BROMAT. CHEM. TOKSYKOL. XLIII, 2010, 2, str. 163 169 Agata Witczak, Artur Ciemniak, Władysław Ciereszko ANALIZA RYB WĘDZONYCH DOSTĘPNYCH NA RYNKU SZCZECIŃSKIM POD KĄTEM ZAWARTOŚCI DIOKSYNOPODOBNYCH KONGENERÓW PCB Katedra Toksykologii Wydziału Nauk o Żywności i Rybactwa Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie Kierownik: prof. dr hab. M. Protasowicki Przeprowadzono analizę zawartości dioksynopodobnych kongenerów polichlorowanych bifenyli w 12 asortymentach ryb wędzonych zakupionych w handlu szczecińskim. Stwierdzono, że, w trewalu wędzonym na gorąco oraz tuszy śledziowej wędzonej wartości NDP obowiązujące w Unii Europejskiej (4 pg- -TEQ/g świeżej tkanki), zostały znacznie przekroczone. W przypadku węgorza wędzonego, dla którego NDP wynosi 8 pg-teq/g świeżej tkanki, uzyskana wartość TEQ mieściła się w granicach normy. Hasła kluczowe: polichlorowane bifenyle, PCB, ryby wędzone. Key words: polychlorinated biphenyls, PCB, smoked fish. Za główne źródło skażenia środowiska wodnego związkami PCB uważa się ścieki przemysłowe i komunalne odprowadzane do zbiorników wodnych oraz odpady stałe poprodukcyjne i komunalne gromadzone na składowiskach, z których przenikają do gleby i wód powierzchniowych oraz ulatniają się z para wodną do atmosfery i wraz z prądami powietrznymi wędrują na dalekie odległości. W zbiornikach wodnych, polichlorowane bifenyle, jako związki lipofilne, szybko włączają się w obieg troficzny i odznaczają się wysokimi współczynnikami biokumulacji w fito- i zooplanktonie oraz w mięczakach, skorupiakach i rybach. Ryby stanowią główny surowiec pochodzenia wodnego dla przemysłu spożywczego. Obecnie uważa się, że głównym źródłem skażenia organizmu człowieka PCB jest żywność. Nawet niewielkie ilości tych związków mogą prowadzić do dysfunkcji układu hormonalnego z negatywnymi skutkami zdrowotnymi w postaci wzrostu liczby przypadków nowotworów sutka, jąder, prostaty, zaburzeń w rozrodzie i innych (1, 2, 3, 4). Celem badań było określenie poziomów zawartości sześciu dioksynopodobnych kongenerów PCB non-orto (PCB 77, PCB 126, PCB 169) i mono-orto (PCB 114, PCB 156, PCB 157) w rybach wędzonych dostępnych na rynku szczecińskim. Ten asortyment przemysłu rybnego stanowi poważną pozycję w jadłospisie stałych mieszkańców województwa zachodniopomorskiego oraz atrakcję kulinarną wielu wczasowiczów i kuracjuszy południowo-zachodniego wybrzeża Bałtyku.
