CC BY
19
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Для корреспонденции
Нурисламова Татьяна Валентиновна - доктор биологических
наук, заведующий лабораторией методов газовой
хроматографии ФБУН «ФНЦ медико-профилактических
технологий управления рисками здоровью населения»,
профессор кафедры охраны окружающей среды
ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский
политехнический университет»
Адрес: 614045, Российская Федерация, г. Пермь,
ул. Монастырская, д. 82
Телефон: (342) 233-10-37
E-mail: nurtat@fcrisk.ru
http://orcid.org/0000-0002-2344-3037
Зайцева Н.В.1, 2, Уланова Т.С.1, Нурисламова Т.В.1, 2, Попова Н.А.1, Мальцева О.А.1
Идентификация и количественное хромато-масс-спектрометрическое определение токсичных химических соединений (N-нитрозоамины, фталаты) в пищевых продуктах для детского питания
1 Федеральное бюджетное учреждение науки «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», 614045, г. Пермь, Российская Федерация
2 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», 614990, г. Пермь, Российская Федерация
1 Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, 614045, Perm, Russian Federation
2 Perm National Polytechnic Research University, 614990, Perm, Russian Federation
В настоящее время особую актуальность приобретает вопрос об оценке уровня экспозиции детского населения токсичными соединениями, обнаруживаемыми в пищевых продуктах.
Цель исследования - идентификация и количественное определение токсичных соединений (Ы-нитрозоамины, фталаты) в пищевых продуктах для детского питания.
Материал и методы. Объектами исследований были мясорастительные консервы - 21 образец, детские соки - 30 образцов, отобранные из торговой сети. Для подготовки образцов к идентификации использовали метод твердофазной экстракции (ТФЭ). Идентификация химических соединений образцов выполнена гибридным методом - газовой хроматографии и масс-спектрометрии
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Для цитирования: Зайцева Н.В., Уланова Т.С., Нурисламова ТВ., Попова НА., Мальцева О.А. Идентификация и количественное хромато-масс-спектрометрическое определение токсичных химических соединений (N-нитрозоамины, фталаты) в пищевых продуктах для детского питания // Вопросы питания. 2022. Т. 91, № 3. С. 107-114. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2022-91-3-107-114 Статья поступила в редакцию 09.12.2021. Принята в печать 04.05.2022.
Funding. The research has no sponsor support.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
For citation: Zaitseva N.V., Ulanova T.S., Nurislamova T.V., Popova N.A., Maltseva OA. Identification and chromate-mass-spectrometry quantification of toxic chemicals (N-nitrosamines, phthalates) in baby foods. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2022; 91 (3): 107-14. DOI: https://doi. org/10.33029/0042-8833-2022-91-3-107-114 (in Russian) Received 09.12.2021. Accepted 04.05.2022.
Identification and chromate-mass-spectrometry quantification of toxic chemicals (N-nitrosamines, phthalates) in baby foods
Zaitseva N.V.1, 2, Ulanova T.S.1, Nurislamova T.V.1, 2, Popova N.A.1, Maltseva O.A.1
(ГХ/МС) на газовом хроматографе с квадрупольным масс-спектрометрическим детектором. Компоненты идентифицированы путем сопоставления полученных масс-спектров со спектрами индивидуальных соединений и данными библиотек NIST 08.L, WILEY275.L и PMWTOX2.L, AMDIS библиотеки: идентификационная база загрязнителей природной среды (US EPA) Американского агентства защиты окружающей среды; библиотеки масс-спектров наркотических, лекарственных, токсичных загрязняющих веществ и пестицидов. Выполнено количественное определение фтала-тов в соковой продукции методом высокоэффективной жидкостной хроматографии/масс-спектрометрии. Результаты. В исследуемых мясорастительных консервах для детского питания идентифицировано 3 токсичных соединения 1-3-го класса опасности, которые являются представителями различных классов органических соединений: азотсодержащие соединения (N-нитрозоамины в диапазоне концентраций 0,00077-0,0015мг/кг при вероятности совпадения масс-спектра с библиотечным 73% - в 52,9% образцов), содержание которых не допускается (<0,001 мг/кг) в мясорастительных консервах для детского питания в соответствии с Техническим регламентом ТР ТС 021/2011; органические соединения дибутилфталат и диэтилфталат (в 30,0% образцов), содержание которых в мясорастительных консервах для детей не регламентируется в ТР ТС 021/2011; вкусоароматическое вещество фурфурол (в 21,7% образцов), а также пищевая добавка 2-бутеновая кислота Е570 (в 5,3% образцов), применение которых регламентируется в ТР ТС 029/2012. В образцах соковой продукции идентифицируются 3 токсичных соединения: N-нитрозоамины (N-нитрозодиэтиламин, N-нитрозодиметиламин) - в 56,7% образцов (со значением коэффициента совпадения с библиотечными данными 73%, в диапазоне концентраций 0,00045-0,00077 мг/кг); фталаты (дибутилфталат, диэтилфталат, диизобутилфталат) - в 30% образцов (в диапазоне концентраций от 0,4 до 59,26 мг/дм3), содержание которых в соковой продукции для детей не регламентируется в ТР ТС 021/2011; а также вкусоароматическое вещество фурфурол - в 56,7% образцов (со значением коэффициента совпадения с библиотечными данными 90%), применение которого регламентируется в ТР ТС 029/2012.
