Nitraatin ja nitriitin määritysmenetelmät. Christina Bäckman Elintarviketurvallisuusvirasto Evira Kemian ja toksikologian yksikkö

Transkriptio

1 Nitraatin ja nitriitin määritysmenetelmät Christina Bäckman Elintarviketurvallisuusvirasto Evira Kemian ja toksikologian yksikkö Christina Bäckman

2 Nitraatille altistuminen Nitraatille (NO 3 - eli nitraatti-ioni) altistuminen tapahtuu suurimmaksi osaksi kasvisten välityksellä. Altistuminen veden ja muiden elintarvikkeiden välityksellä on vähäisempää.

3 Nitraattien ja nitriittien lähteet elintarvikkeissa Nitraattia esiintyy elintarvikkeissa luonnostaan Kaikki kasvikset sisältävät nitraatteja luonnollisen kasvun seurauksena. Viljelytekniikan avulla voidaan vaikuttaa nitraattipitoisuuteen Lisäaineena Nitraattia ja/tai nitriittiä käytetään lisäaineena liha- ja makkaravalmisteisiin ja juustoihin. Vesi Veden nitraatti on peräisin etupäässä peltolannoitteista ja typpeä sisältävien aineiden hajoamisen ja hapettumisen seurauksena. Suomessa yleensä <5 mg/l Haja-asutusalueilla mg/l Euroopassa usein >50 mg/l alatunnistetiedot

4 Nitriitti/nitraatti ja lihan aistittava laatu Natriumnitriitti (NaNO 2 ) vaikuttaa tuotteen makuun ja säilyttää lihan värin punaisena kypsytyksen aikana. Nitraatti pelkistyy nitriitiksi mikro-organismien toimesta lihavalmisteissa ja nitriitti puolestaan pelkistyy varsinkin happamissa olosuhteissa typpioksidiksi (NO), joka puolestaan reagoi myoglobiinin kanssa nitrosomyoglobiiniksi, antaen lihavalmisteille toivotun punaisen värin.

5 Nitriitin/nitraatin aiheuttamat terveysriskit Nitriitti häiritsee imeväisikäisten veren punasolujen aineenvaihduntaa. Elimistön nitriitit voivat reagoida hemoglobiinin kanssa muodostaen methemoglobiinia Nitriitin (nitraatti reservinä) ja sekundääristen amiinien vuorovaikutuksista voi muodostua syöpää aiheuttavia nitrosoamiineja

6 Paljonko nitriittiä/nitraattia lisätään? EU-lainsäädännön mukaan ruoka- ja leikkelemakkaraan saa lisätä natriumnitriittiä/natriumnitraattia 150 mg/kg. Suomessa ruoka- ja leikkelemakkaraan lisätään natriumnitriittiä enintään 120 mg/kg. Kestomakkaran valmistusmassaan saa lisätä kaliumnitriittiä ja nitraattia 300 mg/kg 100 % sääntö

7 Nitraatin/nitriitin pitoisuuteen vaikuttavat tekijät Prosessi Aika Lämpötila ph Muut lisäaineet Nitriitin/nitraatin reaktiivisuus Hajoaminen

8 Mitä määritetään? Sidottu nitriitti Jäännösnitriitti Analyyttisesti ollaan ensisijaisesti kiinnostuneita jäännösnitriitistä/nitraatista

9 Milloin määritetään? Lihavalmisteiden jäännösnitriittimäärät ovat tuoreissa tuotteissa keskimäärin % Säilyvyysajan lopussa olevissa tuotteissa n % alkuperäisistä käyttömääristä. Syöntihetkellä nitriitti/nitraattipitoisuudet voivat olla keskimäärin 10 % alkuperäisistä käyttömääristä

10 Nitraatin ja nitriitin pysyvyys lihavalmisteissa Pvm Nitraatti (mg/kg) Nitriitti (mg/kg) ,7 33, ,5 14, ,6 ei todettu ,6 ei todettu

11 Määritysmenetelmät Elintarvikkeiden turvallisuuden ja lainsäädännöllisten vaatimusten vuoksi tarvitaan luotettavia menetelmiä.

