Quels contaminants chimiques tester dans les aliments ?

Le contrôle des contaminants chimiques est determinant pour la sécurité des aliments, mais comment s'y retrouver ? Quelles substances chimiques prendre en compte pour faire ses propres études de risques ?

Sommaire :

1) Que sont les contaminants chimiques des aliments ?

2) Les contaminants chimiques d'origine naturelle

3) Les contaminants chimiques environnementaux

4) Contaminants de procédés alimentaires : les composés "Neo-Formés" (NFC)

5) Comment gérer facilement les plans de contrôle et de surveillance ?

Introduction

Dans l'industrie agroalimentaire,  le contrôle et la détection des contaminants chimiques sont d'une importance capitale. Leur introduction dans la chaine alimentaire peut se faire à différents stades. Avec l'avènement de nouvelles techniques d'analyse toujours plus perfectionnées, la capacité à "voir" et identifier une gamme étendue de contaminants s'est considérablement améliorée.

La réglementation, telle que le Règlement (UE) 2023/915 , les recommandations de L'EFSA, ainsi que les que les données toxicologiques évoluent en parallèle pour s'aligner sur les avancées technologiques.

Comment s'y retrouver ? Comment classer ces contaminants pour faire ses propres études de risques ?

Que sont les contaminants chimiques des aliments ?

Les contaminants chimiques des aliments sont des substances indésirables qui sont potentiellement présentes dans les produits alimentaires et qui présentent des effets néfastes ou toxiques sur la santé humaine et/ou animale, ces composés peuvent être synthétiques ou naturels.

Lorsque les contaminations ne sont pas intentionnelles, les contaminants chimiques ont deux origines :

• Origine naturelle : Les contaminants sont naturellement présents dans le règne animale (ex : toxines), végétale (alcaloïdes) et minéral (ex : certains éléments trace ) 
  
  
• Origine anthropique (humaine) : Ces contaminants sont le résultat d'activités humaines, comme la pollution industrielle, les déchets agricoles, les émissions de véhicules, et d'autres sources de pollution environnementale. 
  

Ces contaminants peuvent être retrouvés à différentes concentrations dans les aliments, et leur présence peut être due à de nombreux facteurs tels que la pollution de l'air, de l'eau ou du sol, l'utilisation de produits chimiques agricoles, l'utilisation de matériaux d'emballage non adaptés, ainsi que des pratiques de transformation et de manipulation inappropriées.

Par conséquent, il faut faire entrer dans l'étude des risques une évaluation précise des matières premières :  leur origine, leur mode de culture, de traitement, de transformation, de stockage, car les matières premières peuvent cumuler plusieurs contaminants à différents stades, et que par défaut on les maitrise souvent moins bien. Il faut également évaluer l'impact des procédés sur les produits finis car ils peuvent être responsables de l'apparition d'autres composés chimiques : les néo-formés.

Voici une liste de quelques substances chimiques à connaitre et qui peuvent contaminer les produits alimentaires.

1. Les contaminants chimiques d'origine naturelle

Bien que leur origine soit naturelle, ces composés restent des substances chimiques qui peuvent être extremement toxiques pour l'homme ou l'animal. La nature, en effet, engendre aussi ses propres "produits chimiques", les toxines naturelles par exemple agissent souvent en tant que mécanismes de défense chez certaines plantes, algues, champignons ou bactéries d'ailleurs.

À la différence d'autres contaminants introduits dans la chaîne alimentaire par l'activité humaine, un grand nombre de ces toxines se trouvent naturellement dans certains types d'aliments. 

💡 Certaines des substances chimiques les plus toxiques connus à ce jour sont d'origine naturelle. Parmi eux, on peut mentionner la toxine botulique, la ricine ou encore la tétrodotoxine !

Que sont les différents contaminants chimiques naturels ?

On retrouve des milliers de substances chimiques présentes dans la nature et qui n'ont pas une origine humaine.  Même si il existe des métaux lourds  présents de manière naturelle dans certains sols par exemple, la plupart des contaminants chimiques naturels sont parfois improprement appelés des toxines :

Les toxines naturelles :

2. Que sont les Contaminants chimiques environnementaux ?

Les contaminants environnementaux sont des substances chimiques présentes dans l'environnement qui contaminent les aliments à différents stades . Ces substances ont diverses sources, telles que les activités industrielles, les traitements phytosanitaires (Pesticides) , les déchets, les émissions atmosphériques et les rejets d'eaux usées.

