Vidékfejlesztési Minisztérium 2013.10.15
Transz-zsírsavak élelmiszereinkben
Szigeti Tamás János, Dési Eszter
Aszimmetriák az élővilágban – Kihívások a méréstechnikában
D és L vitaminok D és L redukáló cukrok D és L aminosavak
Cisz és transz zsírsavak Élőlények…
Transz zsírsavak (középpontos szimmentria, nincs konjugáció)
H
C H
H
C H
H
C
„Székforma”
C
H
H
H
C
C
H
H
Cisz zsírsavak (tengelyes szimmentria, nincs konjugáció)
H
H
H
H
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
C
C
„Kádforma”
Trigliceridek, energia-bevitel, zsírsavak, transz-zsírsavak
A gliceridek nélkülözhetetlen összetevői élelmiszereinknek
Glicerin Telített zsírsavak (SAFA) Egyszeresen telítetlen zsírsavak (MUFA) Többszörösen telítetlen zsírsavak (PUFA) A telítetlenek egy másik csoportosítása
Omega-3 zsírsavak Omega-6 zsírsavak Omega-9 zsírsavak
Lipidek technológiai szerepe az élelmiszerekben
Szerkezet-képző anyag Hidrofób bioaktív vegyületek oldószere (pl. vitaminok, lecitin)
Ízek, aromák, illatok hordozója, kenőanyag, hőközlő közeg
Eszenciális zsirsavak (karbonsavak) : F-vitaminok
Többszörösen telítetlen karbonsavak. Pl.:
C18:2 omega-6 zsírsav (linolsav) C18:3 omega-3 zsírsav (alfa-linolénsav, ALA) C20:5 omega-3 zsírsav (eikoza-pentaénsav, EPA) C22:6 omega-3 zsírsav (dokoza-hexaénsav, DHA) Nélkülözhetetlenek az emberi táplálkozásban. Az emberi metabolizmus nem képes kettős kötéseket vinni az omega-3 illetve az omega-6 helyekre! Hidrofil-hidrofób rendszerek, membránok építőkövei: Immunrendszer megfelelő működésének támogatása Gyulladáscsökkentés (gyökfogó scavanger hatások) Vérnyomás szabályozás Prosztaglandin-szintézis előanyagai
Alfa linolén- és linolsav – omega 3 és omega 6 cisz-izomerek
1
3
6
9
α
ω α-3c-6c-9c-linolénsav (omega 3) 1
6
9
ω α-6c-9c-linolsav (omega 6)
α
Alfa linolén- és linolsav – omega 3 és omega 6 cisz-izomerek
1
3
6
9
α
ω α-3c-6c-9c-linolénsav (omega 3) 1
6
9
ω α-6c-9c-linolsav (omega 6)
α
Cisz-alfa linolénsav (C18:3) szénatom-láncának görbülete
A biológiai rendszerekben a vegyületek molekuláinak alakja legalább olyan fontos, mint a kémiai összetétel!
Cisz-alfa dokozahexénsav (C22:6) szénatom-láncának görbülete
C22:6 - 4,7,10,13,16,19c-dokozahexénsav DHA Foszfolipidek nélkülözhetetlen alkotórésze
Döntéshozáshoz – Mérni, vizsgálni kell!
A meghatározás lépései
Milyen feladatokat kell megoldani a mérés során? 1. A zsír kivonása - megfelelő mennyiség, zsírsavösszetétele ne változzon
2. Származékképzés (zsírsav-észterek képzése) – minél jobb hatásfokú átalakítás, zsírsavösszetétel ne változzon
3. Műszeres mérés, értékelés – hatékony elválasztás 4. Számítások, korrekciók Az egyes lépésekre többféle módszer – nem mindegy melyiket választjuk!
