Estery kyseliny ftalové a jejich vliv na živý organismus Bakalářská práce

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin

Estery kyseliny ftalové a jejich vliv na živý organismus Bakalářská práce

Vedoucí práce: prof. Ing. Alžbeta Jarošová, Ph. D. Brno 2012

Vypracoval: Lenka Pohlodková

Zadání

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Estery kyseliny ftalové a jejich vliv na živý organismus vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. Dne ………………………………………… Podpis ………………………………………

PODĚKOVÁNÍ Ráda bych poděkovala vedoucí své bakalářské práce prof. Ing. Alžbetě Jarošové, Ph.D. za její odbornou pomoc při zpracovávání této práce. Také bych chtěla poděkovat mé rodině za podporu a trpělivost.

ABSTRAKT Tato bakalářská práce je zaměřena na látky zvané ftaláty neboli estery kyseliny ftalové. Ftaláty jsou všudypřítomné organické kontaminanty, které vykazují toxické účinky. Jsou součástí téměř každého výrobku a z těchto výrobků dochází k jejich uvolňování do prostředí, jelikož nejsou v polymerech chemicky vázány. Jejich expozice vůči nám je tedy značná, proto bych ráda touto prací upozornila na jistá rizika, která ftaláty přinášejí. Působením vyšších dávek po delší dobu jejich toxicita roste, především u dětí. Proto bychom měli alespoň z části eliminovat vystavování našeho organismu ftalátům. Jejich nebezpečí spočívá především ve schopnosti akumulace v tukových tkáních a játrech, vykazují tedy podobné vlastnosti jako těžké kovy. Bylo by vhodné snažit se nahradit tyto toxické látky látkami jinými, příznivějšími pro náš organismus a životní prostředí. Klíčová slova: Ftaláty, expozice, charakteristika, toxické látky, účinek, riziko, hračky, plasty

ABSTRACT This bachelor thesis is focused on substances called the phthalates or esters of phthalic acid. Phthalates are omnipresent organic contaminants with the toxic impact. They are in almost all products and from there they are released to the environment because they are not chemically bound in the polymers, therefore their exposure towards us is quite significant. In my bachelor thesis I would like to point out the dangerous aspects of phthalates. Their toxicity increases in time and with the higher dosage used, especially for children. We should avoid the long-term contact of our body with the phthalates. Their ability to accumulate in liver and in adipose tissue is a real threat, similar to heavy metals. It would be useful to replace these toxic substances with the different ones, more beneficial for the environment and for the human body. Key words: Phthalates, exposure, characteristic, toxic substances, effect, risk, toys, plastics

OBSAH 1

ÚVOD ....................................................................................................................8

2

CÍL PRÁCE............................................................................................................9

3

LITERÁRNÍ PŘEHLED.......................................................................................10

3.1

Chemická struktura............................................................................................10

3.2

Fyzikálně - chemické vlastnosti .........................................................................10

3.3 Toxicita ftalátů ..................................................................................................13 3.3.1 Ftaláty s délkou hlavního řetězce ≤ C3 (s nízkou molekulovou hmotností) ..14 3.3.2 Ftaláty s délkou hlavního řetězce C4 – C6 ...................................................16 3.3.3 Ftaláty s délkou hlavního řetězce ≥ C7 (s vysokou molekulovou hmotností)20 3.4

Výroba esterů kyseliny ftalové...........................................................................20

3.5

Využití ftalátů....................................................................................................21

3.6 Průnik ftalátů do životního prostředí ..................................................................22 3.6.1 Ovzduší.......................................................................................................22 3.6.2 Voda ...........................................................................................................22 3.6.3 Půda ............................................................................................................23 3.6.4 Potraviny.....................................................................................................23 3.7 Výskyt ftalátů v krmivech a tkáních hospodářských zvířat .................................24 3.7.1 Distribuce PAE v tkáních a orgánech kuřat..................................................24 3.7.2 Výskyt ftalátů v krmivech a v tukové tkáni prasat a skotu............................25 3.8

Expozice člověka...............................................................................................26

3.9

Metabolismus ftalátů..........................................................................................28

3.10

Degradace ftalátů............................................................................................29

3.11

Regulace a prevence ftalátů ............................................................................30

3.12

Legislativa......................................................................................................32

Metody stanovení ftalátů ................................................................................34 3.13 3.13.1 Plynová chromatografie (GC)...................................................................34 3.13.2 Kapalinová chromatografie (LC)..............................................................37 4

ZÁVĚR ................................................................................................................40

5

PŘEHLED POUŽITÉ LITERATURY ..................................................................42

6

SEZNAM TABULEK...........................................................................................48

7

SEZNAM ZKRATEK...........................................................................................49

1 ÚVOD Estery kyseliny ftalové neboli ftaláty jsou látky, se kterými se setkáváme každý den. Většina populace, díky žádné nebo neúplné informovanosti, si neuvědomuje nebezpečí těchto látek. Informovanost naší společnosti je tedy nedostačující a tudíž řada z nás se těmto toxickým látkám nemůže vyhnout. Jsou přítomny prakticky ve veškerých výrobcích z plastů. Jsou totiž používány jako změkčovadla plastických hmot, především v polyvinylchloridu (PVC). Po přidání změkčovadel do PVC se stane z původně tvrdé a netvárné hmoty hmota, která je pružná a lépe zpracovatelná. Ftaláty svými fyzikálně – chemickými vlastnostmi zlepšují mechanické vlastnosti plastů. Toto měkčené PVC se využívá pro výrobu hraček, zdravotnických pomůcek (injekční stříkačky, infuzní a transfuzní sety), obalů, stavebních materiálů apod. Ftaláty mají tedy velmi široké využití. Jsou přítomny prakticky ve všech složkách životního prostředí díky jejich vysoké produkci. Výrobky mohou obsahovat až 40 % změkčovadla. Jelikož ftaláty nejsou v polymerech chemicky vázány, dochází tak k jejich postupnému uvolňování do prostředí. V dnešní době je kladen důraz, co se týče omezování ftalátů, především u gravidních žen, kojících matek a dětí. V nemocnicích jsou nejvíce ohroženou skupinou novorozenci, kteří jsou zde vystavováni vysokým dávkám ftalátů ze zdravotnických pomůcek vyrobených z PVC. Vzhledem k jejich tělesné hmotnosti jsou přijímané dávky v mnohem vyšší koncentraci, než u dospělého člověka. Další ohroženou skupinou jsou pacienti dlouhodobě hospitalizovaní a ti, kteří jsou v přímém styku s výrobky z PVC (při dialýze). Člověk je schopen vstřebávat ftaláty různými cestami, a to potravou, vdechováním a kůží. Naše společnost by si měla uvědomit fakt, že tyto látky kolují celým potravním řetězcem – od plodin, přes zvířata až ke člověku, přičemž člověkem jsou vylučovány do odpadních vod a tím do životního prostředí. V současnosti se vkládá mnoho finančních prostředků na stanovení přípustných a bezpečných dávek ftalátů v různých výrobcích. Bylo by vhodné se zamyslet nad výzkumem a zkouškami nahrazení ftalátů jinými alternativními látkami podobných vlastností s cílem, aby nedocházelo k negativnímu ovlivňování organismů a následně i celého životního prostředí těmito škodlivinami.

8

2 CÍL PRÁCE Cílem této bakalářské práce bylo shrnout veškeré poznatky, které se týkají esterů kyseliny ftalové a to především z pohledu jejich fyzikálně – chemických vlastností, výskytu v různých složkách životního prostředí i v potravním řetězci. Důležitým prvkem této práce jsou také poznatky o účincích, které mohou negativně působit na živý organismus, dále také degradace ftalátů a toxicita. Aby byla práce úplná, je nutné se zmínit o metodách, jimiž lze ftaláty stanovit.

9

3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Chemická struktura Ftaláty

řadíme

do

skupiny

nehalogenovaných

esterů

kyseliny

1,2–

benzendikarboxylové, neboli ftalové. Základ ftalátů je tvořen kyselinou ftalovou, na jejíž dvě karboxylové skupiny jsou esterově vázány alkoholy. Molekula ftalátů je tvořena rigidním planárním aromatickým kruhem se dvěma alifatickými postranními řetězci, které mohou, ale také nemusejí být shodné (Velíšek, 1999; Ondráčková, 2011).

Obr. 1 Obecné schéma ftalátů (Morin, 2003) Dimethylftalát, R = R‘ = CH3 Diethylftalát, R = R‘ = CH2 CH3 Dibutylftalát, R = R‘ = (CH2)3 CH3 Benzylbutylftalát, R = CH2 C6 H5, R‘ = (CH2)3 CH3 Bis (2-ethylhexyl) ftalát, R = R‘ = (CH2)7 CH3 (Velíšek, 1999).

3.2 Fyzikálně - chemické vlastnosti Ftaláty jsou ve většině případů čiré, olejovité a nehořlavé kapaliny. Jsou bez zápachu, s nízkou tenzí par a vysokým bodem varu (nad 250 °C). Mají silný lipofilní charakter, z čehož tedy plyne, že jsou málo rozpustné ve vodě a dobře rozpustné v tucích a nepolárních rozpouštědlech. S rostoucí molekulovou hmotností klesá jejich tenze par.

10

Tab. 1 Fyzikálně – chemické vlastnosti nejvíce používaných ftalátů (Velíšek, 1999) Ftalát

Bod varu (°C)

Bod tání (°C)

Rozpustnost ve vodě (mg.dm-3)

Tenze par při 25 °C (mPa)

Dimethylftalát Diethylftalát Dibutylftalát Benzylbutylftalát Di-2-ethylhexylftalát Dioktylftalát

284 294 340 370 384 220

2 -41 -35 -35 -50 -25

4000 1080 11,2 2,69 0,3 0

220 220 1,87 1,15 0,86 -

Šíření a chování organických látek v jednotlivých složkách životního prostředí je možné vyjádřit pomocí rozdělovacích koeficientů – KOW (rozdělovací koeficient oktanol – voda), KOA (rozdělovací koeficient oktanol – vzduch) a KAW (rozdělovací koeficient vzduch – voda) (Cousins a Mackay, 2000). Oktanol představuje vlastnost tuků a fosfolipidů, které se vyskytují v buněčných membránách, respektive v organických částech půdy. Oktanol je tedy využíván jako modelová látka (Harison, 2007). Nejčastěji používaným koeficientem je KOW, který je definován jako poměr rovnovážných koncentrací rozpuštěné látky ve dvoufázovém systému dvou omezeně mísitelných rozpouštěděl – n-oktanol a voda (Pontolillo aj., 2001). Určuje tedy míru hydrofobity látek a je spojen s tím, v jakém rozsahu se bude daná chemikálie bioakumulovat v organismu. Tento koeficient je bezrozměrnou hodnotou a je nejčastěji vyjadřován ve tvaru log KOW (Morin 2003). Dalším koeficientem je KAW sloužící pro stanovení šíření látek mezi vzduch a vodu a je definován jako poměr rovnovážné koncentrace dané látky ve vzduchu, ku rovnovážné koncentraci ve vodě (Katritzky aj., 1998). Posledním koeficientem je KOA, který určuje rozsah šíření chemikálie mezi organickou hmotou a vzduchem a je definován jako poměr rovnovážné koncentrace dané látky v oktanolu a v ovzduší (Morin, 2003). Hodnoty log KOW ftalátů jsou v rozmezí 1,61 – 12,06, když mají vyšší molekulovou hmotnost jsou velmi hydrofóbní a budou se tedy velmi silně sorbovat na organickou hmotu a povrch a jejich rozpustnost ve vodě bude klesat, vyšší ftaláty jsou téměř netěkavé při pokojové teplotě. Ftaláty s nízkou molekulovou hmotností jsou relativně 11

těkavé, ale mají velmi nízký koeficient KAW a tudíž budou těkat z vodného roztoku jen velmi pomalu. Vysoké hodnoty KOA svědčí o tom, že ftaláty s vyšší molekulovou hmotností přítomné v atmosféře se budou sorbovat na aerosolové částice, do půdy a vegetace a ve vzduchu budou tedy obsaženy v mnohem menší míře (Cousins a Mackay, 2000; Cousins aj., 2003; Velíšek 1999). Tab. 2 Koeficienty rozpustnosti a molární hmotnosti (Mr)esterů kyseliny ftalové (Cousins a Mackay, 2000; Morin, 2003) Ftalát Dimethylftalát (DMP) Diethylftalát (DEP) Diallylftalát (DAP) Dipropylftalát (DPP) Di-n-butylftalát (DBP) Di-iso-butylftalát (DIBP) Di-n-propylftalát (DnPP) Butylbenzylftalát (BBP) Dihexylftalát (DHP) Di-n-oktylftalát (DnOP) Butyl-2-ethylhexylftalát (BOP) Di(2-ethylhexyl)ftalát (DEHP) Diisooktylftalát (DIOP) Di-n-nonylftalát (DnNP) Diisononylftalát (DINP) Di-n-decylftalát (DnDP) Diisodecylftalát (DIDP) Diundecylftalát (DUP) Ditridecylftalát (DTDP)

