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

By Andrew James

March 24, 2020
• Kategorie:Zgodność, Laboratoria spożywcze, Produkcja żywności, Zrównoważony rozwój

N-nitrozozwiązki (NOCs), lub nitrozaminy, po raz kolejny trafiły na pierwsze strony gazet, ponieważ ich występowanie w niektórych farmaceutykach doprowadziło do wycofania produktów o wysokim profilu w Stanach Zjednoczonych.1 Nitrozoaminy mogą być rakotwórcze i genotoksyczne, a w przemyśle spożywczym mogą obniżać jakość i bezpieczeństwo produktów spożywczych. Szczególnie jedna nitrozoamina, N-nitrozodimetyloamina (NDMA), jest silnym czynnikiem rakotwórczym, którego śladowe ilości są powszechnie wykrywane w żywności i mogą być stosowane jako związek wskaźnikowy obecności nitrozoamin.2

NOC mogą potencjalnie przedostawać się do łańcucha żywnościowego na wiele sposobów, w tym (ale nie tylko): Poprzez środki ochrony roślin stosowane w celu maksymalizacji plonów rolniczych; poprzez sól sodową i/lub potasową dodawaną do konserwowania niektórych mięs przed skażeniem bakteryjnym; w wyniku procesu suszenia bezpośrednim ogniem w niektórych produktach spożywczych; oraz poprzez spożycie azotanów w diecie (obecnych w wielu warzywach ze względu na naturalne złoża mineralne w glebie), które reagują z bakteriami i kwasami w żołądku tworząc nitrozoaminy.3

Przemysł ochrony roślin i przemysł produkcji żywności koncentrują się na zapewnieniu, aby poziomy nitrozoamin obecnych w żywności były minimalne i bezpieczne. Technologia wykrywania ilości nitrozoamin (poziomy ppm) w próbce nie była zaawansowana od prawie 40 lat – aż do niedawna. Obecnie, analizator energii termicznej (TEA) – czuły i specyficzny detektor – jest wykorzystywany w celu zapewnienia szybkiej i czułej analizy dla uczestników całego łańcucha dostaw żywności.

Krajobraz regulacyjny

Zarówno NDMA, jak i nitrozamina N-nitrozodietyloamina (NDEA) zostały sklasyfikowane przez krajowe i międzynarodowe organy regulacyjne jako „prawdopodobne czynniki rakotwórcze dla ludzi”.3 Zwłaszcza NDMA jest zdecydowanie najczęściej spotykanym członkiem tej grupy związków.7

W Stanach Zjednoczonych istnieją limity dla NDMA lub całkowitych nitrozoamin w bekonie, słodzie jęczmiennym, szynce i napojach słodowych, ale obecnie nie ma limitów regulacyjnych dla związków N-nitrozowych (NOC) w żywności w UE.7

Otwórcy środków ochrony roślin są zobowiązani do sprawdzenia braku nitrozoamin lub określenia ilości na poziomie ppm w celu zapewnienia, że mieszczą się one w przyjętych wytycznych.

Ochrona roślin

Obecność nitrozoamin musi być śledzona i zarządzana ryzykiem na całej drodze żywności od gospodarstwa do stołu. Problem ten dotyczy badań od samego początku – szczególnie na etapie ochrony upraw, która jest jedną z najbardziej regulowanych branż na świecie. Bez ochrony upraw, wydatki na żywność i napoje mogłyby wzrosnąć nawet o 70 milionów funtów rocznie, a 40% żywności na świecie nie istniałoby.7

Rozwój nowego środka ochrony upraw (herbicydu, fungicydu, insektycydu lub środka do zaprawiania nasion) obejmuje kilka etapów: Odkrycie i formulacja produktu, próby i rozwój polowy, toksykologia, wpływ na środowisko i ostateczna rejestracja. Rejestracja nowego produktu wymaga wykazania, że jest on bezpieczny dla wszystkich aspektów środowiska, pracowników, chronionych upraw i spożywanej żywności. Wymaga to przeprowadzenia kompleksowej oceny ryzyka w oparciu o dane z licznych badań bezpieczeństwa oraz zrozumienia zasad Dobrej Praktyki Rolniczej (GAP).

Jeden z globalnych producentów agrochemikaliów wykorzystuje niestandardową wersję TEA do weryfikacji braku nitrozoamin lub ilościowego określenia ilości nitrozoamin (poziomy ppm) w swoich składnikach aktywnych. LC-TEA umożliwia wysoką selektywność dla nitro, nitrozo i azotu (gdy działa w trybie azotowym), co pozwala zobaczyć tylko interesujące związki. Dodatkowo, zapewnia bardzo wysoką czułość (<2pg N/s Signal to Noise 3:1), co oznacza, że jest w stanie wykryć interesujące nas związki na bardzo niskich poziomach. Aby uzyskać tak wysoką czułość i specyficzność, opiera się na selektywnym termicznym rozszczepieniu wiązania N-NO i wykrywaniu uwolnionego rodnika NO przez sygnał chemiluminescencyjny generowany przez jego reakcję z ozonem.

Dostosowany system używa również innego interfejsu z piecem, zamiast standardowego pirolizera, aby umożliwić uzyskanie dodatkowej wymaganej energii i przewodów o większej średnicy do pracy z próbką ciekłą, a nie gazową.

