Butano-2,3-dion : dokumentacja proponowanych dopuszczalnych wielkości narażenia zawodowego

• Autorzy: Starek A.

Warianty tytułu

EN

2,3-Butanedione : documentation of proposed values of occupational exposure limits (OELs)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Butano-2,3-dion (diacetyl) jest cieczą o zapachu masła, stosowaną jako substancja aromatyzująca do żywności, zwłaszcza: wyrobów piekarniczych, słodyczy i lodów. Jest ona głównie stosowana jako dodatek do prażonej kukurydzy przeznaczonej do przygotowania w kuchence mikrofalowej. Narażenie na ten związek występuje w przemyśle chemicznym i spożywczym. Jest ono zróżnicowane i zależne od stanowiska pracy. Stężenia tego związku w powietrzu sięgają od kilku do kilkuset miligramów na metr sześcienny (mg/m3). W Polsce stężenie diacetylu w fabryce ciastek wynosiło 51 mg/m3. Butano-2,3-dion w warunkach narażenia jednorazowego i powtarzanego działa silnie drażniąco na: oczy, drogi oddechowe i skórę. U osób narażonych zawodowo na ten związek obserwowano dolegliwości ze strony układu oddechowego oraz zmiany spirometryczne wskazujące na obstrukcję i restrykcję dróg oddechowych. Butano-2,3-dion jest uważany ponadto za czynnik etiologiczny zarostowego zapalenia oskrzelików. Pod względem siły działania ostrego butano- 2,3-dion znajduje się poza klasyfi kacją substancji toksycznych. Dane z piśmiennictwa wskazują na genotoksyczne działanie butano-2,3-dionu. Związek ten indukował mutacje punktowe oraz działał klastogennie. Brak jest wystarczających danych odnośnie do rakotwórczego działania tego związku. W dostępnym piśmiennictwie brak jest również danych na temat: gonadotoksycznego, embriotoksycznego, fetotoksycznego i teratogennego działania butano-2,3-dionu. W Polsce i w wielu innych państwach nie ustalono wartości dopuszczalnych stężeń dla butano-2,3-dionu. Na posiedzeniu Komitetu Doradczego ds. Bezpieczeństwa i Zdrowia w Miejscu Pracy (ACSH, Advisory Committee on Safety and Health at Work) 27.11.2014 r. przyjęto wartość OEL dla butano- 2,3-dionu na poziomie 0,07 mg/m3 oraz wartość STEL wynoszącą 0,36 mg/m3. W 2011 r. ACGIH zaleciła wartości TLV i STEL odpowiednio na poziomach 0,035 i 0,070 mg/m3. Podstawą do obliczenia wartości NDS dla butano-2,3-dionu były wyniki badań epidemiologicznych wskazujące, że zmiany obstrukcyjne i restrykcyjne w układzie oddechowym, wyrażone spadkiem wartości maksymalnej pojemności wydechowej pierwszosekundowej (FEV1), nie występują u pracowników przy narażeniu skumulowanym wynoszącym 2,33 mg/m3 . lata. Stężenie to przyjęto za wartość NOAEC. Współczynniki niepewności o łącznej wartości 4 posłużyły do obliczenia wartości NDS na poziomie 0,05 mg/m3. Na podstawie wartości NDS obliczono wartość NDSCh dla butano-2,3-dionu na poziomie 0,10 mg/m3. Ponadto zalecono oznakowanie substancji literą „I” – substancja o działaniu drażniącym.