Mr (g.mol-1) log KOW log KOA log KAW 194,2 1,61 7,01 -5,4 222,2 2,54 7,55 -5,01 246,2 3,11 7,87 -4,76 250,3 3,4 8,04 -4,64 278,4 4,27 8,54 -4,27 278,4 4,27 8,54 -4,27 250,3 5,12 9,03 -3,91 312,4 4,7 8,78 -4,08 334,4 6 9,53 -3,53 390,6 7,73 10,53 -2,8 334,4 5,64 9,37 -3,73 390,6 7,73 10,53 -2,8 390,6 7,73 10,53 -2,8 418,6 8,6 11,03 -2,43 418,6 8,6 11,03 -2,43 446,7 9,46 11,52 -2,06 446,7 9,46 11,52 -2,06 447,7 10,33 12,02 -1,96 530,8 12,06 13,01 -0,95

Nejdůležitější reakcí je u esterů kyseliny ftalové hydrolýza (obr. 2), která díky malé rozpustnosti ve vodě probíhá pomalu. Zvýšení rychlosti reakce lze docílit zvýšenou teplotou. Ty estery, které mají přímý postranní řetězec jsou vůči hydrolýze méně odolné, než ftaláty s postranním řetězcem rozvětveným (Velíšek, 1999).

12

Obr. 2 Hydrolýza ftalátů (Velíšek, 1999)

3.3 Toxicita ftalátů Toxicita je schopnost sloučeniny způsobit onemocnění či poškození organismu jakéhokoliv druhu. Toxicitu dělíme na akutní (jedovatý účinek se projeví velmi rychle, během několika minut či hodin) a chronickou (projevuje se až po týdnech či měsících a to následkem dlouhodobého působení určitých látek či vlivů) (Vodrážka, 1998). Ftalátů se týká především toxicita chronická, akutní je velmi nízká. Smrtelné dávky akutní toxicity LD50 se pohybují až v desítkách gramů na 1 kilogram. Pokud dojde k akutní toxicitě, může se projevit mnoha způsoby, například nevolností, spavostí, podrážděním trávicího traktu, může docházet k závratím, halucinacím apod. Co se týče chronické toxicity, její smrtelné dávky LD50 jsou mnohokrát nižší než u hodnot akutních (Velíšek, 1999). U různých ftalátů se toxicita liší a závisí především na délce hlavního řetězce. Ftaláty jsou tedy děleny do tří skupin na základě jejich fyzikálně – chemických a toxikologických vlastností na: 

Ftaláty s nízkou molekulovou hmotností, jejichž hlavní řetězec má délku menší nebo rovnu C3.



Ftaláty, tzv. střední, jejichž hlavní řetězec má délku C4 – C6.



Ftaláty s vysokou molekulovou hmotností, jejichž hlavní řetězec obsahuje C7 a více uhlíků, případně jsou cyklické.

Mezi nejzávažnější nežádoucí účinky ftalátů tedy řadíme především: 

teratogenní,



embryotoxický,



spermiotoxický,



hepatotoxický, neurotoxický,



nefrotoxický,



karcinogenní (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005).

13

Tab. 3 Expoziční limity některých ftalátů (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005) Látka

Limit [mg.m-3]

DBP

5 (USA, Francie)

DINP

5 (VB)

DIDP

5 (VB)

DEHP

5 (USA, Francie), 10 (německo)

Existují velké obavy z rostoucího výskytu abnormalit v mužské reprodukci. Množství spermií se u lidí významně snížilo, zatímco rakovina varlat se objevuje stále častěji. Dále se také rozšiřuje kryptorchismus (porucha sestoupení varlat do šourku), hypospadie (rozštěp močové trubice u mužů). Toto všechno je zřejmě důsledkem poruchy vývoje varlat během fetálního období vývoje dítěte a novorozeneckého období. Poruchy mohou být i následkem xenobiotik, jejichž koncentrace v prostředí stále roste. Jelikož přímé účinky ftalátů na varle nebyly nikdy prozkoumány, byly v poslední době vyvinuty systémy, které umožňují zachování rozvoje různých typů buněk varlat. Do tohoto systému bylo přidáno 10-4 M mono(2-ethylhexyl)ftalátu (MEHP). Tento přídavek neměl vliv na bazální stimulaci nebo LH produkci testosteronu. Snížil ovšem počet zárodečných buněk zvýšenou apoptózou. Jedná se tak o první důkaz, že ftaláty ovlivňují vývoj varlat u lidí (Habert aj., 2011). 3.3.1 Ftaláty s délkou hlavního řetězce ≤ C3 (s nízkou molekulovou hmotností) Nejvíce jsou sledovány DMP a DEP, jejichž limitní hodnota expozice je 5 mg.m-3. Jejich toxicita je velmi důkladně zdokumentována a je mnohem nižší, než u ftalátů, jejichž hlavní řetězec obsahuje C4 – C6 uhlíků. Co se týče ostatních ftalátů s nízkou molekulovou hmotností, toxicita není tak prozkoumána. Zdá se ovšem, že účinky DIBP jsou podobné účinkům ftalátů C4 – C6 (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005).

14

Tab. 4 Ftaláty s délkou hlavního řetězce ≤ C3 (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005) Ester Dimethyl Diethyl Diallyl Di(methoxyethyl) Di-iso-butyl

Počet uhlíků v hlavním řetězci C1 C2 C3 C3 C3

DMP Po absorpci je DMP hydrolyzován na monomethyl ftalát (MMP) pomocí esteráz přítomných v zažívacím traktu. K hydrolýze může dojít i v jiných tkáních (játra, ledviny) a v kůži. U potkanů byly po aplikaci DMP nalezeny v moči metabolity DMP – 14,4 % kyseliny ftalové, 77,5 % MMP a 8,1 % DMP. DMP se vylučuje převážně močí a to 6 – 7,5 % denně z množství aplikované dávky. Perkutánní in vitro absorpce u lidí je mnohem nižší, než u potkanů. Akutní toxicita je nízká jak pro perorální podání (LD50 u krysy: 6,7 g.kg-1), tak pro absorpci kůží (LD50 u králíka: 11,9 g.kg-1). Existuje jen málo údajů o toxicitě DMP, která byla vyvolána po dlouhodobé expozici. Nebyla prokázána toxicita u králíků, kteří byli vystaveni DMP (2 ml.kg-1) přes kůži po dobu 90 dnů. Také u potkanů nebyla toxicita potvrzena při orálním podávání po dobu dvou let. Na rozdíl od jiných ftalátů, především C4 – C6, nevede k poškození varlat u potkanů po opakovaném perorálním podání (1,4 g po dobu 4 dnů). Bylo provedeno několik testů in vitro na genotoxicitu DMP, které byly většinou negativní. Jednalo se o Ames test na bakteriích Salmonella typhimurium a Escherichia coli, dále test chromozomální aberace na lidských lymfocytech a také test Balb/3T3. Pozitivní výsledky byly pozorovány u některých studií provedených pomocí Ames testů a to pouze v nepřítomnosti S9. Tyto výsledky však nemusejí nutně znamenat genotoxicitu DMP (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005). DEP Po absorpci je DEP, stejně tak jako DMP a mnoho dalších ftalátů, hydrolyzován na monoester esterázami v kůži, játrech a jiných tkáních. Po perorálním podání (10 – 100 mg.kg-1) potkanům bylo 77 – 78 % aplikované dávky vyloučeno močí během 24 hodin, z toho 67 – 70 % monoethylftalátu (MEP), 8 – 15

9 % kyseliny ftalové a 0,1 – 0,4 % DEP. U potkanů se 24 % DEP aplikované na kůži vyloučí močí a 1 % ve výkalech. Méně než 50 % se eliminuje asi 7 dnů a 34 % dávky zůstává v místě aplikace. Permeabilita lidské kůže je výrazně nižší, než u potkanů. DEP nebo jeho metabolity u potkanů přecházejí přes placentární bariéru. DEP má nízkou akutní toxicitu a to bez ohledu na způsob expozice (LD50 u potkana, orálně: ≥ 9,2 g.kg-1). U potkanů a myší po opakovaném podání dávky 0,75 – 1 g.kg-1 po dobu 2 - 16 týdnů orálně nebo kůží dochází ke zvýšení hmotnosti jater, méně často ledvin, žaludku a střev. Co se týče testů na genotoxicitu, stejně tak jako u DMP jsou výsledky převážně negativního charakteru, s výjimkou Ames testu, kde byla vyhodnocena nízká aktivita u některých kmenů bez S9. DEP nemá vliv na reprodukční orgány. Ve studii několika generací myší neměl DEP vliv na plodnost první generace, ovšem u druhé generace se již projevily účinky na reprodukci. Převážně se jednalo o pokles počtu novorozenců a koncentrace spermií (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005). DIBP DIBP je hydrolyzován na mono-iso-butyl ftalát (MIBP) v játrech esterázami. Dermální absopce u krys je 50 – 60 % aplikované dávky, po aplikaci na kůži se vyloučí během 7 dnů asi 35 %. V tkáních se nachází méně než 1 %. DIBP je po akutní expozici prakticky netoxický. Po subchronické expozici (2 týdny až 4 měsíce) orálně bylo prokázáno zvýšení hmotnosti jater u krys, myší a psů ve vysokých dávkách (0,75 – 3,75 g.kg-1). Dále byly pozorovány anémie, snížená hladina cholesterolu a změny enzymů jaterní tkáně u potkanů (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005). 3.3.2 Ftaláty s délkou hlavního řetězce C4 – C6 Tato skupina ftalátů se liší od ftalátů s nízkou nebo vysokou molekulovou hmotností především svým vyšším toxickým potenciálem, jedná se zejména o vliv na plodnost a vývoj hlodavců. Nejsledovanějšími zástupci jsou DEHP, DBP a BBP (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005).

