Microinquinanti organici negli alimenti:

diossine, PCB ed IPA.

Francesco Paolo SerpeNapoli, 30 gennaio 2015

- Contaminanti degli alimenti -

Chimici (POPs, idrocarburi, metalli pesanti, biotossine algali, tensioattivi…)

Microbiologici (virus, batteri, microalghe)

La salubrità degli alimenti (prodotti carnei, prodotti ittici, latte e derivati, verdure, ortaggi, frutta, farmaci…) è minacciata da una serie di sostanze xenobiotiche che si possono ritrovare in essi. Queste sostanze possono essere distinte in tre categorie:

1) Additivi alimentari (es. conservanti, coloranti)

2) Farmaci veterinari (es. anabolizzanti utilizzati per scopi fraudolenti)

3) Inquinanti ambientali:

POPs (Persistent Organic Pollutants)

Definiti dalla Convenzione di Stoccolma sugli Inquinanti Organici Persistenti (maggio 2001, entrata in vigore nel 2004)

Sono sostanze organiche ubiquitarie generalmente clorurate aventi particolari caratteristiche chimico-fisiche tali che, una volta rilasciate nell’ambiente, esse restano intatte per periodi di tempo eccezionalmente lunghi.

Sono poco volatili, idrofobiche (liposolubli, motivo per cui sono resistenti alla degradazione e si bioaccumulano nei tessuti adiposi) e tossiche.Nel maggio 2009 la Convenzione ha introdotto altri 9 POPs.

Aldrin Chlordane DDT Dieldrin Endrin Heptachlor

Hexachlorobenzene Mirex Toxaphene Polychlorinated biphenyls (PCB) Polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDD) Polychlorinated dibenzofurans (PCDF)

POPs (Persistent Organic Pollutants)

L’interesse crescente per queste molecole è conseguenza di numerosi disastri ambientali…

I primi casi noti di contaminazione da diossine negli alimenti risalgono agli anni ’70, precisamente in Giappone (1968) ed a Taiwan (1979), Yusho e Yu-Cheng rispettivamente ;

Gravi episodi di danni all’uomo a seguito di attività industriali, si sono verificati negli Stati Uniti (Times Beach, 1971) ed in Italia (Seveso, 1976; ILVA)

…ed alimentari

Nel 1999, la rivelazione di elevate concentrazioni di diossine in alimenti (carni di suini e pollame) in Belgio ha indotto l’Unione Europea a prendere iniziative a riguardo (cont.).

Etc..

Per alcuni di essi non sono del tutto chiari gli effetti nocivi sugli uomini, tuttavia è sempre maggiore l’evidenza che un’esposizione prolungata di piccole dosi di queste sostanze possa avere conseguenze rilevanti sulla salute umana, a causa del processo di bioaccumulo nei tessuti adiposi degli organismi superiori.

I PCDD/PCDF si distinguono dagli altri POPs per il fatto di essere dei sottoprodotti di processi industriali o di incenerimento e non sono prodotti intenzionalmente.

_____________________________

Lipofilicità

Una misura della lipofilicità delle molecole è data dal coefficiente di ripartizione acqua/n-ottanolo (Kow), che esprime la capacità di accumulo dei composti in “fasi” apolari, quali ad esempio i tessuti lipidici degli organismi

Kow = [S]ottanolo/[S]acqua

[S] = concentrazione della sostanza S espressa in molarità o ppm

Piu spesso si usa il logKow

L’EPA afferma che i composti per i quali logKow è maggiore di 3.5 devono essere considerati potenzialmente pericolosi.

LE DIOSSINE

PCDD/PCDF sono composti lipofili con un’alta temperatura di fusione (>593°K), una bassa tensione di vapore (<10-6 Pa) e sono particolarmente stabili

Il cloro aumenta la stabilità di questi composti ostacolandone la degradazione enzimatica (in particolare in posizione 2,3,7,8 come nella TCDD) ed incrementandone la tossicità poiché favorisce il legame all’Aryl Hydrocarbon Receptor (Ah).

