Ксенобиотики в пищевых продуктах

В зависимости от химической природы соединений и их воздействия на организм человека все загрязняющие соединения можно разбить на девять групп.

К первой группе относят радионуклиды, которые могут попасть в пище­вые продукты случайно или в результате специальной обработки. Особенно остро встала проблема загрязнения пищевых продуктов после аварии на Чер­нобыльской атомной станции.

Ко второй группе относят тяжелые металлы и другие химические эле­менты, которые в концентрациях выше физиологической потребности вызы­вают токсическое или канцерогенное воздействие на организм человека. Ос новную массу загрязняющих тяжелых металлов и соединений составляют: фтор, мышьяк и алюминий, а также хром, кадмий, никель, олово, медь, свинец, цинк, сурьма и ртуть.

К третьей группе относят микотоксины - соединения, накапливающиеся в результате жизнедеятельности плесневых грибов. Как правило, грибы раз­виваются на поверхности пищевых продуктов, а продукты их метаболизма могут проникать и вовнутрь. На сегодня известно свыше 100 микотоксинов, но наиболее известны афлатоксины и патулин.

В четвертую группу включают пестициды и гербициды. Эти соединения используются для защиты растений в сельском хозяйстве и попадают чаще всего в пищевые продукты растительного происхождения. В настоящее время известно более 300 наименований пестицидов и гербицидов.

В пятую группу относят нитраты, нитриты и их производные нитрозамины. Соединения азотной и азотистой кислот в нашем организме не метаболируются, поэтому их поступление приводит к нарушению биохимических процессов в организме в виде токсических и канцерогенных проявлений.

К шестой группе загрязняющих веществ относят детергенты (моющие средства). При переработке пищевых продуктов используют оборудование из нержавеющей стали. После каждой рабочей смены оборудование (особенно в молочной и консервной промышленности) моют с применением каустической соды или других моющих средств. При плохом ополаскивании оборудования первые порции пищевой продукции будут содержать детергенты.

В седьмую группу загрязняющих веществ относят антибиотики, анти­микробные вещества и успокаивающие средства. Эти соединения, поступая с продуктами питания, воздействуют на микроорганизмы толстого кишечника и способствуют развитию у человека дисбактериоза, а также привыканию пато­генных микроорганизмов к этим антибиотикам.

К восьмой группе относят антиоксиданты и консерванты. Эти вещества используют для продления срока хранения пищевых продуктов, за счет бло­кирования химических и биохимических процессов. При поступлении в орга низм человека данные соединения блокируют отдельные биохимические про­цессы, либо воздействуют на бифидобактерии желудочно-кишечного тракта человека. Это способствует развитию дисбактериоза.

В девятую группу загрязняющих веществ входят соединения, образую­щиеся при длительном хранении или в результате высокотемпературной об­работки пищевых продуктов. К ним относят продукты химического разруше­ния Сахаров, жиров, аминокислот и продукты реакций между ними. Эти про­стые и комплексные соединения организм человека не может метаболировать, что приводит к накоплению этих соединений в печени человека, а возможно и к нарушению биохимических процессов в организме.

Посещение супермаркета убедит кого угодно, что много добавок исполь­зуется для окрашивания, предохранения от порчи или иного «улучшения» пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств. Только к пищевым продуктам добавляют более 2000 самых разнообразных веществ. Эти добавки делятся на три основные группы. Первая из них включает естественные вещества, такие, как сахар, соль и витамин С. Ко второй группе относятся лабораторные аналоги природных веществ; таков, например, ванилин—главный ароматический компонент экстракта из натуральных ванильных бобов. Есть также вещества полностью синтетические или «изобретенные» в лаборатории, среди них бутилгидроксианизол, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) и сахарин.

Добавки применяются, по многим причинам; все эти причины понятны, однако некоторые из них более оправданны, чем другие. Многие вещества добавляют, чтобы сделать продукт более привлекательным для потребителей. В медикаменты вводят примеси для маскировки горечи или иного неприятного вкуса. Пищевые продукты иногда подкрашивают, чтобы можно было догадаться об их вкусе по внешнему виду (желтый цвет—для лимонных конфет, розовый—для земляничного мороженого). Однако красители и ароматизаторы используются также для замены дорогих компонентов, не включаемых в косметические средства или пищевые продукты. Например, дорогостоящий настоящий фруктовый сок часто отсутствует в искусственно окрашенных и ароматизированных безалкогольных напитках.

