laboratorium przemysłowe
dr inż. Lesław Juszczak
Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności
Akademia Rolnicza w Krakowie
Chemiczne
zanieczyszczenia żywności
i metody ich oznaczania  cz. I
Streszczenie Summary
Bezpieczeństwo i jakość żywności wzbudzają szczególne zainteresowa- Food safety and quality arouse interest of consumers. Presence
nie konsumentów. Obecność zanieczyszczeń chemicznych w żywności of chemical contaminants in food products is one of basic criteria
jest jednym z podstawowych kryteriów oceny bezpieczeństwa produk- during food safety evaluation. Substances especially detrimental
tów żywnościowych. Substancjami specjalnie szkodliwymi dla ludzi są: for human are: heavy metals, pesticides, polycyclic aromatic
metale ciężkie, pozostałości pestycydów, wielopierścieniowe węglowo- hydrocarbons, polychlorinated biphenyls, dioxins and mycoto-
dory aromatyczne, polichlorowane bifenyle, dioksyny oraz mykotoksyny. xins. They get to the food from natural environment and during
Dostają się one do żywności ze środowiska naturalnego oraz podczas technological processes. For that reason exists the necessity of
procesów technologicznych. Z tego względu istnieje konieczność ciągłe- continuous monitoring of the level of chemical contaminants in
go monitorowania poziomu zanieczyszczeń chemicznych w surowcach raw materials and food products. These actions require suitable
i produktach żywnościowych. Wymaga to posiadania odpowiednich analytical methods as well as legal settlements.
metod analitycznych oraz uregulowań prawnych.
SÅ‚owa kluczowe Key words
żywność, zanieczyszczenia chemiczne, metody analityczne food, chemical contaminants, analytical methods
Bezpieczeństwo i jakość zdrowotna żywności wzbudzają obecnie szero- żywności, spalanie odpadów przemysłowych i komunalnych, moto-
kie zainteresowanie konsumentów. Obok czystości mikrobiologicznej ryzacja,
zawartość zanieczyszczeń chemicznych stanowi kryterium bezpieczeń-  zjawiska naturalne występujące w przyrodzie: wybuchy wulkanów,
stwa zdrowotnego produktów spożywczych. Podstawowym aktem praw- emisja do środowiska nuklidów oraz innych toksycznych związków
nym określającym wymagania i procedury niezbędne dla zapewnienia ze złóż naturalnych oraz z kosmosu.
bezpieczeństwa żywności i żywienia jest Ustawa o bezpieczeństwie Zanieczyszczenia chemiczne obecne w żywności można podzielić na
żywności i żywienia z dn. 25.08.2006 r. (Dz.U. nr 171, poz. 1225). dwie grupy:
Substancjami toksycznymi dla organizmu człowieka, a obecnymi  powszechnie występujące w środowisku: metale ciężkie, pozostałości
w żywności, mogą być: pestycydów, dioksyny, polichlorowane bifenyle, wielopierścieniowe
 składniki naturalne, które są produktami metabolizmu surowców węglowodory aromatyczne,
roślinnych i zwierzęcych,  substancje, których obecność w żywności jest możliwa do uniknięcia
 substancje wchłonięte ze środowiska przez organizmy roślinne i zwie- lub zminimalizowania do akceptowalnego poziomu w wyniku sto-
rzęce, sowania systemów zapewniających bezpieczeństwo żywności (GMP,
 pozostałości nawozów mineralnych i preparatów stosowanych do GHP, HACCP): środki lecznicze, środki ochrony roślin, techniczne
ochrony roślin, środki pomocnicze i konserwujące, substancje powstające w wyniku
 związki stosowane w hodowli i lecznictwie zwierząt oraz w produkcji niewłaściwego przechowywania żywności (np. mikotoksyny) czy sto-
pasz, sowanych technologii przetwórczych (np. WWA).
 substancje wprowadzone do produktów żywnościowych wskutek Szczególnie szkodliwe dla zdrowia człowieka są: metale ciężkie, pe-
procesów technologicznych, stycydy, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, polichlorowane
 substancje migrujące z urządzeń, sprzętu, naczyń i opakowań, bifenyle, dioksyny oraz mikotoksyny.
