WIELOPIERŚCIENIOWE WĘGLOWODORY AROMATYCZNE W WĘDZENIU WYROBÓW MIĘSNYCH

Transkrypt

1 WIELOPIERŚCIENIOWE WĘGLOWODORY AROMATYCZNE W WĘDZENIU WYROBÓW MIĘSNYCH Zbigniew J. Dolatowski Wydział nauk o Żywności i Biotechnologii UP w Lublinie Lublin

2 WWA - WĘDZENIE Zanieczyszczenia chemiczne żywności są określane jako krytyczne wyróżniki jakości i bezpieczeństwa żywności. Można je sklasyfikować następująco: przemysłowe metale ciężkie, WWA, PCB; technologiczne WWA, mikotoksyny, HCA (heterocykliczne aminy aromatyczne); środowiskowe metale ciężkie, pestycydy, nawozy, pierwiastki promieniotwórcze.

3 WWA Do organizmu człowieka wnikają: Drogą pokarmową Poprzez drogi oddechowe Mogą wnikać przez skórę - smoła

4 WWA WWA Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (ang. PAH Polycyclic Aromatic Hydrocarbons.) powstają podczas niecałkowitego spalania wszystkich węglowodorów z wyjątkiem metanu. Wydzielają sie także w trakcie spalania drewna, palenia papierosów, produkcji asfaltu, pracy pieców koksowniczych, są obecne w spalinach samochodowych i smole pogazowej. Do WWA zalicza sie ponad 200 związków. Zostało stwierdzone, że 16 WWA jest szczególnie niebezpiecznych, a na pierwszym miejscu wymienia sie benzo-a-piren. Związki te wykazują stosunkowo niską toksyczność ostrą, ale bardzo wyraźną toksyczność przewlekłą. Są to związki bardzo niebezpieczne, ponieważ wywołują zmiany nowotworowe w różnych tkankach. Wiele z nich odpowiada za mutacje materiału genetycznego.

5 DEFINICJA NOWOTWORU Nowotwór (neoplasma) - nieprawidłowy rozrost tkanki niepodporządkowany prawidłowym czynnościom organizmu. Nieprawidłowe komórki wypierają tkanki zajętego narządu, niszcząc je. Z czasem komórki nowotworowe z pierwotnego ogniska przenoszą się przez naczynia limfatyczne i krwionośne do innych części organizmu, tworząc ogniska wtórne: czyli przerzuty. Leczenie polega na niszczeniu komórek nowotworowych różnymi metodami: zabiegami chirurgicznymi, radioterapią, chemioterapią, hormonoterapią, zabiegami z zastosowaniem lasera. Najlepszą metodą jest profilaktyka (zapobieganie).

6 WWA Istotnym problemem prozdrowotnym żywności wędzonej (nie tylko) jest obecność wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA), które przenikać mogą do niej ze wszystkich elementów biosfery. Związki te charakteryzują się właściwościami kancerogennymi i mutagennymi. Poprzez kolejne ogniwa łańcucha pokarmowego przedostają się do pożywienia, stwarzając poważne zagrożenie dla zdrowia ludzi. Związki te mogą się również tworzyć w samej żywności (pierwotnej), jak i podczas procesów jej przetwarzania (prażenia kawy, suszenia zbóż), termicznej obróbki (pieczenia) lub w trakcie jej utrwalania (wędzenia). Szczególnie wysokie stężenia WWA zostały oznaczone w produktach przygotowywanych nad otwartym ogniem (grill). Natomiast ich poziom w żywności przetworzonej (gotowanie, wędzenie, smażenie) zależy głównie od warunków i metod jej przygotowywania.

7 ROZPORZĄDZENIA UE ROZPORZĄDZENIE KOMISJI (UE) NR 835/2011 z dnia 19 sierpnia 2011 r., które zmienia rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 odnośnie najwyższych dopuszczalnych poziomów wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w środkach spożywczych. ROZPORZĄDZENIE KOMISJI (UE) NR 836/2011 z dnia 19 sierpnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie Komisji (WE) nr 333/2007 ustanawiające metody pobierania próbek i metody analiz do celów urzędowej kontroli poziomów ołowiu, kadmu, rtęci, cyny nieorganicznej, 3-MCPD i benzo[a]pirenu w środkach spożywczych

8 WWA W rozporządzeniu ustalono najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych; Ustanowiono najwyższe dopuszczalne poziomy benzo(a)pirenu i sumy czterech substancji (benzo(a)pirenu, benz(a)antracenu, benzo(b)fluorantenu i chryzenu) w określonych środkach spożywczych w tym w produktach wędzonych; Zachowano przy tym odrębny najwyższy dopuszczalny poziom dla benzo(a)pirenu, jako związku wskaźnikowego.

9 WWA Najwyższe dopuszczalne poziomy Mięso wędzone i produkty mięsne wędzone: Benzo(a)piren: 5,0-(μg/kg) do r. : 2,0 (μg/kg) od r. Suma czterech związków: 30,0 (μg/kg) do r. 12,0 (μg/kg) od r.

