Kemi i Fødevarer
Christine Nellemann
Afdelingschef
Afd. for Toksikologi og
Risikovurdering
DTU Fødevareinstituttet
Oktober 2012
Hvad tænker I på,
når jeg siger
kemi i fødevarer?
DTU Fødevareinstituttet
Det handler jo alt sammen om kemi …
Kosten er komplekse blandinger af kemiske stoffer …
DTU Fødevareinstituttet
Men også om forureninger og andre giftigheder
DTU Fødevareinstituttet
Fordi vi forsker mest i sundhedsfarlige
komponenter
Tilsætninger…
Forureninger..
Tilberedelse af maden
Men også ”naturlige” dele af kosten:
Mættet fedt
Kolesterol
Simple kulhydrater o.s.v.
DTU Fødevareinstituttet
Vi ser også på den sundhedsfremmende kost…
DTU Fødevareinstituttet
Helhedssyn på en fødevare
DTU Fødevareinstituttet
Vi er i front med forebyggelse af sygdom
• Toksikologien er viden om stoffer, der er giftige for mennesker
• Vi skaber, anvender og kommunikerer viden om toksikologi for at
forebygge sygdom og fremme sundhed
• Vi vil forstå mekanismerne bag effekter af kemiske stoffer
DTU Fødevareinstituttet
Vores værktøjskasser
?
?
?
?
Human in vitro model
DTU Fødevareinstituttet
Lab. animal in vitro model
QSAR
Hvad er QSAR?
• QSAR - Quantitative Structure-Activity Relationship
• Antagelse: Den kemiske struktur bestemmer
egenskaberne for et stof
• Ofte står QSAR i stedet for ingen tests
• Et stort antal modeller forskes i og bruges
på DTU – www.qsar.food.dtu.dk
DTU Fødevareinstituttet
QSAR
(Q)SAR er en (kvantitativ) sammenhæng mellem den
molekylære struktur repræsenteret ved deskriptorer
(f.eks. geometriske eller elektroniske) og en
egenskab, eksempelvis en fysisk-kemisk egenskab
eller en biologisk effekt
Et sæt kemiske stoffer (træningssæt) med målte data
anvendes til udviklingen af en (Q)SAR model
Med statistiske eller andre værktøjer udvikles de
matematiske ligninger
DTU Fødevareinstituttet
Eksempel på konkret (Q)SAR forudsigelse:
In the rodent dominant lethal model the distance biophore [N -] < - - 4.0Å
--> [Cl -] and the biophore Cl –CH2-CH2 were identified. Basically all the
chemicals in the training set forming basis for these biophores appeared
to be alkylating agents, i.e. can damage DNA.
DTU Fødevareinstituttet
Reproduktionstoksikologi
Dårlig sædkvalitet
Fertilitetsproblemer
Medfødte misdannelser
For tidlig pubertet
Testis cancer
DTU Fødevareinstituttet
?
Hormonforstyrrende
stoffer
DTU Fødevareinstituttet
Hormonforstyrrende stoffer: forkerte
beskeder på forkerte tidspunkter
Endocrine system
DTU Fødevareinstituttet
Endocrine disrupters
Hvor meget pesticid udsættes befolkningen
for?


Data er beregnet på 148 ud af de mere end 800 pesticider
der anvendes på verdensplan
Indtaget er i steget med 50-70% i 1997-2003 i forhold til
overvågningsperiode 1993-1997
DTU Fødevareinstituttet
Eksempel på et pesticid ….Chlorpyrifos
Kronisk eksponering:
With processing (without peel)
Without processing
57%
Oats
2%
Others
13%
38%
Rye bread
19%
Others
19%
Cucumber
14%
Peach
2%
Carrot
5%
Peppers,
sweet
4%
Carrot
7%
Apple
18%
White bread
8%
Pear
9%
DTU Fødevareinstituttet
Rye
bread
14%
White
bread
6%
Pear
6%
Cucumber
18%
Melon
8% Oranges
8%
Apple
12%
Mandarins
8%
Dioxin og PCB i dansk modermælk
Reference: Fromberg et al., 2005. Chemical Contaminants. Food monitoring, 1998-2003. Part 1.
FødevareRapport 2005:01. ISBN:87-91569-58-3
DTU Fødevareinstituttet
DFVF 2005. Dioxinhandlingsplanen 2000-2004. Slutrapport.