164 A. Witczak i inni Nr 2 MATERIAŁ I METODY Materiał do badań stanowiło 12 asortymentów ryb wędzonych zakupionych w szczecińskich sklepach (tab. I). Postępowanie analityczne obejmowało ekstrakcję lipidów wraz z zawartymi związkami PCB, oczyszczanie otrzymanych ekstraktów oraz oznaczenie analizowanych kongenerów PCB. Analizę każdego asortymentu wykonano w trzech powtórzeniach, ostatecznie uśredniając wyniki. Do analizy pobierano 10 g naważki. Przed ekstrakcją naważki ucierano w moździerzu z bezwodnym Na 2 SO 4, a następnie próbki przenoszono do kolb stożkowych poj. 200 cm 3 i wytrząsano z 60 cm 3 n-heksanu oraz poddawano działaniu ultradźwięków. Ekstrakty sączono do czystych kolb, a następnie zagęszczano na rotacyjnej wyparce próżniowej w temp. 50 C do obj. ok. 2 cm 3. Ekstrakty oczyszczano 7 cm 3 roztworu SO 3 w stężonym H 2 SO 4, a następnie oznaczano techniką chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas GC MS (HP 6890/5973) w trybie monitorowania pojedynczych jonów SIM w następujących warunkach: detektor MSD (tryb SIM); kolumna kapilarna CP SIL8 LOW BLEED Chrompaq (60 m, ID 250 μm, FT 0,25 μm); temperatura kolumny: 140 C (0,5 min), wzrost 10 C/min do 200 C (5 min.), wzrost 5 C/min do 280 C (10 min), wzrost 30 C/min do 300 C (5 min); gaz nośny hel; przepływ przez kolumnę 1,1 cm 3 /min; ciśnienie 17,4 psi. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE W większości analizowanych próbek ryb stwierdzono obecność kongenerów PCB. Zawartość PCB 77 wahała się od 0,005 ng/g m.m. w karmazynie wędzonym na gorąco do 0,149 ng/g m.m. w szprocie wędzonym. Nie wykryto PCB 114 w karmazynie wędzonym na gorąco, natomiast w pozostałych produktach zawartość PCB 114 mieściła się w granicach od 0,001 ng/g m.m. (makrela wędzona, sieja wędzona) do 0,081 ng/g m.m. (szprot wędzony). Poziom zawartości PCB 126 wahał się w granicach 0,002 0,067 ng/g m.m., przy czym największą koncentrację zanotowano w trewalu wędzonym na gorąco oraz w węgorzu (0,057 ng/g m.m.). Zawartości PCB 169 kształtowały się w zakresie od 0,002 ng/g m.m. (karmazyn wędzony na gorąco) do 0,05 ng/g m.m. (trewal wędzony na gorąco), przy czym nie stwierdzono pozostałości tego związku w makreli wędzonej (tab. I). Biorąc pod uwagę stężenia analizowanych kongenerów, dla badanych produktów obliczono ekwiwalenty toksyczności TEQ, jako sumy iloczynów stężeń poszczególnych kongenerów PCB (C i ) i ich współczynników toksyczności (TEF i ) (TEQ = C i TEF i ) (5). Uzyskane wartości TEQ analizowanych ryb wędzonych wahały się w granicach 0,316 8,205 pg-teq/g świeżej tkanki, przy czym minimalną wartość notowano dla makreli wędzonej zaś maksymalną dla trewala wędzonego na gorąco (ryc. 1). Stwierdzone wartości TEQ były głównie pochodną obecności PCB 126 i PCB 169 o najwyższych współczynnikach toksyczności TEF, odpowiednio 0,1 i 0,03. Uwzględniając najwyższe dopuszczalne poziomy kongenerów polichlorowanych bifenyli o właś-
Nr 2 Ryby wędzone a zawartość dioksynopodobnych kongenerów PCB 165 Tabela I. Zawartości wybranych non- i mono-orto kongenerów PCB w badanym asortymencie produktów rybnych wędzonych Table I. Content of selected non- and mono-ortho PCB congeners in analysed smoked fish products Asortyment Lipidy, % PCB 77 PCB 126 PCB 169 PCB 114 PCB 156 PCB 157 zawartość, ng/g m.m. Węgorz wędzony 11,709 0,022±0,002 0,057±0,010 0,013±0,002 0,007±0,001 0,039±0,009 0,003±0,001 Łosoś bałtycki (płat wędzony na zimno) 3,942 0,061±0,006 0,013±0,003 0,009±0,001 0,038±0,011 0,408±0,023 0,084±0,014 Łosoś norweski (filet wędzony na zimno plastry) 4,651 0,035±0,005 0,010±0,003 0,006±0,001 0,015±0,003 0,095±0,024 0,090±0,006 Łosoś norweski (filet wędzony na gorąco paski) 8,848 0,035±0,007 0,017±0,004 0,012±0,002 0,025±0,004 0,162±0,015 0,047±0,003 Makrela wędzona 2,911 0,012±0,003 0,003±0,001 n.w. 0,001±0,000 0,451±0,031 0,026±0,005 Makrela a la łosoś 9,354 0,012±0,005 0,029±0,006 0,027±0,009 0,010±0,003 0,059±0,009 0,029±0,006 Szprot wędzony 3,916 0,149±0,013 0,047±0,008 0,042±0,010 0,081±0,012 0,765±0,043 0,183±0,016 Trewal wędzony na gorąco 6,256 0,026±0,008 0,067±0,011 0,050±0,009 0,031±0,006 0,032±0,008 0,014±0,008 Tusza śledziowa wędzona 9,696 0,015±0,005 0,025±0,009 0,032±0,008 0,005±0,001 0,104±0,031 0,012±0,008 Karmazyn wędzony na gorąco 2,253 0,005±0,001 0,011±0,002 0,002±0,000 n.w. 0,032±0,005 0,003±0,001 Halibut wędzony (dzwonka) 10,303 0,009±0,002 0,014±0,003 0,033±0,006 0,008±0,002 0,065±0,008 n.w. Sieja wędzona 3,460 0,039±0,010 0,002±0,000 0,042±0,008 0,001±0,000 0,011±0,002 0,041±0,007 n.w. nie wykryto.