EN

2,3-Butanedione (diacetyl) is a greenish-yellow liquid with a characteristic buttery odour. Diacetyl is used as an artifi cial fl avouring substance in processed food, e.g., microwave popcorn, confectionery, dairy products and beverages. Exposure to this compound occurs in chemical and food manufacturing industries. The concentrations of diacetyl at the workplace air range from several to several hundred mg/m3. In Poland, the average air concentration of diacetyl at the confectionary manufacture was 51 mg/m3. A single and repeated exposures to diacetyl lead to irritation to the eyes, respiratory tract and skin. Persons professionally exposed to this compound had respiratory tract disorders with spirometric changes indicating obstruction and restriction of the small airways. Moreover, diacetyl is consider as etiologic factor of bronchiolitis obliterans. In respect of acute toxicity, diacetyl is not in the classifi cation of toxic substances. The literature data indicate the genotoxicity of this compound. Diacetyl induced point mutations and exerted clastogenic effect. There are no adequate data on carcinogenicity of diacetyl in humans and animals, and on gonadotoxic, embriotoxic, fetotoxic and teratogenic effects of diacetyl. Poland and several other countries did not establish admissible concentrations of diacetyl in the air. On November 27, 2014, the Advisory Committee on Safety and Health at Work accepted an OEL for diacetyl at level of 0.07 mg/m3 and STEL value of 0.36 mg/m3. In 2011, ACGIH recommended TLV and STEL values at level of 0.035 and 0.070 mg/m3, respectively. The basis for calculating the maximum admissible concentration (MAC) of diacetyl were the results of epidemiologic studies which indicated that both obstructive and restrictive changes in respiratory system expressed in a lowered forced expiratory volume in fi rst second (FEV1) did not occur in workers at the cumulative exposure level of 2.33 mg/m3 years. This concentration was considered as NOAEC value. Uncertainty factors with joint value of 4 were used to calculate MAC at level of 0.05 mg/m3. STEL value for diacetyl at level of 0.1 mg/m3 was calculated on the basis of MAC value. The Interdepartmental Commission for Maximum Admissible Concentrations and Intensities for Agents Harmful to Health in the Working Environment at its 77th meeting adopted the MAC value of diacetyl proposed by SCOEL (project of the directions 4. Doc. 1893/14) of 0.07 mg/m3 and STEL value of 0.36 mg/m3. It is recommended to label this substance as I (irritant).

Słowa kluczowe

PL

substancja aromatyzująca do żywności; diacetyl; zarostowe zapalenie oskrzelików

EN

food flavourings; diacetyl; bronchiolitis obliterans

• Wydawca: Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 2 (84)
• Strony: 37--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 50 poz., tab.

Twórcy

autor

Starek A.

• Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego 30-688 Kraków ul. Medyczna 9

