Méthodes de détection des contaminants chimiques dans les aliments Licence pro QSR2A TOXICOLOGIE Méthodes de détection des contaminants chimiques dans les aliments Introduction Les mycotoxines Les substances antimicrobiennes Les pesticides Les composés N-nitrosés Les métaux lourds
4. Les composés N-nitrosés De nombreux composés N-nitrosés sont de puissants agents carcinogènes chez de nombreuses espèces animales. N-nitrosamines La N-nitrosodiméthylamine (NDMA) a montré une action carcinogène chez près de 33 espèces animales, incluant les primates. Chez l'homme, les effets toxiques de la NDMA ont pu être observés (tumeurs cancéreuses développées chez des ouvriers exposés aux vapeurs de cette N-nitrosamine). De nombreux composés organiques possédant une fonction amine présents dans les aliments sont susceptibles de donner des réactions avec le nitrite (ou d'autres agents nitrosants) pour donner le composé N-nitrosé correspondant. De ce fait, la présence et la formation de tels composés sont plus que probables notamment dans les aliments où les nitrates (ou les nitrites) interviennent en tant qu'agents conservateurs. Contrairement aux autres polluants alimentaires que sont les hydrocarbures polyaromatiques, les métaux lourds, les résidus de pesticides, les composés N-nitrosés peuvent résulter d'une formation exogène ou d'une formation endogène. Ainsi, ces composés peuvent apparaître au cours du cycle d'élaboration d'un aliment.
4. Les composés N-nitrosés Les N-nitrosamines sont divisées en deux groupes: - Les N-nitrosamines volatiles constituent un groupe de composés présentant une polarité relativement faible, un poids moléculaire bas, et sont entraînées par la vapeur d'eau lors d’une distillation. Leur volatilité est telle qu'une séparation par chromatographie gazeuse est possible. Ce groupe concerne les N-nitrosamines simples et quelques composés hétérocycliques N-nitrosés de faible poids moléculaire (N-nitrosopyrrolidine). - Les N-nitrosamines non volatiles regroupent des composés N-nitrosés comme la N-nitrosoproline, la N-nitrosodiéthanolamine... Ces composés sont le plus souvent non dosables directement par chromatographie gazeuse. Ce sont des liquides légèrement colorés pour les premiers, solides pour les composés à atomicité en carbone plus élevée et pour les composés hétérocycliques, et faiblement odorants. Ces composés sont chimiquement stables dans les conditions normales mais peuvent subir cependant des dégradations, exposés à un rayonnement UV, ou exposés longtemps au rayonnement solaire.
4. Les composés N-nitrosés 4.1. Nature et formation
4. Les composés N-nitrosés 4.1. Nature et formation Ces composés peuvent se former à partir des nitrites ou des oxydes d'azote, sur des substrats aminés (amines, amides, urée...) Chez l‘Homme, la présence de nitrites dans le milieu acide de l’estomac semblerait favoriser la formation des composés N-nitrosés. De nombreux composés présents dans les aliments, autres que les composés aminés, peuvent donner des réactions avec les nitrites.