 substancje wytworzone w żywności wskutek działania drobnoustrojów
i innych składników. Metale ciężkie
W żywności kumulują się wszystkie te związki, które znajdują się Pierwiastki śladowe występują w sposób naturalny w środowisku człowie-
w powietrzu atmosferycznym, glebie i wodzie. Przyczyny ekologicznego ka. Niektóre z nich w odpowiednio małych stężeniach, jako tzw. mikro-
skażenia żywności można podzielić na dwie grupy: elementy, są niezbędne dla prawidłowego rozwoju organizmu człowieka,
 działalność człowieka: postęp cywilizacyjny, awarie przemysłowe, ponieważ katalizują wiele reakcji biochemicznych. Pozytywnego działania
katastrofy elektrowni atomowych i tankowców, zmniejszenie areału na organizm człowieka nie stwierdzono w przypadku takich pierwiastków
powierzchni lasów, stosowanie środków chemicznych w produkcji jak rtęć, ołów i kadm. Przy wyższych (ponadnaturalnych) stężeniach
Laboratorium | 3/2008
38
laboratorium przemysłowe
niebezpieczne mogą być także związki arsenu, chromu, kobaltu, miedzi, potrafią w znacznym stopniu kumulować metale ciężkie. Kumulacja metali
niklu, molibdenu i cynku. W wyniku znacznego uprzemysłowienia i urba- toksycznych pobieranych przez rośliny z gleby zależy od jej temperatury,
nizacji zwiększyła się możliwość występowania nadmiaru metali ciężkich odczynu, pojemności wodnej, potencjału oksydoredukcyjnego, obecności
w środowisku naturalnym człowieka. Głównymi z
ródłami zanieczyszczeń związków kompleksujących i drobnoustrojów, jak również stopnia wysy-
środowiska są: procesy spalania paliw, transport, składowanie i spalanie cenia środowiska glebowego tymi pierwiastkami oraz ich biodostępności.
odpadów oraz różne gałęzie przemysłu. Metale ciężkie mogą przedostawać W warunkach dużej emisji rośliny mogą pobierać metale ciężkie z powie-
się do gleby również ze środków ochrony roślin i nawozów. Chociaż trza przez blaszki liściowe. Znaczącym z
ródłem kadmu i ołowiu w diecie
w ostatnim dwudziestoleciu obserwuje się w Polsce tendencję spadkową człowieka są ziemniaki, ze względu na ich duże spożycie.
dotyczącą emisji metali ciężkich, skażenie gleby tymi pierwiastkami jest Pomimo obserwowanego spadku stopnia zanieczyszczenia środowiska
procesem trudno odwracalnym. naturalnego metalami ciężkimi ich poziomy muszą być stale monitorowa-
Do żywności metale ciężkie przenikają głównie z powietrza atmosfe- ne. Szczególnie dotyczy to produkcji żywności, z którą dostarczana jest
rycznego, gleby i wody. y
ródłem skażenia żywności metalami ciężkimi większość metali toksycznych. Gwałtowny rozwój technik analitycznych
mogą być także procesy technologiczne. Zanieczyszczenia mogą pocho- pozwolił w znaczny sposób na poprawę precyzji, dokładności oraz
dzić ze środków pomocniczych stosowanych przy produkcji żywności, czułości metod stosowanych w analizie pierwiastków. Procedury anali-
aparatury, naczyń i opakowań. tyczne wykorzystujące głównie barwne reakcje i pomiar kolorymetryczny
Zasadniczym aktem UE ustalającym maksymalne dopuszczalne pozio- (spektrofotometryczny), jak np. reakcja ołowiu z ditizonem czy arsenu
my dla niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych jest Rozporzą- z dietyloditiokarbaminianem srebra w obecności urotropiny, nie mają już
dzenie Komisji (WE) nr 1881/2006 z dnia 19.12.2006 r. (tab. 1, str. 40). praktycznego znaczenia w nowoczesnym laboratorium analizy żywności.
