμι, ξυδάτη ρέγγα, Σε μητρικό γάλα 14
Επίπεδα συγκέντρωσης εστέρων της 3-mcpd σε τρόφιμα 15
Εξευγενισμός ελαίων 1. ακατέργαστο έλαιο 2. αποκήρωση (όξινο νερό, 95 C) 3. εξουδετέρωση (αλκαλικό διάλυμα, NaCl, 95 C) 4. αποχρωματισμός (οξύ, 90-120 C) 5. απόσμηση (ατμός, 180-270 C) κρίσιμο στάδιο σχηματισμού των 3-mcpd εστέρων 16
Απόσμηση ελαίων.η σημαντικότερη πηγή παραγωγής 3-mcpd esters; εστέρες της 3-mcpd σε φυτικά έλαια, σε διάφορα στάδια εξευγενισμού 17
Θέρμανση αποκηρωμένου & αποχρωματισμένου φοινικελαίου, για 10min, σε διάφορες θερμοκρασίες 18
Επίδραση της θερμοκρασίας & του χρόνου φρύξης κριθαριού, στη συγκέντρωση των 3-mcpd εστέρων 19
επίπεδα 3-mcpd εστέρων σε διάφορα εξευγενισμένα έλαια 20
επιγραμματικά Οι εστέρες της 3-mcpd υπάρχουν μόνο στη λιπαρή ύλη του τροφίμου Στα περισσότερα τρόφιμα : εστέρες 3-mcpd >> ελεύθερη 3-mcpd Στα μη εξευγενισμένα λίπη & έλαια υπάρχουν μόνο ίχνη εστέρων 3-mcpd Στα εξευγενισμένα λίπη & έλαια, εστέρες 3-mcpd υπάρχουν σχεδόν πάντα & παράγονται κυρίως στο στάδιο της απόσμισης. Τα υψηλότερα επίπεδα μετρήθηκαν σε εξευγενισμένο φοινικέλαιο, η χρήση του οποίου ως συστατικού τροφίμου, ευθύνεται για ένα σημαντικό μέρος 21 της έκθεσης στους εστέρες της 3-mcpd.
Εκτίμηση του κινδύνου των 3-mcpd esters εν υπάρχουν διαθέσιμα τοξικολογικά δεδομένα Υπόνοια για έμμεση τοξική δράση εγείρεται από την πιθανή απελευθέρωση 3-mcpd από τους εστέρες, μέσω της δράσης ενζύμων (gut lipases), στο πεπτικό σύστημα Είναι πράγματι οι εστέρες πρόδρομες ουσίες της 3-mcpd? 22
1 η προσπάθεια εκτίμησης του κινδύνου των 3-mcpd esters (Federal Institute for Risk Assessment, Berlin, Germany, 2007) Έλλειψη τοξικολογικών δεδομένων Υπόθεση: όλoι οι εστέρες της 3-mcpd υδρολύονται 100% σε 3-mcpd, «in vivo» (η χειρότερη εκδοχή) Συμπέρασμα: ηέκθεσηενόςενήλικα, με δίαιτα πλούσια σε λιπαρά υπολογίζεται 5xTDI 3-mcpd & ηέκθεσηενόςβρέφους υπολογίζεται μεταξύ 10 20xTDI 3-mcpd 23
2 η μελέτη : in vitro μεταβολισμός των 3-mcpd esters ( Seefelder et al. 2007) 4 μονοεστέρες: 1 διεστέρας: Σχεδόν πλήρης υδρόλυση σε 1min 65% υδρόλυση σε 5 min 24 Σχεδόν πλήρης υδρόλυση σε 1h
Mεταβολισμός των TAGs, in vivo Οι (τριακυλο-γλυκερόλες)tags δεν απορροφώνται ως έχουν, στο πεπτικό σύστημα TAGs + gut lipases sn2-mags (gut lipases: μεγαλύτερη συνάφεια με τις θέσεις sn1 & sn3 των TAGs) sn2-mags απορροφώνται ως έχουν, στο πεπτικό σύστημα 25
