fonti ambientali e contaminazione degli alimenti

Fonti ambientali e contaminazione

degli alimenti

Ettore Zuccato

Laboratorio di Tossicologia della Nutrizione, Dipartimento Ambiente e Salute

IRCCS Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri, Milano

29/10/2015 1Informazione & documentazione

Contaminanti alimentari

• Contaminanti chimici sostanze chimiche

• Contaminanti biologici batteri, virus

• Contaminanti chimici: sostanze chimiche (tossiche) che • Contaminanti chimici: sostanze chimiche (tossiche) che

contaminano gli alimenti attraverso vie di ingresso, per lo più

relazionate all’ambiente acqua, aria, suolo

29/10/2015 Informazione & documentazione 2

Contaminanti ambientali e

alimenti• CONTAMINANTI AMBIENTALI sono sostanze chimiche che sono presenti

nell’ambiente in cui l’alimento è prodotto (aria, acqua, suolo), raccolto, trasportato, immagazzinato, impacchettato, processato e consumato. Il contatto fisico dell’alimento con il suo ambiente ha come risultato la sua contaminazione.

• Le possibili fonti di contaminazione includono:

• Aria: radionuclidi (137Cesio, 90Stronzio), Idrocarburi policiclici aromatici(IPA)

• Acqua: arsenico, mercurio• Acqua: arsenico, mercurio

• Suolo: cadmio, nitrati, perclorati

• Ubiquitari: Diossine, Bifenili Policlorurati (PCB)

• Agrochimici: sono sostanze chimiche utilizzate nelle pratiche agricole e nell’allevamento animale con lo scopo di aumentare la produzione e ridurre i costi: Pesticidi (Insetticidi, erbicidi, rodenticidi), regolatori di crescita, farmaci veterinari (nitrofurani, fluorochinoloni, cloramfenicolo).

• Tossine naturali: micotossine (aflatossine), fitoemoagglutinine, alcaloidi , tossine fungine, sgombrotossine, tetrodotossine.


Contaminanti ambientali e alimenti

• Packaging : antimonio, stagno, piombo, sostanze perfluorurate (PFOS, PFOA),

benzofenoni, isopropiltioxantone (ITX), bisfenolo A

• Cottura/preparazione : sono originate durante la preparazione dei cibi

(riscaldamento, fermentazione). Non sono presenti nell’alimento originale e sono

formati da reazioni chimiche tra le sostanze naturalmente presenti e quelle

aggiunte durante le fasi di processo. La formazione di queste sostanze non può aggiunte durante le fasi di processo. La formazione di queste sostanze non può

essere eliminata ma ridotta mediante ottimizzazione dei processi tecnologici:

nitrosamine, IPA, amine eterocicliche, istamina, acrilamide, furano

• Residui metallici possono migrare dalle apparecchiature produttive agli alimenti

durante le fasi di trasformazione.


Sostanze Tossiche negli alimenti

Sostanze tossiche naturali Sostanze tossiche artificiali

Tossine Fattori tossici naturali Volontarie Involontarie

(lecite, illecite)


Tossina

botulinica

Micotossine

Fitati

Saponine

Gozzigeni

Estragolo

Safrolo

Alcaloidi

Nitrosamine

Amine pressorie

Acrilamide

Furano

Coadiuvanti

Additivi

Residui

Residui

Pesticidi Materiali

a

Diossine

Dibenzofurani

PCB IPA Farmaci

Metalli

pesanti

Altri


a

contatto

Dibenzofurani

pesanti

Pb

Cd

Hg

As

Cr

ITX

Stirene

Difenileteri

Acrilamide

Furano

PRIORITY CONTAMINANTS FOR TOTAL DIET STUDIESContaminant Groups (GEMS/Food World Health

Organization)

Pesticides Aldrin/dieldrin DDT (complex) Endosulfan Endrin

Heavy Metals Cadmium Lead Mercury (organic)

Industrial Chemicals Polychlorinated biphenyls Polybrominated diphenyls

Mycotoxins Aflatoxins Patulin Fumonisin B1 Ochratoxin A

Byproduct by Cooking Acrylamide

Endrin Hexachlorcylohexane Hexachlorobenzene Heptachlor Diazinon Fenitrothion Malathion Parathion Methyl parathion Dithiocarbamates

(organic) Arsenic (inorganic)

diphenyls Dioxins (including related Dibenzofurans)

Ochratoxin A


Diossine e PCB

• Le diossine sono un prodotto secondario di processi chimici industriali (lavorazione del cloro e prodotti clorurati, lavorazione della carta) e da processi termici di incenerimento e combustione di tipo stazionario (inceneritori per rifiuti, industria dell'acciaio, produzione energetica a combustibile fossile) e di tipo diffuso (emissioni autoveicolari e da riscaldamento domestico, incendi, eruzioni vulcaniche).eruzioni vulcaniche).