•Il termine diossina è oggi comunemente utilizzato per indicare un gruppo di sostanze costituito da 75 congeneri di policlorodibenzo-p-diossine (PCDD) e 135 congeneri di policlorodibenzofurani (PCDF)

•PCDD/PCDF sono composti planari, triciclici, antiaromatici (da non confondere con non-aromatici), contenenti fino ad 8 atomi di cloro

Le diossine

Le diossine

Le diossine

Congenere T1/2 (anni)

2,3,7,8-TCDD 6-10

1,2,3,7,8-PeCDD 9-16

1,2,3,4,7,8-HxCDD 8

1,2,3,6,7,8-HxCDD 13-70

1,2,3,7,8,9-HxCDD 5-9

2,3,7,8-TCDF 0.4

1,2,3,7,8-PeCDF 0.9

2,3,4,7,8-PeCDF 5-20

1,2,3,4,7,8-HxCDF 3-6

Tempi di emivita di alcune PCDD/F

2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina

…chiamata anche:

Diossina

Diossina di Seveso

TCDD

2,3,7,8-TCDD

Le diossine

PCDD

Le diossine – isomeri o congeneri?

I POLICLORO BIFENILI

DL-PCB NDL-PCB

PCB indicatori

POPs diossina-simili: i PCB

I PCB diossina-simili (dioxin-like PCBs; dl-PCBs) sono 12 dei 209 possibili congeneri di PCB che mostrano effetti tossici simili a quelli causati dalle diossine.

La principale differenza strutturale fra i PCB e le diossine è la libertà rotazionale attorno al legame C-C 1-1’.

La rotazione permette ai due anelli fenilici del PCB di giacere nello stesso piano (di assumere cioè una conformazione planare) come per le diossine oppure di giacere su due piani differenti.

Nel bifenile non sostituito da atomi di cloro, la rotazione è libera e la molecola può assumere qualsiasi conformazione, inclusa quella planare.

Ma cosa accade se sono presenti dei sostituenti?

PCB non orto:

può essere planare

PCB orto:

non può essere planare

2

6

2

6

POPs diossina-simili:i PCB

Andando a considerare i raggi atomici di Van der Waals si nota che, nei PCB orto, la rotazione C-C è completamente impedita.

La tossicità delle diossine sembra essere legata principalmente alla conformazione planare.

Secondo un meccanismo proposto, la planarità e la idrofobicità permetterebbero loro di legare il recettore Ah e/o di mimare le basi azotate, intercalandosi nel DNA ed inducendo distorsioni nella doppia elica (continua…)

I PCB in cui le posizione 2 e 6 (2’ e 6’) sono occupate da atomi di cloro (I PCB orto) non possono assumere la conformazione planare e non possono comportarsi come le diossine.

I PCB le cui posizioni orto sono libere sono 12 e sono detti PCB diossina-simili

Domanda: cosa distingue un PCB diossina simile da un PCB non diossina-simile?

POPs diossina-simili:i PCB

Risposta: la possibilità o meno di assumere una conformazione planare.

Sommario

Policlorodibenzo-p-diossine

75 congeneri

Policlorodibenzofurani

135 congeneri

Policlorobifenili

209 congeneri totali

12 congeneri diossina-similiTotale: 222 molecole

I PCB indicatori

La ricerca dei PCB di maggiore interesse tossicologico (come i DL-PCB) parte molto spesso dalla ricerca dei PCB che maggiormente si ritrovano nell’ambiente e negli alimenti, i PCB indicatori (non necessariamente tossici, in genere confusi con i NDL-PCB).

Dedalo normativo:

PNR 2000: sette PCB indicatori (sei NDL ed uno DL)

PNR 2004: diciotto PCB (comprendendo due DL-PCB)

Monitoraggio EFSA 2010: sei NDL-PCB (28, 52, 101, 138, 153 e 180; ovvero i sette del 2000 meno il DL-PCB)

Monitoraggio di 6 NDL-PCB indicatori in alimenti e mangimi di 18 Paesi UE, Norvegia ed Islanda tra il 1995-2008. Nel report sono contenuti i risultati delle determinazioni effettuate su più di 12000 campioni.Gli alimenti più contaminanti sono risultati i prodotti della pesca, seguiti da latte e derivati.Il monitoraggio dell’EFSA si va a collocare in un periodo di transizione (1995-2008), sia perché gli anni ’90 sono stati i primi anni PCB-free (con una eterogenea distribuzione dei PCB), sia perchè la normativa e le misure attuative da parte della Comunità Europea in quegli anni sono state in continuo divenire.