Les contaminants environnementaux comprennent une vaste gamme de substances : pesticides, les dioxines & furanes, PCB (polychlorobiphényles),  hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), PFAS etc..

Ces substances sont malheureusement assez bien connus et elles présentent des risques graves pour la santé humaine, (Perturbateurs endocriniens, cangérigènes, mutagènes, reprotoxiques etc..)

2.1 Les métaux lourds et Éléments Traces Métalliques (ETM)

Les métaux lourds que l'on tend de plus en plus a nommer "éléments traces métalliques (ETM)" ou "éléments traces" sont des contaminants chimiques couramment présents dans les aliments. Ces substances, toxiques à partir d'un certain seuil, peuvent provenir de diverses sources, notamment de l'industrie, de l'agriculture, de l'environnement naturel et de l'utilisation de matériaux de contact alimentaire.

Les métaux lourds  sont particulièrement préoccupants en raison de leur potentiel d'accumulation dans les tissus des organismes vivants.

L'alimentation reste la première voie d'exposition aux métaux lourds : 

• Plomb (Pb)
• Cadmium (Cd)
• Arsenic total & Arsenic inorganique (As)
• Mercure (Hg)
• Cuivre (Cu)
• Chrome (Cr)
• Etain (Sn)

Au niveau Européen les "métaux lourds" ou "éléments traces métalliques" sont règlementées dans des denrées alimentaires spécifiques.

2.2 Que sont les Polluants Organiques Persistants (POPs) ?

La convention de Stockholm en fait la définition suivante :

• Persistants : demeurent intacts pendant des périodes exceptionnellement longues (de nombreuses années) 
• Mobiles : se répandent largement dans l’environnement à la suite de processus naturels impliquant le sol, l’eau et, plus particulièrement, l’air,
• Bioaccumulables : s’accumulent dans les organismes vivants, y compris les homme, et se trouvent à de fortes concentrations  à des niveaux plus élevés de la chaîne alimentaire
• Toxiques : pour la faune et l'être humain
  

La plupart des POPs sont des composés halogénés et les fortes liaisons chimiques qui  lient les atomes de carbone aux atomes de Chlore, de Brome ou de fluor les rendent extêmement stables et dangereux . 

Tous les POPs peuvent contaminer les denrées alimentaires, mais tous les contaminants chimiques alimentaires ne sont pas des POPs !

Par exemple, certains pesticides sont indésirables au-delà de certains seuils règlementaires dans les produits alimentaires, mais cela ne fait pas forcément d'eux des POPs.

De par leur nature et la prévalence dans l'environnement, les POPS regroupent à eux-seuls une partie importante des familles de contaminants chimiques les plus dangereux :

Les dioxines et Furanes

Autrement appelée les PCDD/F : PolyChloroDibenzoDioxines et PolyChloroDibenzoFuranes

Les dioxines et les furanes sont des organochlorés, ils forment un groupe de composés chimiques connus pour leur persistance dans l'environnement et leurs risques  pour la santé. Les dioxines et  furanes sont principalement des sous-produits formés lors de combustion en présence de Chlore. Ces composés se caractérisent par leurs structures fortement chlorées qui contribuent à leur stabilité et longévité dans l'environnement. 

• La source principale d'exposition est : l'alimentation,
• Les produits  susceptibles d'être contaminés sont : les aliments riches en matière grasse comme les produits laitiers, poissons, oeufs, viande.
• L'origine : rejet atmosphérique par les usines d'incinération.

Les PCDD/F sont  règlementées sur certains produits.

Les PFAS : substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées 

Les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) ont une famille de composés chimiques synthétiques qui inclut le PFOA (acide perfluorooctanoïque), le PFOS (sulfonate de perfluorooctane) et d'autres composés similaires. Ces substances (> 4000 molécules) sont caractérisées par des liaisons carbone-fluor extrêmement fortes, ce qui les rend résistantes à la dégradation et persistantes dans l'environnement, les PFAS  sont souvent appelées "Polluants éternels" pour cette raison. 

