ДИСЕРТАЦІЯ МАГІСТРА. Назва магістерської роботи Безпека та гігієна харчових продуктів у приватних домогосподарствах: Кількісна оцінка токсинів, пов’язаних з виробництвом

Я РОБОТА МАГІСТРА Назва магістерської роботи Безпека та гігієна харчових продуктів у приватних домогосподарствах: Кількісна оцінка токсинів, пов’язаних з виробництвом Автор Майкл Штейнінгер, Bakk.rer.nat здобутий науковий ступінь Магістр наук, Відень, 2012 Номер дослідження відповідно до аркуша: Область дослідження згідно з аркушем дослідження: Керівник: A 066 838 Магістерська програма з харчових наук доц. Лікар. Петра Руст

I Зміст 1. Вступ та питання. 1 2. Огляд літератури. 4 2.1 Акриламід 4 2.1.1 Введення та механізм утворення. 4 2.1.2 Токсичність. 7 2.1.3 Вплив людини . 11 2.1.4 Оцінка ризику 15 2.2 Фуран . 17 2.2.1 Ініціація та механізм утворення 17 2.2.2 Токсичність 20 2.2.3 Вплив людини. 23 2.2.4 Оцінка ризику 27 2.3 Поліциклічні ароматичні вуглеводні. 28 2.3.1 Введення та механізм утворення . 28 2.3.2 Токсичність 30 2.3.3 Вплив людини . 33 2.3.4 Оцінка ризику 38 2.4 Транс-жирні кислоти . 40 2.4.1 Вступ та механізм утворення 40 2.4.2 Вплив на здоров’я 42 2.4.3 Вплив людини. 45 2.4.4 Оцінка ризику 47 3. Матеріал та методи 49 3.1 Набір випробовуваних та випробовуваних . 49 3.2 Використовувана їжа 51 3.3 Відбір проб, включаючи використовуване обладнання . 54 3.4 Використані методи 56 3.4.1 Система спостереження 56 3.4.2 Анкета. 57 3.5 Аналітичні методи 58 3.5.1 Визначення акриламіду РХ/МС 58

II 3.5.2 Визначення фурану за допомогою ГХ/МС. 60 3.5.3 Визначення поліциклічних ароматичних вуглеводнів за допомогою ВЕРХ 62 3.5.4 Визначення метилових ефірів жирних кислот за допомогою GC-FID 64 3.6 Статистична процедура. 65 4. Результати та обговорення 66 4.1 Рівні акриламіду у смаженій картоплі 66 4.2 Рівні фурану у смаженій картоплі . 77 4.3 Поліциклічні ароматичні вуглеводні у смаженій картоплі та курях. 79 4.4 Рівні трансжирних кислот. 87 4.5 Результати додаткових опитувань. 90 4.6 Обговорення. 95 5. Висновок. 107 6. Підсумок. 110 7. Підсумок. 114 8. Бібліографія. 117 9. CV. 134

III Список рисунків Рис. 1 Механізм утворення акриламіду. 5 Рис. 2 Структурна формула фурану та дибензофуранів. 17 Рис. 3 Тести на нормальний розподіл вимірюваних значень акриламіду. Колмогоров-Смірнов та Шапіро-Вільк. 68 Рис. 4 QQ-діаграма акриламіду -Вимірювані значення (концентрації в мкг/кг). 68 Рис. 5 Порівняння вимірюваних значень акриламіду (в мкг/кг) між сім'ями та похилими людьми 69 Рис. 6 Графічне зображення площі для показу видів олії, що використовується для приготування смаженої картоплі у зв'язку з виміряними концентраціями акриламіду (в мкг/кг ) у кінцевому продукті. 70 Рис. 7 Ділянка вареної та невареної картоплі (перед смаженням) та вміст акриламіду (у мкг/кг) у кінцевому продукті. 73 Рис. 8 Boxplot Сорти картоплі та концентрація акриламіду в кінцевому продукті, що використовується у дослідженні (у мкг/кг). 75 Рис. 9 Масла/жири, що використовуються для приготування курки у відсотках (усі домогосподарства) 90 Рис. 10 Масла/жири, що використовуються для смаження картоплі у відсотках (усі домогосподарства). 91 Рис. 11 Обстеження типу печі у відсотках (усі домогосподарства). 92 Рис. 12 Зберігання олій та жирів, які використовувались для запікання курки. 93 Рис. 13 Зберігання масел та жирів, які використовувались для запікання Використовували картоплю 94