SORGENTI DI DIOSSINE

Sorgenti di PCDD/FLe diossine non erano presenti nell’ambiente prima dell’industrializzazione se non in piccole quantità dovute alla naturale combustione ed a processi geologici.PCDD/PCDF derivano da processi quali:

Incenerimento (combustione) di rifiuti e di materiali contenenti cloro (ad es. plastiche)

Vengono rilasciate nell’aria per poi ricadere al suolo.

Oppure da attività industriali quali:

Attività di fonderie

Produzione di pesticidi, erbicidi, fungicidi, conservanti, olii ed inchiostri

Sbiancamento della carta

Produzione di idrogeno

Oltre a ricadere sui suoli, esse si ritrovano anche in sedimenti ed acque.Sono contaminanti di alimenti quali carni, pesci, verdure, latte e derivati.

L’incenerimento di rifiuti municipali ed ospedalieri, insieme ad altri processi di combustione (incendi incontrollati) rappresentano le fonti principali di immissione di

diossine nell’ambiente.

Sorgenti di PCDD/F

Fonti di PCDD/F in Europa negli anni '90inceneritori urbani

fonderie

riscaldamentodomestico a legna

inceneritori di rifiutiospedallieri

industria diconservazione dellegnoincendi

produzione dimateriali non ferrosi

trasporto veicolarenon catalizzato

30 %

20 %17 %

15 %

6.9 %

6.8 %

2.3% 2%

Probabilmente queste ipotesi sono tutte vere.

DI certo, i PCDD/F si formano quando C, O e Cl sono in presenza di un catalizzatore metallico a temperature comprese fra 300 e 700°C

Sorgenti di PCDD/F - combustioneCombustione ed incenerimento di rifiuti urbani (inc. vecchia generazione). I meccanismi mediante i quali si formano le PCDD/F non sono stati ancora ben compresi.

Tra le ipotesi più accreditate si annoverano:

I PCDD/F sono già presenti nel materiale da incenerire

Vengono prodotti a partire da precursori clorurati come PCB, fenoli o benzeni clorurati

Si formano attraverso una sintesi de novo dalla pirolisi di composti chimici come i PVC, polistirene, cellulosa, lignina in presenza di sostanze donatrici di cloro (come gli stessi residui di PVC o il cloro inorganico)

Sorgenti di PCDD/F: incenerimento rifiuti

- Brescia

- Inceneritore low cost

- Un inceneritore di Vienna

Sorgenti di

PCDD/F -

attività

industriali

Polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDD), dibenzofurans (PCDF) and polychlorinated biphenyls (PCB): main sources, environmental behaviour and risk to man and biota. Review.Márcia de Souza Pereira. Quím. Nova vol.27 no. 6 (2004).

Sorgenti di PCDD/F (attiv. industriali - Seveso)

L´attività dell’ICMESA di Seveso si fondava sulla fabbricazione e sul commercio di prodotti aromatici sintetici, di prodotti intermedi (per l´industria farmaceutica e per quella dei coloranti organici) e di prodotti di base per l´industria chimica tra cui il triclorofenolo, prodotto chimico intermedio utilizzato principalmente nella formulazione dei diserbanti.

Esplosione del reattore - 10 luglio 1976

Il reattore per la produzione di TCP grezzo si trovava in fase di raffreddamento. Conteneva tetraclorobenzolo, etilenglicole e soda caustica.

Durante l’esplosione fuoriuscirono circa 400 kg di reattivi e prodotti di reazione. La nube tossica comprendeva tra l´altro triclorofenolo, soda caustica e 3,5% di TCDD (pari quindi a 14 kg) e si diffuse in un’area di 15 km2 abitata da 37000 persone.

SORGENTI DI PCB

- PCB: fonti e tossicità -

L’esposizione prolungata a queste sostanze può avere conseguenze rilevanti sulla salute a causa del processo di bioaccumulo. I PCB sono prodotti intenzionalmente (come tutti i POPs ad eccezione dei PCDD/F).

I PCB sono stati prodotti per molti anni (tra 1930 e 1980 circa) per la bassa infiammabilità e le proprietà elettriche.

Usati per scopi industriali, ad esempio come ritardanti di fiamma nei circuiti stampati, applicazioni ferroviarie, fotocopiatrici, come fluidi dielettrici, etc..

Oggi ne è vietata la produzione in molti paesi. In altri paesi invece sono ancora prodotti (Russia) nonostante siano stati inclusi fra i POPs.

Oggi esistono dei piani di corretto smaltimento dei PCB.

