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La diagnostica chimica per la qualità alimentare

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Presentazione sul tema: "La diagnostica chimica per la qualità alimentare"— Transcript della presentazione:

1 La diagnostica chimica per la qualità alimentare
G. Zappa ENEA-BIOTEC/SIC

2 Assunzione di sostanze nutritive in maniera bilanciata e appropriata alle condizioni di vita
Assunzione di sostanze ad effetto protettivo sulla salute (nutraceuticals) Alimenti e Salute Rischi per la salute degli operatori del settore Assunzione di sostanze nocive o tossiche (contaminanti esogeni) Assunzione di sostanze nocive o tossiche (contaminanti endogeni, additivi) ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

3 Assunzione di sostanze nutritive in maniera bilanciata e appropriata alle condizioni di vita
Assunzione di sostanze ad effetto protettivo sulla salute (nutraceuticals) Alimenti e Salute Rischi per la salute degli operatori del settore Assunzione di sostanze nocive o tossiche (contaminanti esogeni) Assunzione di sostanze nocive o tossiche (contaminanti endogeni, additivi) ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

4 ASSUNZIONE DI SOSTANZE NUTRITIVE
PAESI IN VIA DI SVILUPPO Patologie nutrizionali da carenza o iponutrizione (malnutrizione proteico-calorica primaria) legata alla indisponibilità di risorse alimentari PAESI INDUSTRIALIZZATI Malnutrizione secondaria (conseguente ad altra patologia) Ipernutrizione o mancato rispetto di corrette linee guida alimentari Esempi di PATOLOGIE la cui insorgenza è correlata ad un’ alimentazione non corretta ed errori dietetici: alcuni tumori malattie ischemiche cardio e cerebrovascolari diabete mellito di tipo 2 artrosi osteoporosi litiasi biliare sviluppo di carie dentarie gozzo da carenza iodica anemia sideropenica da carenza di ferro. ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

5 ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

6 Assunzione di sostanze nutritive (funzionali)
in maniera bilanciata e appropriata alle condizioni di vita La DIAGNOSTICA CHIMICA occorre per: Stabilire la qualità di un alimento in funzione del contenuto di sostanze nutritive Valutare l’influenza di alcune variabili (genetiche, pedoclimatiche, tecnologia di trasformazione, conservazione, procedure casalinghe di utilizzo/cottura/conservazione) Sviluppare nuove tecnologie di produzione/trasformazione/conservazione Stabilire valori di riferimento Etichettatura prodotti Esempi di ANALITI: Proteine, Vitamine, Carboidrati, Grassi (totali, saturi, mono e poli insaturi, colesterolo), Fibre (Solubili e insolubili), Ca, P, Mg, Na, K, S, I, F, Mn, Se, Cr Fe, Zn, Cu Alimenti e Salute ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

7 Assunzione di sostanze ad effetto protettivo sulla salute (nautriceuticals)
ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

8 Valutare l’influenza di alcune variabili
Assunzione di sostanze ad effetto protettivo sulla salute (nutraceuticals) La DIAGNOSTICA CHIMICA occorre per: Stabilire la qualità di un alimento in funzione del contenuto di nautraceuticals Valutare l’influenza di alcune variabili (genetiche, pedoclimatiche, tecnologia di trasformazione, conservazione, procedure casalinghe di utilizzo/cottura/conservazione) Sviluppare nuove tecnologie di produzione/trasformazione/conservazione e di estrazione Individuare le molecole attive Supportare gli studi sugli effetti e i meccanismi d’interazione biomolecolare Esempi di ANALITI: Polifenoli, Glucosinolati, Isotiocianati, Indoli, Carotenoidi (luteina, zeaxantina e Vitamina A), Flavonoli (quercetina), Ditioltioni, Vitamina C, Vitamina E ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

9 PROGETTO SCRIGNO Sviluppo e Caratterizzazione delle Risorse Genetiche Native in Ortifrutticoltura Identificazione delle risorse genetiche di specie orticole e frutticole impiegate per le produzioni tipiche mediterranee e valorizzazione di alcune caratteristiche salutistiche Attività chimico analitica ENEA: - Polifenoli totali (UV) - alfa-tocoferolo (HPLC) - elementi nutrizionali (ICP-OES) Influenza del: Genotipo Area geografica di produzione Caratteristiche pedoclimatiche ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