Cellemodeller
QSAR
Hvordan tester vi
sædkvalitet
Anogenital
afstand
adfærd
Ungevækst
og udvikling
Dosering af drægtig
rotte
Histopathologi
Misdannelser
af
DTU Fødevareinstituttet
kønsorganer
brystudvikling
Hormon-niveauer
og
genekspression
Anogenital afstand – Mix af 3 AR-antagonister
Anogenital distance
Mixture effect at NOAEL
Predicted by dose-addition
DTU Fødevareinstituttet
Hass et al. 2007 Environ Health Perspect 115
Misdannelsen hypospadi
Coctail effekt ved 10 x NOAEL for samme
effekt
14 + 0 + 0 +0
~ 100%
DTU Fødevareinstituttet
Christiansen et al. 2009 Environ Health Perspect 117
Cancer og Genotoksikologi
Kræft og hjertekar-sygdomme er de væsentligste dødsårsager i DK
Miljøpåvirkninger og livsstilsfaktorer
Genotoksiske stoffer
DTU Fødevareinstituttet
•Stegemutagener
CH3
N
NH2
N
N
H2C
O
CH C NH2
•Acrylamid
•Furaner
H3C
O
•Polyphenoler
DTU Fødevareinstituttet
Acrylamid findes i mange forskellige
fødevarer
Voksne total 25 µg/dag
2%
1%
hvedebrød
4%
6%
24%
1%
4%
rugbrød
knækbrød
chips
5%
2%
popcorn/snack
chokolade/kakao
kager
2%
pommes frites mv.
fastfood
49%
DTU Fødevareinstituttet
morgenmadscerealier
kaffe
Acrylamid
•
Acrylamid metaboliseres i mennesker til glycidamid, som er
genotoxisk
•
Acrylamid er også et neurotoxin, men i forhold til fødevarer er
man især bekymret for de kræftfremkaldende effekter
•
Dyreforsøg har vist senest I 2011 fra USA: “clear evidence of
carcinogenic activity” i både han- og hunrotter og mus
•
I alle dyreforsøg medførte acrylamid brystkræft-tumorer
•
Et dansk studie i mennesker (2008) fandt en positiv korrelation
mellem acrylamid eksponering og udvikling af østrogen-afhængig
brystkræft
•
Et nyt humant studie I 2012 viste signifikant korrelation mellem
glycidamid og I mindre grad acrylamid til brystkræfttilfælde og
mortalitet blandt ikke-rygere
H 2C
DTU Fødevareinstituttet
O
CH C NH2
Helt naturligt og vildt sundt?
DTU Fødevareinstituttet
Er ramsløg giftigt?
• Få kemiske undersøgelser, men ingen alarmerende indholdsstoffer
• Ingen forgiftninger beskrevet
• Men … bladet spises inden blomstring
DTU Fødevareinstituttet
Liljekonval (Convallaria majalis)
–
• Indeholder steroidsaponiner
forårsager kvalme og
opkastninger
• Cardenolider (kraftig
hjertepåvirkning), men under 10%
absorberes
DTU Fødevareinstituttet
Høsttidløs
Tysk forgiftningscentral:
32 tilfælde på 10 år:
• 6 dødsfald
• 3 meget alvorlige tilfælde: chok, lungeødem, nyre- og leversvigt
bevidstløshed
• 6 middelsvære symptomer: voldsom opkastning og diarré
• 17 lettere symptomer: opkastning, diarré, leverpåvirkning
(Hermanns-Clausen M et al. (2006) Verwechlungsgefahr im Frühjahr: Bärlauch
und Herbstzeitlose. Warnen Sie Ihre Patienten vor dem tödlichen Salat! MMWFortschr Med 148 (12): 45-46.)
DTU Fødevareinstituttet
Kosttilskud eksempel - Slankemiddel
PowerPoint
PowerPointhar
harforhindret
forhindreten
enautomatisk
automatiskoverførsel
overførselafafdet
deteksterne
eksternebillede
billedefor
foratatbeskytte
beskyttedine
dinepersonlige
personligeoplysninger.
oplysninger.Klik
Klikpå
påIndstillinger
Indstillingerpå
påmeddelelseslinjen
meddelelseslinjenfor
foratatoverføre
overføreog
ogvise
visebilledet,
billedet,og
ogklik
klikderefter
derefterpå
påAktiver
Aktivereksternt
eksterntindhold.
indhold.