INGRESSO NELLA CATENA ALIMETARE

Ingresso nella catena alimentareNel Regolamento CE 2375/2001 fu evidenziato per la prima volta che il 90 % dell’esposizione umana cronica alla diossina è dovuta all’alimentazione, di cui circa l’80% deriva dal consumo di alimenti di origine animale provenienti da organismi terrestri ed acquatici che abbiano bio-accumulato questi composti.

Gli alimenti maggiormente a rischio risultano essere:

PesceCarneLatte Prodotti lattiero-caseari

Carne, latte e prodotti lattiero-caseari. La causa principale di ingresso nella catena alimentare è la deposizione atmosferica. Animali come i ruminanti possono accumulare diossine nei loro tessuti adiposi in seguito all’ingestione di erba contaminata oppure di mangimi esposti all’aria, oppure in seguito all’ingestione accidentale di terreno contaminato durante il pascolo (Schulz et al., 2005; Fürst et al., 1993).

Nei ruminanti, durante la lattazione, avviene infine il fenomeno della deplezione delle sostanze liposolubili (incluse le diossine) dai tessuti adiposi dell’animale al latte.

Il profilo dei congeneri è indicativo della sorgente di diossine e permette molto spesso di identificarla (Alcock et al., 2002).

Ingresso nella catena alimentare

Pesce. Risente particolarmente della contaminazione da diossine, in quanto perfettamente in grado di bio-accumulare e bio-magnificare tali sostanze. Ci sono innumerevoli casi in letteratura che riportano della presenza di diossine in prodotti ittici.

I risultati di un recente studio (2007) condotto da un gruppo di ricercatori di Marghera sul sangue dei veneziani mostrano che i consumatori di pesce e molluschi di laguna risultano contaminati in modo maggiore rispetto ai lavoratori della chimica.

La via principale di contaminazione è sempre la deposizione atmosferica anche se, nel caso dei prodotti ittici, c’è da considerare anche il contributo delle acque reflue degli impianti (a ridosso del mare).

0

12

34

5

67

89

10

1112

1314

15

1617

1819

20

WHO-TEQ PCDD/F < 3

WHO-TEQ PCDD/F > 3

Figure 2 - PCDD/F congener distribution in the compliant (WHO-TEQ PCDD/F < 3) and non-compliant (WHO-TEQ PCDD/F > 3) sheep milk samples.

(…) the congeners distribution in the ovine non-compliant samples overlaps the congeners distribution in milk samples collected in farms located near known dioxin sources, such as incinerators (Ramos et al., 1997).

(da Esposito et al., 2010)

FATTORI DI TOSSICITA’

Fattore di Tossicità Equivalente

Allo scopo di stimare il potere tossico delle altre diossine, stati introdotti i Fattori di Tossicità Equivalente (TEF, Van der Berg et al., 1998) calcolati in seguito a studi di tossicità effettuati in vivo ed in vitro su diossine e non-orto PCB.

Note:

Esistono diversi TEF (International-TEF, Nordic-TEF, etc..) ma quelli che trovano più consenso sono i WHO-TEF.

Il WHO-TEF non è altro che un fattore correttivo da applicare alla concentrazione analitica del congenere. Il risultato ottenuto rappresenta il TEQ ossia la Tossicità Equivalente.

La tossicità totale di una miscela di diossine e PCB (ovvero la somma delle concentrazioni corrette per i TEFs) è data dalla somma dei TEQs

1) Si parte dal presupposto che la TCDD sia l’unica diossina completamente caratterizzata dal punto di vista tossicologico.

2) Si assume che altri congeneri PCDD/F ed i non-orto/mono-orto PCB siano in grado di provocare gli stessi effetti della TCDD ma con un’intensità diversa.

Due assunzioni:

TEFs per l’uomo ed i mammiferi

EFFETTI SULLA SALUTE

Effetti sulla salute: PCDD/F e dl-PCB

È stato dimostrato che l’esposizione prolungata (cronica) a diossine causa danni al fegato, alterazioni del sistema immunitario, formazione e promozione di tumori, teratogenesi, malattie della pelle, alterazione dei livelli ormonali e dei fattori di crescita.(Ahlborg et al., 1988; Peterson et al., 1993; Phjanvirta et al., 1994; Poland et al., 1982; Bertazzi et al., 1998)

In quasi tutti i casi si fa riferimento alla TCDD.

La difficoltà degli studi di tossicità sull’uomo è legata al fatto che tali studi possono essere condotti solo in casi di incidenti sporadici e spesso la comunità scientifica ha espresso pareri discordanti.