W przypadku rtęci rozporządzenie to podaje jedynie maksymalne Obecnie najbardziej rozpowszechnioną metodą w analizie metali (w tym
poziomy zanieczyszczeń dla produktów rybołówstwa i niektórych gatun- ciężkich) jest absorpcyjna spektrometria atomowa. Metodę tą zalecają
ków ryb (0,5-1,0 mg/kg). Rozporządzenie podaje również dopuszczalne polskie normy dla artykułów żywnościowych (PN-EN 14082; 14083;
poziomy zanieczyszczeń cyną nieorganiczna, której zawartość w żywności 14084:2004; 14332:2006), skrobi i produktów pochodnych (PN-EN ISO
pakowanej w puszki nie może przekraczać 50-200 mg/kg. 11212-1 do 4:2001/2002), a także olejów i tłuszczów roślinnych oraz zwie-
Spośród metali największe zagrożenie dla zdrowia człowieka stwa- rzęcych (PN-EN ISO 12193:2005). Absorpcyjna spektrometria atomowa
rzają kadm, ołów oraz rtęć. Ich wspólnymi cechami są zdolność do (AAS) jest metodą analityczną, która opiera się na zjawisku absorpcji
kumulacji w organizmie ludzkim, długi okres biologicznego półtrwa- promieniowania elektromagnetycznego przez wolne atomy, powstające
nia i związana z tym toksyczność chroniczna. Zatrucia ostre metalami w trakcie termicznego wzbudzenia, podczas której większość substancji
ciężkimi zdarzają się bardzo rzadko  tylko w przypadku przyjęcia ich ulega dysocjacji. Metoda ta pozwala na oznaczenie około 70 pierwiastków,
w dużych dawkach. Pobieranie metali ciężkich prowadzi do zaburzeń
przewlekłych. Do podstawowych negatywnych oddziaływań metali
ciężkich należą: zmiany w syntezie białek, zaburzenia wytwarzania
ATP, uszkodzenia błon i organelli komórkowych (mitochondriów,
lizosomów, jąder), reakcje z grupami sulfhydrylowymi, karboksylowy-
mi i fosforanowymi ligandów biologicznych, uszkodzenia w układzie
pokarmowym, oddechowym, nerwowym, krążenia, krwiotwórczym
i wydalniczym, w przypadku niektórych działanie rakotwórcze. Głów-
nymi miejscami kumulacji metali ciężkich są: kości, mózg, gruczoł
krokowy, wątroba, nerki i mięśnie.
Szacuje się, że około 80-90% całkowitego pobrania metali ciężkich
do organizmu następuje z żywnością, natomiast reszta  poprzez układ
oddechowy. Poziom pobrania metali ciężkich przez organizm człowieka
z racji pokarmowych zależy nie tylko od zawartości tych zanieczyszczeń
w surowcach i środkach spożywczych. Odpowiednie postępowanie z su-
rowcem roślinnym przed jego spożyciem lub dalszym przetwarzaniem (sta-
ranne mycie i czyszczenie) w znacznym stopniu może obniżyć zawartość
metali ciężkich. Wykazano również, że takie operacje technologiczne, jak
blanszowanie i gotowanie, istotnie redukują poziom zanieczyszczenia żyw-
ności metalami ciężkimi. Ponadto o przyswajaniu metali ciężkich przez
organizm człowieka decydują również czynniki związane ze sposobem
żywienia. Składnikami, które redukują toksyczność metali ciężkich, są:
białka, błonnik pokarmowy, witaminy C, D i E, tiamina oraz niektóre
składniki mineralne.
Według zaleceń Europejskiego Komitetu Ekspertów FAO/WHO
ds. Żywności istotną jest wielkość pobrania metali ciężkich z pożywie-
niem w określonym przedziale czasowym. Doprowadziło to do ustalenia
norm tygodniowego pobrania metali z żywnością przez człowieka (PWTI
 provisional tolerance weekly intake) (tab. 2, str. 40).
Najwięcej metali ciężkich w całodziennej diecie dostarcza żywność
pochodzenia roślinnego. Warzywa, ze względu na stały kontakt z glebą,
Laboratorium | 3/2008
39
39
laboratorium przemysłowe
w tym metali ciężkich. W nowoczesnych spektrometrach AAS możliwe pomiarowej. Granice wykrywalności rtęci tą metodą kształtują się na
jest stosowanie różnych atomizerów. Niektórzy producenci proponujÄ… poziomie µg/dm3, a przy zastosowaniu koncentratora  nawet ng/dm3.
również spektrometry dwukomorowe, w których montuje się dwa rodzaje Procedurę oznaczania zawartości rtęci tą metodą podaje norma PN-EN
atomizerów. Najstarszą techniką atomizacji jest atomizacja w płomieniu 13806:2003. Producenci nowoczesnych spektrometrów AAS oferują
palnika (F-AAS). Stosowanie tego typu atomizacji pozwala na prowadzenie ponadto szeroką gamę rozwiązań, które z jednej strony mają na celu
rutynowych oznaczeń większości pierwiastków na poziomie mg/dm3. obniżenie granicy wykrywalności (pułapka atomów, koncentrator rtęci),
Zwiększenia czułości oznaczeń tą metodą można dokonać, stosując tzw. z drugiej natomiast  usprawnienie procesu analitycznego (autosam-
pułapkę atomów, powodującą lokalny wzrost stężenia atomów. Wartości plery, systemy do rozcieńczania próbek i dozowania modyfikatorów,
współczynnika podwyższenia czułości przy zastosowaniu pułapki atomów wielopozycyjne zmieniacze lamp, systemy szybkiej sekwencji). Jak każda
wynoszą dla kadmu 3,4, a dla ołowiu  2,9. Nowszą metodą atomizacji metoda analityczna, spektrometria AAS nie jest całkowicie wolna od
jest zastosowanie atomizerów elektrotermicznych, którymi są najczęściej interferencji, których istota i sposoby eliminacji wydają się dobrze po-
kuwety (piece) grafitowe. Do tego typu atomizerów możliwe jest rów- znane i opisane w literaturze fachowej. Istotne są również zagadnienia
nież bezpośrednie dozowanie substancji stałych. Atomizacja w kuwecie związane z metodami pobierania i przygotowania próbek do analiz.
