Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Wirkungsorientierte Analytik von polyzyklischen Kohlenwasserstoffen in geräucherten Fleischwaren

Kuhn, Kerstin

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), a large group of chemical pollutants including a number of carcinogens, are generated by smoke curing of meat and pose a risk to human health. At present, determination of these unwanted contaminants requires costly, time-consuming classical chemical analysis of smoked meat. The aim of the present study was to establish and adapt an alternative high-throughput screening test for PAHs on the basis of an effect-directed bioassay and to apply a practical approach under realistic conditions for food safety monitoring. The in vitro chemical-activated luciferase expression (CALUX) assay which is used in the analysis of dioxins was adapted for PAHs. Commercial and custom-made meat samples produced under defined conditions with different PAH levels were analysed instrumentally using this bioassay and classical chemical-analytical methods (gas chromatography-mass spectrometry) to determine the influence of different smoking conditions on PAH levels. It was shown that cold smoking for up to six hours did not result in strong PAH contamination, whereas hot (65 °C) and longer smoking caused a considerable increase in contamination. The results of the effect-directed bioassay were in good agreement with those of the chemical analysis, and the bioassay made it possible to determine accurately the carcinogenic potential of a sample. Our results show that effect-directed analysis such as the CALUX assay is suitable for high-throughput screening for unknown levels of toxicologically relevant PAHs in meat samples and is sensitive enough to differentiate between different PAH levels generated under various smoking conditions. Effect-based screening techniques therefore provide a new instrument for official food monitoring.

Beim Räuchern von Fleischwaren stellt die Entstehung polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAKs) und die folgende Kontamination der Ware aufgrund der Kanzerogenität der meisten Vertreter dieser Substanzgruppe eine bekannte Problematik dar. Ziel dieser Dissertationsarbeit war es, alternativ bzw. ergänzend zur aufwändigen instrumentellen Analytik ein wirkungsbasiertes Screeningverfahren mit hohem Durchsatzpotential für PAKs zu entwickeln und dieses an das Untersuchungsgut Fleisch anzupassen. Dazu wurde der chemical-activated luciferase expression (CALUX)-assay, welcher in der Dioxinanalytik eingesetzt wird, an die Untersuchung auf PAKs angepasst und ein Vergleich mit den Ergebnissen der instrumentellen Analytik durchgeführt. Zum Einsatz kamen unter definierten Bedingungen hergestellte und parallel dazu eingekaufte geräucherte Bauchspeckproben, entsprechend einem möglichen Einsatz in der Lebensmittelkontrolle. Es konnte gezeigt werden, dass der Bioassay sensitiv den Einfluss verschiedener Räucherbedingungen aufzeigte. Eine Behandlungslänge bis zu sechs Stunden führte beim Kalträuchern im Vergleich zu kürzen Zeiten zu keiner höheren Kumulation von PAKs; während Heißräucherung zu einer deutlichen Kumulation führte, deren Höhe abhängig von der Behandlungslänge ist. Die Ergebnisse der wirkungsorientierten Analytik zeigten eine hohe Korrelation zu den Werten der klassisch chemisch-instrumentellen Analytik und konnten die kanzerogene Wirkung der Probe gut beschreiben. Wirkungsorientierte Analytik – wie der vorgestellte CALUX-Assay – ist daher als kosten- und zeitsparende Screeningmethode gut geeignet, in geräuchertem Fleisch unerwartet hohe Kontaminationen kanzerogener PAKs und Prozessunterschiede aufzudecken und könnte daher als neue Untersuchungstechnik der öffentlichen Lebensmittelüberwachung dienen.

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Kuhn, Kerstin: Wirkungsorientierte Analytik von polyzyklischen Kohlenwasserstoffen in geräucherten Fleischwaren. Hannover 2009. Tierärztliche Hochschule.

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