Från gård till gaffel: Vikten av nitrosamintestning för livsmedelssäkerhet

Av Andrew James

24 mars 2020
• Kategorier:Hållbarhet

N-nitroföreningar (NOC), eller nitrosaminer, har återigen skapat rubriker eftersom deras förekomst i vissa läkemedel har lett till återkallelser av produkter i USA.1 Nitrosaminer kan vara cancerframkallande och genotoxiska och kan inom livsmedelsindustrin äventyra en livsmedelsprodukts kvalitet och säkerhet. Särskilt ett nitrosamin, N-nitrosodimetylamin (NDMA), är ett mycket potent cancerframkallande ämne, vars spår ofta påvisas i livsmedel och som kan användas som en indikatorförening för närvaron av nitrosaminer.2

NOC:er kan potentiellt ta sig in i livsmedelskedjan på ett antal olika sätt, bl.a. (men inte begränsat till): Via de växtskyddsmedel som används för att maximera jordbrukets avkastning, via natrium- och/eller kaliumsalt som tillsätts för att bevara vissa köttsorter från bakteriell kontaminering, som ett resultat av direkt eldtorkningsprocessen i vissa livsmedel och via konsumtion av nitrater i kosten (som finns i många grönsaker på grund av naturliga mineralavlagringar i marken), som reagerar med bakterier och syror i magen för att bilda nitrosaminer.3

Växtskydds- och livsmedelstillverkningsindustrierna är inriktade på att se till att nivåerna av nitrosaminer som finns i livsmedel är minimala och säkra. Detektionstekniken för att kvantifiera mängden nitrosaminer (ppm-nivåer) i ett prov hade inte utvecklats på nästan 40 år – tills nyligen. Nu förlitar man sig på en termisk energianalysator (TEA) – en känslig och specifik detektor – för att tillhandahålla snabb och känslig analys för aktörer i hela livsmedelsförsörjningskedjan.

Regulatoriskt landskap

Både NDMA och nitrosaminet N-nitrososodietylamin (NDEA) har klassificerats av nationella och internationella tillsynsmyndigheter som ”troliga cancerframkallande ämnen för människor”.3 Särskilt NDMA är den överlägset vanligast förekommande medlemmen av denna grupp av föreningar.7

I USA finns det gränsvärden för NDMA eller totala nitrosaminer i bacon, kornmalt, skinka och maltdrycker, men det finns för närvarande inga lagstadgade gränsvärden för N-nitrosföreningar (NOC) i livsmedel i EU7.

Utvecklare av växtskyddsmedel måste verifiera frånvaron av nitrosaminer eller kvantifiera mängden på ppm-nivåer för att säkerställa att de ligger inom de accepterade riktlinjerna.

Tillväxtskydd

Närvaron av nitrosaminer måste spåras och riskhanteras längs med livsmedlets väg från gård till bord. Frågan påverkar testningen redan från början – särskilt på växtskyddsstadiet, som är en av de mest reglerade branscherna i världen. Utan växtskydd skulle utgifterna för livsmedel och drycker kunna öka med upp till 70 miljoner pund per år och 40 % av världens livsmedel skulle inte existera.7

Utvecklingen av en ny växtskyddsprodukt (herbicid, fungicid, insekticid eller fröbehandling) omfattar flera steg: Upptäckt och formulering av produkten, försök och fältutveckling, toxikologi, miljöpåverkan och slutlig registrering. För att registrera nya produkter måste man visa att de är säkra för alla aspekter av miljön, arbetstagarna, de grödor som skyddas och de livsmedel som konsumeras. Detta innebär att omfattande riskbedömningar genomförs, baserade på data från många säkerhetsstudier och en förståelse för god jordbrukspraxis (GAP).

En global tillverkare av jordbrukskemikalier använder en specialanpassad version av TEA för att verifiera frånvaron av nitrosaminer eller kvantifiera mängden nitrosaminer (ppm-nivåer) i sina aktiva ingredienser. LC-TEA möjliggör hög selektivitet för nitro, nitroso och kväve (vid drift i kväveläge), vilket gör att endast de intressanta föreningarna kan ses. Dessutom ger den mycket hög känslighet (<2pg N/sek Signal till brus 3:1), vilket innebär att den kan detektera intressanta föreningar på extremt låga nivåer. För att få denna höga känslighet och specificitet förlitar sig systemet på en selektiv termisk klyvning av N-NO-bindningen och detektering av den frigjorda NO-radikalen genom den kemiluminescenssignal som genereras av dess reaktion med ozon.

Det skräddarsydda systemet använder också ett annat gränssnitt med en ugn, i stället för den standardiserade pyrolyseraren, för att ta hänsyn till den extra energi som krävs och slangar med större diameter för att kunna arbeta med flytande prover i stället för gaser.