• La source principale d'exposition est : l'alimentation,
• Les produits susceptibles d'être contaminés  : l'eau, les aliments riches en matière grasse comme les produits laitiers, poissons, oeufs, viande.
• L'origine : Pollution environnement, eaux, emballages alimentaires
  
  

Les HAP : hydrocarbures aromatiques polycycliques

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques sont une classe d'une centaine de composés organiques composés de plusieurs cycles phénoliques fusionnés. Ils sont principalement formés par la combustion incomplète de matières organiques, y compris les combustibles fossiles. Les HAP sont connus pour leur persistance dans l'environnement et leur toxicité.

Le plus dangereux et le plus connu est le Benzo(a)pyrène, bien qu'il existe un nombre important de HAP dont le naphtalène, la règlementation Européenne impose le contrôle de 4  HAP :  Benzo(a)pyrène, Benzo(a)anthracene, Benzo(b)Fluoranthene et Chrysène. Beaucoup de laboratoires proposent des screenings qui vont au delà de ces 4 principaux HAP

• La source principale d'exposition est, pour les non-fumeurs :  l'alimentation,
• Les produits susceptibles d'être contaminés : les aliments riches en matière grasse.
• L'origine : procédés de cuisson des aliments (combustion incomplète), notamment au domicile.

Les pesticides organochlorés (OCP)

Aussi appelés OCP (Organochlorine pesticides) , ces organochlorés sont un groupe de composés chimiques synthétiques utilisés comme pesticides. Massivement employés à la fin de la guerre,  ils ont progressivement étés interdits au cours des années 80/90 . Ils se caractérisent par leur structure chlorée et leur caractère fortement lipohile leur confère une longue persistance dans l'environnement et une forte capacité à s'accumuler dans la chaine alimentaire.

Bien qu'interdits, on peut encore les retrouver en Europe dans beaucoup de produits d'importation. 

• Le dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT), ses isomères et métabolites (op’-DDT, pp’-DDT, op’-DDE, pp’DDE, DDD).
• Lindane, hexachlorocyclohexane (HCH) et isomères (α-HCH, β-HCH, γ-HCH, δ-HCH, ε-HCH)
• L’hexachlorobenzène (HCB).
• Heptachlore
• Chlordane
• Aldrine,
• Dicofol
• Dieldrine,
• Endrine,
• Mirex,
• Endosulfan
• Toxaphène
  

Les PCBs 

Les polychlorobiphényles (PCB) sont des composés chimiques chlorés, autrefois couramment utilisés dans les équipements électriques pour leurs propriétés diélectriques et thermiques. Ils sont chimiquement très proches des PCCD/F, on les analyse d'ailleurs souvent avec les dioxines et furanes. Il existe 209 congénères.

• La source principale d'exposition est :  l'alimentation,
• Les produits susceptibles d'être contaminés : les aliments riches en matière grasse, notamment le poisson.
• L'origine : Sols, rejets atomshériques
  
  

Les Retardateurs de Flamme Bromés (RFB), PBDE

Les retardateurs de flamme bromés dont font partie les PBDE (polybromodiphényléthers)  sont une classe de composés chimiques bromés utilisés comme retardateurs de flamme dans divers produits, notamment les plastiques, les textiles et les appareils électroniques. 

Leur caractère lipophile les rend très préoccupants car ils entrent facilement dans la chaine alimentaire et présentent des effets néfastes sur la santé humaine, notamment en tant que perturbateurs endocriniens et cancérigènes.

 Retardateurs de Flamme Bromés (RFB)

• Hexabromocyclododecane (HBCDD)
• Les polybromobiphényles (PBB),
  
• Tétrabromobisphénol A (TBBPA)

PBDE : polybromodiphényléthers :

• Hexabromodiphenyl ether and heptabromodiphenyl ether : hexaBDE et heptaBDE
• Tétrabromodiphényléther et pentabromodiphényléther  : tetraBDE et PentaBDE
  

3. Contaminants de procédés alimentaires : les composés "Neo-Formés" (NFC)

Que sont les contaminants chimiques néo-formés (NFC) dans les aliments ?

