Již téměř 20 let je známo, že pokud jsou nealkoholické nápoje konzervovány kyselinou benzoovou, může tato kyselina reagovat s kyselinou askorbovou za vzniku karcinogenního benzenu. Studie ukázala, že obsah benzenu není snadné předvídat. Tvorba benzenu v nealkoholických nápojích tedy závisí na složení výrobku a podmínkách skladování (ICBA, 2006).
Mechanizmus vzniku benzénu z benzoátu a askorbovej kyseliny
Askorbová kyselina interaguje s benzoovou kyselou v přítomnosti přechodných kovů, tj. s Cu (II) a Fe (III) ionty, podle následujícího mechanismu: O2 může být redukován pomocí askorbové kyseliny na superoxidový anion radikál, z něhož spontánně vzniká peroxid vodíku (H₂O₂); následně může askorbová kyselina redukovat peroxid vodíku za tvorby hydroxylového radikálu způsobujícího dekarboxylaci benzoátu sodného na benzen. Vznik benzenu je primárně ovlivňován pH, UV zářením a teplotou (Lachenmeier et al., 2008; Gardner a Lawrence, 1993; Adams, 1997).
Faktory podporujúce alebo inhibujúce tvorbu benzénu
- Podporné faktory: pH, UV žiarenie a zvýšená teplota výrazne ovplyvňujú vznik benzenu. V prítomnosti stopových množstiev prechodných kovov (Cu (II), Fe (III)) dochádza k iniciácii radikálových procesov vedúcich k tvorbe benzénu.
- Inhibičné faktory: sladidlá, např. cukor, fruktózovo-kukuricový alebo škrobový sirup, a chelatačné činidla mohou reakci inhibovat. Naopak sladidla a cheláty mohou reakciu brzdiť viazaním kovových katalyzátorov alebo změnou redoxního prostředí.
Výsledky a průzkumy koncentrací benzénu v nealkoholických nápojích
Pro stanovení benzen v potravinách a nápojích byly realizovány rozsáhlé průzkumy. V letech 2005-2007 byly provedeny dva velké průzkumy v USA, v rámci nichž bylo analyzováno téměř 200 vzorků nealkoholických nápojů (tab. FDA, 2007). V roce 2008 bylo analyzováno téměř 450 vzorků nealkoholických nápojů v rámci dalších dvou rozsáhlých studií (Belgie a Německo); pro většinu vzorků se koncentrace benzenu pohybovala pod limitem 1 μg∙l⁻¹ nebo pod mezí detekce a pouze v 0,4 % (2 případy) byla stanovena nad 10 μg∙l⁻¹ (Lachenmeier et al., 2008; Poucke et al., 2008).
Od roku 2010 nebyly provedeny žádné velké průzkumy zaměřené na nealkoholické nápoje. K dispozici jsou po roce 2010 pouze data ze studie provedené v roce 2012, která byla zaměřena na analýzu potravin a nápojů na belgickém trhu; bylo analyzováno 52 vzorků nealkoholických nápojů a zjištěné koncentrace benzenu byly v rozmezí od nedetekováno do 11,5 μg∙l⁻¹ (Vinci et al., 2012).
Přehled českého průzkumu (2006 a 2011)
Poté, co se Americký úřad pro kontrolu potravin a léčiv začal v roce 2005 zabývat opětovným výskytem benzenu v nealkoholických nápojích (Nyman et al., 2008), jsme se rozhodli prozkoumat situaci v České republice. V roce 2006 jsme analyzovali 23 vzorků z trhu (ochucené vody, ovocné a jiné nápoje), z toho 15 vzorků mělo deklarovaný obsah benzoátu a askorbové kyseliny na etiketě výrobku. Benzen byl identifikován v 17 vzorcích (74 %). Koncentrace benzenu u sedmi vzorků překročila přípustný limit pro vodu (1 μg∙l⁻¹); v těchto případech se koncentrace benzenu pohybovala v rozmezí od 1,1 až 3,2 μg∙l⁻¹; všechny tyto vzorky obsahovaly jak benzoát, tak askorbovou kyselinu. Korelace obsahu benzenu s obsahem benzoátu sodného a askorbové kyseliny ale nebyla statisticky signifikantní.