Современные методы торговли продовольствием потребовали при­менения определенных добавок. Химикаты, уничтожающие плесень и со­храняющие пищу мягкой, позволяют перевозить хлебопекарные изделия и конфеты на значительные расстояния, и они еще долгое время остаются свежими на вкус. Антиоксиданты. предотвращающие прогоркание жиров, позволяют производить такие полуфабрикаты, как упакованные смеси для кек­сов. Фактически целые группы таких продуктов, в том числе специальных диетических, вероятно, не могли бы существовать без добавок, которые придают им вкус, цвет и способность длительно сохраняться. В некоторых случаях добавки позволяют производить более разнообразную пищу. Некоторые продукты без этого нельзя было бы консервировать, замораживать или расфасовывать для перевозки или для продажи вне сезона.

Коммерческие интересы обуславливают поиск и применение пищевых добавок, к которым относятся и ароматизаторы. Есть они и в натуральных продуктах, но в очень низких концентрациях. Экстракты, эфирные масла, эссенциальные масла и другие соединения, используемые для улучшения вкуса продуктов питания, эксперты ВОЗ делят на 4 группы:

- искусственные, непопадающие в пищу естественным путём;

- натуральные субстанции, обычно не используемые в пищу, их производные и эквивалентно идентичные естественным продуктам ароматизаторы;

- травы, специи и их производные, эквивалентно идентичные природным ароматизаторам;

- натуральные ароматические вещества, полученные из продуктов растениеводства и животноводства, употребляемые обычно в пищу, и их синтетические эквиваленты.

Многие пищевые добавки содержат канцерогенные контаминанты. Некоторые из них используются при обработке пищевых продуктов, например, органическими растворителями обеззараживают рыбу, экстрагируют жиры и масла, производят декофеинизацию кофе и чая.

 

5. Аккумуляция ксенобиотиков в продуктах растительного и животного происхождения:

а - нитратов и органических аминов;

б - тяжёлых металлов и их соединений (ртуть, свинец, кадмий);

в -радионуклидов естественного и антропогенного происхождения;

Азот - составная часть жизненно важных для растений, а также для животных организмов соединении, например белков. В растениях азот поступает из почвы, а затем через продовольственные и кормовые культуры попадает в организмы животных и человека. Ныне сельскохозяйственные культуры чуть ли не полностью получают минеральный азот из химических удобрений, так как некоторых органических удобрений не хватает для обедненных азотом почв.

Особенно резко проявляется отрицательное действие удобрений и ядохимикатов при выращивании овощей в закрытом грунте. Это происходит потому, что в теплицах вредные вещества не могут беспрепятственно испаряться и уноситься потоками воздуха. После испарения они оседают на растения. Растения способны накапливать в себе практически все вредные вещества. Вот почему особенно опасна сельскохозяйственная продукция, выращиваемая вблизи промышленных предприятий и крупных автодорог.

Уже в процессе выращивания растений, некоторые их виды могут накапливать нитраты. К числу растений, особенно склонных к накапливанию нитратов, относятся сахарная свекла (особенно листья), шпинат, морковь (корнеплоды), салат и капуста. Накопление азота может происходить и при нехватке серы в почве. Недостаток серосодержащих аминокислот препятствует синтезу белков, а тем самым и синтезу фермента нитратредуктазы. Таким образом, нитраты сохраняются в тканях растений и не метаболируются.

Шпинат и морковь являются важнейшим компонентом детского питания, а детский организм особенно чувствительно реагирует на действие нитратов. Основная масса нитратов попадает в организм человека с консервантами и свежими овощами (40-80% суточного количества нитратов), водой. Загрязнённая питьевая вода вызывает 70-80% всех имеющихся заболеваний, которые на 30% сокращают продолжительность жизни человека. По данным ВОЗ по этой причине заболевает более 2 млрд. человек на Земле, из которых 3,5 млн. умирает (90% из них составляют дети младше 5 лет).