12 Vertailututkimukset FAPAS Advisory commmittee kiinnitti v pätevyyskokeiden tulosten vaihteluun FAPAS 2010 (nitraatti mg/kg) Meat min 92,1 max 2149 Assigned value 226 VTT 2000 (nitraatti mg/kg) Maitojauhe Vihannessose Makkara min 0,1 0,95 0,47 Max 87,9 75,2 41,1 Ka. 25,2 43,6 43,0 VTT 2003 (nitraatti mg/kg) min 10,3 max 57,4 Ka. 27,3

13 Tavallisimmat määritysmenetelmät elintarvikematriiseille Nitraatin pelkistäminen nitriitiksi kadmiumilla Nitraatin pelkistäminen nitriitiksi entsymaattisesti Nitraatin ja nitriitin määrittäminen ionikromatografisesti (IC) tai nestekromatografisesti (HPLC) Kapillaarielektroforeesi (CE)

14 Standardimenetelmiä Determination of nitrate and nitrite content- part:1. Method by cadmium reduction and spectrometry ISO/FDIS :2000E (standard method) Determination of nitrate and nitrite content- part: 2. Method by segmented flow analysis ISO/FDIS :2000 (routine method). Determination of nitrate and nitrite content- part: 3. Method by cadmium reduction and flow injection analysis using in-line dialysis ISO/FDIS :2000 (routine method). Automatisoidut menetelmät ja kaupalliset Cd-pylväät vähentävät Cd-jätteen määrää ja kertakäyttöiset pylväät helpottavat ongelmajätteen käsittelyä

15 Menetelmien kehittämisen tarve CODEX säännökset kieltävät kadmiumin käytön, jonka vuoksi tarve korvaavien menetelmien kehittämiseksi elintarvikkeille on suuri.

16 Nykyaikaisten menetelmien standardoiminen Kansainväliset standardisointijärjestöt NMKL, CEN ja ISO/IDF ovat ottaneet ohjelmistoihinsa nitraatin/nitriitin Cd:n korvaavien määritysmenetelmien kehittämisen ja standardoimisen. NMKL (Pohjoismainen elintarvikkeiden metodiikkakomitea) työstää parhaillaan menetelmää, jossa kadmium korvataan sinkillä.

17 Milk and milk products determination of nitrate and nitrite contents Method by enzymatic reduction (for nitrate) and molecular absorption spectrometry after Griess reaction. Draft International Standard WD ISO IDF 197 Menetelmä perustuu nitraatin entsymaattiseen pelkistämiseen ja Griessin reaktion kautta muodostuneen värillisen yhdisteen spektrofotometriseen mittaukseen aallonpituudella 546 nm. Menetelmä on kollaboratiivisesti validoitu 2003/2004 Menetelmä on yhdenmukainen pren menetelmän kanssa (validoitu 2004 liha ja lihavalmisteille) Menetelmään sisältyy proteiinien ja rasvan saostus Carrez reagensseilla (1 ja 2) poistaminen ultrasuodatuksella Haitat: Menetelmä soveltuu pienten nitraattipitoisuuksien määrittämiseksi maitovalmisteista, mutta ei sovellu pienten nitriittipitoisuuksien määrittämiseksi Käytettävillä entsyymeillä on rajattu käyttöikä

18 IC ja HPLC-menetelmät Eivät edellytä nitraatin pelkistämistä. NO2 ja NO3 ovat määritettävissä samassa ajossa Ionikromatografia (IC) Aminopropyl, heikko anionivaihtokolonni Foodstuffs Determination of nitrate end/or nitrite content Part 4: IC method for the determination of nitrate and nitrite content of meat products (prenv , 1998). Foodstuffs HPLC/IC method for determination of nitrate content in vegetables and vegetable products (prenv part 2) Liquid Chromatographic Determination of Residual Nitrite/nitrate in foods. NMKL nro 165; 2000 Käänteisfaasitekniikka (RP) C 8 ja C 18 kolonnit myös tavallisia, varsinkin näytteen esikäsittelyn automatisointiin yhdistettynä (kiinteäfaasi tai dialyysi)

19 Nestekromatografia ja dialyysirobotiikka

20 Kapillaarielektroforeesi (CE) Nopeus Ympäristöystävällisyys (reagenssien ja liottimien määrät). Henkilökunnan altistuminen orgaanisille liuottimille on vähäinen Analyysin hinta