Bibliografia

• 1.ACGIH (2012) Threshold limit values for chemical substances and physical agents & biological exposure indices. American Conference of Governmental Industrial Hygienists.
• 2.Akpinar-Elci M., Travis W.D., Lynch D.A., Kreiss K. (2004) Bronchiolitis obliterans syndrome in popcorn production plant workers. Eur. Respir. J. 24, 298–302.
• 3.Akpinar-Elci M., Stemple K.J., Enright P.L., Fahy J.V., Bledsoe T.A., Kreiss K., Weissman
• D.N. (2005) Induced sputum evaluation in microwave popcorn production workers. Chest 128, 991–997.
• 4.BASF Aktiengesellscheft (1993) Study on the acute inhalation toxicity LC50 of diacetyl FCC as a vapor in rats 4 hour exposure. Ludwigshafen [cyt. za: Harber i in. 2006].
• 5.Bjeldanes L.F., Chew H. (1979) Mutagenicity of 1,2-dicarbonyl compounds: maltol, kojic acid, diacetyl and related substances. Mutat. Res. 67(4), 367–371.
• 6.Boylstein R., Piacitelli C., Grote A., Kanwal R., Kullmaqn G., Kreiss K. (2006) Diacetyl emissions and airborne dust from butter flavorings used in microwave popcorn production. J. Occup. Environ. Hyg. 3, 530–535.
• 7.Colley J., Gaunt I.F., Lansdown A.B.G., Grasso P. (1969) Acute and short-term toxicity of aiacetyl in rats. Food Cosmet. Toxicol. 7, 571–580.
• 8.Costa B., Giusti L., Martini C., Lucacchini A. (1996) 2,3-Butanedione inactivates the [3H] nitrendipine binding sites, whereas diethylpyrocarbonate does not. Neurochem. Int. 29(6), 623–627.
• 9.Cox-Ganser J., Ganser G., Saito R.., Hobbs G., Boylstein R., Hendricks W. i in. (2011) Correcting diacetyl concentrations from air samples collected with NIOSH method 2557. J. Occup. Environ. Hyg. 8, 59–70.
• 10.Dorado L., Ruiz Montoya M., Rodriguez Mellado J.M. (1992) A contribution to the study of the structure-mutagenicity relationship for a-dicarbonyl compounds using the Ames test.Mutat. Res. 269(2), 301–306.
• 11.Eriksson O., Fontaine E., Bernardi P. (1998) Chemical modification of arginines by 2,3-butanedione and phenylglyoxal causes closure of the mitochondrial permeability transition pore. J. Biol. Chem. 273(20), 12669–12674.
• 12.Fujioka K., Shibamoto T. (2006) Determination of toxic carbonyl compounds in cigarette smoke. Environ. Toxicol. 21, 47–54.
• 13.Furihata C., Yoshida S., Matsushima T. (1985) Potential initiating and promoting activities of diacetyl and glyoxal in rat stomach mucosa. Jpn. J. Cancer Res. (Gann) 76, 809–814.
• 14.Galbraith D., Weill D. (2009) Popcorn lung and bronchiolitis obliterans: a critical appraisal. Int. Arch. Occup. Environ. Health 82, 407–416.
• 15.Gloede E., Cichocki J.A., Baldino J.B., Morris J.B. (2011) A validated hybrid computational fluid dynamics-physiologically based pharmacokinetic model for respiratoryt tract vapor absorption in the human and rats and its application to inhalation dosimetry of diacetyl. Toxicol. Sci. 123, 231–246 [cyt. za: ACGIH 2012].
• 16.Harber P., Kaochoy Saechao K., Boomus C. (2006) Diacetyl – induced lung disease. Toxicol. Rev. 25(4), 261–272.
• 17.Hendrick D.J. (2008) “Popcorn worker’s lung” in Britain in a man making potato crisp fl avouring. Thorax 63, 267–268.
• 18.HSDB, Hazardous Substances Data Bank (2009) Diacetyl [http://csi.micromedex.com/ assm.asp?HS297].
• 19.Huang W.Y., Tang J. (1972) Modifi cation of an arginyl residue in pepsin by 2,3-butane-dione. J. Biol. Chem. 247(9), 2704–2710.
• 20.Hubbs A.F., Battelli L.A., Goldsmith W.T., Porter D.W., Frazer D., Friend S., Schwegler-Berry D., Mercer R.R., Reynolds J.S., Grote A., Castranova V., Kullman G., Fedan J.S., Dowdy J., Jones W.G. (2002) Necrosis of nasal and airway epithelium in rats inhaling vapors of artifi cial butter fl avoring. Toxicol. Appl. Pharmacol. 185, 128–135.
• 21.Hubbs A.F., Goldsmith W.T., Kashon M.L., Frazer D., Mercer R.R., Battelli L.A., Kullman G.J., Schwegler-Berry D., Friend S., Castranova V. (2008) Respiratory toxicologic pathology of inhaled diacetyl in Sprague-Dawley rats. Toxicol. Path. 36, 330–344.
• 22.IPCS (2005) International Programme on Chemical Safety and the Commission of the European Communities 2,3-Butanedione. ICSC 1168 [http://www.inchem.org/documents/icsc/icsc/ icsc1168.htm].
• 23.Jenner P.M., Hagan E.C., Taylor J.M., Cook E.L., Fitzhugh O.G. (1964) Food flavourings and compounds of related structure. I. Acute oral toxicity. Food Cosmet. Toxicol. 2, 327–331.
• 24.Jeżewska A. (2007) [materiały niepublikowane]. Kanwal R., Kullman G., Piacitelli C., Boylstein R., Sahakian N., Martin S., Fedan K., Kreiss K. (2006) Evaluation of flavorings-related lung disease risk at six microwave popcorn plants. JOEM 48(2), 149–157.
