Metallien määritys elintarvikkeista

Transkriptio

1 Metallien määritys elintarvikkeista Cu, Mn, Fe, Se Pb, Cd, As, Hg

2 Elintarviketurvallisuusvirasto Evira Elintarviketurvallisuusvirasto Eviran tehtävänä on varmistaa tutkimuksella ja valvonnalla elintarvikkeiden turvallisuutta ja laatua sekä kasvien ja eläinten terveyttä. Laboratoriotoiminta tukee viraston muuta toimintaa kuten siihen liittyvää valvontaa ja tarkastusta sekä tieteellistä tutkimusta. Eviran laboratorioilla on ISO standardin mukainen Finas-akkreditointi

3 Eviran toimipaikat Evirassa työskentelee noin 725 henkilöä, joista 510 Helsingissä ja 215 muissa toimipaikoissa.

4 Metallien elintarvikemääritykset Evirassa Vierasainevalvonta Projektit AAS ICP-MS

5 Vierasainevalvonta Toteutetaan kaikissa EU:n jäsenmaissa valvotaan kiellettyjen aineiden käyttöä elintarvikkeet eivät saa sisältää lääkeaineita yli asetettujen raja-arvojen seurataan ympäristömyrkkyjen esiintymistä

6 Ohjelmien suunnittelu Tutkittavat yhdisteet ja näytemäärät tarkistetaan vuosittain Ohjelmat hyväksyy EU:n komissio Tutkimustulokset lähetetään EU:n komissiolle

7 Vierasainevalvonnan kohteet Elävät eläimet ja liha nauta, sika, lammas, hevonen, siipikarja tarhattu riista (poro, villisika), riistaeläimet Maito Viljelty kala Kananmuna Hunaja

8 Näytteitä otetaan Tuotantotiloilta lihantuotantotilat maidontuotantotilat kalanviljelylaitokset munantuotantotilat Hunajantuotantotilat Tuotantolaitoksista teurastamot maitoalan laitokset kala-alan laitokset kananmunapakkaamot hunajapakkaamot

9 Näytemateriaalit lihas maksa munuainen virtsa veri karva silmä lanta rehu, vesi maito muna hunaja

10 ICP-MS Soveltuu monenlaisille matriiseille eläinperäiset elintarvikkeet, rehut, lannoitteet Mittausalue on laaja: Pienet ja suuret pitoisuudet mitattavissa samalla kertaa Monialkuainetekniikka: Samalla kertaa saadaan analysoitua useampi alkuaine Lyhyessä ajassa voidaan mitata paljon näytteitä

11 ICP-MS Induktiivisesti kytketty plasma ionilähteenä Useimmat alkuaineet ionisoituvat voimakkaasti 80% alkuaineista on ionisoitunut plasmassa yli 75% Ionien erottelu m/z-suhteen perusteella Näyte atomisoituu ja ionisoituu kuumassa plasmassa

12 ICP-MS Massa-analysaattorissa tapahtuu ICP-lähteestä peräsin olevien ionien erottelu massa/varaussuhteen perusteella Detektori muuttaa massa-analysaattorista tulevat ionit sähköisiksi pulsseiksi

13 ICP-MS Häiriönpoisto Häiriöt on tunnistettava ja eliminoitava, jotta vältetään systemaattiset virheet Näytteet hajotetaan mikroaaltouunihajotuksella happokonsentraatio n. 2%, liuenneen kiintoaineen määrä <0,2% Laimentaminen Sisäinen standardi kompensoi matriisiefektin vaikutuksen, mutta ei poista matriisiefektiä. Sisäisen standardin ja alkuaineen reagoidessa samalla tavalla plasmaolosuhteissa tapahtuviin muutoksiin muutokset tulevat huomioiduksia ja korjatuksi.

14 ICP-MS Häiriönpoisto Törmäys- tai reaktiokaasu Työskentelyssä noudatetaan suurta huolellisuutta astioiden huolellinen pesu, hapot super- tai ultrapuhtaita, standardien epäpuhtaudet huomioitava, näytteiden säilytys

15 HPLC-ICP-MS Orgaanisen ja epäorgaanisen arseenin määrittäminen riisistä HPLC-ICP-MS-tekniikkaan käyttäen AS (III), AS(V), MMM, AB, DMA Tulevaisuuden haasteita Kromin eri hapetusasteet Cr (III)/Cr(VI) Seleenin eri muodot Orgaaninen ja epäorgaaninen elohopea. 15 Ajankohtaista laboratoriorintamalla ICP-MS, elintarvikkeiden metallianalytiikan työkalu

16 Elohopean määritys AMA 254-elohopea-analysaattori Perustuu AAS-tekniikkaan Näytteen sisältämät elohopeahöyryt johdetaan kuivauksen ja hajotuksen jälkeen amalgamaattoriin, josta edelleen elohopeahöyryt vapautetaan mittausyksikköön. Ei vaadi esikäsittelyä

