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 H C C H C C H H H H C C H Székforma 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 ω 1 3 6 9 α α-3c-6c-9c-linolénsav (omega 3) 1 6 9 α ω α-6c-9c-linolsav (omega 6)
Alfa linolén- és linolsav omega 3 és omega 6 cisz-izomerek ω 1 3 6 9 α α-3c-6c-9c-linolénsav (omega 3) 1 6 9 α ω α-6c-9c-linolsav (omega 6)
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 O hajlamos; szellemcsúcsok, csökkent illékonyság R C Cisz transz módosulatok OH
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 HO CH 3 OH
Észterezés H 2 O O Vízkilépés R C O CH 3 Illékony zsírsav-metilészter
Az elválasztás során fellépő intermolekuláris kölcsönhatások Fecskendő Nyomáscsökkentő Szeptum purge kimenet Kiterjedő oldószer- és minta-gőzök Tűszelep Split kimenet Kapilláris oszlop
Gázkromatográfiás elválasztás és detektálás A vizsgálat eredménye: Kromatogram 1. zsírsav µg/kg 2. zsírsav µg/kg 3. zsírsav µg/kg 1. 2. 3. Kolonna
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 IUPAC név Szerkezet Jelölés Ecetsav Etánsav CH 3 COOH C2:0 Propionsav Propánsav CH 3 CH 2 COOH C3:0 Vajsav Butánsav CH 3 (CH 2 ) 2 COOH C4:0 Valeriánsav Pentánsav CH 3 (CH 2 ) 3 COOH C5:0 Kapronsav Hexánsav CH 3 (CH 2 ) 4 COOH C6:0 Önantsav Heptánsav CH 3 (CH 2 ) 5 COOH C7:0 Kaprilsav Oktánsav CH 3 (CH 2 ) 6 COOH C8:0 Pelargonsav Nonánsav CH 3 (CH 2 ) 7 COOH C9:0 Kaprinsav Dekánsav CH 3 (CH 2 ) 8 COOH C10:0 Undekánsav CH 3 (CH 2 ) 9 COOH C11:0 Laurinsav Dodekánsav CH 3 (CH 2 ) 10 COOH C12:0 Tridekánsav CH 3 (CH 2 ) 11 COOH C13:0 Mirisztinsav Tetradekánsav CH 3 (CH 2 ) 12 COOH C14:0 Pentadekánsav CH 3 (CH 2 ) 13 COOH C15:0 Palmitinsav Hexadekánsav CH 3 (CH 2 ) 14 COOH C16:0 Margarinsav Heptadekánsav CH 3 (CH 2 ) 15 COOH C17:0 Sztearinsav Oktadekánsav CH 3 (CH 2 ) 16 COOH C18:0 Nonadekánsav CH 3 (CH 2 ) 17 COOH C19:0 Arachinsav Eikozánsav CH 3 (CH 2 ) 18 COOH C20:0 Heneikozánsav CH 3 (CH 2 ) 19 COOH C21:0 Behénsav Dokozánsav CH 3 (CH 2 ) 20 COOH C22:0 Trikozánsav CH 3 (CH 2 ) 21 COOH C23:0 Lignocerinsav Tetrakozánsav CH 3 (CH 2 ) 22 COOH C24:0 Pentakozánsav CH 3 (CH 2 ) 23 COOH C25:0 Cerotinsav Hexakozánsav CH 3 (CH 2 ) 24 COOH C26:0
Telített karbonsavak homológ sora (zsírsavak) Triviális név IUPAC név Szerkezet Jelölés Ecetsav Etánsav CH 3 COOH C2:0 Propionsav Propánsav CH 3 CH 2 COOH C3:0 Vajsav Butánsav CH 3 (CH 2 ) 2 COOH C4:0 Valeriánsav Pentánsav CH 3 (CH 2 ) 3 COOH C5:0 Kapronsav Hexánsav CH 3 (CH 2 ) 4 COOH C6:0 Önantsav Heptánsav CH 3 (CH 2 ) 5 COOH C7:0 Kaprilsav Oktánsav CH 3 (CH 2 ) 6 COOH C8:0 Pelargonsav Nonánsav CH 3 (CH 2 ) 7 COOH C9:0 Kaprinsav Dekánsav CH 3 (CH 2 ) 8 COOH C10:0 Undekánsav CH 3 (CH 2 ) 9 COOH C11:0 Laurinsav Dodekánsav CH 3 (CH 2 ) 10 COOH C12:0 Tridekánsav CH 3 (CH 2 ) 11 COOH C13:0 Mirisztinsav Tetradekánsav CH 3 (CH 2 ) 12 COOH C14:0 Pentadekánsav CH 3 (CH 2 ) 13 COOH C15:0 Palmitinsav Hexadekánsav CH 3 (CH 2 ) 14 COOH C16:0 Margarinsav Heptadekánsav CH 3 (CH 2 ) 15 COOH C17:0 Sztearinsav Oktadekánsav CH 3 (CH 2 ) 16 COOH C18:0 Nonadekánsav CH 3 (CH 2 ) 17 COOH C19:0 Arachinsav Eikozánsav CH 3 (CH 2 ) 18 COOH C20:0 Heneikozánsav CH 3 (CH 2 ) 19 COOH C21:0 Behénsav Dokozánsav CH 3 (CH 2 ) 20 COOH C22:0 Trikozánsav CH 3 (CH 2 ) 21 COOH C23:0 Lignocerinsav Tetrakozánsav CH 3 (CH 2 ) 22 COOH C24:0 