CCF20111018013

laboratorium przemysłowe

S18

o Związki należące do dioksyn charakteryzują się znaczną opornością na degradację termiczną, chemiczną i biologiczną. Ulegają natomiast degradacji pod wpływem promieni UV. Dioksyny charakteryzują się słabą rozpuszczalnością w wodzie, natomiast dobrze rozpuszczają się w tłuszczach. Ponadto odznaczają się wysoką biodostępnością i kumulują się we wszystkich ogniwach łańcucha żywnościowego. Dioksyny powstają głównie w procesach spalania (w szerokim zakresie temperatur: 400-1400°C) odpadów pochodzenia przemysłowego, węgla kamiennego, drewna impregnowanego, benzyn etylizowanych oraz odpadów komunalnych. Tworzą się również w procesach produkcji papieru i celulozy, asfaltu, przerobu złomu metali kolorowych (np. aluminium) czy 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 kancerogenne i embriotoksyczne. Mogą być przyczyną wad rozwojowych (defekty kończyn, wodonercze, rozszczep podniebienia, bezpłodność) czy też uszkodzeń DNA oraz systemu odpornościowego. Do organizmu człowieka dioksyny są wchłaniane z przewodu 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 jego 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 kongenerów 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 rybach - 1,240 ng TEQ/kg tłuszczu, w mięsie wolowym - 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 termicznej surowca. 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.

Inną grupą związków, która przedostaje się do pasz i żywności w wyniku skażenia środowiska naturalnego, są polichlorowane bifenyle (PCB).

Grupa związków określanych jako polichlorowane bifenyle obejmuje około 200 kongenerów. Część związków z tej grupy, tworząca struktury chemiczne podobne do dioksyn, przejawia silne właściwości toksyczne. Podobnie jak dioksyny, PCB charakteryzują się dużą odpornością na degradację, a z uwagi na dużą biodostępność kumulują się we wszystkich ogniwach łańcucha żywnościowego. Polichlorowane bifenyle dostają się do środowiska na skutek uszkodzeń i niewłaściwej utylizacji takich urządzeń, jak transformatory i kondensatory. Ich źródłem są izolacje elektryczne oraz płyny hydrauliczne. Zawartość PCB w żywności waha się w szerokich granicach i jest ściśle związana ze skażeniem środowiska naturalnego. Zawartość związków z tej grupy w mleku może wynosić 10-200 ng/g tłuszczu, a w mięsie i rybach - 7-500 ng/g tłuszczu. Potencjalnie niebezpieczne dla człowieka mogą być również polibromowane bifenyle oraz polichlorowane trifenyle. Maksymalne dopuszczalne poziomy zanieczyszczeń dioksynami i polichlorowanymi bifenylami w środkach spożywczych reguluje Rozporządzenie Komisji (WE) nr 1881/2006 z dnia 19.12.2006 r. (tab. 3, str. 40).

W celu prawidłowej oceny ekspozycji człowieka na dioksyny i polichlorowane bifenyle niezbędne jest prawidłowe pobieranie próbek, postępowanie z nimi oraz stosowanie 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 PCB 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 PCDD i PCDF znaczone stabilnymi izotopami węgla ¹³C. 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 jakościowego i ilościowego oznaczania dioksyn wykorzystuje się chromatografię gazową w sprzężeniu ze spektrometrią mas. Do rozdziału 17 najważniejszych kongenerów PCDD i PCDF posiadających atomy chloru w pozycjach 2, 3, 7 i 8 stosuje się kolumny kapilarne ze średniopolarną fazą stacjonarną. Techniką chromatografii gazowej 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 rozwiązaniem 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 wtórnej wielokrotnej kolizji z atomami helu. Granica oznaczalności tymi metodami wynosi 1 pg 2,3,7,8 TCDD/g próbki.

Odrębną grupą metod stosowanych w analizie dioksyn są metody bioanalityczne. Wyróżnia się tu analizy biologiczne, analizy na podstawie wiązania ligandu oraz immunologiczne i radioimmunologiczne. W analizach biologicznych bada się stężenie produktów działania enzymów hydroksylujących i innych enzymów sprzęgających wytworzonych z genów w jądrze komórkowym pod wpływem indukujących właściwości receptorów związków aromatycznych, do których wcześniej nastąpiło przyłączenie cząsteczki dioksyny. W metodach opartych na zdolności wiązania ligandu wykorzystuje się właściwości konkurencyjnego przyłączania cząsteczki dioksyny do wewnątrzkomórkowego białka receptorowego z wprowadzonymi cząsteczkami dioksyn znaczonych izotopem ³H lub ^MC. Metody immunologiczne polegają na wykorzystaniu zdolności przeciwciał do selektywnego wiązania cząsteczki związku organicznego wcześniej przyłączonego do cząsteczki białka, przeciw któremu zostało wytworzone przeciwciało. 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 radioimmunologiczna, 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 urzędowej 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). Ze względu na wagę problemu występowania dioksyn i PCB w żywności Urząd Nadzoru EFTA wydał w 2006 r. zalecenia w sprawie ograniczenia obecności dioksyn, fiiranów i polichlorowanych bifenyli w paszach i środkach spożywczych (144/06/COL) oraz w sprawie monitorowania poziomu tla dioksyn, dioksynopochodnych PCB oraz niedioksynopochodnych PCB (2006/794/WE).    □

Drugą część artykułu opublikujemy w następnym numerze.

42

III

Laboratorium | 3/2008