В настоящее время к так называемым приоритетным загрязнителям пищевых продуктов относят токсические металлы (свинец, кадмий, ртуть, мышьяк, сурьма и др.); радиоизотопы стронция, цезия; пестициды, их метаболиты; нитриты, нитраты и N - нитрозосоединения; полициклические ароматические углеводороды и другие. Кроме указанных химических, большей частью антропогенных контаминантов, с точки зрения безопасности пищевых продуктов, важное значение имеют и природные контаминанты биологического происхождения.
Итак, контаминированный пищевой продукт использован в питании человека, произошло загрязнение внутренней среды организма чужеродными веществами. Какова же дальнейшая судьба этих веществ в организме? Многочисленными исследователями доказано, что в организме вредные вещества могут обезвреживаться (детоксицироваться), аккумулироваться (т.е. сохраняться в тканях в неизменном виде в течение длительного промежутка времени) и подвергаться метаболической активации (т.е. образовывать более реакционно-способные соединения с более выраженными токсическими свойствами).
Основным местом детоксикации чужеродных веществ являются клетки печени. Именно здесь в мембранах эндоплазматического ретикулума локализована универсальная ферментная система, при участии которой осуществляются реакции окисления ациклических, ароматических соединений, третичных аминов, спиртов и альдегидов; реакции восстановления нитро- и азотсоединений.
Важной линией ферментной защиты организма от воздействия чужеродных агентов является образование коньюгатов этих соединений с глюкуроновой, серной кислотами, что в значительной степени способствует снижению их гидрофобных свойств и облегчает тем самым процесс их выведения из организма с мочой, желчью, фекалиями.
Для некоторых контаминантов пищевых продуктов, в частности, пестицидов, полихлорированных дифенилов, характерна высокая степень кумуляции. Критерием количественной оценки кумулятивных свойств вещества является величина их суточной элиминации из организма или время полужизни его в организме.
Наконец, третий путь биотрансформаций чужеродных веществ в организме - образование при участии тех же ферментных систем эндоплазматического ретикулума гепатоцидов более активных и токсичных соединений, чем исходное вещество. Примерами такой метаболической активации являются эпоксиды афлотоксинов или полициклических ароматически углеводородов, которые исключительно реакционно способны.
Именно процессом метаболической активизации объясняют резкое возрастание мутагенных и канцерогенных свойств этих соединений.
Существует следующие пути контаминации пищевых продуктов чужеродными веществами:
1. Антропогенный тип загрязнения
2. Естественный тип загрязнения.
1. К антропогенным типам загрязнения относятся растительные продукты:
Характер контаминации ксенобиотиками растительных пищевых продуктов:
а) Прямое осаждение на листьях, плодах и других открытых частях растений. Это в основном пестициды, инсектициды, фунгициды.
б) Всасывание через корневую систему из загрязненной почвы. К ним относятся соли кадмия, хрома, свинца, цинка, компоненты минеральных удобрений, в частности нитраты. Продукты животного происхождения.
в) Образование или накопление в процессе технологической или кулинарной обработки. Это образование полициклических ароматических I углеводородов, N-нитрозаминов, фенолов, олова и свинца.
г) Продукты растительного и животного происхождения. Это специальное внесение в конечный пищевой продукт с целью улучшения его качества, удлинения сроков хранения. К ним относятся пищевые добавки, красители, консерванты, антиокислители, эмульгаторы, ароматизаторы.
3. Тип загрязнения – естественный.
Это бактериальная обсемененность и размножение бактерий.
Остановимся на антропогенных химических контаминантах пищевых пролуктов. Следует подчеркнуть, что деление контаминантов пищевых продуктов на природные и антропогенные весьма условно. Многие химические элементы, например, тяжелые металлы постоянно обнаруживаются в большинстве пищевых продуктов. Из 12-ти наиболее распространенных и потенциально опасных для здоровья человека тяжелых металлов, только (кадмий, ртуть, свинец, сурьма) могут быть безоговорочно отнесены к токсичным металлам.
