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

Categorieën:Compliance, Voedingslaboratoria, Voedselproductie, Duurzaamheid

N-nitrosoverbindingen (NOC’s), of nitrosaminen, zijn opnieuw voorpaginanieuws geworden omdat hun aanwezigheid in sommige geneesmiddelen in de Verenigde Staten tot het terugroepen van opvallende producten heeft geleid.1 Nitrosaminen kunnen kankerverwekkend en genotoxisch zijn en kunnen in de levensmiddelenindustrie de kwaliteit en veiligheid van een levensmiddel in gevaar brengen. Eén nitrosamine in het bijzonder, N-nitrosodimethylamine (NDMA), is een zeer krachtig carcinogeen, waarvan sporen vaak in levensmiddelen worden aangetroffen en dat als indicatorverbinding voor de aanwezigheid van nitrosaminen kan worden gebruikt.2

NOC’s kunnen op een aantal manieren in de voedselketen terechtkomen, waaronder (maar niet beperkt tot): Via de gewasbeschermingsmiddelen die worden gebruikt om de landbouwopbrengst te maximaliseren; via het natrium- en/of kaliumzout dat wordt toegevoegd om bepaalde vleessoorten te conserveren tegen bacteriële besmetting; als gevolg van het droogproces met direct vuur in bepaalde voedingsmiddelen; en via de consumptie van nitraten in de voeding (aanwezig in veel groenten als gevolg van natuurlijke minerale afzettingen in de bodem), die reageren met bacteriën en zuren in de maag om nitrosaminen te vormen.3

De gewasbeschermingsindustrie en de voedingsmiddelenindustrie zijn erop gericht om ervoor te zorgen dat de niveaus van nitrosaminen die in voedingsmiddelen aanwezig zijn, minimaal en veilig zijn. De detectietechnologie voor het kwantificeren van de hoeveelheid nitrosaminen (ppm-niveaus) in een monster was in bijna 40 jaar niet vooruitgegaan – tot voor kort. Nu wordt vertrouwd op een thermische energieanalysator (TEA) – een gevoelige en specifieke detector – om een snelle en gevoelige analyse te bieden voor spelers in de voedselvoorzieningsketen.

Regelgeving

Zowel NDMA als de nitrosamine N-nitrososodiethylamine (NDEA) zijn door nationale en internationale regelgevende instanties geclassificeerd als “waarschijnlijke carcinogenen voor de mens”.3 Met name NDMA is verreweg het meest aangetroffen lid van deze groep verbindingen.7

In de Verenigde Staten zijn er grenswaarden voor NDMA of het totaal aan nitrosaminen in bacon, gerstemout, ham en moutdranken, maar in de EU bestaan er momenteel geen wettelijke grenswaarden voor N-nitrosoverbindingen (NOC) in levensmiddelen.7

Ontwikkelaars van gewasbeschermingsmiddelen moeten de afwezigheid van nitrosaminen verifiëren of de hoeveelheid kwantificeren op ppm-niveaus om er zeker van te zijn dat ze binnen de aanvaarde richtlijnen vallen.

Gewasbescherming

De aanwezigheid van nitrosaminen moet worden getraceerd en de risico’s moeten worden beheerd tijdens het hele traject van het voedsel van boer tot bord. Deze kwestie heeft gevolgen voor het testen vanaf het allereerste begin – met name in het stadium van de gewasbescherming, een van de meest gereguleerde industrieën ter wereld. Zonder gewasbescherming zouden de uitgaven voor voedsel en drank met 70 miljoen pond per jaar kunnen stijgen en zou 40% van het voedsel in de wereld niet bestaan.7

De ontwikkeling van een nieuw gewasbeschermingsmiddel (herbicide, fungicide, insecticide of zaadbehandeling) verloopt in verschillende stappen: Ontdekking en formulering van het product, proeven en veldontwikkeling, toxicologie, milieueffecten en uiteindelijke registratie. Voor de registratie van een nieuw product moet worden aangetoond dat het veilig is voor alle aspecten van het milieu, de werknemers, de gewassen die worden beschermd en het voedsel dat wordt geconsumeerd. Dit houdt in dat uitgebreide risicobeoordelingen moeten worden uitgevoerd op basis van gegevens uit talrijke veiligheidsstudies en een goed inzicht in de goede landbouwpraktijken (GAP).

Een wereldwijde producent van landbouwchemicaliën gebruikt een aangepaste versie van het TEA om de afwezigheid van nitrosaminen te verifiëren of de hoeveelheid nitrosaminen (ppm-niveaus) in zijn actieve bestanddelen te kwantificeren. De LC-TEA biedt een hoge selectiviteit voor nitro, nitroso en stikstof (bij gebruik in de stikstofmodus), waardoor alleen de verbindingen van belang worden gezien. Bovendien is de gevoeligheid zeer hoog (<2pg N/sec signaal/ruisverhouding 3:1), wat betekent dat interessante verbindingen in uiterst lage concentraties kunnen worden gedetecteerd. Om deze hoge gevoeligheid en specificiteit te verkrijgen, berust het op een selectieve thermische splitsing van N-NO-binding en opsporing van het vrijgemaakte NO-radicaal door het chemiluminescente signaal dat door zijn reactie met ozon wordt gegenereerd.

Het aangepaste systeem gebruikt ook een andere interface met een oven, in plaats van de standaard pyrolyser, om de extra vereiste energie en buizen met grotere diameter voor het werken met een vloeibaar monster in plaats van gas mogelijk te maken.

Het systeem staat een bedrijf toe om vijf tot zes keer meer monsters met verhoogde automatisering uit te voeren. Als direct resultaat kunnen significante productiviteitswinsten, lagere onderhoudskosten en nauwkeurigere resultaten worden gerealiseerd.

