From Farm to Fork: The Importance of Nitrosamine Testing in Food Safety

By Andrew James

March 24, 2020
• Categories:

N-nitrososloučeniny (NOC) neboli nitrosaminy se opět dostaly na titulní stránky novin, protože jejich výskyt v některých léčivých přípravcích vedl ve Spojených státech k významnému stažení výrobků z trhu.1 Nitrosaminy mohou být karcinogenní a genotoxické a v potravinářském průmyslu mohou ohrozit kvalitu a bezpečnost potravinářského výrobku. Zejména jeden z nitrosaminů, N-nitrosodimethylamin (NDMA), je vysoce účinný karcinogen, jehož stopy jsou běžně detekovány v potravinách a může být používán jako indikátorová sloučenina přítomnosti nitrosaminů.2

NOC se mohou potenciálně dostat do potravinového řetězce řadou způsobů, včetně (ale nejen): Prostřednictvím přípravků na ochranu plodin používaných k maximalizaci zemědělských výnosů; prostřednictvím sodné a/nebo draselné soli přidávané ke konzervaci některých druhů masa před bakteriální kontaminací; v důsledku procesu sušení přímým ohněm u některých potravin; a prostřednictvím konzumace dusičnanů ve stravě (přítomných v mnoha druzích zeleniny díky přirozeným minerálním usazeninám v půdě), které reagují s bakteriemi a kyselinami v žaludku za vzniku nitrosaminů.3

Průmysl ochrany plodin a výroby potravin se zaměřuje na zajištění toho, aby množství nitrosaminů přítomných v potravinách bylo minimální a bezpečné. Detekční technologie pro kvantifikaci množství nitrosaminů (hladiny ppm) ve vzorku nepokročila téměř 40 let – až donedávna. Nyní se spoléhá na analyzátor tepelné energie (TEA) – citlivý a specifický detektor – který poskytuje rychlou a citlivou analýzu pro účastníky celého potravinového řetězce.

Regulační prostředí

NDMA i nitrosamin N-nitrosodietylamin (NDEA) byly vnitrostátními a mezinárodními regulačními orgány klasifikovány jako „pravděpodobné lidské karcinogeny“.3 Zejména NDMA je zdaleka nejčastěji se vyskytujícím členem této skupiny sloučenin.7

V USA jsou stanoveny limity pro NDMA nebo celkové nitrosaminy ve slanině, ječném sladu, šunce a sladových nápojích, avšak v EU v současné době neexistují žádné regulační limity pro N-nitrososloučeniny (NOC) v potravinách.7

Vývojáři přípravků na ochranu rostlin jsou povinni ověřovat nepřítomnost nitrosaminů nebo kvantifikovat jejich množství v ppm, aby bylo zajištěno, že jsou v rámci přijatých směrnic.

Ochrana plodin

Přítomnost nitrosaminů je třeba sledovat a řídit rizika na celé cestě potraviny z farmy na vidličku. Tento problém ovlivňuje testování od samého počátku – zejména ve fázi ochrany plodin, která je jedním z nejpřísněji regulovaných odvětví na světě. Bez ochrany plodin by se výdaje na potraviny a nápoje mohly zvýšit až o 70 milionů liber ročně a 40 % světových potravin by neexistovalo.7

Vývoj nového přípravku na ochranu plodin (herbicidu, fungicidu, insekticidu nebo přípravku na ošetření osiva) zahrnuje několik kroků: Objev a složení přípravku, zkoušky a vývoj v terénu, toxikologie, dopady na životní prostředí a konečná registrace. Registrace nového přípravku vyžaduje prokázání bezpečnosti pro všechny aspekty životního prostředí, pracovníky, chráněné plodiny a konzumované potraviny. To zahrnuje provedení komplexního posouzení rizik na základě údajů z četných studií bezpečnosti a pochopení správné zemědělské praxe (GAP).

Jeden světový výrobce agrochemikálií používá vlastní verzi TEA k ověření nepřítomnosti nitrosaminů nebo ke kvantifikaci množství nitrosaminů (hladiny ppm) ve svých účinných látkách. LC-TEA umožňuje vysokou selektivitu pro nitro, nitroso a dusík (při provozu v režimu dusíku), což umožňuje sledovat pouze sloučeniny, které jsou předmětem zájmu. Kromě toho poskytuje velmi vysokou citlivost (<2pg N/sec Signal to Noise 3:1), což znamená, že je schopna detekovat zájmové sloučeniny při extrémně nízkých hladinách. K dosažení této vysoké citlivosti a specifičnosti se spoléhá na selektivní tepelné štěpení vazby N-NO a detekci uvolněného radikálu NO pomocí chemiluminiscenčního signálu generovaného jeho reakcí s ozonem.

Přizpůsobený systém také používá jiné rozhraní s pecí než standardní pyrolyzér, aby bylo možné využít dodatečnou potřebnou energii a větší průměr trubek pro práci s kapalným vzorkem namísto plynu.

Systém umožňuje společnosti provádět pětkrát až šestkrát více vzorků při zvýšené automatizaci. Přímým důsledkem je výrazné zvýšení produktivity, snížení nákladů na údržbu a přesnější výsledky.

