Sztuczne substancje słodzące - występowanie w środowisku

• Autorzy: Rezka P. , Balcerzak W. , Kwaśny J.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.131

Warianty tytułu

EN

Artificial sweeteners - occurrence in the environment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono zagadnienie występowania sztucznych substancji słodzących w ściekach oraz ich obecności w środowisku wodnym. Ze względu na zastosowanie w produkcji żywności i napojów o zmniejszonej wartości kalorycznej, związki te pojawiają się w ściekach w coraz większych ilościach. Najczęściej stosowanymi substytutami cukru jest acesulfam K, aspartam, cyklaminian sodu, sacharyna i sukraloza. Każda z tych substancji jest kilkadziesiąt razy bardziej słodka niż standardowy cukier (sacharoza), jednakże praktycznie nie podnoszą one wartości kalorycznej produktu. Dokonano przeglądu literatury, skupiając się na zawartościach rozpatrywanych substancji w ściekach surowych i oczyszczonych. Wykazano, że skuteczność eliminacji tych związków ze ścieków jest niewystarczająca i na skutek tego dochodzi do zanieczyszczenia środowiska wodnego. Przedstawiono w tabeli potwierdzone doniesienia dotyczące obecności tych związków w rzekach, jeziorach i wodach podziemnych. W przypadku gdy w wodzie ujmowanej przez stacje uzdatniania wody obecne są wyżej wymienione związki, w szczególności acesulfam i sukraloza, istnieje ryzyko przedostania się ich do wody przeznaczonej do spożycia, co znalazło potwierdzenie w literaturze. Mimo dostępnych wyników badań nie wykazujących wpływu na ekosystem i zdrowie człowieka, konieczne wydaje się przeprowadzenie badań nad wpływem długotrwałego narażenia organizmów wodnych i organizmu człowieka na działanie sztucznych substytutów cukru.

EN

The paper presents the problem of the occurrence of artificial sweeteners in wastewater and their presence in the aquatic environment. Due to the use in the manufacture of reduced–calorie food and beverages, these compounds are present in the effluent in increasing numbers. Most popular artificial sugar substitutes are acesulfame K, aspartame, sodium cyclamate, saccharin and sucralose. Each of these substances is tens of times more sweet than conventional sugar (sucrose), but they do not increase the calorific value of the product. A review of the literature, focusing on the concentrations of described substances in raw sewage and treated wastewater was made. It has been shown that the effectiveness of the sweeteners elimination from wastewater is insufficient, resulting in contamination of the aquatic environment. Confirmed reports of the presence of these compounds in rivers, lakes and groundwater are shown in table. If artificial sweeteners, particularly acesulfame and sucralose, are present in raw water grasped by water treatment plants, there is a risk of those compounds being released along with water intended for human consumption, which has been confirmed in the literature. Although the available studies do not show any negative impact on the ecosystem and human health, it seems necessary to carry out studies on the effects of long–term exposure of human and aquatic organisms to artificial sugar substitutes.

Słowa kluczowe

PL

jakość wody; ścieki; woda powierzchniowa; woda podziemna; woda do picia

EN

water quality; wastewater; surface water; groundwater; drinking water

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 2/I
• Strony: 299--306
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., tab.

Twórcy

autor

Rezka P.

• Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31–155 Kraków

autor

Balcerzak W.

• Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31–155 Kraków

autor

Kwaśny J.

• Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31–155 Kraków

Bibliografia

• [1] Alidina, M., Hoppe–Jones, C., Yoon, M., Hamadeh, A.F., Li, D., Drewes, J.E., The occurrence of emerging trace organic chemicals in wastewater effluents in Saudi Arabia, Science of the Total Environment, nr 478, 2014, s. 152–162.
• [2] Arbelaez, P., Borrull, F., Pocurull, E., Marce, R.M., Determination of high–intensity sweeteners in river water and wastewater by solid–phase extraction and liquid chromatography–tandem mass spectrometry, Journal of Chromatography A, nr 1393, 2015, s. 106–114.
• [3] Berset, J.–D., Ochsenbein, N., Stability considerations of aspartame in the direct analysis of artificial sweeteners in water samples using high–performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry (HPLC–MS/MS), Chemosphere, nr 88, 2012, s. 563–569.
• [4] Dong, B., Kahl, A., Cheng, L., Vo, H., Ruehl, S., Zhang, T., Snyder, S., Saez, A.E., Quanrud, D., Arnold, R.G., Fate of trace organics in a wastewater effluent dependent stream, Science of the Total Environment, nr 518–519, 2015, s. 479–490.
• [5] Ferrer, I., Thurman, M., Analysis of sucralose and other sweeteners in water and beverage samples by liquid chromatography/time–of–flight mass spectrometry, Journal of Chromatography A, nr 1217, 2010, s. 4127–4134.
• [6] Gan, Z., Sun, H., Feng, B., Wang, R., Zhang, Y., Occurrence of seven artificial sweeteners in the aquatic environment and precipitation of Tianjin, China, Water Research, nr 47, 2013, s. 4928–4937.
• [7] Mawhinney, D.B., Young, R.B., Vanderford, B.J., Borch, T., Snyder, S.A., Artifcial sweetener sucralose in U.S. drinking water systems, Environmental Science Technology, nr 45, 2011, s. 8716–8722.
• [8] Muller, C.E., Gerecke, A.C., Alder, A.C., Scheringer, M., Hungerbuhler, K., Identification of perfluoroalkyl acid sources in Swiss surface waters with the help of the artificial sweetener acesulfame, Environmental Pollution, nr 159, 2011, s. 1419–1426.
• [9] Nodler, K., Hillebrand, O., Idzik, K., Strathmann, M., Schiperski, F., Zirlewagen, J., Licha, T., A comparative study with selected β–blockers and the persistent anthropogenic wastewater indicators carbamazepine and acesulfame, Water Research, nr 47, 2013, s. 6650–6659.
• [10] Oppenheimer, J., Eaton, A., Badruzzaman, M., Haghani, A.W., Jacangelo, J.G., Occurrence and suitability of sucralose as an indicator compund of wastewater loading to surface waters in urbanized regions, Water Research, nr 45, 2011, s. 4019–4027.
• [11] Ordonez, E.Y., Quintana, J.B., Rodil, R., Cela, R., Determination of artificial sweeteners in water samples by solid–phase extraction and liquid chromatography–tandem mass spectrometry, Journal of Chromatography A, nr 1256, 2012, s. 197–205.
• [12] Perkola, N., Sainio, P., Quantification of four artificial sweeteners in Finnish surface waters with isotope–dilution mass spectrometry, Environmental Pollution, nr 184, 2014, s. 391–396.
• [13] Roy, J.W., Van Stempvoort, D.R., Bickerton, G., Artificial sweeteners as potential tracers of municipal landifll leachate, Environmental Pollution, nr 184, 2014, s. 89–93.
• [14] Sang, Z., Jiang, Y., Tsoi, Y.–K., Leung, K.S–Y., Evaluating the environmental impact of artificial sweeteners: A study of their distributions, photodegradation and toxicities, Water Research, nr 52, 2014, s. 260–274.
• [15] Suez, J., Korem, T., Zeevi, D., Zilberman–Schapira, G., Thaiss, C.A., Maza, O., Israeli, D., Zmora, N., Gilad, S., Weinberger, A., Kuperman, Y., Harmelin, A., Kolodkin–Gal, I., Shapiro, H., Halpern, Z., Segal, E., Elinav, E., Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota, Nature, nr 514, 2014, s. 181–186.
• [16] Tollefsen, K.E., Nizzetto, L., Huggett, D.B., Presence, fate and effects of the intense sweetener sucralose in the aquatic environment, Science of the Total Environment, nr 438, 2012, s. 510–516.
• [17] Tran, N.H., Hu, J., Ong, S.L., Simultaneous determination of PPCPs, EDCs and artificial sweeteners in environmental water samples using a single–step SPE coupled with HPLC–MS/MS and isotope dilution, Talanta, nr 113, 2013, s. 82–92.
• [18] Van Stempvoort, D.R., Roy, J.W., Brown, S.J., Bickerton, G., Artificial sweeteners as potential tracers in groundwater in urban environments, Journal of Hydrology, nr 401, 2011, s. 126–133.
• [19] Wolf, L., Zwiener, C., Zemann, M., Tracking artificial sweeteners and pharmaceuticals introduced into urban groundwater by leaking sewer networks, Science of the Total Environment, nr 430, 2012, s. 8–19.
• [20] Wu, M., Qian, Y., Boyd, J.M., Hrudey, S.E., Le, C.X., Li, X.–F., Direct large volume injection ultra–high performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry determination of artificial sweeteners sucralose and acesulfame in well water, Journal of Chromatography A, nr 1359, 2014, s. 156–161.
• [21] www.chemspider.com/Chemical–Structure.55940.html (Acesulfam K) - dostęp 31.05.2015.
• [22] www.chemspider.com/Chemical–Structure.118630.html (Aspartam) - dostęp 31.05.2015.
• [23] www.chemspider.com/Chemical–Structure.8421.html (Cyklaminian sodu) - dostęp 31.05.2015.
• [24] www.chemspider.com/Chemical–Structure.4959.html (Sacharyna) - dostęp 31.05.2015.
• [25] www.chemspider.com/Chemical–Structure.64561.html (Sukraloza) - dostęp 31.05.2015.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.