Prečítajte si tiež: Použitie a vlastnosti askorbátu vápenatého
V roce 2011 jsme zopakovali průzkum trhu, stanovovali jsme obsah benzenu u 26 nealkoholických nápojů, z nichž 12 bylo buď nakoupených pod stejnými obchodními názvy jako v průzkumu v roce 2006, nebo byly zakoupeny výrobky s obdobným složením od stejného výrobce. Shrnutí výsledků za roky 2006 a 2011: měřitelné koncentrace benzenu byly stanoveny u 73 % vzorků (36 ze 49), část z těchto vzorků (13 výrobků) však neobsahovala současně benzoát a askorbovou kyselinu, což poukazuje na jiný zdroj kontaminace benzenem.
Zároveň bylo zjištěno, že u 10 % vzorků (5 ze 49) s obsahem benzoátu, askorbové kyseliny i stopových množství přechodných kovů jako katalyzátorů reakce, nebyl identifikován žádný benzen, ačkoliv s ohledem na druh a složení nápoje by jeho vznik mohl být očekáván. Skutečnost, že všechny komerční vzorky zahrnuté do průzkumu byly analyzovány v první čtvrtině jejich garantované doby trvanlivosti, by mohla být důvodem ke vzniku relativně zanedbatelných koncentrací benzenu.
Vplyv skladovacích podmienok a kinetika tvorby benzénu
Proto sme se rozhodli otestovat vliv podmínek skladování na obsah benzenu a ve spolupráci s jedním z největších tuzemských výrobců byly provedeny neurychlené skladovací experimenty zaměřené na tvorbu benzenu. Kinetika tvorby benzenu během 6 měsíců v nápojích obsahujících oba prekurzory a mineralizovanou vodu je znázorněna na obr. 4.
Koncentrace benzenu ve všech 49 reálných vzorcích byla nižší než 10 μ g∙l⁻¹, výsledky průzkumu odpovídají celosvětové situaci. Přestože od roku 2006 někteří výrobci zodpovědně minimalizovali přítomnost benzenu ve svých nápojích díky přeformulování receptur výrobků, průměrný obsah benzenu zůstává stejný okolo 1 μg∙l⁻¹. Studie ukázala, že obsah benzenu není snadné předvídat, ale pokud jsou prekurzory přítomny ve výrobku, existuje vždy vysoká pravděpodobnost vzniku benzenu.
Metodika analytického stanovenia
Pro benzen byla použita plynová chromatografie s hmotnostnou spektrometriou (GC-MS). Zásobní standardy benzenu a benzenu-d6 (oba 0,002 g∙l⁻¹) byly připraveny v methanolu. Sycené vzorky byly před analýzou odplyněny po dobu 1,5 min v ultrazvukové lázni. 5 ml z každého vzorku bylo převedeno do 10 ml vialky, do každé z nich byl přidán vnitřní standard benzen-d6 (5 μl zásobního roztoku). Separační chromatografické podmínky: počáteční teplota kolony 45 °C (5 min), nárůst teploty na 200 °C rychlostí 25 °C∙min⁻¹ (1 min). Teplota injektoru byla nastavena na 200 °C (dělicí poměr 30:1), iontový zdroj a MS kvadrupól na teplotu 230 °C a 150 °C; desorpce po dobu 5 min, konstantní průtok He 0,7 ml∙min⁻¹.