grafitowej odbywa się w sposób programowany i w pełni sterowany. Sposób pobierania próbek i metody analiz do celów urzędowej kontroli
Zastosowanie atomizacji elektrotermicznej pozwala na oznaczenie pier- poziomów ołowiu, kadmu, rtęci i cyny nieorganicznej reguluje Rozpo-
wiastków śladowych na poziomie nawet ng/dm3. rządzenie Komisji (WE) nr 333/2007 z dnia 28.03.2007 r. Wytyczne
Innymi technikami stosowanymi w absorpcji atomowej są metody: dotyczące kryteriów sprawności, zasad ogólnych i przygotowania próbek
generacji wodorków oraz oznaczanie zawartości rtęci techniką zimnych określa norma PN-EN 13804:2003.
par. Metoda generacji wodorków polega na wytworzeniu lotnych Inną metodą instrumentalną stosowaną w analizie pierwiastków jest
wodorków niektórych pierwiastków i przetransportowaniu ich do emisyjna spektrometria atomowa (AES). Najprostszą techniką w tym
komory absorpcyjnej, gdzie w podwyższonej temperaturze następuje obszarze jest płomieniowa emisyjna spektrometria atomowa (F-AES),
ich termiczny rozkład i powstają wolne atomy. Metoda ta pozwala na nazywana częściej fotometrią płomieniową. Pomiary tą metodą oparte są
oznaczanie pierwiastków tworzÄ…cych wodorki na poziomie µg/dm3. na interpretacji widm emisyjnych wysyÅ‚anych przez wzbudzone atomy. Ma
Technikę tą zalecają polskie normy do oznaczania zawartości arsenu ona jednak ograniczone zastosowanie, gdyż może być używana jedynie
(PN-EN 14546:2005 i 14627:2005). Oznaczenie zawartości rtęci techniką w analizie pierwiastków o niskim potencjale wzbudzenia. Procedury
zimnych par (CV-AAS) polega na redukcji [chlorkiem cyny(II) lub bo- dotyczące oznaczania pierwiastków śladowych, w tym metali ciężkich,
rowodorkiem sodu] rtęci zawartej w próbce do stanu podstawowego. w olejach i tłuszczach z zastosowaniem atomowej spektrometrii emisyjnej
Lotne w temperaturze pokojowej atomy rtęci przenoszone są do komory podają normy PN-A-86939-1 do 7:1998/1999. Dalszy rozwój tej techniki
nastąpił wraz z wprowadzeniem plazmowych z
ródeł wzbudzenia. Wśród
nich największe zastosowanie znalazła metoda z indukcyjnie sprzężoną
Środek spożywczy Pb (mg/kg) Cd (mg/kg)
plazmą (ICP), co doprowadziło do powstania atomowej spektrometrii
mleko 0,02 
emisyjnej z indukcyjnie generowanÄ… plazmÄ… (ICP-AES). Zastosowanie
preparaty dla niemowlÄ…t 0,02 
mięso 0,1 0,05 (konina 0,2)
tej techniki pozwala na istotnÄ… eliminacjÄ™ interferencji chemicznych.
podroby 0,5 0,5-1,0
Charakteryzuje się ona dużą czułością oznaczeń, która jest porówny-
ryby 0,3 0,05-1,0
skorupiaki 0,5 0,5
walna do czułości AAS. Pomiary tą metodą pozwalają na prowadzenie
małże 1,5 1,0
wielopierwiastkowej analizy składu próbki, co znacznie przyczynia się
zboża 0,2 0,1-0,2
warzywa 0,1-0,3 0,05-0,2 do skrócenia czasu analiz.
owoce 0,1-0,2 0,05
Obok AAS i AES znana jest również atomowa spektrometria fluore-
tłuszcze i oleje 0,1 
scencyjna (AFS), która pozwala prowadzić analizę wielopierwiastkową.
soki owocowe, koncentraty 0,05 
wina 0,2 
Jednak brak efektywnych z
ródeł wzbudzenia ograniczył zastosowanie i roz-
Tabela 1. Maksymalne dopuszczalne poziomy zanieczyszczeń Pb i Cd w wy-
wój tej techniki. Daje ona natomiast dobre efekty w analizie pierwiastków
branych środkach spożywczych
tworzących lotne wodorki oraz rtęci techniką zimnych par (CV-AFS).
