Сontamination of baby foods with ochratoxin A

Abstract

Mycotoxin ochratoxin A (OTA) is a widespread contaminant of raw cereal grains with nephrotoxic activity. Сereal-based baby foods (BF) are an important component of the infant diet. In Russia, the presence of OTA in grainbased BF is not allowed (<0.5 ng/kg), in the EU maximum limit of toxin in BF is 0.5 ng/kg. The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA) set for OTA a provisional tolerable weekly intake of 100 ng/kg bw; the European Food Safety Authority (EFSA) – 120 ng/kg bw. The purpose of this study was to investigate the OTA content in BF (infant cereals and canned food) and assess the relevant risk to the health of children first year of life. The analysis of OTA was performed by immunoaffinity column clean-up and high performance liquid chromatography with fluorescence detection. The limit of detection and limit of quantification for OTA were 0.10 and 0.50 ng/kg, respectively. The content of OTA in BF was represented as maximum (Max), mean (M), median (Мe) and 90 percentile (90%) of all samples. The 554 BF samples based on corn, rice, buckwheat, millet, wheat, oats, barley, and mixtures of cereals were studied. OTA was detected in 32 samples of BF: in 30 of the 312 samples of infant cereals (Max – 4.95 ng/kg; M – 0.09 ng/kg, Me and 90% – 0 ng/kg) and in 2 of the 242 samples of canned food (0.34 and 0.37 ng/kg). 20 samples of BF were contaminated with OTA above the maximum limit (0.50 ng/kg). BF, exhibited the highest incidence of OTA, were buckwheat-based (13 of 41 samples, Max – 2.52 ng/kg, M – 0.36 ng/kg, Me – 0 ng/kg, 90% – 1.57 ng/kg) and mixed-grain (12 of 115 samples, Max – 4.95 ng/kg, M – 0.10 ng/kg, Me – 0 ng/kg, 90% – 0.14 ng/kg) infant cereals. OTA was also detected in 2 of 40 samples of oat-based infant cereals (0.19 and 0.60 ng/kg), in 2 of 72 samples of rice-based infant cereals (0.18 and 0.48 ng/kg) and in 1 of 37 samples of wheat-based infant cereals (0.13 ng/kg). None of the 4 samples of corn-based and of the 3 samples of millet-based infant cereals contained OTA. Calculations showed that for infants the daily ochratoxin A dietary intake did not exceed 6.8 ng/kg bw. This value of OTA intake is below the levels, proposed as tolerable intake. Thus, one can conclude that cereal-based BF (infant cereals and canned food) are moderately contaminated with OTA and there is not a significant toxicological risk to the health of children of first year of life. However, identification of BF samples containing OTA above the maximum limit, demonstrates the need for thorough monitoring of the quality of the products from the manufacturers and regulatory authorities.

Keywords:ochratoxin A, baby food

Вопр. питания. 2015. № 5. С. 76-81.

Микотоксин охратоксин А (ОТА) продуцируется микроскопическими плесневыми грибами родов Penicillium (P. verrucosum) и Aspergillius (A. ochraceus, A. carbonarius), оказывает преимущественно нефротоксическое действие и повсеместно выявляется в качестве природного загрязнителя пищевых продуктов (зерновых продуктов, винограда, специй, кофе-бобов). Международное агентство по изучению рака (IARC) относит ОТА к соединениям, вероятно, канцерогенным для человека (группа 2В) [1]. Установленная высокая частота обнаружения ОТА в крови человека (до 100% [2]) свидетельствует о возможном постоянном поступлении микотоксина в организм. Одним из основных источников ОТА в рационе являются зерновые продукты [3]. В России ОТА был выявлен в 14% из 282 образцов продовольственного зерна урожая 2003 и 2004 гг. [4]. В ЕС в результате иссле- дований, проведенных в рамках международной научной кооперации, наличие ОТА было установлено в 55% из 5180 изученных проб зернового сырья и производных продуктов [3].

