Zanieczyszczenie żywności jest poważnym problemem, ponieważ wysoka zawartość związków chemicznych w produktach spożywczych stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia konsumenta. Zanieczyszczenia chemiczne obejmują zanieczyszczenia środowiskowe (np. metale ciężkie, dioksyny), zanieczyszczenia procesowe, które tworzą się podczas gotowania lub podgrzewania żywności (np. akryloamid, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne) oraz zanieczyszczenia chemiczne stosowane do ekonomicznie uzasadnionego zafałszowania (np. melamina). Niektóre zanieczyszczenia mogą pochodzić z kilku źródeł.
Ogólne zasady i wymagania europejskiego prawa żywnościowego zawarte zostały w Rozporządzeniu (WE) nr 178/2002 Parlamentu Europejskiego i Rady Nr 178/2002 z dnia 28 stycznia 2002 r. ustanawiającym ogólne zasady i wymagania prawa żywnościowego, powołującym Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności oraz ustanawiającym procedury
w zakresie bezpieczeństwa żywności, ze zmianami. W akcie tym Unia Europejska deklaruje, że „bezpieczeństwo i zaufanie konsumentów we Wspólnocie i państwach trzecich ma najważniejsze znaczenie”. W artykule 14 ww. rozporządzenia ustanawia się, że „żaden niebezpieczny środek spożywczy nie może być wprowadzany na rynek”.
Maksymalne poziomy zawartości niektórych szkodliwych substancji w żywności określone zostały w Rozporządzeniu Komisji (WE) nr 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. ustalającym najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych, ze zmianami. W załączniku do tego rozporządzenia wymienione są następujące grupy zanieczyszczeń:
- azotany,
- mikotoksyny,
- metale,
- 3-monochloropropan-1,2-diol (3-MCPD), estry 3-MCPD kwasów tłuszczowych oraz estry glicydowe kwasów tłuszczowych,
- dioksyny i polichlorowane bifenyle o działaniu podobnym do dioksyn (PCB) oraz sześć wskaźnikowych PCB,
- wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA),
- melamina i jej analogi strukturalne,
- toksyny właściwe dla roślin,
- nadchloran.
AZOTANY
Azotany (azotany V) stosowane są w produkcji rolnej jako nawozy sztuczne oraz w przemyśle spożywczym jako konserwanty. Rozporządzenie Komisji (WE) nr 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych, ze zmianami ustanawia maksymalne poziomy zawartości azotanów w świeżym i przetworzonym szpinaku, w sałacie, a także w przetworzonej żywności na bazie zbóż oraz żywności dla niemowląt i małych dzieci. W odniesieniu do wymagań prawnych dotyczących zastosowania azotanów jako konserwanty obowiązuje Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 z dnia 16 grudnia
2008 r. w sprawie dodatków do żywności, ze zmianami.
Zawartość azotanów zależy od gatunku rośliny, jej części, a także od warunków środowiskowych. Najwięcej azotanów znajduje się warzywach korzeniowych i bulwach oraz w warzywach przeznaczonych do wczesnego zbioru. Ze względu na skłonność do magazynowania azotanów warzywa można podzielić na zawierające:
- małe ilości, np. pomidor, ogórek, fasolka szparagowa, groch, papryka,
- średnie ilości, np. seler naciowy, marchew, pietruszka korzeniowa,
- duże ilości, np. szpinak, sałata, wczesna kapusta, rzodkiewka, burak ćwikłowy, ziemniaki.
Azotyny (azotany III) w świeżych warzywach występują w małych ilościach, jednak podczas przechowywania zawartość ich może wzrosnąć wskutek mikrobiologicznej redukcji azotanów (Bacillus, Aerobacter, Escherichia). Azotany (V) i azotany (III) występują również w surowcach pochodzenia zwierzęcego, do których dostają się z paszą i wodą pitną.
W laboratorium J.S. Hamilton Poland analizy azotanów i azotynów wykonuje się według zwalidowanych i akredytowanych metod opartych na polskich normach, normach międzynarodowych oraz własnych procedurach badawczych, z zastosowaniem techniki spektrofotometrycznej oraz wysokosprawnej chromatografii cieczowej
z detekcją UV lub DAD. Najczęściej analizowanymi produktami są: owoce i warzywa oraz przetwory z owoców i warzyw, ziemniaki, mleko w proszku, mięso i przetwory mięsne, sery.
