Химические компоненты в продуктах питания. Биосфера, насыщенная антропогенными загрязнителями разной природы, неизбежно по биологическим цепям осуществляет их миграцию, вовлекая в этот процесс все объекты природной среды, включая пищу. Техногенное загрязнение объектов природной среды почвы и водоемов из-за нарушения гигиенических требований по использованию твердых и жидких отходов промышленности, осадков очистных сооружений, оросительных вод неизбежно приводит к поступлению поллютантов химической природы в продукты питания. Чужеродные вещества, называемые контаминантами, поступают в организм человека с пищевыми продуктами, что определяет необходимость постоянного тщательного контроля за их содержанием в пище, а также выявления неблагоприятных эффектов в организме человека и проведения соответствующих профилактических мероприятий.
Высокую обеспокоенность вызывают токсические контаминанты, не имеющие физиологического значения для организма, так как эссенциальность их не доказана. К ним относятся повсеместно распространенные в природе пестициды, свинец, кадмий, ртуть и другие тяжелые металлы, полихлорированные бифенилы, ароматические полициклические углеводороды и прочие загрязнители. По биологическим цепочкам, прежде всего по водно-пищевому пути, происходит миграция тяжелых металлов, ядохимикатов, радионуклидов, полихлорбифенолов, нитросоединений бензола, пирена и др. Употребление контаминированной пищи приводит к накоплению поллютантов в организме человека и возникновению проблем со здоровьем.
Во всех видах экосистем в водно-пищевой цепи наблюдается опасный феномен — выраженная кумуляция загрязнителей в гидробионтах. Последние лишены механизмов защиты от чужеродных веществ, поэтому происходит накопление их в высоких концентрациях, в отдельных случаях с образованием форм повышенной токсичности.
Такая биотрансформация по водно-пищевому пути стала причиной ряда «химических» болезней во второй половине XX в. (Минамата, итай-итай, «масляная» болезнь Юшо-Ю-Ченг, алопеция химическая и др.).
Болезнь Минамата — массовое хроническое отравление органической метилртутью японского населения, проживавшего на побережье залива Минамата. В течение нескольких лет в морскую акваторию поступали сточные воды химического предприятия, которые содержали металлическую ртуть неорганическую. Последняя легко усваивается рыбой, водорослями и в их организме преобразуется в процессе метилирования в органическую форму — метилртуть. Метилртуть поражает клетки центральной и периферической нервной системы, почек, печени, кишечника, костного мозга. В результате потребления контаминированных морских продуктов, основной пищи японцев, пострадало около 17 тыс. чел., а более тысячи умерли. В рыбе, вызвавшей массовое отравление, содержание метилртути составляло 8...30 мг/кг при допустимом ее поступлении за неделю не более 0,2 мг. Симптомы отравления наблюдались также у животных и птиц, обитавших вблизи залива.
Итай-итай — массовое отравление японского населения кадмием в результате употребления воды из реки Джанси, в которую поступали стоки промышленного производства, содержащие высокотоксичный кадмий. Он активно накапливается в костной ткани, почках и других органах, вызывая тяжелые морфологические и функциональные повреждения: костную остеомаляцию — разрушение костной ткани вплоть до множественных переломов и кадмиевую «нефропатию» — поражение почечной паренхимы.
Из кормов, выращенных на почвам, загрязненных токсичными элементами, в частности свинцом и кадмием, вредные вещества поступают в организм животных, а далее с молоком и мясом — в организм человека. При лабораторных исследованиях содержание свинца в молочной продукции отдельных производителей превышало максимально допустимый уровень на 10...73%, а кадмия — на 17...35%.
Соответственно в почках и печени — тропных органах крупного рогатого скота — содержание свинца и кадмия превышало максимально допустимый уровень в 1,5...2 раза. Выявлены случаи загрязнения токсичными элементами продуктов детского питания, круп, муки (пшеница, рис, гречиха, овес) на перерабатывающих предприятиях. Санитарными правилами и нормами определена токсикологическая характеристика для 20 металлов, содержащихся в природной среде, в том числе в продуктах питания.