Ключевым звеном движения ртути по пищевым цепям водных экосистем, что в конечном этапе приводит к ее поступлению в организм человека, является процесс метилирования неорганической ртути в донных отложениях водоемов. Также ванным источником поступления ртути в пищевые цепи являются пестициды.
Заслуживают внимания вспышки отравления метилртутью и другими органическими соединениями ртути, описанные в литературе. Две из них в районе залива Минамата и в Ниигата в Японии, явились результатом сброса промышленных отходов непосредственно в воды залива и в реку Агано, что привело к последующему накоплению ртути в тканях употребляемых в пищу рыб. При вскрытии трупов японских рыбаков было установлено, что содержание метилртути превышало нормальный уровень в 50-30000 раз. Более высокая концентрация метилртути была обнаружена в крови новорожденных в Минамата, чем у их матерей, что связано с тропностью этих соединение к тканям плода. Следствием этого тропизма явилось рождение большого числа детей с врожденными уродствами и редкими формами деформации скелета.
Ионы свинца, подобно ионам ртути, при поступлении в организм взаимодействуют с сульфгидрильными группами белков, в частности, ферментов, образуя устойчивые соединения и блокируя тем самым различные ферментные системы.
Химическая защита сельскохозяйственных растений от вредителей, болезней и сорняков в настоящее время занимает ведущее место в системе мероприятий, направленных на повышение урожаев. Вместе с тем возросла и опасность неблагоприятных последствий широкого применения пестицидов, в частности, попадания их остаточных количеств в пищу человека.
В литературе описаны многочисленные случаи отравления, обусловленные контаминацией различными пестицидами пищевых продуктов - муки, сахара, орехов и др.
Нитраты (соли азотной кислоты) широко применяются в сельском хозяйстве в качестве высокоэффективных минеральных удобрений. Внесение нитратов в почву сопровождается их накоплением в тканях растений. Высоким содержанием нитратов отличаются шпинат, редька, редис, петрушка, укроп, бахчевые др.
Термическая обработка способствует снижению содержания нитратов пищевых продуктах.
Нитриты (соли азотистой кислоты), в частности, нитрит натрия широко используется в пищевой промышленности в качестве консерванта, при приготовлении ветчины, колбас, мясных консервов, придавая им специфический аромат, вкус и предотвращая развитие Clostridum Botulinum. В кислой среде желудка и в кишечнике под действием микрофлоры из нитритов могут образовывавься N-нитросоединения и, в первую очередь, N -нитрозамины, обладающие, как известно, исключительно выраженными канцерогенными свойствами легко образуются как в окружающей среде (в том числе и в пищевых продуктах), так и в организме животных и человека из предшественников - нитритов, нитратов (после их восстановления в нитритьг), аминов, амидов, N -нитрозамины могут образовываться (и их содержание может затем возрастать) в процессе хранения, технологической или кулинарной обработки пищевых продуктов (жарение, копчение, консервирование мясных и рыбных продуктов и т.п.). В опытах на животных изучены канцерогенные свойства около 100 различных нитрозаминов; 80 из них обладали выраженными канцерогенными свойствами. Важно подчеркнуть, что существенное снижение синтеза нитрозосоединений достигается при добавлении к пищевым продуктам аскорбиновой кислоты.
Предшественники НА - вторичные амины являются промежуточными продуктами метаболизма белков. Амины образуются при хранении и при
различных видах технологической и кулинарной обработки продуктов, особенно связанных с нагреванием, накапливаются в результате молочно-кислого и спиртового брожения, при декарбоксилировании аминокислот, разложении фосфолипидов и т.п.