3-MONOCHLOROPROPAN-1,2-DIOL (3-MCPD), ESTRY 3-MCPD KWASÓW TŁUSZCZOWYCH ORAZ ESTRY GLICYDOWE KWASÓW TŁUSZCZOWYCH
Rozporządzenie Komisji (WE) nr 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych, ze zmianami, ustanawia odrębne maksymalne poziomy dla:
- 3-monochloropropan-1,2-diolu (wolny 3-MCPD),
- sumy 3-MCPD i estrów 3-MCPD kwasów tłuszczowych, wyrażonej jako 3-MCPD,
- estrów glicydowych kwasów tłuszczowych wyrażonych jako glicyd.
3-MCPD to grupa zanieczyszczeń znana jako chloropropanole. Po raz pierwszy wolny 3-MCPD został zidentyfikowany jako zanieczyszczenie hydrolizowanych kwasem białek roślinnych i sosu sojowego, później znaleziono go w innych produktach spożywczych. 3-MCPD i jego estry mogą powstawać z glicerolu lub acylogliceroli w żywności zawierającej tłuszcz i poddanej obróbce cieplnej, w obecności jonów chlorkowych. Estry glicydowych kwasów tłuszczowych (GE) to zanieczyszczenia wywołane przetwarzaniem, występujące głównie w rafinowanych tłuszczach i olejach oraz żywności zawierającej tłuszcze i oleje. Początkowo zakładano, że estry 3-MCPD i GE powstają w podobnych procesach, ale obecnie wiadomo, że ich mechanizmy powstawania są różne. Najwyższe stężenia występują zazwyczaj w rafinowanym oleju palmowym i oleinowym oleju palmowym, ale estry 3-MCPD i GE występują również w innych rafinowanych olejach roślinnych, takich jak olej szafranowy, kokosowy, słonecznikowy i sojowy oraz rafinowanych olejach morskich, takich jak oleje rybne.
W laboratorium J.S. Hamilton Poland analizę 3-MCPD, estrów 3-MCPD i GE wykonuje się według zwalidowanej
i akredytowanej metody opartej na normie AOAC z zastosowaniem techniki chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas.
MELAMINA I JEJ ANALOGI STRUKTURALNE
Melamina jest powszechnie stosowana do produkcji m.in. farb, tworzyw sztucznych, naczyń i przyborów kuchennych i nawozów. Jednakże melamina i jej strukturalny analog kwas cyjanurowy znalazły się w centrum uwagi laboratoriów kontroli żywności w 2008 roku po przypadkach fałszowania pasz dla zwierząt, mleka w proszku i preparatów do początkowego żywienia niemowląt, które miały na celu oszukańcze zwiększenie zawartości białka w tych produktach.
W 2008 roku odnotowano w Chinach 4 przypadki zgonów niemowląt i ponad 54 tys. przypadki zachorowań, przypisanych konsumpcji mleka skażonego melaminą. Powodem nielegalnego dodawania melaminy do tych produktów była wysoka zawartość azotu w cząsteczce tego związku (66%). Powszechnie stosowane metody oznaczania zawartości białka, opierające się na analizie zawartości azotu w próbce np. metoda Kjeldahla, nie odróżniają azotu z białka od azotu niebiałkowego. Dlatego też dodatek tej substancji skutkował fałszywym zwiększeniem poziomu białka w produkcie.
Melamina i produkty jej hydrolizy (ammelina, ammelid i kwas cyjanurowy) mogą również zanieczyszczać żywność z powodu stosowana pestycydów, gdyż stanowią metabolity niektórych insektycydów np. cyromazyny, fungicydów np. anilazyny oraz herbicydów np. terbutylazyny, prometryny, symazyny, atrazyny, ametryny i cyjanazyny. Cyromazyna najpierw prowadzi do melaminy, która jest następnie stopniowo hydrolizowana do kwasu cyjanurowego. Spośród powyższych związków tylko terbutylazyna i cyromazyna są obecnie nadal stosowane w UE. Innym źródłem zanieczyszczenia żywności melaminą i jej analogami jest stosowanie nawozów na bazie cyjanamidu. Wiadomo, że cyjanamid tworzy melaminę poprzez trimeryzację. Innym źródłem kwasu cyjanurowego są di- i trichloroizocyjanurany, które zawarte są w środkach myjących, algicydach i środkach dezynfekujących.