Специализированные продукты детского питания (ДП) на зерновой основе (каши и консервы) относятся к числу основных продуктов прикорма для детей первого года жизни. В нашей предыдущей работе охратоксин А был обнаружен в 22% изученных образцов безмолочных и молочных каш на зерновой основе [5]. В странах ЕС частота обнаружения ОТА в продуктах ДП достигает 70% [6]. Требования отечественных гигиенических нормативов не допускают наличия ОТА в детском питании в количестве 0,5 мкг/кг [7]. В странах ЕС максимальный допустимый уровень ОТА в ДП равен 0,5 мкг/кг [8]. Величина условно переносимого недельного поступления (УПНП) ОТА, рекомендованная Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA), составляет 100 нг на 1 кг массы тела [9], установленная Европейским агентством по безопасности продуктов питания (EFSA) - 120 нг на 1 кг массы тела [10].

Цели настоящей работы - получение новых данных о частоте и уровне загрязнения ОТА продуктов ДП на зерновой основе и оценка соответствующего риска для здоровья детей первого года жизни.

Материал и методы

Объектами исследования были поступившие в 2007-2015 гг. на плановую гигиеническую экспертизу в ФГБНУ "НИИ питания" продукты ДП на зерновой основе: сухие молочные и безмолочные каши, плодоовощные, мясо- и рыбо-растительные консервы. Всего было изучено 554 образца ДП отечественного и импортного производства (табл. 1).

Обнаружение и количественное определение охратоксина А в образцах проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуориметрическим детектированием и этапом предварительной очистки экстракта на иммуноаффинной колонке [11]. Предел обнаружения (ПО) и количественного определения (ПКО) метода - 0,10 и 0,50 мкг/кг соответственно.

Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы IBM SPSS Statistics Ver. 20 (SPSS Inc., США). Содержание ОТА в пробах всего ряда представляли в виде максимального (Max) и среднего значения (М), медианы (Ме) и 90-го процентиля (90%). Для расчета экспозиции использовали Ме и 90% [12], а также величину рекомендованного потребления продуктов ДП и показатели средней массы тела детей первого года жизни [13]. Оценку риска для здоровья проводили через расчет коэффициента опасности, выражающего отношение вероятной экспозиции ОТА к уровню условно переносимого поступления [12].

Результаты и обсуждение

В результате проведенных исследований специализированных продуктов на зерновой основе, предназначенных для питания детей раннего возраста, наличие ОТА было установлено в 6% образцов ДП (Max - 4,95 мкг/кг, М - 0,05 мкг/кг, Ме и 90% - 0 мкг/кг), при этом в 4% проб содержание токсина превышало допустимый уровень (было 0,50 мкг/кг) (см. табл. 1). Среди изученных видов ДП наибольшие частота и уровень загрязнения ОТА были выявлены в кашах: 10% исследованных образцов каш содержали ОТА (Max - 4,95 мкг/кг, М - 0,09 мкг/кг, Ме и 90% - 0 мкг/кг), при этом в 6% проб количество токсина превышало допустимый уровень. В консервах ОТА был обнаружен только в 2 образцах зарубежного производства: в ДП на основе риса (0,37 мкг/кг) и пшеницы (0,34 мкг/кг).

Среди каш наиболее загрязненными ОТА были образцы, изготовленные из гречихи (32% проб, Max - 2,52 мкг/кг, М - 0,36 мкг/кг, Ме - 0 мкг/кг, 90% - 1,57 мкг/кг) и на мультизлаковой основе (10% проб, Max - 4,95 мкг/кг, М - 0,10 мкг/кг, Ме - 0 мкг/кг, 90% - 0,14 мкг/кг). Наряду с этим ОТА был выявлен в 5% образцов каш на основе овса, в 3% - на основе риса и пшеницы. В кашах, произведенных на основе кукурузы и проса, ОТА не обнаружен. Превышение допустимого уровня ОТА было отмечено в 24% образцов каш на основе гречихи, в 8% - на мультизлаковой основе и в 2% - на основе овса. Содержание ОТА в образцах ДП из кукурузы, риса, проса и пшеницы соответствовало требованиям гигиенических регламентов.