Un contaminant de procédé est une substance qui n'est pas intentionnellement ajoutée aux aliments, mais qui se forme au cours des procédés de production ou de transformation alimentaire.

On appelle aussi ces substances des "néo-formés" (NFC). L'ensemble de ces composés peuvent naître de réactions chimiques entre les ingrédients eux-mêmes dans certaines conditions ou résultent de la dégradation thermique et/ou de l'altération de certains composants alimentaires (dont certains additifs ex : nitrites) Ces contaminants sont toxiques et impactent la qualité sanitaire des aliments.

La formation des composés néo-formés est complexe est dépendante du type de matrice : teneur en Aw, pH, teneur en sucres, protéines, acides aminés et du procédé : mode de cuisson, température, temps, pression etc..

C'est le couple Matrice-Procédé qui détermine l'apparition des composés à surveiller. 

Une première étape pourrait consister à lister les composés à rechercher en fonction du risque lié au procédé :

Acrylamide : Se forme dans les aliments riches en amidon lors de la cuisson à haute température (friture, grillage, rôtissage). Il apparait lors de la réaction de Maillard qui implique des sucres et des acides aminés comme l'asparagine. Les aliments qui peuvent être concernés sont la pomme de terre (frites, chips), les céréales, les cafés torréfiés etc. La teneur en acrylamide est règlementée au niveau Européen dans certaines denrées alimentaires:

Amines Biogènes : Les amines biogènes sont des composés azotés formés par action enzymatique sur des acides aminés libres lors de certains procédés de fermentation. Parmi les amines biogènes les plus connues, on trouve l'histamine, la tyramine, la putrescine et la cadavérine.

Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) : Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques, plus connus sous l'acronyme HAP, sont des composés chimiques formés principalement lors de la cuisson à des températures élevées comme dans les processus de fumage, ou de cuisson au barbecue. Ils sont générés soit par combustion incomplète des combustibles (Charbon, fumées), soit par pyrolise des matières organiques. Ces substances se retrouvent dans divers aliments comme les viandes grillées, les poissons fumés, et certains produits céréaliers. Il existe une centaine de composés  identifiés mais les plus toxiques et les plus règlementés sont : Benzo(a)pyrène, Benzo(a)anthracene, Benzo(b)Fluoranthene et Chrysène

Nitrosamines (N-nitrosés et N-nitrosamides) : Les nitrosamines sont des composés chimiques génotoxiques, très probablement cancérigènes. Elles se forment principalement par la réaction chimique entre des nitrites, utilisés comme conservateurs alimentaires, et des amines naturellement présentes dans les aliments. Bien que les produits de charcuterie, de viande et de salaison soient les principaux vecteurs, les nitrosamines peuvent aussi apparaitre dans les boissons alcoolisées , les produits laitiers, la bière. 

Les amines aromatiques hétérocycliques (AAHs) : ces composés se forment lors de la cuisson des protéines animales (viande rouge, poisson, volaille) notamment à partir des acides aminés : tryptophane et acide glutamique, il existe deux grandes familles de AAHs :

• les AAHs thermiques 
• les AAHs pyrolytiques.

Les AAHs thermiques se forment dans des conditions standard de cuisson, alors que les pyrolitiques seforment à des températures beaucoup plus élévées > 250°C. Bon nombre de ces composés sont possiblement et probablement cancérigènes : MeIQ, MeIQx, IQx, 4,8- DiMeIQx, PhIP, AαC, MeAαC, Trp-P-1, Trp-P-2 et Glu-P-1

3-MCPD, 2 MCPD et les esters de glycidol (EG) :  Le 3-monochloropropane 1.2 diol et ses dérivés, les esters de 3-MCPD, se forment lors de l'hydrolise de protéines végétales. On les  retrouvent dans divers aliments transformés notamment dans certaines huiles et graisses végétales comme l'huile de palme par exemple, lors des étapes de raffinage. Le 3-MCPD et ses esters sont règlementées au niveau Européen : CE 2029/915

Hydroxyméthylfurfural (HMF) ou 5-(hydroxyméthyl)furfural : c'est un composé de dégradation des sucres s'opérant dans certaines conditions, on peut le retrouver dans les produits ayant subi des traitements thermiques, il est particulièrement recherché dans le miel dont les faibles teneurs en garantissent la qualité. Il peut être aussi recherché dans les jus de fruits, confitures.