Analýza potravin

Od zavedení dusitanů do konzervace potravin v 60. letech 20. století se diskutuje o jejich bezpečnosti. Debata pokračuje dodnes, a to především kvůli výhodám dusitanů v potravinářských výrobcích, zejména ve zpracovaném mase.6 Ve výrobcích z vepřového masa, jako je slanina a sušená šunka, jsou dusitany většinou přítomny v sodné a/nebo draselné soli přidávané za účelem konzervace masa před bakteriální kontaminací. Ačkoli byl proces solení masa navržen tak, aby podporoval konzervaci bez chlazení, od té doby byla rozpoznána řada dalších výhod, jako je zlepšení barvy a chuti.

Analytické metody stanovení N-nitrosaminů v potravinách se mohou lišit mezi těkavými a netěkavými sloučeninami. Po extrakci lze těkavé N-nitrosaminy snadno separovat pomocí GC s použitím kapilární kolony a poté detekovat pomocí detektoru TEA. Zavedení TEA nabídlo nový způsob stanovení obsahu nitrosaminů v době, kdy to GC-MS umožňovala jen s obtížemi.

Agentura pro potravinové standardy (FSA) oslovila společnost Premier Analytical Services (PAS), aby vyvinula screeningovou metodu pro identifikaci a stanovení množství NOC v potravinách, které vznikají jako přímý důsledek výroby a zpracování.

Byla vyvinuta rychlá a selektivní metoda screeningu zdánlivého celkového obsahu nitrosaminů (ATNC) v potravinách pomocí TEA. Ta byla rovněž validována pro známé NOC, které vzbuzují obavy v potravinách. Tato metoda je však závislá na semiselektivních chemických denitrozačních reakcích a může poskytovat falešně pozitivní výsledky. Výsledky lze považovat pouze za potenciální indikátor, nikoli za definitivní důkaz přítomnosti NOC.

Při testech se přibližně u poloviny (36 z 63) vzorků objevil pozitivní výsledek ATNC. Další analýza těchto vzorků pomocí GC-MS/MS zjistila kontaminaci těkavými nitrosaminy u dvou z 25 vzorků.

Klíčovou úlohou TEA v této studii bylo ověřit alternativní analytickou metodu GC-MS/MS. Po validaci techniky pomocí TEA se ukázalo, že GC-MS/MS je pro tento typ testování vysoce citlivá a selektivní.

Budoucnost testování nitrosaminů

Mnoho zemí zveřejnilo údaje, které ukazují, že toxikologické riziko z předem připravených NOC již nebylo považováno za oblast vzbuzující obavy. Možná rizika mohou pocházet z neúmyslného přidání nebo kontaminace potravin prekurzory NOC, jako jsou dusitany, a z endogenní tvorby NOC a v této oblasti se provádí další výzkum.

Výzkum a inovace jsou základem konkurenceschopného potravinářského průmyslu. Výzkum v odvětví ochrany rostlin je řízen požadavky zemědělství a potravinového řetězce na vyšší účinnost a bezpečnější produkty. Vzhledem k tomu, že množství nitrosaminů v potravinách, které vede ke zdravotním účinkům na člověka, není dosud známo, existuje prostor pro výzkum chemické tvorby a transportu nitrosaminů, jejich výskytu a dopadu na naše zdraví. Novější chromatografické techniky se v této oblasti teprve uplatňují a mohly by být pro kvantifikaci nitrosaminů velkým přínosem. Je nezbytné, aby se tyto nové přístupy ke kvalitě a validaci uplatňovaly v celém potravinovém řetězci.

1. Christensen, J. (2020). Další oblíbené léky na pálení žáhy stahované z trhu kvůli nečistotám. CNN.
2. Hamlet, C, Liang, L. (2017). Šetření s cílem zjistit druhy a množství N-nitrososloučenin (NOC) v potravinách konzumovaných ve Velké Británii. Premier Analytical Services, 1-79.
3. Woodcock, J. (2019). Prohlášení upozorňující pacienty a zdravotnické pracovníky na nález NDMA ve vzorcích ranitidinu. Center for Drug Evaluation and Research (Centrum pro hodnocení a výzkum léčiv).
4. Scanlan, RA. (1983). Vznik a výskyt nitrosaminů v potravinách. Cancer res, 43(5) 2435-2440.
5. Dowden, A. (2019). Pravda o dusičnanech v potravinách. BBC Future.
6. Park, E. (2015). Distribuce sedmi N-nitrosaminů v potravinách. Toxicological research, 31(3) 279-288, doi: 10.5487/TR.2015.31.3.279.
7. Crews, C. (2019). Stanovení N-nitrosaminů v potravinách. Quality Assurance and Safety of Crops & Foods, 1-11, doi: 10.1111/j.1757-837X.2010.00049.x
8. (1989) Toxicological profile for n-Nitrosodimethylamine., Agency for Toxic substances and disease registry.
9. Rickard, S. (2010). The value of crop protection, Crop Protection Association.