16

Tab. 5 Ftaláty s délkou hlavního řetězce C4 – C6 (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005) Ester Di-n-butyl Di (pentyl), rozvětvené i lineární Butylbenzyl Di-n-pentyl Di (2-ethylhexyl) Di-C7-11, rozvětvené i lineární Isoheptyl di-(větvených C6-C8) Diheptyl, rozvětvené i lineární

Počet uhlíků v hlavním řetězci C4 C4 – 5 C4, C6 C5 C6 C5 - 6 C5 - 8 C5 - 7

DBP DBP je po perorálním podání hydrolyzován esterázami a téměř úplně absorbován ve formě monoesterů. DBP se rychle a intenzivně vstřebává po hydrolýze. 80 až 90 % DBP se eliminuje močí do 48 hodin. Mezi močové metabolity DBP řadíme kyselinu ftalovou (v malém množství), oxidované deriváty monobutyl ftalátu (MBuP) a jeho glukuronid (hlavní metabolit). DBP nebo jeho metabolity se v těle nekumulují. U potkanů se DBP pomalu vstřebává kůží. Přibližně 10 – 12 % podané dávky se vyloučí močí denně (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005). Akutní toxicita je nízká po perorálním podání (LD50 u krysy: 8 – 20 g.kg-1), inhalací (LD50 u krysy za 4 hodiny: 15,68 mg.l-1) a absoprce kůží (LD50 u králíka: více než 2 g.kg-1), (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005). Po opakovaném podání jsou u myší a potkanů cílovými orgány játra a varlata. Jaterní toxicita se projevuje zvýšenou hmotností jater. Člověk je mnohem méně citlivý, než hlodavci. Mnohé studie ukazují, že perorálně podaný DBP má vliv na mužský reprodukční systém u hlodavců. Zde je ovšem nutné zmínit, že jsou zde rozdíly v citlivosti u jednotlivých druhů zvířat, což je spojené především se schopností kombinovat aktivní metabolit DBP – MBuP, kterému jsou připisovány toxické účinky (například u křečků není DBP toxický, jelikož jejich moč obsahuje třikrát až čtyřikrát nižší množství MBuP, než u potkanů). Toxicita se projevuje sníženou hmotností varlat, degenerací semenných kanálků, hypospermií a nebo snížení plodnosti. Některé výsledky studií ukazují i možnost ovlivnění plodnosti u samic.

17

U několika

druhů vede perorálně

podaný DBP k embryonální letalitě,

morfologickým abnormalitám a snížení tělesné hmotnosti potomstva (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005). BBP Několik studií na potkanech ukazuje, že BBP se velmi dobře a rychle vstřebává ze zažívacího traktu po hydrolýze esterázami. Po požití je asi 71 % podané dávky vyloučeno močí během 24 hodin. Hlavní metabolity v moči jsou MBuP a monobenzyl ftalát (MBeP) většinou ve volné formě. Přednostně je tvořen metabolit MBuP, zatím co u lidí je hlavním metabolitem MBeP. Dobrovolníci, kteří požili 506 mg BBP vyloučili asi 78 % MBeP v moči během 24 hodin. Pouze asi 6 % bylo nalezeno ve formě MBuP. Perkutánní průnik BBP u potkanů je pomalý, pouze 30 % aplikované dávky jsou vylučovány močí a výkaly za 7 dní, přičemž zbytek zůstává v místě aplikace. Akutní toxicita je nízká, orální i dermální (LD50 u potkanů vyšší než 2 g.kg-1). Při subchronické nebo chronické expozici (2 – 26 týdnů) byla prokázána zvýšená hmotnost jater a ledvin při každodenním obsahu BBP v potravě v množství ≥ 120 – 151 mg.kg-1 na den. Při vyšších dávkách se již objevují histologické změny, tj. ≥ 960 mg.kg-1 na den u jater, ≥ 500 mg.kg-1 na den u ledvin u mužů a ≥ 1200 mg.kg-1 na den u žen. Poškození varlat, semenných váčků, nadvarlat a nebo rakovina prostaty se objevuje při vysokých dávkách, tj. ≥ 1338 mg.kg-1 na den. Genotoxicita in vitro i in vivo ve většině případů nebyla potvrzena. Perorální podávání BBP u potkanů a myší během těhotenství způsobuje zvýšení embryonální mortality, zpomalení růstu u potomků (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005). DEHP Studie u potkanů a u lidí naznačují, že DEHP může být absorbován při vdechování, naopak perkutánní průchod se zdá být značně omezený, u mužů se odhaduje na 5 %. Po perorálním podání je DEHP rychle vstřebáván, a to zejména po hydrolýze na MEHP a 2–ethylhexanol, esterázami. Absorpce se odhaduje na 50 %. DEHP a jeho metabolity jsou v krvi distribuovány do celého těla a to bez kumulace v tkáních. Metabolity jsou rychle vylučovány močí a výkaly. DEHP byl detekován v nezměněné formě jakéhokoliv druhu. MEHP je u krys vylučován do mateřského mléka a prochází placentou. MEHP byl zjištěn i v pupečníkové krvi dětí. 18

DEHP má nízkou akutní toxicitu orální cestou (> 10 g.kg-1) i inhalací. Na subchronickou a chronickou toxicitu jsou nejvíce citlivé krysy a myši po opakovaném podání. Cílovými orgány jsou hlavně játra, ledviny a varlata. U ledvin a jater nejčastěji dochází ke zvětšení jejich hmotnosti. DEHP má také hypolipidemické účinky, tedy snížují hladinu cholesterolu a triglyceridů v séru. DEHP ovlivňuje plodnost u mužů i žen. Způsobuje vážné změny varlat – testikulární atrofie s možností úplné absence spermatogeneze, včetně poškození Sertoliho buněk. Četné studie na potkanech a myších ukazují, že požití DEHP během těhotenství způsobuje embryonální smrt, opožděný růst a vývoj. Vyskytují se malformace reprodukčního systému (atrofie prostaty, varlat, nadvarlat) a změny sexuální diferenciace u mužských potomků, kteří byli vystaveni DEHP v děloze a v novorozeneckém období. MEHP je také teratogenní a toxický pro reprodukční ústrojí mužů (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005). Tab. 6 Bezpečné hladiny příjmu di(2-ethylhexyl)ftalátu člověkem s ohledem na toxické účinky (Velíšek, 1999) Toxický účinek

Hodnota NOAEL (*)

Poškození jater

0,1 g.kg-1 na den

Teratogenita

0,07 g.kg-1 na den

Ovlivnění samčích reprodukčních orgánů

1 mg.kg-1 na den

Karcinogenita

116 μg.kg-1 na den

(*) Hladina zkoumané látky, u které nejsou pozorovány žádné nepříznivé vlivy na testovaném organismu. Dlouhodobá studie na myších a krysách poskytla následující údaje o orálním příjmu DEHP: -

Jednorázové dávky nad 10 g nejsou pro lidi smrtící. DEHP tedy není u lidí pravděpodobně schopen způsobit akutní smrt.

-

Velké dávky DEHP (5 – 10 g) mohou způsobit onemocnění gastrointestinálního traktu.

19

-

Myši a krysy (speciálně se jedná o samčí pohlaví) jsou nejcitlivější na hepatotoxické účinky DEHP, přičemž primární odpovědí organismu je jaterní hyperplazie. DEHP je tedy epigenetický původce jater hlodavců.

-

Dlouhodobé experimenty, které byly provedeny na hlodavcích s denní dávkou 100 mg.kg-1 ukazují, že DEHP má toxické účinky na reprodukční orgány samců.

-

Primáti jsou méně citliví k nepříznivým účinkům DEHP než hlodavci (Püssa, 2008).

3.3.3 Ftaláty s délkou hlavního řetězce ≥ C7 (s vysokou molekulovou hmotností) K ftalátům této skupiny řadíme ftaláty s přímým nebo s rozvětveným postranním řetězcem C7 až C13, ale hlavní řetězec musí obsahovat minimálně sedm uhlíků. Řadíme sem i ftaláty ve formě cyklické. Většinou se studují ftaláty di-isononyl a di-isodecyl. Existuje pouze málo údajů o dalších ftalátech s vysokou molekulovou hmotností. Rozšíření hlavního řetězce je doprovázeno prudkým poklesem reprotoxických účinků ve srovnání s ftaláty s nižším počtem uhlíků v hlavním řetězci (Saillenfait a LaudetHesbert, 2005). Tab. 7 Ftaláty s délkou hlavního řetězce ≥ C7 (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005) Ester Di-cyklohexyl Di-n-oktyl Di-C7-C9, rozvětvené i lineární Di-isononyl Di-isodecyl Di-C9-C11, rozvětvené i lineární Di-C9, C11, rozvětvené i lineární

Počet uhlíků v hlavním řetězci C6 C8 C7, C8, C9 C9 C10 C9, C10, C11 C9, C11

Di-undecyl

C11

3.4 Výroba esterů kyseliny ftalové Výroba ftalátů je založena na esterifikační reakci, tedy reakci alkoholu s karboxylovou kyselinou. Tato reakce probíhá vždy pouze v kyselém prostředí, nejčastěji v přítomnosti kyseliny sírové (Orchin aj., 1986; Trnka aj., 2002). RCOOH + ROH → RCOOR + H2O

20

Mezi nejpoužívanější patří estery s C4 – C10 alkoholy, které se uplatňují jako změkčovadla plastů. Řadíme mezi ně především DEHP, DnOP, DIDP a DINP. Při výrobě esterů kyseliny ftalové se využívá reakce zvané azeotropická esterifikace ftalanhydridu za přítomnosti kyseliny sírove nebo p-toluensulfonové. Dnes se již využívají metody bez použití katalyzátorů a pracuje se pouze za zvýšené teploty 185 až 205 °C. K oddělování vody dochází azeotropicky destilací s příslušným alkoholem (Svoboda, 2005). Dále existují nenasycené polyestery, přičemž při jejich výrobě polykondenzace esterifikuje ftalanhydrid s maleinanhydridem v tavenině s vhodným diolem, nejčastěji propan-2-diolem nebo diethylenglykolem. Tyto polyestery se pak zesíťují radikálovou polymerací se styrenem (Svoboda, 2005).

3.5 Využití ftalátů Estery kyseliny ftalové jsou látky, které nikdy nebyly a nejsou používány samostatně. Jsou vždy zahrnuty v jiných produktech. Našly především uplatnění v průmyslu výroby plastických hmot. Jsou využívány tedy jako změkčovadla, zejména PVC. Pro výrobu měkčeného PVC se využívá hlavně DEHP, DBP, BBP, DEP a dicyklohexyl ftalát (DCHP), (Gajdůšková aj., 1996). Měkčený PVC se používá pro své výborné vlastnosti k výrobě mnoha produktů chemického průmyslu. To zahrnuje například produkci stavebních materiálů, podlahových krytin, nábytku, koženky, plavidel, obalů a lékařského vybavení. Dále se mohou využívat i pro výrobu elektrických šňůr, lepidel, barev, inkoustů, laků, pojidel, pesticidů, repelentů, elastomerů, impregnačních prostředků, dětských hraček apod. a jsou přidávány i do parfémů a laků na nehty. Společně s polyvinylacetátem mohou být nalezeny i v produktech pro péči o pleť, tedy pro výrobu kosmetiky (Jarošová, 2006; Mikula aj., 2005). Co se týče použití ftalátů jako komponentů do tiskařských barev, jsou přidávány pro zlepšení přilnavosti, pružnosti a odolnosti tisku (Gajdůšková aj., 1996). V roce 1998 bylo vyprodukováno až 5 milionů tun ftalátů. Je tedy vidět, že jejich uplatnění je velmi rozšířené.