Наиболее опасными с точки зрения образования НА в колбасах и солено-копченых изделиях являются первые стадии посола и копчения, а также внесение некоторых специй и пряностей.,,,,,,,
Динитрифицирующие бактерии, часто встречающиеся в мясопродуктах способны восстанавливать нитраты в нитриты и другие азот- и кислородсодержащие фрагменты, которые могут нитрозировать амины с образованием НА. В процессе посола происходит необратимый распад некоторой части белковых веществ мяса, образуются полипептиды и низкомолекулярные азотсодержащие соединения.
Второй важнейшей операцией, при которой возможно образование НА в мясных продуктах, является обработка продуктов коптильным дымом. Она ускоряет реакции нитрозирования.
При изготовлении мясных продуктов применяются специи: перец, лук, чеснок, танин и др. В процессе хранения в смесях пряностей и специй, содержащих нитриты и нитраты, происходит образование НА, особенно нитрозопипередина - до 3000 мкг/кг.
Представляет определенный интерес влияние процессов жарки и варки на образование НА, а также распределение их в различных слоях мясных продуктов. В США и ФРГ и ряде других западных стран было предпринято исследование причин высокого содержания нитрозопирролидина в жареном беконе. Из предполагаемых путей образования этого НА наиболее вероятны два:
1. Нитрозирование пролина с последующим декарбоксилированием нитрозопролина.
2. Де.карбоксилирование пролина с последующим нитрозированием пирролидина. Отметим, что температура жарки +177°С весьма близка к температуре, при которой достигается, максимальный выход нитрозопирролидина +185°С.
Мероприятия, проведенные в Канаде по улучшению технологии изготовления некоторых солено-копченых мясных продуктов, контроль производства продукции на отдельных стадиях и в целом, позволили добиться существенно уменьшения НА.
Результаты исследований, проведенные совместно с лабораторией канцерогенов Института питания РАМН анализ пищевых продуктов районов с повышенной заболеваемостью раком желудка показали, что большинство пищевых продуктов местного происхождения, широко используемых населением в пищу, содержат канцерогенные нитрозоамины. Больше всего их в продуктах животноводства и особенно настораживает присутствие почти во всех исследованных образцах нитрозопиромидина (НПир) и нитрозопиперидина (НПип) обладающих как показали опыты на животных канцерогенной тропностью к желудку. Нитрозоамины, в том числе нитрозопиперидин содержатся в квашеной капусте, а также соленых и сушеных грибах. В то время как в овощных и молочных продуктах НА присутствуют в незначительных количеств или вовсе отсутствуют. В большинстве случаев распознать причину возникновения река очень трудно, а иногда вещество, признанное канцерогенным, действительно вызывает рак только в том случае, если человек потребляет с пищей особенно много белков.
К наиболее сильным чужеродным канцерогенным веществам относятся полициклические ароматические углеводороды. Достаточно 0,1мг таких ПАУ, как бенз(а)пирен, 20 - метилхолантрен и др., чтобы вызвать опухоли у различных видов животных Бенз(а)пирен обнаружен во многих пищевых продуктах - овощах, фруктах, маргарине, обжаренном кофе, копчености и мясных продуктах, жаренных на углях. Продукты домашнего копчения могут содержать бенз(а)пирен в концентрациях 50мкг/кг и более. Содержание ПАУ может быть значительно снижено при условии правильного соблюдения условий их термической обработки. ПАУ, в частности, образуются при пирролизе жира, капающего на древесный уголь и попадающего в мясо с дымом, при сушке зерна дымом концентрации ПАУ возрастает в 3-10 раз. по сравнению с исходным уровнем. Наиболее эффективными путями снижения содержания ПАУ в пищевых продуктах являются: совершенствование способов технологической и кулинарной обработки продуктов. Удаление ПАУ путем рафинирования растительных масел и др.
Полихлорированные дифенилы и терфенилы - соединения, которые используются в промышленности и электротехнике, загрязняющие водную среду и накапливающие в тканях рыб и других водных организмов. По ходу пищевой цепи полихлорированные дифенилы могут попадать в молоко и молочные продукты, в яйца домашней птицы, при употреблении сельско-хозяйственными животными в качестве корма концентрированной рыбной муки.
