Bezpieczeństwo i jakość zdrowotna żywności
wzbudzają obecnie szerokie zainteresowanie
konsumentów. Obok czystości mikrobiolo-
gicznej zawartość zanieczyszczeń chemicz-
nych stanowi kryterium bezpieczeństwa
zdrowotnego produktów spożywczych. Sub-
stancje toksyczne dla organizmu człowieka,
a obecne w żywności, mogą stanowić:
1. składniki naturalne, które są produktami

metabolizmu surowców roślinnych i zwie-
rzęcych,

2. substancje wchłonięte ze środowiska przez

organizmy roślinne i zwierzęce,

3. pozostałości nawozów mineralnych

i preparatów stosowanych do ochrony
roślin,

4. związki stosowane w hodowli i lecznictwie

zwierząt oraz w produkcji pasz,

5. substancje wprowadzone do produktów

żywnościowych wskutek procesów tech-
nologicznych,

6. substancje migrujące z urządzeń, sprzętu,

naczyń i opakowań,

7. substancje wytworzone w żywności wsku-

tek działania drobnoustrojów i innych
składników.

W żywności kumulują się wszystkie te
związki, które znajdują się w powietrzu
atmosferycznym, glebie i wodzie. Przyczyny

pomocnicze i konserwujące, substancje
powstające w wyniku niewłaściwego prze-
chowywania żywności (np. mikotoksyny)
czy stosowanych technologii przetwór-
czych (np. WWA).

Szczególnie szkodliwe dla zdrowia człowieka
są: metale ciężkie, pestycydy, wielopierście-
niowe węglowodory aromatyczne, polichlo-
rowane bifenyle, dioksyny oraz mikotoksyny.
Zagadnieniom związanym z występowaniem
metali ciężkich w żywności oraz z metodami
ich oznaczania był poświęcony artykuł opu-
blikowany w „Laboratorium” nr 6 z 2004 r.

Pestycydy

Pestycydy (pestis – szkodnik, zaraza, cedeo
– zabijanie) to bardzo duża grupa związków
chemicznych (ok. 1000) stosowanych do
niszczenia pasożytów zwierząt hodowlanych
i roślin. W zależności od kierunku zastoso-
wania pestycydy dzieli się na środki do zwal-
czania: szkodników zwierzęcych (zoocydy),
bakterii (bakteriocydy), chwastów (herbicydy)
i grzybów (fungicydy). Pestycydy mogą być
przyczyną zatruć ostrych (awaryjnych zawo-
dowych i środowiskowych), a także omyłko-
wych i świadomych oraz zatruć przewlekłych
powstałych w wyniku kumulacji małych
dawek pestycydów w organizmie. Najwięk-
sze zagrożenie zatruciami i działaniem
szkodliwym istnieje ze strony insektycydów,
szczególnie fosforoorganicznych, karbami-
nowych, chloroorganicznych, związków rtęci
oraz piretroidów syntetycznych. Insektycydy
fosforoorganiczne są triestrami kwasów
fosforowych i tiofosforowych, łatwo rozpusz-
czalnymi w lipidach. Są one inhibitorami
niektórych enzymów, uszkadzają wątrobę
i nerki. Karbaminiany są to estry kwasu
karbaminowego, w których wodór grupy
aminowej jest podstawiony jedną lub dwoma
grupami metylowymi, są inhibitorami esteraz.
Węglowodory chlorowane, np. DDT (rys. 1),
dobrze rozpuszczają się w lipidach, kumulują
się w wątrobie, nerkach, mózgu i sercu oraz
wykazują dużą odporność na czynniki detok-
sykacyjne. Pyretroidy są pochodnymi kwasu
chryzantemowego, niekorzystnie działają na
układ nerwowy i oddechowy. Organiczne
związki rtęci – pochodne alkilortęciowe,
arylortęciowe i alloksyalkilortęciowe – należą
do najbardziej skutecznych środków grzybo-
bójczych. Toksyczne działanie rtęci polega na
blokowaniu grup tiolowych, karboksylowych
i aminowych białek ustrojowych. Związki te
uszkadzają mózg, wątrobę, nerki i mięsień
sercowy.

Chemiczne
zanieczyszczenia
żywności i metody
ich oznaczania

dr Lesław Juszczak

Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności, Akademia Rolnicza w Krakowie

ekologicznego skażenia żywności można
podzielić na dwie grupy:
– działalność człowieka: postęp cywiliza-

cyjny, awarie przemysłowe, katastrofy
elektrowni atomowych i tankowców,
zmniejszenie areału powierzchni lasów,
stosowanie środków chemicznych w pro-
dukcji żywności, spalanie odpadów
przemysłowych i komunalnych, motory-
zacja,

– zjawiska naturalne występujące w przy-

rodzie: wybuchy wulkanów, emisja do
środowiska nuklidów oraz innych tok-
sycznych związków ze złóż naturalnych
oraz z kosmosu.