21

3.6 Průnik ftalátů do životního prostředí Ftaláty řadíme mezi toxikologicky významné kontaminující látky životního prostředí, jejichž jediným zdrojem je lidská činnost. K jejich migraci do prostředí dochází jednak při jejich výrobě, při používání výrobků, jež je obsahují a při jejich likvidaci (Velíšek, 1999). Jak již bylo několikrát zmíněno, nejsou ftaláty pevně chemicky vázány v plastech, a proto velmi snadno dochází k jejich uvolňování do okolního prostředí. Ačkoliv ftaláty nejsou

perzistentními

látkami

(rychle

se

metabolizují),

dochází

i

tak

k výzanmné kontaminaci prakticky všech složek životního prostředí - vody, atmosféry i půdy vzhledem k jejich širokému využití (Jarošová aj., 2009). 3.6.1 Ovzduší Ftaláty se do atmosféry mohou dostávat jednak odpařováním z plastových výrobků (podlahové krytiny, interiéry budov a automobilů atd.) a to především při vyšších teplotách. Tento únik je téměř bezvýznamný. K významné kontaminaci ovzduší dochází hlavně v okolí průmyslových zón, kde se vyrábí ftaláty či plasty, přičemž kontaminace může dosáhnout až hodnot desítek mg.m-3 (Velíšek, 1999). Pokud nedochází ke spalování plastových odpadů při dostatečně vysokých teplotách, pak ftaláty nejsou uplně zlikvidovány a část jich uniká do ovzduší, kde se váží na pevné částice. Ftaláty se mohou tvořit i při nedokonalém spalování fosilních paliv (Anonym, 2009). Když ftaláty uniknou do ovzduší, mohou se zde nacházet v různých formách, a to ve formě par, aerosolu a také vázané na pevné částice. Pokud jsou ve formě par, jedná se o estery s nižší relativní molekulovou hmotností. Pokud jsou vázány na pevné částice, je možný jejich transport na dlouhé vzdálenosti a nebo jsou vymývány deštěm, čímž se poté dostávají do povrchových vod a následně se váží na organické částice půdy (Velíšek, 1999). 3.6.2 Voda Ftaláty jsou ve vodě velmi málo rozpustné a jejich rozpustnost se snižuje s rostoucí relativní molekulovou hmotností. Ve vodě většinou sorbují na organické částice a interagují s rozpuštěným organickým materiálem (huminové kyseliny, fulvokyseliny) v půdě (Velíšek, 1999). 22

Voda může být kontaminována buď přímo (odpadní vody, pevné odpady) nebo i nepřímo (srážky), (Velíšek, 1999). Přítomnost ftalátů ve vodách a jejich lipofilita umožňuje kumulaci ve vodních organismech, které mají vysoký biokoncentrační faktor. Živé organismy jsou schopné tyto látky metabolizovat (Anonym, 2009). 3.6.3 Půda V půdě jsou hlavním zdrojem ftalátů městské a průmyslové odpady, dále mohou do půdy unikat po použití zemědělských přípravků a vzdušnými emisemi. Sorbují se v půdě na organickou hmotu a zde se kumulují. Půdní adsorpční koeficient se zvyšuje s rostoucí relativní molekulovou hmotností a s klesající rozpustností ve vodě. Tedy například DEHP je silně sorbován a je tedy nemobilní, zatímco DEP je pohyblivý (Velíšek, 1999). Činností mikroorganismů může docházet k degradaci ftalátů v půdě a sedimentech. Dochází tedy k jejich postupnému odbourávání, i když se jedná o látky perzistentní. Jejich biodegradace je závislá na teplotě, přítomnosti mikroorganismů a délce postranních řetězců. Doba biodegradace může trvat několik dnů až týdnů (Velíšek, 1999; Anonym, 2009). 3.6.4 Potraviny Jelikož dochází ke kontaminaci všech složek životního prostředí, hromadí se tak ftaláty v potravním řetězci a migrují i z obalových materiálů, což je důsledkem přítomnosti ftalátů v potravě člověka. Kontaminovány tedy mohou být vstupní suroviny, meziprodukty a hotové výrobky. Ftaláty do potravin migrují z obalů v množstvích, které jsou především závislé na druhu polymerního obalového materiálu, na druhu potraviny, na teplotě a na délce kontaktu. Důležitý je obsah tuku potravin, jelikož množství vyluhovaných ftalátů se zvyšuje s rostoucí tučností dané potraviny (Velíšek, 1999; Anonym, 2009). V jednom z výzkumů bylo analyzováno přes 100 vzorků obalů (plastové obaly, hliníkové folie, voskovaný papír, celulóza) z cukrovinek, zeleniny, mléčných výrobků apod. Obsah ftalátů byl zjišťován zvlášť v obalech potištěných a obalech nepotištěných. Potištěné obalové části obsahovaly více ftalátů (0,1 – 4259 μg.g-1 DEHP, 0,1 – 1298 μg.g-1 DBP), než části nepotištěné (0,1 – 1881 μg.g-1 DEHP, 0,1 – 686 μg.g-1 DBP). 23

Celkově byly zaznamenány vyšší koncentrace DEHP. Zjištění ftalátů v obalech ovšem ještě neznačí, že je obal nevhodný pro balení potravin, jelikož některé druhy obalů obsahují bariérové vrstvy, které zabraňují migraci ftalátů do potravin. Dále bylo v tomto výzkumu zařazeno i sledování výluhu DEHP z PVC při léčení pacientů hemodialýzou. K výluhu docházelo pomocí lipidických složek krve, přičemž po 3 hodinách hemodialýzy bylo zjištěno 500 a více μg DEHP v 1 kg krve. Množství vyluhovaného DEHP zřejmě závisí na jednotlivých složkách a na technologii výroby hemodialyzačních setů (Jarošová, 2000).

3.7 Výskyt ftalátů v krmivech a tkáních hospodářských zvířat 3.7.1 Distribuce PAE v tkáních a orgánech kuřat V této studii byl obsah ftalátů zjišťován u 32 kuřat ROSS 308, která byla rozdělena do 4 skupin po 8 kuřatech. Skupiny se lišily podávaným krmivem s různým obsahem esterů kyseliny ftalové. První skupina, tzv. kontrolní, byla krmena běžnou krmnou směsí. Druhá skupina byla krmena směsí s nízkým obsahem ftalátů v řepkovém oleji, který byl přidán v množství 3 a 5 % ke krmné směsi. Třetí skupina byla krmena taktéž směsí, ke které byl přidán řepkový olej, ovšem s vysokým obsahem ftalátů. Čtvrtá skupina byla krmena směsí, která byla obohacena o 3 a 5 % živočišného tuku. Kuřata byla vykrmována do 42 dnů věku, poté byla poražena. Pro sledování distribuce ftalátů v tkáních kuřat byly použity vzorky svaloviny, tukové tkáně, kůže a jater. V každé skupině kuřat byly zjištěny měřitelné hodnoty ftalátů. U první skupiny bylo naměřeno ve svalovině 0,35 mg.kg-1 DEHP a 0,22 mg.kg-1 DBP, v kůži 1,18 mg.kg-1 DEHP a 0,36 mg.kg-1 DBP, v tukové tkáni 1,36 mg.kg-1 DEHP a 0,47 mg.kg-1 DBP a v játrech bylo naměřeno 0,16 mg.kg-1 DEHP a 0,02 mg.kg-1 DBP. V druhé skupině byly naměřeny hodnoty ve svalovině 0,08 mg.kg-1 DEHP a 0,08 mg.kg-1 DBP, v kůži 0,1 mg.kg-1 DEHP a 0,51 mg.kg-1 DBP, v tukové tkáni 1,92 mg.kg1

DEHP a 0,49 mg.kg-1 DBP, v játrech 0,24 mg.kg-1 DEHP a 0,11 mg.kg-1 DBP. Ve třetí skupině se naměřilo ve svalovině 0,32 mg.kg-1 DEHP a 0,15 mg.kg-1 DBP,

v kůži 1,38 mg.kg-1 DEHP a 0,57 mg.kg-1 DBP, v tukové tkáni 3,27 mg.kg-1 DEHP a 1,28 mg.kg-1 DBP a v játrech 0,16 mg.kg-1 DEHP a 0,03 mg.kg-1 DBP. 24

V poslední čtvrté skupině se zjistily hodnoty ftalátů ve svalovině 0,39 mg.kg-1 DEHP a 0,22 mg.kg-1 DBP, v kůži 1,60 mg.kg-1 DEHP a 0,44 mg.kg-1 DBP, v tukové tkáni 1,85 mg.kg-1 DEHP a 0,74 mg.kg-1 DBP a v játrech 0,23 mg.kg-1 DEHP a 0,13 mg.kg-1 DBP. Měření tedy poukazuje na lipofilní charakter ftalátů, které se akumulovaly v kuřecí tukové tkáni a kůži. To znamená, že tuková tkáň je použitelným indikátorem kontaminace ftaláty. Játra, navzdory tomu, že obsahují více tuku, než svalovina, obsahovaly nižší hodnoty ftalátů, a to převážně díky enzymatické aktivitě, kdy ftaláty byly transformovány na metabolity. Relativně vysoký obsah v kontrolní skupině značí, že jsou tyto kontaminanty ubikvitní. Hodnoty DEHP byly vyšší, než DBP ve všech analyzovaných vzorcích (Stancová aj., 2008). 3.7.2 Výskyt ftalátů v krmivech a v tukové tkáni prasat a skotu Vzorky pro výzkum byly odebírány ve dvou výrobnách krmných směsí, na třech farmách prasat a dvou farmách skotu v okrese Hodonín v roce 1997. V krmných směsích byly stanoveny tyto hodnoty ftalátů – 0,207 mg.kg-1 DBP a 0,216 mg.kg-1 DEHP. Suma DBP a DEHP činila v krmných směsích 0,423 mg.kg-1 původní hmoty. V tukové tkáni výkrmových prasat byly zjištěny hodnoty – 3,363 mg.kg-1 DBP, 0,505 mg.kg-1 DEHP a suma DBP a DEHP činila 3,868 mg.kg-1. U třech prasat byla překročena přípustná hodnota, která je 4 mg.kg-1. V tukové tkáni krav byly zjištěny následující hodnoty – 2,537 mg.kg-1 DBP, 0,790 mg.kg-1 DEHP a suma DBP a DEHP 3,327 mg.kg-1. Pouze u jedné krávy ze šesti byla překročena nejvyšší přípustná hodnota. Zjištění, že v tukové tkáni zvířat jsou nadlimitní množství ftalátů, řadí estery kyseliny ftalové mezi rizikové kontaminanty (Raszyk aj., 1998). V dalším z mnoha výzkumů se úroveň kontaminace ftaláty (DBP, DEHP) zjišťovala u vzorků krmiv v roce 2007. Byly testovány vzorky krmiv od výrobců z České republiky. Nejvyšší koncentrace byly zjištěny ve vzorcích z tukových částí rostlin, stejně jako u živočišného tuku. V sójovém oleji byly nalezeny koncentrace ftalátů 148,2 mg.kg-1, 22,73 mg.kg-1 v řepkovém oleji, 12,22 mg.kg-1 v palmovém tuku, 11,29 mg.kg-1 v rybím tuku a 23,32 mg.kg-1 v živočišných tucích jako suma DBP a DEHP. Vysoké hodnoty byly nalezeny i ve vzorcích vitaminů v rozsahu od 1,06 mg.kg-1 25

(kyselina nikotinová) do 32,74 mg.kg-1 (vitamin E). Nejnižší koncentrace byly stanoveny u obilnin (pšenice, ječmen, oves, kukuřice), a to v rozmezí od 0,06 do 2,08 mg.kg-1. Ačkoliv ve vzorcích obilnin byly koncetrace výrazně nižší, představuje tento fakt závažný problém, jelikož obilí představuje největší část krmných směsí pro hospodářská zvířata (Jarošová, 2010).