Полученные данные свидетельствуют о загрязнении ОТА преимущественно каш отечественного производства по сравнению с их зарубежными аналогами (15 и 3% контаминированных проб соответственно). Содержание ОТА выше допустимого уровня было установлено в 11% образцов каш, выпущенных в России, и в 1% зарубежных, что может быть связано с недостаточным производственным контролем отечественными производителями исходного зернового сырья и готовой продукции.

На основании медианы и 90-го процентиля загрязнения была рассчитана вероятная экспозиция ОТА на детей первого года жизни с продуктами ДП. В целом величина как центильной тенденции экспозиции ОТА (по медиане загрязнения), так и верхней ее границы (по 90% процентилю) на детей первого года жизни с кашами и консервами была равна нулю. При оценке вероятного поступления ОТА в организм детей разного возраста и пола с отдельными видами ДП наибольшее значение экспозиции, рассчитанное на единицу массы тела, было получено для 8-9-месячных девочек при употреблении каш на основе гречихи: верхняя граница нагрузки составила 6,8 нг на 1 кг массы тела в сутки (табл. 2). При этом коэффициент опасности, вычисленный с учетом УПНП, рекомендованного JECFA и ЕFSA, равнялся 0,48 и 0,40 соответственно, что свидетельствовало о незначительном риске для здоровья. У мальчиков за счет большей средней массы тела возможная нагрузка ОТА, рассчитанная на единицу массы тела, была ниже (не более 6,3 нг на 1 кг массы тела в сутки).

Таким образом, ОТА был обнаружен в 6% образцов ДП (в том числе в 10% проб каш) в количестве до 4,95 мкг/кг (среднее содержание в кашах 0,09 мкг/кг, в консервах - 0,003 мкг/кг), преимущественно в кашах из гречихи и на мультизлаковой основе. В 4% проб ДП (в 6% образцов каш) количество токсина превышало гигиенические нормативы. Рассчитанная величина вероятной экспозиции ОТА на детей первого года жизни с продуктами ДП не превышала уровни условно переносимого поступления. Установленный в настоящей работе уровень загрязнения ОТА продуктов ДП был ниже, чем в нашем предыдущем исследовании [5], что может быть связано с введением отечественных регламентов содержания ОТА в ДП и последующим усилением соответствующего контроля. Сравнительный анализ результатов исследования с данными литературы свидетельствует, как правило, о более высокой частоте и уровне загрязнения ОТА продуктов ДП в других странах. Так, ОТА был выявлен в 70% образцов ДП в Испании (ПО - 0,03 мкг/кг) [6], 65% - в Португалии (ПО - 0,01 мкг/кг) [14], 60% - в Италии (ПО - 0,05 мкг/кг) [15], 19% - в Турции (ПО - 0,05 мкг/кг) [16].

В Марокко ОТА не обнаружен ни в одном из 20 образцов ДП (ПО - 0,10 мкг/кг) [17]. Максимальное содержание ОТА в ДП было выше в Канаде (6,9 мкг/кг - в образце из ячменя) [18], ниже - в Италии (0,74 мкг/кг - из риса) [19], в Испании (0,74 мкг/кг - мультизлаковая основа) [6], в Турции (0,37 мкг/кг - из пшеницы) [20] и в Португалии (0,21 мкг/кг - мультизлаковая основа) [14]. Среднее содержание ОТА в ДП было выше в Турции (0,22 мкг/кг) [20], в Испании (0,19 мкг/кг) [6] и в Канаде (0,16 мкг/кг) [18]; ниже - в Португалии (0,04 мкг/кг) [14]. Рассчитанная при этом величина вероятной экспозиции ОТА на детей первого года жизни с продуктами ДП находилась в диапазоне 0,8-2,3 нг на 1 кг массы тела [6, 16, 19, 20], что также не превышало уровни условно переносимого поступления.