Voedselanalyse

Sinds nitriet in de jaren zestig in de voedselconservering werd geïntroduceerd, is de veiligheid ervan ter discussie gesteld. Dit debat wordt nog steeds gevoerd, vooral vanwege de voordelen van nitriet in levensmiddelen, met name in verwerkt vlees.6 In varkensvleesproducten, zoals spek en gezouten ham, is nitriet meestal aanwezig in het natrium- en/of kaliumzout dat wordt toegevoegd om het vlees te vrijwaren van bacteriële besmetting. Hoewel het pekelproces van vlees was ontworpen om de conservering zonder koeling te ondersteunen, zijn sindsdien een aantal andere voordelen, zoals verbetering van kleur en smaak, erkend.

Analytische methoden voor de bepaling van N-nitrosaminen in levensmiddelen kunnen verschillen tussen vluchtige en niet-vluchtige verbindingen. Na extractie kunnen vluchtige N-nitrosaminen gemakkelijk worden gescheiden door GC met behulp van een capillaire kolom en vervolgens worden gedetecteerd met een TEA-detector. De introductie van TEA bood een nieuwe manier om nitrosamineniveaus te bepalen op een moment dat dit met GC-MS slechts met moeite mogelijk was.

Om de samenstellende hoeveelheden NOC’s te identificeren en te bepalen in levensmiddelen die worden gevormd als rechtstreeks resultaat van productie en verwerking, heeft de Food Standards Agency (FSA) Premier Analytical Services (PAS) benaderd om een screeningsmethode te ontwikkelen om de samenstellende hoeveelheden NOC’s te identificeren en te bepalen in levensmiddelen die worden gevormd als rechtstreeks resultaat van productie en verwerking.

Een snelle en selectieve schijnbare totale nitrosaminegehalte (ATNC) screeningmethode voor levensmiddelen is ontwikkeld met een TEA. Deze is ook gevalideerd voor de bekende NOC’s in de voeding die aanleiding geven tot bezorgdheid. Deze methode is echter afhankelijk van semi-selectieve chemische denitroseringsreacties en kan fout-positieve resultaten opleveren. De resultaten kunnen alleen worden beschouwd als een potentiële indicator en niet als een definitief bewijs van de aanwezigheid van NOC’s.

Bij tests gaf ongeveer de helft (36 van de 63) van de monsters een positief ATNC-resultaat. Bij nadere analyse van deze monsters met GC-MS/MS werd in twee van de 25 monsters een vluchtige nitrosamineverontreiniging aangetoond.

Een belangrijke rol van het TEA in deze studie was het valideren van de alternatieve analysemethode GC-MS/MS. Na validatie van de techniek door TEA is gebleken dat GC-MS/MS zeer gevoelig en selectief is voor dit soort testen.

De toekomst van nitrosaminetesten

Vele landen hebben gegevens gepubliceerd waaruit blijkt dat toxicologische risico’s van voorgevormde NOC’s niet langer als een punt van zorg werden beschouwd. Mogelijke risico’s kunnen voortkomen uit de onbedoelde toevoeging of verontreiniging van levensmiddelen met NOC’s-precursoren zoals nitriet en uit de endogene vorming van NOC’s en op dit gebied wordt meer onderzoek verricht.

Onderzoek en innovatie vormen de basis van een concurrerende levensmiddelenindustrie. Het onderzoek in de gewasbeschermingsindustrie wordt aangestuurd door de vraag van de landbouw en de voedselketen naar meer efficiëntie en veiligere producten. Omdat nog steeds niet bekend is hoeveel nitrosaminen in levensmiddelen gezondheidseffecten bij de mens veroorzaken, is er ruimte voor onderzoek naar de chemische vorming en het transport van nitrosaminen, het vóórkomen ervan en de gevolgen voor onze gezondheid. Nieuwere chromatografische technieken worden op dit gebied nog maar net toegepast en zouden de kwantificering van nitrosaminen zeer ten goede kunnen komen. Het is van essentieel belang dat deze nieuwe benaderingen van kwaliteit en validatie in de hele voedselketen worden toegepast.

1. Christensen, J. (2020). Meer populaire maagzuurmedicijnen teruggeroepen vanwege onzuiverheid. CNN.
2. Hamlet, C, Liang, L. (2017). Een onderzoek om de soorten en niveaus van N-nitroso-verbindingen (NOC) in door het Verenigd Koninkrijk geconsumeerde voedingsmiddelen vast te stellen. Premier Analytical Services, 1-79.
3. Woodcock, J. (2019). Verklaring om patiënten en beroepsbeoefenaren in de gezondheidszorg te waarschuwen voor NDMA aangetroffen in monsters van ranitidine. Center for Drug Evaluation and Research.
4. Scanlan, RA. (1983). Formation and occurrence of nitrosamines in food. Cancer res, 43(5) 2435-2440.
5. Dowden, A. (2019). De waarheid over nitraten in je eten. BBC Future.
6. Park, E. (2015). Distributie van zeven N-nitrosaminen in voedsel. Toxicologisch onderzoek, 31(3) 279-288, doi: 10.5487/TR.2015.31.3.279.
7. Crews, C. (2019). De bepaling van N-nitrosaminen in levensmiddelen. Quality Assurance and Safety of Crops & Foods, 1-11, doi: 10.1111/j.1757-837X.2010.00049.x
8. (1989) Toxicologisch profiel voor n-Nitrosodimethylamine., Agentschap voor toxische stoffen en ziekteregistratie.
9. Rickard, S. (2010). The value of crop protection, Crop Protection Association.