Maatilalta haarukkaan: Nitrosamiinitestauksen merkitys elintarviketurvallisuudessa

By Andrew James

March 24, 2020
• Categories: Nitrosamiinitestauksen merkitys elintarviketurvallisuuden kannalta:Compliance, Food Labs, Food Manufacturing, Sustainability

N-nitrosoyhdisteet (NOC) eli nitrosamiinit ovat jälleen kerran nousseet otsikoihin, kun niiden esiintyminen joissakin lääkkeissä on johtanut korkean profiilin tuotepalautuksiin Yhdysvalloissa.1 Nitrosamiinit voivat olla syöpää aiheuttavia ja genotoksisia, ja elintarviketeollisuudessa ne voivat vaarantaa elintarvikkeen laadun ja turvallisuuden. Erityisesti yksi nitrosamiini, N-nitrosodimetyyliamiini (NDMA), on erittäin voimakas karsinogeeni, jonka jäämiä havaitaan yleisesti elintarvikkeissa, ja sitä voidaan käyttää nitrosamiinien esiintymisen indikaattoriyhdisteenä.2

NOC-yhdisteet voivat mahdollisesti joutua elintarvikeketjuun useilla eri tavoilla, muun muassa (mutta ei ainoastaan): Maatalouden satojen maksimoimiseksi käytettävien kasvinsuojeluaineiden kautta; natrium- ja/tai kaliumsuolan kautta, jota lisätään tiettyjen lihojen säilyttämiseksi bakteerisaastumiselta; tiettyjen elintarvikkeiden suorapolttokuivausprosessin tuloksena; ja ruokavaliossa nautittujen nitraattien kautta (joita esiintyy monissa vihanneksissa maaperän luonnollisten mineraaliesiintymien vuoksi), jotka reagoivat bakteerien ja mahalaukun happojen kanssa muodostaen nitrosamiineja.3

Kasvinsuojelu- ja elintarviketeollisuus keskittyvät varmistamaan, että elintarvikkeissa esiintyvien nitrosamiinien pitoisuudet ovat minimaalisia ja turvallisia. Näytteessä olevien nitrosamiinien määrän (ppm-tasot) määritystekniikka ei ollut kehittynyt lähes 40 vuoteen – viime aikoihin asti. Nyt luotetaan lämpöenergia-analysaattoriin (TEA), joka on herkkä ja spesifinen ilmaisin, jonka avulla voidaan tehdä nopeita ja herkkiä analyysejä koko elintarvikeketjun toimijoille.

Sääntelymaisema

Kansalliset ja kansainväliset sääntelyviranomaiset ovat luokitelleet sekä NDMA:n että nitrosamiinin N-nitrososodietyyliamiinin (NDEA:n) ”todennäköisiksi syöpää aiheuttaviksi tekijöiksi ihmiselle”.3 Erityisesti NDMA:ta tavataan ylivoimaisesti yleisimmin tässä yhdisteryhmässä.7

Yhdysvalloissa on asetettu raja-arvot NDMA:lle tai nitrosamiinien kokonaismäärälle pekonissa, ohramaltaissa, kinkussa ja mallasjuomissa, mutta EU:ssa ei tällä hetkellä ole säädettyjä raja-arvoja elintarvikkeissa esiintyville N-nitrosoyhdisteille (NOC).7

Kasvinsuojeluaineiden kehittäjien on todennettava nitrosamiinien puuttuminen tai kvantifioitava niiden määrä ppm-tasolla, jotta voidaan varmistaa, että ne ovat hyväksyttyjen suuntaviivojen mukaisia.

Kasvinsuojelu

Nitrosamiinien esiintyminen on jäljitettävä ja riskinhallintaa on harjoitettava koko elintarvikkeen matkan varrella maatilalta haarukkaan. Asia vaikuttaa testaukseen alusta alkaen – erityisesti kasvinsuojeluvaiheessa, joka on yksi maailman tiukimmin säännellyistä teollisuudenaloista. Ilman kasvinsuojelua elintarvike- ja juomamenot voisivat kasvaa jopa 70 miljoonalla punnalla vuodessa, ja 40 prosenttia maailman elintarvikkeista jäisi ilman.7