4-méthylimidazole (4-MEI) : c'est un sous produit qui peut se former lors de la cuisson des aliments (ex: torréfaction café) mais il est surtout connu comme étant un sous-produit des colorants caramel. 

Carbamate d'éthyle : Le carbamate d'éthyle, fréquemment trouvé dans les aliments fermentés comme le pain et le yaourt, ainsi que dans les boissons alcoolisées, il résulte de la fermentation naturelle. Particulièrement concentré dans les distillats de fruits à noyau, sa formation implique des substances telles que le cyanure d'hydrogène, l'urée, la citrulline. Ce composé est considéré comme potentiellement cancérogène par le Centre international de recherche sur le cancer.

4. Contaminants chimiques issus des Matériaux au Contact des Denrées Alimentaires (MCDA)

Les matériaux au contact des denrées alimentaires (MCDA) peuvent être une source de contamination chimique dans les aliments. Ces contaminants proviennent des matériaux utilisés pour fabriquer les emballages alimentaires, les ustensiles de cuisine, les revêtements de surface et autres produits en contact direct ou indirecte avec les aliments.

L'objectif est de faire en sorte que cesmatériaux en contact direct ou indirecte avec les aliments soient suffisamment inertes pour ne pas céder de composants par des phénomènes de migration par exemple. 

La règlementation qui encadre les matériaux aptes au contact alimentaire est extrêmement stricte, complexe et nécessite souvent l'intervention de spécialistes pour travailler sur plusieurs axes : Les matériaux, le règlementaire et l'analytique.

Les tests a effectuer dépendent du type d'emballage, de conditionnement ou de matériaux entrant en contact directe ou indirecte avec l'aliment par exemple : papier, cartons, plastiques, alliages, revêtements de surface. De ce fait, la liste des substances à rechercher va de pair avec le type de matériau et sa composition. Ainsi les déclarations des fabricants est primordiale.

Même si les risques peuvent être maitrisés en interne, il n'est pas rare que les problèmes concernent les matières premières alimentaires réceptionnées.

La liste est trop exhaustive**, mais néanmoins, quelques composés peuvent être retrouvés (ou du moins recherchés !) dans certains produits alimentaires.

• Les Bisphénols : Les bisphénols (notamment le Bisphénol A - BPA) entrent dans la composition de matière plastique comme le polycarbonate ou certaines résines de revêtement, comme les cuves ou les canettes et boites de conserve. C 'est un perturbateur endocrinien.
  
  
• Les phtalates, plastifiants : ce sont des plastifiants utilisés dans beaucoup de matière plastique, on les retrouve dans beaucoup de produits différents comme les vernis, les colles, les jouets, les appareils electriques etc.. L'alimentation reste la première source d'exposition aux phtalates. Les phtalates sont des perturbateurs endocriniens. :  diméthylphtalate (DMP), diéthylphtalate (DEP),diisopropylphtalate (DiPP), dipropylphtalate (DPP),diisobutylphtalate (DIBP), d-n-butylphthalate (DBP), di-n-pentyphthalate (DnPP), dihexylPhtalate (DHP), benzylbutylphtalate (BBP), di-cyclohexyl phthalate (DCHP),bis-(2-éthylhexyl)-phtalate (DEHP), di-n-octylphtalate (DNOP), di-iso-nonylphthalate (DINP), di-iso-décylphthalate (DIDP).
  
  
• MOSH/MOAH : les mosh - moah sont des hydrocarbures d'huile minérale (MOH - Mineral oil hydrocarbures) ce sont des huiles obtenues par raffinage du pétrole. Ces composés entrent de plusieurs manières dans la chaine alimentaire, en l'occurence, ici par la migration de l'emballage (encres par exemple) mais pas seulement. Les huiles , les céréales, le chocolat semblent être les produits les plus exposés.
  