3.8 Expozice člověka Lidé jsou vystavováni ftalátům po celý život. Počátek jejich působení je již během nitroděložního vývoje, jelikož ftaláty působí i na ženy během gravidity. DEHP může prostoupit placentární bariérou a působit tak na plod. Ftaláty můžeme přijímat jednak z ovzduší (inhalací), dále vodou a potravinami (ingescí) a také kontaktem s kůží. Ve spojených státech se z těchto zdrojů (nezahrnuje se pracovní a zdravotní expozice) odhaduje příjem na 0,0038 – 0,030 mg.kg-1 na den. V Evropě je odhadována jen maximální expozice DEHP z obalů na 0,02 mg na osobu a den a expozice všech ftalátů vyjádřených jako DMP na 4,37 mg na osobu a den. V průmyslové výrobě jsou pracovníci vystavováni ftalátům denně. Pokud je maximální povolená koncentrace ftalátů 5 mg.m3, činí denní příjem pracovníků až 20 mg. Jednou z nejdůležitějších expozic je příjem potravinami, které obsahují vyšší množství tuku, jelikož ftaláty jsou lipofilními látkami. Rádi se tedy kumulují v potravinách jako je máslo, mléko, oleje, sýry, maso a ryby. Jelikož ftaláty nejsou pěvně chemicky vázány na plast, respektive na PVC, velmi snadno se uvolňují do okolního prostředí. Množství, které se uvolňuje, závisí především na teplotě skladování, teplotě při používání, na délce skladování, způsobu použití a dále také samozřejmě na procentickém zastoupení ftalátů v PVC. Pokud se v okolí plastu nachází lipidy, dochází k usnadnění extrakce ftalátů z plastu (Latini, 2003; Rossi a Muehlberger, 2000; Růžičková aj., 2004; Velíšek, 1999). Za znepokojující se považuje zejména příjem DEHP, který je jako jediný ftalát povolen pro výrobu lékařských pomůcek, hraček atd., a to u plodů, novorozenců a starších dětí. Nebezpečí u této skupiny lidí spočívá v působení ftalátů na vyvíjející se rozmnožovací systém, kdy ještě nejsou vyvinuty metabolické cesty detoxikace. Je prokázáno poškození samčích i samičích reprodukčních systémů u novorozených zvířat (Anonym, 2005; Rossi a Muehlberger, 2000; Růžičková aj., 2004; Velíšek, 1999). 26

Nejvíce diskutovaným tématem je působení ftalátů na předčasně narozené děti nebo i na děti narozené v termínu, které mají zdravotní problémy a musí jim být poskytnuta náležitá zdravotní péče. Expozice na novorozenecké jednotce intenzívní péče (NJIP) jsou mnohem vyšší, jelikož výrobky z PVC jsou zde ubikvitní. Mezi zdravotnické pomůcky z PVC řadíme například krevní vaky, respirační masky, kyslíkové trubičky, nitrožilní vaky, vaky pro parenterální výživu atd. Novorozenci, kteří nemohou být kojeni či krmeni z láhve, musí přijímat potravu parenterálně (živiny jsou podávány mimo trávicí trakt, nejčastěji do cévního řečiště) či enterálně (podání živin do trávicího traktu, přičemž podmínkou je funkční trávicí trakt zajišťující dostatečné vstřebání živin). Parenterální výživa tak může být jedním ze zdrojů příjmu ftalátů, přičemž novorozenci mohou přijmout až 5 mg.kg-1 na den úplnou parenterální výživou a pokud jsou napojeni i na další infuze, příjem se může i zdvojnásobit. Předčasně narozené děti, které mají nízkou hmotnost, dostávají většinou krevní transfuze až dvakrát týdně. Nejčastěji podávanými jsou červené krvinky a plazma, které se balí do vaků měkčených ftaláty. Jsou tedy dalším zdrojem příjmu ftalátů během pobytu novorozenců na NJIP. V konzervovaných červených krvinkách byly zjištěny koncentrace DEHP 174 mg.l-1 a v plazmě 889 mg.l-1. Méně často využívanými metodami léčby jsou výměna nebo náhrada krve transfuzí a mimotělní membránová oxygenace, které jsou také významným zdrojem ftalátů. Infuzí mohou pacienti přijímat kromě krve a živin dostávat i léky. Bylo prokázáno, že řada léků zvyšuje uvolňování DEHP. K uvolnění pravděpodobně dojde lépe, pokud jsou vaky s roztokem určitého léčiva protřepávány (Rossi a Muehlberger, 2000; Růžičková aj., 2004). Jedním z dalších možných zdrojů je i mateřské mléko, což je méně známá informace. Děti zdravých matek v průměru přijmou z mateřského mléka asi 0,021 mg.kg-1 na den u dětí ve věku do tří měsíců a 0,008 mg.kg-1 na den u dětí ve věku 3 – 12 měsíců. Podstatně vyšším dávkám ftalátů jsou vystaveny děti matek, které podstupují zdravotní péči. Tyto ženy jsou totiž dlouhodobě vystavovány větším dávkám ftalátů než běžná populace. Z mateřského mléka tak mohou přijmout až 90 mg.kg-1 na den ftalátů v případě, že je matka na hemodialýze (Růžičková aj., 2004). Při mimotělním okysličování, krevních transfuzích a z kojenecké výživy se do lidského organismu šíří nejvyšší dávky ftalátů, přičemž bývá vždy překročena průměrná 27

denní dávka DEHP pro dospělého jedince. Při experimentech na zvířatech bylo v několika případech zjištěno překročení hodnoty LOAEL (nejnižší dávka, při které je pozorován škodlivý účinek) DEHP. Působení DEHP na novorozence následně pokračuje i při pobytu doma, například z mateřského mléka, prachu, kojenecké výživy, výrobky z PVC v domácnosti atd.), (Rossi a Muehlberger, 2000).

3.9 Metabolismus ftalátů Ftaláty jsou po příjmu transportovány do plic, střev a do krve, přičemž krev je dále rozvádí do jater, ledvin a varlat a to ve formě mateřského esteru nebo monoesterů a příslušných alkoholů. Také dochází k ukládání ftalátů v tuku, ovšem pouze v omezené míře (Velíšek, 1999). Metabolismus ftalátů probíhá v organismu ve dvou fázích (obr. 3). I. fáze zahrnuje hydrolýzu, kdy produktem jsou primární monoestery kyseliny ftalové, dále tato fáze pokračuje oxidoredukčními reakcemi a hydroxylací, přičemž dochází k přeměně monoesterů na alkoholy a karboxylové kyseliny. II. fáze zahrnuje konjugaci, kdy část monoesterů a některé metabolity I. fáze reagují s D-glukuronovou kyselinou a vznikají konjugáty, které zvyšují rozpustnost ve vodě a snižují biologickou aktivitu. Vyšší rozpustností dochází k vylučování ftalátů z těla. Za biologicky aktivní formy se považují metabolity monoesterů (D´Mello, 2003; Püssa, 2007; Silva aj., 2003; Velíšek, 1999). 60 – 90 % ftalátů se vyloučí výkaly a močí, a to během jednoho dne, zbytek se kumuluje v organismu v tukových ložiskách, jelikož rychlost příjmu ftalátů je vyšší, než jejich metabolismus (Velíšek, 1999; Püssa 2007).

28

Obr. 3 Hlavní metabolické cesty ftalátů (Silva aj., 2003)

3.10 Degradace ftalátů Degradace ftalátů probíhá bioticky nebo abioticky. Abiotická degradace esterů kyseliny ftalové může probíhat hydrolýzou či fotodegradací. Hydrolýzou probíhá velmi pomalu a u vyšších esterů hydrolýza neexistuje (Velíšek, 1999). Při hydrolýze dochází ke štěpení daného esteru na jeho kyselinovou a alkoholovou část (Orchin, 1986). Hydrolýza probíhá ve dvou fázích, v první fázi dochází ke vzniku monoesteru a alkoholu a v druhé fázi vzniká kyselina ftalová a sekundární alkohol. Reakce je nejčastěji katalyzována kyselinami a zásadami (Staples, 1997). Fotodegradace, neboli fotolýza probíhající ve vodě a v atmosféře je vlastně reakce vyvolaná absorpcí světla látkou. Molekuly dané látky se rozkládají díky absorbované energii. Nastává tedy absorpce UV záření ze slunečního světla. Tato reakce ovšem také není zcela významná (Peterson a Staples, 2003). Nejvýznamnější eliminací ftalátů je biodegradace. Většina organismů má v sobě zabudovaný biochemický aparát, který je schopen katalyzovat hydrolýzu. Určité enzymy mohou produkty primární hydrolýzy degradovat na jednodušší látky. Tedy při

29

orálním příjmu dojde k enzymatické hydrolýze již v ústní dutině a následně i v gastrointestinálním traktu (Velíšek, 1999; Zorníková aj., 2008). Nejčastěji jsou ftaláty degradovány pomocí mikroorganismů, a to zejména při aerobních podmínkách. Při biodegradaci se uplatňují především půdní a vodní bakterie a plísně. Celý proces degradace je započat hydrolýzou, která vede přes monoester k ftalové kyselině. Další degradace probíhá přes pyruvát a sukcinát, přičemž vzniká oxid uhličitý a voda (Velíšek, 1999). Byla studována degradace n-butylbenzyl ftalátu pomocí bakterie Pseudomonas fluorescens B-1. Mikroorganismy mohou jako jediný zdroj uhlíku a energie využít BBP, přičemž vymizel po šesti dnech kultivace za podmínek metody. Rychlost degradace se zvyšovala s rostoucí teplotou, nejoptimálněji probíhala při 40 °C. Dále byla nejvyšší rychlost degradace při obsahu soli v kultivačním mediu 15 %. Pokud již byla tato hodnota překročena, docházelo ke zpomalení reakce (Xu aj., 2007). Další studie se zabývala biodegradací čtyř ftalátů, a to DEP, BBP, DBP a DEHP v kalech. Rozklad je ovlivněn několika faktory. Bylo zjištěno, že degradace byly rychlejší s použitím ultrazvuku, než bez něj. Výsledky tedy ukazovaly, že ultrazvuk urychluje chemické reakce ftalátů. Za aerobních podmínek byl vysledován poločas rozpadu u DEP 2,7 dní, u DBP 1,8 dní, u BBP 2,1 dní a u DEHP 3,8 dní. Z toho plyne, že ftaláty s nižší molekulovou hmotností snadněji degradují, než ftaláty s vyšší molekulovou hmotností. Dalšími faktory ovlivňujícími rychlost degradace ftalátů jsou teplota a pH. Za optimální podmínky byly zjištěny hodnoty pro teplotu 30 °C a pro pH 7. Dále také bylo prokázáno, že degradace probíhá lépe, pokud jsou tyto čtyři ftaláty přítomny současně (Chang aj., 2007).

