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

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Presentazione sul tema: "La diagnostica chimica per la qualità alimentare G. Zappa ENEA-BIOTEC/SIC."— Transcript della presentazione:

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

2 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa2 Alimenti e Salute Assunzione di sostanze ad effetto protettivo sulla salute (nutraceuticals) Assunzione di sostanze nocive o tossiche (contaminanti esogeni) Assunzione di sostanze nocive o tossiche (contaminanti endogeni, additivi) Rischi per la salute degli operatori del settore Assunzione di sostanze nutritive in maniera bilanciata e appropriata alle condizioni di vita

3 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa3 Alimenti e Salute Assunzione di sostanze ad effetto protettivo sulla salute (nutraceuticals) Assunzione di sostanze nocive o tossiche (contaminanti esogeni) Assunzione di sostanze nocive o tossiche (contaminanti endogeni, additivi) Rischi per la salute degli operatori del settore Assunzione di sostanze nutritive in maniera bilanciata e appropriata alle condizioni di vita

4 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa4 ASSUNZIONE DI SOSTANZE NUTRITIVE 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. PAESI INDUSTRIALIZZATI Malnutrizione secondaria (conseguente ad altra patologia) Ipernutrizione o mancato rispetto di corrette linee guida alimentari PAESI IN VIA DI SVILUPPO Patologie nutrizionali da carenza o iponutrizione (malnutrizione proteico-calorica primaria) legata alla indisponibilità di risorse alimentari

5 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa5

6 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa6 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

7 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa7 Assunzione di sostanze ad effetto protettivo sulla salute (nautriceuticals)

8 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa8 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 A NALITI: Polifenoli, Glucosinolati, Isotiocianati, Indoli, Carotenoidi (luteina, zeaxantina e Vitamina A), Flavonoli (quercetina), Ditioltioni, Vitamina C, Vitamina E

9 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa9 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 - Polifenoli totali (UV) - alfa-tocoferolo (HPLC) - elementi nutrizionali (ICP-OES) Influenza del: Genotipo Area geografica di produzione Caratteristiche pedoclimatiche Attività chimico analitica ENEA:

10 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa10 PROGETTO INAGRIMED Ricerche Integrate per l’Innovazione di Processo e di Prodotto nelle Filiere di Prodotti Tipici Mediterranei Glucosinolati (glucorafanina) Isotiocianati (sulforafano) Indoli Carotenoidi (luteina, zeaxantina e Vitamina A) Flavonoli (quercetina) Ditioltioni Vitamina C Vitamina E Sostanze ad azione protettiva presenti nelle BRASSICACEE

11 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa11 Azione antitumorale svolta dal sulforafano, AZIONE ANTITUMORALE DEL SULFORAFANO e dei suoi precursori 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

12 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa12 ESTRAZIONEPurificazione Determinazione quantitativa Con solventi T e P ambiente ASE Soxhelet CO 2 supercritica SPE Filtrazione Centrifugazione UV HPLC-UV o DAD HPLC-Fluor. HPLC-MS GC-MS Determinazione di sostanze naturali (alfa-tocoferolo, polifenoli, sulforafano, ecc....) Collaborazione SIC e AGRO

13 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa13 Analisi qualitativa Analisi quantitativa multielementare Ca SrK B Na Li Rb Mg ICP-OES: Analisi multielementare

14 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa14 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 Alimenti e Salute Collaborazione SIC e GEN

15 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa15 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

16 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa16 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,

17 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa17 ANALITI TECNICHE ANALITICHE IPACromatografiche HPLC-spettrofluorimetro GC-MS PCB e DIOSSINE Cromatografiche GC-MS HRGC-HRMS Metalli pesantiSpettroscopiche F-AAS, ET-AAS, ICP-AES PesticidiCromatografiche GC, GC-MS, HPLC, HPLC-MS, IC Farmaci veterinariCromatografiche GC, GC-MS, HPLC, HPLC-MS Nitrati Cromatografiche IC Micotossine Cromatografiche HPLC, HPLC-MS Acrilammide Cromatografiche GC-ECD, HPLC-UV 3-Monocloropropandiolo Cromatografiche GC-MS

18 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa18 REGOLAMENTO (CE) N. 466/2001 DELLA COMMISSIONEREGOLAMENTO (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)Nitrati Micotossine (Arachidi, frutta secca, cereali, latte)Micotossine Metalli pesanti (Pb e Cd in alimenti vari; Hg nei prodotti ittici)Metalli pesanti 3-monocloropropandiolo-1,2 (3-MCPD) (proteina vegetale idrolizzata e salsa di soia)

19 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa19 MINISTERO DELLA SALUTE ORDINANZA 18 settembre 2001 Tenori massimi tollerabili di idrocarburi policiclici aromatici nell'olio di sansa di oliva e nell'olio di sansa di oliva raffinato. ORDINANZA 18 settembre 2001 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.

20 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa20 RACCOMANDAZIONE DELLA COMMISSIONE del 4 marzo 2002 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.

21 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa21 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.