10 WWA Najwyższy dopuszczalny poziom w przypadku wędzonych krabów i skorupiaków miękko odwłokowych (Brachyura i Anomura). 5,0 (μg/kg) do r. - benzo(a) piren. 2,0 (μg/kg) od r. - benzo(a) piren. Szproty wędzone i szproty wędzone w konserwie (Sprattus sprattus); : 5,0 (μg/kg) -benzo(a) piren. 30,0 (μg/kg) - benzo(a)piren, benz(a)antracen, benzo(b)fluoranten i chryzen.

11 WĘDZENIE Dym wędzarniczy można rozpatrywać jako układ (roztwór) koloidalny (aerozol), który powstaje w wyniku wymieszania się z powietrzem gazowych, ciekłych i stałych (o stosunkowo dużym rozdrobnieniu - 0,15 µm) produktów częściowego spalania drewna (pirolizy). Powietrze i składniki gazowe stanowią fazę rozpraszającą układu. W fazie tej znajduje się ok. 10% składników dymu. Pozostała część składników jest zawieszona w postaci małych kuleczek w fazie gazowej, która stanowi fazę rozproszoną dymu.

12 WĘDZENIE Metody wytwarzania dymu wędzarniczego Żarowa tradycyjna st. Suchy, gęsty Cierna (bezpłomieniowa) st. Suchy, gęsty Parą wodną (bezpłomieniową) st. Wilgotny, gęsty Fluidyzacyjna (bezpłomieniowa) st. Suchy, gęsty Dwustopniowa (bezpłomieniowa) st. Suchy, gęsty Wytlewaniem (bezpłomieniowa) st. Suchy, gęsty

13 WĘDZENIE W dymie wędzarniczym przypuszczalnie znajduje się blisko różnych substancji z czego dotychczas zidentyfikowano ok Według powszechnie przyjętego i stosowanego podziału związków występujących w dymie rozróżnia się następujące grupy: -kwasy karboksylowe, -związki karbonylowe, -fenole i ich pochodne, -związki obojętne (alkohole, estry i węglowodory).

14 WĘDZENIE Proces wytwarzania dymu składa się z dwóch etapów: -termicznego rozkładu drewna, -utleniania lotnych produktów tego procesu. W zależności od temperatury w strefie rozkładu drewna można wyróżnić następujące fazy rozkładu: -do temp. około 170 C intensywnie wydziela się woda (dym jasny), -210 do 260 C rozkład pentozanów (dym jasnobrązowy), -około 270 do 280 C następuje intensywny rozkład celulozy i hemiceluloz (dym jasnoczerwony), -od 350 do 450 C intensywnie rozkładają się ligniny (dym bezbarwny).

15 WĘDZENIE Ilość substancji lotnych, wydzielających się z drewna w temperaturze wyższej niż 500 C jest znikoma. Zwiększa się natomiast istotnie ilość powstających wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Celuloza jest źródłem powstawania kwasów i innych nie toksycznych związków, lignina fenoli i ich pochodnych. Szybkość tworzenia się fenoli z lignin, podczas tradycyjnego wędzenia płomieniowego zależy od iloczynu temperatury żarzenia oraz szybkości przepływu powietrza przez strefę żaru.

16 WĘDZENIE Temperatura,,spalania wpływa w istotny sposób na szybkość tworzenia się fenoli, a także niepożądanych w wędzeniu węglowodorów aromatycznych (benzen, benzopiren, toluen). Optymalny rozkład termiczny głównych składników drewna, czyli celulozy, hemicelulozy i ligniny to zakres pomiędzy ºC. Celuloza stanowi główne źródło kwasów, a lignina jest substratem, z którego tworzą się fenole i ich pochodne. Podwyższenie i utrzymanie temperatury w przedziale ºC powoduje, iż dym zawiera dużą ilość substancji smolistych. 420ºC jest temperaturą krytyczną spalania, 350ºC utleniania

17 CELULOZA

18 LIGNINA

19 FENOLE

20 FENOLE Fenole związki organiczne zawierające grupy hydroksylowe związane bezpośrednio z atomami węgla w pierścieniu aromatycznym. Wykazują znacznie większą kwasowość niż alkohole i mogą tworzyć z mocnymi zasadami sole, fenolany. Interakcja między fenolami - WWA

21 WWA benzo[a]piren Temperatura topnienia: 176,5 C Temperatura wrzenia: 495 C Poniżej - benzoantracen

22 WĘDZENIE Stężenie tych związków w dużym stopniu uzależnione jest od temperatury wytwarzania dymu i wzrasta istotnie po przekroczeniu temperatury 425 C w fazie rozkładu termicznego drewna i rodzaju drewna. Podczas procesu pirolizy drewna miękkiego (jodła, sosna, olcha) powstaje od 1,5 do 4,5-krotnie więcej wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (benzopirenu, benzoantracenu, benzofluorantenu i chryzenu) niż z drewna twardego.