  On distingue deux catégories de MOH :
  • Les MOSH (Mineral Oil Saturated Hydrocarbons) 
  • Les MOAH (Mineral Oil Aromatic Hydrocarbon )
    
    
• Les NIAS :  ou "Non-Intentionally Added Substances", sont des substances qui ne sont pas intentionnellement ajoutées aux matériaux ou produits, mais qui peuvent être présentes en tant que contaminants ou dérivés dans le processus de production des matériaux de contact alimentaire. Selon le règlement européen CE 10/2011 qui concerne les matériaux et objets en plastique destinés à entrer en contact avec des aliments, les NIAS doivent être évaluées dans le cadre de la sécurité globale des matériaux.
  
  
• Nano-matériaux : matériaux de nature organique, inorganique ou composite, produit par l’Homme à des fins applicatives et composés en tout ou partie de particules constitutives présentant au moins une dimension comprise entre 1 et 100 nm (nano-échelle). 
  Entrant dans la composition de certains MCDA, on peut citer : l' Argent ; Oxyde de zinc ; Nitrure de titane ; Noir de carbone Dioxyde de silicium.
  
  
• Amines Aromatiques primaires (AAP)
• Alkylphénols : nonyphénols
• Additifs et solvants,
• Métaux & métalloïdes extractibles
• Formaldéhyde,
• Photoiniateurs (Benzophénone, ITX ..)
• PFAS :  PFOS (Sulfonate de perfluorooctane), le PFHxS et le PFOA (Acide perfluorooctanoïque)
• Etc..

4. Comment gérer facilement ses plans de surveillance ?

Dans un secteur aussi critique que l'agroalimentaire, la mise en place d'un plan de surveillance efficace et facile à gérer est une obligation pour garantir la sécurité sanitaire des produits et se conformer aux réglementations en vigueur.

Voici quelques étapes clés pour optimiser ce processus.

Étape 1 : Identifiez les dangers, évaluez les risques et priorisez.

La première étape consiste à identifier les contaminants chimiques pertinents pour vos produits et processus. Cela dépend de plusieurs facteurs, notamment le type de produit, le processus de fabrication, la provenance des matières premières, et les résultats des études de risques antérieures.

Priorisez les contaminants en fonction de leur toxicité, de leur probabilité d'occurrence et de la règlementation bien entendu !

Étape 2 : Choisissez consciencieusement les analyses et des laboratoires spécialisés.

Établissez des partenariats avec des laboratoires spécialisés pour effectuer des analyses de surveillance régulières. Ces laboratoires disposent d'une très grande expertise technique, scientifique et règlementaire. Certains laboratoires pourront aussi vous accompagner sur les risques inhérents aux différents process.

Étape 3 : Planifiez la surveillance et des autocontrôles cohérents.

Une fois les dangers, les risques évalués en fonction de tous les facteurs précédents, positionnez un planning de surveillance périodique en fonction de tous ces paramètres, automatisez-le si vous gérez de nombreux fournisseurs de nombreuses matières différentes et qu'en plus vous avez des process de fabrication très spécifiques !

• Qualifiez les fournisseurs,
• Qualifiez les matières premières,
• Qualifiez les recettes sur les procédés définis.

Étape 5 : Révision et Amélioration Continue

Un plan de surveillance n'est jamais statique. Revoyez et mettez à jour régulièrement votre plan en fonction de la veille scientifique, des changements réglementaires, des retours d'expérience et des résultats d'analyses !

Cela garantit que votre surveillance reste pertinente et efficace.

>> Découvrez comment construire vos plans de surveillance ici !

Sources:

• Anses
• EFSA
• Ineris
• LNE

** ⚠️ Ces listes de contaminants chimiques dans les aliments n'est pas exhaustive et ne remplace pas une veille scientifique et réglementaire approfondie. Son objectif est uniquement informatif et vise à offrir une vue d'ensemble pour mieux comprendre cette thématique complexe. Les informations fournies sont sujettes à des mises à jour régulières en fonction des avancées scientifiques et des modifications réglementaires. Il est recommandé de consulter des sources spécialisées pour des informations à jour et détaillées.

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