Заключение. В процессе исследований разработан и экспериментально обоснован алгоритм подготовки проб пищевой продукции для аналитического исследования с целью идентификации химических соединений с применением комбинированного метода дистилляция/ТФЭ/ГХ/МС, позволяющий с высокой степенью вероятности и надежности определить компонентный состав химически сложных смесей образцов пищевой продукции и доказать присутствие органических соединений в образцах на основании сравнения полученных масс-спектров с библиотечными данными. Ключевые слова:мясорастительные консервы; соки; хромато-масс-спектрометрический метод; библиотеки масс-спектральных данных; твердофазная экстракция; токсичные химические соединения; N-нитрозоамины, фталаты
Currently, assessing exposure to toxic chemicals detected in foodstuffs is a vital issue, especially regarding foods for babies and toddlers.
The research goal was to identify and quantify toxic chemicals (N-nitrosamines, phthalates) in baby foods.
Material and methods. Our research objects were 21 samples of canned meat and vegetable purees; 30 samples of juices. All samples were bought in retail outlets. We applied solid phase extraction to prepare the samples for the chromatographic analysis. Chemicals were identified in samples by a hybrid technique, gas chromatography and quadrupole mass spectrometry (GC-MS). The components were classified by comparing the mass spectra we obtained with spectra of specific chemicals and data from the following libraries: NIST 08.L, WILEY275.L and PMWTOX2.L, AMDIS, USEPA (US Environmental Protection Agency) database with identification numbers of environmental pollutants; libraries containing mass spectra of narcotics, drugs, toxic pollutants and pesticides. Quantitative determination of phthalates in juice products by HPLC/MS was performed.
Results. We identified three toxic chemicals in the analyzed canned meat and vegetable purees for babies. They belonged to the 1-3 hazard category and to different classes of organic compounds. Specifically, we identified nitrogen-containing chemicals (N-nitrosamines within a range of concentrations being 0.00077-0.0015 mg/kg with a 73% probability that a mass spectrum would match one taken from a library) in 52.9% of samples. These chemicals are not allowed in canned meat purees for babies by the Technical Regulations TR CU 021/2011 (<0.001 mg/kg). Next, we identified dibutyl phthalate and diethyl phthalate in 30.0% of samples; contents of these organic compounds in canned meat purees for babies are not stipulated by the TR CU 021/2011. We also identified an aromatic compound, namely furfural in 21.7% of samples, and a food additive, 2-butenoic acid (E570) in 5.3% of samples; their contents are regulated by the Technical Regulations TR CU 029/2012. Three toxic chemicals were identified in the analyzed juice samples. First, N-nitrosodiethylamine and N-nitrosodimethylamine were identified in 56.7% of samples (with a 73% probability that a mass spectrum would match one taken from a library, over a concentration range of 0.000450.00077 mg/kg). Second, we identified phthalates (dibutyl phthalate, diethyl phthalate, and diisobutyl phthalate) in 30% of samples (in the concentration range from 0.4 to 59.26 mg/l). The contents of these compounds in juices for babies are not regulated by the TR CU 021/2011. We also detected furfural in 56.7% of samples (with a value of the coefficient of coincidence with library data of 90%), the use of which is regulated in TR CU 029/2012.
Conclusion. We have developed and experimentally substantiated an algorithm of an analytical study with its focus on preparing food samples for further identification of chemicals in them. The algorithm involves using a complex technique that combines distillation, solid phase extraction, gas chromatography and mass spectrometry. This technique provides an opportunity to identify a component structure of complex chemical mixtures in food samples with high probability and reliability. It also provides solid evidence that organic compounds occur in food samples based on comparing analytical mass spectra with those taken from mass spectral libraries. Keywords: canned meat and vegetable purees for babies; juices; gas chromatography - mass spectrometry; mass spectral libraries; solid phase extraction; toxic chemicals; N-nitrosamines; phthalates
Обеспечение гигиенической безопасности пищевых продуктов входит в число приоритетных задач государственной политики в области здорового питания
и является необходимым условием санитарно-эпидемиологического благополучия населения [1-3]. В настоящее время актуальным остается вопрос об оценке уровня
экспозиции детского населения токсичными соединениями при их поступлении в организм с пищевыми продуктами [4-7]. Изготовитель продукции может не знать, что в продукции содержатся опасные химические вещества. Повышение чувствительности и селективности методов идентификации химических веществ в пищевой продукции приводит к тому, что в пищевых продуктах могут быть обнаружены компоненты, содержание которых не регулируется действующими стандартами безопасности. Вместе с тем в пищевой продукции могут присутствовать опасные химические вещества, для которых существуют гигиенические нормативы [5].
Качество и безопасность продукции, находящейся на единой таможенной территории Таможенного союза, регламентируется Техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции». Согласно этому документу1, в мясорасти-тельных консервах для детского питания и фруктовых и овощных сокосодержащих напитках наряду с указанными в приложении 3 компонентами и пищевыми добавками нормируются тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды, нитраты и нитриты и не допускается содержание органических химических компонентов, в том числе суммы Ы-нитрозоаминов (<0,001 мг/кг) в мясорастительных консервах. Возможным источником поступления Ы-нитрозоаминов в детские мясорасти-тельные консервы является процесс приготовления, хранения и кулинарной обработки консервированных продуктов [8]. Чем более интенсивна тепловая обработка, тем больше срок хранения продукта и тем больше образуется в нем производных Ы-нитрозосоединений, в том числе Ы-нитрозодиметиламин.
