SBRNÍK PŘÍSPĚVKŮ XXXVI. Symposium o nových směrech výroby a hodnocení potravin 26. - 28. 5.23 Skalský Dvůr dborná skupina pro potravinářskou a agrikulturní chemii České společnosti chemické dbor potravinářské techniky a technologie ČAZV dbor výživy obyvatelstva a jakosti potravin ČAZV Výzkumný ústav potravinářský Praha Ústav chemie a analýzy potravin, VŠT Praha Ed. olasová M., Fiedlerová V., Špicner J. VÚPP, Praha 23 ISBN 8-92671-6-5
AKRYLAMID V PTRAVINÁ Dunovská L., ajšlová J., Poustka J., Čajka T. Ústav chemie a analýzy potravin, VŠT Praha, Technická 3, 166 28 Praha 6 Tel./fax: +42-2-2435-3185, e-mail:lenka.dunovska@vscht.cz, jana.hajslova@vscht.cz 1.Úvod V dubnu 22 švédští vědci ze Stockholm University a Státního ústavu pro kontrolu potravin (Sweden s National Food Administration) ve spolupráci s laboratořemi Analyen AB v Lidköpingu zveřejnili výsledky výzkumu, podle něhož byly v některých základních potravinách bohatých na škrob nalezeny vysoké hladiny akrylamidu látky, která je klasifikována jako potenciální lidský karcinogen. Výzkum ukázal, že akrylamid se tvoří v některých tepelně upravených potravinách z přítomných prekurzorů. Po zhodnocení všech dostupných dat došli vědci k názoru, že tyto nové poznatky představují vážný problém a je nutné okamžitě zahájit systematický výzkum, který by zodpověděl na všechny otázky týkající se výskytu akrylamidu v potravinách. 3 2. Vlastnosti 2 N 2 Systematický název: 2-propenamid Sumární vzorec: 3 5 N Molekulová hmotnost: 71,8 AS: 79-6-1 Fyzikální vlastnosti: - bezbarvé šupinaté krystaly - bod tání: 84,5 - bod varu: 192,6 (za atmosferického tlaku) - rozpustnost v g/ ml rozpouštědla při 3 (voda 215,5, methanol 155, ethanol 86,2, aceton 63,1, ethylacetát 12,6, chloroform 2,66) - snadno polymeruje (při bodu tání, působením UV záření nebo zahřátím s různými polymerizujícími katalyzátory) 6 Průmyslové využití: se používá pro výrobu barviv, při stavbě základů přehradních nádrží, tunelů a kanalizace; v kopolymerech pro výrobu kontaktních čoček. je chemickým meziproduktem při výrobě polyakrylamidu. Tento polymer se využívá jako flokulant při vodárenské úpravě pitné vody, činidlo upravující půdu, zahušťovadlo, při výrobě papíru a úpravě odpadních vod. 6 Dle vyhlášky č. 376/2 Sb. je akrylamid sledován jako nežádoucí kontaminant pitné vody s limitem,1 µg/l. Stejný limit platí i v EU. 6
3. Toxicita Karcinogenita Expozice akrylamidu zvyšuje počet nádorů v různých orgánech myší a potkanů vystavených této látce v pitné vodě (2mg/kg bw/den) mléčná žláza, děloha, nadledviny, plíce a kůže. 7 Z hlediska stanovení karcinogenní povahy pro člověka existují odlišné závěry různých institucí, v závislosti na použitém matematickém modelu při exponované dávce 1 µg/kg bw/den po dobu celého života lze očekávat pravděpodobnost zvýšení počtu nádorových onemocnění na: 4,5 / (EPA),7 / (W) 1 / (Granath, Stockholm University) 4,5 je zařazen do skupiny karcinogenů 2A jako pravděpodobný lidský karcinogen. 4 3. ladiny nalezené v potravinách Tabulka 1: bsah akrylamidu v různých potravinách dle analýz laboratoří NFA v Uppsale a Analyen AB v Lidköpingu 4 Skupina potravin (µg/kg) Počet vzorků Median min-max Brambůrky 98 33-23 1 ranolky 41 3-1 6 Sušenky a crackery 28 <3-64 11 Křehký chléb 16 <3-19 21 ereálie snídaňové 16 <3-14 15 Kukuřičné lupínky 15 12-18 3 Měkké chleby 5 <3-16 21 Různé potraviny (pizza, palačinky, vafle, rybí prsty, masové kuličky, kousky kuřete, fritované ryby, vegetariánský řízek, zapečený květák) 4 <3-6 9 Rozsah hladin nalezených v každém typu potraviny je široký a vědci zatím neporozuměli podstatě této variability. 4. Vznik akrylamidu v potravinách Díky své jednoduché struktuře může akrylamid v potravinách vznikat různými mechanismy, které zahrnují reakce sacharidů, proteinů a aminokyselin, lipidů a pravděpodobně i dalších minoritních složek potravin. Předpokládá se, že akrylamid může v potravinách vznikat během tepelné úpravy tepelnou degradaci triglyceridů, při ktré vzniká akrylová kyseliny, která reakcí s amoniakem pocházejícím ze sloučenin obsahujících dusík poskytuje akrylamid. Druhou možností je přímá reakce asparaginu s glukózou za vysoké teploty. 8