166 A. Witczak i inni Nr 2 Ryc. 1. Ekwiwalenty toksyczności TEQ badanych produktów rybnych. Fig. 1. Toxic equivalents TEQ of analysed fish products. ciwościach podobnych do dioksyn (dl PCB) (Rozp. Komisji WE nr 1881/2006) (6), należy stwierdzić, że w trewalu wędzonym na gorąco oraz tuszy śledziowej wędzonej wartości NDP (najwyższe dopuszczalne pozostałości), określone dla ryb i produktów rybnych (4 pg-teq/g świeżej tkanki), zostały znacznie przekroczone (tab. I). W przypadku węgorza wędzonego, dla którego NDP wynosi 8 pg-teq/g świeżej tkanki, uzyskana wartość TEQ mieściła się w granicach normy (tab. I). Jak podaje wielu autorów, znaczne ilości tych związków notuje się w rybach z Morza Śródziemnego (7, 8), Północnego oraz Bałtyku i wód przyległych (9, 10, 11, 12). W Zatoce Gdańskiej w latach 1970 1996 największe stężenia obserwowano w storni, okoniach, sandaczach i węgorzycach (13). Nie wszystkie związki PCB i ich izomery w jednakowym stopniu kumulują się w organizmach poszczególnych gatunków ryb (14). Jest to zapewne wynik istotnych różnic w zawartości i składzie jakościowym poszczególnych związków i ich izomerów w wodzie na różnych głębokościach, w osadach dennych i w organizmach pokarmowych (15). Surowce pochodzenia morskiego, a szczególnie ryby, spożywane są w postaci przetworów. Dzięki bogactwu niezbędnych makro i mikroelementów, nienasyconych kwasów tłuszczowych, witamin, pełnowartościowego białka, stanowią one wartościowy składnik diety człowieka. Obecność trwałych, toksycznych związków może jednak wpływać na obniżenie jakości surowców spożywczych i stanowić zagrożenie dla zdrowia konsumentów. Podjęte dotychczas badania wykazały, że podczas obróbki kulinarnej następuje najczęściej ubytek zawartości PCB w produkcie. Na przy-
Nr 2 Ryby wędzone a zawartość dioksynopodobnych kongenerów PCB 167 kład Smith i współpr. (16) w trakcie pieczenia i gotowania odnotowali 2 16% ubytki tych związków w mięsie łososia (Oncorhynchus tshawytscha). Natomiast wg Zabika i współpr. (17), opiekanie łososia (Oncorhynchus tshawytscha) redukowało PCBs o 39 53%, podczas gdy pieczenie na ruszcie o 34%, a obróbka cieplna w kuchni mikrofalowej o 26%. Podobne 38 43% ubytki stwierdzili Cichy i współpr. (18) w mięsie Salvelinus namaycush podczas opiekania na ruszcie. Natomiast Trotter i współpr. (19) zanotowali 30% wzrost zawartości PCB w tkance mięśniowej tasergala (Ponatomus saltatrix) (o zawartości 11,8% tłuszczu) po obróbce cieplnej. Według Zabika i współpr. (20), obróbka cieplna czawyczy, obejmująca pieczenie, opiekania na ruszcie i produkcję konserw, wykazała spadek PCB rzędu 41%. Zaś w przypadku karpia poddanego