Источником поступления фталатов в соковую продукцию является миграция из полимерного упаковочного материала. В Российской Федерации наиболее распространенным является полиэтилентерефталат, который используется при производстве упаковки для напитков, соков и соковых напитков, молочной продукции, продуктов детского питания и т.д. [9]. Появление фурфурола в пищевых продуктах связано с возможными нарушениями технологии производства в результате высокотемпературной обработки соков и соковой продукции [10]. Гистамин является широко распространенным биогенным амином, повышенное накопление которого в некоторых пищевых продуктах при определенных условиях может служить причиной пищевых отравлений2.
Присутствие химических соединений различных классов в пищевых продуктах можно доказать высо-
кочувствительными методами газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ/МС) и высокоэффективной жидкостной хромато-масс-спектрометрии (ВЭЖХ/МС) с использованием современных способов пробоподго-товки, основанных на методе твердофазной экстракции (ТФЭ). Разработка высокочувствительных методик анализа позволяет с высокой степенью вероятности и надежности определять не только ингредиентный состав химически сложных смесей пищевых продуктов, но и выполнять количественную оценку токсичных химических соединений, что может быть использовано в гигиенических исследованиях для установления реального риска здоровью человека3-5 [11, 12].
В связи с большой степенью вероятности поступления из объектов окружающей среды в пищевые продукты химических соединений техногенного происхождения [13] исследования по их идентификации являются актуальными.
Цель работы - идентификация и количественное определение токсичных соединений (N-нитрозоамины, фталаты) в пищевых продуктах для детского питания.
Материал и методы
Объектами исследований были консервированные продукты для детского питания: мясорастительные консервы - 21 образец и соки - 30 образцов. Каждый образец пищевого продукта анализировали трижды.
Идентификация химических соединений образцов пищевых продуктов выполнена гибридным методом -ГХ/МС на газовом хроматографе Agilent 7890А (Agilent, США) с квадрупольным масс-спектрометрическим детектором (MCD) 5975С. Параметры газового хроматографа и MCD: капиллярная колонка серии HP-FFAP 50 м х 0,320 мм х 0,50 мкм; температурный режим программирования колонки: начальная температура 50 °С, повышение температуры до 120 °С со скоростью 8 °С/мин; от 120 до 185 °С со скоростью 12 °С/мин и от 185 до 240 °С со скоростью 25 °С/мин с выдержкой при конечной температуре в течение 5 мин, ток эмиссии 70 эВ.
Масс-спектрометрическое детектирование и подтверждение структуры исследуемых соединений, обнаруженных в образцах пищевых продуктов, выполнено по полному ионному току с использованием ионизации электронным ударом (энергия 70 эВ) в режиме полного сканирования (SCAN), при этом регистрировались масс-спектры, по которым проводилась
1 ТР ТС 021/2011. Технический регламент Таможенного союза. «О безопасности пищевой продукции». Приложение 3. Гигиенические требования безопасности к пищевой продукции. Продукты детского питания.
2 СанПиН 42-123-4083-86 «Временные гигиенические нормативы и методы определения содержания гистамина в рыбопродуктах» (утв. Главным государственным санитарным врачом СССР 27 марта 1986 г. № 4083-86).
3 ГОСТ Р ИСО 22000-2019 Системы менеджмента безопасности пищевой продукции. Требования к организациям, участвующим в цепи создания пищевой продукции (ISO 22000:2018, IDT).
4 Методические указания МУК 2.3.2.721-98 «2.3.2. Пищевые продукты и пищевые добавки. Определение безопасности и эффективности биологически активных добавок к пище».
5 СанПиН 2.3/2.4.3590-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к организации общественного питания населения». Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 27 октября 2020 г. № 32.
идентификация компонентов исследуемых образцов по совпадению библиотечного и полученного при анализе масс-спектра. Производилось непрерывное сканирование масс-спектров от 38 до 500 а.е.м. со скоростью 3,14 scan/sec. Для расшифровки результатов масс-спектрометрического анализа использовали библиотеки масс-спектральных данных NIST 08.L (около 300 000 масс-спектров), WILEY275.L (около 450 000 масс-спектров) и PMW_TOX2.L, AMDIS библиотеки: идентификационная база загрязнителей природной среды (US EPA) Американского агентства природной среды; библиотеки масс-спектров наркотических, лекарственных, токсичных загрязняющих веществ и пестицидов (около 300 000 масс-спектров).
В процессе исследований по идентификации химических соединений в образцах мясорастительных консервов и соковой продукции использовали реактивы: Mix N-нитрозоаминов (N-диметилнитрозоамин, N-ме-тилэтилнитрозоамин, N-диэтилнитрозоамин, N-дип-ропилнитрозоамин, N-дибутилнитрозоамин, N-пипери-диннитрозоамин) 2000 мкг/см3 в метаноле (Sigma-Aldrich, США), дибутилфталат (чистое вещество для хроматографии, содержание основного вещества 99,6%, Cas № 84-74-2, ООО «ХромЛаб» РФ), диэтил-фталат (чистое вещество для хроматографии, содержание основного вещества 99,9%, Cas № 84-66-2, ООО «ХромЛаб», РФ).