10 Sostanze ad azione protettiva presenti nelle BRASSICACEE
PROGETTO INAGRIMED Ricerche Integrate per l’Innovazione di Processo e di Prodotto nelle Filiere di Prodotti Tipici Mediterranei Sostanze ad azione protettiva presenti nelle BRASSICACEE Glucosinolati (glucorafanina) Isotiocianati (sulforafano) Indoli Carotenoidi (luteina, zeaxantina e Vitamina A) Flavonoli (quercetina) Ditioltioni Vitamina C Vitamina E ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

11 AZIONE ANTITUMORALE DEL SULFORAFANO e dei suoi precursori
Azione antitumorale svolta dal sulforafano, Trasformazione della glucorafanina in sulforafano grazie ad un enzima (la mirosinasi) presente sia nelle cellule vegetali che nella flora batterica intestinale umana. MIROSINASI Influenza del: Genotipo Area geografica di produzione Caratteristiche pedoclimatiche Modalità di conservazione e preparazione ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

12 Determinazione di sostanze naturali
(alfa-tocoferolo, polifenoli, sulforafano, ecc....) ESTRAZIONE Purificazione Determinazione quantitativa SPE Filtrazione Centrifugazione UV HPLC-UV o DAD HPLC-Fluor. HPLC-MS GC-MS Con solventi T e P ambiente ASE Soxhelet CO2 supercritica Collaborazione SIC e AGRO ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

13 ICP-OES: Analisi multielementare
Analisi qualitativa Analisi quantitativa multielementare Ca Sr K Mg B Na Rb ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa Li

14 Confronto tra il contenuto di macro e micro elementi
nel nocciolo e nel mandorlo Sviluppo di un modello di calcolo per la preparazione di idonei terreni di micropropagazione di CORYLUS AVELLANA Collaborazione SIC e GEN Alimenti e Salute ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

15 Assunzione di sostanze nocive o tossiche (contaminanti esogeni)
La DIAGNOSTICA CHIMICA occorre per: Stabilire la qualità di un alimento in funzione del contenuto di contaminanti Stabilire la rispondenza a limiti di legge, valori guida, ecc.. Valutare il rischio di esposizione per il consumatore Individuare l’origine dell’inquinante Valutare l’influenza di alcune variabili (genetiche, pedoclimatiche, pratiche agronomiche, ecc..) sulla biodisponibilità dei contaminanti e il loro trasferimento nella catena alimentare Esempi di ANALITI: IPA, PCBs e DIOSSINE, Cd, Pb, Hg, As, V, Cr, Ni Alimenti e Salute ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

16 Assunzione di sostanze nocive o tossiche (contaminanti endogeni)
La DIAGNOSTICA CHIMICA occorre per: Stabilire la qualità di un alimento in funzione del contenuto di contaminanti Stabilire la rispondenza a limiti di legge, valori guida, ecc.. Valutare il rischio di esposizione per il consumatore Individuare l’origine dell’inquinante Valutare l’influenza di alcune variabili (genetiche, pedoclimatiche, pratiche agronomiche, ecc..) sulla biodisponibilità dei contaminanti e il loro trasferimento nella catena alimentare Esempi di ANALITI: Residui antiparassitari, Residui farmaci veterinari, Nitrati, Micotossine, 3-monocloropropandiolo, Acrilammide, Contaminanti da materiali a contatto, IPA, Cd, As, ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

17 ANALITI TECNICHE ANALITICHE
IPA Cromatografiche HPLC-spettrofluorimetro GC-MS PCB e DIOSSINE HRGC-HRMS Metalli pesanti Spettroscopiche F-AAS, ET-AAS, ICP-AES Pesticidi GC, GC-MS, HPLC, HPLC-MS, IC Farmaci veterinari HPLC-MS Nitrati IC Micotossine HPLC, HPLC-MS Acrilammide GC-ECD, HPLC-UV 3-Monocloropropandiolo ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

18 Nitrati (spinaci e lattuga)
REGOLAMENTO (CE) N. 466/2001 DELLA COMMISSIONE dell’8 marzo 2001 e successive modifiche che definisce i tenori massimi di taluni contaminanti presenti nelle derrate alimentari Nitrati (spinaci e lattuga) Micotossine (Arachidi, frutta secca, cereali, latte) Metalli pesanti (Pb e Cd in alimenti vari; Hg nei prodotti ittici) 3-monocloropropandiolo-1,2 (3-MCPD) (proteina vegetale idrolizzata e salsa di soia) ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