17

18

19

20

21

22

23 Sienille asetetut enimmäispitoisuusrajat Sieni Kadmium Lyijy Kantarelli keskiarvo minimi maksimi Kuusenherkku sieni keskiarvo minimi maksimi Mustatorvisieni Keskiarvo minimi maksimi 0,043 0,020 0,10 1,8 0,061 8,1 0,062 0,042 0,10 0,029 0,010 0,080 0,26 0,050 1,6 0,19 0,049 0,38 Komission asetus (N:0 629/2008): Kadmiumin enimmäispitoisuusraja 0,20 mg/kg (herkkusieni, siitake, osterivinokas) ja muut sienet 1,0 mg/kg. Komission asetus (N:o 1881/2006): Viljeltyjen sienten lyijyn enimmäispitoisuusraja 0,30 mg/kg.

24 Eviran sienitutkimuksen tuloksia v (mg/kg tp) Sieni Kromi Mangaani Nikkeli Kupari Sinkki Arseeni Seleeni Kadmium Lyijy Kantarelli keskiarvo minimi maksimi 0,082 0,026 0,14 1,9 1,1 2,9 0,13 0,052 0,29 3,4 2,3 4,23 6,4 5,04 8,5 <0,010 <0,010 0,010 <0,010 <0,010 0,016 0,043 0,020 0,10 0,029 0,010 0,080 Kuusenherkkusieni keskiarvo minimi maksimi 0,074 0,040 0,15 0,94 0,67 1,6 0,055 0,034 0,087 9,3 4, ,2 29 0,310 0,064 0,71 0,13 0,060 0,32 1,8 0,061 8,1 0,26 0,050 1,6 Mustatorvisieni Keskiarvo minimi maksimi 0,088 0,035 0,18 4,3 1,5 8,6 0,085 0,019 0,16 2,9 1,6 5,2 10 5,3 16 0,014 <0,010 0,045 0,014 <0,010 0,021 0,062 0,042 0,10 0,19 0,049 0,38

25 Citysieni/Metsäsieni (Kuusen herkkusieni) Kromi Mangaani Nikkeli Kupari Sinkki Helsinki 0,050 1,2 0, Sipoo 0,041 1,1 0, Arseeni Seleeni Kadmium Lyijy Elohopea Helsinki 0,085 0,082 1,2 0,18 0,09 Sipoo 0,75 0,095 5,9 0,061 0,19

26 Alkuaineiden spesiaatio Spesiaatioanalytiikalla tarkoitetaan aineiden eri esiintymismuotojen määrittämistä. Alkuaineet voivat esiintyä useassa eri muodossa, mikä määrää niiden välttämättömyyden, toksisuuden ja biosaatavuuden.

27 Alkuaineiden spesiaatio Kromi voi esiintyä kromi(iii):na, joka on välttämätön hivenaine nisäkkäille, sekä kromi(vi):na, joka on epäilty karsinogeeni Arseenin epäorgaaniset yhdisteet ovat huomattavasti toksisempia kuin orgaaniset muodot. Elohopealla metyloidut muodot ovat epäorgaanisia muotoja toksisempia

28 Alkuaineiden spesiaatio Perinteisesti on mitattu ainoastaan eri alkuaineiden kokonaispitoisuuksia, jolloin näytteen haitallisuudesta saadaan vain vähän tietoa. Toksikologian kannalta entistä tärkeämmäksi on muodostumassa alkuaineiden eri spesieksien tunteminen ja niiden pitoisuuksien määrittäminen Spesiaatiotutkimuksilla voidaan selvittää yhdisteiden liikkumista, varastoitumista, imeytymistä ja toksisuutta niin ympäristössä, elintarvikkeissa kuin ihmisessäkin.

29 Arseeni elintarvikkeissa Elintarvikkeen arseenipitoisuus ja arseeniyhdisteet riippuvat elintarvikkeesta, kasvuolosuhteista ja prosessoinnista Kokonaisarseenina mitattuna eniten arseenia on kala- ja äyriäisruoissa, levää sisältävissä elintarvikkeissa ja ravintolisissä sekä viljassa viljatuotteissa, riisissä ja riisituotteissa Kala- ja äyriäisruoissa arseeni on pääasiassa orgaanisena arseenina Riisissä ja riisituotteissa on havaittu olevan merkittäviä määriä epäorgaanista arseenia (75-90 %)

30 Arseenin raja-arvoista EU:n alueella on käytössä WHO:n vuonna 1993 asettama raja-arvo juomaveden kokonaisarseenille, 10 µg/l Elintarvikkeiden kokonais- epäorgaaniselle arseenille ei ole olemassa raja-arvoja EU:n alueella. Asiantuntijatahojen, esim. EFSAn mukaan epäorgaanisen arseenin pitoisuuksista elintarvikkeissa tarvitaan lisätietoa.