Gli effetti da esposizione acuta, osservati in occasione di alcuni incidenti, danno luogo a meno incertezze in quanto si è trattato principalmente di malattie cutanee come cloracne, congiuntiviti, cisti sebacee ed iperpigmentazioni.

Effetti sulla salute: PCDD/F e dl-PCB

Polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDD), dibenzofurans (PCDF) and polychlorinated biphenyls (PCB): main sources, environmental behaviour and risk to man and biota. Review. Márcia de Souza Pereira. Quím. Nova vol.27 no. 6 (2004).

1) Legame fra diossina e recettore Ah;

2) Traslocazione nel nucleo celulare e formazione di un eterodimero con la proteina Arnt (Ah receptor nuclear translocator protein);

3) Legame fra l’eterodimero ed il DNA;

4) Attivazione dell’attività trascrizionale per alcuni geni (meccanismo simile ad alcuni ormoni steroidei)

Effetti sulla salute: Possibili meccanismi biochimici

Interazione tra le diossine ed il recettore Ah(Hankinson 1995; Okey et al., 1994; Poellinger 1995)

Il legame tra il PCDD/F ed una proteina citoplasmatica, il recettore Ah (aryl hydrocarbon), rappresenta il primo stadio del meccanismo biochimco, ancora non completamente descritto, che spiega gli effetti tossici delle diossine.

Tale legame ha effetti importanti sulla regolazione dell’espressione genica ed è costituito dalle seguenti fasi:

Effetti sulla salute: Possibili meccanismi biochimici

Possibili conseguenze del legame con il recettore Ah

Un gene che sicuramente viene trascritto in seguito a tale meccanismo è quello codificante per l’enzima citocromo P4501A1. Ciò è stata dimostrata essere la causa di numerose alterazioni metaboliche.

Un altro effetto del legame con il recettore Ah ampiamente documentato è l’azione anti-estrogenica dovuta all’induzione del metabolismo degli estrogeni. Per questo motivo le diossine sono state etichettate anche come endocrine disruptors.

Infine tale legame è probabile che sia coinvolto nei meccanismi carcinogenici causati dalle diossine. Ad esempio il meccanismo secondo il quale le diossine si comportino come agenti intercalanti del DNA (v. bromuro di etidio).

Effetti sulla salute: Possibili meccanismi biochimici

Effetti sulla salute

1997

La WHO (OMS) International Agency for Research on Cancer (IARC) ha stabilito che la TCDD è cancerogena per l’uomo in quanto è stata dimostrata essere un de-regolatore della normale crescita cellulare.

Le altre motivazioni ed i relativi meccanismi molecolari proposti per dimostrare la cancerogenicità della TCDD sono ipotetici

1998

il WHO European Center for Environment and Health (WHO-ECEH) e l’International Programme on Chemical Safety (ICPS) hanno stabilito i rischi per la salute umana dovuti all’esposizione da diossine e la relativa Quantità Giornaliera Tollerabile ossia la Tolerable Daily Intake Dose (TDI).

Nell’occasione, gli Stati Membri furono invitati a ridurre al minimo l’immissione di diossine nell’ambiente.

Effetti sulla salute

Sulla scia della letteratura scientifica, la stima della quantità di diossine assimilabile per giorno è variata negli anni.

Tolerable daily intake (TDI; dose giornaliera tollerabile)

Definizione: quantità massima di una certa sostanza che può essere assunta in modo prolungato nel tempo senza causare danni alla salute

La maggior parte dei TDI sono stati stabiliti in seguito a studi effettuati su animali, a cui e applicato un fattore correttivo (di 100 in genere) per ricavare i TDI nell’uomo.

1998La WHO ha suggerito come TDI per le diossine un valore di 1-4 pg TEQ/kg di peso corporeo al giorno.

2001Il Comitato Scientifico dell’Alimentazione Umana (SCF) ha stabilito una dose settimanale ammisibile di 14 pg e mensile di 70 pg TEQ/kg di peso corporeo.

POPs emergenti

Assenza limite di legge negli alimenti

Polibromodifenileteri – PBDE

Perfluorottano sulfonato– PFOS

Acido perfluoroottanoico– PFOA

Normativa

Premessa

È del 2002 la Raccomandazione CE 201/2002 in cui la CE ha prescritto per la prima volta le azioni da intraprendere per ridurre la presenza di diossine e PCB diossina-simili in alimenti e mangimi, prevedendo in seguito un piano di monitoraggio da parte degli Stati Membri comprendente, ove possibile, anche i PCB non diossina-simili.