System ten pozwala firmie na wykonanie pięciu do sześciu razy więcej próbek przy zwiększonej automatyzacji. Jako bezpośredni wynik, znaczny wzrost wydajności, zmniejszone koszty utrzymania i dokładniejsze wyniki mogą być realizowane.

Analiza żywności

Odkąd azotyn został wprowadzony do konserwacji żywności w latach 60-tych, jego bezpieczeństwo było przedmiotem debaty. Debata ta trwa do dziś, głównie ze względu na korzyści płynące ze stosowania azotynów w produktach spożywczych, zwłaszcza w przetworzonych mięsach.6 W produktach wieprzowych, takich jak bekon i szynka peklowana, azotyn jest obecny głównie w soli sodowej i/lub potasowej dodawanej w celu ochrony mięsa przed skażeniem bakteryjnym. Chociaż proces peklowania mięsa został zaprojektowany w celu wspierania konserwacji bez chłodzenia, od tego czasu dostrzeżono szereg innych korzyści, takich jak poprawa koloru i smaku.

Analityczne metody oznaczania N-nitrozoamin w żywności mogą różnić się w zależności od tego, czy są to związki lotne czy nielotne. Po ekstrakcji, lotne N-nitrozoaminy mogą być łatwo rozdzielone przez GC przy użyciu kolumny kapilarnej, a następnie wykryte przez detektor TEA. Wprowadzenie TEA zaoferowało nowy sposób oznaczania poziomów nitrozoamin w czasie, gdy GC-MS mogła to robić tylko z trudem.

Aby zidentyfikować i określić składowe ilości NOCs w żywności powstałej w bezpośrednim wyniku produkcji i przetwarzania, Food Standards Agency (FSA) zwróciła się do Premier Analytical Services (PAS) o opracowanie metody przesiewowej w celu identyfikacji i określenia składowych ilości NOCs w żywności powstałej w bezpośrednim wyniku produkcji i przetwarzania.

Za pomocą TEA opracowano szybką i selektywną metodę przesiewową do oznaczania całkowitej zawartości nitrozoamin (ATNC) w żywności. Została ona również zatwierdzona w odniesieniu do znanych dietetycznych NOCs stanowiących zagrożenie. Metoda ta jest jednak zależna od półselektywnych reakcji denitrozacji chemicznej i może dawać wyniki fałszywie dodatnie. Wyniki można uznać jedynie za potencjalny wskaźnik, a nie ostateczny dowód obecności NOC.

W badaniach, około połowa (36 z 63) próbek dała pozytywny wynik ATNC. Dalsza analiza tych próbek metodą GC-MS/MS wykryła lotne zanieczyszczenie nitrozoaminą w dwóch z 25 próbek.

Kluczową rolą TEA w tym badaniu było zatwierdzenie alternatywnej metody analitycznej GC-MS/MS. Po walidacji techniki przez TEA, GC-MS/MS okazał się być wysoce czuły i selektywny dla tego typu badań.

Przyszłość badań nitrozoamin

W wielu krajach opublikowano dane wskazujące, że ryzyko toksykologiczne związane z uprzednio wykonanymi NOC nie było już uważane za obszar budzący obawy. Możliwe zagrożenia mogą wynikać z niezamierzonego dodania lub zanieczyszczenia żywności prekursorami NOCs, takimi jak azotyny, oraz z endogennego powstawania NOCs i w tej dziedzinie prowadzi się więcej badań.

Badania i innowacje są podstawą konkurencyjnego przemysłu spożywczego. Badania w przemyśle ochrony roślin są napędzane przez rolnictwo i zapotrzebowanie łańcucha żywnościowego na większą wydajność i bezpieczniejsze produkty. Ponieważ ilość nitrozoamin w żywności, która powoduje skutki zdrowotne u ludzi, jest nadal nieznana, istnieje pole do badań nad chemicznym powstawaniem i transportem nitrozoamin, ich występowaniem i wpływem na nasze zdrowie. Nowsze techniki chromatograficzne są dopiero stosowane w tej dziedzinie i mogłyby w znacznym stopniu przyczynić się do ilościowego oznaczania nitrozoamin. Istotne jest, aby te nowe podejścia do jakości i walidacji były stosowane w całym łańcuchu żywnościowym.

1. Christensen, J. (2020). Bardziej popularne leki na zgagę wycofane z powodu zanieczyszczenia. CNN.
2. Hamlet, C, Liang, L. (2017). Badanie mające na celu ustalenie rodzajów i poziomów związków N-nitrozowych (NOC) w żywności spożywanej w Wielkiej Brytanii. Premier Analytical Services, 1-79.
3. Woodcock, J. (2019). Oświadczenie ostrzegające pacjentów i pracowników służby zdrowia o NDMA znalezionym w próbkach ranitydyny. Center for Drug Evaluation and Research.
4. Scanlan, RA. (1983). Formacja i występowanie nitrozoamin w żywności. Cancer res, 43(5) 2435-2440.
5. Dowden, A. (2019). Prawda o azotanach w twoim jedzeniu. BBC Future.
6. Park, E. (2015). Distribution of Seven N-nitrosamines in Food (Dystrybucja siedmiu N-nitrozoamin w żywności). Toxicological research, 31(3) 279-288, doi: 10.5487/TR.2015.31.3.279.
7. Crews, C. (2019). Oznaczanie N-nitrozoamin w żywności. 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.