• Contaminano l’aria e per ricaduta il terreno e la vegetazione. Sono lipofile e si accumulano nel grasso animale

• A differenza delle diossine, i PCB sono stati prodotti per decenni prima del bando della loro vendita e uso, nel 1985 nella Comunità Europea, e nel 1988 in Italia, a causa della loro tossicità.


Tossicità delle sostanze

chimiche

(Eaton and Klaassen, 2001)

Agente DL50 mg/kg peso

corporeo

Alcool etilico 10.000

Cloruro di sodio 4.000

Solfato ferroso 1.500

Morfina solfato 900

Esistono sostanze chimiche prodotte dall’uomo (ad esempio le diossine) che

Morfina solfato 900

Fenobarbital sodico 150

Stricnina solfato 2

Nicotina 1

Diossina (TCDD) 0.001

Tossina botulinica 0.00001

esempio le diossine) che sono molto più tossiche di alcuni noti veleni naturali, come la stricnina.

Esistono però altrettante sostanze naturali (ad esempio la tossina botulinica) che sono molto più tossiche della diossina.


Diossine e PCB

• Il 95% dell'esposizione umana alle diossine e

ai PCB diossinosimili deriva dagli alimenti

• circa l’80-90% dell'assunzione per via

alimentare è riconducibile ai prodotti di alimentare è riconducibile ai prodotti di

origine animale.


Contributo relativo delle principali classi di alimenti all’esposizione totale

a diossine e PCB diossino-simili nella popolazione generale dell’Unione

Europea (EU-SCOOP, 2000)

Latte e derivati

Cereali, verdura,

frutta 6-26% derivati 16-39%

Carne e derivati 6-32%

Pesce e derivati 11-63%

frutta 6-26%

Workshop “Un ambiente pulito per cibi sani”

Contributo degli alimenti all’assunzione di PCB diossino-simili in Giappone

(Tsutsumi T, 2001)

13% 2%2%Pesce

83%

13% 2%2%

Carne e uova

Latte e derivati

Altri alimenti ebevande

Workshop “Un ambiente pulito per cibi sani”

Effetti di diossine e PCB sulla salute

• Le principali patologie connesse all’esposizione dell’uomo alle diossine sono correlate per lo più a fenomeni di contaminazione acuta tipica di eventi accidentali o esposizioni professionali.

• Studi condotti su animali e sull’uomo evidenziano le alterazioni a carico del sistema immunitario indotte da diossine anche a dosi molto limitate. Tali alterazioni consistono nella riduzione e nel danneggiamento della popolazione dei linfociti

• Altri studi evidenziano come l’azione delle diossine può essere particolarmente dannosa durante lo sviluppo fetale, determinando alterazioni a lungo termine.

• Altri importanti effetti delle diossine si riscontrano a livello del sistema endocrino; tali contaminanti vengono infatti classificati tra i modulatori endocrini, termine che indica “un agente esogeno che interferisce con produzione, rilascio, trasporto, metabolizzazione, legame, azione o eliminazione di ormoni naturali del corpo, responsabili del mantenimento trasporto, metabolizzazione, legame, azione o eliminazione di ormoni naturali del corpo, responsabili del mantenimento dell’omeostasi e della regolazione dei processi riproduttivi e di sviluppo”.

• Nei feti esposti a concentrazioni di diossine pari o lievemente superiori ai valori di base durante la fase gestazionale sonostati riscontrati effetti sullo sviluppo del sistema nervoso e sulla neurobiologia del comportamento, oltre che effetti sull’equilibrio ormonale della tiroide.

• La TCDD è stata riconosciuta quale agente cancerogeno per l’uomo (classificata gruppo 1) dall’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro.

• L’esposizione cronica subletale alla TCDD provoca un accumulo di porfirine nel fegato (porfiria) milza e reni.

• La TCDD è irritante per gli occhi, la cute (cloracne) e il tratto respiratorio.

• Può determinare effetti, anche in tempi ritardati rispetto all’esposizione, sul sistema cardiovascolare, sul tratto gastrointestinale, sul fegato, sul sistema nervoso e sul sistema endocrino.


Daily Intake di PCB totali

mg/persona/giorno(Zuccato et al.)