19 MINISTERO DELLA SALUTE ORDINANZA 18 settembre Tenori massimi tollerabili di idrocarburi policiclici aromatici nell'olio di sansa di oliva e nell'olio di sansa di oliva raffinato. Il tenore massimo tollerabile, per ciascuno degli idrocarburi policiclici aromatici di seguito riportati, nell'olio di sansa di oliva e nell'olio di sansa di oliva raffinato non deve essere superiore a due microgrammi per chilogrammo: benzo(a)pirene; benzo(e)pirene; benzo(a)antracene; benzo(b)fluorantene; benzo(k)fluorantene; dibenzo(a,h)antracene; benzo(g,h,i)perilene; indeno(1,2,3-c,d)pirene. ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

20 Il carico di diossina negli animali deriva essenzialmente dai mangimi.
RACCOMANDAZIONE DELLA COMMISSIONE del 4 marzo 2002 relativa alla riduzione della presenza di diossine, furani e PCB nei mangimi e negli alimenti Più del 90 % dell'esposizione umana alla diossina proviene dagli alimenti. Gli alimenti di origine animale contribuiscono di norma per circa l'80 % all'esposizione complessiva. Il carico di diossina negli animali deriva essenzialmente dai mangimi. ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

21 RACCOMANDAZIONE DELLA COMMISSIONE del 4 marzo 2002
OBIETTIVI DELLA STRATEGIA La strategia si prefigge i seguenti obiettivi: valutare l’attuale situazione ambientale e dell’ecosistema; ridurre l’esposizione umana alle diossine e ai PCB a breve termine e mantenere a livelli sicuri l’esposizione umana nel medio-lungo termine; ridurre gli effetti delle diossine e dei PCB sull’ambiente. Gli obiettivi quantitativi sono: ridurre i livelli dell’intake umano al di sotto di 14 picogrammi WHO-TEQ/kg di peso corporeo alla settimana. ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

22 MANGIMI o componenti di mangime
LIVELLO D'AZIONE PER LE DIOSSINE(PCDD + PCDF) componenti di origine vegetale, 0,50 ng OMS-PCDD/F-TEQ/kg Minerali, Leganti, Elementi traccianti Grassi animali 1,2 ng OMS-PCDD/F-TEQ/kg Altri prodotti provenienti da animali terrestri (latte, latticini, uova e derivati) Olio di pesce 4,5 ng OMS-PCDD/F-TEQ/kg Pesce, altri animali marini, i loro prodotti sottoprodotti, ad eccezione dell'olio di pesce 1,0 ng OMS-PCDD/F-TEQ/kg Mangimi composti, 0,4 ng OMS-PCDD/F-TEQ/kg Mangimi per pesci e mangimi per animali da compagnia 1,5 ng OMS-PCDD/F-TEQ/kg ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

23 Carni e prodotti carnei provenienti da: — Ruminanti (bovini, ovini)
— Pollame e selvaggina d'allevamento — Suini Fegato e prodotti derivati 1,5 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso 0,6 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso 4 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso Muscolo di pesce e prodotti della pesca 3 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g peso fresco Latte, latticini, grasso di burro 2 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso Uova di gallina e ovoprodotti 2,0 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso Oli e grassi Grasso animale - di ruminanti - di pollame e selvaggina d'allevamento - di suini - grassi animali misti Olio vegetale Olio di pesce 0,5 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso Frutta, Verdura e Cereali 0,4 ng OMS-PCDD/F-TEQ/kg prodotto ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

24 Determinazione di elementi tossici negli alimenti
Dissoluzione Identificazione e determinazione quantitativa ET-AAS ICP-AES ICP-MS Sistemi di digestione microonde alta pressione Riferibilità dei risultati: Materiali di riferimento, Taratura strumentazione Validazione metodi ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa Nuovo metodo analitico per l’analisi diretta dei solidi: Laser ablation + ICP-OES

25 Determinazione di elementi tossici nell’ecoagroesistema
ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

26 (As: 20 ppm Cd: 2 ppm; Ni: 120 ppm Pb: 100 ppm; V: 90 ppm)
Concentrazioni misurate e tenore di Cd, Ni e Pb in terreni non inquinati (Fonte: Ferraresi A., Corticelli C., 2002.) concentrazione in terreni agricoli non inquinati (ppm) Livello di attenzione Min. Max. Media (ppm) Cadmio 0,5 0,7 0,6 1,7 - 5 Nichel 3 120 50 Piombo 2 100 18 ppm Rapporto tra concentrazioni misurate e i limiti previsti dal D.M. 471 /1999 (As: 20 ppm Cd: 2 ppm; Ni: 120 ppm Pb: 100 ppm; V: 90 ppm) Limite D.M. 471/99 ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