Zanieczyszczenia chemiczne obecne w żyw-
ności można podzielić na dwie grupy:
– powszechnie występujące w środowisku:

metale ciężkie, pozostałości pestycydów,
dioksyny, polichlorowane bifenyle,
wielopierścieniowe węglowodory aroma-
tyczne,

– substancje, których obecność w żyw-

ności jest możliwa do uniknięcia lub
zminimalizowania do akceptowalnego
poziomu w wyniku stosowania systemów
zapewniających bezpieczeństwo żywności
(GMP, GHP, HACCP): środki lecznicze,
środki ochrony roślin, techniczne środki

Food safety and quality arouse interest of consumers. Presence chemical
contaminants of in food products is one of criterion of food safety. Substances
especially detrimental for human are: heavy metals, pesticides, polycyclic
aromatic hydrocarbons, polychlorinated biphenyls, dioxins and mycotoxins.
With this regards, there exists the necessity of continuous monitoring of
the level of chemical contaminants in food. These actions require suitable
analytical methods as well as legal settlements.

laboratorium przemysłowe |

chemiczne zanieczyszczenia żywności...

Laboratorium |

6

/2005

34

Najwyższe dopuszczalne poziomy pozostałości chemicznych środków
ochrony roślin, które mogą znajdować się w środkach spożywczych
lub na ich powierzchni, reguluje Rozporządzenie Ministra Zdrowia
z dnia 16 kwietnia 2004 r. (Dz.U. nr 85, poz. 801) oraz późniejsze
zmiany: Rozporządzenia Ministra Zdrowia z dnia 24 lutego 2005 r.
(Dz.U. nr 48, poz. 460) i z dnia 14 czerwca 2005 r. (Dz.U. nr 108,
poz. 907). Natomiast wymagania dotyczące sposobu pobierania
próbek żywności w celu oznaczania chemicznych środków ochrony
roślin reguluje Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwiet-
nia 2004 r. (Dz.U. nr 86, poz. 810). Ostatnio ukazały się kolejne akty
prawne dotyczące pozostałości pestycydów w żywności (Dyrektywa
Komisji 2005/37/WE z 3 czerwca 2005 r., Dyrektywa Komisji
2005/46/WE z 8 lipca 2005 r., Dyrektywa Komisji 2005/48/WE
z 23 sierpnia 2005 r.).
Ze względu na stosunkowo małe stężenia pozostałości pestycydów
w żywności etap przygotowania próbek wymaga nie tylko izolacji
analitu ze skomplikowanej matrycy, ale często wzbogacenia przed
oznaczaniem. Najczęściej stosowanymi metodami są ekstrakcja w fa-
zie stałej lub ekstrakcja ciecz-ciecz. Głównym problemem w analizie
pestycydów, obok małych stężeń, jest zróżnicowanie ich właściwo-
ści. Pestycydy nie mogą być traktowane jako jednorodna grupa za-
nieczyszczeń, gdyż różnią się wieloma właściwościami. Oznaczanie
pozostałości pestycydów wykonuje się najczęściej z wykorzystaniem
metod chromatograficznych: chromatografii gazowej, cieczowej lub
cienkowarstwowej z użyciem selektywnych i specyficznych detek-
torów. Analizę insektycydów azoto- i fosforoorganicznych można
wykonać, stosując chromatografię gazową z detektorem termojo-
nowym. W przypadku insektycydów chloroorganicznych stosuje
się detektor wychwytu elektronów. Ponadto bardzo użyteczna jest
chromatografia gazowa sprzężona ze spektrometrią mas (GC/MS).
Bardziej polarne pestycydy (np. fenoksykwasy) można oznaczyć
z wykorzystaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej
z detektorem diodowym. Innymi detektorami w zestawach HPLC
przydatnymi przy oznaczaniu pestycydów mogą być: detektor UV,
fluorescencyjny lub detektor amperometryczny. Rzadziej stosowa-
nymi metodami są: chromatografia w fazie nadkrytycznej (SFC),
elektroforeza kapilarna (CE), analiza przepływowo-wstrzykowa
(FIA) oraz metody chemiluminescencyjne. Niektóre pestycydy
można również oznaczyć metodami immunoenzymatycznymi.
Szczegółowe procedury dotyczące ekstrakcji, oczyszczania oraz
oznaczania pestycydów z wykorzystaniem głównie chromatografii
gazowej można znaleźć w Polskich Normach (np. PN-EN 1528-1
do 4:2000, PN-EN 12393-1 do 3:2000, PN-EN ISO 14181:2002,
PN-EN ISO 14182:2002).

Dioksyny i polichlorowane bifenyle

Powszechnie stosowana nazwa „dioksyny” obejmuje polichlorowane
dibenzoparadioksyny (PCDDs) oraz polichlorowane dibenzofura-
ny (PCDFs). Ze względu na to, że atomy chloru mogą zajmować
w nich różne pozycje, znanych jest 75 kongenerów PCDDs oraz

Rys. 1. Struktura chemiczna DDT (p,p’-dichlorodifenylotrichloroetan).

CH

CCl

3

Cl

Cl

35

chemiczne zanieczyszczenia żywności...

| laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

6

/2005

35

135 kongenerów PCDFs. Poszczególne kon-
genery zaliczane do dioksyn wywierają różne
działanie na organizmy żywe, przy czym uważa
się, że najsilniejsze niekorzystne działanie na
organizm człowieka wywiera 2,3,7,8-tetrachlo-
rodibenzo-p-dioksyna (TCDD) (rys. 2).