Для работы автоматической системы ТФЭ использовали реактивы: метанол (CAS 67-56-1, массовая доля основного вещества не менее 99,9%), метилен хлористый (CAS 75-09-2, массовая доля основного вещества не менее 99,9%), этилацетат (CAS 141-78-6, массовая доля основного вещества не менее 99,96%) (Scharlab S.L., Испания).
Селективность проведения процесса ТФЭ достигнута подбором картриджа с соответствующей фазой. Для исследований использован картридж Coconut (Supel-clean™ Coconut Charcoal SPE Tube, SUPELCO/57144-U -bed wt. 2 g, volume 6 mL, pk of 30) со следующими характеристиками: материал - полипропиленовая трубка, масса композиции слоя - 2 г, объем - 6 см3.
В процессе исследований разработана и экспериментально обоснована схема подготовки проб пищевой продукции для аналитического исследования токсичных химических соединений с применением комбинированного метода дистилляция/ТФЭ/ГХ/МС, который включал экстракционное извлечение химических соединений из образца пищевой продукции методом дистилляции. Навеску 40-50 г продукта помещали в перегонную колбу объемом 500 см3, соединенную с паровиком и прямым холодильником. К пищевому продукту добавляли высаливающие реагенты (5 г сульфата натрия и 5 г хлорида натрия), 50-100 см3 дистиллированной воды, 2,5 см3 2% раствора сульфаминовой и 0,5 см3 60% раствора серной кислоты до рН=3 и отгоняли N-нитрозоамины с перегретым водяным паром ^парообразователя = (100±5) °С
и 1колбы с образцом пищевого продукта = (80±5) °С], собирая 70 см
дистиллята. Затем дистиллят пропускали через уголь-
ный картридж Coconut 6 см3 автоматической системы ТФЭ с использованием экспериментальной схемы элю-ирования, состоящей из четырех последовательных стадий:
• стадия кондиционирования - активация картриджа хлористым метиленом объемом 2 см3, затем этила-цетатом объемом 2,5 см3 с задержкой растворителя в течение 30 с. Для удаления остаточных количеств растворителей картридж промывали водой объемом 2 см3;
• стадия адсорбции целевых компонентов на картридже при загрузке пробы объемом 70 см3;
• сушка картриджа в течение 20 мин для удаления остаточных количеств образца;
• заключительная стадия - элюирование целевых аналитов с картриджа хлористым метиленом объемом 4 см3. Полученные элюаты анализировали методом хромато-масс-спектрометрии.
С помощью системы Sepaths UP все этапы ТФЭ (кондиционирование картриджа, подача образца, промывка и сушка картриджа, элюирование аналита) проводились в автоматическом режиме по заданной программе, поэтому система ТФЭ позволила улучшить точность и воспроизводимость анализа.
Результаты и обсуждение
Идентификация химических соединений образцов пищевых продуктов для детского питания выполнена на примере мясорастительных консервов и соков, предназначенных для питания детей в возрасте от 6 мес до 3 лет.
С применением отработанной схемы идентификации химических соединений удалось достичь вероятности совпадения идентифицированных масс-спектров химических соединений, обнаруженных в образцах пищевой продукции, с библиотечными масс-спектрами до 98%.
Результаты хромато-масс-спектрометрических исследований образцов мясорастительных консервов
С использованием библиотек масс-спектральных данных наркотических, лекарственных, токсичных загрязняющих веществ и пестицидов выполнено сканирование химических соединений исследуемых образцов мясорастительных консервов (п=21) по всему диапазону масс, что позволило идентифицировать масс-спектры:
• душистого вещества - тимола, вероятность совпадения 64% (задекларирован в Техническом регламенте Таможенного союза ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств», Приложение 18. Пищевая продукция, для которой установлены как перечень пищевых добавок, используемых «согласно ТД», так и допустимые уровни их применения) в одном образце «говядина»;
• биогенного амина - гистамина, вероятность совпадения 64%, в двух образцах «говядина» и одном «индейка»;
• сельскохозяйственного инсектицида - этилового эфира тиоциановой кислоты, вероятность совпадения 64%, в 5 образцах;
• лекарственного препарата аминофеназона, вероятность совпадения 58%, в 2 образцах «индейка» и одном «говядина».
Обнаруженные лекарственные препараты и сельскохозяйственный инсектицид могут оказывать потенциальные вредные эффекты. Гистамин - медиатор с высокой биологической активностью, известна его роль в формировании аллергических и воспалительных реакций [14, 15]. При хроническом действии фурфурол может вызывать экземы, дерматиты, хронический насморк [16]. Аминофеназон относится к респираторным стимуляторам (препараты, активизирующие деятельность центральной нервной системы, устраняющие физическую и психическую усталость) [16]. Обнаруженная в образцах пищевых продуктов пищевая добавка тимол оказывает антимикробное, антигельминтное, антисептическое, противовоспалительное и аналгетическое действие.