•
•
•
•
Produkt i pilleform solgt som
slankemiddel
Solgt i Belgien i 1992-93 og i
Frankrig
Påstået indhold af Stephania
tetrandra og Magnolia
officinalis
Stephania tetrandra (Fang ji –
Han) var erstattet af
Aristolochia fanchi (Fang ji –
Guang)
DTU Fødevareinstituttet
Kosttilskud - Slankemiddel
•
•
•
Aristolochia fangchi er nyretoksisk og kræftfremkaldende
Mindst 100 tilfælde af alvorlige nyreskader i Belgien, 170 i
andre lande
Opfølgning: 39 patienter, der er i dialyse eller har fået nyretransplantation: 17 tilfælde af ondartet kræft i urinleder,
nyrebækken eller begge, og 1 blæretumor
DTU Fødevareinstituttet
Traditionelt tilberedt grøn te
• Traditionelt tilberedt grøn te tilskrevet sundhedsmæssigt gavnlige
egenskaber (Epigallocatechin-3-gallat (EGCG) har været tilskrevet
denne gavnlige effekt)
• I DK fire tilfælde af alvorlig leverskade 2009-2010
• Fra udlandet bl.a.:
• 45 årig mand indtog 6 kopper grøn te i 4 mdr.
• 55 årig kvinde 4-6 kopper grøn te daglig i 6 måneder (0,5-1,5 l)
• Kinesere og japanere 95% percentil drikker 1,1 l
DTU Fødevareinstituttet
Foto: Wikipedia
Datagrundlag for toksikologisk vurdering af
planter
•
•
•
•
Sjældent systematisk undersøgt for toksiske effekter
Akutte symptomer som opkastning, diarré, krampe opdages lettest
Sværere med effekter som lever- og nyreskade
Patient og læge skal tænke på en plante/et planteprodukt som årsag
til sygdom og publicere/indberette
• Kræft, påvirkning af reproduktion/fertilitet, eller langtidsvirkninger på
centralnervesystemet opdages ved forsøg og/eller husdyr
eksponeret for planten
DTU Fødevareinstituttet
Hvorfor vil antallet af planteforgiftninger
stige?
• Generel opfattelse, at naturligt = harmløst
• De ”naturfremmede” indsamler vilde planter, tang
• Schweiz har 8 x flere forgiftninger med vilde planter - end med vilde
svampe
• De eksperimenterende tilbereder plantedele på nye måder: spirer hørfrø
eller krydderifrø (”raw food”)
• Planter brugt i traditionel urtemedicin i f.eks. Kina og Indien sælges i
kosttilskud i Europa, USA
• Internettet som kilde til underlødig information/skjult markedsføring og
DTU
Fødevareinstituttet
salg
35
Drogelisten – vurdering af planter, svampe
og dele deraf i kosttilskud og urtete
1. udg. 1989, 4. udg. 2000 + tillæg
på www.food.dtu.dk
Senest opdateret juli 2009
Ca. 250 planter
DTU Fødevareinstituttet
Fremtiden
• Vi finder på at hydrolysere mel og syntetisere nanopartikler
• Naturligt – og helt vildt sundt…
• Vi begejstres af nye produkter og madvarer
• Det moderne liv – fødevarer, miljø og forbrugerprodukter
DTU Fødevareinstituttet
Udfordringerne
• Effekter af de 100.000 utestede kemikalier?
• Lave doser?
• Forskelle mellem dyr og mennesker?
• Hvad med vores gener?
• Hvornår er mennesker mest følsomme?
DTU Fødevareinstituttet
DTU´s mission
DTU skal udvikle og nyttiggøre naturvidenskab og teknisk videnskab til gavn for
samfundet.
DTU Fødevareinstituttets forskning understøtter:
Myndighedsbetjening - nationalt og internationalt
– Forskningsbaseret rådgivning af Miljøstyrelsen og Fødevarestyrelsen
(enzymer, helhedsvurderinger (risk/benefit), hormonforstyrrende stoffer,
tilsætningsstoffer, aromastoffer, metaller, kosttilskud, GMO/Novel)
– Formandsposter og medlemskaber af mange internationale udvalg under
WHO, OECD og EU
– National koordinator OECD´s testguidelineprogram
Undervisning af bachelor-, master- og ph.d.-studerende
Innovation
DTU Fødevareinstituttet
Tak for opmærksomheden
Spørgsmål?
DTU Fødevareinstituttet