Związki należące do dioksyn charakteryzują
się znaczną opornością na degradację ter-
miczną, chemiczną i biologiczną. Ulegają
natomiast degradacji pod wpływem promie-
ni UV. Dioksyny charakteryzują się słabą
rozpuszczalnością w wodzie, natomiast do-
brze rozpuszczają się w tłuszczach. Ponadto
odznaczają się wysoką biodostępnością
i kumulują się we wszystkich ogniwach łań-
cucha żywnościowego. Dioksyny powstają
głównie w procesach spalania (w szerokim
zakresie temperatur: 400-1400

o

C) odpadów

pochodzenia przemysłowego, węgla kamien-
nego, drewna impregnowanego, benzyn
etylizowanych oraz odpadów komunalnych.
Tworzą się również w procesach produkcji
papieru i celulozy, asfaltu, przerobu zło-
mu metali kolorowych (np. aluminium),
w procesie termicznego usuwania powłok
lakierniczych. Źródłem emisji dioksyn są
również pożary lasów i erupcje wulkanów.
Dioksyny dostające się do środowiska
naturalnego mogą być przenoszone wraz
z pyłami na duże odległości.
Dioksyny wywierają silne działanie kance-
rogenne (np. rak sutka) i embriotoksyczne
(przenikają przez barierę łożyskową). Mogą
być przyczyną wad rozwojowych (defekty
kończyn, wodonercze, rozszczep podnie-
bienia, bezpłodność), uszkodzeń DNA oraz
systemu odpornościowego. Do organizmu
człowieka dioksyny są wchłaniane z przewo-
du pokarmowego przez inhalację lub przez
skórę. Szacuje się, że 97% dioksyn dostaje
się do organizmu człowieka z pożywieniem,
a tylko 3% drogą wziewną i przez skórę.
Głównym źródłem dioksyn są produkty
zawierające tłuszcz zwierzęcy: mięso i je-
go przetwory, drób, ryby, mleko i jego
przetwory oraz jaja. Ponieważ dioksyny
występują w paszach i żywności w postaci
mieszanin związków o różnym działaniu,
ich toksyczność wyraża się poprzez tzw.
równoważniki dawki toksycznej (TEQ),

uwzględniające udział poszczególnych konge-
nerów oraz stopień ich toksyczności. Tolerowane
dzienne pobranie (TDI) dioksyn wynosi
1 pg TEQ/kg masy ciała/dobę. Zawartość
dioksyn w produktach spożywczych zależy
od wielu czynników i może wynosić: w ry-
bach – od 1,2 do 40 ng TEQ/kg tłuszczu,
w mięsie wołowym –2,4-8,5 ng TEQ/kg
tłuszczu, natomiast w mięsie drobiowym
– 0,6-12,8 ng TEQ/kg tłuszczu. Istotne
znaczenie ma również sposób obróbki ter-
micznej. Wykazano, że zawartość dioksyn
w surowej wieprzowinie wynosi 0,05-1,3 ng
TEQ/kg tłuszczu, natomiast w grilowanej
– 20-50 ng TEQ/kg tłuszczu. Dopuszczalne
zawartości dioksyn w tłuszczu produktów
zwierzęcych wynoszą od 2 pg TEQ/g dla
wieprzowiny do 6 pg TEQ/g dla wołowiny.
Inną grupą związków, która przedostaje
się do pasz i żywności w wyniku skażenia
środowiska naturalnego, są polichlorowane
bifenyle (PCBs) (rys. 3).

Grupa związków określanych jako polichlo-
rowane bifenyle obejmuje około 200 kon-
generów. Część związków z tej grupy,
tworząca struktury chemiczne podobne
do dioksyn, przejawia silne właściwości
toksyczne. Podobnie jak dioksyny, PCBs
charakteryzują się dużą odpornością na
degradację, a z uwagi na dużą biodostęp-
ność kumulują się we wszystkich ogniwach
łańcucha żywnościowego. Polichlorowane
bifenyle dostają się do środowiska na skutek
uszkodzeń i niewłaściwej utylizacji takich
urządzeń, jak transformatory i kondensa-
tory. Ich źródłem są izolacje elektryczne
oraz płyny hydrauliczne. Zawartość PCBs
w żywności waha się w szerokich granicach
i jest ściśle związana ze skażeniem środowi-
ska naturalnego. Zawartość związków z tej
grupy w mleku może wynosić od 10 do
200 ng/g tłuszczu, a w mięsie i rybach
– od 7 do 500 ng/g tłuszczu. Potencjalnie
niebezpieczne dla człowieka mogą być
również polibromowane bifenyle oraz poli-
chlorowane trifenyle.
W celu prawidłowej oceny ekspozycji
człowieka na dioksyny i polichlorowane bi-
fenyle niezbędne jest prawidłowe pobieranie
próbek, postępowanie z nimi oraz stoso-
wanie odpowiednich wiarygodnych metod

analitycznych. Jest to związane ze śladowym
(pg/g próbki) ich występowaniem oraz ze
złożonością mieszanin kongenerów tych
związków. Procedury oznaczania dioksyn
i PCBs wymagają bardzo pracochłonnego
procesu izolacji analitu z próbki oraz
oczyszczenia go ze związków stanowiących
tło. Oczyszczanie prowadzi się na drodze
wielokrotnej chromatografii kolumnowej
oraz z wykorzystaniem selektywnych reakcji
chemicznych. Operacje te mogą jednak
spowodować straty analitu, stąd przed
ekstrakcją wprowadza się do próbki wzorce
wewnętrzne stanowiące analogi kongenerów
PCDDs i PCDFs znaczone stabilnymi
izotopami węgla

