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La diagnostica chimica per la qualità alimentare

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

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La diagnostica chimica per la qualità alimentare

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Presentation Transcript

  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) 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) 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. BIOTEC/SIC G. Zappa

  5. http://inn.ingrm.it/ 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 BIOTEC/SIC G. Zappa

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

  8. 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 BIOTEC/SIC G. Zappa

  9. PROGETTO SCRIGNO Sviluppo e Caratterizzazione delle Risorse Genetiche Native in Ortifrutticoltura Attività chimico analitica ENEA: - Polifenoli totali (UV) - alfa-tocoferolo (HPLC) - elementi nutrizionali (ICP-OES) • Influenza del: • Genotipo • Area geografica di produzione • Caratteristiche pedoclimatiche BIOTEC/SIC G. Zappa

  10. 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 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 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 BIOTEC/SIC G. Zappa

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

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  18. REGOLAMENTO (CE) N. 466/2001 DELLA COMMISSIONEdell’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) BIOTEC/SIC G. Zappa

  19. MINISTERO DELLA SALUTEORDINANZA 18 settembre 2001 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 idrocarburipoliciclici aromatici di seguito riportati, nell'olio di sansa dioliva e nell'olio di sansa di oliva raffinato non deve esseresuperiore 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. BIOTEC/SIC G. Zappa

  20. RACCOMANDAZIONE DELLA COMMISSIONEdel 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. BIOTEC/SIC G. Zappa

  21. RACCOMANDAZIONE DELLA COMMISSIONEdel 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. BIOTEC/SIC G. Zappa

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  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 Nuovo metodo analitico per l’analisi diretta dei solidi: Laser ablation + ICP-OES BIOTEC/SIC G. Zappa

  25. Determinazione di elementi tossici nell’ecoagroesistema BIOTEC/SIC G. Zappa

  26. Concentrazioni misurate e tenore di Cd, Ni e Pb in terreni non inquinati (Fonte: Ferraresi A., Corticelli C., 2002.) 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 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 BIOTEC/SIC G. Zappa

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

  29. 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 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 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” 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 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 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. BIOTEC/SIC G. Zappa

  35. 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. 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. Dose giornaliera assorbita per via dermica 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) BIOTEC/SIC G. Zappa

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

  39. Tabella 13: Comdizioni analitiche utilizzate per la tecnica GC * Caratteristiche colonne ** Programmi di temperatura BIOTEC/SIC G. Zappa

  40. Persistenza Tetradifon su foglie di FRAGOLA BIOTEC/SIC G. Zappa

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

  42. STIMA DEI TEMPI DI RIENTRO BIOTEC/SIC G. Zappa

  43. 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 BIOTEC/SIC G. Zappa

  44. 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 BIOTEC/SIC G. Zappa

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