ÉLELMISZERIPARI BIOTECHNOLÓGIÁK Hormonhatású vegyületek az élelmiszerekben Tárgyszavak: hormonhatású vegyület; xenoösztrogén; nonil-fenol; tenzid; alkil-fenol-etoxilát. A nonil-fenolról (NP) először 1991-ben derült ki Amerikában, hogy az ösztrogénhez hasonló hormonhatással rendelkezik, amit azóta több vizsgálattal is megerősítettek. Állatkísérletekkel bebizonyították, hogy a nonil-fenol az ösztrogén receptorához kötődik, így jogosan merült fel az a kérdés, hogy honnan és milyen mennyiségben jut be ez az anyag a szervezetbe.
1. ábra A xenoösztrogén vegyületek néhány ismertebb képviselője DES: szintetikus vegyület igen erőteljes ösztrogén hatással, dietil-stilbösztrol, biszfenol A: az epoxigyanta-gyártás fontos monomerje, ftalát: több műanyagtermékben alkalmazott lágyító, egyik jellegzetes ösztrogénhatású képviselője a n-dibutilészter, Chlordecon: ismert perzisztens (kémiai lebomlásnak ellenálló) inszekticid.
Xenoösztrogén vegyületeknek az emberi tevékenység következtében keletkező ösztrogén hormonhatású anyagokat nevezik. A csoporthoz több száz szintetikus vegyület tartozik. Néhány ismertebb tagja a dietil-stilbösztrol (DES), biszfenol A és a PVC-lágyítóként használt ftálsavészter (1. ábra). Ezen kívül egyes inszekticidek (klórdekon) és peszticidek is ide tartoznak. A csoport legismertebb képviselője egy iparilag előállított tenzid, az alkil-fenol-etoxilát (APEO) bomlásakor keletkező p-alkil-fenol. Az APEO-ban a fenolgyűrű OHcsoportja helyére az erősen hidrofil etoxilátcsoport lép, és a nyolc, ill. kilenc szénatomból álló alkillánc alkotja a molekula lipofil csoportját. A világ APEO-termelése 600 E t, ennek kb. egyharmadát Amerikában használják fel, Európa részesedése 80 E t. A 600 M euró értékben előállított rendkívül hatásos tenzid felhasználói között a háztartásvegyipar, az ipari tisztítószergyártók egyaránt megtalálhatók, ezen kívül a papíripar diszpergálószerként, flotációs segédanyagként alkalmazza. Legnagyobb mennyiségben a növényvédőszer-ipar igényli ezt a kiváló tenzidet. Az APEO vegyületek 90%-a nonil-fenol-etoxilát (NPEO), ahol a lipofil csoport a nonillánc. Mivel a NPEO az APEO vegyületek legismertebb képviselője, ezért erről bőséges adat áll rendelkezésre. A NP többféle izomer keveréke, az egyes izomerek aránya az előállítási körülményektől függ. Egyes szerzők összefüggést véltek felfedezni a xenoösztrogén és bizonyos betegségek között, de az eredmények nem egyértelműek. A Jülich-i Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre kutatócsoportja meghatározta egyes élelmiszerek NP-tartalmát, majd ennek alapján megbecsülték a táplálékkal bevitt napi NP-mennyiséget. A napi bevitel (daily intake = DI) ismeretében tanulmányozható a szervezetre kifejtett hatása. A vizsgálandó élelmiszerek kiválasztásához 25 ezer személyt kérdeztek meg étkezési szokásaikról. Ennek alapján 24 élelmiszercsoportot képeztek, és minden csoportból legalább egy, de volt csoport, amelyből több élelmiszer is bekerült a vizsgálati körbe. Az élelmiszereket főleg az ismertebb márkák közül választották ki, és a szupermarketekből szerezték be. Az élelmiszerek NP-tartalmának meghatározására nincs szabványos vizsgálati módszer. A kiválasztáskor legnagyobb problémát az élelmiszerek bonyolult és változatos összetétele jelentette. Az analitikai munka gerincét a minden élelmiszertípusra alkalmazható módszer kidolgozása jelentette. További problémát jelentett a vizsgált vegyület rendkívül csekély, nyomnyi koncentrációja. A következő lépés a vegyület tisztítása, majd a szerkezetmeghatározás volt. A munkacsoport által kidolgozott megfelelő érzékenységű, ugyanakkor robusztus vizsgálati módszer a következő lépésekből áll: az illó NP vegyületet vízgőz-desztillációval és folyadék–folyadék extrakcióval bekoncentrálták, majd normálfázisú HPLC-vel tísztították. A HPLC frakciókból GM-MS segítségével meghatározták az egyes NP-izomereket.