3.11 Regulace a prevence ftalátů S postupujícím poznáváním nebezpečných účinků ftalátů se stále více doporučuje se těmto toxickým látkám vyhnout. Tyto doporučení jsou jen těžce splnitelná, jelikož tlak výrobců PVC je vysoký. Přehlížejí fakt, že ftaláty uvolňující se z PVC jsou zdraví škodlivé a místo nahrazení PVC jinými materiály určují bezpečné dávky těchto látek pro kojence, děti a pacienty (Šuta, 2005). Nejvýznamnější regulace se týká šesti nejvíce používaných ftalátů – DEHP, DIDP, DINP, DBP, BBP a DNOP v hračkách a výrobcích pro péči o děti do 3 let věku, které 30

bylo do určité míry zakázáno Evropskou komisí rozhodnutím 1999/815/ES. DEHP byl v rámci směrnice 2003/15/EHS, o kosmetických výrobcích zařazen na listinu karcinogenních, mutagenních a reprotoxických látek, které nejsou nadále v kosmetice povoleny (Růžičková aj., 2004). DEHP je podle směrnice EU 67/548/EHS, o klasifikaci označování nebezpečných látek klasifikováno jako látka jedovatá z hlediska reprodukce. K označení se používají tzv. R – věty: R 60 – „může ohrozit reprodukci“ a R 61 – „může poškodit nenarozené dítě“. Chemické přípravky obsahující více než 0,5 % DEHP musí být označeny symbolem „lebky a zkřížených hnátů“ a varovným nápisem JEDOVATÉ (Růžičková aj., 2004). Bylo by vhodné zajistit větší informovanost populace o vlivu ftalátů na lidský organismus a umožnit regulaci spotřeby výrobků obsahujících tyto toxické látky (nákup výrobků označených PVC, V a vinyl). Nejvíce zatíženi ftaláty jsou pacienti v nemocnicích, kteří podléhají léčbě spojené s respirační terapií, dialýzou či hemodialýzou, parenterální výživou apod. Nemocniční pomůcky používané ke zmíněným účelům jsou vyrobené z PVC a jsou v přímém styku s organismem člověka. V současnosti je vyvíjena značná iniciativa o náhradu PVC v nemocnicích alternativními materiály. Těchto nemocnic je zatím poměrně malé množství a pokud bychom se chtěli PVC ve zdravotních střediscích vyhnout, museli bychom si ověřit, které zařízení používá alternativní materiály (Rossi a Muehlberger, 2000; Růžičková aj., 2004). Jelikož ftaláty stále více podléhají kritice díky jejich toxicitě, vědci se proto snaží o náhradu ftalátových změkčovadel za jiná. Pro některé výrobky (hadice, těsnění, membrány) přicházející do styku s oleji, pohonnými hmotami a rozpouštědly, se při výrobě používá nitrilbutadienový kaučuk (NBR). Do NBR je nutné přidávat změkčovadla, aby došlo ke zlepšení jeho vlastností. Doposud byl přidáván DEHP, ovšem společnost Lanxess vyvinula nové změkčovadlo Mesamoll. Jde o ester kyseliny alkansulfonové. Toto změkčovadlo gelovatí rychleji, než doposud používaná změkčovadla, tedy je možné zvýšit rychlost výroby a v návaznosti s tím i snížit náklady na výrobu. Byly provedeny testy na porovnání změkčovadel na bázi DEHP a Mesamoll. Ve většině zkoušených vlastností se tento nový přípravek chová stejně jako DEHP (Wiedemeier, 2010).

31

V Ústavu pro aplikaci materiálů ve spolupráci s ISP Global Technology Fetschland v Kolíně nad Rýnem byl vyvinut další druh změkčovadel pro PVC. Tyto změkčovadla jsou na bázi lineárních alkylpyrrolidonů. S použitím těchto látek je možné produkovat měkčí PVC, které je méně toxické a je vyrobené úsporněji. Úsporněji proto, že teplota, při níž dojde k úplnému rozpuštění v PVC je mnohem nižší, než u ftalátových rozpouštědel (87 °C u BBP a 129 °C u DINP). U nového výrobku, zvaného Flexidone, dojde k rozpuštění již při teplotách mezi 52 – 80 °C, čímž ušetříme na tepelné energii a také ušetříme čas při výrobě směsi. Pro výrobu měkčeného PVC ftalátovými změkčovadly je zapotřebí až 60 % změkčovadla, zatímco při použití Flexidone pouze polovina (30 %). PVC vyrobené pomocí Flexidone je dokonce i odolnější vůči extrémním teplotám (Anonym, 2010).

3.12 Legislativa Jelikož jsou ftaláty široce využívanými látkami, jsou díky jejich prokázané toxicitě a negativnímu vlivu na lidské zdraví regulovány legislativou. 7. 12. 1999 Evropská unie přijala zákaz používání ftalátů v hračkách a jiném zboží, určeném pro děti do 3 let věku, u kterých se předpokládá, že se dostanou do kontaktu s dětskými ústy. Tento zákaz byl vydán Evropskou komisí rozhodnutím 1999/815/ES. Jedná se o šest ftalátů – DINP, DEHP, DBP, DIDP, DNOP, BBP. Jde o první případ, kdy Evrospká Komise vydala okamžitý zákaz, který platí 3 měsíce, ovšem je dohodnuto obnovování, dokud nevstoupí v platnost legislativa pro trvalý zákaz (Anonym, 2000). Dle vyhlášky č. 409/2005 Sb., o hygienických požadavcích na výrobky přicházející do přímého styku s vodou a na úpravu vody je stanoven hygienický limit pro ftaláty, respektive pro DEHP na max. 0,008 mg.l-1 pro pitnou vodu. Hygienický limit pro množství chemické látky, respektive esterů kyseliny ftalové, ve výluhu z povrchu materiálu pro děti, je stanoven nejvýše na 0,20 mg.dm2. Výluh je prováděn do destilované vody po dobu 24 hodin při teplotě 40 °C. Tento limit udává vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 521/2005 Sb., kterou se mění vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 84/2001 Sb., o hygienických požadavcích na hračky a výrobky pro děti ve věku do 3 let. Vyhláška č. 284/2006 Sb., kterou se stanoví seznamy nebezpečných chemických látek a nebezpečných chemických přípravků, jejichž uvádění na trh je zakázáno nebo jejichž uvádění na trh, do oběhu nebo používání je omezeno. Stanovuje, že DEHP, 32

DBP, BBP, DINP, DIDP, DNOP se od 16. 1. 2007 nesmějí použít jako látky nebo složky přípravků v koncentraci vyšší než 0,1 % v měkčených plastových materiálech sloužících k výrobě hraček a předmětů pro péči o děti. Nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, udává seznam chemických látek a jejich přípustné expoziční limity (PEL) a nejvyšší přípustné koncentrace (NPK – P). Hodnota PEL pro DBP a DEHP je 5 mg.m-3 a NPK – P pro DBP a DEHP je 10 mg.m-3. Dále je v tomto nařízení specifikován i DINP, jehož PEL je 3 mg-m-3 a NPK – P je 10 mg.m-3. Dle vyhlášky Ministerstva zdravotnictví č. 127/2009 Sb., kterou se mění vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 38/2001 Sb., o hygienických požadavcích na výrobky, určené pro styk s potravinami a pokrmy, se kladou požadavky na materiály, z nichž jsou vyrobeny výrobky určené pro styk s potravinami. Tato vyhláška říká, že plasty a výrobky z nich nesmějí uvolňovat do potravin své vlastní složky v množství přesahující 10 mg.dm-2 povrchové plochy nebo 60 mg.kg-1 potraviny. Velikost migrace jednotlivých složek z materiálů a výrobků z plastů nesmí překročit specifické migrační limity (SML). Dle této vyhlášky jsou stanoveny SML pro vybrané ftaláty. SML pro dimethyl-isoftalát je 0,05 mg.kg-1, pro DAP 0,01 mg.kg-1, BBP 30 mg.kg-1, DEHP 1,5 mg.kg-1 a DBP 0,3 mg.kg-1. V současnosti nejsou Evropskou unií stanoveny limity pro obsah jednotlivých ftalátů v potravinách. Do roku 2004 platila vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 298/1997 Sb., ve které byly stanoveny hygienické limity na výskyt DBP a DEHP v potravinách. Tab. 8 Přípustné množství esterů kyseliny ftalové v potravinách vyjádřených jako suma množství DEHP a DBP (Velíšek, 1999) Potravina

Přípustné množství (mg.kg-1)

Lihoviny

1,0

Potraviny kategorie A (*)

2,0

Potraviny kategorie B (**)

4,0

(*) Mléko, vepřové a hovězí maso, drůbež, mouka, pečivo, zelenina listová, kořenová, plodová, pivo, víno a nealkoholické nápoje na bázi vody.

33

(**) Mléčné výrobky, vejce, máslo, tuky, masné výrobky, vnitřnosti, ryby a rybí výrobky, obiloviny, cukrářské výrobky, naťová a cibulová zelenina, ovoce a ovocné výrobky, pochutiny (Velíšek, 1999). 28. 10. 2008 byl zveřejněn první oficiální seznam prioritních nebezpečných chemických látek Evropskou chemickou agenturou. Jsou zde zařazovány látky s rakovinotvornými, perzistentními, bioakumulativními, toxickými a reprotoxickými účinky. Mezi tyto látky bylo zařazeno patnáct chemikálií, mezi ně byly připsány i ftaláty – DEHP, DBP a BBP, které jsou používány jako změkčovadla ve výrobcích z PVC. Později, 13. 1. 2010 byl seznam doplněn o dalších čtrnáct látek, mezi nimiž byl i další ftalát – DIBP, který je využíván jako změkčovadlo nitrocelulozy, je součástí polyakrylátových a polyacetátových disperzí, součástí laků, lepidel apod. (Šuta, 2008; Šuta, 2010).

3.13 Metody stanovení ftalátů Mezi nejběžnější metody stanovení koncentrace esterů kyseliny ftalové řadíme separační metody, a to především chromatografii plynovou, která se využívá nejvíce. Jako detektce se upltňuje především hmotnostně spektrometrický detektor (MSD) či plamenově ionizační detektor (FID). Dále k analytickému stanovení ftalátů můžeme využít kapalinovou chromatografii, která se využívá hlavně pro stanovení DEHP s UV detekcí (Wenzl, 2009). Před vlastním stanovením je nutné vzorek extrahovat vhodným rozpouštědlem. Nejčastěji se používá extrakce kapalinou (chloroformem, hexanem, dichlormethanem). Dále se mohou využít i metody mikroextrakce (pomocí vlákna z taveného křemene) a superkritická fluidní extrakce ke stanovení pevného vzorku se k extrakci používá CO2 (Wenzl, 2009).

3.13.1 Plynová chromatografie (GC) Plynová chromatografie je separační metodou, jejímž principem je dávkování vzorku do proudu plynu, který jej dále unáší kolonou. Je tedy založena na separaci složek mezi dvě heterogenní fáze – stacionární a mobilní.

34

Mobilní fáze (MF) je v GC vždy plyn, tzv. nosný plyn. Nejčastěji používanými nosnými plyny jsou vodík, dusík, helium, argon a oxid uhličitý. Tyto plyny, aby byly vhodné pro stanovení, musí být zbaveny vlhkosti a nečistot. K sušení nosného plynu se využívá silikagel a vhodná molekulová síta. Důležité je, aby MF protékala chromatografickou kolonou konstantně. Stacionární fází může být pevná látka, pak se jedná o plynovou adsorpční chromatografii (GSC) nebo kapalina, a pak jde o plynovou rozdělovací chromatografii (GLC). GSC je založena na rozdílné schopnosti složek adsorbovat se na povrch stacionární fáze a GLC je založena na rozdílné rozpustnosti složek vzorku v SF a MF (Komprda, 2003; Pěnčíková, 2003; Zýka, 1979). Instrumentace GC

Obr. 4 Schema plynového chromatografu 1. Zdroj nosného plynu – zdrojem je tlaková láhev, která je naplněná většinou vodíkem, dusíkem, heliem nebo argonem. 2. Čistící zařízení – zachycuje vlhkost, nečistoty, nežádoucí stopy jiných plynů v nosném plynu. Dále odstraňuje stopy reaktivního kyslíku, který nevratně poškozuje stacionární fázi v koloně. 3. Regulační systém – zajišťuje stálý nebo programově se měnící průtok nosného plynu. 4. Dávkovač (injektor) – slouží k zavedení vzorku do proudu nosného plynu, tedy vstup analyzované látky do plynového chromatografu. Plynné vzorky se 35

nejčastěji dávkují plynotěsnými injekčními stříkačkami a kapalné vzorky injekčními stříkačkami. 5. Detektor - umožňuje registraci jednotlivých zón separovaných složek, jejich identifikaci a kvantifikaci. Detektory dělíme na koncentračně závislé a hmotnostně závislé. Pro stanovení ftalátů se využívají především dva z mnoha typů detektorů, a to: a) FID – plyn z chromatografické kolony je zaváděn do kyslíko-vodíkového plamene, který hoří mezi dvěma elektrodami, kde probíhají chemoionizační reakce, které vedou ke vzniku nabitých částic. b) MSD – umožňuje nejen detekci přítomnosti analytu, ale také jeho identifikaci na základě hmotnostního spektra. 6. Termostat – zajišťuje dostatečnou teplotu dávkovače, kolony a detektoru, aby byl vzorek udržen v plynném stavu. 7. Kolona – kolona je část chromatografu, ve které je umístěna SF a dochází zde k separaci látek. Ty kolony, které mají menší průměr, mají vyšší účinnost a ty o větším průměru vyšší kapacitu. V GC se používají dva typy kolon: a) Náplňové – mají průměr 2 – 6 mm a délku až několik metrů. Obsahují adsorbent nebo nosič se zakotvenou kapalnou fází. Náplňové kolony se vyrábějí z různých materiálů, nejčastěji ovšem z nerezi a skla. b) Kapilární - průměr kapilárních kolon nepřesahuje 5 mm, délka se může pohybovat od 10 až po stovky metrů. SF je rozprostřena na vnitřních stěnách kapiláry. Vyrábějí se z křemenného skla a jsou potažené vrstvou polyamidu. 8. Vyhodnocovací zařízení – zpracovává signál detektoru, tedy zakresluje chromatografickou křivku, tzv. chromatogram a provádí její vyhodnocení (Komprda, 2003; Pěnčíková, 2003; Zýka, 1979). Pracovní technika – eluční chromatografie Většina analýz plynovou chromatografií se provádí eluční technikou, kdy se signál detektoru registruje ve formě tzv. elučních křivek (píků). Píky slouží jak ke kvalitativní analýze, tak i ke kvantitativní analýze. Analyzovaný vzorek je vnášen do přerušovaného nebo nepřerušovaného toku MF. Jednotlivé složky vzorku jsou eluovány v pořadí rostoucí velikosti interakce se SF