Безопасность сельскохозяйственных технологий производства продуктов питания. Во второй половине XX в. стали интенсивно развиваться новые сельскохозяйственные технологии с применением ядохимикатов, неорганических удобрений, лекарственных препаратов широкого спектра действия (гормоны, антибиотики и др.), а также генетических модификаций. Практически ушли в забвение веками использовавшиеся биологические средства выращивания зерновых и овощных культур, традиционные методы выращивания и содержания скота и птицы. Это привело не только к снижению качества сельскохозяйственной продукции, но и к насыщению ее веществами, опасными для здоровья человека.
В начале XXI в. стала высоко цениться так называемая экологически чистая продукция, которая практически исчезла из употребления. «Organic food» — органическая пища — самая дорогая в мире, это знак качества продуктов, выращенных с использованием биологических средств защиты.
Ядохимикаты используются в сельском хозяйстве для уничтожения вредителей: насекомых, грызунов, возбудителей болезней растений (пестициды) и сорняков (гербициды). Пестициды применяют также с целью уничтожения листьев (дефолианты), что облегчает сбор урожаев, для обезвоживания растений и регуляции их роста. Разрешено к использованию около 600 препаратов, относящихся к различным группам химических соединений. С пищей в организм человека поступает до 95 % пестицидов, с водой — 4 %, доля аэрогенного и чрезкожного поступления незначительна.
На организм человека пестициды (хлор-, ртуть-, фосфорорганические соединения, синтетические пиретроиды, медьсодержащие фунгициды) оказывают разностороннее токсическое действие, которое зависит от дозы поступления и химической структуры. Безопасность применения пестицидов регламентируют нормы и дозы внесения для каждой группы, сроки ожидания, т.е. необходимая экспозиция для проявления токсического действия и разложения ядохимикатов после химической обработки. Завышение норм расходов препаратов, несоблюдение сроков ожидания, внесение запрещенных пестицидов приводят к тому, что в продуктах их остаточное содержание превышает максимально допустимые уровни (3/4 МДУ). Реализация таких продуктов запрещается, и для каждой партии даются рекомендации по доведению содержания пестицидов до МДУ с последующим разрешением на использование продукции в пищу, на корм животным и пр.
Анализу на содержание пестицидов подвергают не только сельхозпродукты, но и почвы, корма, что связано с нарушением гигиенических регламентов хранения, транспортировки и применения пестицидов, а также низкой культурой работы с ними.
Проблема токсического воздействия пестицидов на здоровье населения настолько серьезна, что с 1986 г. в России введен автоматизированный отраслевой (медицинский) мониторинг по определению в продуктах питания остаточных количеств 154 пестицидов в 262 видах растительных и животных продуктов (картофель, лук репчатый, капуста, помидоры, огурцы, морковь, свекла, яблоки, виноград, пшеница, ячмень, молоко, рыба прудов и водохранилищ и пр.).
Экологический аудит, т. е. проверка на возможные виды токсикологической безопасности продуктов питания, должен осуществляться на всех этапах производства сельхозпродукции (в ведомственных агрохимических лабораториях, ветеринарной службой и т.д.) и поставок их потребителю (в лабораториях Центров Госсанэпиднадзора, независимых аттестованных лабораториях) на основе взаимодействия производителей, продавцов и в интересах потребителей товара.
Токсическое и аллергическое воздействие на продукты питания могут оказывать не только ядохимикаты, но и антибиотики. В конце XX в. для кормовых и ветеринарных целей в России использовалось около 60 наименований таких препаратов. В их число входит почти половина известных в мире антибиотиков. Последние добавляют в корм животных из расчета 50...200 г на 1 т, а также вводят парентерально. В процессе метаболизма эти вещества переходят в молоко, мясо, яйца. Установлены допустимые уровни содержания антибиотиков разных групп в продуктах питания, превышение которых опасно для человека.
С целью стимуляции роста и повышения продуктивности в сельскохозяйственных технологиях животноводства и птицеводства допускают к использованию гормональные препараты. Прежде всего используют гормоны с выраженной анаболической активностью (соматотропин, инсулин, тиреоидные и стероидные гормоны), которые загрязняют продовольственное сырье и пищевые продукты. Особенно опасно использование синтетических гормонов, которые аккумулируются в организме животных в больших количествах и не разрушаются в процессе приготовления пищи. Употребление пищи, содержащей гормональные препараты, может нарушать нейрогормональную регуляцию, вызывая нарушение обмена веществ и физиологических функций организма.