13

C. Odzysk znaczonych

dioksyn jest na tym samym poziomie co
związków naturalnych, stąd na podstawie
oznaczenia w badanej próbce poziomu
substancji znaczonej i naturalnej możliwe
jest skorygowanie wyniku. Do jakościo-
wego i ilościowego oznaczania dioksyn
wykorzystuje się chromatografię gazową
w sprzężeniu ze spektrometrią mas. Do
rozdziału 17 najważniejszych kongenerów
PCDDs i PCDFs posiadających atomy
chloru w pozycjach 2, 3, 7, 8 stosuje się
kolumny kapilarne ze średniopolarną fazą
stacjonarną. Techniką chromatografii ga-
zowej można również rozdzielić wszystkie
koplanarne kongenery polichlorowanych
bifenyli. W analizie dioksyn jako detektory
wykorzystuje się magnetyczne spektrometry
masowe o wysokiej rozdzielczości (HRMS),
w których istnieje możliwość rejestrowania
sygnału analitycznego od wybranego jonu
fragmentacyjnego (SIM). Innym rozwią-
zaniem jest zastosowanie chromatografii
gazowej sprzężonej z detektorem masowym
z wielokrotną fragmentacją oznaczanej
cząsteczki (GC-MS/MS). Rozwiązanie to
stanowi nowszą wersję urządzenia opartego
na zasadzie pułapki jonowej z możliwością
rejestracji jonów powstałych wskutek wtór-
nej wielokrotnej kolizji z atomami helu.
Granica oznaczalności tymi metodami
wynosi 1 pg 2,3,7,8 TCDD/g próbki.
Odrębną grupą metod stosowaną w analizie
dioksyn są metody bioanalityczne. Wyróż-
nia się tu analizy biologiczne, analizy na
podstawie wiązania ligandu oraz immunolo-
giczne i radioimmunologiczne. W analizach
biologicznych bada się stężenie produktów
działania enzymów hydroksylujących i in-
nych enzymów sprzęgających wytworzonych
z genów w jądrze komórkowym pod wpły-
wem indukujących właściwości receptorów

Rys. 3. Struktura chemiczna polichlorowanych
bifenyli.

(Cl)

y

(Cl)

x

Cl

Cl

Cl

Cl

O

O

Rys. 2. Struktura chemiczna 2,3,7,8-tetrachloro-
dibenzo-p-dioksyny.

laboratorium przemysłowe |

chemiczne zanieczyszczenia żywności...

Laboratorium |

6

/2005

36

związków aromatycznych, do których wcześniej nastąpiło przyłą-
czenie cząsteczki dioksyny. W metodach opartych na zdolności
wiązania ligandu wykorzystuje się właściwości konkurencyjnego
przyłączania cząsteczki dioksyny do wewnątrzkomórkowego białka
receptorowego z wprowadzonymi cząsteczkami dioksyn znaczo-
nych izotopem

3

H lub

14

C. Metody immunologiczne polegają na

wykorzystaniu zdolności przeciwciał do selektywnego wiązania
cząsteczki związku organicznego wcześniej przyłączonego do
cząsteczki białka, przeciw któremu zostało wytworzone przeciw-
ciało. W konsekwencji następuje związanie białka z przyłączoną
cząsteczką dioksyny z przeciwciałem. Oznaczenie ilościowe polega
na określeniu różnicy w stężeniu pozostałych, niezwiązanych
przeciwciał. Modyfikacją powyższych metod jest analiza radioim-
munologiczna, w której po oddzieleniu niezwiązanych przeciwciał
od kompleksów przeprowadza się pomiar radioaktywności, tak jak
w metodzie wiązania ligandu.
Wymagania dotyczące pobierania próbek żywności oraz metod
analitycznych stosowanych w badaniach dioksyn i polichlorowanych
bifenyli o właściwościach podobnych do dioksyn w ramach urzędo-
wej kontroli żywności reguluje Rozporządzenie Ministra Zdrowia
z dnia 6 maja 2004 r. (Dz.U. nr 122, poz. 1287) z późniejszą zmianą
z dnia 1 czerwca 2005 r. (Dz.U. nr 100, poz. 840).

Mikotoksyny

Mikotoksyny są grupą związków, które stanowią produkty przemiany
materii licznych gatunków grzybów niższych (pleśni), szczególnie
z rodzaju Aspergillus, Penicillium i Fusarium. Grzyby te mogą się
rozwijać jako saprofity na żywności i paszach w trakcie przechowy-
wania lub jako patogeny na roślinach uprawnych. Mikotoksynami
mogą być skażone nie tylko produkty pochodzenia roślinnego, ale
także mleko i mięso oraz ich przetwory. Występowanie mikotoksyn
w surowcach i produktach żywnościowych porażonych przez pleśnie
zestawiono w tabeli 1.
Spośród mikotoksyn szczególnie silne działanie toksyczne wyka-
zują aflatoksyny i fumonizyna. Aflatoksyna B

