4 Чужеродные химические вещества в продуктах питания (ксенобиотики)

Чужеродные химические вещества (ЧХВ) включают соединения, которые по своему характеру и количеству не присущи натуральному продукту, но могут быть добавлены с целью совершенствования технологии, сохранения или улучшения качества продукта и его пищевых свойств, или же они могут образоваться в продукте в результате технологической обработки (нагревания, жарения, облучения и др.) и хранения, а также попасть в него или пищу вследствие загрязнения.

По данным зарубежных исследователей, из общего количества чужеродных химических веществ, проникающих из окружающей среды в организм людей, в зависимости от местных условий, 30-80 % и более поступаете с пищей (К. Нот, 1976).

Спектр возможного патогенного воздействия ксенобиотиков, поступающих в организм, очень широк (см. рис.4.1)

Рисунок 4.1 – Спектр возможного патогенного воздействия ксенобиотиков, поступающих в организм

Важным источником загрязнения пищевых и кормовых растений канцерогенными и химическими веществами могут быть пестициды и, нитраты.

Канцерогенами могут оказаться новые, получаемые путем химического и микробиологического синтеза пищевые вещества, продукты или корма. Особого внимания требуют биотехнологии получения пищевых веществ. Канцерогенные вещества могут мигрировать в пищевые продукты из материала оборудования, тары и упаковок при изготовлении, хранении и транспортировке.

Нитраты в больших концентрациях встречаются в корнях, стеблях, черешках и жилках растений. Листья и корнеплоды богаче нитратами, чем плоды. Кулинарная обработка продуктов снижает концентрацию нитратов. Снижению способствуют очистка, мытье, вымачивание продуктов. При варке овощей до 80 % нитратов и нитритов вымываются в отвар. Содержание нитратов может возрастать при хранении вареных овощей и овощных пюре для детского питания при комнатной температуре. Описаны случаи отравления детей соком моркови: после приготовления проходило 24 – 48 ч, в течение которых в соке накопились нитраты.

Применение нитратов и нитритов в качестве пищевых добавок строго регламентируется.

Самым сильным канцерогенным действием обладают нитросоединения (НС). Больше всего их содержится в растительных продуктах, богатых нитратами, нитритами и повергшихся обработке и длительному хранению.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) обладают сильным канцерогенным действием. Высокие концентрации этих веществ встречаются в растительных маслах, а также в обжаренных продуктах.

Для эффективной профилактики ''химических болезней" алиментарного происхождения необходимо знать происхождение и основные пути поступления в продукты питания важнейших групп ЧХВ.

Вредное действие на организм могут оказывать:

1) продукты, содержащие пищевые добавки (красители, консерванты, антиокислители и др.), неапробированные, неразрешенные или используемые в повышенных дозах;

2) продукты или отдельные пищевые вещества (белки, аминокислоты и др.), полученные по новой технологии. в т.ч. путем химического или микробиологического синтеза, неапробированные или изготовленные с нарушением установленной технологии или из некондиционного сырья;

3) остаточные количества пестицидов, которые могут содержаться в продуктах растениеводства или животноводства, полученных с использованием кормов или воды, загрязненных высокими концентрациями пестицидов или в связи с обработкой ядохимикатами животных;

4) продукты растениеводства, полученные с использованием неапробированных, неразрешенных или нерационально применяемых удобрений или оросительных вод (минеральные удобрения и другие агрохимикаты, твердые и жидкие отходы промышленности и животноводства, коммунальные и др. сточные воды, осадки из очистных сооружений и др.);

5) продукты животноводства и птицеводства, полученные с использованием неапробированных, неразрешенных или неправильно примененных кормовых добавок и консервантов (минеральные и непротеиновые азотистые добавки, стимуляторы роста – антибиотики, гормональные препараты и др.). К этой группе следует отнести загрязнение продуктов, связанное с ветеринарно-профилактическими и терапевтическими мероприятиями (антибиотики, антигельминтные и др. медикаменты);

6) токсиканты, мигрировавшие в продукты из пищевого оборудования: посуды, инвентаря, тары, упаковок, упаковочных пленок при использовании неапробированных или неразрешенных пластмасс, полимерных, резиновых или других материалов;

7) токсические вещества, образующиеся в пищевых продуктах (их называют примесями эндогенного происхождения) вследствие тепловой обработки, копчения, жарения, облучения ионизирующей радиацией, ферментной и др. методов технологической кулинарной обработки (например, образование бенз(а)пирена и нитрозаминов при копчении и др.);

8) пищевые продукты, содержащие токсические вещества, мигрировавшие из загрязненной окржающей среды: атмосферного воздуха, почвы, водоемов. Из этих веществ наибольшее значение имеют тяжелые металлы и др. химические элементы; персистентные хлор органические соединения, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), нитрозамины и другие канцерогены, радионуклиды и т.д. В эту последнюю группу входит наибольшее количество ЧХВ.