Помимо вышеперечисленных веществ в исследуемых 9 образцах мясорастительных консервов также обнаружено 4 токсичных соединения: (Ы-нитрозодиметиламин, Ы-нитрозодиэтиламин, дибутилфталат и диэтилфталат) 1-3-й класса опасности, в том числе высокотоксичные соединения 1-го класса опасности Ы-нитрозоамины (Ы-нитрозодиметиламин и Ы-нитрозодиэтиламин), которые могут оказывать канцерогенное действие на печень [17, 18]. Из идентифицированных токсичных соединений, обнаруженных в мясорастительных консервах для детского питания, в ТР ТС 021/2011 регламентируется только
Abudance
2 600 000 2 200 000 1 800 000 1 400 000 1 000 000 600 000 200 000
15,00 Время, мин Time, min
Рис. 1. Хроматограмма химических соединений, обнаруженных в образце детских мясных консервов (индейка)
Fig. 1. Chromatogram of chemical compounds found in a sample of meat preserves for baby nutrition (turkey)
сумма Ы-нитрозоаминов (Ы-нитрозодиметиламин + Ы-нитрозодиэтиламин), содержание которых не допускается (<0,001 мг/кг).
Токсичные органические соединения дибутилфталат и диэтилфталат, идентифицированные в мясораститель-ных консервах, относятся к 3-му классу опасности, их содержание в таком виде продукции не регламентируется в ТР ТС 021/2011. Между тем установлена прямая корреляционная связь между присутствием фталатов в организме и репродуктивными нарушениями, такими как гипоспадии, крипторхизм, рак яичка и бесплодие или плохое качество спермы [19, 20].
Вкусоароматическое вещество фурфурол и пищевая добавка 2-бутеновая кислота (Е570), идентифицированные соответственно в 21,7 и 5,3% мясорастительных
А/А
9000 8000 m 7000 Е 6000 5000 § 4000 SE 3000 2000 1000 0
Б/B
9000 8000 B7000 Е 6000 о 5000 о 4000 s 3000 2000 1000 0
42,1
Масс-спектр N-нитрозодиметиламина образца мясорастительной продукции (SCAN) 74,0 N-nitrosodimethylamine mass spectrum of a canned meat sample (SCAN)
20,4'
O'
N
N
20 40
Д . |......105,0 135,0
207,0
60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 m/z
74,0
42,0
Масс-спектр N-нитрозодиметиламина из библиотеки NIST 08 L N-nitrosodimethylamine mass spectrum from NIST 08 L library
20 40
60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 m/z
Рис. 2. Сравнение масс-спектра N-нитрозодиметиламина образца мясных консервов (А) с библиотечным спектром по характеристическим ионам (m/z 74, 42) (Б) (по относительной интенсивности ионов как функции от m/z)
Fig. 2. Comparison of the N-nitrosodimethylamine mass spectrum of a canned meat sample (А) with the library spectrum for characteristic ions (m/z 74,42) (B) (by relative ion intensity as a function of m/z)
Abudance
50 000 000 40 000 000 30 000 000 20 000 000 10 000 000
JL4
Ja*
и
ы, ЦаЛы*^
7,00 9,00 11,00 13,00
15,00
Время, мин Time, min
Рис. 3. Хроматограмма химических соединений, обнаруженных в образце соковой продукции «Томатный» по полному ионному току (время регистрации от 5 до 20 мин)
Fig. 3. Chromatogram of chemical compounds found in a sample of tomato juice by total ion current (registration time from 5 to 20 min)
консервах, также относятся к 3-му классу опасности, их применение регламентировано в ТР ТС 029/2012.
Особую опасность представляет контаминация пищевых продуктов канцерогенными N-нитрозоаминами. В одном из исследованных образцов детских мясных консервов (индейка) обнаружены N-нитрозодимети-ламин и N-нитрозодиэтиламин в концентрации 0,0015 и 0,00014 мг/кг, что превышает допустимый уровень в 1,6 раза. Хроматограмма N-нитрозоаминов, обнаруженных в образце, представлена на рис. 1.
Достоверность полученных результатов выполненных исследований подтверждена идентификацией N-нитрозодиметиламина образца мясорастительных консервов (индейка).
Согласно выполненной идентификации N-нитрозо-диметиламина, обнаруженного в образце мясных консервов, его структура соответствует структуре искомого соединения из идентификационной базы загрязнителей природной среды (US EPA) Американского агентства природной среды с вероятностью совпадения 70% при совпадении времени удерживания (рис. 2).
Результаты хромато-масс-спектрометрических исследований образцов соков
Результаты идентификации химических соединений, обнаруженных в образце томатного сока, представлены на хроматограмме по полному ионному току (рис. 3).
С использованием библиотеки масс-спектральных данных Американского агентства защиты окружающей среды EPA в образцах соковой продукции идентифицируются токсичные соединения: в 56,7% образцов N-нитрозодиэтиламин, N-нитрозодиметиламин (со значением коэффициента совпадения с библиотечными данными 73%, в диапазоне концентраций 0,000450,00077 мг/кг); в 30% - фталаты (дибутилфталат, диэ-тилфталат, диизобутилфталат). В 56,7% исследуемых образцов соковой продукции обнаружено вкусоарома-тическое вещество фурфурол (со значением коэффициента совпадения с библиотечными данными 90%).
