Προσδιορισμός της συγκέντρωσης των τοξικών μετάλλων (καδμίου και μολύβδου) στα αλιεύματα σαρδέλα (Sardinia pilchardus), γαύρο (Engraulis encrasicolus) και καλαμάρι (Loligo opalescens): διερεύνηση των μηχανισμών μεταβολής της συγκέντρωσης των μετάλλων κατά τη μεταποίηση των αλιευμάτων με θερμική επεξεργασία και κονσερβοποίηση

Abstract

The years 2008-2012 an experimental research was conducted in two toxic pollutants (heavy metals cadmium and lead) in two endemic fish species in Greece and Mediterranean (sardine Sardina pilchardus, anchovy Engraulis encrasicolus) and in the California squid Loligo opalescens. The key objective of the investigation was to record and explain the behavior of heavy metals in different tissues during the processing of seafood (heat treatment and industrial canning). Emphasis was given to the role of metallothioneins, a protein group well known as metal carriers in cell tissues, as well as other critical technological parameters of processing. For sample analysis, an Atomic Absorption Spectrometry system (AAS) with graphite furnace and Zeeman correction was used, as well a method for metallothionein quantification. Toxicological evaluation of the samples revealed a low Cd content in the raw samples, ranging between 0,003 and 0,027 mg/kg. Pb presented 10 significantly higher values, from 0,037 to 0,297 mg/kg, occasionally reaching the limit of 0,3 mg/kg. Heavy metal levels were particularly higher in bones, thus raising queries about the safe consumption of fish intended to be eaten as a whole, a very common practice for small fish and canned products. The influence of industrial-scale canning showed that canning enhanced heavy metal levels by 35%–80%. The effect of canning depended on metal type and reduction of moisture loss after the steam-roasting step of the canning procedure.Concerning California squid Loligo opalescens, Cd concentration in raw mantle was low, between 0,01-0,29 mg/kg and below tolerance limit of current regulations (1 mg/kg). Respective concentration in whole individuals was significantly higher, ranging from 0,51 to 1,18 mg/kg, attributed to the presence of the visceral part of squid in the whole samples. Cd concentration varied in relation to age and sex of squid, indicating that several physiological factors may influence its accumulation. None of the samples exceeded the maximum levels of lead and cadmium set out by the European Community (1 mg/kg) and, therefore, according to the results, the squid Loligo opalescens poses no concerns about its safe consumption. Regarding the study of the effects of thermal treatment and canning, results showed that cadmium levels in the mantle and whole squid were considerably affected by both processing practices, reaching a 240% increase in mantle and a 40% increase in whole squid. Interestingly, cadmium behavior was associated to MT changes during squid processing. On the other hand, lead content was not affected neither from processing or associated to MT content in the raw or processed squid. Therefore, processing operations may affect heavy metals differently, due to the specific metal bioaccumulation and chemical features of each heavy metal type.

Τα έτη 2008-2012 πραγματοποιήθηκε πειραματική έρευνα με αντικείμενο τον προσδιορισμό δύο τοξικών ρύπων, των τοξικών μετάλλων κάδμιο και μόλυβδο στη σαρδέλα sardina pilchardus, στο γαύρο Engraulis encrasicolus και στο καλαμάρι Καλιφόρνιας Loligo opalescens. Η έρευνα είχε ως βασικό στόχο να καταγράψει και να εξηγήσει τη συμπεριφορά των δύο αυτών τοξικών μετάλλων σε διαφορετικούς ιστούς κατά τη μεταποίηση των θαλασσινών (θερμική επεξεργασία και βιομηχανική κονσερβοποίηση). Έμφαση δόθηκε στο ρόλο των μεταλλοθειονινών, γνωστών πρωτεϊνών – φορέων των μετάλλων στους κυτταρικούς ιστούς. Για την εξέταση των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκε σύστημα Φασματομετρίας Ατομικής Απορρόφησης (ΑΑS) με φούρνο γραφίτη και διόρθωση Zeeman. Η τοξικολογική αξιολόγηση των νωπών αλιευμάτων αποκάλυψε ότι τόσο η σαρδέλα, όσο και ο γαύρος έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε κάδμιο, που κυμάνθηκε μεταξύ 0,003 και 0,027 mg/kg αντίστοιχα. Αντίθετα, η περιεκτικότητα σε μόλυβδο παρουσίασε υψηλότερες τιμές, μεταξύ 0,037 και 0,297 mg/kg, ενώ κάποια δείγματα προσέγγισαν το μέγιστο όριο της Ε.Ε (0,1 – 0,3 mg/kg) και χρήζουν τακτικής παρακολούθησης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η περιοχή, η εποχή δειγματοληψίας και το μέγεθος των αλιευμάτων επηρέασαν τις συγκεντρώσεις των δύο μετάλλων. Η περιεκτικότητα των τοξικών μετάλλων στα οστά των ψαριών ήταν ιδιαίτερα υψηλή. Η εφαρμογή των δύο μεταποιητικών πρακτικών συνοδεύτηκε από μια αύξηση στη συγκέντρωση των βαρέων μετάλλων κατά 35% έως 80%. Ο βαθμός επίδρασης της επεξεργασίας εξαρτήθηκε από το είδος του μετάλλου και το βαθμό απομάκρυνσης του νερού από τους ιστούς, στη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας.Σχετικά με το καλαμάρι Loligo opalescens, η συγκέντρωση των δύο βαρέων μετάλλων Cd και του Pb κυμάνθηκε σε χαμηλά επίπεδα στο μανδύα, μεταξύ 0,01 και 0,38 mg/kg. Αντίθετα, η συγκέντρωση του καδμίου βρέθηκε σημαντικά υψηλότερη σε ολόκληρο το καλαμάρι, μεταξύ 0,21 έως 1,18 mg/kg. Η συγκέντρωση του Cd βρέθηκε να μεταβάλλεται σε σχέση με την ηλικία και το φύλο των καλαμαριών. Σχετικά με τη μελέτη της επίδρασης που έχει η θερμική επεξεργασία και η κονσερβοποίηση, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η περιεκτικότητα σε κάδμιο επηρεάστηκε και από τις δύο μεθόδους επεξεργασίας, παρουσιάζοντας αύξηση κατά 240% στο μανδύα και 40% στο ολόκληρο καλαμάρι. Η συμπεριφορά του καδμίου κατά την επεξεργασία συνδέθηκε με τις αλλαγές στη συγκέντρωση των μεταλλοθειονινών. Αντιθέτως, η συγκέντρωση του μολύβδου δεν επηρεάστηκε σημαντικά από την επεξεργασία και δε βρέθηκε να υπάρχει συσχέτιση μεταξύ μολύβδου και μεταλλοθειονών στα νωπά ή επεξεργασμένα καλαμάρια.