Nowatorską metodą w analizie pierwiastków jest spektrometria mas
Pb Hg Cd As Cu Zn Sn
PTWI (mg/kg
z plazmą wzbudzoną indukcyjnie (ICP-MS). Należy ona do grupy
0,025 0,005 0,007 0,025 0,05-0,5 1,0 14,0
masy ciała)
technik sprzężonych, w których plazma generowana indukcyjnie jest
Tabela 2. Normy tygodniowego pobrania metali z żywnością przez człowieka
efektywnym z
ródłem jonów, ulegających rozdzieleniu w spektrometrze
masowym według ładunku i masy. Procedury oznaczania pierwiastków
Suma dioksyn
Suma dioksyn
i PCB PCDD/
z wykorzystaniem tej techniki podczas analizy wody podajÄ… normy PN-
Środek spożywczy PCDD/F-TEQ
F-PCB-TEQ
(pg/g tłuszczu)
-EN ISO 17294-1:2007 i 17294-2:2006. Pod względem czułości i wartości
(pg/g tłuszczu)
mięso i produkty mięsne:
granicy wykrywalności metoda ICP-MS dorównuje technice GF-AAS,
wołowina i jagnięcina 3,0 4,5
umożliwiając jednocześnie analizę wielopierwiastkową, tak jak w metodzie
drób 2,0 4,0
wieprzowina 1,0 1,5
ICP-AES. Kolejny rozwój techniki ICP-MS wiąże się z zastosowaniem
wÄ…troba 6,0 12,0
analizatora mas rozdzielającego jony w oparciu o wykorzystanie różnic
ryby 4,0 8,0
węgorz 4,0 12,0
w czasie ich przelotu przez określony odcinek w warunkach wysokiej
mleko i produkty mleczne 3,0 6,0
próżni (ICP-TOF-MS). W urządzeniu tym doprowadzone do jednakowej
jaja kurze i wyroby z jaj 3,0 6,0
mieszane tłuszcze zwierzęce 2,0 3,0
energii kinetycznej jony docierają do detektora w czasie zależnym od ich
oleje i tłuszcze roślinne 0,75 1,5
masy, co w znacznym stopniu ułatwia ich detekcję.
oleje ze zwierzÄ…t morskich 2,0 10,0
Ponieważ pierwiastki w środowisku, w tym także w środkach spożyw-
Tabela 3. Maksymalne dopuszczalne poziomy zanieczyszczeń środków spożyw-
czych dioksynami i polichlorowanymi bifenylami czych, mogą występować w różnych postaciach, oznaczenie ich całkowitej
Laboratorium | 3/2008
40
laboratorium przemysłowe
zawartości w próbce może nie dać wystarczających informacji z punktu polarne pestycydy (np. fenoksykwasy) można oznaczyć z wykorzystaniem
widzenia np. toksykologii. Również metale ciężkie zanieczyszczające wysoko sprawnej chromatografii cieczowej z detektorem diodowym.
żywność mogą występować na różnych stopniach utlenienia i tworzyć Innymi detektorami w zestawach HPLC przydatnymi przy oznaczaniu
kompleksy ze związkami organicznymi i nieorganicznymi. Określeniem pestycydów mogą być: detektor UV, fluorescencyjny lub detektor am-
formy występowania danego pierwiastka w próbce zajmuje się analiza perometryczny. Procedury oznaczania N-metylokarbaminianów z wyko-
specjacyjna. Wymaga ona jednak zastosowania bardzo zaawansowanych rzystaniem HPLC zawarte sÄ… w polskich normach (PN-EN 14185-1:2004
technik instrumentalnych, ponieważ każde działanie, np. przygotowanie oraz 14185-2:2007). Użyteczną techniką w analizie pestycydów może
próbek do analiz, może mieć wpływ na specjację pierwiastków w niej być również zespolenie chromatografii cieczowej ze spektrometrią mas
występujących. (LC/MS). Przykładem jej wykorzystania jest oznaczanie chloromekwatu
i mepikwatu (PN-EN 15054:2007 oraz 15055:2007). Rzadziej stosowanymi
Pestycydy metodami sÄ…: chromatografia w fazie nadkrytycznej (SFC), elektroforeza
Pestycydy (pestis  szkodnik, zaraza, cedeo  zabijanie) to bardzo duża kapilarna (CE), analiza przepływowo-wstrzykowa (FIA) oraz metody
grupa związków chemicznych (ok. 1000) stosowanych do niszczenia chemiluminescencyjne. Niektóre pestycydy można również oznaczyć
pasożytów zwierząt hodowlanych i roślin. W zależności od kierunku metodami immunoenzymatycznymi. Szczegółowe procedury dotyczące
zastosowania pestycydy dzieli się na środki do zwalczania: szkodników ekstrakcji, oczyszczania oraz oznaczania pestycydów z wykorzystaniem
zwierzęcych (zoocydy), bakterii (bakteriocydy), chwastów (herbicydy) głównie chromatografii gazowej można znalez
ć w polskich normach
i grzybów (fungicydy). Pestycydy mogą być przyczyną zatruć ostrych (np. PN-EN 1528-1 do 4:2000, PN-EN 12393-1 do 3:2000, PN-EN ISO
(awaryjnych zawodowych i środowiskowych), a także omyłkowych 14181:2002, PN-EN ISO 14182:2002).