1

(rys. 4) znajduje się

w wykazie substancji rakotwórczych, sporządzonym przez Między-
narodową Agencję Badań nad Rakiem.
Chociaż ostre zatrucia mikotoksynami występują rzadko, istnieje
duże ryzyko przewlekłego zatruwania organizmu ich małymi
dawkami. Zatrucia występujące po przedostaniu się do organizmu
toksycznych metabolitów pleśni określa się mianem mikotoksykoz.
Toksyczne działanie mikotoksyn może prowadzić do: obniżenia
odporności na infekcje, uszkodzenia wątroby, nowotworów (wą-
troby, przełyku, żołądka, okrężnicy, dwunastnicy, nerek), obrzęku
płuc, martwicy mózgowia oraz zaburzenia płodności. Ponadto
wykazują one działanie neurotoksyczne i embriotoksyczne. Ze
względu na to, że żywność może być zakażana przez różne rodzaje
grzybów, które mogą wytwarzać więcej niż jedną toksynę, efekty
ich toksycznego działania mogą się potęgować.
Obecność pleśni oraz produkowanych przez nie mikotoksyn
obniża jakość żywności i prowadzi do jej strat. Dlatego konieczne
jest podejmowanie działań profilaktycznych polegających z jed-
nej strony na właściwym przechowywaniu żywności, z drugiej
natomiast – na monitorowaniu obecności pleśni i produktów ich
metabolizmu. Stąd istotne znaczenie ma opracowanie specyficz-
nych, czułych i prostych testów ich badania. Najprostszym testem
jakościowym wykrywania mikotoksyn wykazujących naturalną

37

chemiczne zanieczyszczenia żywności...

| laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

6

/2005

37

f luorescencję jest naświetlanie badanego
produktu światłem UV i obserwacja szaro-
zielonej fluorescencji świadczącej o obec-
ności aflatoksyn w ilości powyżej 20 ng/g.
Ilościowe oznaczanie zawartości mikotok-
syn jest jednak znacznie bardziej skompli-
kowane ze względu na różnorodność tych
związków oraz niewielką zawartość w pro-
duktach. Pierwszym etapem po pobraniu
i rozdrobnieniu reprezentatywnej próby jest
ekstrakcja. W zależności od produktu sto-
suje się tutaj: chloroform, metanol, aceton,
acetonitryl lub dichlorometan. Dalszym
etapem jest oczyszczenie ekstraktu. W tym
celu stosuje się: odtłuszczanie n-heksanem,
strącanie solami metali ciężkich, chroma-
tografię kolumnową, ekstrakcję rozdzielczą
ciecz-ciecz, technikę SPE oraz kolumny
powinowactwa immunologicznego. Do
ilościowej analizy mikotoksyn wykorzy-
stuje się metody chromatograficzne oraz
immunologiczne. Najdokładniejszą metodą
chromatograficzną jest w tym przypadku
wysokosprawna chromatografia cieczowa
(HPLC). Jej czułość może wynosić nawet
0,1 ng/g. Wymaga ona jednak bardzo
starannego oczyszczenia próbki. Dla
mikotoksyn takich jak ochratoksyna A,
af latoksyny i fumonizyny stosuje się de-
tekcję fluorescencyjną. Natomiast detekcję

w ultraf iolecie stosuje się do patuliny
i zearalenonu.
Kolejną stosowaną techniką jest chromato-
grafia cienkowarstwowa (TLC), która polega
na rozdziale mieszaniny mikotoksyn na
płytce pokrytej żelem silikonowym, przy
zastosowaniu odpowiednich rozpuszczal-
ników. Po wysuszeniu chromatogramu
obserwuje się fluorescencję poszczególnych
plam w ultrafiolecie. Jako test potwier-
dzający tworzy się pochodną mikotoksyn
z kwasem trif luorooctowym. Metoda ta
jest szczególnie przydatna do oznaczania
mikotoksyn wykazujących f luorescencję
(af latoksyn, ochratoksyny), a jej granica
wykrywalności, w zależności od produktu,
wynosi od 0,25 do 9 ng/g. Chromatografię
gazową w sprzężeniu ze spektrometrią mas
(GC/MS) stosuje się do oznaczania miko-
toksyn odznaczających się umiarkowaną
absorpcją promieniowania UV/Vis i nie
wykazujących f luorescencji. Tą metodą
można oznaczać trichotecyny, deoksyni-
walenol i niwalenol. Ponadto zaleca się
ją jako metodę potwierdzającą obecność
patuliny w soku jabłkowym. Kolejną techni-
ką chromatograficzną mającą zastosowanie
w analizie mikotoksyn jest chromatografia
cieczowa w sprzężeniu ze spektrometrią mas
(LC-MS). Metoda ta może być stosowana do
oznaczania aflatoksyn B

1

, B

2

, G

1

i G

2

. Do

oznaczania mikotoksyn (głównie patuliny)
stosowano również elektroforezę kapilarną,
jednak ze względu na niską czułość tej me-
tody nie jest ona obecnie zalecana.
Metody immunoenzymatyczne (ELISA)
wykorzystują specyficzną reakcję pomiędzy
antygenem (mikotoksyną) a przeciwciałem.
Przykładem może być użycie płytki pokrytej

specyficznym w stosunku do mikotoksyny
przeciwciałem. W dalszym etapie dodaje się
badaną próbkę oraz mikotoksynę znakowaną
enzymem. Następuje współzawodnictwo
o przyłączenie się do przeciwciała pomiędzy
toksyną wolną i związaną. Po zakończeniu
reakcji niezwiązaną toksynę znakowaną
enzymem usuwa się, a ilość enzymu określa
przez dodatek substratu. Innym wariantem
jest zastosowanie płytki pokrytej toksyną
i dodatek wraz z próbką przeciwciał znako-
wanych enzymem. W metodzie radioimmu-
nologicznej toksyna jest znakowana izoto-
pem radioaktywnym (np.