A zsír extrakciója – gyakran alkalmazott módszerek
MSZ ISO 1443:2002 MSZ 17617:1985 MSZ EN 1528-2:1998 6.1.2. szakasz MSZ 2714-1:1989 MSZ 6369-15:82 MSZ 9433:1983 3.7. szakasz MSZ 20500-2:1985 MSZ 20501-1:2007 4.1. szakasz MSZ 20699:1986 MSZ 20900-2:1987
Hús és húskészítmények. Az összes zsírtartalom meghatározása Tartósított élelmiszerek zsírtartalmának meghatározása Zsírtartalmú élelmiszerek. Növényvédő szerek és poliklórozott bifenilek (PCB-k) meghatározása. 2. rész: A zsír, a növényvédő szerek, a PCB-k kivonása és a zsírtartalom meghatározása Sajt, ömlesztett sajt és túró kémiai és fizikai vizsgálata. A zsírtartalom meghatározása Lisztvizsgálati módszerek. Nyerszsír és avasság meghatározása Kekszek mintavétele, vizsgálata és minősítése Száraztészták vizsgálati módszerei. Kémiai vizsgálatok Sütőipari termékek vizsgálati módszerei. 1. rész: Kémiai vizsgálatok Azonnal oldódó kávékészítmények vizsgálata Édesipari termékek vizsgálata. Zsírtartalom meghatározása
A zsír extrakciója – gyakran alkalmazott módszerek MSZ ISO 1443:2002 MSZ 17617:1985 MSZ EN 1528-2:1998 6.1.2. szakasz MSZ 2714-1:1989 MSZ 6369-15:82 MSZ 9433:1983 3.7. szakasz MSZ 20500-2:1985 MSZ 20501-1:2007 4.1. szakasz MSZ 20699:1986 MSZ 20900-2:1987
Hús és húskészítmények. Az összes zsírtartalom meghatározása Tartósított élelmiszerek zsírtartalmának meghatározása Zsírtartalmú élelmiszerek. Növényvédő szerek és poliklórozott bifenilek (PCB-k) meghatározása. 2. rész: A zsír, a növényvédő szerek, a PCB-k kivonása és a zsírtartalom meghatározása Sajt, ömlesztett sajt és túró kémiai és fizikai vizsgálata. A zsírtartalom meghatározása Lisztvizsgálati módszerek. Nyerszsír és avasság meghatározása Kekszek mintavétele, vizsgálata és minősítése Száraztészták vizsgálati módszerei. Kémiai vizsgálatok Sütőipari termékek vizsgálati módszerei. 1. rész: Kémiai vizsgálatok Azonnal oldódó kávékészítmények vizsgálata Édesipari termékek vizsgálata. Zsírtartalom meghatározása
A zsírmeghatározás szabványától eltérő módszert kell alkalmazni a zsírkinyeréshez!
E vegyületek analitikája nem egyszerű. Miért? Szabad zsírsavak: Freuendorf (1966), gázkromatográfia Lehotai, L., Morvay, J.: Gas chromatographic determination of acetic, propionic, butyric and valeric acids without the formation of derivatives. Acta Pharm Hung. 1980 Jan; 50 (1): 21-24. Magános elektronpár: H-hidas kötésekre hajlamos; szellemcsúcsok, csökkent illékonyság
O
R C
OH Cisz – transz módosulatok
Származékképzés
Laboratóriumok által elterjedten akkreditáltan használt, visszavont szabvány: MSZ ISO 5509:2000 Frissebb szabvány: MSZ EN ISO 12966-2:2011 akkreditációs ciklusok miatt még nem került be általánosan a laborok akkreditált gyakorlatába NEM BAJ: A két szabvány nem tér el gyökeresen egymástól, • az új szabvány a réginek egy sokkal részletesebben kidolgozott, pontosított változata • a korábbi szabvány egyik módszere (TMSH származékképzés) külön szabványba került (MSZ EN ISO 12966-3:2010)
1. Átészterezés 2. Bór-trifluoridos módszer 3. TMSH módszer
Származékképzés
Átészterezés: metanolos KOH oldat segítségével gyors, hatékony transz zsírsav mérési szabványa is ezt ajánlja Bór-trifluoridos módszer: többlépéses: elszappanosítás, majd észterezés időigényes TMSH-s módszer: egyszerű származékképzés egylépéses transz-zsírsavak analíziséhez nem alkalmas – megváltoztathatja az összetételt, a szabvány nem zárja ki
Észterképzés
O
R C OH
HO CH3
Észterezés
H2O O
Vízkilépés
R C O CH3 Illékony zsírsav-metilészter
Az elválasztás során fellépő intermolekuláris kölcsönhatások Fecskendő
Nyomáscsökkentő Kiterjedő oldószer- és minta-gőzök
Szeptum purge kimenet
Tűszelep
Split kimenet Kapilláris oszlop
Gázkromatográfiás elválasztás és detektálás
A vizsgálat eredménye: 1. zsírsav µg/kg 2. zsírsav µg/kg 3. zsírsav µg/kg
Kolonna
Kromatogram 1.