Uuden kasvinsuojeluaineen (rikkakasvien torjunta-aineen, sienitautien torjunta-aineen, hyönteismyrkkyjen torjunta-aineen tai siementen käsittelyaineena käytettävän valmisteen) kehittäminen käsittää useita vaiheita: Tuotteen löytäminen ja formulointi, kokeet ja kenttäkehitys, toksikologia, ympäristövaikutukset ja lopullinen rekisteröinti. Uuden tuotteen rekisteröinti edellyttää, että tuotteen turvallisuus osoitetaan ympäristön, työntekijöiden, suojattavien viljelykasvien ja kulutettavien elintarvikkeiden kannalta. Tämä edellyttää kattavia riskinarviointeja, jotka perustuvat lukuisista turvallisuustutkimuksista saatuihin tietoihin ja hyvän maatalouskäytännön (Good Agricultural Practice, GAP) tuntemukseen.

Eräs maailmanlaajuinen maatalouskemikaalien tuottaja käyttää räätälöityä versiota TEA:sta todentaakseen nitrosamiinien puuttumisen tai kvantifioidakseen nitrosamiinien määrän (ppm-tasot) vaikuttavissa aineissaan. LC-TEA mahdollistaa korkean selektiivisyyden nitroille, nitrosoille ja typelle (kun se toimii typpitilassa), mikä mahdollistaa vain kiinnostavien yhdisteiden havaitsemisen. Lisäksi se tarjoaa erittäin korkean herkkyyden (<2pg N/sec signaali-kohina 3:1), mikä tarkoittaa, että se pystyy havaitsemaan kiinnostavat yhdisteet erittäin alhaisilla pitoisuuksilla. Tämän korkean herkkyyden ja spesifisyyden saavuttamiseksi se perustuu N-NO-sidoksen selektiiviseen termiseen pilkkomiseen ja vapautuneen NO-radikaalin havaitsemiseen kemiluminesenssisignaalin avulla, joka syntyy sen reagoidessa otsonin kanssa.

Räätälöidyssä järjestelmässä käytetään myös erilaista käyttöliittymää uunin kanssa tavanomaisen pyrolysaattorin sijaan, jotta voidaan ottaa huomioon tarvittava ylimääräinen energia ja halkaisijaltaan suuremmat halkaisijaltaan suuremmat letkut, jotta voidaan työskennellä nestemäisellä näytteellä kaasun sijasta.

Järjestelmän avulla yritys voi suorittaa viisi- tai kuusinkertaisen määrän näytteitä lisääntyneellä automatisoitavuudella. Suorana tuloksena voidaan saavuttaa merkittäviä tuottavuushyötyjä, pienempiä ylläpitokustannuksia ja tarkempia tuloksia.

Elintarvikeanalyysi

Sitä lähtien, kun nitriitti otettiin käyttöön elintarvikkeiden säilöntämenetelmissä 1960-luvulla, sen turvallisuudesta on keskusteltu. Keskustelu jatkuu nykyäänkin, mikä johtuu suurelta osin nitriitin hyödyistä elintarvikkeissa, erityisesti lihajalosteissa.6 Sianlihatuotteissa, kuten pekonissa ja suolakinkussa, nitriittiä on enimmäkseen natrium- ja/tai kaliumsuolassa, joka on lisätty lihan säilyttämiseksi bakteerikontaminaatiolta. Vaikka lihan kypsytysprosessi suunniteltiin tukemaan säilyvyyttä ilman jäähdytystä, sittemmin on havaittu useita muita hyötyjä, kuten värin ja maun parantaminen.

Analyyttiset menetelmät N-nitrosamiinien määrittämiseksi elintarvikkeista voivat vaihdella haihtuvien ja ei-haihtuvien yhdisteiden välillä. Uuttamisen jälkeen haihtuvat N-nitrosamiinit voidaan helposti erottaa kaasukromatografiassa kapillaarikolonnilla ja havaita TEA-ilmaisimella. TEA:n käyttöönotto tarjosi uuden tavan määrittää nitrosamiinipitoisuuksia silloin, kun GC-MS:llä oli siihen vain vaikeuksia.