Канцерогенные химические вещества в пищевых продуктах.

Одна из старейших медицинских проблем "Питание и рак". Это обусловлено тем, что пища может содержать канцерогенные химические вещества (КХВ) и их предшественники.

К источникам КХВ прежде всего принадлежат отходы промышленных предприятий, тепловых электростанций, отопительных систем и транспорта. Мигрируя в атмосфере, в почве и водоемах, эти канцерогены могут попадать в пищевые продукты. Из таких канцерогенов наибольшее значение имеют:

• Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), нитрозосоединения (НС) и их предшественники, ряд тяжелых металлов (хром, кадмий и др.), мышьяк и др. химические вещества. К числу канцерогеноопасных производств прежде всего, относятся: алюминиевая, никелевая, нефтяная промышленность и черная металлургия, а также предприятия, выбрасывающие в атмосферу значительное количество смолистых возгонов, в том числе десятки килограммов бенз (а) пирена.

• Пестициды. Выявлена прямая корреляция между высоким содержанием нитратов в пище и уровнем заболеваемости раком желудка.

• Гормональные и др. препараты, которые используются для ускорения роста с/х животных и птиц, а также в ветеринарной практике.

В наше время процессы технологической переработки пищевого сырья и получения пищевых продуктов все больше приобретают характер индустриальный, что увеличивает вероятность проникновения в пищу канцерогенных веществ. Так, доказана возможность образования ПАУ и НС в мясных и рыбных продуктах при обработке коптильным дымом, в растительных продуктах при сушке горячим воздухом, содержащим продукты сжигания топлива, при многократном перегревании жиров во время жарения и пр.

Канцерогенные вещества могут быть соотнесены с неапробированными в этом аспекте пищевыми добавками. В эксперименте злокачественные опухоли вызывали некоторые пищевые красители, ароматические добавки к безалкогольным напиткам и пиву (сафрол и др.). Канцерогенами могут оказаться новые, получаемые путем химического и микробиологического синтеза, пищевые вещества, продукты или корма. Особого внимания требует биотехнология получения пищевых веществ, при выращивании микропродуцентов на продуктах нефти и других подобных материалах.

Наконец, канцерогенные вещества могут мигрировать в пищевые продукты из материала оборудования, тары и упаковок при изготовлении, хранении и транспортировке продуктов питания. Особенно следует соблюдать осторожность при применении новых металлических сплавов, парафинов, резины, пластических и полимерных материалов, из которых могут мигрировать ПАУ, НС, винилхлорид, тяжелые металлы и др.

Нитраты, нитриты и азотные удобрения

Азотные удобрения не только повышают урожай, но и могут увеличивать содержание в культурах белков, повысить их витаминную ценность, т.к. азот входит в состав этих пищевых компонентов. Однако благоприятный эффект минеральные удобрения дают в случае строгого соблюдения агрохимических и гигиенических регламентов с учетом местных условий. Несоблюдение этих требований чревато избыточным накоплением нитратов в почве, а затем в продуктах растениеводства.

1. Увеличивающееся применение азотных удобрений привело к возрастанию уровня нитратов непосредственно в почве и опосредованно — в продовольственных и фуражных с/х культурах.

2. Обнаружено, что нитриты легко вступают в реакцию с вторичными аминами и амидами с образованием нитрозаминов, обладающих канцерогенным действием.

3. Нитраты и нитриты порознь и в сочетании применяются в качестве пищевых добавок. Они используются для фиксации цвета и в качестве консервирующего вещества (задерживают развитие СI.botulinum) для мяса и мясопродуктов (колбасные изделия), рыбопродуктов, в рассоле для просолки рыбы, а также некоторых видов сыров.