В животноводстве также широко используют другие лекарственные и химические препараты (сульфаниламиды, нитрофураны и др.), а также кормовые добавки (премиксы): аминокислоты, витамины, микроэлементы, эмульгаторы и пр. Последние являются биологически активными соединениями и поэтому требуют не только ветеринарного, но и гигиенического контроля за их содержанием в пищевой продукции.
Профилактика микотоксикозов. Пахотный слой земли — ризосфера — это сложный живой организм, в котором миллиарды микроорганизмов активно способствуют повышению плодородия почвы и достижения высоких урожаев. Однако микроскопические плесневые грибы, содержащиеся в почве, способны на корню поражать сельхозпродукцию, прежде всего злаковые культуры, и делать зерно болезнетворным. Из продуктов питания и кормов для животных выделено около 30 тыс. видов плесневых грибов, многие из которых выделяют микотоксины (от греч. «гриб»).
Микотоксикозы — тяжелые отравления пищей, загрязненной микотоксинами — метаболитами микроскопических грибов.
К числу пищевых микотоксикозов относятся фузариотоксикозы, вызываемые употреблением муки, крупы, зерна, пораженных грибом фузариум. Практически все сорта зерновых неустойчивы к поражению этого вида грибов. Микотоксины образуются и накапливаются в колосьях зерна в зимний период, где на полях остался неубранный урожай. В первые дни после схождения снега с полей зерно в колосьях на корню мало отличается от убранного осенью. Микотоксины содержатся во всех слоях зерна, не растворяются в воде, очень устойчивы к высокой температуре, не разрушаются при хранении. Выпечка, проварка дефектного зерна, муки, круп не разрушает яд в пище и кормах животных.
Человек заболевает через 1 — 3 недели после употребления дефектного продукта из перезимовавших на корню злаков. Заболевание, известное под названием алиментарно-токсическая алейкия, протекает тяжело, с выраженными признаками некротической ангины и других тяжелых осложнений, поражает центральную нервную систему, приводит к нарушению трофики тканей, резкому расстройству органов кроветворения.
Не менее опасный вид фузариотоксикоза — отравление «пьяным хлебом». Симптомы отравления напоминают алкогольное опьянение: возбуждение, эйфория, нарушение координации движений, а позднее при длительном употреблении могут развиться анемия и психические расстройства.
К числу опасных пищевых микотоксикозов относят также отравления, вызываемые грибами рода аспергиллюс, продуцирующих афлатоксины В, С и др. Данный вид микроскопических грибов поражает арахис, кукурузу и другие зерновые, а также бобовые, семена хлопчатника, различные орехи, некоторые фрукты, овощи, специи и корма.
Афлатоксины вызывают тяжелые поражения печени вплоть до некротических изменений и гепатоканцерогенных эффектов; описаны мутагенные и иммунодепрессивные эффекты.
Тяжелые нейротоксические нарушения в организме — эрготоксикозы — вызываются эрготоксинами, которые могут содержаться в продуктах растительного происхождения (различных злаках, культурных и дикорастущих), пораженных микотоксином спорыньи. Заболевание, известное как эрготизм, сопровождается тоническими судорогами разных мышечных групп в острой конвульсивной форме. Подострое отравление характеризуется поражением нервной регуляции сердечно-сосудистой системы и нарушением кровообращения с возможным развитием гангрены.
Уровень загрязнения пищевых продуктов микотоксинами по стране достигает 18 %, поэтому профилактика этих тяжелых заболеваний должна носить комплексный характер. Необходим полный учет пораженных сельскохозяйственных земель и их рекультивация. Весь выращенный урожай должен быть убран осенью. Необходимо соблюдать правила хранения зерна, не допускающие его увлажнения и плесневения; из питания населения немедленно следует изымать дефектные продукты. Поскольку вспышки заболеваний чаще всего проявляются во время весенних полевых работ и начала выпаса скота на пастбищах, селяне, фермеры должны быть хорошо информированы об опасности употребления перезимовавших зерновых и кормов для скота. Пища и корма должны подвергаться лабораторному контролю. В настоящее время регламенты установлены по девяти микотоксинам.