Для подтверждения присутствия фталатов в соковой продукции методом ВЭЖХ/МС выполнен анализ образцов, в которых обнаружены эти вещества в диапазоне концентраций от 0,4 до 59,3 мг/дм3. Максимальная сумма фталатов определена в соках с мякотью в упаковке те-трапак (31,9-59,3 мг/дм3).
Для подтверждения присутствия фурфурола в образце соковой продукции выполнена идентификация в режиме SCAN - масс-спектры органических соединений, обнаруженных в образцах, сравнивали с масс-спектрами, заложенными в банк библиотеки масс-спектральных данных NIST 08.L (рис. 4).
Наличие на масс-хроматограмме фурфурола (см. рис. 4) пиков с точно заданной массой и временем удерживания 9,45 мин для обнаруженного соединения являются доказательством его присутствия в исследуемом образце соковой продукции.
Таким образом, идентификация в режиме полного сканирования позволила установить соответствие масс-спектров N-нитрозодиметиламина и N-нитрозоди-этиламина в образце мясорастительных консервов, фурфурола в образце соковой продукции библиотечным масс-спектрам со значением коэффициентов подобия 70-90% при совпадении времени удерживания.
Заключение
В процессе исследований разработана схема подготовки проб для аналитического исследования пищевой продукции с целью идентификации химических соединений с применением комбинированного метода дистилля-ция/ТФЭ/ГХ/МС, который позволил с высокой степенью вероятности и надежности определить компонентный состав химически сложных смесей образцов пищевой продукции и доказать присутствие органических соединений в образцах на основании сравнения полученных масс-спектров с библиотечными данными.
В исследуемых мясорастительных консервах для детского питания идентифицировано 3 токсичных соединения 1-3-го класса опасности, которые являются представителями различных классов органических соединений: азотсодержащие соединения (Ы-нитрозоамины обнаружены в диапазоне концентраций 0,000770,0015 мг/кг при вероятности совпадения масс-спектра с библиотечным 73%), содержание которых не допускается (<0,001 мг/кг) в мясных консервах для детского питания в соответствии с Техническим регламентом ТР ТС 02/2011; органические соединения дибутилфталат и диэтилфталат, содержание которых в мясораститель-ных консервах для детей не регламентируется в ТР ТС 021/2011; вкусоароматическое вещество фурфурол, а также пищевая добавка 2-бутеновая кислота (Е570), применение которых регламентируется в ТР ТС 029/2012.
В образцах соковой продукции идентифицируются 3 токсичных соединения: Ы-нитрозоамины (Ы-нитрозо-диэтиламин, Ы-нитрозодиметиламин); фталаты (дибу-тилфталат, диэтилфталат, диизобутилфталат), содер-
А/А
9000
m 7000 m
о 5000 о
s 3000 1000
Б/B
9OOO
B7OOO m
о 5000 о
s 3000
1000 O
Масс-спектр фурфурола, обнаруженный
в образце сока (SCAN) Mass spectrum of furfural found in the juice sample (SCAN)
O H
ь 1
2O
6O
100
140
m/z
1S0
22O
26O
300
340
Масс-спектр фурфурола из библиотеки NIST 08. L Mass spectrum of furfural from NIST 08. L library
ll .....J..... \.................................................
2O 4O 6O SO
100 120 140 160 1S0 200 220 240 260 2S0 m/z
Рис. 4. Масс-спектрограммы сравнения масс-спектра фурфурола, обнаруженного в образце сока (А), с библиотечным масс-спектром по характеристическим ионам (m/z 96, 67) (Б)
Fig. 4. Mass spectrograms comparing the mass spectrum of furfural found in the juice sample (A) with the library mass spectrum for characteristic ions (m/z 96, 67) (B)
жание которых в соковой продукции для детей не регламентируется в ТР ТС 021/2011; а также вкусоаро-матическое вещество фурфурол, применение которого
регламентируется в ТР ТС 029/2012. Методом ВЭЖХ/МС в соковой продукции обнаружены фталаты в диапазоне концентраций от 0,4 до 59,26 мг/дм3.
Сведения об авторах
Зайцева Нина Владимировна (Nina V. Zaitseva) - академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», профессор кафедры охраны окружающей среды ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» (Пермь, Российская Федерация) E-mail: znv@fcrisk.ru https://orcid.org/0000-0003-2356-1145
Уланова Татьяна Сергеевна (Tatyana S. Ulanova) - доктор биологических наук, заведующий отделом химико-аналитических методов исследования ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (Пермь, Российская Федерация) E-mail: ulanova@fcrisk.ru https://orcid.org/0000-0002-9238-5598
Нурисламова Татьяна Валентиновна (Tatyana V. Nurislamova) - доктор биологических наук, заведующий лабораторией методов газовой хроматографии ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», профессор кафедры охраны окружающей среды ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» (Пермь, Российская Федерация) E-mail: nurtat@fcrisk.ru https://orcid.org/0000-0002-2344-3037
Попова Нина Анатольевна (Nina A. Popova) - старший научный сотрудник лаборатории методов газовой хроматографии ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (Пермь, Российская Федерация) E-mail: popovana@fcrisk.ru https://orcid.org/0000-0002-0732-8477
Мальцева Ольга Андреевна (Olga A. Maltseva) - кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории методов газовой хроматографии ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (Пермь, Российская Федерация) E-mail: malceva@fcrisk.ru https://orcid.org/0000-0001-7664-3270
Литература
1. Тутельян В.А. Государственная политика здорового питания 10. населения: задачи и пути реализации на региональном уровне. Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2009. 484 с.
2. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2020году : Государственный 11. доклад. Москва : Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2021. 256 с. 12.
3. Малышева А.Г., Рахманин Ю.А. Физико-химические исследования и методы контроля веществ в гигиене окружающей среды. Санкт-Петербург : Профессионал, 2012. 720 с.
4. Tahkapaa S., Maijala R., Korkeala H., Nevas M. Patterns of food frauds 13. and adulterations reported in the EU rapid alarm system for food and
feed and in Finland // Food Control. 2015. Vol. 47. P. 175-184. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2014.07.00
5. Арнаутов О.В., Багрянцева О.В., Бессонов В.В. О необходимости 14. совершенствования системы предупреждения фальсификации пищевых продуктов в Евразийском экономическом союзе // Вопросы питания. 2016. Т. 85, № 2. С. 106-117. DOI: https://doi. org/10.24411/0042-8833-2016-00028
6. Методология оценки риска здоровью населения при воздействии 15. химических, физических и биологических факторов для определения показателей безопасности продукции (товаров) / Евразийская экономическая комиссия. Москва : Юманите 16. Медиа, 2014. 115 с. DOI: https://doi.org/10.21668/health.risk/ 2018.4.05
7. Шур П.З., Зайцева Н.В. Оценка риска здоровью при обосновании 17. гигиенических критериев безопасности пищевых продуктов // Анализ риска здоровью. 2018. № 4. С. 43-56. DOI: https://doi. org/10.21668/health.risk/2018.4.05
8. Scheeren M.B., Arul J., Gariepy C. Comparison of different methods 18. for nitrite and nitrate determination in meat products // 59th International Congress of Meat Science and Technology, 18-23 August 2013, Izmir, Turkey. Volume: The Power of meat in 21st century/E-book of 19. Proceedings of 59th ICoMST / eds M. Serdaroglu et al. 2013. URL: https://www.academia.edu/20453626/Comparison_of_different_ methods_for_Nitrite_and_Nitrate_determination_in_Meat_Products 20.
9. Giuliani A., Zuccarini M., Cichelli A., Khan H., Reale M. Critical review on the presence of phthalates in food and evidence of their biological impact // Int. J. Environ. Res. Public Health 2020. Vol. 17, N 16. Р. 5655. DOI: https://doi.org/10.3390/jerph17165655
References
Abraham K., Guertler R., Berg K., Heinemeyer G., Lampen A., Appel K.E. Toxicology and risk assessment of 5-Hydroxymethylfurfural in food // Mol. Nutr. Food Res. 2011. Vol. 55, N 5. P. 667-678. DOI: https://doi.org/10.1002/mnfr.201000564
Еделев Д.А. Обеспечение безопасности продуктов питания // Пищевая промышленность. 2009. № 12. С. 14-17. Codex alimentarius. Working Principles for Risk Analysis for Food Safety for Application by Governments, CAC/GL 62-2007. Joint FAO/ WHO Food Standards Programme, Codex Committee on General Principles, Food and Agriculture Organization. Rome, 2007. Хотимченко С.А., Бессонов В.В., Багрянцева О.В., Гмошинс-кий И.В. Безопасность пищевой продукции: новые проблемы и пути решения // Медицина труда и экология человека. 2015. № 4. С. 7-14.
Karer M., Rager-Resch M., Haider T., Petroczi K., Gludovacz E., Borth N. et al. Diamine oxidase knockout mice are not hypersensitive to orally or subcutaneously administered histamine // Inflamm. Res. 2022. Vol. 71, N 4. С. 497-511. DOI: https://doi.org/10.1007/s00011-022-01558-2.
Циркин В.И., Хлыбова С.В. Роль гистамина в репродукции (обзор литературы) // Вятский медицинский вестник. 2006. № 3. С. 62-67.
Козлов В.А., Голенков А.В., Сапожников С.П. Фурфурол - яд, маркер токсичности или антидот? // Наркология. 2019. Т. 18, № 3. С. 84-94. DOI: https://doi.org/10.25557/1682-8313.2019.03.84-94 Вредные химические вещества. Азотсодержащие органические соединения : справочное издание / Т.П. Арбузова, Л.А. Базарова, Э.Л. Балабанова и др. ; под ред. Б.А. Курляндского. Санкт-Петербург : Химия, 1992. 432 с. ISBN 5-7245-0410-3. Al-Kaseem M., Al-Assaf Z., Karabeet F. Determination of seven volatile n-nitrosamines in fast food // Pharmacol. Pharm. 2014. Vol. 5. P. 195-203. DOI: http://dx.doi.org/10.4236/pp.2014.52026 Toxicological Profile for DiethylPhthalate. U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 1993.