V Список скорочень AGES Австрійське агентство охорони здоров'я та безпеки харчових продуктів ALARA. Настільки низький, наскільки розумно досяжний ApoB. Аполіпопротеїн В BaP. Бензо (а) пірен BfR Федеральний інститут оцінки ризику BMDL 10. контрольна доза нижня межа довіри 10% - нижня межа довіри базової дози 10% BMG . Федеральне міністерство охорони здоров'я (Австрія) BVL. Федеральне відомство з питань захисту споживачів та безпеки харчових продуктів CIAA. Конфедерація харчової та напойної промисловості Європейського Союзу панель CONTAM. . ДНК Німецького дослідницького фонду. Дезоксирибонуклеїнова кислота DTU . Danmarks Tekniske University (Датський технічний університет) EC. Європейська комісія EFSA Європейське управління з безпеки харчових продуктів (Європейське управління з безпеки харчових продуктів EPA . Агентство США з охорони навколишнього середовища ЄС. Організація охорони здоров’я FDA. FFQ Управління з контролю за продуктами та ліками США. Анкета щодо частоти харчування

GC-FID. Газова хроматографія-полум'я-іонізаційний детектор GC-MS. Газова хроматографія-мас-спектрометрія GPC . Гель-проникаюча хроматографія ЛПВЩ. Високощільна ліпопротеїнова ВЕРХ Високопродуктивна рідинна хроматографія IARC.Міжнародне агентство з досліджень раку IPCS.Міжнародна програма з хімічної безпеки ISTD. Внутрішній стандарт JECFA. Спільний комітет експертів ФАО/ВООЗ з харчових добавок (Спільний комітет експертів ФАО/ВООЗ з харчових добавок) LB.Нижньозв'язаний LC/MS . Рідка хроматографія-мас-спектрометрія LD 50. Середня летальна доза (50%) ліпопротеїдів низької щільності MAK.Максимальна концентрація на робочому місці MOE.Границя впливу Середнє значення МВт NTP . Національна програма токсикології PAH . Поліциклічні ароматичні вуглеводні PAK Поліциклічні ароматичні вуглеводні (= PAH) ppb частин на мільярд Q-діаграми. Квантильно-квантильна діаграма стовпця RP. Колона оберненої фази SCF . Науковий комітет з харчових продуктів SD. Стандартне відхилення SIM Моніторинг вибраних іонів SNFA Шведська національна харчова адміністрація SPE . Екстракція твердофазної фази TFA транс-жирні кислоти TFS транс-жирні кислоти TNFα. Фактор некрозу пухлини-α UB. Верхня межа VI

VII ПОДЯКИ На цьому етапі я хотів би подякувати усім, хто підтримав мене у виконанні та написанні даної магістерської роботи. Особлива подяка моїм батькам за їх емоційну та фінансову підтримку протягом усього курсу.

3 картоплі використовували олії та жири, перевірені на наявність трансжирних кислот. Метою тут є перевірити, чи перевищено в окремих випадках максимальне значення 2 г транс-жирних кислот у загальному жирі, передбачене австрійським регулюванням транс-жирних кислот, і чи можна вважати, що аналітично визначені виміряні значення становлять ризик для здоров’я для людей [BMG, 2009].

5 Рисунок 1: Механізм утворення акриламіду [Mottram et al., 2002; Штадлер та ін., 2004; Granvogl and Schieberle, 2006]. Були досліджені та обговорені інші вторинні реакційні шляхи утворення акриламіду в їжі, наприклад утворення акриламіду з акролеїну, акрилової кислоти та пшеничної клейковини. З’являється утворення акриламіду з акролеїну, за відсутності аспарагіну

6 відіграють певну роль, особливо у продуктах з високим вмістом жиру [Yasuhara et al., 2003]. Акрилова кислота, яка утворюється з акролеїну, може реагувати з аміаком і тим самим призводить до утворення акриламіду. Однак цей механізм не пов'язаний з утворенням акриламіду у смаженій картоплі [Becalski et al., 2003; Яйлаян та ін., 2005]. Використовуючи суху нагріту та очищену пшеничну клейковину, було показано, що значне утворення акриламіду може відбуватися внаслідок піролізу білка [Claus et al., 2006]. Крім того, акриламід може бути отриманий дезамінуванням 3-амінопропіонаміду (3-APA), проміжного продукту реакції Майяра [Granvogl and Schieberle, 2006].