21 Kapillaarielektroforeesin periaate

22 2,267 3,425 4,588 4,925 5,029 8,783 5,167 4,121 5,475 3,121 nitraatti - 10,682 AU AU AU CE- ja HPLC-ajo samasta näytteestä 0,020 PDA - 200nm Migration Time 0,020 0,45 0,40 0,015 0,015 0,35 0,30 0,25 0,010 0,010 0,20 0,15 0,005 0,005 0,10 0,05 0,000 0,000 0, Minutes -0,05 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 Minutes

23 Menetelmän validointi LOD 5 mg/kg LOQ 10 mg/kg Spiikkaussaanto 68 % BIAS (CRM) 101 % Toistettavuuden RSD 3,86 Uusittavuuden RSD 10,3 Mittausepävarmuus mg/kg 15 % Mittausepävarmuus mg/kg 1 % Tuloksia verrattiin alkuun myös standardimenetelmään (HPLC)

24 Nitris hanke Evirassa on käynnistynyt riskinarviointihanke, jossa arvioidaan suomalaisten lasten ja aikuisten altistumista nitraatille ja nitriitille sekä luontaisista lähteistä, että lisäainekäytöstä. Hankkeen tavoitteena on määrittää Suomessa yleisimmin käytettyjen kasvisten (luontaiset lähteet) sekä liha- ja makkaraleikkeiden ja juustojen (lisäainekäyttö) nitraatti- ja nitriittipitoisuudet. Hanke aloitettiin 2009 kasviksilla (n.300 kpl) 2010 hanketta jatkettiin tutkimalla liha- ja kalavalmisteita sekä juustoa Näytteet analysoitiin kapillaarielektroforeesilla Evirassa ja METLAn toimitiloissa Lopullinen raportti valmistunee vuoden 2012 loppuun mennessä

25 Nitris hanke Tutkimusryhmä Erikoistutkija Vera Mikkilä (Evira) Ylitarkastaja Kirsi-Helena Kanninen (Evira) Erikoistutkija Tapani Lyytikäinen (Evira) Ylitarkastaja Ulla Karlström (Evira) Tutkija Christina Bäckman (Evira) Erikoistutkija Tiina Putkonen (Evira) Suvi Virtanen (THL) Marja-Leena Ovaskainen (THL) Heli Tapanainen (THL)

26 Nitraatin pitoisuudet kasviksissa (mg/kg tp.) N ka MED MIN MAX Avomaankurkku 6 36,5 31,0 23,2 153 Herne 15 45,2 42,7 6,2 101 Kaali Kesäkurpitsa Kiinankaali Kukkakaali 14 90,0 50,9 13,2 256 Kurkku Kyssäkaali , Lanttu , ,7 480 Mansikka 11 61,0 57,8 18,6 120 Omena 3 15,8 18,0 13,5 45 Paprika ,1 10,8 62 Parsakaali Peruna Pinaatti ,4 82, Porkkana , ,2 829 Punajuuri Purjo Raparperi Sipuli 20 55,7 54,5 2,6 111 Tomaatti 21 47,0 47,2 14,0 76

27 EFSAN arviointi Euroopan elintarviketurvallisuusviranomainen EFSA katsoi arviossaan vuonna 2008, että kasvisten ja hedelmien käytön hyödyt kuitenkin ylittävät nitraatille altistumisesta mahdollisesti aiheutuvat terveydelliset haitat.

28 Turun Sanomat Kasvisten nitraatit hyväksi terveydelle

29 Eri valmisteiden nitraatti+nitriittipitoisuudet Yhteensä mg/kg ei tod. <5 mg/kg Lkm. (nitraatti+nitriitti) nitriitti lkm. lkm. Keittomakkarat 71 82,3 22 Kestomakkarat Täyslihavalmisteet 48 60,8 23 Raakamakkarat Juustot 19 10,5 4 6 Kalavalmisteet

30 Loppupäätelmät Nitriitin aiheuttaman riskin vähentämiseksi on todettu, että nitriitin/nitraatin määrä muuttuu jatkuvasti prosessin ja säilytyksen aikana. Siksi nitriittipitoisuuden analyysivalmiuksia Suomessa tulee kehittää nykyistä parempien menetelmien ja menettelytapojen käyttöönottamiseksi luotettavampien saantiarvojen saamiseksi KIITOS!