14

C), a końcowy

pomiar opiera się na detekcji promieniowania
radioaktywnego.
Szczegółowe procedury oznaczania nie-
których mikotoksyn zawarte są w Polskich
Normach: ochratoksyny A (PN-EN ISO
15141-1:2000; PN-EN ISO 15141-2:2000;
PN-EN 14132:2003; PN-EN 14133:2003),
fumonizyny (PN-EN 13585:2002), patuliny
(PN-EN 14177:2004) oraz aflatoksyny (PN-
-EN 12955:2001).
Maksymalny poziom zanieczyszczeń żyw-
ności mikotoksynami reguluje Rozporzą-
dzenie Ministra Zdrowia z dnia 30 kwiet-
nia 2004 r. (Dz.U. nr 120, poz. 1257).
Ponadto Rozporządzenie to określa metody
pobierania próbek wybranych środków
spożywczych do celów urzędowej kontroli
ochratoksyny A, aflatoksyn i patuliny oraz
podaje wytyczne dla metod analitycznych
stosowanych do oznaczania zawartości
tych mikotoksyn. W 2005 roku ukazały się
kolejne akty prawne dotyczące obecności
w żywności ochratoksyny A (Dyrektywa
Komisji 2005/5/WE z 26 stycznia 2005 r.,
Rozporządzenie Komisji (WE) nr 123/2005
z 26.01.2005) oraz toksyn Fusarium (Dyrekty-
wa Komisji 2005/38/WE z 6 czerwca 2005 r.,
Rozporządzenie Komisji (WE) nr 856/2005
z 6 czerwca 2005 r.).

Wielopierścieniowe
węglowodory
aromatyczne

Wielopierścieniowe węglowodory aro-
matyczne (WWA), któr ych głównymi
przedstawicielami są: benzo[a]piren, ben-
zo[a]antracen, naftalen, chryzen oraz około
200 innych związków, są jednymi z najbar-
dziej rakotwórczych substancji spotykanych
w żywności. Do środowiska naturalnego
WWA są emitowane przez przemysł sto-
sujący wysokie temperatury przetwarzania
surowców (ropy, gazu). Dodatkowymi

Rys. 4. Struktura chemiczna aflatoksyny B1.

O

O

O

O

O

OCH

3

Mikotoksyny

Pleśń

Występowanie

Aflatoksyny

B

1

, B

2

, G

1

, G

2

,

M

1

, M

2

A. flavus,

A. parasticus

zboże, orzechy,

pasze, przyprawy,

mleko

Fumonizyny A

1

, A

2

,

B

1

, B

2

, B

3

, B

4

F. monoliforme

kukurydza, trawy

Ochratoksyny

A, B

P. viridicatum

A. ochraceus

zboża i produkty zbożowe,

nasiona roślin strączkowych,

przyprawy, pasze, nerki, wątroba,

tłuszcz wieprzowy

Sterygmatocystyna

A. versicolor

kukurydza, orzechy, zboża, kawa

Zearalenon

F. gramineorum

kukurydza

Cytrynina

P. citreo-viride

P. viridicatum

jęczmień, owies,

ryż, szynka wędzona

Patulina

A. clavatus

P. patulum

gleba, pasze, owoce,

jabłka i ich przetwory

Trichoteceny

F. scirpi

kukurydza, ziarna zbóż

Wirydytoksyna

A. funigatus

ryż, sorgo, żyto, nasiona bawełny

Tabela 1. Występowanie wybranych mikotoksyn w surowcach i produktach żywnościowych.

laboratorium przemysłowe |

chemiczne zanieczyszczenia żywności...

Laboratorium |

6

/2005

38

źródłami WWA są motoryzacja oraz pożary
lasów. Do żywności przenikają z powietrza,
gleby i wody, a także z dymu wędzarnicze-
go. Żywność zostaje wzbogacona w WWA
wskutek procesów technologicznych, takich
jak: pieczenie, prażenie w temperaturach
do 400°C, suszenie bezprzeponowe oraz
wędzenie. Szczególnie dużo benzo[a]pirenu
(rys. 5) mogą zawierać produkty żywno-
ściowe pochodzenia zwierzęcego wędzone
w warunkach domowych. WWA wykazują
dużą zdolność do kumulacji w organizmie
człowieka i narażenie go nawet na najmniej-
sze dawki tych związków może stać się
przyczyną zachorowań na raka.
Podobnie jak w przypadku innych zanie-
czyszczeń chemicznych żywności, ważnym
etapem procesu analitycznego jest eks-
trakcja analitu z matrycy. Próbkę (mięso,