36

a jsou odděleny čistou MF. Eluci dělíme na izokratickou, tedy probíhá za konstantních podmínek a gradientovou, která probíhá za měnících se podmínek (Pěnčíková, 2003). Kvalitativní analýza K vyhodnocení kvalitativní analýzy se využívá retenčních charakteristik. Retenční čas je doba, po kterou molekula složky stráví v koloně. Tento čas se dělí na mrtvý retenční čas (čas strávený v MF) a redukovaný retenční čas (čas strávený v SF) (Pěnčíková, 2003). Kvantitativní analýza Kvantitativní stanovení se zjišťuje z plochy a výšky píku. Plocha a výška píku roste s obsahem složky ve vzorku. Plochu píku můžeme určit triangulací, kvadraturou, vážením vystřiženého píku, planimetrováním a elektronickými integrátory (Pěnčíková, 2003). 3.13.2 Kapalinová chromatografie (LC) Kapalinová chromatografie, stejně tak jako plynová chromatografie, patří do skupiny separačních metod. K separaci složek se používá chromatografická kolona, která je naplněna sorbentem. Určitá část sorbentu je přístupná pro molekuly vzorku a tvoří tedy SF. Kolonou protéká MF (kapalina) přes sorbent. O separaci složek vzorku tedy rozhoduje jejich interakce s SF a použitá MF. Jsou používány 3 druhy LC: 1. Nízkotlaká kolonová LC – využívá se jen vyjímečně, především se uplatňuje při předseparaci (čištění směsí). 2. Vysokoúčinná LC (HPLC) – má dominantní postavení. 3. Planární chromatografie – využívá se pro svou instrumentální jednoduchost a nenáročnost (Komprda, 2003; Ondráčková, 2011; Pěnčíková, 2003; Klouda, 2003). Pro stanovení ftalátů se využívá nejčastěji HPLC, kdy se využívá kapalné mobilní fáze, účinných kolon a především vysokotlakých čerpadel, která umožňují průtok MF kolonou menších rozměrů, v níž je SF vázaná na částice o velikosti pouze několik mikrometrů. Díky tomuto uspořádání dosahuje HPLC vyšší účinnost separace látek za kratší dobu ve srovnání s klasickou sloupcovou chromatografií.

37

Dle převažujícího mechanismu separace se v LC využívají tyto separační systémy: a) Kapalinová adsorpční chromatografie (LSC) – separace je uskutečňována specifickými interakcemi částic s povrchem adsorbentu. Tedy povrch adsorbentu je obsazen monovrstvou MF a molekuly analytu s nimi soutěží o aktivní místa na povrchu adsorbentu. Nejčastěji používaným adsorbentem je silikagel (SiO2 . x H2O), alumina (Al2O3), grafit a organické polymerní materiály (polyamidy). MF se chrakterizuje eluční silou, tedy čím má rozpouštědlo větší eluční sílu, tím více se adsorbuje na SF a tím rychleji eluuje složky. b) Kapalinová rozdělovací chromatografie (LLC) – uskutečňuje se v systémech s kapalnou SF, která je fyzikálně vázána na inertním chromatografickém nosiči a v systémech s chemicky vázanou SF na reaktivním nosiči. c) Gelová permeační chromatografie (GPC) – rozhodující jsou velikost a tvar částic a velikost a tvar pórů SF. Při průchodu MF vnikají malé molekuly do částic gelu a tím se jejich pohyb kolonou zpomaluje. Velké molekuly nemohou do gelu pronikat, takže se pohybují rychleji. Složky směsi opouštějí kolonu naplněnou částicemi gelu v pořadí podle své klesající molekulové hmotnosti. d) Iontově výměnná chromatografie (IEC) – dochází k separaci iontů na základě specifických interakcí s nabitým nosičem (Pěnčíková, 2003). Instrumentace LC

Obr. 5 Schema kapalinového chromatografu 38

1. Zásobníky MF 2. Řízení gradientu – zařízení je naprogramované pro řízení změn ve složení MF (izokratická či graientová eluce). 3. Směšovač – provede smíchání MF na požadované složení. 4. Čerpalo – zajišťuje konstantní průtok MF. Musí být vůči MF chemicky inertní. 5. Dávkovače – slouží k vnesení vzorku do MF. Máme septové a dávkovací kohouty. 6. Termostat – slouží pro zajištění konstantní teploty během separace. 7. Kolona 8. Detektor – detektory máme univerzální, které měří vlastnost systému jako celku a selektivní. 9. Eluát – roztok opuštějící kolonu (Komprda, 2003; Pěnčíková, 2003). Kvalitativní a kvantitativní analýza K vyhodnocení kvality a kvantity se využívají stejné postupy jako u plynové chromatografie. Tedy pro kvalitativní analýzu se využívají retenční charakteristiky a pro kvantitativní analýzu se určuje plocha a výška pýků, a to triangulací, kvadraturou, vážením

vystřiženého

pýku,

planimetrováním

(Pěnčíková, 2003).

39

nebo

elektrickými

integrátory

4 ZÁVĚR Estery kyseliny ftalové se v posledních letech považují za jedny z nejzávažnějších a nejvíce diskutovaných toxických kontaminantů životního prostředí. Jejich vhodné fyzikálně – chemické vlastnosti zajišťují použití ftalátů jako změkčovadel v průmyslové výrobě plastů (především v PVC). Výrobky z těchto materiálů nás obklopují v každodenním životě, jejich využití je široké a kontaminace je proto vysoká. Nebezpečí spočívá v tom, že nejsou chemicky vázány na polymery a v důsledku toho se uvolňují do prostředí. Jelikož se jedná o látky lipofilního charakteru, dochází ke kumulaci především v matricích, které obsahují tuky. Ftaláty se rozšířily do všech složek životního prostředí. Sem se dostávají při průmyslové výrobě, při používání výrobků z plastů a při jejich likvidaci. Proto je expozice lidí značná. Ke vstřebávání ftalátů může docházet vdechováním, kožní resorpcí i perorálně potravou. Za znepokojující se považuje vystavení pacientů ftalátům v nemocnicích při léčbě používáním infuzí a setů pro hemodialýzu. Zejména u dětí, vzhledem k jejich tělesné hmotnosti, to představuje vystavení vysokým koncentracím ftalátů, které se dostávají do jejich organismu. Již i plod v prenatálním období je těmto látkám vystavován prostřednictvím těla matky. Tyto látky vykazují vysokou toxicitu. Za nejvíce znepokojující se považují účinky teratogenní, emryotoxické a reprodukční, respektive spermiotoxické. Mezi další nežádoucí účinky ftalátů, které byly prokázány, řadíme hepatotoxický, neurotoxický, nefrotoxický a karcinogenní. Vzhledem k výše popsaným škodlivým vlastnostem esterů kyseliny ftalové by bylo vhodné jejich nahrazení alternativními látkami, které by nevyvolávaly toxické účinky. I přesto, že je v současnosti k dispozici mnoho možných alternativ, ftaláty se jako změkčovadla plastů budou používat z důvodů jejich nižší pořizovací ceny zřejmě i nadále. V současnosti je pozornost spíše soustřeďována ke stanovování maximálních limitů v různých výrobcích. Již několik společností se snaží nahradit ftaláty jinými sloučeninami a snaží se s nimi prorazit na trh. Například byl vyvinut nový typ změkčovadla Mesamoll od společnosti Lanxess, kdy se jedná o ester kyseliny alkansulfonové

nebo

změkčovadlo

Flexidone,

alkylpyrrolidonů.

40

které

je

na

bázi

lineárních

Bylo by vhodné, aby se spotřebitelé zapojili aktivněji do programu ochrany životního prostředí a upřednostňovali výrobky, které ftaláty neobsahují, případně nekupovali potraviny balené v obalu z PVC apod. Naopak výrobci by si měli uvědomit fakt, že snahou po velkých ziscích negativně ovlivňují zdraví populace a poškozují životní prostředí.

41

5 PŘEHLED POUŽITÉ LITERATURY AMROŽOVÁ J., 2003: Aplikovaná a technická hydrobiologie, 2. vydání. VŠCHT v Praze, Praha, 226 s. ANONYM, 2000: EU zakazuje ftaláty v dětských hračkách. EKO VIS MŽP. Informační zpravodaj, 10 (1): 46 – 49. ANONYM, 2005: NTP – CERHR expert panel update on the reproductive and developmental toxicity od do(2-ethylhexyl)phtalate. National toxicology program, center for the evaluation of risks to human reproduction. Databáze online [cit. 2012-3-11]. Dostupné na: http://ntp.niehs.nih.gov/ntp/ohat/phthalates/dehp/DEHP__Report_final.pdf ANONYM, 2009: Program na snížení znečištění povrchových vod nebezpečnými závadnými látkami a zvlášť nebezpečnými závadnými látkami, část G, di(2ethylhexyl)ftalát. Ministerstvo životního prostředí České republiky. Databáze online [cit. 2012-3-13]. Dostupné na: http://www.registrpovinnosti.com/df23h54/voda/registrlegislativy/DEHP.pdf COUSINS I. T., MACKAY D., 2000: Correlating the physical-chemical properties of phtalate esters using the three solubility approach. Chemosphere, 41 (9): 1389 – 1399. COUSINS I. T., MACKAY D., PARKERTON T. F., 2003: Physical-chemical properties and evaluative fate modelling of phtalate esters. The handbook of environmental chemistry, volume 3, part Q: 57 – 84. D´MELLO J. P. F., 2003: Food safety contaminants and toxins. CABI Publishing, Oxon, 452 s. GAJDŮŠKOVÁ V., JAROŠOVÁ A., ULRICH R., 1996: Occurence of phtalic acid esters in food packaging materials. Potravinářské vědy, 14 (2): 99 – 108.