• 25.Kato F., Araki A., Nozaki M., Matsushima T. (1989) Mutagenicity of aldehydes and diketones. Mutat. Res. 216, 366–367.
• 26.Kilinc K., Özer N. (1984) Irreversible inactivation of human erythrocyte pyruvate kinase by 2,3-butanedione. Arch. Biochem. Biophys. 230(1), 321–326.
• 27.Kreiss K., Gomaa A., Kullman G., Fedan K., Simoes E.J., Enright P.L. (2002) Clinical bronchiolitis obliterans in workers at a microwave-popcorn plant. N. Engl. J. Med. 347(5), 330–338.
• 28.Kullman G., Boylstein R., Jones W., Piacitelli C., Pendergrass S., Kreiss K. (2005) Characterization of respiratory exposures at a microwave popcorn plant with cases of bronchiolitis obliterans. J. Occup. Environ. Hyg. 2, 169–178.
• 29.Lockey J.E., Hilbert T.J., Levin L.P. (2009) Airway obstruction related to diacetyl exposure at microwave popcorn production facilities. Eur. Resp. J. 34, 63–71 [cyt. za: Maier i in. 2010].
• 30.Maier A., Kohrman-Vincent M., Parker A., Haber L.T. (2010) Evaluation of concentration-response options for diacetyl in support of occupational risk assessment. Reg. Toxicol. Pharmacol. 58, 285–296.
• 31.Marnett L.J., Hurd H.K., Hollstein MC., Levin D.E., Esterbauer H., Ames B.N. (1985) Naturally occurring carbonyl compounds are mutagens in Salmonella tester strain TA 104. Mutat. Res. 148(1–2), 25–34.
• 32.The Merck Index (2006) An encyclopedia of chemicals, drugs, and biologicals. 14th ed. Inc. Whitehouse Station, NJ, USA, Merck & Co. 504.
• 33.Morgan D.L., Flake G.P., Kirby P.J., Palmer S.M. (2008) Respiratory toxicity of diacetyl in C57BI/6 mice. Toxicol. Sci. 103(1), 169–180.
• 34.Morris J.B., Hubbs A.F. (2009) Inhalation dosimetry of diacetyl and butyric acid, two components of butter flavoring vapors. Toxicol. Sci. 108, 173–183 [cyt. za: SCOEL 2012].
• 35.Nagano M., Misumi J., Nomura S. (1983) An electrophysiological study on peripheral neurotoxicity of 2,3-butanedione, 2,4-pentanedione and 2,5-hexanedione in rats. Jpn. J. Ind. Health 25, 471–477.
• 36.NTP (1994) Summary of data for chemical selection 2,3-butanedione (431-03-8) [http://ntp. niehs.nih.gov/ntp/htdocs/Chem_Background/ ExSumPdf/431-03-8.pdf].
• 37.OSHA (2008) Occupational Safety & Health Administration [http://www.osha. gov/dts/ sltc/ methods/ partial/t-pv2118/t-pv2118.html].
• 38.Otsuka M., Mine T., Ohuchi K., Ohmori S. (1996) A detoxication route for acetaldehyde: metabolism of diacetyl, acetoin, and 2,3-butanediol in liver homogenate and perfused liver of rats. J. Biochem. 119, 246–251.
• 39.Parmet A.J., von Essen S. (2002) Rapidly progressive, fixed airway obstructive disease in popcorn workers: a new occupational pulmonary illness? JOEM 44(3), 216–218.
• 40.Pietkiewicz J., Wolny M. (1991) Inactivation of enolase from carp (cyprinus carpio) muscle by 2,3-butanedione. Biochem. Int. 23(1), 69–74.
• 41.RTECS (2009) Registry of Toxic Effects of Chemical Substances. 2,3-Butanedione [http://csi. micromedex.com/assm.asp?RTEK2625000].
• 42.SCOEL (2010) Recommendation from the Scientifi c Committee on Occupational Exposure Limits for diacetyl. SCOEL/SUM/149.
• 43.SCOEL (2014) Recommendation from the Scientifi c Committee on Occupational Exposure Limits for Diacetyl. DRAFT for 6-month consultation November 2013 – May 2014.
• 44.Tucker J.D., Taylor R.T., Christensen M.L., Strout C.L., Hanna M.L., Carrano A.V. (1989) Cytogenetic response to 1,2-dicarbonyis and hydrogen peroxide in Chinese hamster ovary AUXBI cells and human peripheral lymphocytes. Mutat. Res. 224(2), 269–279.
• 45.Visscher D.W., Myers J.L. (2006) Bronchiolitis. The pathologist’s perspective. Proc. Am. Thorac. Soc. 3, 41–47.
• 46.van Rooy F.G.B.G.J., Rooyackers J.M., Prokop M., Houba R., Smit L.A.M., Heederik D.J.J. (2007) Bronchiolitis obliterans syndrome in chemical workers producing diacetyl for food flavorings. Am. J. Resp. Crit. Care Med. 176, 498–504.
• 47.van Rooy F.G.B.G.J., Smit L.A.M., Houba R., Zaat V.A.C., Rooyackers J.M., Heederik D.J.J. (2009) A cross-sectional study of lung function and respiratory symptoms Among chemical workers producing diacetyl for food fl avourings. Occup. Environ. Med. 66, 105–110.
• 48.von der Hude W., Behm C., Gurtler R., Basler A. (1988) Evaluation of the SOS chromotest. Mutat. Res. 203(2), 81–94.
• 49.Whittaker P., Clarke J.J., San R.H.C., Begley T.H., Dunkel V.C. (2008) Evaluation of the butter fl avoring chemical diacetyl and a fl uorochemical paper additive for mutagenicity and toxicity using the mammalian cell gene mutation assay in L5178Y mouse lymphoma cells. Food Chem. Toxicol. 46, 2928–2933.
• 50.Widdows K.B., Kirkness E.F., Turner A.J. (1987) Modifi cation of the GABA/benzodiazepine receptor with the arginine reagent, 2,3-butanedione. FEB 222(1), 125–128.