31 Arseenin raja-arvoista Arseenin riskinarviointi ja mahdollisten rajaarvojen asettaminen epäorgaaniselle arseenille ei ole mahdollista ennen riittävän tutkimustiedon keräämistä EFSAn mukaan turvamarginaali epäorgaanista arseenia sisältävien elintarvikkeiden suurkuluttajilla on pieni.

32 Arseenin toksikologia Epäorgaanisen arseenin on todettu aiheuttavan mm. keuhko-, iho-, ja rakkosyöpää Vaurioittaa hengitysteiden limakalvoja ja ihoalueita Neurotoksinen akuutissa altistuksessa

33 Arseenin toksikologia International Agency for Research on Cancer (IARC) on luokitellut arseenin I-luokan karsinogeeniksi vuonna 1987 Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives eli JECFA on asettanut epäorgaanisen arseenin BMDL 0,5 -arvoksi 3 µg/kg ruumiinpainoa kohden vuorokaudessa = saantiarvo, joka lisää keuhkosyövän esiintymisriskiä 0,5%. Arseenin PTWI poistettu 2010 (15 µg/kg/rp).

34 Arseenin toksikologia Epäorgaaniset arseeniyhdisteet ovat orgaanisia arseeniyhdisteitä toksisempia Epäorgaanisista arseeniyhdisteistä arseniitti on toksisempi muoto Orgaanisista arseeniyhdisteistä toksisimmiksi on arvioitu tetrametyyliarsoniumioni, monometyyliarsonihappo (MMA) ja dimetyyliarsonihappo (DMA)

35 Arseenin toksikologia JECFA:n tänä vuonna tekemän arseenin turvallisuusarvioinnin (WHO Food Additives Series 63 / FAO JECFA Monographs 8: Safety evaluation of certain contaminants in food, prepared by the (2nd meeting of the JECFA) mukaan DMA on yhtä sytotoksista ihmisen soluille in vitro kuin epäorgaaninen arseeni. Sen imeytyminen ei ilmeisesti kuitenkaan ole yhtä tehokasta kuin epäorgaanisen arseenin.

36 Arseeniyhdisteet Arseenilla on kaksi epäorgaanista yhdistettä ja lukuisia orgaanisia yhdisteitä Epäorgaaniset arseeniyhdisteet, vasemmalla arsenaatti As V ja oikealla arseniitti As III

37 Orgaanisia arseeniyhdisteitä, ylhäällä vasemmalta oikealle monometyyliarsonihappo (MMA), dimetyyliarsonihappo (DMA), trimetyyliarseenioksidi (TMAO), tetrametyyliarsonium-ioni (TMA+), keskellä arsenobetaiini, arsenokoliini, arsenosokerin perusrakenne ja alimmaisena arsenolipidin perusrakenne

38 Arseenin spesiaatiomenetelmä Riisi jauhettiin ennen määritystä Esikäsittelymenetelmänä käytettiin mikroaaltohajotusta 1 % HNO 3 :ssa Näytemäärä oli 2 g Mikroaaltohajotusohjelmassa maksimilämpötila oli 95 C

39 Arseenin spesiaatiomenetelmä Näyteliuos ultrasentrifugoitiin ja suodatettiin HPLC-ajo: Kolonni: Hamilton PRP-X100 anioninvaihtokolonni (250 4,6 mm, partikkelikoko 5 µm) Ajoliuos: Ammoniumkarbonaatti, ph 8,9, pitoisuus mm Injektiotilavuus: 100 µl Virtausnopeus: 1 ml/min Kolonnin lämpötila: huoneen lämpötila Ajo-ohjelman pituus: 45 min

40 Tulokset, yhdisteiden tunnistus Standardiaineseoksen kromatogrammi. Käytetyt standardiyhdisteet olivat arsenobetaiini (AB), arseniitti (As III), dimetyyliarsonihappo (DMA), monometyyliarsonihappo (MMA) ja arsenaatti (As V).

41 Arseenispesiaatiomenetelmä ICP-MS-laitteella kerättiin koko ajan tietoa massaluvulla 75 Edessä HPLC-laite, takana ICP-MS-laite

42 Tuloksia Määritysraja: As(III) 0,06 mg/kg, As(V) 0,014 mg/kg DMA 0,06 mg/kg Tutkittu 28 riisinäytettä Kokonaisarseenipitoisuus 0,10-0,84 mg/kg, keskiarvo 0,22 mg/kg Epäorgaaninen arseeni 0,10-0,29 mg/kg, keskiarvo 0,13 mg/kg Keitinveteen jää % epäorgaanisesta arseenista

43 Kiitos mielenkiinnosta!