22 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa22 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 traccianti0,50 ng OMS-PCDD/F-TEQ/kg Grassi animali1,2 ng OMS-PCDD/F-TEQ/kg Altri prodotti provenienti da animali terrestri (latte, latticini, uova e derivati) 0,50 ng OMS-PCDD/F-TEQ/kg Olio di pesce4,5 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

23 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa23 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 pesca3 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g peso fresco Latte, latticini, grasso di burro2 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso Uova di gallina e ovoprodotti2,0 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 2 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso 1,5 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso 0,6 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso 1,5 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso 0,5 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso 1,5 pg OMS-PCDD/F-TEQ/g di grasso Frutta, Verdura e Cereali0,4 ng OMS-PCDD/F-TEQ/kg prodotto

24 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa24 Determinazione di elementi tossici negli alimenti Dissoluzione Identificazione e determinazione quantitativa Sistemi di digestione microonde alta pressione ET-AAS ICP-AES ICP-MS Riferibilità dei risultati: Materiali di riferimento, Taratura strumentazione Validazione metodi Nuovo metodo analitico per l’analisi diretta dei solidi: Laser ablation + ICP-OES

25 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa25 Determinazione di elementi tossici nell’ecoagroesistema

26 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa26 Rapporto tra concentrazioni misurate e i limiti previsti dal D.M. 471 /1999 (As: 20 ppm Cd: 2 ppm; Ni: 120 ppmPb: 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) Cadmio0,50,70,61,7 - 5 Nichel Piombo ppm Limite D.M. 471/99

27 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa27 Biodisponibilità di elementi tossici nei suoli Estrazioni selettive Acido acetico ICP-AES 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 NH 2 OH HCl H 2 O 2 CH 3 COONH 4

28 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa28 Determinazione di PCBs e Diossine in alimenti Pretrattamento dei campioni IDENTIFICAZIONE e determinazione QUANTITATIVA mediante diluizione isotopica HRGC/HRMS Metodo EPA

29 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa29 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 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

30 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa30 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

31 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa31 ATTIVITA’ ENEA SUI MATERIALI DI RIFERIMENTO PREPARAZIONE DI LOTTI OMOGENEI E STABILI CERTIFICAZIONE dei MATERIALI di RIFERIMENTO Partecipazione a campagne interlaboratorio internazionali per la certificazione di “matrix materials” Certificazione di sostanze di tartura con metodi primari

32 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa32 FACILITIES per la preparazione di MATERIALI DI RIFERIMENTO: TRISAIA: impianto per 1000 aliquote CASACCIA: Impianto per 200 aliquote 3 LINEE polveri liquidi liofilizzati

33 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa33 PROGETTO SIA: realizzazione impianto TRISAIA per la preparazione di MATERIALI DI RIFERIMENTO per il settore AGROALIMENTARE Alimenti e Salute

34 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa34 Rischi per la salute degli operatori agricoli 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. esposizione a fitofarmaci

35 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 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

36 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa36 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 (  g/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.

37 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa37 Residuo Fogliare Asportabile (DFR) DFR = Residuo Fogliare Asportabile (  g/cm 2 ) Q = Quantità di residuo su foglia (  g) S f = Superficie fogliare (cm 2 )

38 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa38 Procedura per misurare DFR Campionamento fogliare Lavaggio con CH 3 CN EVAPORAZIONE SOTTO VUOTO Residuo ripreso con acetone ANALISI HPLC ANALISI GC Misura peso campione CONCENTRAZIONE DILUIZIONE Con CH 3 CN Misura peso singole foglie Analisi d’immagine Campionamento fogliare Digitalizzazione immagini Funzione Superficie Vs Peso Superficie foliare Q DFR

39 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa39 Tabella 13: Comdizioni analitiche utilizzate per la tecnica GC Principio attivoColtura CONDIZIONI ANALITICHE GAS CROMATOGRAFICHE RivelatoreColonna (*) programma termico (**) Intervallo di lavoro (  g/ml) tempo di ritenzione (min) ACRINATRINAPomodoroECDCOL_BPR30, CLOROTALONILPomodoroECDCOL_BPR30,02-24,33 DELTAMETRINAPomodoroECDCOL_BPR30,056-2,2623,49 DICLOFLUANIDEPomodoroECDCOL_BPR30,05-1,025,97 LAMBDA- CIALOTRINA PomodoroECDCOL_BPR30,05-2,1415,79 FENARIMOLCetrioloECDCOL_BPR30,02-2,0815,65 TETRADIFONFragolaECDCOL_BPR30,05-2,0514,66 DINOCAPFragolaECDCOL_Bisoterma T=250°C 0,1-2,10da 6,8 a 8,5 METALAXILCetriolo e Pomodoro NPDCOL_APR10,2-2,025,8 AZOXYSTROBINCetriolo e Pomodoro NPDCOL_APR20,2-28,4 CHLORPYRIFOSPomodoroNPDCOL_APR10,2-2,266,6 * Caratteristiche colonne Sigla colonna TipoLunghezza (m) diametro (mm) spessore film (  m) COL_ACP SIL 5CB300,531,5 COL_BDB-5150,531,5 ** Programmi di temperatura T o (°C) t o (min) Rampa (°C min -1 ) T 1 (°C) t 1 (min) PR PR PR

40 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa40 Persistenza Tetradifon su foglie di FRAGOLA

41 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa41 CONFRONTO tra DOSE ASSORBITA STIMATA E AOEL AOEL= Acceptable Operator Eposure Level

42 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa42 ColturaPrincipio attivoTempo di rientro (giorni) CetrioloFenarimol0 CetrioloAzoxistrobin0 CetrioloMetalaxil2 PomodoroAcrinatrina1 PomodoroAzoxistrobin4 PomodoroClorpirifos etile3 FragolaTetradifon8 STIMA DEI TEMPI DI RIENTRO

43 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa43 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

44 ENEA 13/05/04BIOTEC/SIC G. Zappa44 Laboratorio Chimica Analitica Nutraceuticals Contaminanti ambientali Residui antiparassitari Rischi per la salute degli operatori del settore Nutrizionali Materiali di riferimento Supporto ad altre unità ENEA (SOLTERM e FUS)


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