Профилактика пищевых отравлений бактериальной этиологии. Пищевые токсикоинфекции — острые инфекционные заболевания бактериальной этиологии, проявляющиеся интоксикацией, обезвоживанием, выраженными нарушениями гомеостаза и воспалительным поражением кишечника и желудка.
Пищевые токсикоинфекции вызываются более чем 20 видами патогенных и условно патогенных бактерий, более часто это кишечная палочка (Е. coli), протей (Proteus), клостридиции вида перфрингес типа A (Cl. Perfringeus) и др. Групповые вспышки и спорадические заболевания связаны с употреблением пищи, инфицированной микроорганизмами.
Пищевые токсикоинфекции характеризуются коротким инкубационным периодом от 1 до 6 ч, реже до 24 ч и двух-трех дней. Заболевание начинается с интоксикации: появляется общая слабость, повышенная температура, ломота в мышцах, особенно в икроножных, и крупных суставах, судороги мышц ног, которые продолжаются в течение всего периода болезни (1 — 5 дней); ведущим является синдром поражения органов пищеварения.
Поскольку заболевания связаны единым фактором передачи инфекции — через пищу, то быстрого прекращения групповой вспышки можно добиться путем идентификации возбудителя и изъятия из употребления эпидемически опасной пищи.
Основным источником бактериального инфицирования пищи является человек, занятый ее приготовлением, а обсеменяться могут самые разнообразные продукты животного и растительного происхождения. Пищевые токсикоинфекции чаще возникают вследствие употребления мясных, рыбных, яичных, овощных, молочных блюд, термически обработанных, но не подвергнутых повторной тепловой обработке, из-за нарушения режима хранения готовой продукции, а также в целом из-за антисанитарных условий на пищеблоках, молокозаводах и других предприятиях по производству продуктов питания.
Бактериальные пищевые токсикозы — острые заболевания, возникающие при употреблении пищи, содержащей токсины, продуцируемые специфическим возбудителем, при этом сам возбудитель в пище может обнаруживаться в небольшом количестве.
Ботулизм (от лат. botulus — колбаса) — самый опасный и тяжелый токсикоз, который связывали чаще всего с употреблением колбас. Возбудителем заболевания является Cl. Botulinum, который широко распространен в природной среде и в виде спор обитает в почве. Споры отличаются высокой устойчивостью к действию физических и химических факторов, вегетативные формы слабо устойчивы к высоким температурам. Источником загрязнения продуктов питания являются человек, домашние и дикие животные, птицы, рыбы и разнообразные обитатели почвы.
Для массового прорастания спор, размножения Cl. Botulinum с продуцированием токсинов требуются анаэробные условия и значительное время экспозиции. Этим объясняется тот факт, что ботулизм никогда не возникает при использовании свежеприготовленной пищи. Абсолютное большинство случаев ботулизма связано с употреблением продуктов домашнего консервирования в герметично упакованной таре: соленых и маринованных грибов, овощных, плодовых и мясных консервов, а также сырокопченых колбас, окороков, вяленой и копченой рыбы, инфицированных спорами.
Заболевание развивается постепенно, после короткого инкубационного периода (2—18 ч) с неспецифическими проявлениями со стороны желудочно-кишечного тракта, которые сменяются специфической симптоматикой нервно-паралитического действия токсина. Поражения бульбарных нервных центров приводят к расстройству зрения (диплопия — двоение в глазах, птоз, мидриаз), параличу мягкого неба, языка, мышц лица. Парезы мышц желудка и кишечника нарушают их моторную функцию. Смерть наступает после непродолжительной болезни (4 — 8 дней) на фоне дыхательной недостаточности при ясном сознании. Летальность при ботулизме достигает 20%, особенно при несвоевременной диагностике и начале лечения.
Профилактика ботулизма заключается в тщательной обработке продовольственного сырья с целью не допустить загрязнения спорами клостридий: соблюдении правил при разделке туш на бойнях и рыбы на промыслах, тщательной обработке овощей, плодов, грибов, предназначенных для консервирования. Должны быть строго выдержаны температура и продолжительность термической обработки при консервировании и копчении. Заготовка домашних консервов без соблюдения санитарных правил может стать причиной групповых, семейных заболеваний ботулизмом, что определяет необходимость проведения активной санитарно-просвети-тельской работы среди населения.