Prečítajte si tiež: Všetko o práškovom Askorbáte Sodnom
Pro stanovení benzoové kyseliny byly vzorky zředěny destilovanou vodou, filtrovány a následně nastříknuty (20 μl) do HPLC. Teplota kolony (Rezex RFQ-Fast Fruit H + (8%, 100 x 7,8 mm, 8 μm, Phenomenex, Chromservis, ČR) byla udržována na 50 °C. Mobilní fáze se skládala z kyseliny sírové (0,05 mol∙l⁻¹) v methanolu (10%), přičemž průtok byl 1 ml∙min⁻¹. Askorbová kyselina byla stanovena po zředění vzorku destilovanou vodou s L-cysteinem (0,1%) a šťavelovou kyselinou (1% ) pomocí HPLC podle Rajchl et al.
| Parametr (benzen GC-MS) | Hodnota |
|---|---|
| Opakovatelnost (RSD) | 6,3 % |
| Linearita | 1,0-50 μg∙l⁻¹ |
| Mez detekce (LOD) | 0,1 μg∙l⁻¹ |
| Mez kvantifikace (LOQ) | 1,0 μg∙l⁻¹ |
Legislatíva, limity a riziká expozície
V roce 1987 byl benzen klasifikován jako lidský karcinogen (skupina 1) (Gardner a Lawrence, 1993; IARC, 1987). Denní expozice benzenem pro nekuřáky je stanovena na 200 až 450 μg∙den⁻¹ (WHO, 1996). Byly stanoveny následující maximální limity pro benzen jako kontaminant pitné vody: 1.0 μg∙l⁻¹ (Evropská unie) a 10 μg∙l⁻¹ (Světová zdravotnická organizace). Nicméně, doposud nebyl určen zákonný limit pro benzen v potravinářských výrobcích a nápojích (nealkoholických nápojích) (WHO, 1996; EC, 1998).
Praktické implikácie pre výrobcov a spotrebiteľov
- Výrobci: minimalizácia rizika zahrnuje přeformulovanie receptúr (odstránenie kombinácie benzoátů a askorbátu tam, kde je to možné), použití chelatačních činidel, kontrolu stopových kovov v surovinách, ochranu před UV‑zářením (tmavé obaly) a optimalizáciu pH. Někteří výrobci od roku 2006 přistoupili k přeformulování svých produktů s cílem minimalizovat tvorbu benzenu.
- Spotřebitelé: skladovat nápoje mimo přímé sluneční záření, při nižších teplotách a přednostně konzumovat produkty v rámci kratší části doby trvanlivosti může snížit riziko nárůstu benzenu v průběhu skladování.
Ako vyrobiť benzén
Dodatočné poznámky o kyseline askorbovej (vitamín C)
Vitamín C, známy aj ako kyselina L-askorbová, je vo vode rozpustný vitamín, ktorý si ľudské telo nevie vytvárať samo. Vitamín C sa prirodzene nachádza v ovocí a zelenine. Kyselina L-askorbová je chemický názov aktívnej formy vitamínu C. V doplnkoch výživy sa vitamín C môže nachádzať aj vo forme askorbátov, napríklad askorbát sodný alebo askorbát vápenatý. Vitamín C prispieva k správnemu fungovaniu imunitného systému, prispieva k ochrane buniek pred oxidačným stresom a zvyšuje vstrebávanie železa.
Na stanovenie koncentrácie kyseliny askorbovej v potravinových produktoch sú dostupné různé metódy, jako je spektrometria, titrimetria alebo vysokoúčinná kvapalinová chromatografia (HPLC). Metóda HPLC je široko používaná metoda ve výzkumu a potravinárskom priemysle vďaka svojej vysokej presnosti a meracej schopnosti.
Dôležité: vitamín C nenahrádza lekársku starostlivosť. Pri zdravotných problémoch, tehotenstve, dojčení, ochoreniach obličiek, poruchách metabolizmu železa alebo užívaní liekov sa poraďte s lekárom alebo odborníkom.
Prečítajte si tiež: Všetko o askorbáte vápenatom
Poučujúce zistenie: i když průměrný obsah benzenu v analyzovaných nealkoholických nápojích zůstává okolo 1 μg∙l⁻¹ a u většiny vzorků je koncentrace pod limitem EU pro pitnou vodu, kombinace benzoátů a askorbátu v přítomnosti stopových kovů, vyšších teplot nebo expozice UV může vést k tvorbě benzenu; proto je nutné pečlivé řízení receptur a skladovacích podmínek.