Нитраты содержатся и в животной пище. Рыбная и мясная продукция в натуральном виде содержит немного нитратов. Но нитраты и нитриты добавляют в готовую мясную продукцию с целью улучшения её потребительских свойств и для более длительного её хранения (особенно в колбасных изделиях). В сырокопчёной колбасе содержится нитритов 150 мг/кг, а в варёной - 50-60 мг/кг.

В то время как свинец попадает в организм человека по цепи питания от растительной пищи, ртуть в основном накапливается в организмах рыб и моллюсков, а также в печени и почках млекопитающих. В 1970-е годы, когда ртутьсодержащие препараты широко использовались при протравливании семян, были зарегистрированы несчастные случаи при работе с протравленным семенным материалом. Кадмий попадает в организм человека с растительной, мясной (потроха) пищей, а также съедобными грибами. Допустимая норма для человека составляет 0,5 мг в неделю.

К антропогенным ксенобитикам относятся пестициды, удобрения, лекарственные препараты (антибиотики, сульфаниламиды, регуляторы роста), кормовые добавки, пищевые добавки (антиоксиданты, консерванты, красители, стабилизаторы, эмульгаторы, затвердители, ароматизаторы).

Большую группу опасных загрязнений продуктов питания составляют радионуклиды. В растительной пище особенно часто можно встретить Sr-80, Sr-90,1-131, Cs-137. Ва-140, К-40, С-14 н Н-3 (тритий). Перечисленные выше радионуклиды вступают в прочное взаимодействие с органическими соединениями в клетках. Среди естественных радионуклидов первенствующая роль (около 90% от суммарной активности) принадлежит К-40, поступающий в организм с растительной пищей или с молоком.

Наиболее опасными радионуклидами антропогенного происхождения являются 1-131, Cs-137 и Sr-90. После аварии атомного реактора в Чернобыле (апрель 1986 года) прежде всего было обнаружено сильное загрязнение окружающей среды радионуклидом 1-131. Радиоактивный йод попадает в организм человека вместе со свежим молоком, свежими овощами и яйцами. Попавший в организм йод накапливается в щитовидной железе, что приводит к росту злокачественных новообразований.

6. Влияние различных видов технологической обработки и упаковочного материала:

а) промышленное изготовление пищевых продуктов;

б) кулинарное приготовление пищи;

в) консервирование продуктов питания;

г) ксенобиотики упаковочного материала.

При промышленном изготовлении пищевых продуктов в основные продукты вносят различные добавки, а при кулинарных процессах (жарение, варка, сушка и др.) происходят химические превращения веществ, в ходе которых образуются новые соединения.

Изменение свойств пищевых продуктов происходит и при добавлении стабилизаторов, которые должны обеспечить продукту большую устойчивость. При изготовлении сгущенного молока его свертывание предотвращают добавкой гидрокарбоната натрия, динатрийфосфата и тринатрийцитрата. Эти стабилизирующие продукты препятствуют бактериальным процессам свертывания молока, однако «возраст» молока, после введения консервантов установить практически невозможно.

При длительном нагревании жиров образуются токсичные вещества, вызывающие раздражение пищеварительного тракта.

При копчении и поджаривании мяса оно постоянно находится в дыме над продуктами сгорания, что придает пище своеобразный аромат. Устойчивость мяса после копчения обусловливается присутствием веществ фенольного

характера. При копчении образуются и полициклические углеводороды, которые вместе с дымом оседают на мясе. При холодном копчении в дыме содержание бензопирена всегда ниже, чем при горячем копчении (60—120°С). Среднее содержание бензопирена в копченостях составляет 2-8 мкг/кг. При обработке мяса и рыбы, а также при изготовлении сыра могут образовываться нитрозамины. Ежедневно в организм с пищей поступает 0,1-1 мкг нитрозаминов.

Вопросы консервирования и упаковки продуктов, все больше выходят на передний план с ростом численности населения городов, поскольку отдаленность потребителей от мест производства продуктов заставляет задумываться о сохранности и возможностях доставки продуктов. Распространенным консервирующим агентом служит сложный эфир

гидроксибензойной кислоты. Чаще всего применяют метиловый и пропиловый эфиры, которые обладают бактерицидными свойствами.