A következőkben az izomer számozási rendszerét dolgozták ki, miután kiderült, hogy több mint 200 izomerrel lehet számolni. Az iparilag előállított vegyületekben ezek közül 30 izomert sikerült kimutatni. A meghatározáshoz olyan ismert szerkezetű belső standard NP-izomert szintetizáltak, amely az iparilag előállított termékben nem található. A helyzetet tovább bonyolította, hogy több izomerben királis szénatom is előfordult, tehát még a feltehetően eltérő biológiai aktivitással rendelkező optikai izomereket is számításba kellett venni. Az izomerek biológiai aktivitását in-vitro körülmények között olyan genetikailag módosított élesztőtörzzsel határozták meg, amelynek két plazmidját kicseréltek. Az egyik modellezte a humán alfa-ösztrogén-receptort. A tesztvegyület hozzáadásakor, attól függően, hogy milyen erős kötés jött létre a receptor és a vegyület között, megváltozott a receptor térszerkezete. A receptorkomplex a szerkezetváltozástól függően kötődött a másik plazmidhoz. Ez a plazmid azután egy marker enzim keletkezését indította el, és végül ennek az enzimnek az aktivitását határozták meg. Az enzimaktivitást ún. Miller egységben fejezték ki, ami a vizsgált NP-vegyület ösztrogén aktivitásával volt arányos. A vizsgált vegyületek aktivitása a lineáris NP nulla és a 4-(2-etil-1metil-hexil)fenol 40 ezer Miller egység között mozgott (2. ábra). Az is kiderült, hogy minél elágazóbb szerkezetű a vizsgált vegyület, azaz minél jobban hasonlít a 17-β-ösztradiol szerkezetéhez, annál nagyobb hormonaktivitást mutat. A vizsgálatok megerősítették azt a feltételezést, hogy az ösztrogénhatás nagymértékben szerkezetfüggő, tehát az izomer-analitikának kulcsszerepe van a kérdés tisztázásában.
OH
HO HO ösztradiol
4-(1-etil-1,4-dimetil-pentil)fenol
2. ábra A ösztradiol női hormon szerkezeti képlete és az iparilag előállított (kb. 30 izomer keverékéből álló) nonil-fenol egyik izomerje Az élelmiszer-vizsgálatokból kiderült, hogy NP-t minden élelmiszer tartalmaz. A kutatócsoport mind a 24 megvizsgált élelmiszecsoportban talált NPt, pl. a paradicsomban 18 ppb, almában 20 ppb, vajban 14 ppb mennyiség
ben. A tejben kb. 1 ppb volt, általában az értékek 0,1–20 ppb között mozognak (1 ppb = 1 µg/kg). A 24 élelmiszercsoportba tartozó élelmiszerből elfogyasztott mennyiség alapján megbecsült DI érték egy átlagos, 4 év feletti német polgárra vonatkoztatva napi 7,5 µg NP átlagérték adódott. Ugyanakkor a szerzők felhívták a figyelmet arra is, hogy a kapott érték megegyezik a környezetben mindenütt előforduló egyéb anyagok DI értékével. A PCB DI értéke becslés alapján 10 µg/nap, úgyszintén a biszfenol A mennyisége is. Ugyanakkor a ftalátokra lényegesen nagyobb (2000 µg DI) érték adódott. Csecsemők és kisgyermekek esetében – nagyobb érzékenységet feltételezve – külön megvizsgálták a 0–6 hónapos és a 6 hónap feletti korcsoport étrendjébe tartozó élelmiszereket. Az anyatejben 0,3 µg/l mennyiséget, egy hipoallergén csecsemőtápszerben 2 ppb NP-t találtak. A napi bevitel a fenti adatok alapján a következőképpen alakult: csak anyatejjel táplált csecsemőknél kb. 0,2 µg , míg a csecsemőtápszerrel táplált csecsemőknél 1,4 µg. Vagyis a NP már az anyatejjel bekerül a csecsemő szervezetébe. A 6 hónapnál idősebb gyermekek készétellel napi 0,4–4 µg mennyiséget fogyasztanak. Külön kiemelték, hogy nincs különbség a normál és bioélelmiszerek között. A tendenciákról szólva hangsúlyozták, hogy az APEO-vegyületeket kb. 50 éve alkalmazzák, továbbá a NP valamennyi német élelmiszerben kimutatható. Tendenciákról akkor lehetne beszélni, ha rendelkezésre állnának 50 évvel ezelőtt gyártott élelmiszerkonzervek, eddig