В литературе описаны случай отравления полихлорированными дифенилами, В Японии, например, отравление возникло в результате употребления контаминированного рисового масла (концентрация полихлорированных дифенилов достигла 2000 - 3000 мг/кг). Клиническая картина отравления характеризовалась повышением секреции глазных желез, нарушение функции дыхания, слабостью, тошнотой, рвотой (болезнь Юшо). При определении содержания дифенилов в подкожной жировой ткани у больных через несколько месяцев после употребления в пищу рисового масла концентрация достигла 75,5мг/кг.
Теперь перейдем к вопросу о защите пищи от чужеродных веществ.
Защита пищи от чужеродных веществ складывается из 2х разделов:
1. Общие мероприятия.
2. Гигиенические мероприятия.
К общим мероприятиям относятся:
1) Охрана окружающей среды.
2) Охрана продукции сельского хозяйства.
3) Охрана пищи при производстве, хранении и транспортировки.
К гигиеническим мероприятиям относятся:
1) Оценка безвредности новых продуктов и пищевых добавок.
2) Нормирование ксенобиотиков.
3) Эпидемиологические исследования и рационализация питания.
I. Охрана окружающей среды - в основе её комплексное применение законодательных, технологических, гигиенических и медико-профилактических мероприятий.
Гигиенические мероприятия складываются из контроля за применением сильнодействующих веществ, их порядка сбыта, применения, учёта, методе обезвреживания, а также правила хранения, транспортировки и применения ядохимикатов в сельском хозяйстве. Контроль за остаточными количествами ядохимикатов в пищевых продуктах и т.д.
А также санитарный контроль за применением в сельском хозяйстве удобрений (нитратов, нитритов и др.), совершенствования технологии производства и очистки выбросов, внедрения безотходных процессов, правильного применения агрохимии в сельском хозяйстве. Особое внимание следует уделить экономическому обоснованию природоохранных мероприятий и анализ их эффективности с народнохозяйственных позиций. Так, например, по данным зарубежных исследователей и расчетом, проведенным на кафедре экономики Харьковского политехнического института доля ущерба здравоохранению (в виде повышенной заболеваемости) в общем ущербе народному хозяйству, наносимом загрязнением окружающей среды колеблется от 60 до 80%. В питании человека важно не только уменьшить содержание ксенобиотиков и биологических контаминантов, но и сохранить в ней, как главные пищевые вещества (белки, углеводы, жиры, витамины и др.) так и ряд природных пищевых компонентов.
В связи с этим перспективны эколого-гигиенические безотходные технологии производства в молочной, мукомольной, консервной и др. отраслях пищевой промышленности. Во-первых, это даст возможность рационально использовать человеку главные пищевые вещества; во вторых, будет способствовать сохранению природных пищевых компонентов. В-третьих, современными технологическими приемами можно добиться разрушения анти-алиментарных веществ - специфических антагонистов обычных пищевых веществ (ингибиторы протеина, антивитамины, деминерализующие факторы). В-четвёртых, такими современными технологическими средствами можно достичь разрушения или существенного уменьшения содержания тех фармакологических соединений, которые оказывают токсическое действие на организм человека (фазин, амигдалин, соланин и др.) В-пятых, рационально сохранять в продуктах питания полезные для человека микроорганизмы, которые улучшают усвоение пищевых веществ. В-шестых, важно с гигиенических позиций в процессе хранения, технологической обработки продуктов и реализации последних населению не допускать вторичного загрязнения их чужеродными не пищевыми компонентами.
Гигиенические мероприятия.
1. Оценка безвредности новых продуктов. Ни один новый продукт; пищевые вещества не должны использоваться для целей питания без разрешения министерства здравоохранения РК, определение хронической токсичности и канцерогенности.
2. Нормирование ксенобиотиков.