1. ypotéza ox. Triglyceridy Akrolein Akrylová kyselina N 3 R R R 2 2. ypotéza t Asparagin + Glukóza N 2 N 2 5. Metody stanovení akrylamidu Ke stanovení akrylamidu v potravinách se běžně používá metoda plynové chromatografie s hmotnostní detekcí (G-MS). Tato technika je však náročná na přípravu vzorku. Její hlavní nevýhodou je požadavek na derivatizaci akrylamidu bromem, která je náročná nejen na provedení, ale i na čas. Druhou metodou je kapalinová chromatografie s hmotnostní detekcí (L-MS/MS). Tato technika již nevyžaduje derivatizaci, ale je opět náročná na přípravu vzorku, a to zejména na jeho přečištění. 1,2 6. Vývoj metody pro stanovení akrylamidu s využitím G/R-TF-MS V naší laboratoři se snažíme vyvinout jednoduchou metodu bez derivatizace. Analytický postup spočívá v důkladné homogenizaci vzorku pomocí laboratorního mixéru, dalším krokem je navážení 5g zhomogenizovaného vzorku do 15ml kádinky a extrakce 3ml 5 ního methanolu na Ultra Turaxu po dobu 5 minut. elý obsah kádinky se posléze převede do kyvety na odstřeďování a odstředí se při 6 rpm po dobu 1 minut. elý obsah kyvety se přefiltruje pomocí Büchnerovy nálevky přes filtrační papír se žlutým značením. Filtr se promyje 5 ml 5 ního methanolu. Filtrát se převede do 5ml odměrné baňky a doplní po značku. Z tohoto extraktu se odebere 5ml do děličky a protřepe se s 2ml hexanu, aby se ze vzorku odstranily zbytky tuku. Z dolní fáze se odebere 1ml do vialky a analyzuje se pomocí plynové chromatografie s vysokorozlišovacím hmotnostním detektorem TF. 7.Pracovní chrakteristiky pro stanovení 2 Kolona: Innowax, 3 m,25 mm,25 µm Teplota nástřiku: 25 Typ nástřiku: pulzní splitless (,5 min, 241 kpa) Teplotní program: (,5 min) @ 1 /min do 2 (9,5 min) Tlakový program: 241 kpa (,5 min) @ 25 kpa/min do 145 kpa MS: 1 spektrum/s, tj. 3 prim. sp./s 2 2 N 2
8. Ukázky chromatogramů standardu a vzorku 2443_AA_sample5g5mL_T13 2443_AA_sample5g5mL_T13 Záznam celého hmotnostního toku TI 6.2 8.67 2: TF MS EI+ TI 1.13e5 2443_AA_sample5g5mL_T13 2443_AA_sample5g5mL_T13 155 (7.583) m (153:163-142:152) 71.366 2: TF MS EI+ 9.66e3 vzorek chipsů 7.58 8.1 55.174 2443_AA_sample5g5mL_T13 Ion: 71,37 motnostní okno:,2 Da 7.58 2: TF MS EI+ 71.36.2Da 2.91e3 111.685 53.192 135.152 7.328 52.189 72.58 82.647 121.23 68.47 13.345 18.35 51.163 136.264 57.344 112.67 96.697 73.336 129.626 147.822 83.658 91.537 m/z 45 5 55 6 65 7 75 8 85 9 95 15 11 115 12 125 13 135 14 145 15 vzorek chipsů 2443_AA_ngmL_T9 2443_AA_ngmL_T9 35 (7.584) m (33:37-(38:315+294:33)) 71.364 2: TF MS EI+ 5.15e3 2443_AA_5ngmL_T8 Ion: 71,37 motnostní okno:,2 Da 7.58 2: TF MS EI+ 71.36.2Da 1.14e3 std. 5 ng/ml 55.174 9.43 5.25 5.5 5.75 6. 6.25 6.5 6.75 7. 7.25 7.5 7.75 8. 8.25 8.5 8.75 9. 9.25 9.5 9.75 Time 53.131 52.172 7.38 71.2157 13.935 98.721 138.1392 56.22 59.7194 141.1128 122.785 88.193 79.153 16.424 119.9879 124.485 15.1351 47.384 m/z 45 5 55 6 65 7 75 8 85 9 95 15 11 115 12 125 13 135 14 145 15 9. Závěr Byla vyvinuta jednoduchá metoda pro stanovení akrylamidu s využitím G/R - TF - MS v módu (EI) a realizovány předběžné analýzy reálných vzorků chipsů. Nálezy se pohybují v řádu jednotek mg/kg. Dále proběhne komplexní validace metody(stanovení opakovatelnosti, výtěžnosti, LD) pro široké spektrum potravin s využitím isotopově značených standardů ( isotope dilution technique ) pro přesnou kvantifikaci. Poté proběhne vyšetření reprezentativních vzorků potravin na českém trhu. 1. Literatura 1. J. Rosén, K.-E. ellenäs: Analysis of acrylamide in cooked foods by liquid chromatography tandem mass spectrometry. Analyst, Vol.127, No. 7, 22, 88-882 2. E. Tareke, P. Rydberg, P. Karlsson, S. Eriksson, M. Törnqvist: Analysis of acrylamide, a carcinogen formed in heated foodstuffs. Journal of Agricultural and Food hemistry, Vol. 5, No. 17, 22, 4998-56 3. J. Giese: Acrylamide in foods. Food Technology, Vol. 56, No. 1, 22, 71-72 4. http://www.slv.se/engdefault.asp 5. http://www.chpr.szu.cz 6. http://www.czpi.cz 7. ealth Implications of Acrylamide in Food. Report of a Joint FA/W onsultation W eadquarters, Geneva, Switzerland, 25 27 June 22 8. Adam Becalski, Benjamin P.-Y. Lau, Dawid Lewis and Stephen W Seaman: Acrylamide in Foods: ccurence, Sources and Modeling, J. Agric. Food hem. 23, 51,82-88 Tato práce je realizována v rámci řešení výzkumného záměru Zlepšování kvality potravin a zajištění optimální výživy obyvatelstva MSM 22334.