2. 3.
Gázkromatográfiás meghatározás
MSZ ISO 5508:1992 – Zsírsavösszetétel meghatározása gázkromatográfiás módszerrel • elterjedten alkalmazott módszer hagyományos zsírsavanalízisre • nem említi a transz-zsírsavakat • általános, kevésbé korszerű leírást tartalmaz a műszerekre, eszközökre nézve MSZ EN ISO 15304:2002- A növényi zsírok és olajok transzizomer zsírsavtartalmának meghatározása • érvényes szabvány • korszerűbb a használt oszlopokra, készülékekre nézve • nem ad tételes felsorolást a mérendő komponensekre nézve Határértékkel való összehasonlítás esetén nagyon fontos kérdés, hogy mely komponensek összegét hasonlítjuk össze az előírással.
Telített karbonsavak homológ sora (zsírsavak) Triviális név Ecetsav Propionsav Vajsav Valeriánsav Kapronsav Önantsav Kaprilsav Pelargonsav Kaprinsav Laurinsav Mirisztinsav
Palmitinsav Margarinsav Sztearinsav Arachinsav Behénsav Lignocerinsav Cerotinsav
IUPAC név Etánsav Propánsav Butánsav Pentánsav Hexánsav Heptánsav Oktánsav Nonánsav Dekánsav Undekánsav Dodekánsav Tridekánsav Tetradekánsav Pentadekánsav Hexadekánsav Heptadekánsav Oktadekánsav Nonadekánsav Eikozánsav Heneikozánsav Dokozánsav Trikozánsav Tetrakozánsav Pentakozánsav Hexakozánsav
Szerkezet CH3COOH CH3CH2COOH CH3(CH2)2COOH CH3(CH2)3COOH CH3(CH2)4COOH CH3(CH2)5COOH CH3(CH2)6COOH CH3(CH2)7COOH CH3(CH2)8COOH CH3(CH2)9COOH CH3(CH2)10COOH CH3(CH2)11COOH CH3(CH2)12COOH CH3(CH2)13COOH CH3(CH2)14COOH CH3(CH2)15COOH CH3(CH2)16COOH CH3(CH2)17COOH CH3(CH2)18COOH CH3(CH2)19COOH CH3(CH2)20COOH CH3(CH2)21COOH CH3(CH2)22COOH CH3(CH2)23COOH CH3(CH2)24COOH
Jelölés C2:0 C3:0 C4:0 C5:0 C6:0 C7:0 C8:0 C9:0 C10:0 C11:0 C12:0 C13:0 C14:0 C15:0 C16:0 C17:0 C18:0 C19:0 C20:0 C21:0 C22:0 C23:0 C24:0 C25:0 C26:0
Telített karbonsavak homológ sora (zsírsavak) Triviális név Ecetsav Propionsav Vajsav Valeriánsav Kapronsav Önantsav Kaprilsav Pelargonsav Kaprinsav
Laurinsav Mirisztinsav
Palmitinsav Margarinsav Sztearinsav Arachinsav Behénsav Lignocerinsav Cerotinsav
