2. Определение консервантов в продуктах питания

Как технологам, так и юристам необходимы возможность обнаружить консервант в пищевом продукте и определить его количество.

1. Качественный анализ

Поскольку пищевые консерванты не составляют единого класса химических соединений, для них нельзя подобрать общий способ подготовки проб и общий метод анализа. Чтобы обнаружить наличие консерванта, можно использовать неспецифический микробиологический тест. Для этого в исследуемый продукт (иногда после соответствующего разбавления) вносят известные штаммы микроорганизмов, против которых активен предполагаемый консервант, и в течение определенного времени наблюдают, происходит ли размножение микроорганизмов. Многие из них (особенно дрожжи) выделяют углекислый газ, количество которого может быть измерено. Этот способ, под названием «тест на брожение», раньше имел определённое значение, однако сегодня применяется редко из-за недостаточной специфичности.

Штаммы микроорганизмов, необходимые для микробиологического теста, могут быть получены, например, из «Deutschen Sammlung fur Mikroorganismen (DSM)» в Брауншвейге или из «American Type Culture Collection» (АТСС, 12301 Parklawn Drive, Rockville, МD 20852, USA)⁶.

В литературе описаны химические и инструментальные способы определения практически всех пищевых консервантов. Основные из них кратко изложены во второй части монофафии. Чтобы облегчить аналитикам выбор конкретного метода, для упомянутых способов определения консервантов указаны их достоинства и недостатки. С детальным описанием методов анализа можно ознакомиться по оригинальным работам, ссылки на которые приведены в тексте.

 

2. Количественный анализ

Большинство продуктов питания имеет чрезвычайно сложный состав, и отдельные их компоненты могут мешать определению консервантов. По этой причине, а иногда и для концентрирования, сначала выделяют консерванты из анализируемого продукта. Для этого используются экстракция, отгонка с водяным паром или специальные методы. Выделенную субстанцию после предварительной очистки подвергают собственно анализу. Эта последовательность действий называется подготовкой проб.

Для количественного анализа консервантов используются газовая, тонкослойная или жидкостная хроматография, химические, колориметрические, фотометрические и другие методы. Всё большее распространение получает высокоэффективная жидкостная хроматофафия (ВЭЖХ); поэтому в аналитической части каждой главы, посвящённой конкретному консерванту, упоминается этот метод и возможность его применения.

 

3. Требования к чистоте

Как и все пищевые добавки, консерванты должны удовлетворять определенным стандартам качества. Поэтому большинство современных постановлений о разрешении к применению того или иного консерванта включают и требования к его чистоте. В основном требования ограничивают содержание тяжёлых металлов и специфических примесей, которые могут появиться при синтезе консерванта.

Глава 3. Токсиколого-гигиенические аспекты

1. Основные положения

Во все времена пища человека содержала вещества, которые в определённых условиях и при достаточной концентрации представляли опасность для жизни или здоровья. Это могли быть естественные составляющие продуктов питания, например ядовитые вещества из рапса⁷ и других кормовых культур» вызывающие увеличение щитовидной железы, или цианогенные гликозиды из маниоки. Кроме того, опасные и вредные вещества могут образовываться как реакция растений на внешние патогенные факторы (так называемые фитоалексины; например, соланин или хаконин в картофеле) или в результате микробиологического поражения продуктов питания (микотоксины и др.). Из-за высокой ядовитости большинства микотоксинов этот вид заражения представляет собой серьёзную проблему [1, 2]. Поскольку целенаправленное и квалифицированное применение консервирующих веществ может препятствовать образованию микотоксинов, консерванты вносят существенный вклад в безопасность нашего питания.

Ранее вспомогательные вещества и пищевые добавки (в том числе консерванты) применяли в продуктах питания без особой проверки. Достаточным доказательством их безвредности считалось отсутствие непосредственных негативных последствий для здоровья при употреблении пищевых продуктов с этими добавками. Таким способом человечество «тестировало» вещества, добавляемые в пищу (как, впрочем, и самоё пищу).

Со времён бесконтрольного использования «химикалий» в консервировании пищевых продуктов берёт своё начало заметная ещё и сегодня (хотя уже уменьшающаяся) неприязнь многих людей к пищевым консервантам вообще. В XX веке (особенно с 50-х годов), в связи с развитием такой науки, как токсикология, положение принципиально изменилось. Вспомогательные вещества и пищевые добавки разрешаются к использованию в продуктах питания только в том случае, если их токсикологические испытания (проведенные в соответствии с современными научными требованиями) не дают оснований предполагать наличие какого-либо вреда от них. Законодательство о пищевых добавках исходит из принципа «запрета с разрешающей оговоркой». Изначально все пищевые добавки запрещены; применяться могут только те из них, для которых чётко оговариваются предельное количество и область применения. Сегодня токсичность вспомогательных веществ и пищевых добавок изучена лучше, чем токсичность многих продуктов питания и их компонентов. Это связано с тем, что к природным

ядовитым составляющим пищевых продуктов общественность всегда проявляла несравнимо меньший интерес, чем к пищевым добавкам.

При токсикологической оценке вспомогательных веществ и пищевых добавок исходят из того, что между дозировкой и продолжительностью действия, с одной стороны, и наблюдаемыми последствиями, с другой, имеется причинно-следственная связь, которая может быть выражена математически (зависимость доза-действие), и что существует некоторая доза, ниже которой вещество не оказывает влияния на организм (допустимая доза, пороговое значение). Эта доза должна быть определена. Причём следует констатировать не факт проявления действия, как обычно делается в фармакологии, а факт его отсутствия - непривычная для научной теории и практики задача. Сказанное о допустимой дозе не относится к канцерогенным и генотоксичным веществам, так как для такого рода веществ пороговое значение не может быть определено по причине их особенно широкого биологического действия⁸ (ковалентные модификации ДНК) [3].