При консервировании продуктов питания, ни в коем случае нельзя использовать антибиотики. Если добавка антибиотиков и не принесет прямого ущерба здоровью, то они создадут благоприятную среду для выращивания различных видов устойчивых к антибиотикам микроорганизмов. Устойчивость к антибиотику может передаваться от одного вида бактерий к другому, как это имеет место при так называемой устойчивости к антибиотику, обусловленной плазмидами; при этом возможно также, несмотря на все попытки стерилизовать продукты питания, появление устойчивой патогенной микрофлоры, что сужает возможности применения антибиотиков для лечения человека.

Во многих странах для стерилизации пищи и консервирования используют гамма-излучение.. Для стерилизации, например, цыпленка требуется доза облучения 300 000 рад. При облучении в продуктах не образуется никаких радионуклидов в обнаруживаемых количествах, и метод можно считать совершенно безопасным. Правда, необходимо учитывать, что при облучении происходит некоторое уменьшение количества витаминов. Кроме того, гамма-излучение вызывает образование высокоактивных ОН -радикалов, которые реагируют с ферментами и нуклеиновыми кислотами.

Загрязнения пищевых продуктов могут быть вызваны не только при консервировании, стерилизации и других методах обеспечения их сохранности. Вредные вещества могут содержаться и в упаковочном материале. К ним относятся пластификаторы и поливинилхлориды пластмасс, которые являются канцерогенами для человека. Упаковочный материал из бумаги и картона, а также импрегнированный картон содержат нитриты и нитраты, способные переходить в пищевые продукты. Из упаковочного материала соли переходят в пищевые продукты. В мясных продуктах, содержащих естественные амины и амиды, особенно при жарении и варке, возникает опасность образования нитрозоаминов. В упаковочном материале помимо перечисленных могут находиться и другие вредные примеси, например, фунгициды в бумаге и свинец в металлах и глазурованной керамике.

7. Токсины природного происхождения в растительной пище.

Токсичные для человека вещества попадают в продукты питания не только за счет микроорганизмов или в результате антропогенной деятельности, гораздо чаще их вырабатывают сами растения. Так, например, зеленые бобы содержат токсичные белки, которые могут вызвать у человека кровавый понос и судороги.

Стручковые растения часто содержат лектины, которые агглютинируют эритроциты. Сахарная свекла, спаржа, шпинат красная свекла содержат сапонины - вещества, относящиеся к гликозидам. При проникновении в кровь сапонины могут реагировать с мембранами эритроцитов и сделать их проницаемыми для гемоглобина (это явление носит название гемолиза). Практически все виды капусты также содержат гликозиды.

Ревень, шпинат, сельдерей и свекла содержат щавелевую кислоту и антрахинон. Эти соединения при неумеренном употреблении растений в пищу могут вызвать заболевания почек и коллапс кровообращения.

Эфирные масла из цедры лимонов и апельсинов могут вызывать головную боль, сильную заторможенность и воспаление кожи. Кроме того, эти масла обладают канцерогенным действием. Поэтому рекомендуется очень ограниченно пользоваться этими маслами в качестве пищевых приправ и при регулировании пищеварения. Мятное масло, главным компонентом которого является ментол, в больших количествах может оказывать дурманящее действие, вызывать чувство холода и сердцебиение.

Теофиллин и кофеин из чая и кофе действуют на центральную нервную систему, поднимая настроение, вызывая легкую эйфорию. На большинство людей кофе оказывает более сильное действие, чем чай. В небольших количествах кофеин усиливает кровообращение и оживляет умственную деятельность. В больших дозах он вызывает возбуждение, бессонницу и сердцебиение, возможна также некоторая аритмия сердечной деятельности. Кофеин в чистом виде в дозах не более 100 мг (это соответствует одной чашке кофе) применяют в качестве терапевтического средства при головной боли и мигрени. Повышенными дозами кофеина считают 1 г и выше, летальная доза составляет около 10 г.

Приведёные примеры говорят о том, что природным токсинам следует уделять особое внимание, так как теперь к их действию на человека добавляется и действие токсинов антропогенного происхождения.