27 Biodisponibilità di elementi tossici nei suoli
Estrazioni selettive Acido acetico ICP-AES NH2OH HCl H2O2 CH3COONH4 Attività in corso: Coltivazione in suoli contenenti differenti specie di elementi tossici (in forma più o meno solubile) Applicazione delle metodologie analitiche di estrazione selettiva dai suoli Irrigazione con acqua a differente acidità Determinazione del contenuto di elementi tossici nella parte aerea e radicale delle piante ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

28 Determinazione di PCBs e Diossine in alimenti
Metodo EPA Determinazione di PCBs e Diossine in alimenti Pretrattamento dei campioni IDENTIFICAZIONE e determinazione QUANTITATIVA mediante diluizione isotopica HRGC/HRMS ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

29 Progetto di ricerca corrente Ministero della Salute 009/2001
PREPARAZIONE E CERTIFICAZIONE DI MATERIALI DI RIFERIMENTO PER L’ANALISI DI PCDDs E PCDFs NEGLI ALIMENTI ZOOTECNICI E DI ORIGINE ANIMALE. DEFINIZIONE DI STRATEGIE DI SORVEGLIANZA IN CASO DI EMERGENZA DOVUTA A CONTAMINAZIONE DA DIOSSINE Progetto di ricerca corrente Ministero della Salute 009/2001 IZS Abruzzo e Molise (coordinatore) ISS ENEA PREPARAZIONE DI MATERIALI DI RIFERIMENTO Mangime per pesci Burro ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

30 Materiali di riferimento
Materiali di provata stabilita e omogeneità certificati per una o più proprietà (es. contenuto di una o più sostanze) da impiegare per la taratura della strumentazione, la validazione dei metodi, la verifica dell’accuratezza dei risultati COMPARABILITA’ E RIFERIBILITA’ DEI RISULTATI ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

31 ATTIVITA’ ENEA SUI MATERIALI DI RIFERIMENTO
PREPARAZIONE DI LOTTI OMOGENEI E STABILI CERTIFICAZIONE dei MATERIALI di RIFERIMENTO Certificazione di sostanze di tartura con metodi primari Partecipazione a campagne interlaboratorio internazionali per la certificazione di “matrix materials” ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

32 FACILITIES per la preparazione di MATERIALI DI RIFERIMENTO:
TRISAIA: impianto per 1000 aliquote CASACCIA: Impianto per 200 aliquote liofilizzati 3 LINEE liquidi ENEA 13/05/04 polveri BIOTEC/SIC G. Zappa

33 PROGETTO SIA: realizzazione impianto TRISAIA per la preparazione di MATERIALI DI RIFERIMENTO per il settore AGROALIMENTARE Alimenti e Salute ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

34 Rischi per la salute degli operatori agricoli
esposizione a fitofarmaci ESPOSIZIONE PER INALAZIONE Durante o immediatamente dopo il trattamento ESPOSIZIONE PER CONTATTO CUTANEO In relazione alle necessità di rientro in serra, nel giorno stesso o nei giorni seguenti il trattamento, per compiere le necessarie operazioni colturali, quali: legatura, cimatura, scacchiatura, raccolta. ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

35 Pesticides Re-entry Dermal Exposure of Workers in Greenhouses
Attività di ricerca svolta su incarico I.S.P.E.S.L.: Il rischio di esposizione a fitofarmaci per contatto cutaneo nelle attività di coltivazione in serra Pesticides Re-entry Dermal Exposure of Workers in Greenhouses ENEA - Italian National Agency for New Technologies, Energy and Environment (C.R. Casaccia, Rome, Italy) V. Caffarelli, A. Correnti, R. Gatti, F. Musmeci, L. Triolo, M. Vita, G. Zappa ISPAVE - Plant Pathology Research Institute (Rome, Italy) E. Conte, G. Morali ISPESL - National Institute of Occupational Safety and Prevention (Monteporzio Catone, Rome, Italy ) G. Spagnoli, G. Tranfo Presentato al 56th International Symposium on Crop Protection