Popolazione studiata

Tipo di studio Riferimento bibliografico

PCB totali µµµµg /persona/giorno

Italia Duplicate diet Zuccato et al, 1999 3,72

UK Market basket Duarte et al., 1994 0,53

Germania Occidentale

Market basket Georgii et al, 1989 4,1

Finlandia Market basket Moilanen et al., 14 Finlandia Market basket Moilanen et al., 1986

14

Australia

Market basket Kannan et al., 1994 6,9

US

Market basket FDA, 1989 1,6

Giappone Market basket Matsumoto et al., 1988

4,3

Vietnam

Market basket Kannan et al., 1992 3,7

Tailandia

Market basket Tanabe et al., 1991 1,5

India Market basket Kannan et al., 1992 0,86 Workshop “Un ambiente pulito per cibi sani”

Esposizione media a diossine e PCB dioxin-like per via alimentare

in Europa

Diossine 0.4-1.5 pg TEQ/kg bw/day

PCB dioxin-like 0.8-1.5 pg TEQ/kg bw/day

Totale (anno 1995-2000) 1.2-3.0 pg TEQ/kg bw/day EU Scoop data-base , 2000Totale (anno 1995-2000) 1.2-3.0 pg TEQ/kg bw/day EU Scoop data-base , 2000

Totale (anno 2010) 0.57-2.54 pg TEQ/kg bw/day EFSA Journal, 2012

TDI (tolerable daily intake) 2 pg pg TEQ/kg bw/day

(TWI 14 pg TEQ/kg bw/week)

May 2001


I livelli di diossine sono in diminuzione (sia i livelli ambientali che, automaticamente, quelli nel cibo)

• Negli USA, le diossine rilasciate nell’ambiente da fonti industriali sono diminuite significativamente negli ultimi 20 anni.

• I livelli di diossine misurati nell’uomo sono diminuiti anch’essi in misura paragonabile alla riduzione dei livelli ambientali.

• Secondo il Center for Disease Control (CDC) (Fourth National Report on Human Exposure to Environmental Chemicals, 2009) I livelli di diossina nel sangue umano si sono ridotti di più dell’80% dagli anni 80 ad oggi.



Hagenmeier and Walczok (1996), Ferrario et al., (1998) and Lorber (2002)

Come ridurre ulteriormente

l’esposizione personale a diossine

(la giusta scelta alimentare)

• La scelta di una dieta bilanciata, a basso contenuto di grassi

animali aiuta il consumatore a ridurre l’esposizione a diossine

dagli alimenti, dato che le diossine sono principalmente dagli alimenti, dato che le diossine sono principalmente

presenti nei grassi animali (le diossine sono lipofile).

• Le linee guida includono la raccomandazione di:

– Ridurre il consumo di carne, scegliere tagli magri, eliminare il grasso

visibile

– Preferire latte e prodotti caseari “low-fat”


Metalli pesanti e alimenti


Mercurio e alimenti

• Il mercurio è un metallo rilasciato nell’ambiente sia da fonti naturali che da attività antropiche.

• Può essere presente come mercurio metallico, mercurio inorganico e mercurio organico

• Il metilmercurio è la forma di mercurio organico più comune nella catena alimentare.


Mercurio totale per gruppi

di alimenti (EFSA, 2014)

Cereali

Verdura

Tuberi

Legumi

Frutta

carne

pesce

prodotti caseari

uova

dolciumi

grassi animali e vegetali

La maggior parte dell’esposizione

alimentare a mercurio è legata al

consumo di pesce

I pesci “predatori” di grosse succhi di frutta

bevande

bevande alcooliche

acqua

erbe e spezie

infant food

special nutrition products

Alimenti compositi

snacks

I pesci “predatori” di grosse

dimensioni, tra cui il pescespada, gli

squali e il tonno sono quelli a maggior

contenuto di mercurio


Mercurio e alimenti

• L’EFSA CONTAM Panel ha fissato il “tolerable weekly intake” (TWI) a 4 μg/kg b.w. per il mercurio inorganico, e 1.3 μg/kg b.w. metilmercurio .

• L’esposizione alimentare media in Europa supera il valore soglia per il metilmercurio in alcuni gruppi di età: adolescenti e bambini.

• Anche in tutti gli altri gruppi di età i forti consumatori di pesce possono superare il valore di TWI anche di 6 volte.

Questo gruppo può includere sia donne le in gravidanza (che i loro bambini), che rappresentano il gruppo più vulnerabile.

• Le misure per la riduzione del metilmercurio devono però tenere in considerazione anche l’effetto benefico del consumo di pesce (il consumo di pesce fornisce gli omega3 indispensabili per lo sviluppo neuronale del bambino)


Un esempio pratico, il pesce

(mercurio e PCB)

• Tra i pesci a rischio per l’elevato contenuto di mercurio ci sono il tonno di grossa taglia e lo spada. I più piccoli, come le alici, hanno vita breve e accumulano molte meno sostanze nocive.

• Un chilo di pesce spada può contenere da 1.470 a 1.660 picogrammi di tossicità equivalente di diossina e PCB (S. Focardi) . La dose tollerabile, per una donna di 50 chili, è di 700 picogrammi a settimana.