Rozporządzenie Komisji (WE) nr 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych, ze zmianami ustaliło najwyższe dopuszczalne poziomy melaminy
i jej analogów w żywności dla dwóch kategorii: żywności z wyjątkiem preparatów do początkowego żywienia niemowląt
i do dalszego żywienia niemowląt (maksymalny poziom melaminy 2,5 mg/kg) i preparaty do początkowego żywienia niemowląt i do dalszego żywienia niemowląt, w proszku (maksymalny poziom 1 mg/kg).
Laboratorium J.S. Hamilton Poland jako pierwsze laboratorium komercyjne w Polsce zwalidowało i akredytowało już
w 2009 roku metodę oznaczania melaminy w żywności, opartą na chromatografii gazowej z detekcją spektrometrii mas. Aktualnie oferujemy możliwość oznaczania tych związków z zastosowaniem chromatografii cieczowej z detekcją tandemową spektrometrią mas.
TOKSYNY WŁAŚCIWE DLA ROŚLIN
Toksyny roślinne występują naturalnie w niektórych gatunkach roślin i są wytwarzane przez rośliny np. jako mechanizm obronny. Czasami rośliny zawierające takie toksyny pojawiają się jako chwasty w uprawach spożywczych, co oznacza, że nasiona lub liście mogą przypadkowo zmieszać się z główną uprawą podczas zbiorów. Z tego powodu niski poziom tych toksyn można wykryć w zbożach, produktach ziołowych, herbatach, sałatach, zbożach i produktach pochodzenia zwierzęcego. Typowymi przykładami są alkaloidy pirolizydynowe i alkaloidy tropanowe. Niektóre inne toksyny są naturalnymi składnikami produktów roślinnych, takie jak kwas erukowy w niektórych olejach, kwas cyjanowodorowy w pestkach moreli czy alkaloidy opium w maku.
KWAS ERUKOWY
Występuje głównie w nasionach gatunku Brassicaceae, do których należą rośliny nasienne, takie jak rzepak i gorczyca,
a także rośliny warzywne, takie jak zróżnicowana grupa jarmużu, kapusty i rzepy. Warzywa kapustne mogą zawierać tylko śladowe ilości kwasu erukowego, podczas gdy nasiona mogą zawierać wysoki poziom. Odmiany Brassicaceae o bardzo niskiej zawartości kwasu erukowego zostały opracowane do produkcji oleju z nasion do użytku spożywczego
i paszowego w większości krajów, w tym w UE. Rozporządzenie Komisji (WE) nr 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych, ze zmianami ustanowiło najwyższy dopuszczalny poziom kwasu erukowego w olejach i tłuszczach roślinnych oraz musztardzie.
Kryteria dotyczące kwasu erukowego w preparatach do początkowego żywienia niemowląt i preparatach do dalszego żywienia niemowląt gotowych do użycia zostały określone w Rozporządzeniu delegowanym Komisji (UE) 2016/127 z dnia 25 września 2015 r. uzupełniającym rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 609/2013 w odniesieniu do szczegółowych wymogów dotyczących składu preparatów do początkowego żywienia niemowląt
i preparatów do dalszego żywienia niemowląt oraz informacji na ich temat, a także w odniesieniu do informacji dotyczących żywienia niemowląt i małych dzieci, ze zmianami.
ALKALOIDY TROPANOWE
Są toksycznymi metabolitami wtórnymi, które naturalnie występują w roślinach z kilku rodzin, w tym Brassicaceae, Solanaceae (np. mandragora, lulek czarny, wilcza jagoda, bieluń dziędzierzawa) i Erythroxylaceae (np. krasnodrzew pospolity). Znajdują się we wszystkich częściach roślin, przy czym najwyższe stężenia występują w korzeniach
i nasionach. Zawartość poszczególnych alkaloidów różni się w zależności od gatunku, pory roku, miejsca i części rośliny. Nasiona roślin wytwarzających alkaloidy tropanowe, takie jak Datura stramonium z rodzaju Datura, można znaleźć jako zanieczyszczenia w uprawach rolniczych, takich jak siemię lniane, soja, proso, słonecznik i gryka.