Pentakozánsav CH 3 (CH 2 ) 23 COOH C25:0 Cerotinsav Hexakozánsav CH 3 (CH 2 ) 24 COOH 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 0 C (10 perc), 10 0 C/min 160 0 C-ig (18 perc), 3 0 C/min 210 0 C-ig (7 perc), 5 0 C/min 240 0 C-ig 0 C/min (7 perc) Injektálás: split 1:20, 1 µl Injektor hőmérséklet: 250 0 C Detektor hőmérséklet: 260 0 C 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 C18:3 c-9, t-12, c-15-oktadekatriénsav metilészter t-9, c-12, c-15-oktadekatriénsav metilészter c-9, c-12, t-15-oktadekatriénsav metilészter
33.872- C14:1n9t 40.823- C16:1n9t 34.694- C14:1n9c 35.193- C15:0 38.262- C15:1 38.928- C16:0 Transz zsírsavak nagyított kromatogramja (C14 C16) Norm. 8000 7000 FID1A, (Z:\FAMES\120214\006F0601.D) Area: 30812.8 6000 5000 4000 Area: 3843.93 Area: 9375.47 Area: 10268.6 Area: 9912.48 Area: 3269.65 3000 34 35 36 37 38 39 40 41 min
51.021- C18:2nct 51.294- C18:2ntc 54.484- C18:3ctc 54.602- C18:3tcc 48.004- C18:1n9t 51.649- C18:2n6c 52.998- C18:3ttt 53.668- C18:3ttc+C18:3tct 53.771- C18:3n6 53.966- C18:3ctt+C18:cct 54.794- C20:1 54.926- C18:3n3 48.608- C18:1n9c 50.395- C18:2n6t 49.988- ISTD2 53.132- C20:0 Transz zsírsavak nagyított kromatogramja (C18) Norm. FID1A, (Z:\FAMES\120214\006F0601.D) 11000 10000 9000 8000 Area: 20799.3 Area: 22112.9 Area: 16852.5 Area: 20891.1 7000 6000 5000 4000 Area: 10270 Area: 2732.19 Area: 2771.73 Area: 11367.5 Area: 9518.03 Area: 10141.6 Area: 8217.35 Area: 5383.5 Area: 1530.64 Area: 1531.41 Area: 10151.2 Area: 11025.7 48 49 50 51 52 53 54 55min
51.021- C18:2nct 51.294- C18:2ntc 54.484- C18:3ctc 54.602- C18:3tcc 48.004- C18:1n9t 51.649- C18:2n6c 52.998- C18:3ttt 53.668- C18:3ttc+C18:3tct 53.771- C18:3n6 53.966- C18:3ctt+C18:cct 54.794- C20:1 54.926- C18:3n3 48.608- C18:1n9c 50.395- C18:2n6t 49.988- ISTD2 53.132- C20:0 Transz zsírsavak teljes kromatogramja Norm. Norm. 10000 11000 9000 10000 8000 9000 8000 7000 7000 6000 6000 5000 5000 4000 4000 FID1A, (Z:\FAMES\120214\006F0601.D) C:16 1n9t C:14 1n9t Area: 10270 Area: 20799.3 Area: 22112.9 Area: 16852.5 C:18 2nct C:18 1n9t C:18 2ntc Area: 2732.19 Area: 2771.73 Area: 11367.5 Area: 20891.1 Area: 9518.03 C:18 3ctt Area: 10141.6 Area: 8217.35 Area: 5383.5 Area: 1530.64 Area: 1531.41 Area: 10151.2 Area: 11025.7 48 49 50 51 52 53 54 55min 10 20 30 40 50 60 70
Az elválasztás tartományai Tartomány vagy egyedi kalibráció?
Vizsgálati eredmények az összes zsírsav m/m%-ában (6 hónap) 2,50 2,00 43% LOD alatt 47 minta (<0,01 m/m%) 57% LOD felett 63 minta (>0,01 m/m%) 1,50 1,00 0,50 Tejtermékek Húsalapú termékek Alapanyagok Növényi olajok Takarmányok Édesipari termékek Snackek Összesen 110 minta 2012. II. félévében 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 Extra szűz olíva olaj Margarinkrém Sertés zsír Mangalica zsír Liba zsír
Zsiradékok fontosabb zsírsavai %-ban (WESSLING) 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 Palmitinsav Sztearinsav Olajsav Linolsav 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
CV = Variációs koefficiens % Laboratóriumok közötti variációs koefficiensek (Horwitz) 55 50 0,5 µg/l 45 40 2 µg/l CV = RSD X * 100 (%) 35 30 25 20 5 µg/l 10 µg/l 25 µg/l 50 µg/l 100 µg/l 250 µg/l 15 0 50 100 150 200 250 A vizsgált komponens koncentrációja µg/l
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!