i świadomych oraz zatruć przewlekłych powstałych w wyniku kumulacji
małych dawek pestycydów w organizmie. Największe zagrożenie zatru- Dioksyny i polichlorowane bifenyle
ciami i działanie szkodliwe istnieje ze strony insektycydów, szczególnie Powszechnie stosowana nazwa  dioksyny obejmuje polichlorowane
fosforoorganicznych, karbaminowych, chloroorganicznych, związków dibenzoparadioksyny (PCDDs) oraz polichlorowane dibenzofurany
rtęci oraz piretroidów syntetycznych. Insektycydy fosforoorganiczne są (PCDF). Ze względu na to, że atomy chloru mogą zajmować w nich różne
triestrami kwasów fosforowych i tiofosforowych, łatwo rozpuszczalnymi pozycje, znanych jest 75 kongenerów PCDD oraz 135 kongenerów PCDF.
w lipidach. Są one inhibitorami niektórych enzymów, uszkadzają wątro- Poszczególne kongenery zaliczane do dioksyn wywierają różne działanie na
bę i nerki. Karbaminiany są to estry kwasu karbaminowego, w których organizmy żywe, przy czym uważa się, że najsilniejsze niekorzystne działa-
wodór grupy aminowej jest podstawiony jedną lub dwoma grupami nie na organizm człowieka wywiera 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioksyna
metylowymi; są inhibitorami esteraz. Węglowodory chlorowane, np. (TCDD).
DDT, dobrze rozpuszczajÄ… siÄ™ w lipidach, kumulujÄ… siÄ™ w wÄ…trobie,
nerkach, mózgu i sercu oraz wykazują dużą odporność na czynniki
detoksykacyjne. Pyretroidy sÄ… pochodnymi kwasu chryzantemowego,
niekorzystnie działają na układ nerwowy i oddechowy. Organiczne związki
rtęci  pochodne alkilortęciowe, arylortęciowe i alloksyalkilortęciowe
 należą do najbardziej skutecznych środków grzybobójczych. Toksyczne
działanie rtęci polega na blokowaniu grup tiolowych, karboksylowych
i aminowych białek ustrojowych. Związki te uszkadzają mózg, wątrobę,
nerki i mięsień sercowy.
Najwyższe dopuszczalne poziomy pozostałości chemicznych środków
ochrony roślin, które mogą znajdować się w środkach spożywczych lub
na ich powierzchni, reguluje RozporzÄ…dzenie Ministra Zdrowia z dnia
16.05.2007 r. (Dz.U. nr 119, poz. 817). Natomiast wymagania dotyczÄ…ce
sposobu pobierania próbek żywności w celu oznaczania chemicznych
środków ochrony roślin reguluje Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia
20 kwietnia 2004 r. (Dz.U. nr 86, poz. 810).