ryby) poddaje się alkalicznej hydrolizie
(zmydlenie estrów kwasów tłuszczowych),
a WWA ekstrahuje się n-heksanem, a na-
stępnie DMSO. Do oczyszczania ekstrak-
tów stosuje się najczęściej chromatografię
kolumnową. Nową, alternatywną metodą
ekstrakcji jest ekstrakcja ditlenkiem węgla
w stanie nadkrytycznym, który wraz z doda-
wanym modyfikatorem wykazuje doskonałe
właściwości penetrujące i rozpuszcza wiele
substancji. Ilościowe oznaczenia zawartości
WWA wykonuje się metodami chromatogra-
ficznymi: dwukierunkową chromatografią
cienkowarstwową (TLC), chromatografią
gazową w sprzężeniu ze spektrometrią mas
(GC/MS) oraz wysokosprawną chromato-
grafią cieczową (HPLC). W przypadku ba-
dania jakości wody możliwe jest oznaczanie
piętnastu wielopierścieniowych węglowodo-
rów aromatycznych metodą HPLC z detek-
cją fluorescencyjną po ekstrakcji ciecz-ciecz
(PN-EN ISO 17993:2005). Technikę HPLC
w układzie odwróconych faz można wyko-
rzystać do oznaczania zawartości WWA
w tkankach zwierzęcych. Ekstrakcję próbki
przeprowadza się trichlorotrifluoroetanem,
a ekstrakt oczyszcza się na sorbentach

stałych w normalnym lub odwróconym
układzie faz. Dzięki zastosowaniu detektora
diodowego można jednocześnie wykonać
analizę potwierdzającą obecność analitu,
natomiast detektor fluorescencyjny pozwala
na znaczne obniżenie poziomu oznaczal-
ności (do 0,2 ng/g).
W 2005 roku ukazały się nowe akty prawne
dotyczące obecności w żywności wielopier-
ścieniowych węglowodorów aromatycznych
(Dyrektywa Komisji 2005/10/WE z 4 lute-
go 2005 r., Rozporządzenie Komisji (WE)
nr 208/2005 z 4 lutego 2005 r., Zalecenie
Komisji (WE) z 4 lutego 2005 r.).

Azotany(III) i azotany(V)

Obecność azotanów(V) w żywności, szcze-
gólnie pochodzenia roślinnego, jest związana
głównie ze stosowaniem nawozów mineral-
nych, ich obecnością w wodach powierzchnio-
wych zanieczyszczonych ściekami komunal-
nymi i przemysłowymi, odchodami zwierzę-
cymi oraz opadami atmosferycznymi. Zawar-
tość azotanów(V) w warzywach jest zmienna
i zależy od intensywności nawożenia, wła-
ściwości gleby, warunków klimatycznych,
gatunku rośliny, czasu wegetacji oraz stopnia

Rys. 5. Struktura chemiczna benzo[a]pirenu.

39

chemiczne zanieczyszczenia żywności...

| laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

6

/2005

39

dojrzałości w czasie zbioru. Do warzyw
w znacznym stopniu magazynujących
azotany(V) należą: burak, seler, szpinak,
rzodkiewka, sałata, marchew i kapusta.
Zawartość azotanów w tych warzywach
mieści się w granicach 250-2000 mg/kg,
a w skrajnych przypadkach dochodzi nawet
do 7000 mg/kg. Azotany(III) (azotyny)
w świeżych warzywach występują w małych
ilościach, jednak podczas przechowywania
ich zawartość może wzrosnąć wskutek
mikrobiologicznej redukcji azotanów(V).
Azotany(V) i azotany(III) występują również
w surowcach pochodzenia zwierzęcego, do
których dostają się z paszą i wodą pitną.
Ponadto są one celowo stosowane w prze-
twórstwie mięsnym i serowarstwie. Nadają
przetworom mięsnym pożądane właściwości
sensoryczne, działają przeciw utleniająco,
zmniejszają odporność cieplną przetrwal-
ników bakteryjnych oraz hamują rozwój
patogennych drobnoustrojów. W przemyśle
mleczarskim są stosowane przy wyrobie serów
dojrzewających w celu niedopuszczenia do
niepożądanej fermentacji masłowej i wtór-
nego wzdęcia serów.
Azotany(V) należą do związków mało
toksycznych i nie stanowią bezpośredniego
zagrożenia dla zdrowia ludzkiego. Nato-
miast zasadniczym toksycznym działaniem
azotanów(III) jest wywoływanie methemo-
globinemii. Brak jest danych świadczących
o bezpośrednim rakotwórczym działaniu
azotanów(V) i azotanów(III), mogą one
jednak być źródłem ułatwiającym two-
rzenie się toksycznych, rakotwórczych
N-nitrozoamin.
Azotany(V) można oznaczać metodami
spektrofotometr ycznymi, które wyko-
rzystują tworzenie barwnych produktów
reakcji np. z difenyloaminą lub dimetoksy-
strychniną. Najczęściej jednak azotany(V)
poddaje się redukcji do azotanów(III) za
pomocą kolumny wypełnionej kadmem
lub bezpośrednio – używając soli kadmu.
Do redukcji azotanów(V) można również
zastosować enzymy (PN-EN 12014-3:2005).
Dalsze postępowanie polega na oznaczeniu
azotanów(III) metodą spektrofotometryczną
wykorzystującą najczęściej reakcje z roztwo-
rem kwasu sulfanilowego i roztworem chlo-
rowodorku N-(1-naftylo)etylenodiaminy. In-
nymi substancjami dającymi barwne reakcje
z azotanami(III) są: dimetyloanilina oraz
chlorowodorek 2-etoksy-6,9-diaminoakrydy-
ny. Azotany(III) można również oznaczać
poprzez miareczkowanie potencjometryczne

lub biamperometryczne. Jednak ze względu
na niską czułość metody te nadają się jedy-
nie do wstępnej oceny zawartości azotanów
w badanym materiale. Obecnie stosuje się
również metody chromatograficzne, np.
chromatografię cieczową jonowymienną
z detekcją konduktometryczną (PN-EN
12014-2:2001). Innymi metodami stosowa-
nymi w oznaczaniu azotanów są: metoda en-
zymatyczna (PN-EN 12014-5:2001), metoda
z wykorzystaniem analizy ciągłego (PN-EN
12014-7:2001) lub segmentowego (PN-EN
ISO 14673-2:2004) przepływu oraz analiza
przepływowo-wstrzykowa w połączeniu
z dializą (PN-EN ISO 14673-3:2004).