4. Les composés N-nitrosés 4.1. Nature et formation
4. Les composés N-nitrosés 4.2. Méthodes d’analyse Détection par spectrophotométrie UV Détection colorimétrique Les méthodes proposées consistent à rompre la liaison covalente reliant le groupement nitrosyle (N=O) au reste de la molécule (dénitrosation chimique ou par rayonnement UV), puis : à engager l'espèce nitrosante libérée dans des réactions, où l'ultime étape est la formation d'un composé coloré dosé au moyen d'un colorimètre ; à engager la partie aminée dans des réactions faisant intervenir des réactifs (ninhydrine, chlorure de dansyle...) La fluorescence de certains composés formés à partir de ces amines peut être exploitée. Ces méthodes sont le plus souvent associées à des techniques de chromatographie sur couche mince (CCM) pour des déterminations qualitative et semi-quantitative. Les détecteurs couplés à un chromatographe en phase gazeuse (CPG) Ionisation de flamme Spectrométrie de masse "TEA" (Thermal Energy Analyzer) ou analyseur d'énergie thermique
5. Les métaux lourds
5. Les métaux lourds 5.1. Généralités contamination des sols Arsenic : utilisation en agriculture (fongicide, insecticide), traitement du bois, métallurgie… Cadmium : protège l’acier contre la corrosion, batteries, industries chimiques… Chrome : métallurgie, industries chimiques, peintures, anticorrosif… Mercure : production d’alliages, miroiterie, antiseptique… Plomb : réseaux électriques, canalisations, protection contre les rayonnements, peintures, carburants… contamination des sols contamination de l’air contamination de l’eau
5. Les métaux lourds
5. Les métaux lourds 5.2. Toxicité Les métaux lourds sont des polluants engendrés par l'activité humaine qui ont un fort impact toxicologique. Les métaux toxiques sont nombreux, mais on peut citer surtout l'arsenic, le cadmium, le plomb et le mercure. Ils ont des impacts sur les végétaux, les produits de consommation courante et sur l'homme. Les ions métalliques se fixent sur les globules rouges (Pb, Cd, CH3Hg). Les métaux s'accumulent dans le foie et les reins (plomb dents et os) Les métaux solubles dans les lipides comme le plomb tétraéthyl ou le méthylmercure peuvent pénétrer dans le système nerveux central. Par diffusion passive et grâce à leur solubilité dans les lipides, le cadmium, le plomb, le nickel, le méthyl-mercure, traversent le placenta et peuvent s'y concentrer. nécessité de réglementer les teneurs en métaux lourds des eaux destinées à la consommation, et dans les rejets industriels.
5. Les métaux lourds
5. Les métaux lourds Le mercure
5. Les métaux lourds 5.2. Méthodes d’analyse
5. Les métaux lourds 5.2. Méthodes d’analyse : la spectrométrie d'absorption atomique La spectrométrie d'absorption atomique (AAS) constitue un outil privilégié d'analyse en sciences environnementales. Couplée à un four graphite, la spectrométrie AAS autorise le dosage d'éléments majeurs et traces dans divers types de substrats : végétaux, sols, sédiments, roches, aliments, déchets solides, effluents liquides, eaux souterraines, eaux de surface, eaux usées , etc. Dans son principe, la spectrométrie AAS consiste à vaporiser l'échantillon liquide et à le chauffer à l'aide d'une flamme ou d'un four. En mode flamme, l'équipement peut être utilisé en spectrométrie d'absorption et d'émission. La flamme est dirigée vers une lumière émise par une lampe appropriée émettant les longueurs d'onde caractéristiques de l'élément recherché. En traversant la flamme, les ondes lumineuses - dont les longueurs d'onde correspondent à l'élément dosé - sont absorbées par les ions excités présents dans la flamme. L'absorption est mesurée à l'aide d'un prisme dispersif et d'une cellule photoélectrique : elle est directement proportionnelle à la concentration de l'élément. En mode flamme, la limite de détection est de l'ordre du ppm. La sensibilité des dosages en mode flamme est limitée par des réactions secondaires (évaporation) et par le temps très court de passage dans la flamme. Pour accroître la sensibilité du dosage, il est nécessaire de réduire ou d'éliminer ces deux facteurs par atomisation. Celle-ci est réalisée dans un four graphite d'un volume réduit sous atmosphère inerte. La limite de détection est alors de l'ordre du ppb.
Bibliographie Sites internet Les mycotoxines dans les aliments des ruminants, leur devenir et leurs effets chez l'animal YIANNIKOURIS, J-P. JOUANY ; INRA Productions Animales, février 2002 Microbiologie et toxicologie des aliments : Hygiène et sécurité alimentaires Guy Leyral, Élisabeth Vierling ; Biosciences et techniques (CRDP Aquitaine) Sécurité au laboratoire ; Techniques de l'ingénieur (http://www.techniques-ingenieur.fr/) Biotechnologies en 26 fiches ; Fabien CÉZARD (DUNOD) La Recherche n°339 (février 2001) Le risque alimentaire Sites internet http://www.codexalimentarius.org/ http://www.efsa.europa.eu/fr http://www.mycology.adelaide.edu.au/ http://www.eau-seine-normandie.fr/ http://eduterre.ens-lyon.fr/eduterre-usages/nappe/html/Ressources/pesticides/pesticides http://www.lenntech.fr/metaux-lourds.htm http://www.emse.fr/spip/IMG/pdf/uv-vis2.pdf http://www.pharmaetudes.com/ressources/cours%20internat/section1/2-spectrometrie-d-absorption-atomique.pdf