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 fazie stałej lub eks-
trakcja ciecz  ciecz. Głównym problemem w analizie pestycydów, obok
małych stężeń, jest zróżnicowanie ich właściwości. Pestycydy nie mogą
być traktowane jako jednorodna grupa zanieczyszczeń, gdyż różnią się
wieloma właściwościami. Oznaczanie pozostałości pestycydów wykonuje
się najczęściej z wykorzystaniem metod chromatograficznych: chromato-
grafii gazowej, cieczowej lub cienkowarstwowej z użyciem selektywnych
i specyficznych detektorów. Analizę insektycydów azoto- i fosforoorga-
nicznych można wykonać, stosując chromatografię gazową z detektorem
termojonowym. W przypadku insektycydów chloroorganicznych stosuje
się detektor wychwytu elektronów. Ponadto bardzo użyteczna jest chro-
matografia gazowa sprzężona ze spektrometrią mas (GC/MS). Bardziej
Laboratorium | 3/2008
41
41
laboratorium przemysłowe
Związki należące do dioksyn charakteryzują się znaczną opornością na procesu izolacji analitu z próbki oraz oczyszczenia go ze związków
degradację termiczną, chemiczną i biologiczną. Ulegają natomiast degradacji stanowiących tło. Oczyszczanie prowadzi się na drodze wielokrotnej
pod wpływem promieni UV. Dioksyny charakteryzują się słabą rozpuszczal- chromatografii kolumnowej oraz z wykorzystaniem selektywnych reakcji
nością w wodzie, natomiast dobrze rozpuszczają się w tłuszczach. Ponadto chemicznych. Operacje te mogą jednak spowodować straty analitu, stąd
odznaczają się wysoką biodostępnością i kumulują się we wszystkich przed ekstrakcją wprowadza się do próbki wzorce wewnętrzne stanowiące
ogniwach łańcucha żywnościowego. Dioksyny powstają głównie w pro- analogi kongenerów PCDD i PCDF znaczone stabilnymi izotopami
cesach spalania (w szerokim zakresie temperatur: 400-1400°C) odpadów wÄ™gla 13C. Odzysk znaczonych dioksyn jest na tym samym poziomie co
pochodzenia przemysłowego, węgla kamiennego, drewna impregnowanego, związków naturalnych, stąd na podstawie oznaczenia w badanej próbce
benzyn etylizowanych oraz odpadów komunalnych. Tworzą się również poziomu substancji znaczonej i naturalnej możliwe jest skorygowanie
w procesach produkcji papieru i celulozy, asfaltu, przerobu złomu metali wyniku. Do jakościowego i ilościowego oznaczania dioksyn wykorzy-
kolorowych (np. aluminium) czy w procesie termicznego usuwania powłok stuje się chromatografię gazową w sprzężeniu ze spektrometrią mas. Do
lakierniczych. y
ródłem emisji dioksyn są również pożary lasów i erupcje rozdziału 17 najważniejszych kongenerów PCDD i PCDF posiadających
wulkanów. Dioksyny dostające się do środowiska naturalnego mogą być atomy chloru w pozycjach 2, 3, 7 i 8 stosuje się kolumny kapilarne ze
przenoszone wraz z pyłami na duże odległości. średniopolarną fazą stacjonarną. Techniką chromatografii gazowej można
Dioksyny wywierają silne działanie kancerogenne i embriotoksyczne. również rozdzielić wszystkie koplanarne kongenery polichlorowanych
Mogą być przyczyną wad rozwojowych (defekty kończyn, wodoner- bifenyli. W analizie dioksyn jako detektory wykorzystuje się magnetyczne
cze, rozszczep podniebienia, bezpłodność) czy też uszkodzeń DNA spektrometry masowe o wysokiej rozdzielczości (HRMS), w których
oraz systemu odpornościowego. Do organizmu człowieka dioksyny istnieje możliwość rejestrowania sygnału analitycznego od wybranego
są wchłaniane z przewodu pokarmowego, przez inhalację lub przez jonu fragmentacyjnego (SIM). Innym rozwiązaniem jest zastosowanie
skórę. Szacuje się, że 97% dioksyn dostaje się do organizmu człowieka chromatografii gazowej sprzężonej z detektorem masowym z wielokrot-
z pożywieniem, a tylko 3% drogą wziewną i przez skórę. Głównym ną fragmentacją oznaczanej cząsteczki (GC-MS/MS). Rozwiązanie to
z
ródłem dioksyn są produkty zawierające tłuszcz zwierzęcy: mięso stanowi nowszą wersję urządzenia opartego na zasadzie pułapki jonowej
i jego przetwory, drób, ryby, mleko i jego przetwory oraz jaja. Ponie- z możliwością rejestracji jonów powstałych wskutek wtórnej wielokrotnej
waż dioksyny występują w paszach i żywności w postaci mieszanin kolizji z atomami helu. Granica oznaczalności tymi metodami wynosi
związków o różnym działaniu, ich toksyczność wyraża się poprzez 1 pg 2,3,7,8 TCDD/g próbki.
tzw. równoważniki dawki toksycznej (TEQ), uwzględniające udział Odrębną grupą metod stosowanych w analizie dioksyn są metody
poszczególnych kongenerów oraz stopień ich toksyczności. Tolerowane bioanalityczne. Wyróżnia się tu analizy biologiczne, analizy na pod-
dzienne pobranie (TDI) dioksyn wynosi 1 pg TEQ/kg masy ciała/dobę. stawie wiązania ligandu oraz immunologiczne i radioimmunologiczne.