Стафилококковый токсикоз — наиболее распространенный бактериальный токсикоз, вызываемый энтеротоксинами золотистого стафилококка (S. aureus). Он хорошо сохраняется в окружающей среде, устойчив к высоким концентрациям хлорида натрия и сахара, хорошо размножается при температуре не ниже 22 °С. При комнатной температуре энтеротоксин через несколько часов активно накапливается в молоке, кондитерских изделиях, готовых котлетах, паштетах, картофельном пюре, кашах и других блюдах. Основным источником микроорганизма является человек с локализацией инфекции на гнойных кожных ранах, ожогах и порезах, в носоглотке, кишечнике. Резистентными носителями стафилококка являются животные — коровы, козы, больные маститом.
Инкубационный период короткий — 2 — 4 ч. При нормальной или субфебрильной температуре появляются тошнота, рвота, многократные резкие схваткообразные боли в подложечной области, понос, симптомы общей интоксикации — головная боль, холодный пот, иногда коллаптоидные состояния. Выздоровление наступает через сутки, реже — через 2 — 3 дня, смертельные исходы редкие.
Профилактика стафилококковых токсикозов должна осуществляться на пищеблоках предприятий общественного питания: она заключается в недопущении к работе с пищевыми продуктами лиц с гнойничковыми заболеваниями открытых частей тела, острыми заболеваниями верхних дыхательных путей; соблюдении условий и установленных сроков хранения и реализации скоропортящихся продуктов питания, а также в проведении ветеринарно-санитарного контроля на молочных фермах.
Гигиенические требования к пищевым добавкам. Пищевые добавки — природные или искусственные вещества и их соединения, специально вводимые в пищевые продукты в процессе их изготовления в целях придания определенных свойств и (или) сохранения качества. К ним относятся: пищевые добавки, обеспечивающие необходимый внешний вид и органолептические свойства продукции: улучшение консистенции, пищевые красители, ароматизаторы, улучшение вкусовых качеств; консерванты; пищевые добавки, необходимые в технологическом процессе производства пищевых продуктов: разрыхлители теста, желеобразователи, пенообразователи, отбеливатели и др., а также добавки, улучшающие качество продуктов.
Бета-каротин, используемый в качестве красителя, является провитамином А. В качестве антиоксидантов и антиокислителей используется витамин Е и соли аскорбиновой кислоты.
Перечень пищевых добавок, разрешенных для применения, велик, он постоянно расширяется и корректируется. На этикетках они обозначаются кодом Е с трех- или четырехзначными цифрами (штрихкоды).
Пищевые добавки, как правило, влияния на пищевую ценность не оказывают, однако некоторые из них оказываются нежелательными для организма человека веществами. Их допускают к применению после тщательной проверки на безвредность для здоровья человека. Гигиенисты экспериментально обосновывают ПДК пищевых добавок, т.е. концентрации, которые не вызывают отклонений в здоровье человека при неограниченном их воздействии в течение длительного времени, определяют допустимое суточное потребление.
На международном уровне эту работу проводят Объединенный комитет экспертов по пищевым добавкам и контаминантам, а также Научный комитет по продуктам питания Европейского Союза.
Исследования на безвредность обобщаются и анализируются международными организациями: ВОЗ, Всемирной сельскохозяйственной организацией, национальными министерствами здравоохранения.
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные принципы здорового питания.
2. Какие пищевые вещества регламентируют физиологические нормы питания?
3. Охарактеризуйте эссенциальные пищевые вещества и минорные биологически активные вещества.
4. Перечислите гигиенические требования, предъявляемые к режиму питания.
5. Чем определяется пищевая и биологическая ценность продуктов?
6. Охарактеризуйте современную структуру продуктов питания населения и дайте их классификацию по биологической ценности.
7. Перечислите виды нарушений состояния питания.
8. Дайте характеристику биологически активным добавкам к пище.
9. В чем заключается эколого-гигиеническая безопасность продуктов питания?