Таким образом, можно заключить, что продукты ДП на зерновой основе (каши и консервы) в целом умеренно загрязнены ОТА, а их регулярное употребление не представляет значимого риска для здоровья детей первого года жизни. Вместе с тем выявление образцов ДП, содержащих ОТА выше допустимого уровня, свидетельствует о необходимости тщательного контроля качества продукции со стороны производителей и контролирующих органов.

Литература

1. Кравченко Л.В., Тутельян В.А. Биобезопасность. Микотоксины - природные контаминанты пищи // Вопр. питания. 2005. Т. 74, № 3. С. 3-13.

2. Аксенов И.В., Эллер К.И., Тутельян В.А. Определение содержания охратоксина А в плазме крови // Вопр. питания. 2007. Т. 76, № 1. С. 39-41.

3. Task 3.2.7. "Assessment of dietary intake of Ochratoxin A by the population of EU Member States" / Co-ordinators: Miraglia M., Brera C. Rome, 2002. 153 p.

4. Аксенов И.В., Эллер К.И., Тутельян В.А. Содержание охратоксина А в продовольственном зерне урожая 2003 и 2004 г // Вопр. питания. 2006. Т. 75, № 1. С. 43-47.

5. Аксенов И.В., Эллер К.И., Тутельян В.А. Изучение содержания охратоксина А в продуктах детского питания // Вопр. питания. 2006. Т. 75, № 5. С. 66-69.

6. Araguas C., Gonzalez-Penas E., Lopez de Cerain A. Study on ochratoxin A in cereal-derived products from Spain // Food Chem. 2005. Vol. 92. P. 459-464.

7. Технический регламент Таможенного союза "О безопасности пищевой продукции" (ТР ТС 021/2011).

8. Commission Regulation (EC) No 1881/2006 of 19 December 2006 setting maximum levels for certain contaminants in foodstuffs // Official Journal of the European Union. 2006. Vol. L. 364. P. 5-24.

9. JECFA. Safety evaluation of certain mycotoxins in food (WHO Food Additives Series, No. 47; FAO Food and Nutrition Paper 74). Geneva, 2001. 691 p.

10. Opinion of the scientific panel on contaminants in the food chain on a request from the commission related to ochratoxin A in food // EFSA J. 2006. Vol. 365. P. 1-56.

11. Обнаружение, идентификация и количественное определение охратоксина A в продовольственном сырье и пищевых продуктах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Методические указания (МУК 4.1.2204-07).

12. Определение экспозиции и оценка риска воздействия химических контаминантов пищевых продуктов на население. Методические указания (МУ 2.3.7.2519-09).

13. Современные принципы и методы вскармливания детей первого года жизни. Методические указания 99/225.

14. Alvito P.C., Sizoo E.A., Almeida C.M.M., van Egmond H.P. Occurrence of aflatoxins and ochratoxin A in baby foods in Portugal // Food Anal. Methods. 2010. Vol. 3. P. 22-30.

15. Juan C., Raiola A., Manes J., Ritieni A. Presence of mycotoxin in commercial infant formulas and baby foods from Italian market // Food Control. 2014. Vol. 39. P. 227-236.

16. Ozden S., Akdeniz A.S., Alpertunga B. Occurrence of ochratoxin A in cereal-derived food products commonly consumed in Turkey // Food Control. 2012. Vol. 25. P. 69-74.

17. Zinedine A., Blesa J., Mahnine N. et al. Pressurized liquid extraction coupled to liquid chromatography for the analysis of ochratoxin A in breakfast and infants cereals from Morocco // Food Control. 2010. Vol. 21. P. 132-135.

18. Lombaert G.A., Pellaers P., Roscoe V. et al. Mycotoxins in infant cereal foods from the Canadian retail market // Food Addit. Contam. 2003. Vol. 20, N 5. P. 494-504.

19. Beretta B., De Domenico R., Gaiaschi A. et al. Ochratoxin A in cerealbased baby foods: occurrence and safety evaluation // Food Addit. Contam. 2002. Vol. 19, N 1. P. 70-75.

20. Kabak B. Ochratoxin A in cereal-derived products in Turkey: occurrence and exposure assessment // Food Chem. Toxicol. 2009. Vol. 47. P. 348-352.