Глобальні харчові проблеми - підходи з хімії та майбутні проблеми -

Кафедра харчової хімії, Університет Фрідріха-Олександра Ерланген-Нюрнберг (FAU), Ніколаус-Фібігер-Штрассе 10, 91058 Ерланген, Німеччина

Анотація

Харчова хімія може допомогти поліпшити продовольчу безпеку, розробляючи рішення для продовження терміну зберігання продуктів, що швидко псуються. Виявлення невідомих та небажаних забруднювачів та фальсифікацій необхідно для запобігання харчовим скандалам та забезпечення доступності споживачам безпечної та незамінної їжі … ”Детальніше читайте у гостьовій редакції Моніки Пішецрідер.

Продовольча безпека

Безпека харчових продуктів

Однак недостатньо забезпечити населення достатньою кількістю їжі, важливо, щоб вона була також безпечною. Їжа вважається безпечною, коли концентрація забруднюючих речовин та інших шкідливих інгредієнтів нижча гранично допустимих норм. Заборонені речовини не можна включати взагалі.

Ці цілі найнадійніше досягаються за допомогою безкомпромісного та постійного контролю харчових продуктів на всіх рівнях системи постачання - від виробника до роздрібної торгівлі до офіційного моніторингу. Завдяки зусиллям, докладеним в останні роки, рівень безпечності харчових продуктів в ЄС зараз надзвичайно високий. Наприклад, перед тим, як випити чашку чаю, у сировині перевірили більше 600 небажаних компонентів. Це контрольне зусилля може бути освоєне лише високочутливими мультиплексними методами, насамперед, поєднаними багатовимірними хроматографічними та мас-спектроскопічними методами. Наприклад, високоефективний метод LC-MS/MS може виявити більше 300 пестицидів в діапазоні низьких мкг кг -1 за один пробіг.

Таким чином, у країнах із надійними системами контролю та добре обладнаними лабораторіями забруднення харчових продуктів, як правило, дуже низьке. Тим не менше, харчові скандали регулярно турбують громадськість та/або експертів, такі як виявлення несанкціонованого інсектициду фіпронілу в яйцях (громадськості) або токсичних алкалоїдів пірролізидину в чаях та травах (експерти).

Зазвичай ці «скандали» стосуються невідомих або несподіваних забруднень. Наприклад, давно не помічали, що бур’яни, які, природно, містять токсичні алкалоїди пірролізидину, можуть потрапляти в урожай. Ця проблема не виявилася, оскільки високоефективні методи контролю їжі працюють майже виключно в режимі спрямованості. Це означає, що ми знаходимо лише те, що шукаємо. З іншого боку, несподівані забруднення залишаються не виявленими.

Автентичність їжі

Так само виявлення фальсифікації їжі обмежується використанням цільових методів аналізу. Підроблення - це коли їжа або інгредієнт без маркування повністю або частково замінюється дешевшою альтернативою. Незважаючи на те, що шахрайство з продуктами харчування широко розповсюджується та зростає із збільшенням глобалізації та ускладненням продовольчої торгівлі, проблема вважається менш актуальною, ніж неадекватні продовольчі запаси чи небезпечна їжа. Це насправді проблема чи лише дратує, коли ми непомітно їмо дешевшу іноземну спаржу замість дорого оплачуваної вітчизняної спаржі? Окрім фінансової шкоди, яка щорічно оцінюється в 30-40 мільярдів доларів США, фальсифікація їжі також може спричинити серйозні проблеми зі здоров'ям. Наприклад, в 2017 році операція OPSON VI у Німеччині, координована Європолом та INTERPOL, виявила випадки, коли фундук замінювали дешевшим арахісом. Недекларовані алергени згодом можуть призвести до серйозних і навіть смертельних алергічних реакцій.

З аналітичної точки зору, виявлення фальсифікації їжі має дві основні проблеми. Однією з проблем є виявлення так званих "м'яких вимог", таких як добробут тварин, справедлива торгівля або кліматичне виробництво, в якому аналітична хімія зазвичай досягає своїх меж, якщо рекламоване майно не відображається у зміненому молекулярному складі.

Другим основним обмеженням є спрямований режим, в якому зазвичай аналізують їжу. Чи може чесний хімік з харчових продуктів у регуляторному органі передбачити, як хтось використовує меламін, високотоксичні промислові відходи, для змішування дитячого харчування? Можливо, ні, але за допомогою спрямованого аналітичного методу ви можете знайти лише те, що шукаєте. Тому успішне розкриття випадків шахрайства з продуктами харчування в майбутньому також залежить від інноваційних концепцій ненаправленого аналізу продуктів харчування.

Чи можуть методи ненаправленого аналізу вирішити проблеми?

Застосування неорієнтованих методів для виявлення невідомих та несподіваних забруднень та фальсифікацій поки що перебуває в початковій стадії. Перспективні підходи засновані на ЯМР-спектроскопії та двовимірній мас-спектрометрії з високою роздільною здатністю, пов'язаної з РХ (LC - HRMS/MS). ЯМР 1 Н - дуже універсальний метод, який є основною вимогою для ненаправленого аналізу. Крім того, 1 H ЯМР-аналіз є швидким і простим, що робить його придатним для рутинного скринінгу. Наприклад, додавання меламіну до дитячого харчування було б виявлено при ЯМР-скринінгу навіть без попереднього знання проблеми. Однак за допомогою цього методу неможливо виявити забруднювачі з низькою концентрацією або аналіти, сигнали яких накладаються на сигнали їжі.

Таким чином, харчова хімія може сприяти поліпшенню продовольчої безпеки шляхом розробки рішень, що роблять швидкопсувні продукти більш довговічними, особливо в регіонах з недостатнім обслуговуванням. Інновації в галузі аналітичної хімії харчових продуктів, особливо розробка високочутливих мультиметодів на основі РС, є основними передумовами на сьогодні дуже високого рівня безпеки та автентичності харчових продуктів. Надалі використання неорієнтованих методів буде необхідним для подальшого вдосконалення в обох сферах. Виявлення невідомих забруднювачів та фальсифікацій все ще далеке від рутинного контролю, але буде необхідним для запобігання реальним і очевидним харчовим скандалам у майбутньому, а також для забезпечення споживачів безпечною та незамінною їжею.