19 найбільш схильні до розвитку фурану. Цей проект також досліджував, чи домашні продукти, приготовані з інгредієнтами, які спочатку містили фуран, не утворювали додатковий фуран під час варіння. Однак тут не спостерігалося збільшення вмісту фурану під час варіння [DTU, 2009; EFSA, 2009]. Подальші дослідження утворення фурану при нагріванні їжі показують, що, хоча він утворюється при нагріванні, він не накопичується в ємностях без кришок. З іншого боку, фуран переважно накопичується в термооброблених харчових банках та консервованих продуктах, оскільки ці контейнери закриті та піддаються значному термічному напруженню [Hasnip et al., 2006].

22 можливі канцерогенні ефекти у людини. Мета-аналіз навіть вказує на зворотний зв'язок між споживанням кави та гепатоцелюлярною карциномою [Bravi et al., 2007]. У цьому випадку слід враховувати, що кава містить велику кількість хімічних сполук, які, як вважають, мають антиоксидантні та антиканцерогенні властивості [Cavin et al., 2002; Хігдон і Фрей, 2006]. Ці сполуки можуть мати несуттєвий вплив на розвиток раку [Bakhiya and Appel, 2010].

48 Поглинання зменшується в деяких країнах ЄС завдяки новим технологіям виробництва [EFSA, 2004]. В принципі, у харчовій промисловості використовуються чотири можливі технології для максимального зменшення вмісту трансжирних кислот. Сюди входять модифікація процесу гідрування (модифікація тиску, температури, каталітичного перетворювача), ферментативна переестерифікація (призводить до модифікації точки плавлення та поведінки кристалізації) та використання масел, властивості яких покращено (масла, багаті олеїновою кислотою; олії із середнім вмістом олеїнової кислоти та олій з низькою концентрацією ліноленової кислоти) та використання фракцій, багатих твердими речовинами з природних масел, таких як кокосова олія, пальмова олія та пальмоядерні олії [Dhaka et al., 2011]. Погоджуючись із звітом EFSA, інші автори показують, що рівень трансжирних кислот у деяких продуктах знижується, але деякі групи продуктів харчування, такі як хлібобулочні вироби, кондитерські вироби, фаст-фуд та попкорн в мікрохвильовій печі, все ще мають відносно високий рівень [EFSA, 2004; Кухнт та ін., 2011; Ленер, 2007].

53 Тільки розріжте надану їжу і покладіть її в контейнер для салату, але випробовуваних попросили не маринувати салат оцтом або олією, оскільки це може призвести до проблем з аналізом при лабораторному аналізі. Дозволялося солити, перчити і заправляти салат зеленню. Тестуючі мали змогу використовувати власні спеції протягом усього процесу приготування, оскільки в якості компенсації після приготування було передано пакет зі спеціями та оливкову олію [Hoelzl et al., 2011].

57 3.4.2 Анкетування Під час другого домашнього візиту випробуваним було видано анкету для оцінки поведінки у поводженні з продуктами харчування, а також дефіциту знань та небезпек у приватних домогосподарствах. Результати спостережень та анкети мають на меті показати будь-які розбіжності між інформацією, наданою учасниками дослідження, та фактичною поведінкою [Hoelzl et al., 2011]. Однак анкета була спеціально розроблена для мікробіологічної частини цього спостережного дослідження, саме тому ця Магістерська робота не детально розглядає відповідні результати та інтерпретацію відповідей учасниками дослідження [Mayerhofer, 2012].

59 (230 г/л ацетату цинку, 3% оцтової кислоти) мірну колбу знову заповнювали водою. Потім екстракт фільтрували через складений фільтр у склянку. Потім аналіт ідентифікували та визначали кількісно, використовуючи LC/MS (одинарний чотирикутник) [AGES, 2008; Хольцль та ін., 2011].

61 Пристрій фуран і d4-фуран визначаються в режимі SIM/SCAN. За допомогою калібрувальної лінії, створеної зовні, вміст фурану визначали шляхом вимірювання базової концентрації зразка. Отриманий результат також підтверджений додатковим визначенням вмісту фурану у зразку з двома домішками [FDA, 2004; AGES, 2008; Хольцль та ін., 2011].