azonban nem találtak ilyen készítményeket. A fejlődő országokban készült élelmiszereket is megvizsgálták. Az értékek jóval a németországi értékek felett voltak, de tekintve, hogy a mintavétel szúrópróbaszerű volt (a kutatócsoport munkatársai által a szolgálati útról magukkal hozott mintákból végezték el a vizsgálatot), messzemenő következtetés ezekből nem vonható le. A NP-vegyületek emberi szervezetre gyakorolt hatását illetően a szakemberek igen óvatosan fogalmaznak. Ennek oka, hogy a meghatározás során kapott NP-vegyületek mennyisége igen csekély, továbbá az egyéb, környezetünkben mindenütt előforduló vegyületek nagyságrendjébe esik. Arra vonatkozóan, hogy a napi 7,5 µg milyen ösztrogénhatásnak felel meg, ki kell hangsúlyozni, hogy a NP hormonhatása csak töredéke a 17-β-ösztradiolnak. Általánosan elfogadott vélemény szerint a NP aktivitása az ösztradiol aktivitásának 1/1000 és 1/5000 része. Egyes szakemberek ugyanakkor felhívták a figyelmet arra, hogy mivel az ösztradiollal szemben a NP nincs transzportfehérjéhez kötve, azaz a vegyület a vérben szabadon áramlik, a biológiai hozzáférhetősége jobb, feltételezhető, hogy aktivitása is nagyobb. De ez az élelmiszer-analitika hatáskörén kívül esik. Az analitikai és ipari szakemberek most olyan NPEO kifejlesztésén dolgoznak, amellyel csökkenthető a nonillánc ösztrogénaktivitása, és meggyorsítható a lebomlás. Tekintettel arra, hogy az NPEO-vegyületek tömeges méretben gyártott ipari termékek, a fejlesztéssel megelőzhető a környezet felesleges terhelése NP-vegyületekkel és csökkenthető a hormonhatás kockázata.
Ez az együttműködés jó példa arra, hogy hogyan szolgálhatja az analitikai kémia a fogyasztóvédelmet. A kutatócsoport legnagyobb érdeme, hogy megfelelő analitikai módszer kidolgozásával sikerült meghatározni az élelmiszerekben egy esetleges egészségi kockázatot jelentő ipari termék mennyiségét és ezzel a tárgyszerű vita lehetőségét megteremteni. (Haidekker Borbála) Martin, H.-D.: Allgegenwärtig: Xeno-Östrogene. = CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 53. k. 1. sz. 2002. p. 20–23. Günther, K.: Anreiz für sustainable Development. = CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 53. k. 1. sz. 2002. p. 23.
EGYÉB IRODALOM Molnár P.: Az élelmiszer-biztonság aktuális kérdései az európai szabályozás tükrében. = Élelmiszervizsgálati Közlemények, 48. k. 1–2. sz. 2002. p. 8–40. Farkas J.: Új, nem termikus módszerek élelmiszerek mikrobiológiai biztonságának és minőségmegőrzésének javítására. = Élelmezési Ipar, 56. k. 6. sz. 2002. p. 164–170. Perédi J.: A hazai lakosság alacsony n-3 zsírsavellátottságának javítási lehetőségei. = Olaj Szappan Kozmetika, 51. k. 2. sz. 2002. márc.–ápr. p. 45–49. Molnár P.: Az élelmiszer-biztonság időszerű kérdései az európai szabályozás tükrében. 1. rész. = Minőség és Megbízhatóság, 36. k. 3. sz. 2002. p. 123–129 Sósné dr. Gazdag Mária: A veszélyelemzésen alapuló HACCP élelmiszerbiztonsági rendszer követelményeinek alkalmazása a sütőiparban. = Sütőiparosok, Pékek, 49. k. 2. sz. 2002. p. 39–40, 43–45. Brümmer J. M.: Német kenyérfajták a funkcionális élelmiszerek szemszögéből. = Sütőiparosok, Pékek, 49. k. 2. sz. 2002. p. 55–57. Farkas J.: Az élelmiszer-biztonság mikrobiológiai alapjai és háttere. = Hús, 11. k. 4. sz. 2001. dec. p. 224–229. Nagyné S.; Gasperikné Reichardt J.; Krommer J.: Laktát, valamint laktát-acetát keverék technológiai, érzékszervi és mikrobagátló hatásának tanulmányonzása. = Hús, 11. k. 4. sz. 2001. dec. p. 216–22. Krommer J.; Szabó G. stb.: Escherichia coli 0157:H7 túlélésének vizsgálata szárazáruban. = Hús, 11. k. 4. sz. 2001. dec. p. 199–204.