42

HABERT R., MUCZINSKY V., LEHRAIKY A., LAMBORT R., LEVACHER C., LÉCUREUIL C., FRYDMAN R., ROUILLER-FABRE V., 2011: Environmental effects on development of the foetal testis: Phtalates under the microscope. Andrologie, 21 (1): 24 – 33. HARRISON R. M., 2007: Principles of environmental chemistry. Royal Society of Chemistry, Cambridge (UK), 374 s. CHANG B. V., WANG T. H., AUAN S. Y., 2007: Biodegradation of four phtalate esters in sludge. Chemosphere, 69 (7), 1116 – 1123. JAROŠOVÁ A., 2000: Výskyt esterů kyseliny ftalové v potravinách, s. 225 – 228. Zborník referátových a posterových príspevkov z konferencie 13. – 15. Júna 2000 v Detve. Výživa – potraviny – legislatíva. Bratislava. JAROŠOVÁ A., 2006: Phtalic acid esters (PAEs) in the food chain. Czech journal of food science, 24 (5): 223 – 231. JAROŠOVÁ A., 2009: The distribution and accumulation of phtalates in the organs and tissues of chicks after the administration of feedstuffs with different phtalate concentrations. Veterinární medicína, 54 (9): 427 – 434. JAROŠOVÁ A., 2010: Occurence of phtalates in livestock fodder. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianea Brunensis, 58 (2): 133 – 138. KATRITZKY A. R., WANG Y., SILD S., TAMM T., 1998: QSPR studies on vapor pressure, aquwous solubility, and the prediction of water-air partition coefficients. Journal of Chemical Information and Computer Science, 38 (4): 720 – 725. KLOUDA P., 2003: Moderní analytické metody. Pavel Klouda, Ostrava, 132 s. KOMPRDA T., 2003: Hygiena potravin – cvičení. MZLU v Brně, Brno, 50 s.

43

LATINI G., DE FELICE C., PRESTA G., DEL VECCHIO A., PARIS I., RUGGIERI F., MAZZEO P., 2003: In utero exposure to di-(2-ethylhexyl)phtalate and duration of human pregnancy. Environmental health perspectives, 111 (14): 1783 – 1785. MIKULA P., SVOBODOVÁ Z., SMUTNÁ M., 2005: Phtalates: Toxicology and food safety – a review. Czech journal of food science, 23 (6): 217 – 223. MORIN A., 2003: Distribution of phtalate esters in a marine mammal food chain from Canada´s eastern artic. A project submitted in partial fulfilment of the requirements for the degree of master of resourse management, Simon fraser university, 89 s. Nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, ve znění pozdějších předpisů. ONDRÁČKOVÁ G., 2011: Význam a vliv ftalátů při peritoneální dialýze a současné možnosti jejich náhrady. Bakalářská práce (in MS), VUT v Brně, Brno, 42 s. ORCHIN M., KAPLAN F., MACOMBER R. S., WILSON R. M., ZIMMER H., 1986: Organická chemie: Příruční naučný slovník. SNTL, Praha, 550 s. PETERSON D. R., STAPLES CH. A., 2003: Degradation of phtalate esters in the environment. The handbook of environmental chemistry, volume 3, part Q: 85 – 124. PĚNČÍKOVÁ H., 2003: Analytická chemie a chemická laboratorní cvičení. SPŠCH v Brně, Brno, 116 s. PONTOLILLO J., EGANHOUSE R. P., 2001: The search for reliable aqueous solubility (Sw) and octanol-water partition coefficient (Kow) data for hydrophobic organic compounds: DDT and DDE as a case study. Water-resources investigations report 01-4201, U. S. Geological survey, 51 s. PÜSSA T., 2007: Principles of food toxicology. CRC Press, United States, 321 s. RASZYK J., GAJDŮŠKOVÁ V., JAROŠOVÁ A., SALAVA J., PALÁC J., 1998: Occurence of phtalic acid esters (PAEs) in combined feedstuffs and adipose tissues of swine and cattle. Veterinární Medicína, 43 (3): 93 – 95. 44

ROSSI M., MUEHLBERGER M., 2000: Vystavení novorozenců DEHP di(2ethylhexyl)ftalátu a možnosti prevence v Evropě. Arnika, 14 s. RŮŽIČKOVÁ K., COBBING M., ROSSI M., BELAZZI T., 2004: Preventing harm from phtalates, avoiding PVC in hospitals. Health care without harm, Praha, 28 s. SAILLENFAIT A. M., LAUDET-HESBERT A., 2005: Phtalates I. EMC – Toxicologie – Pathologie, 2 (1): 1 - 13. SAILLENFAIT A. M., LAUDET-HESBERT A., 2005: Phtalates II. EMC – Toxicologie – Pathologie, 2 (4): 137 – 150. SILVA M. J., BARR D. B., REIDY J. A., KATO K., MÁLEK N. A., HODGE C. C., HURTZ III D., CALAFAT A. M., NEEDHAM L. L., BROCK J. W., 2003: Glucuronidation patterns of common urinary and serum monoester phtalate metabolites. Arch Toxicology, 77 (10), 651 – 567. STANCOVÁ V., JAROŠOVÁ A., KRÁTKÁ L., HARAZIM J., SUCHÝ P., 2008: Distribution of phtalic acid esters (DEHP, DBP) in chicken tissues and organs. Chemické listy, 99 (??): 1234 – 2345. STAPLES CH. A., PETERSON D. R., PARKERTON T. F., ADAMS W. J., 1997: The environmental fate of phtalate esters: A literature review. Chemosphere, 35 (4): 667 – 749. SVOBODA J., 2005: Organiská chemie I. VŠCHT v Praze, Praha, 311 s. ŠUTA M.,2005: Ftaláty – pomocník nebo škůdce? Eko – ekologie a společnost, 16 (6): 6 – 8. ŠUTA M., 2008: Prvních patnáct chemikálií na mušce REACHe. Datbáze online [cit. 2011-12-3]. Dostupné na: http://suta.blog.respekt.ihned.cz/c1-45988180-prvnich-15nebezpecnych-chemikalii-na-musce-reache

45

ŠUTA M., 2010: REACH: 14 nebezpečných látek přidáno na „černou listinu“. Databáze online [cit. 2011-12-3]. Dostupné na: http://suta.blog.respekt.ihned.cz/c145953130-reach-14-nebezpecnych-chemickych-latek-pridano-na-cernou-listinu TRNKA T., KLINOTOVÁ E., KOTORA M., SEJBAL J., 2002: Organická chemie pro posluchače nechemických oborů. Univerzita Karlova v Praze, Praha, 162 s. VELÍŠEK J., 1999: Chemie potravin 3. OSSIS, Tábor, 342 s. VODRÁŽKA Z., 1998: Biochemie pro studenty středních škol a všechny, které láká tajemství živé přírody. Scientia, Praha, 161 s. Vyhláška č. 248/2006 Sb., kterou se stanoví seznamy nebezpečných chemických látek a nebezpečných chemických přípravků, jejichž uvádění na trh je zakázáno nebo jejichž uvádění na trh, do oběhu nebo používání je omezeno, ve znění pozdějších předpisů. Vyhláška č. 409/2005 Sb., o hygienických požadavcích na výrobky přicházející do přímého styku s vodou a na úpravu vody, ve znění pozdějších předpisů. Vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 127/2009 Sb., kterou se mění vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 38/2001 Sb., o hygienických požadavcích na výrobky určené pro styk s potravinami a pokrmy, ve znění pozdějších předpisů, ve znění pozdějších předpisů. Vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 298/1997 Sb., kterou se stanoví chemické požadavky na zdravotní nezávadnost potravin a potravinových surovin, podmínky jejich použití, jejich označování na obalech, požadavky na čistotu a identitu přídatných látek a potravinových doplňků a mikrobiologické požadavky na potravní doplňky a látky přídatné. Vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 521/2005 Sb., kterou se mění vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 84/2001 Sb., o hygienických požadavcích na hračky a výrobky pro děti ve věku do 3 let, ve znění pozdějších předpisů.

46

WENZL T., 2009: Methods for the determination of phtalates in food. European Communities, Luxembourg, 49 s. WIEDEMEIER M., 2010: Ekologické změkčovadlo. Databáze online [cit. 2012-03-15]. Dostupné na: http://istrojirenstvi.cz/materialy/precist.php?nazev=ekologickezmekcovadlo&id=11 XU X. R., LI H. B., GU J. D., LI X. Y., 2007: Kinetics of n-butylbenzyl phtalate degradation by a pure bacterial culture from the mangrove sediment. Journal of Hazardous Materials, 40 (1 – 2), 194 – 199. ZORNÍKOVÁ G., JAROŠOVÁ A., STANCOVÁ V., 2008: The impact of winter storage of living carps on resence of phtalate esters in muscle – Vliv sádkování kapra obecného na výskyt esterů kyseliny ftalové ve svalovině. Datbáze online [cit. 2011-1127]. Dostupné na: http://mnet.mendelu.cz/mendelnet08agro/files/articles/techpot_zornikova.pdf

47

6 SEZNAM TABULEK Tab. 1 Fyzikálně – chemické vlastnosti nejvíce používaných ftalátů (Velíšek, 1999) Tab. 2 Koeficienty rozpustnosti a molární hmotnosti (Mr)esterů kyseliny ftalové (Cousins a Mackay, 2000; Morin, 2003) Tab. 3 Expoziční limity některých ftalátů (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005) Tab. 4 Ftaláty s délkou hlavního řetězce ≤ C3 (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005) Tab. 5 Ftaláty s délkou hlavního řetězce C4 – C6 (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005) Tab. 6 Bezpečné hladiny příjmu di(2-ethylhexyl)ftalátu člověkem s ohledem na toxické účinky (Velíšek, 1999) Tab. 7 Ftaláty s délkou hlavního řetězce ≥ C7 (Saillenfait a Laudet-Hesbert, 2005) Tab. 8 Přípustné množství esterů kyseliny ftalové v potravinách vyjádřených jako suma množství DEHP a DBP (Velíšek, 1999)

48

7 SEZNAM ZKRATEK BBP – benzylbutyl ftalát BOP – butyl 2-ethylhexyl ftalát DAP – diallyl ftalát DCHP – dicyklohexyl ftalát DEHP – di-(2-ethylhexyl) ftalát DEP – diethyl ftalát DHP – dihexyl ftalát DIBP – diisobutyl ftalát DIDP – di-isodecyl ftalát DINP – di-isononyl ftalát DIOP – diisooktyl ftalát DMP – di-methyl ftalát DBP – di-n-butyl ftalát DnDP – di-n-decyl ftalát DnNP – di-n-nonyl ftalát DnOP – di-(n-oktyl) ftalát DnPP – di-n-propyl ftalát DPP – dipropyl ftalát DTDP – ditridecyl ftalát DUP – diundecyl ftalát EK – Evropská komise FID – plamenově ionizační detektor GC – plynová chromatografie GLC – plynová rozdělovací chromatografie GPC – gelová permeační chromatografie GSC – plynová adsorpční chromatografie HPLC – vysokoúčinná kapalinová chromatografie IEC – iontově výměnná chromatografie KAW (rozdělovací koeficient vzduch – voda) KOA (rozdělovací koeficient oktanol – vzduch) KOW (rozdělovací koeficient oktanol – voda) 49

LC – kapalinová chromatografie LD50 - množství, které je po podání určité látky smrtelnou dávkou pro daného živočicha v 50 % případů. Jedná se o množství látky, po které uhynulo 50 % testovaných živočichů za 24 hodin po expozici LLC – kapalinová rozdělovací chromatografie LOAEL - nejnižší dávka, při které je pozorován škodlivý účinek LSC – kapalinová adsorpční chromatografie MbeP – monobenzyl ftalát MBuP – monobutyl ftalát MEHP – mono-(2-ethylhexyl)ftalát MEP – monoethylftalát MIBP – monoisobutyl ftalát MF – mobilní fáze Mr – molární hmotnost MSD – hmotnostně spektrometrický detektor NBR – nitrilbutadienový kaučuk NJIP – novorozenecká jednotka intenzívní péče NOAEL – dávka bez pozorovaného nepříznivého účinku NPK – P – nejvyšší přípustná koncetrace PEL – přípustný expoziční limit PVC – polyvinylchlorid SF – stacionární fáze SML – specifický migrační limit

50