smażeniu tradycyjnemu oraz w głębokim tłuszczu straty PCB kształtowały się na po ziomie 30 35%. Przy czym filety karpia ze skórą smażone w głębokim tłuszczu miały mniejsze straty PCB niż filety karpia bez skóry smażone tradycyjnie na patelni. Autorzy sugerują, iż w celu obniżenia zawartości PCB w produkcie finalnym istotne jest usunięcie skóry (20). Podobne obserwacje poczynili Armbruster i współpr. (21, 22), poddając obróbce cieplnej ryby Pomatomus saltatrix i Morone saxatilis poławiane w rejonie Long Island. Samo odskórzanie filetów redukowało w 40 50% zawartość PCB, a obróbka termiczna o dalsze 7,5 15%. Ciereszko i Witczak (23), badając ubytki wybranych non-orto i mono-orto kongenerów PCB (nr 77, 114, 126, 156, 157, 169 wg IUPAC) w mięsie karpia podczas obróbki cieplnej, obserwowali największe średnie ubytki podczas smażenia w tłuszczu głębokim (57%), a najmniejsze podczas pieczenia w kuchni mikrofalowej (13%). Wędzenie zalicza się do najstarszych metod utrwalania żywności, do dnia dzisiejszego bardzo popularnych w Polsce. Obecnie obróbkę tą stosuje się głównie do uzyskania charakterystycznego dla produktu wędzonego smaku, zapachu i barwy (24, 25), a efekt utrwalający można uzyskać innymi dostępnymi metodami. Salama i współpr. (26), badając wpływ kilku metod obróbki cieplnej na zawartość PCBs w tasergalu północnoatlantyckim (Pomatomus saltatrix), uszeregowali ich ubytki następująco: wędzenie 65%, obróbka cieplna w kuchni mikrofalowej 60%, grilowanie filetów bez skóry 46%, grilowanie ze skórą 37%, pieczenie w piekarniku z konwekcyjnym przepływem powietrza 39% oraz smażenie na patelni 27%. Jednakże Witczak i Ciereszko (27, 28) stwierdzili że, w odróżnieniu od innych metod obróbki kulinarnej, podczas wędzenia może następować wzrost zawartości dioksynopodobnych kongenerów PCB. Jak wykazały badania, wędzenie na gorąco powodowało spadek równoważnika toksyczności TEQ w produkcie gotowym płatów śledzia i makreli o 17,15% 17,91%, pomimo niewielkiego wzrostu zawartości związków PCB podczas wędzenia właściwego. Przyczyną było przenikanie PCB z trocin do dymu wędzarniczego, a następnie do produktów wędzonych. Natomiast podczas wędzenia na zimno płatów makreli zanotowano prawie 32% wzrost TEQ w stosunku do surowca wyjściowego, co może znacząco wpływać na pogorszenie jakości zdrowotnej uzyskiwanego produktu. Przeprowadzone analizy potwierdziły, że PCB są powszechnym zanieczyszczeniem żywności, szczególnie pochodzenia morskiego, a ich zawartości są z reguły niewielkie. Jednakże, wobec bardzo restrykcyjnych norm narzuconych przez UE, dopuszczalna toksyczność ekwiwalentna dla ryb może być przekroczona.