IUPAC név Etánsav Propánsav Butánsav Pentánsav Hexánsav Heptánsav Oktánsav Nonánsav Dekánsav Undekánsav Dodekánsav Tridekánsav Tetradekánsav Pentadekánsav Hexadekánsav Heptadekánsav Oktadekánsav Nonadekánsav Eikozánsav Heneikozánsav Dokozánsav Trikozánsav Tetrakozánsav Pentakozánsav Hexakozánsav
Szerkezet CH3COOH CH3CH2COOH CH3(CH2)2COOH CH3(CH2)3COOH CH3(CH2)4COOH CH3(CH2)5COOH CH3(CH2)6COOH CH3(CH2)7COOH CH3(CH2)8COOH CH3(CH2)9COOH CH3(CH2)10COOH CH3(CH2)11COOH CH3(CH2)12COOH CH3(CH2)13COOH CH3(CH2)14COOH CH3(CH2)15COOH CH3(CH2)16COOH CH3(CH2)17COOH CH3(CH2)18COOH CH3(CH2)19COOH CH3(CH2)20COOH CH3(CH2)21COOH CH3(CH2)22COOH CH3(CH2)23COOH CH3(CH2)24COOH
Jelölés C2:0 C3:0 C4:0 C5:0 C6:0 C7:0 C8:0 C9:0 C10:0 C11:0 C12:0 C13:0 C14:0 C15:0 C16:0 C17:0 C18:0 C19:0 C20:0 C21:0 C22:0 C23:0 C24:0 C25:0 C26:0
LOD/LOQ
Mérési határ – észlelt vegyületek száma (cisz-transz izomerek)
Vegyületek száma
Gázkromatográfiás paraméterek
Készülék: HP5890 GC Detektor: FID Vivőgáz: hidrogén Kolonna: Supelco, SP-2560 (100 m x 0,25 mm x 0,2 µm) Hőmérséklet program: 60 0C (10 perc), 10 0C/min 160 0C-ig (18 perc), 3 0C/min 210 0C-ig (7 perc), 5 0C/min 240 0C-ig 0C/min (7 perc) Injektálás: split 1:20, 1 µl Injektor hőmérséklet: 250 0C Detektor hőmérséklet: 260 0C Segédgáz: nitrogén Alsó méréshatár 0,01 m/m% Futtatási idő: <72 perc
A vizsgált transz zsírsavak és azok metilészterei
t-9-tetradecénsav metilészter
C14:1
t-9-hexadecénsav metilészter
C16:1
t-9-oktadecénsav metilészter
C18:1
t-9,t-12-oktadecadiénsav metilészter
t-9,c-12-oktadekadiénsav metilészter
C18:2
c-9,t-12-oktadekadiénsav metilészter
t-9, t-12, t-15-oktadekatriénsav metilészter t-9, c-12, t-15-oktadekatriénsav metilészter c-9, c-12, t-15-oktadekatriénsav metilészter t-9, t-12, c-15-oktadekatriénsav metilészter c-9, t-12, c-15-oktadekatriénsav metilészter
t-9, c-12, c-15-oktadekatriénsav metilészter c-9, c-12, t-15-oktadekatriénsav metilészter
C18:3
5000
34 A4 re0a.823- C16:1n9t :32 69. 65
7000
35
38.928A-r C16:0 ea: 308 12.8
A3re4.694- C14:1n9c a:9 375 .47 A3re5.193- C15:0 a:1 026 8.6
6000 A3re8.262- C15:1 a:9 912 .48
A3 re3a.872- C14:1n9t :38 43. 93
Transz zsírsavak nagyított kromatogramja (C14 – C16) FID1A, (Z:\FAMES\120214\006F0601.D)
Norm.