Elintarvikevirasto (Food Standards Agency, FSA) pyysi Premier Analytical Services -yhtiötä (Premier Analytical Services, PAS) kehittämään seulontamenetelmän, jolla voidaan tunnistaa ja määrittää NOC-yhdisteiden määrät elintarvikkeissa, jotka muodostuvat valmistuksen ja käsittelyn välittömänä seurauksena.

Elintarvikkeiden nopeaa ja valikoivaa nitrosamiinin kokonaispitoisuuden seulontamenetelmää (ATNC, apparent total nitrosamine content) kehitettiin TEA:n avulla. Se on validoitu myös tunnettujen huolta aiheuttavien ravinnon NOC-yhdisteiden osalta. Menetelmä on kuitenkin riippuvainen osittain selektiivisistä kemiallisista denitrosointireaktioista, ja se voi antaa vääriä positiivisia tuloksia. Tuloksia voidaan pitää ainoastaan mahdollisena indikaattorina eikä lopullisena todisteena NOC:ien esiintymisestä.

Testeissä noin puolet (36 näytettä 63:sta) antoi positiivisen ATNC-tuloksen. Näiden näytteiden jatkoanalyysissä GC-MS/MS:llä havaittiin haihtuvaa nitrosamiinikontaminaatiota kahdessa näytteessä 25:stä.

TEA:n keskeinen tehtävä tässä tutkimuksessa oli validoida vaihtoehtoinen analyysimenetelmä GC-MS/MS. TEA:n suorittaman tekniikan validoinnin jälkeen GC-MS/MS on osoittautunut erittäin herkäksi ja valikoivaksi tämäntyyppisessä testauksessa.

Nitrosamiinitestauksen tulevaisuus

Monissa maissa on julkaistu tietoja, jotka osoittavat, että esivalmistettujen NOC-yhdisteiden aiheuttamaa toksikologista riskiä ei enää pidetty huolenaiheena. Mahdollisia riskejä voi aiheutua elintarvikkeiden tahattomasta lisäämisestä tai saastuttamisesta NOC-yhdisteiden esiasteilla, kuten nitriitillä, ja NOC-yhdisteiden endogeenisesta muodostumisesta, ja tällä alalla tehdään lisää tutkimusta.

Tutkimus ja innovointi ovat kilpailukykyisen elintarviketeollisuuden perusta. Kasvinsuojeluteollisuuden tutkimusta ohjaa maanviljelyn ja elintarvikeketjun vaatimus tehokkaammista ja turvallisemmista tuotteista. Koska elintarvikkeissa olevien nitrosamiinien määrää, joka aiheuttaa terveysvaikutuksia ihmisissä, ei vielä tunneta, nitrosamiinien kemiallista muodostumista ja kulkeutumista, niiden esiintymistä ja vaikutusta terveyteemme on mahdollista tutkia. Uudempia kromatografiatekniikoita aletaan vasta soveltaa tällä alalla, ja niistä voisi olla suurta hyötyä nitrosamiinien kvantifioinnissa. On tärkeää, että näitä uusia lähestymistapoja laatuun ja validointiin sovelletaan koko elintarvikeketjussa.

1. Christensen, J. (2020). Lisää suosittuja närästyslääkkeitä vedetään takaisin epäpuhtauksien vuoksi. CNN.
2. Hamlet, C, Liang, L. (2017). Tutkimus N-nitrosoyhdisteiden (NOC) tyyppien ja pitoisuuksien määrittämiseksi Yhdistyneessä kuningaskunnassa kulutetuissa elintarvikkeissa. Premier Analytical Services, 1-79.
3. Woodcock, J. (2019). Lausunto, jolla varoitetaan potilaita ja terveydenhuollon ammattilaisia ranitidiininäytteistä löydetystä NDMA:sta. Center for Drug Evaluation and Research.
4. Scanlan, RA. (1983). Nitrosamiinien muodostuminen ja esiintyminen elintarvikkeissa. Cancer res, 43(5) 2435-2440.
5. Dowden, A. (2019). Totuus ruoan sisältämistä nitraateista. BBC Future.
6. Park, E. (2015). Seitsemän N-nitrosamiinin jakautuminen elintarvikkeissa. Toxicological research, 31(3) 279-288, doi: 10.5487/TR.2015.31.3.279.
7. Crews, C. (2019). N-nitrosamiinien määrittäminen elintarvikkeista. The value of crop protection, Crop Protection Association.