168 A. Witczak i inni Nr 2 A. Witczak, A. Ciemniak, W. Ciereszko SMOKED FISH MARKETED IN SZCZECIN ANALYSED FOR THE CONTENT OF DIOXIN-LIKE PCB CONGENERS Summary The aim of this study was to determine concentrations of six dioxin-like PCB congeners (IUPAC numbers: non-ortho PCB 77, PCB 126, PCB 169 and mono-ortho PCB 114, PCB 156, PCB 157) in smoked fish products available in retail stores in Szczecin, Poland. A HP 6890/5973 GC-MS chromatograph was used. Toxicity Equivalent (TEQ) values for the smoked fish ranged from 0.316 to 8.205 pg-teq/g raw tissue. The lowest value was found for the smoked mackerel and the highest value for the hot-smoked choicy ruff. In the hot-smoked choicy ruff and the herring carcass the EU maximum permissible level (MPL) of 4 pg-teq/g raw tissue was exceed considerably. In the smoked eel, the TEQ was below the EU MPL of 8 pg-teq/g raw tissue. The results confirmed that polychlorinated biphenyls are common pollutants of food, seafood in particular, but their levels are usually low. However, considering the restrictive standards set in the EU, sometimes the equivalent toxicity of the fish available in the market happens to be higher than the admissible value. PIŚMIENNICTWO 1. Carpenter D.O.: Human health effects of polychlorinated biphenyls. Centr. Eur. J. Public Health, 2000; 8 (suppl.): 23-24. 2. Wolff M.S., Toniolo P.G.: Environmental organochlorine exposure as a potential etiologic factor in breast cancer. Environ. Health Perspect., 1995; 103 (suppl. 7): 141-145. 3. Struciński P., Ludwicki J.K., Góralczyk K., Czaja K.: Wybrane aspekty działania ksenoestrogenów z grupy persystentnych związków chloroorganicznych. Roczn. PZH, 2000; 51(3): 211. 4. Bigsby R., Chapin R.E., Daston G.P., Davis B.J., Gorski J., Grey E.L., Howdeshell K.L., Zoeller R.T., vom Saal F.S.: Evaluating the effects of endocrine disruptors on endocrine function during development. Environ. Health Perspect., 1999; 107 (suppl. 4): 613-618. 5. Van den Berg M., Birnbaum L.S., Denison M., De Vito M., Farland W., Feeley M., Fiedler M., Hakansson H., Hanberg A., Haws L., Rose M., Safe S., Schrenk D., Tohyama C., Fritcher A., Tuomisto I., Tysklind M., Walker N., Patersom R.F.: The 2005 World Health Organisation Toxic Eqiuvalency Factors for Dioxins and Dioxin Like Comounds, Toxicological Sciences, 2006; 93(2): 223-241. 6. Rozporządzenie Komisji (WE) nr 1881/2006 z 19.12.200 r. ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych. 7. Ruus A., Ugland K.I., Espeland O., Skaare J.U.: Organochlorine contaminants in a local marine food chain from Jarfjord, Northern Norway. Marine Environmental Research, 1999; 48: 131-146. 8. Storelli M.M., Storelli A., Marcotrigiano G.O.: Coplanar polychlorinated biphenyl congeners in the liver of Galeus melastomus from different areas of the Mediterranean Sea. Bull. Environ. Contam. Toxicol., 2003; 71: 276-282. 9. Falandysz J., Wyrzykowska B., Puzyn T., Strandberg L., Rappe C.: Polychlorinated biphenyls (PCBs) and their congener specific accumulation in edible fish from the Gulf of Gdańsk, Baltic Sea. Food Additives and Contaminants, 2002; 19(8): 779-795. 10. Protasowicki M., Niedżwiecki E., Ciereszko W., Meller E.: Ocena stanu zanieczyszczenia wybranych elementów ekosystemu Zalewu Szczecińskiego niektórymi metalami ciężkimi i związkami chloroorganicznymi. Zalew Szczeciński. Zmiany jakościowe w wieloleciu. PIOŚ, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa, 1994; 63-83. 11. Ciereszko W., Witczak A.: Concentration of PCBs and selected pesticides in bottom sediments, Zebra mussel and in some more important fish species of the Szczecin Lagoon. Acta Ichthyologica et Piscatoria, 2002; 32(1): 35-40. 