W raporcie naukowym opublikowanym przez EFSA w 2018 roku została przedstawiona ocena narażenia ludzi na alkaloidy tropanowe w oparciu o 44 tys. wyników dla blisko 7400 próbek. Większość próbek nie zawierała alkaloidów (tj. poniżej granicy wykrywalności lub poniżej granicy oznaczalności). Wysokie stężenia atropiny i skopolaminy odnotowano w herbacie i naparach ziołowych, batonach zbożowych i przyprawach.
Alkaloidy tropanowe, o których mowa w Rozporządzeniu Komisji (WE) nr 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r., ze zmianami, to atropina i skopolamina. Aktualne wymagania dotyczą przetworzonej żywności na bazie zbóż oraz żywności dla małych dzieci. Od 1 września 2022 roku obowiązują najwyższe dopuszczalne poziomy alkaloidów tropanowych dla niektórych zbóż nieprzetworzonych oraz przeznaczonych dla konsumenta końcowego, a także oraz naparów ziołowych.
ALKALOIDY PIROLIZYDYNOWE
Są naturalnie występującymi toksynami w wielu gatunkach roślin. Są wytwarzane przez rośliny jako mechanizm obronny przed roślinożernymi owadami. Jest to grupa kilkuset (ponad 600) alkaloidów występująca w niektórych roślinach m.in.
z rodzin ogórecznikowatych (np. ogórecznik, żywokost , nawrot polny), astrowatych (np. łopian, rumianek, mniszek, ostropest, oset, stokrotka, podbiał), bobowatych (motylkowatych) np. łubin, fiołkowatych, dziurawcowatych. Występują również w herbacie (Camellia sinensis), anyżu, melisie, mięcie, werbenie, lubczyku, majeranku, kminku, oregano.
Żywność może zawierać alkaloidy pirolizydynowe w wyniku zanieczyszczenia roślinami zawierającymi te związki. Potencjalnym źródłem narażenia są suplementy diety z miodem i pyłkiem (jeśli pszczoły zbierały pyłek z takich roślin), rośliny sałatowe i zboża (jeśli były zanieczyszczone chwastami zawierającymi te związki), produkty ziołowe, suplementy
i herbaty (przygotowane z lub zanieczyszczone roślinami zawierającymi alkaloidy pirolizydynowe) i produkty pochodzenia zwierzęcego (mięso, mleko, jaja – jeśli zwierzęta produkujące żywność były skarmiane roślinami zawierającymi alkaloidy pirolizydynowe lub paszami nimi zanieczyszczone).
W grudniu 2020 roku zostało opublikowane Rozporządzenie Komisji (UE) 2020/2040 z dnia 11 grudnia 2020 r. zmieniające Rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów alkaloidów pirolizydynowych w niektórych środkach spożywczych.
Najwyższe dopuszczalne poziomy dotyczą sumy 21 alkaloidów pirolizydynowych oraz 14 dodatkowych izomerów
i obowiązują dla herbat, herbat ziołowych, aromatyzowanych, suplementów diety, suszonych ziół, kminu rzymskiego.
ALKALOIDY OPIUM
Do tej grupy alkaloidów należą morfina, kodeina, tebaina, papaweryna, noskapina i oripawina. Niektóre z nich, głównie morfina i kodeina, stanowią zanieczyszczenie nasion maku i produktów wytworzonych z ich udziałem. Nasiona maku uzyskuje się z maku lekarskiego. Roślina mak lekarski zawiera alkaloidy opium, natomiast same nasiona maku nie zawierają alkaloidów opium lub zawierają je jedynie na bardzo niskim poziomie, ale mogą zostać zanieczyszczone alkaloidami w wyniku szkód spowodowanych przez owady lub poprzez zanieczyszczenie nasion podczas zbioru, gdy cząstki pyłu ze słomy przyczepiają się do nasion lub gdy ziarno ma kontakt z sokiem mlecznym łodyg, liści lub niedojrzałych makuchów. Inną przyczyną może być stosowanie niewłaściwych odmian maku (wysokomorfinowych). Procesy obróbki surowca (mycie, mielenie, ogrzewanie) powodują spadek poziomu zanieczyszczenia.