В этой связи существование различных ведомственных ПДК для загрязняющих окружающие среды веществ в зависимости от степени чувствительности к ним отдельных видов экосистем является необоснованным, так как тем самым нарушается единство живой и неживой природы. В качестве иллюстрации можно привести ПДК для кадмия, содержания которого в питьевой воде допускается на уровне 0,001мг/л, в воде рыбохозяйственных водоемов 0,005мг/л, а в сточных водах, попадающих в водоёмы -0,1мг/л. При этом реально существуют различные ПДК и для многих других ксенобиотиков в воде объектов культурно-бытового и хозяйственно-питьевого водопользования. Отличаются также ПДК химических веществ в воде водоемов используемых для нужд человека. По-видимому, обоснованная ПДК для ксенобиотиков в окружающей среде должна быть единой для всех экосистем и устанавливаться по самому чувствительному виду данной пищевой цепи. В связи с этим при обосновании ДСД (допустимой сутчной дозы) ксенобиотиков и их ПДК в продуктах питания следует учитывать экологический коэффициент запаса. Так, при расчётах ДСД ксенобиотика целесообразную максимальную недействующую дозу, устанавливаемую обычно в хроническом токсикологическом эксперименте на крысах, не уменьшать на коэффициент запаса, равный 100, а выбирать данный коэффициент с учётом экологического коэффициента безопасности.
Недостаточное внимание к антропогенным воздействиям на различные пищевые цепи экосистем привело к тому, что концентрация ксенобиотиков, и особенно соединений тяжёлых металлов, значительно превышают утвержденные ПДК их в продуктах питания.
У особо чувствительных индивидумов (грудных младенцев, маленьких: детей, а также больных и выздоравливающих взрослых) следует исходить из так называемой «нулевой» толерантности. Это означает, что в соответствующих продуктах питания недолжно быть никаких остатков биоцидов (детские молочные кухни, детские сады и детские дошкольные учреждения).
Весьма важен вопрос, существуют ли безопасные дозы канцерогенных веществ? Для ПАУ и других истинных канцерогенов (нитрозоамины и др.) не удается установить такого предела; даже в микрограммах они способны вызвать развитие опухоли, а также сенсебилизировать ткани к действию канцерогенных и коканцерогенных веществ.
Что же касается условных канцерогенов, то тут дело обстоит иначе.
Если доза такого вещества слишком мала, чтобы вызвать развитие некроза и предраковых изменений, то и рака не возникает. Установить же безопасную концентрацию для истинных канцерогенов очень трудно, если вообще возможно.
С точки зрения профилактики злокачественных новообразований, следует учитывать все возможные моменты, способствующие присутствию канцерогенных веществ в продуктах питания.
В настоящее время для оценки опасности поступления НА исходят из различных путей поступления их в организм и подсчитывают суммарную дозу. Так для городского жителя США не связанного с профессиональной вредностью, ежедневная суммарная доза может достигать 15 мкг НА, в том числе с пищевыми продуктами - 5-6 мкг, с водой 0,03 - 0,05 мкг, с воздухом 1-3 и в результате образования НА из предшественников до 7 мкг.
Так, на сегодняшний день, нет основания рассчитывать на полное исключение НА из пищевых продуктов, следует стремиться к максимальному снижению концентратами НА и их предшественников.
Таким образом, пища, наряду с источником энергии, пластическими материалами, витаминами, минеральным веществами может содержать значительное число различных по химической структуре чужеродных веществ, представляющих потенциальную опасность для здоровья человека. Охрана пищи человека от чужеродных веществ вполне реальна и в сочетании с рационализацией питания послужит важнейшим фактором сохранения здоровья населения.
Перечень демонстрационного материала.
Слайды:
1. Классификация контаминантов пищи.
2. Основные пути контаминации продуктов питания ксенобиотиками.
3. Типы загрязнения пищевых продуктов.
4. Защита пищевого сырья от чужеродных веществ.
5. Нормирование ксенобиотиков в продуктах питания.