Normativa diossine e PCB diossina simili in alimenti - Regolamento CE 1881/2006 (non ha bisogno di recepimento)

Regolamento CE 1259/2011 (modifica del Reg. 1881/2006)

Proposta introduzione normativa NDL-PCB(DG SANCO 2009)

..attuazione della proposta di introduzione del LM negli alimenti per la somma di 6 NDL-PCB indicatori, ovvero 28, 52, 101, 138, 153, 180.

Si basa sulla recente pubblicazione di studi che ne documentano gli effetti carcinogenici ed in generale ne caratterizzano gli aspetti tossicologici.

GLI IDROCARBURI POLICLICI AROMATICI

• Strutturalmente il naftalene si può considerare derivante dalla fusione di due molecola di benzene; α e β indicano le diverse posizioni sulla molecola

• Un IPA è planare, formato da una sequenza di atomi di C ibridati sp2, ciascuno con un orbitale Pz semioccupato

• Possiede un totale di 10 elettroni p, rispettando la regola di Hückel che definisce i composti aromatici in base al numero di elettroni del sistema coniugato (4n+2)

1

2

3

45

6

7

8

IPA: idrocarburi aromatici costituiti da due o più anelli benzenici fusi in un’unica struttura piana, attraverso coppie di atomi di carbonio condivisi fra anelli adiacenti.

IPA

Al’aumentare del numero di anelli benzenici aumenta il numero dei possibili composti:

n. anelli benzenici n. di idrocarburi possibili

5 226 887 3338 1448

o Ovviamente non tutti i congeneri sono presenti nell’ambiente in quantità rilevanti, o comunque tali da poter essere considerati degli inquinanti.

o Le regole generali per la nomenclatura dei composti superiori sono definite univocamente dalla IUPAC (http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/)

Wenzl T., Simon R., Kleiner J. and Anklam E. (2006). Analytical methods for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in food and the environment needed for new food legislation in the European Union. Trends in analytical chemistry, 25(7), 716-725.

IPA

Alcuni parametri chimico-fisici

Solubilità in acqua (mmol/L) Tensione di vapore (Pa, 25°C)

Naftalene 2.4x10-1 10.9

Crisene 1.3x10-5 5.7x10-7

Benzo[a]antracene 1.3x10-5

7.3x10-6

Benzo[a]pirene 1.5x10-5 8.4x10-7

Dibenzo[a,h]antracene 1.8x10-6 3.7x10-10

Benzo[g,h,i]perilene 2x10-5 6x10-8 Gli IPA sono solidi a temperatura ambiente ed hanno punti di ebollizione e di fusione elevati. La tensione di vapore di tali composti è generalmente bassa ed inversamente proporzionale al numero di anelli contenuti.

Gli IPA sono poco solubili o del tutti insolubili in acqua. La solubilità diminuisce all’aumentare del peso molecolare. Gli IPA sono altamente lipofili.

SORGENTI DI IPA

Gli IPA sono sottoprodotti della combustione di materia organica derivanti principalmente da fonti antropiche, ma anche naturali, inclusi tra i POPs dal 1998 (Danimarca)

Le sorgenti antropiche sono principalmente rappresentate dalle attività industriali legate alla combustione di combustibili fossili, agli impianti di produzione dell’energia, all’impiego di asfalti, agli sversamenti accidentali (e non) in mare, agli effluenti domestici, alle deposizioni atmosferiche di aerosol da combustione.

Le sorgenti naturali sono rappresentate dalla biosintesi effettuata dalle piante e dai batteri, dagli incendi dei boschi e dalle emissioni gassose durante le eruzioni vulcaniche.

INGRESSO NELLA CATENA ALIMETARE

IPA nell’uomoUn apporto importante è l’inalazione diretta di IPA volatili (n.C <= 4) e di particolato atmosferico recante IPA.

Fumo di sigaretta e inalazione di fumi in generale

Un contributo significativo è rappresentato dalla dieta

Gli IPA si formano durante la cottura dei cibi a temperature troppo elevate (tali da indurre il cracking), quando sono soggetti ad affumicatura, quando sono esposti alle deposizioni atmosferiche oppure a contatto con acque contaminate. Alimenti a rischio:

Cibi grigliati Cibi affumicati Vegetali a foglia larga, come lattuga e spinaci Alcuni prodotti ittici, come i mitili Etc..