Додають 63 етанольний розчин гідроксиду калію, 100 мкл розчину бенз (а) антрацену та 20 мл води. Розчин нагрівали до кипіння із зворотним холодильником. Після гарячої екстракції нижню частину суміші із зразком, що міститься, переносили в ділильну лійку і струшували циклогексаном. Після викидання нижньої фази екстракт промивали 6 разів водою і органічну фазу фільтрували через складений фільтр у круглодонну колбу. Після додавання циклогексану та декану суміш концентрували на роторному випарнику, і отриманий залишок можна було переносити в колбу з петролейним ефіром і готувати (= екстракт зразка). Після очищення з використанням сепараційних колонок SPE елюат концентрували, потім додавали 2 мл ацетонітрилу, знову концентрували і зважували. Потім отриманий екстракт фільтрують через шприцевий фільтр (= розчин зразка). Виявлення поліциклічних ароматичних вуглеводнів проводили за допомогою ВЕРХ, при цьому 20 мкл ін'єкційних розчинів і стандартні розчини відокремлювали на RP-колонці та виявляли за допомогою флуоресцентного або УФ-детектора [AGES, 2010; Хольцль та ін., 2011].

Якщо ви їсте 500 г смаженої картоплі, це призведе до значно більшого споживання акриламіду. Якщо смажену картоплю або картоплю фрі їдять часто або якщо їжа, багата на акриламід, вживається у великих кількостях, для цих людей існує серйозний ризик для здоров'я, враховуючи заявлене значення МНС 50 (для груп, що сильно піддаються впливу) [EFSA, 2011 р .; ФАО/ВООЗ, 2011]. Проводячи це спостережне дослідження, природно було неможливо записати відповідні температури смаження, що, безсумнівно, є обмеженням інформативної цінності результатів, оскільки розвиток температури відіграє важливу роль у формуванні акриламіду в їжі [Stadler and Scholz, 2004; Штадлер та ін., 2002; Зизак та ін., 2003]. Однак це спостережне дослідження повинно послужити для вивчення впливу окремих практик варіння, таких як тривале випалювання картоплі або варіння/не варіння картоплі перед процесом обсмажування, на концентрацію акриламіду в кінцевому продукті. Час обсмажування картоплі, звареної перед процесом обсмажування, звичайно, було в середньому коротшим, ніж час перед запіканням-

106 за допомогою опитувальника можна оцінити, чи є якісь знання про небезпеку токсинів, пов’язаних з виробництвом [Mayerhofer, 2012]. Перспективи Оскільки в цьому дослідженні було приготовано лише одну їжу, навряд чи можливо зробити висновки щодо фактичного впливу харчових продуктів на основі виміряних значень, визначених для акриламіду, фурану, поліциклічних ароматичних вуглеводнів та трансжирних кислот. Використання опитувальника частоти їжі (FFQ) було б підходящим для надання більш точної інформації про вплив людини на організм через вживання їжі або для визначення того, чи певні учасники дослідження особливо схильні до ризику через високі концентрації цих сполук щодня Вживання їжі. Ще однією можливістю реєструвати кількість цих токсинів, що потрапляють у організм людини, є біомоніторинг людини - інструмент, який вважається ідеальним для належного управління ризиками або відповідної оцінки ризику хімічних речовин [Angerer et al., 2007].

109 Як результат, тут немає порівняльних значень, щоб можна було зробити значущі висновки щодо продуктів ризику. Ні зразки смаженої картоплі, ні зразки олії та жиру не показали тривожних результатів щодо перетворення жиру. Усі зразки давали концентрацію транс жирних кислот 2 г TFS у загальному жирі. Отже, усі зразки були нижчими за максимальне значення 2% трансжирних кислот у загальному жирі, встановлене австрійським регулюванням трансжирних кислот [BMG, 2009]. Підсумовуючи, можна сказати, що приготування смаженої картоплі в приватних домогосподарствах може в деяких випадках виробляти високі концентрації акриламіду. Однак, якщо врахувати середнє значення та медіану (98,5 мкг/кг) концентрації акриламіду, необхідно встановити, що в середньому не існує тривожних значень, і тому не потрібні обов'язкові заходи мінімізації. Цей факт, серед іншого, пов’язаний з тим, що в жодному з обстежених приватних домогосподарств не спостерігалося жодних сильно обгорілих зразків смаженої картоплі. Вміст фурану та транс-жирних кислот у смаженій картоплі не представляє загрози для здоров’я, остання - також не в жирах та оліях

113 стає важливішим. Деякі тваринні та рослинні жири/олії містять дуже високі концентрації ПАУ (бензо (а) пірен, хризен, бенз (а) антрацен, бензо (б) фторантен) і тому класифікуються як небезпечні для здоров'я. Крім того, не можна надати інформацію про особливо проблемні олії та жири, оскільки як тваринні жири (масло), так і рослинні олії, такі як ріпак та оливкова олія, іноді мають високі концентрації (> 10 мкг/кг для групи ПАУ4) ПАУ.