Zawartość dioksyn w produktach spożywczych zależy od wielu czynni- W analizach biologicznych bada się stężenie produktów działania
ków i może wynosić: w rybach  1,2-40 ng TEQ/kg tłuszczu, w mięsie enzymów hydroksylujących i innych enzymów sprzęgających wytwo-
wołowym  2,4-8,5 ng TEQ/kg tłuszczu, natomiast w mięsie drobiowym rzonych z genów w jądrze komórkowym pod wpływem indukujących
 0,6-12,8 ng TEQ/kg tłuszczu. Istotne znaczenie ma również sposób właściwości receptorów związków aromatycznych, do których wcześniej
obróbki termicznej surowca. Wykazano, że zawartość dioksyn w su- nastąpiło przyłączenie cząsteczki dioksyny. W metodach opartych na
rowej wieprzowinie wynosi 0,05-1,3 ng TEQ/kg tłuszczu, natomiast zdolności wiązania ligandu wykorzystuje się właściwości konkurencyjne-
w grilowanej  20-50 ng TEQ/kg tłuszczu. go przyłączania cząsteczki dioksyny do wewnątrzkomórkowego białka
Inną grupą związków, która przedostaje się do pasz i żywności w wyniku receptorowego z wprowadzonymi cząsteczkami dioksyn znaczonych
skażenia środowiska naturalnego, są polichlorowane bifenyle (PCB). izotopem 3H lub 14C. Metody immunologiczne polegają na wykorzysta-
Grupa związków określanych jako polichlorowane bifenyle obejmuje niu zdolności przeciwciał do selektywnego wiązania cząsteczki związku
około 200 kongenerów. Część związków z tej grupy, tworząca struktury organicznego wcześniej przyłączonego do cząsteczki białka, przeciw
chemiczne podobne do dioksyn, przejawia silne właściwości toksyczne. któremu zostało wytworzone przeciwciało. W konsekwencji następuje
Podobnie jak dioksyny, PCB charakteryzują się dużą odpornością na związanie białka z przyłączoną cząsteczką dioksyny z przeciwciałem.
degradację, a z uwagi na dużą biodostępność kumulują się we wszystkich Oznaczenie ilościowe polega na określeniu różnicy w stężeniu pozosta-
ogniwach łańcucha żywnościowego. Polichlorowane bifenyle dostają się do łych, niezwiązanych przeciwciał. Modyfikacją powyższych metod jest
środowiska na skutek uszkodzeń i niewłaściwej utylizacji takich urządzeń, analiza radioimmunologiczna, w której po oddzieleniu niezwiązanych
jak transformatory i kondensatory. Ich z
ródłem są izolacje elektryczne przeciwciał od kompleksów przeprowadza się pomiar radioaktywności,
oraz płyny hydrauliczne. Zawartość PCB w żywności waha się w szerokich tak jak w metodzie wiązania ligandu.
granicach i jest ściśle związana ze skażeniem środowiska naturalnego. Za- Wymagania dotyczące pobierania próbek żywności oraz metod anali-
wartość związków z tej grupy w mleku może wynosić 10-200 ng/g tłuszczu, tycznych stosowanych w badaniach dioksyn i polichlorowanych bifenyli
a w mięsie i rybach  7-500 ng/g tłuszczu. Potencjalnie niebezpieczne dla o właściwościach podobnych do dioksyn w ramach urzędowej kontroli
człowieka mogą być również polibromowane bifenyle oraz polichlorowane żywności reguluje Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 6 maja 2004 r.
trifenyle. Maksymalne dopuszczalne poziomy zanieczyszczeń dioksynami (Dz.U. nr 122, poz. 1287) z póz
niejszÄ… zmianÄ… z dnia 1 czerwca 2005 r.
i polichlorowanymi bifenylami w środkach spożywczych reguluje Rozporzą- (Dz.U. nr 100, poz. 840). Ze względu na wagę problemu występowania
dzenie Komisji (WE) nr 1881/2006 z dnia 19.12.2006 r. (tab. 3, str. 40). dioksyn i PCB w żywności Urząd Nadzoru EFTA wydał w 2006 r. zale-
W celu prawidłowej oceny ekspozycji człowieka na dioksyny i po- cenia w sprawie ograniczenia obecności dioksyn, furanów i polichloro-
lichlorowane bifenyle niezbędne jest prawidłowe pobieranie próbek, wanych bifenyli w paszach i środkach spożywczych (144/06/COL) oraz
postępowanie z nimi oraz stosowanie odpowiednich wiarygodnych metod w sprawie monitorowania poziomu tła dioksyn, dioksynopochodnych
analitycznych. Jest to związane ze śladowym (pg/g próbki) ich wystę- PCB oraz niedioksynopochodnych PCB (2006/794/WE).
powaniem oraz ze złożonością mieszanin kongenerów tych związków.
Procedury oznaczania dioksyn i PCB wymagają bardzo pracochłonnego Drugą część artykułu opublikujemy w następnym numerze.
Laboratorium | 3/2008
42