EFFETTI SULLA SALUTE

Reattività IPALa differenza di reattività delle varie posizioni aumenta all’aumentare del numero di anelli.

In particolare gli IPA che rappresentano gli agenti (prob.) cancerogeni più potenti possiedono una regione di recesso (bay region) formata da una ramificazione nella sequenza di atomi degli anelli benzenici

ZONA DI RECESSO (BAY REGION)

Benzo[a]pirene

Gli IPA non sono di per sé agenti cancerogeni, ma lo sono alcuni derivati in cui essi vengono convertiti dall’organismo nel tentativo di renderli idrosolubili, e quindi più facilmente eliminabili.

Wenzl T., Simon R., Kleiner J. and Anklam E. (2006). Analytical methods for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in food and the environment needed for new food legislation in the European Union. Trends in analytical chemistry, 25(7), 716-725.

Tra gli SCF (CE) priority PAHs, ci sono 3 probabili cancerogeni (IARC, gruppo 2A):

• Benzo[a]pirene (futuro IARC 1A)

• Dibenzo[a,h]antracene

• Benzo[a]antracene

…e 5 possibili cancerogeni

(IARC, gruppo 2B):

• 5-metilcrisene

• Benzo[b]fluorantene

• Benzo[k]fluorantene

• Dibenzo[a,i]pirene

• Indeno[1,2,3-cd]pirene

Tossicità: sono riconosciuti dal recettore AHR (cfr. diossine) e penetrano all’interno delle cellule:

“ (…) benzo[a]pyrene was demonstrate to lead enzymes CYP1A1 (cytochrome P450, family 1, subfamily A, polypeptide 1, involved in metabolism of xenobiotics) and CYP1B1 (subfamily B) with formation of carcinogen-DNA adducts (Perera, Tang, Whyatt, Lederman and Jedrychowski, 2005; Keshava et al., 2005) “.

Gli altri IPA sono considerati sinergisti

IPA tossici

Trasformazioni metaboliche del BaP

L’epossido subisce un attacco nucleofilo da parte dell’acqua, con formazione di un diolo, più idrosolubile e quindi più facilemente eliminabile.

O

O

H2O

HO

OH

HO

OH

HO

OH

O

Benzo[a]piren-7,8-ossido

Benzo[a]piren-7,8-diidro-7,8-diolo

Una parte delle molecole del diolo vengono ulteriormente epossidate.

Si ritiene, comunemente, che sia questo diolo epossido la specie effettivamente cancerogena . . .

La prima trasformazione è la epossidazione nelle posizioni 7,8, le più reattive, che rappresentano la cosiddetta regione K.

Addotti covalenti IPA-DNA

HO

OH

O

O

NN

NN

NH2

O

H

O

H

H

H

H

P

O

-O

O-

HO

OH

O

NN

NN

NH

O

H

O

H

H

H

H

P

O

-O

O-

HO

Il diolo epossidico infatti viene legato al DNA attraverso attacco nucleofilo, ad esempio da parte della adenina. L’attacco covalente del grosso e planare IPA rappresenta un evidente danno per il DNA. La formazione di questo addotto provoca delle mutazioni e, con le mutazioni, una maggiore probabilità di cancerogenesi.Anche gli IPA possono fungere da intercalanti (s.44)

Questi addotti sono sfruttati per la fabbricazione di biosensori.

Normativa IPA in alimenti - Regolamento CE 1881/2006

Regolamento 835/2011 (modifica del Reg. CE 1881/2006)

Proposta nuovi limiti IPA

…attuazione della proposta di abbassamento del LM per il benzo[a]pirene in molti alimenti e l’introduzione del LM negli alimenti per la somma di benzo[a]pirene, benzo[a]antracene, crisene e benzo[b]fluorantene

Sommario e conclusioni

Le diossine, i PCB e gli IPA sono xenobiotici pericolosi ed ubiquitari che minacciano costantemente la salute umana;

La normativa è in continuo divenire, sia a livello comunitario che nazionale con conseguenze importanti nel campo dell’industria alimentare;

L’uomo viene a contatto con alcuni di essi per inalazione, ma tutti giungono all’uomo attraverso la dieta, motivo per cui il controllo alimentare è uno strumento essenziale per la tutela della salute pubblica.