36 Dose giornaliera assorbita per via dermica
dove: D = stima della dose giornaliera assorbita per via dermica ( mg/Kg peso corporeo/giorno) DFR = Residuo fogliare asportabile (mg/cm2) Ct = Coefficiente di trasferimento ( cm2/ora) t= ore di lavoro giornaliere Ca= coefficiente di assorbimento attraverso la pelle ( 0,1 – 1 ) P = Peso corporeo (Kg) Nel calcolo si è considerato un peso medio corporeo di 70 Kg e 8 ore lavorative. ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

37 Residuo Fogliare Asportabile (DFR)
DFR = Residuo Fogliare Asportabile (mg/cm2) Q = Quantità di residuo su foglia (mg) Sf = Superficie fogliare (cm2) ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

38 Procedura per misurare DFR
Campionamento fogliare Campionamento fogliare Misura peso campione Lavaggio con CH3CN Misura peso singole foglie Digitalizzazione immagini CONCENTRAZIONE DILUIZIONE Con CH3CN EVAPORAZIONE SOTTO VUOTO Analisi d’immagine Residuo ripreso con acetone ANALISI HPLC Funzione Superficie Vs Peso ANALISI GC Q DFR Superficie foliare ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

39 ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa
Tabella 13: Comdizioni analitiche utilizzate per la tecnica GC Principio attivo Coltura CONDIZIONI ANALITICHE GAS CROMATOGRAFICHE Rivelatore Colonna (*) programma termico (**) Intervallo di lavoro (mg/ml) tempo di ritenzione (min) ACRINATRINA Pomodoro ECD COL_B PR3 0,05-1 16 CLOROTALONIL 0,02-2 4,33 DELTAMETRINA 0,056-2,26 23,49 DICLOFLUANIDE 0,05-1,02 5,97 LAMBDA-CIALOTRINA 0,05-2,14 15,79 FENARIMOL Cetriolo 0,02-2,08 15,65 TETRADIFON Fragola 0,05-2,05 14,66 DINOCAP isoterma T=250°C 0,1-2,10 da 6,8 a 8,5 METALAXIL Cetriolo e Pomodoro NPD COL_A PR1 0,2-2,02 5,8 AZOXYSTROBIN PR2 0,2-2 8,4 CHLORPYRIFOS 0,2-2,26 6,6 * Caratteristiche colonne ** Programmi di temperatura Sigla colonna Tipo Lunghezza (m) diametro (mm) spessore film (m) COL_A CP SIL 5CB 30 0,53 1,5 COL_B DB-5 15 To (°C) to (min) Rampa (°C min-1) T1 (°C) t1 (min) PR1 210 1 5 250 PR2 280 320 2 PR3 200 290 10 ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

40 Persistenza Tetradifon su foglie di FRAGOLA
ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

41 CONFRONTO tra DOSE ASSORBITA STIMATA E AOEL
AOEL= Acceptable Operator Eposure Level ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

42 STIMA DEI TEMPI DI RIENTRO
Coltura Principio attivo Tempo di rientro (giorni) Cetriolo Fenarimol Azoxistrobin Metalaxil 2 Pomodoro Acrinatrina 1 4 Clorpirifos etile 3 Fragola Tetradifon 8 ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

43 ACPA – Associazione Cittadini per l’Ambiente ENEA ISPaVe
NUOVA ATTIVITA’ FINANZIATA DA ISPESL (in corso): “Sviluppo di Tecnologie biologiche in alternativa all’impiego dei fitofarmaci per la difesa fitosanitaria delle colture in serra (ricerca ISPESL B20/DIL/01) ACPA – Associazione Cittadini per l’Ambiente ENEA ISPaVe Attività previste: Confronto tra le metodologie di stima diretta e indiretta dell’esposizione cutanea a fitofarmaci nella coltivazione in serra del pomodoro Valutazione dei benefici (per i consumatori, per l’ambiente e per la salute degli operatori agricoli) nell’impiego di tecnologie di difesa alternative ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa

44 Laboratorio Chimica Analitica
Nutrizionali Nutraceuticals Rischi per la salute degli operatori del settore Laboratorio Chimica Analitica Contaminanti ambientali Supporto ad altre unità ENEA (SOLTERM e FUS) Residui antiparassitari Materiali di riferimento ENEA 13/05/04 BIOTEC/SIC G. Zappa


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