• Anche per il metilmercurio il rischio riguarda soprattutto i pesci di grossa taglia (oltre i 50 chili): da uno studio dell'INRAN sul tonno rosso dei mari italiani emerge che consumandone un kg in sette giorni si supera il limite settimanale consentito (0,3 microgrammi per chilo di peso corporeo).

• Mercurio e diossine/PCB esercitano effetti tossici particolarmente nei soggetti in via di sviluppo, in particolar modo nel feto. Alle donne in gravidanza viene consigliato di limitare il consumo di questi pesci a una porzione a settimana.


Prodotti fitosanitari

(pesticidi) e alimenti• In Europa 29 Paesi eseguono due programmi di monitoraggio : un

programma nazionale, progettato da ciascun paese, e un programma coordinato a livello UE, nell’ambito del quale tutte le autorità preposte al controllo alimentare monitorano lo stesso “paniere” di prodotti alimentari.

• Nel 2013 sono stati analizzati 80 967 campioni di un’ampia varietà di prodotti alimentari per rilevare 685 pesticidi. di prodotti alimentari per rilevare 685 pesticidi.

• il 54,6% dei campioni era privo di residui rilevabili;

• il 97,4% dei campioni analizzati rientrava nei limiti di legge;

• l’1,5% superava i limiti di legge, dando così l’avvio a sanzioni legali o amministrative nei confronti degli operatori del settore alimentare responsabili;

• Residui di più di un pesticida (residui multipli) sono stati rilevati nel 27,3% dei campioni.


Pesticidi: I livelli sono in

diminuzione


Contaminanti alimentari

“emergenti”

• Mentre molti contaminanti alimentari sono

conosciuti ormai da decenni, esistono altri

contaminanti scoperti solo di recente.

• Sono i cosiddetti “contaminanti emergenti” che

includono sostanze quali acrylamide, furan, benzene,

perchlorate, perfluorooctanoic acid (PFOA), 3-

monochloropropane-1,3-diol (3-MCPD), 4-

hydroxynonenal, and (4-HNE).


Acrilamide negli alimenti (European Commission, 3 July 2002 )

Food/Product group Acrylamide levels (µg/kg) Mean Range Number of sample Crisps potato 1312 170-2287 38 Chips potato 537 <50-3500 39 Batter based products 36 <30-42 2 Bakery products 112 <50-450 19 Biscuits, crakers, toasts 423 <30-3200 58 Breakfast cereals 298 <30-1346 29 Breakfast cereals 298 <30-1346 29 Crisps corn 218 34-416 7 Bread, soft 50 <30-162 41 Fish and seafood products

35 30-39 4

Poultry or game 52 39-64 2 Instant malt drink 50 <50-70 3 Chocolate powder 75 <50-100 2 Coffee powder 200 170-230 3 Beer <30 <30 1


ITX negli alimenti (EFSA Journal 2005, 293)

PRODUCT Number of

samples

Number of

lots

ITX (µg/L)

Starter formula 4 4 120-262

Growing up milk 9 7 143-305

Growing up milk

(for 12 months on)

2 2 74-445

Flavoured milk 1 1 600

PRODUCT Fat content

(%)

Pack size

(ml)

ITX (µg/L) EHDAB (µg/L)

UHT milk 3.8 1000 142 71

UHT milk 1.5 1000 177 92

UHT milk 0.1 1000 54 27

Soy milk 1.5 1000 219 134

Soy milk vanilla 1.5 1000 170 90

Soy milk & juice 0.6 1000 137 71

Chocolate milk 2.9 200 295 148


I controlli

• Nazionali (ISS, Ministero salute, associazioni di

consumatori)

• Internazionali (CE, EFSA)

• E’ una situazione “sotto controllo”; esistono

regole, leggi e possibilità di farle rispettare, ai

fini della tutela della salute del consumatore.


Contaminanti alimentari,

ambiente e salute

• Livello “rischio 0” non esiste

• L’inquinamento ambientale e quindi di riflesso dei cibi da parte di contaminanti “storici” sembra essere in diminuzione.

• L’avanzamento tecnologico e il miglioramento dei controlli ci permette però di identificare (e regolamentare) sempre “nuovi” contaminanti

• La nostra sicurezza si basa sulla sorveglianza e sulle misure di riduzione dei • La nostra sicurezza si basa sulla sorveglianza e sulle misure di riduzione dei livelli di inquinamento ambientale (esempio diossine) e dei livelli “accettabili” negli alimenti (MRL di pesticidi, diossine, PCB, metalli pesanti)

• Le linee guida suggeriscono di prestare attenzione al consumo di alcuni prodotti “critici” (esempio i grossi pesci predatori come pesce spada e tonno)

• La paura dei contaminanti non ci deve portare a ridurre il consumo di alimenti basilari, come la frutta e la verdura o il pesce

• Riduciamo l’esposizione variando la dieta


fonti ambientali e contaminazione degli alimenti

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