Πιθανός in vivo μεταβολισμός των 3-mcpd esters ( Seefelder et al. 2007) Υπόθεση: παρόμοιος μεταβολισμός των 3- mcpd esters & των TAGs Συμπέρασμα: (sn1) 3-mcpd monoesters free 3-mcpd (sn2) 3-mcpd monoesters απορροφώνται ως έχουν (sn1, sn2) 3-mcpd diesters (sn2) 3-mcpd monoesters απορροφώνται ως έχουν 26
Το ποσοστό των 3-mcpd μονοεστέρων είναι σχετικά χαμηλό 27
εκτίμηση του TDI 3-mcpd Υποθέτοντας ότι μόνο το 15% των 3-mcpd esters είναι (sn1) monoesters, Kάνοντας την παραδοχή ότι μόνο αυτοί υδρολύονται δίνοντας 3-mcpd & Υποθέτοντας ότι υδρολύονται πλήρως ΗυπέρβασητουTDI 3-mcpd υπολογίζεται στο 1/6 της αρχικής υπόθεσης, άρα υπέρβαση αναμένεται μόνο στα βρέφη και όχι στους ενήλικες. 28
Προσπάθεια μείωσης των 3- mcpd esters στο τελικό προϊόν Απομάκρυνση αντιδρώντων Αλλαγές στις συνθήκες Απομάκρυνση των 3-mcpd esters Max Rubner Institute, Germany (project 2009, aimed to 29 recommendations to minimize 3-mcpd esters formation)
υσκολίες Βελτιστοποίηση του εξευγενισμού του ελαίου, μπορεί να οδηγήσει σε: -απώλεια των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών του τροφίμου -πιθανό σχηματισμό άλλων ρυπαντών (πχ. Αύξηση ΡΗ για μείωση 3-mcpd σε γλυκίσματα, οδήγησε σε αύξηση ακρυλαμιδίου) 30
τομείς για περαιτέρω διερεύνηση Μηχανισμοί σχηματισμού των mcpd εστέρων & τρόποι ελάττωσής τους στα τρόφιμα Περισσότερα δεδομένα για τη σχέση (αναλογία) μονο/διεστέρων στα τρόφιμα Υδρόλυση & βιοδιασπασιμότητα των εστέρων Είναι πρόδρομες ουσίες της 3-mcpd in vivo? Τοξικοκινητικές μελέτες για τους 3-mcpd εστέρες Πιθανή συσσώρευση των εστέρων στον λιπώδη ιστό & μεταφορά στο μητρικό γάλα? Συνολική εκτίμηση του κινδύνου από όλους τους mcpd εστέρες & όχι μόνο από 3-mcpd εστέρες 31
βιβλιογραφία Hamlet C.G.,Sadd P.A., Crest C., Velisek J. and Baxter D.E. Occurrence of 3-Chloropropane-1,2-diol (3-mcpd) and Related compounds in Foods:a Review, Food Additives and Contaminants 19:619-631(2002) Zelinkova Z., Svejkovska B., Velisek J. and Dolezal M. Fatty Acid Esters of 3-Chloropropane-1,2-diol in Edible Oils, Food Additives and Contaminants Part A 23:1290-1298(2006) Seefelder W, Varga N,Studer A, Williamson G, Scanlan F.P and Stadler R.H. Esters of 3-Chloropropane-1,2-diol in Vegetable Oils:Significance in the formation of 3-mcpd, Food Additives and Contaminants Part A, Chemistry,Analysis, Control, Exposure & Risk Assessment 4:391-400(2008) Zelinkova Z., Dolezal M., and Velisek J. Occurrence of 3-MCPD Fatty Acid Esters in Infant and Baby Foods, European Food Research and Technology 228:571-578 (2009) 32