8000
4000
3000
36 37 38 39 40 41 min
7000
6000
48 49
5000
4000
50 A5re1.649- C18:2n6c a:1 136 7.5
51 52 53
+C18:3tct A5re3.668- C18:35ttc a:8 Are3.771- C18:3n6 217 a:1 :cct 01C A5 re3a.966.35- C18:3ctt+ 411.8 :53 6 83. 5 A5re4.484- C18:3ctc A5re4a.6 : 02- C18:3tcc a:11530. 53164 A5re4.794- C20:1 a:41.926- C18:3n3 .41 A5 rea015 :111.2 025 .7
A5 re3a.132- C20:0 :20 891 .1
A4re9.988- ISTD2 a:2 211 2. A5re0.395- C18:2n6t 9 a:1 685 2.5
8000
A5re2.998- C18:3ttt a:9 518 .03
9000 A4 re8a.608- C18:1n9c :20 799 .3
10000
A5 re1a.021- C18:2nct :27 1 5 Are.29342.1-9C18:2ntc a:2 771 .73
A4re8.004- C18:1n9t a:1 027 0
Transz zsírsavak nagyított kromatogramja (C18) FID1A, (Z:\FAMES\120214\006F0601.D)
Norm.
11000
54 55min
10000
C:14 1n9t
8000 9000
8000
7000
6000
6000
10
48 2049
C:18 1n9t
5000
5000
4000 4000
50 30 51 40
52 50
53
+C18:3tct A5re3.668- C18:35ttc a:8 Are3.771- C18:3n6 217 a:1 :cct ctt+ :3 8 1 C 6 6 .9 3 . 01C 3 A5 5 rea 411.8 :53 6 83. 5 A5re4.484- C18:3ctc A5re4a.6 : 02- C18:3tcc a:11530. 53164 A5re4.794- C20:1 a:41.926- C18:3n3 .41 A5 rea015 :111.2 025 .7
C:16 1n9t
A5 re3a.132- C20:0 :20 891 .1
Norm.
A5re2.998- C18:3ttt a:9 518 .03
Norm.
A5re1.649- C18:2n6c a:1 136 7.5
11000
A5 re1a.021- C18:2nct :27 3 1 A5 rea.2942.1-9C18:2ntc :27 71. 73
9000
A4 re8a.608- C18:1n9c :20 799 .3
10000
A4re9.988- ISTD2 a:2 211 2. A5re0.395- C18:2n6t 9 a:1 685 2.5
7000
A4re8.004- C18:1n9t a:1 027 0
Transz zsírsavak teljes kromatogramja FID1 FID1A, A, (Z:\FAMES\120214\006F0601.D) (Z:\FAMES\120214\006F0601.D)
C:18 2nct C:18 2ntc C:18 3ctt
60
54 min 70 55min
Az elválasztás tartományai
Tartomány vagy egyedi kalibráció?
Vizsgálati eredmények az összes zsírsav m/m%-ában (6 hónap) 2,50
43% LOD alatt 47 minta (<0,01 m/m%) 57% LOD felett 63 minta (>0,01 m/m%) 2,00
Tejtermékek Húsalapú termékek Alapanyagok Növényi olajok Takarmányok Édesipari termékek Snackek
1,50
1,00
Összesen 110 minta 2012. II. félévében
0,50
0,00 1
6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
61
66
71
76
81
86
91
96
101 106
Mérési eredményeink gyakorlati értelmezése (forrás: ÉFOSZ)
A köztudatban (tévesen) a transz-zsírsavak legismertebb forrása a margarin. Régen a margaringyártás során a finomított étolajokat nagy nyomáson és magas hőmérsékleten hidrogénnel telítették, így a transz-zsírsavak mennyisége elérhette a 10%-ot is. Napjainkban a jó minőségű margarinok gyártása során nem használnak hidrogénezett növényi olajokat, hanem kókuszvagy pálmazsír hozzáadásával, illetve egyéb új technológiai eljárásokkal készítik a margarint, így a transzzsírsav-tartalom 1% alá csökkent.