Еще Парацельс в 1538 году в третьем из семи своих основополагающих определений (Epistola dedicorate St.Veit) следующим образом сформулировал тог принцип, что нужно принимать малые дозы веществ, чтобы они не оказывали острого ядовитого действия: «Всё содержит яд, / и всё есть яд, / и ничего нет без яда,/ только доза делает / вещь чистым ядом. / Например, любая еда / и любое питьё, / принимаемые не в своей дозе, / становятся ядом, / что приводит к выводу: / это я сам позволяю / яду быть ядом».

Парацельс хотел этим сказать не только то, что любое вещество становится ядом начиная с определенной дозы, но и что существуют дозы, ниже которых отсутствует токсические действие яда.

Требуемый объём исследований и методы их проведения определяются имеющейся или предполагаемой потребностью в проверяемом веществе. В экспериментах с животными сегодня существует целый ряд экспресс методов in vitro, в которых могут быть исследованы такие параметры, как генная токсичность и мутагенноси. (см. 4 и 5 гл. 3). «Раздражающее действие» и «проникновение через кожу» также изучаются в тестах in vitro (например, «хорионаллантоидный» тест). Подобным образом изучается и острая генная токсичность (например, Neutral Red uptake inhibition test). Однако все известные тесты in vitro, даже в совокупности, не могут полностью заменить испытания на животных. Тестирование in vitro позволяет лишь уменьшить число таких испытаний [4]. Кроме того, в каждом отдельном случае необходимо решать вопрос правомерности переноса результатов, полученных in vitro, сначала на животных, а потом и на человека.

Основные сведения для токсикологической оценки получают в экспериментах in vitro. Предпочтительно использование мелких животных с коротким временем жизни - мышей, крыс и других грызунов, собак, обезьян; в отдельных случаях используют иные виды животных. Всех их специально разводят и содержат в определённых условиях. Для решения некоторых фармакологических задач подопытных животных разводят методами генной инженерии, которые дают отличные модели для экспериментов.

На следующем этапе биохимическое поведение вещества и его обмен у человека исследуются под врачебным контролем на добровольцах (как и при изучении лекарств). Вследствие этого риск перенесения на человека результатов, которые получены в экспериментах с животными, сильно уменьшается.

В настоящее время для оценки безопасности вспомогательных веществ и пищевых добавок в качестве главных рассматриваются следующие критерии:

— острая токсичность;

— метаболизм и токсикокинетика;

— генотоксичность / мутагенность;

— репродуктивная токсичность, включая тератогенность и влияние на способность к

воспроизведению потомства;

— субхроническая токсичность;

— хроническая токсичность;

— канцерогенность.

Последовательность оценки токсикологической безопасности вспомогательных веществ и пищевых добавок представлена схемой на рис. 1. Отдельные исследования часто проводят одновременно; например, опыты по хронической токсичности сочетают с проверкой на канцерогенность. В исследованиях по обмену веществ определяют, происходит ли накопление проверяемого вещества в организме. Проверяют также, происходят ли биопревращения испытуемого вещества (всасывание, распространение, метаболизм и удаление).

 

Рис. 1. Принципиальная схема оценки токсикологической безопасности вспомогательных вещества и пищевых добавок:

-отсутствие риска;

+ есть отрицательные результаты, которые могут иметь значение при использовании проверяемого вещества в продуктах питания

Применение современных методов токсиколого-гигиенических исследований в институтах, специализирующихся в соответствующей области, даёт уверенность, что используются подходящие виды животных при надлежащем их содержании и кормлении, а также правильно выбираются способ введения проверяемых веществ и их дозы. Соответствующие рекомендации имеются, например, в документах Организации экономического сотрудничества и развития - ОЭСР (Organization for Economic Co-operation and Development - OECD). И наконец, решающим является правильная интерпретация результатов.

Перед началом токсикологических исследований вещества требуется установить его идентичность, т.е. проверяемое вещество должно быть химически и физически идентично тому, которое в дальнейшем будет использоваться на практике. Поэтому сначала устанавливают точные характеристики проверяемого вещества. Наряду с обычными химическими показателями они должны включать содержание основного вещества и допустимое содержание примесей. Для синтетического соединения или однокомпонентного природного вещества установление характеристик, как правило, проще, чем для многокомпонентных природных веществ. Для первых известен путь синтеза, есть указания на возможность наличия побочных продуктов, которые обычно удаляют из испытуемого вещества с помощью очистки (перекристаллизации, перегонки и пр.). Поскольку сами вспомогательные вещества и добавки применяются в пищевых продуктах в малых количествах, то примеси к ним (содержание которых составляет миллиграммы или даже микро-граммы на 1 кг) попадают в пищевой продукт ещё более разбавленными.

Желательно, чтобы пищевые добавки не проявляли фармакологического действия. Это требование предъявляется и к консервантам. Казалось бы, для них оно особенно актуально, так как, обладая антимикробной активностью, консерванты, в принципе, могут применяться против возбудителей болезней (например, дерматомикозов). Реально фармакологическая эффективность веществ, используемых в качестве пищевых консервантов, мала и её можно не учитывать. Вещества, находящие практическое применение в медицине (например, некоторые антибиотики), не используются в качестве пищевых добавок из-за опасности привыкания к ним.