W grudniu 2021 roku zostało opublikowane Rozporządzenie Komisji (UE) 2021/2142 z dnia 11 grudnia 2020 r. zmieniające Rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów alkaloidów opium w niektórych środkach spożywczych. Najwyższy dopuszczalny poziom obowiązuje od lipca 2022 roku i odnosi się do sumy morfiny i kodeiny, przy czym z uwagi na zbliżone działanie toksyczne kodeiny do morfiny, ale jednak słabsze, do zawartości morfiny należy dodać zawartość kodeiny pomnożoną przez współczynnik 0,2 (ekwiwalent morfiny). Maksymalne poziomy ustanowiono dla nasion maku wprowadzanych do obrotu z przeznaczeniem dla konsumenta końcowego oraz dla wyrobów piekarniczych zawierających nasiona maku lub ich produkty pochodne. Producent wyrobów piekarniczych powinien posiadać szczegółowe informacje na temat zawartości ekwiwalentu morfiny
w nasionach maku stosowanych jako składniki wyrobów piekarniczych, a dostawca nasion maku powinien przekazywać te informacje producentowi wyrobów piekarniczych.
CYJANOWODÓR I GLIKOZYDY CYJANOGENNE
Glikozydy cyjanogenne to fitotoksyny (toksyczne chemikalia wytwarzane przez rośliny), które występują w co najmniej 2000 gatunkach roślin, z których wiele gatunków jest wykorzystywanych jako pokarm w niektórych częściach świata. Maniok, sorgo, owoce pestkowe, siemię lniane, korzenie bambusa i migdały to szczególnie ważne produkty spożywcze zawierające glikozydy cyjanogenne. Uszkodzenie mechaniczne komórek roślinnych np. w wyniku mielenia lub żucia powoduje uwolnienie cyjanowodoru w wyniku enzymatycznej hydrolizy glikozydów cyjanogennych. Cyjanowodór jest łatwo wchłaniany z przewodu pokarmowego i szybko rozprowadzany do wszystkich narządów.
Najbardziej znanym glikozydem cyjanogennym jest amigdalina obecna w migdałach, nasionach moreli, śliwy, brzoskwini
i wiśni. Do tej samej grupy związków należą: prulaurazyna, sambunigryna oraz wicjanina. Związki te mogą być również obecne w żywności przetworzonej, np. w różnego rodzaju nalewkach i napojach alkoholowych.
W Rozporządzeniu Komisji (WE) nr 1881/2006, ze zmianami, określono najwyższy dopuszczalny poziom dla nieprzetworzonych całych, mielonych, rozdrobnionych, łupanych, siekanych pestek moreli wprowadzanych do obrotu
i przeznaczonych dla konsumentów końcowych.
Laboratorium J.S. Hamilton Poland posiada w swojej ofercie metody oznaczania powyższych toksyn roślinnych naturalnie występujących w niektórych gatunkach roślin.
NADCHLORANY
Jon nadchloranowy jest bardzo stabilny w wodzie, a jego sole są w niej dobrze rozpuszczalne. Nadchloran występuje naturalnie w środowisku, w złożach azotanów i potażu, może tworzyć się w atmosferze i wytrącać do gleby i wód gruntowych. Występuje również jako zanieczyszczenie środowiska wynikające ze stosowania nawozów azotowych oraz z produkcji, stosowania i utylizacji nadchloranu amonu stosowanego w paliwach rakietowych, materiałach wybuchowych, fajerwerkach, racach i nadmuchiwarkach poduszek powietrznych oraz w innych procesach przemysłowych. Nadchloran może również powstawać podczas rozkładu podchlorynu sodu używanego do dezynfekcji wody i może zanieczyścić wodę. Za potencjalne źródła zanieczyszczenia żywności nadchloranem uważa się wodę, glebę i nawozy.
Od 1 lipca 2020 roku obowiązują wymagania Rozporządzenia Komisji (UE) 2020/685 z dnia 20 maja 2020 r. zmieniającego Rozporządzenie (WE) nr 1881/2006, w którym określono najwyższe dopuszczalne poziomy nadchloranu w owocach i warzywach, ziołach, herbacie i suszonych naparach ziołowych i owocowych, preparatach do początkowego żywienia niemowląt i do dalszego żywienia niemowląt, żywności specjalnego przeznaczenia medycznego przeznaczonej dla niemowląt i małych dzieci, preparatach do żywienia małych dzieci, żywności dla dzieci oraz przetworzonych produktach zbożowych dla dzieci.
J.S. Hamilton Poland wykonuje analizy nadchloranów, łącznie z chloranami, w żywności w wyspecjalizowanym laboratorium Hamilton UO-Technologia Sp. z o.o. w Słomczynie (AB 1537).