23 WĘDZENIE Dym wędzarniczy można uzyskać dzięki zastosowaniu palenisk ogniowych oraz w dymogeneratorach ciernych lub żarowych. Parametry określające dym wędzarniczy to: wilgotność, gęstość, skład chemiczny i temperatura. Stosując różne metody i parametry otrzymywania dymu możemy regulować jego skład i parametry, w wyniku czego uzyskujemy produkt bezpieczny zdrowotnie o określonych cechach organoleptycznych.

24 JAKOŚĆ DREWNA Tradycyjnie do wytwarzania dymu stosuje się twarde drewno z drzew liściastych. Skład chemiczny drewna różnych gatunków nie jest jednakowy i dlatego dym uzyskiwany z drewna dębowego i bukowego zawiera więcej kwasów w stosunku do drewna miękkiego sosny lub świerka. Drewno iglaste nie jest stosowane do wędzenia zasadniczego, ze względu na to, że powstający z niego dym zawiera od 1,5 do 4,5-krotnie więcej substancji rakotwórczych (wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych) w stosunku do drewna twardego.

25 WĘDZENIE Na intensywność osadzania się dymu na produkcie wpływają następujące parametry: temperatura i wilgotność powietrza podczas obróbki, czas trwania obróbki, stężenie i szybkość przepływu dymu w komorze, wielkość batonów wędlin, właściwości osłonki (osłonka sztuczna, jelito naturalne, bezosłonkowe), odstęp między wędzonymi produktami

26 WĘDZENIE Skład dymu otrzymanego z różnych gatunków drewna jest istotnie zróżnicowany i zależy od: -gatunk u drewna, -wilgotność drewna -temperatury spalania: Dym z drewna drzew liściastych w porównaniu z dymem z drewna drzew iglastych zawiera więcej kwasów organicznych, furfuralu i dwuacetylu, Dym z drewna drzew iglastych charakteryzuje znacznie większa ilość składników, przy czym największe różnice ilościowe występują wśród związków karbonylowych i WWA.

27 WĘDZENIE Stosuje się drewno w kawałkach, zrębki wędzarnicze (grube wióry) oraz trociny. W celu nadania produktom specyficznego smaku i aromatu dodaje się podczas wędzenia jałowca w formie jagód, chrustu czy drewna specyficznych gatunków. Do wędzenia wykorzystuje się najczęściej drewno takie jak: buk, dąb, olcha?, klon, jawor, brzoza (okorowana) oraz drewno drzew owocowych. Najkorzystniejsza wilgotność drewna ze względu na temperaturę spalania powinna być około 25%.

28 WĘDZENIE - PDW Większości wad wynikających ze szkodliwego wpływu składników dymu wędzarniczego w produkcie na zdrowie człowieka pozbawione są preparaty dymu wędzarniczego, które stanowią alternatywę dla wędzenia metodami tradycyjnymi. Wytwarzanie ich opiera się na skropleniu lub ekstrakcji składników dymu i następującej po tym etapie selektywnej obróbce, w czasie której pewne grupy związków nieistotnych w procesie wędzenia zostają w różnym stopniu usunięte. Eliminuje się w ten sposób również WWA (temperatura spalania i warunki kondensacji lub ekstrakcji składników).

29 WWA WYNIKI OSTATNICH BADAŃ - BENZO(A)PIREN Województwo Podlaskie: -wędzonki (szynka, boczek) od 0,5 do 1,7 (jedna próba -3,0) (μg/kg) -kiełbasy w osłonce poniżej 0,5 (μg/kg) Województwo podkarpackie: -wędzonki od 0,5 do 1,7 (μg/kg) -kiełbasy w osłonce poniżej 0,5 (μg/kg) -kiełbasy po zdjęciu osłonki - 0

30 WWA - BADANIA Istotne elementy w ocenie poziomu WWA: -pojemniki z tworzyw sztucznych, mogą zmienić zawartość WWA w próbce. Dotyczy to również gotowego produktu na półce sklepowej; -parametry wędzenia temperatura, technologia obróbki termicznej (parzenie, pieczenie), chłodzenie produktu; -miejsce poboru próbki; -otoczenie

31 WWA INNE PRZYKLADY Przykłady: Mięso grillowane - 200,0 μg/kg Papierosy 2,0-41,0 μg/100 sztuk Środowisko -?

32 WWA - PYTANIA KOŃCOWE Pytania : Czy można tradycyjnie wędzić produkty z zapewnieniem bezpieczeństwa zdrowotnego? Dlaczego spowodowano taki szum medialny bez oceny wyników badań i czy jest on uzasadniony? Gdzie mogą wystąpić trudności w produkcji wyrobów tradycyjnych? Czy produkcja tradycyjna komuś przeszkadza?

33 Wszyscy uważają, że czegoś nie da się zrobić. Aż przychodzi taki jeden, który nie wie, że się nie da. I on właśnie to robi A. Einstein

34 WWA Dziękuję za uwagę Zbigniew J. Dolatowski