Zsiradékok vizsgálata (Újabb WESSLING-mérési eredmények)
Napraforgó olaj
Sertés zsír
Extra szűz olíva olaj
Mangalica zsír
Margarinkrém
Liba zsír
Zsiradékok fontosabb zsírsavai %-ban (WESSLING)
80,00 70,00 60,00 50,00 Palmitinsav Sztearinsav Olajsav Linolsav
40,00 30,00 20,00
10,00 0,00 Napraforgó
Olíva
Margarin
Sertés
Liba
Mangalica
Telített-telítetlen zsírsavak %-os aránya (WESSLING)
Zsírsavak transz módosulatai (WESSLING)
Az EU-ban tervezett határérték: maximum 2 %
Zsírsavak transz módosulatai (WESSLING)
Az EU-ban tervezett határérték: maximum 2 %
Javasolható határérték – a mérés/ellenőrzés oldaláról is
A mérés/ellenőrzés oldaláról nézve véleményünk szerint elfogadható a kezdeményezés: 2,0 m/m% az összes zsír arányában DE! Alacsony zsírtartalmú készítmények esetén nehéz betartani és ellenőrizni, ezért szükséges kis zsírtartalom esetén ettől eltérni! Nem fogadható el:
0,0 m/m% azaz a nulla tolerancia
Javasolható határérték - finomítások
•
Alacsony zsírtartalomnál a transz-zsírsav tartalom meghatározás rendkívül pontatlan lehet (egyezik a laboratóriumi tapasztalattal)
•
<1 % zsírt tartalmazó termékeknél már a szervezetbe kerülő zsírmennyiség abszolút értéke is igen kicsi, feltételezhető, hogy így a transz-zsírsav tartalom okozta kockázat is jelentősen kisebb;
Szükséges a kis zsírtartalmú termékek külön kezelése a szabályozásban Példa: Ausztria a 2 %-os küszöböt finomítja 20 % zsírtartalom felett 2% Max 20 % zsírtartalmú élelmiszerekben 4% Max 3 % zsírtartalmú élelmiszerekben 10%
Dr. William (Bill) Horwitz „trombitája”
Dr. William Horwitz a IUPAC USA Nemzeti Bizottsága Analitikai Kémiai szekciójának társult tagja. Tanácsadója az USA Élelmiszerbiztonsági Hatóságának (Food and Drug Administration; FDA).
William Horwitz (1918 – 2006)
Az általa felfedezett függvény (egyenlet, arány) az analtikiai vizsgálati eredmények megbízhatóságának, a mérési bizonytalnságok objektív összefüggéseit írja le: HORWITZ EGYENLET
Laboratóriumok közötti variációs koefficiensek (Horwitz)
55
CV = Variációs koefficiens %
50
0,5 µg/l
45
RSD CV =
2 µg/l
40
X
* 100 (%)
5 µg/l
35
10 µg/l
30
25 µg/l 50 µg/l
25
100 µg/l
250 µg/l
20 15 0
50
100
150
200
A vizsgált komponens koncentrációja µg/l
250
Természetes és technológiai eredetű transz-zsírsavak
Természetes eredet
Technológiai eredet
A természetes és a gyártási technológia során keletkező transz változatokat műszeres eljárással rutinszerűen nem lehet megkülönböztetni: - Számítással tejtermékek esetén - NMR készülékkel - Költségkímélő, kis hibával működő módszerről nem tudunk
Összefoglalás
Cél: az egészség védelme Jól működő szabályozás érdekében:
Összehasonítható ellenőrzési módszerekkel kell rendelkezni! •egyértelművé kell tenni az összegzendő komponenseket/tartományokat •az alkalmatlan zsírkinyerési, származékolási technikákat ki kell zárni vagy kiemelni a megfelelő technikákat •rögzíteni kell a korrekció menetét (tejtermékek) •megfontolandó: a zsírkinyerés esetében szükséges-e szabványok rögzítése (rendkívül sokféle mátrix, szabványok folyamatos felülvizsgálata)
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!
Külön köszönet az Élelmiszerbiztonsági Üzletág munkatársainak!