Зайцева Н.В., Уланова Т.С., Карнажицкая Т.Д., Зорина А.С., Пермякова Т.С. Определение фталатов в соковой продукции методом высокоэффективной жидкостной хроматографии/ масс-спектрометрии // Вопросы питания. 2018. Т. 87, № 6. С. 117-124. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2018-10073
1. Tutelyan V.A. The state policy of providing healthy nutrition for population: tasks and implementation at the regional level. Moscow: GEOTAR-Media, 2009: 484 p. (in Russian)
2. On sanitary-epidemiological welfare of the population in the Russian Federation in 2020: The State Report. Moscow: Federal'naya sluzhba po nadzoru v sfere zashchity prav potrebiteley i blagopoluchiya che-loveka, 2021: 256 p. (in Russian)
3. Malysheva A.G., Rakhmanin Yu.A. Physical and chemical research and techniques for control of chemicals in environmental hygiene. Saint Petersburg: Professional, 2012: 720 p. (in Russian)
4. Tahkapaa S., Maijala R., Korkeala H., Nevas M. Patterns of food frauds and adulterations reported in the EU rapid alarm system for food and feed and in Finland. Food Control. 2015; 47: 175-84. DOI: https://doi. org/10.1016/j.foodcont.2014.07.00
5. Arnautov O.V., Bagryantseva O.V., Bessonov V.V. On the need to improve the system for the prevention of falsification of food products in the Eurasian Economic Union. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2016; 85 (2): 106-17. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2016-00028 (in Russian)
6. Health risk assessment methodology under exposure to chemical, physical, and biological factors for determining criteria of products (goods) safety. In: The Eurasian Economic Commission. Moscow, Yumanite Media, 2014: 115 p. (in Russian). DOI: https://doi.org/10.21668/health. risk/2018.4.05 (in Russian)
7. Shur P.Z., Zaytseva N.V. Health risk assessment when giving grounds for hygienic criteria of food products safety. Analiz riska zdorov'yu [Health Risks Analysis]. 2018; (4): 43-56. DOI: https://doi.org/10.21668/health. risk/2018.4.05 (in Russian)
8. Scheeren M.B., Arul J., Gariepy C. Comparison of different methods for nitrite and nitrate determination in meat products. In: 59th International Congress of Meat Science and Technology, 18-23 August 2013, Izmir, Turkey. Volume: The Power of meat in 21st century/Ebook of Proceedings of 59th ICoMST. M. Serdaroglu, et al. (eds). 2013. URL: https://www.academia.edu/20453626/Comparison_of_dif-ferent_methods_for_Nitrite_and_Nitrate_determination_in_Meat_ Products
9. Giuliani A., Zuccarini M., Cichelli A., Khan H., Reale M. Critical review on the presence of phthalates in food and evidence of their biological impact. Int J Environ Res Public Health 2020; 17 (16): 5655. DOI: https://doi.org/10.3390/jerph17165655
10. Abraham K., Guertler R., Berg K., Heinemeyer G., Lampen A., Appel K.E. Toxicology and risk assessment of 5-Hydroxymethylfurfural in food. Mol Nutr Food Res. 2011; 55 (5): 667-78. DOI: https://doi. org/10.1002/mnfr.201000564
11. Edelev D.A. Ensuring food safety. Pishchevaya promyshlennost' [Food Processing Industry]. 2009 (12): 14-7. (in Russian)
12. Codex alimentarius. Working Principles for Risk Analysis for Food Safety for Application by Governments, CAC/GL 62-2007. Joint FAO/ WHO Food Standards Programme, Codex Committee on General Principles, Food and Agriculture Organization. Rome, 2007.
13. Khotimchenko S.A., Bessonov V.V., Bagryantseva O.V., Gmoshinsky I.V. Safety of food products: new problems and solutions. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya [Occupational Medicine and Human Ecology]. 2015; (4): 7-14. (in Russian)
14. Karer M., Rager-Resch M., Haider T., Petroczi K., Gludovacz E., Borth N., et al. Diamine oxidase knockout mice are not hypersensitive to orally or subcutaneously administered histamine. Inflamm Res. 2022; 71 (4): 497-511. DOI: https://doi.org/10.1007/s00011-022-01558-2
15. Tsirkin V.I., Khlybova S.V. The role of histamine in reproduction (literature review). Vyatskiy meditsinskiy vestnik [Vyatka Medical Bulletin]. 2006; (3): 63-7. (in Russian)
16. Kozlov V.A., Golenkov A.V., Sapozhnikov S.P. Furfural - Poison, Tox-icity Marker or Antidote? Narkologiya [Narcology]. 2019; 18 (3): 84-94. DOI: https://doi.org/10.25557/1682-8313.2019.03.84-94 (in Russian)
17. Arbuzova T.P., Bazarova L.A., Balabanova E.L., et al. Adverse chemicals. Nitrogen-containing organic compounds: the reference edition. Eds by B.A. Kurlyandsky. Saint Petersburg: Khimiya, 1992: 432 p. ISBN 5-7245-0410-3. (in Russian)
18. Al-Kaseem M., Al-Assaf Z., Karabeet F. Determination of seven volatile n-nitrosamines in fast food. Pharmacol Pharm. 2014; 5: 195-203. DOI: http://dx.doi.org/10.4236/pp.2014.52026
19. Toxicological Profile for DiethylPhthalate. U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 1993.
20. Zaytseva N.V., Ulanova T.S., Karnazhitskaya T.D., Zorina A.S., Per-myakova T.S. Determination of phthalates in juice product by highperformance liquid chromatography/mass spectrometry. Voprosy pita-niia [Problems of Nutrition]. 2018; 87 (6): 117-24. DOI: https://doi. org/10.24411/0042-8833-2018-10073 (in Russian)