Systemet gör det möjligt för ett företag att köra fem till sex gånger fler prover med ökad automation. Som ett direkt resultat kan betydande produktivitetsvinster, minskade underhållskostnader och mer exakta resultat uppnås.

Livsmedelsanalys

Sedan nitrit introducerades i livsmedelskonservering på 1960-talet har dess säkerhet debatterats. Debatten fortsätter än idag, till stor del på grund av fördelarna med nitrit i livsmedelsprodukter, särskilt i bearbetat kött.6 I fläskprodukter, såsom bacon och saltad skinka, finns nitrit främst i det natrium- och/eller kaliumsalt som tillsätts för att bevara köttet från bakteriell kontaminering. Även om köttsyrningen utformades för att stödja konservering utan kylning har man sedan dess insett ett antal andra fördelar, t.ex. förbättrad färg och smak.

Analytiska metoder för bestämning av N-nitrosaminer i livsmedel kan skilja sig åt mellan flyktiga och icke-flyktiga föreningar. Efter extraktion kan flyktiga N-nitrosaminer lätt separeras med GC med hjälp av en kapillärkolonn och sedan detekteras med en TEA-detektor. Införandet av TEA erbjöd ett nytt sätt att bestämma nitrosaminnivåer vid en tidpunkt då GC-MS endast med svårighet kunde göra detta.

För att identifiera och bestämma ingående mängder NOC i livsmedel som bildas som ett direkt resultat av tillverkning och bearbetning kontaktade Food Standards Agency (FSA) Premier Analytical Services (PAS) för att utveckla en screeningmetod för att identifiera och bestämma ingående mängder NOC i livsmedel som bildas som ett direkt resultat av tillverkning och bearbetning.

En snabb och selektiv screeningmetod för livsmedel för skenbart totalt nitrosamininnehåll (ATNC) har utvecklats med en TEA. Denna har också validerats för de kända kostrelaterade NOC:er som ger anledning till oro. Metoden är dock beroende av semiselektiva kemiska denitroseringsreaktioner och kan ge falskt positiva resultat. Resultaten kan endast betraktas som en potentiell indikator och inte som ett slutgiltigt bevis på förekomst av NOC.

I testerna gav ungefär hälften (36 av 63) av proverna ett positivt ATNC-resultat. Ytterligare analys av dessa prover med GC-MS/MS påvisade flyktiga nitrosaminföroreningar i två av 25 prover.

En viktig roll för TEA i denna studie var att validera den alternativa analysmetoden GC-MS/MS. Efter validering av tekniken av TEA har GC-MS/MS visat sig vara mycket känslig och selektiv för denna typ av testning.

Framtiden för nitrosamintestning

Många länder har publicerat data som visar att den toxikologiska risken från förformade NOC inte längre ansågs vara ett problemområde. Möjliga risker kan komma från oavsiktlig tillsats eller kontaminering av livsmedel med NOC-prekursorer, t.ex. nitrit, och från endogen bildning av NOC, och mer forskning bedrivs på detta område.

Forskning och innovation är grunden för en konkurrenskraftig livsmedelsindustri. Forskningen inom växtskyddsindustrin drivs av jordbrukets och livsmedelskedjans krav på större effektivitet och säkrare produkter. Eftersom den mängd nitrosaminer i livsmedel som leder till hälsoeffekter hos människor fortfarande är okänd, finns det utrymme för forskning om den kemiska bildningen och transporten av nitrosaminer, deras förekomst och deras inverkan på vår hälsa. Nyare kromatografiska tekniker har precis börjat tillämpas på detta område och skulle kunna vara till stor nytta för kvantifieringen av nitrosaminer. Det är viktigt att dessa nya metoder för kvalitet och validering tillämpas i hela livsmedelskedjan.

1. Christensen, J. (2020). Fler populära läkemedel mot halsbränna återkallas på grund av föroreningar. CNN.
2. Hamlet, C, Liang, L. (2017). En undersökning för att fastställa typer och nivåer av N-nitrosoföreningar (NOC) i livsmedel som konsumeras i Storbritannien. Premier Analytical Services, 1-79.
3. Woodcock, J. (2019). Uttalande som varnar patienter och hälso- och sjukvårdspersonal för NDMA som hittats i prover av ranitidin. Center for Drug Evaluation and Research.
4. Scanlan, RA. (1983). Bildning och förekomst av nitrosaminer i livsmedel. Cancer res, 43(5) 2435-2440.
5. Dowden, A. (2019). Sanningen om nitrater i din mat. BBC Future.
6. Park, E. (2015). Fördelning av sju N-nitrosaminer i livsmedel. Toxicological research, 31(3) 279-288, doi: 10.5487/TR.2015.31.3.279.
7. Crews, C. (2019). Bestämning av N-nitrosaminer i livsmedel. 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.