Inne substancje
niebezpieczne

Do innych substancji obecnych w żywności,
a niebezpiecznych dla zdrowia człowieka
należy zaliczyć:
– pozostałości leków weterynaryjnych,
– 3-monochloropropan-1,2-diol

(3-MCPD)

obecny w hydrolizatach białkowych oraz
sosie sojowym,

– heterocykliczne aminy aromatyczne

(HAA), które wykazują działanie muta-
genne i rakotwórcze, a powstają w wyniku
obróbki cieplnej żywności o dużej zawar-
tości białka,

– N-nitrozoaminy

o

silnych

właściwościach

rakotwórczych, obecne w peklowanym
mięsie, wędzonych rybach oraz sosie
sojowym,

– inne substancje mutagenne (obecne

np. w używkach) naturalne (np. kwas
chlorogenowy) lub powstające w trakcie
procesów technologicznych (metylogliok-
sal, glioksal i biacetyl).

Stosunkowo nowym zagadnieniem jest
występowanie w żywności akrylamidu.
Przypuszcza się, że powstaje on w reakcji
Maillarda pomiędzy wolną asparaginą a cu-
krami redukującymi w temperaturze powyżej
100

o

C, a więc podczas smażenia, pieczenia

i prażenia produktów wysokowęglowoda-
nowych (frytki, chipsy). Akrylamid może
wykazywać działanie rakotwórcze, genotok-
syczne i neurotoksyczne. Akrylamid można
oznaczyć z wykorzystaniem chromatografii
gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas
(GC/MS) po przeprowadzeniu go w po-
chodne bromowe.
Lista niebezpiecznych substancji obecnych
w żywności nie jest jeszcze zamknięta,
a ciągły rozwój medycyny oraz technik

analitycznych przyczynia się do jej uzupeł-
niania. Odrębny problem stanowią również
fizyczne zanieczyszczenia żywności, w tym
skażenie promieniotwórcze.

‰

Piśmiennictwo
1. Czerwiecki L.: Analiza zanieczyszczeń

żywności – przygotowanie próbek. „Prze-
mysł Spożywczy”, 1998, 52, 12, 7-10.

2. Greting H.: Żywność a zdrowie. Wydaw-

nictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 1996.

3. Laskowska B.: Dioksyny – ich źródła

i znaczenie dla zdrowia człowieka. „La-
boratorium, Aparatura, Badania”, 2002,
1, 20-23.

4. Laskowska B.: Metody oznaczania diok-

syn i aparatura analityczna niezbędna do
ich badania. „Laboratorium, Aparatura,
Badania”, 2002, 2, 21-24.

5. Materiały Seminarium „Problemy meto-

dyczne analizy azotanów w żywności”.
Warszawa 1998.

6. Nollet L.M.L. (red.): Handbook of food

analysis. Vol. 2. Residues and other food
component analysis. Marcel Dekker, Inc.,
New York–Basel 2004.

7. Obiedziński M.W., Bartnikowska E.: Ska-

żenie żywności pochodzenia zwierzęcego
dioksynami a zagrożenie konsumenta.
„Przemysł Spożywczy”, 2000, 54, 1, 44-47.

8. Obiedziński M.W., Korzycka-Iwanow M.:

Zanieczyszczenia chemiczne żywności
– krytyczne wyróżniki jakości i bezpie-
czeństwa żywności. „Przemysł Spożyw-
czy”, 2005, 59, 2, 38, 10-13.

9. Piotrowska M., Żakowska Z.: Metody

oznaczania mikotoksyn. „Przemysł Spo-
żywczy”, 1997, 51, 12, 16-18.

10. Semeniuk S., Niewiadomska A.: Ozna-

czanie WWA w tkankach zwierzęcych
z wykorzystaniem chromatografii cieczo-
wej z detektorem diodowym i fluorescen-
cyjnym. Materiały II Sesji Przeglądowej
Analityki Żywności, Warszawa 1997, 23.

11. Sikorski Z.E. (red.): Chemia żywności.

Skład, przemiany i właściwości żywności.
Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,
Warszawa 2000.

12. Sikorski Z.E. (red.): Chemiczne i funkcjo-

nalne właściwości składników żywności.
Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,
Warszawa 1996.

13. Szponar L., Mojska H., Gielecińska I., Cha-

jewska K.: Chipsy jako potencjalne źródło
akrylamidu w diecie człowieka – wyniki
wstępne. Materiały V Sesji Przeglądowej
Analityki Żywności, Warszawa 2004, 29.

laboratorium przemysłowe |

chemiczne zanieczyszczenia żywności...

Laboratorium |

6

/2005

40