12. Protasowicki M., Kurpios M., Ciereszko W.: Zmiany zawartości Hg, Cd, Pb, Cu, Zn, DDT i PCB w wybranych rybach przemysłowych Bałtyku w okresie 1974-1988. (red. Ciszewska I.): Monitoring Środowiska, Międzynarodowy Monitoring Biologiczny Morza Bałtyckiego, IOŚ Warszawa 1993; 65-72. 13. Falandysz J.: PCBs w środowisku: chemia, analiza, toksyczność, stężenia i ocena ryzyka. Fundacja Rozwoju Uniwersytetu Gdańskiego, 1999; Gdańsk. 14. Strandberg B.O., Van Bavel B., Bergqvist P., Broman D., Ishaq R., Näf C., Pettersen H., Rappe C.: Occurrence, sedimentation, and spatial variations of organochlorine contaminants in settling particulate matter and sediments in the Northern Part of the Baltic Sea. Environ. Sci. Technol., 1998; 32: 1754-1759. 15. Mac Clain B.B., Malius D.C., Krahn M.M., Brown D.w., Gronlund W.O., More L.K., Chan S.: Uptake of aromatic
Nr 2 Ryby wędzone a zawartość dioksynopodobnych kongenerów PCB 169 and chlorinated hydrocarbons by juvenile chinook salmon (oncorhynchus tschawytscha) in urban estuary. Arch. Environ. Contam. and Toxicol., 1990; 19(1): 10-16. 16. Smith W.E., Funk K., Zabik M.E.: Effect of cooking on concentrations of PCB and DDT compounds in chinook (Oncorhynchus tshawytscha) and coho (o. kisutch) salmon from Lake Michigan. J. Fish Res. Bol. Canada, 1973; 30: 702. 17. Zabik M.E., Hoojjat P., Weaver C.M.: Polychlorinated biphenyls, dieldrin and DDT in lake trout cooked by broiling, roasting or microwave. Bull. Environ. Contam. Toxicol., 1979; 21: 136-143. 18. Cichy R.F., Zabik M.E., Weaver C.M.: Polychlorinated biphenyls reduction in Lake Trout by irradiation and broiling. Bull. Environm. Contam. Toxicol., 1979; 22: 807-812. 19. Trotter W.J., Corneliussen P.E., Laski R.R., Vannelli J.J.: Levels of polychlorinated biphenyls and pesticides in Bluefish before and after cooking. J. Assoc. Off. Anal. Chem., 1989; 72(3): 501-503. 20. Zabik M.E., Zabik M.J., Booren A. M., Nettles M., Song J.H., Welch R., Humphrey H.: Pesticides and total polychlorinated biphenyls in Chinook Salmon and Carp harvested from the Great Lakes: Effects of skin-on and skin-off processing and selected cooking methods. J. Agric. Food Chem., 1995; 43: 993-1001. 21. Armbruster G., Gerow K.G., Gutenmann W.H., Littman C.B., Lisk D.J.: The effects of several methods of fish preparation on residues of polychlorinated biphenyls and sensory characteritics in sriped bass. J. Food Saf., 1987; 8(4): 235-243. 22. Armbruster G., Gall K.L., Gutenmann W.H., Lisk D.J.: Effects of trimming and cooking by several methods on polychlorinated biphenyls (PCB) residues in bluefish. Journal of Food Safety, 1988; 9(4): 235-244. 23. Ciereszko W., Witczak A.: Zmiany w zawartościach wybranych kongenerów PCB w mięsie karpia w wyniku obróbki cieplnej. Acta Sci. Pol. Technologia Alimentaria, 2003; 2(1): 155-164. 24. Sikorski Z.E.: Technologia żywności pochodzenia morskiego. WNT, Warszawa 1980. 25. Pijanowski E., Dłużewski M., Dłużewska A.: Ogólna technologia żywności. WNT, Warszawa 1990. 26. Salama A.A., Mohamed M.A.M., Duval B., Potter T.L., Levin R.E.: Polychlorinated biphenyls concentration in raw and cooked North Atlantic Bluefish (Pomatomus saltatrix) fillets. J. Agric. Food Chem., 1998; 46: 1359-1362. 27. Witczak A., Ciereszko W.: Changes in total PCB content in selected fish products during hot- and cold smoking. Acta Ichthyol. Piscat., 2006; 36(1): 11-16. 28. Witczak A, Ciereszko W.: The effect of hot smoking on the content of selected polychlorinated biphenyls congeners in herring (Clupea harengus) slices. J. Agric. Food Chem., 2008; 56(11): 4278-82. Adres: 71-459 Szczecin, ul. Papieża Pawła VI 3.