Растения ассимилируют нитраты с помощью корневой системы, восстанавливая до нитритов, а затем до аммиака. Амины используются для синтеза аминокислот и белков. Одни культуры полностью восстанавливают нитраты в корнях, другие – в различной степени. Нитраты в больших концентрациях встречаются в корнях, стеблях, черешках и жилках растений. Листья и корнеплоды богаче нитратами, чем плоды. Нитриты обнаруживаются в растениях только в небольших количествах, как промежуточная форма восстановления.

При одном и том же уровне нитратов в почве наибольшие концентрации обнаруживаются в зелени, овощах (особенно корнеплодах), бахчевых меньшие – в злаках, фруктах, ягодах, продуктах животного происхождения. Поэтому можно полагать, что 80-90% суточного количества нитратов поступает за счет овощей и зелени. Особенно большим накоплением нитратов отличаются: черная редька (до 2500 мг/кг), красная свекла (до 3200 мг/кг), салат (3600 мг/кг), щавель (725 мг/кг), редиска (1600 мг/кг), ревень (3200 мг/кг), сельдерей (1850 мг/кг), листья петрушки (2500 мг/кг), укроп (850 мг/кг).

Большинство исследователей высказывают мнение, что злаки, фрукты и ягоды не накапливают опасных концентраций нитратов. В парниковых и тепличных овощах и зелени определяется большее содержание нитратов, чем в растениях, выращенных на открытом грунте. Содержание нитритов может возрастать при хранении вареных овощей и овощных пюре для детского питания при комнатной температуре, что связывают с благоприятными условиями для развития микрофлоры, восстанавливающей нитраты. Однако, как правило, уровень нитритов увеличивается не более чем в 2 раза. В консервированных овощах концентрация нитритов не повышается из-за присутствия уксусной кислоты. Описаны случаи отравления детей соком моркови. После приготовления и до употребления сока проходило не менее 24-48 часов, в течение которых в соке накапливались токсические количества нитритов. Поэтому авторы пришли к выводу, что детям, особенно в первые 3-6 месяцев жизни, овощные соки можно давать в течение не более 1 часа после приготовления.

Кулинарная обработка продуктов снижает концентрации нитратов.

Снижению способствует очистка, мытье и вымачивание продуктов

(уменьшение на 5-15%). При варке овощей до 80% нитратов и нитритов

вымывается в отвар.

Возможность высокого содержания нитратов в кормах вызывала интерес

203

к определению их количества в продуктах животного происхождения, особенно

в молоке и молочных продуктах, широко применяющихся в кормлении детей.

При богатом нитратами корме в молоке обнаруживалось нитратов 100 мг/л и

более.

При высоком содержании нитратов в пищевом рационе кормящих

матерей концентрация нитратов в грудном молоке увеличивалась до 50 мг/л, а

нитритов — до 5 мг/л. Таким образом, молочные железы не обладают

абсолютной барьерной функцией в отношении нитратов.

В натуральном мясе уровень нитратов обычно невелик — 5-20 мг/кг, в

рыбе (еще меньше) — 2-15 мг/кг. Возрастание количества нитратов в корме

животных приводит к увеличению их содержания в мясе всего в 1,5-2 раза.

Применение нитратов и нитритов в качестве пищевых добавок строго

регламентируется. Тем не менее, ряд зарубежных исследователей сообщают о

высоком, часто встречающемся содержании нитратов и нитритов в

мясопродуктах. Так, концентрация нитратов в окороках составляла

(130-300 мг/кг), в ветчине — 340-570 мг/кг, в колбасном фарше — 50-100 мг/кг,

в сосисках —120-140 мг/кг.

По данным наших авторов, в отечественных мясопродуктах (окорок,

ветчина, колбаса) содержание нитратов намного ниже —от 0 до 9 мг/кг.

Используется также нитритная посолочная смесь. По данным зарубежных

авторов, в сырокопченых колбасах больше нитритов (150 мг/кг), чем в вареных

(до 50 мг/кг).

Нитраты применяют против развития посторонней микрофлоры и при

производстве некоторых сыров. Так, в костромском сыре NO3 обнаруживалось

до 30-140 мг/кг.

ТОКСИКОЛОГИЯ НИТРАТОВ И НИТРИТОВ

Часть нитратов и нитритов, поступивших в пищеварительный канал,

метаболизируется микрофлорой желудка и кишечника, выводится из

организма, а остальное количество легко всасывается. Всасывание происходит

204

главным образом в желудке. В течение 8 часов выделяется 40-90% введенных

нитратов. Наивысшее содержание метгемоглобина обнаруживается через 2-3

часа после приема пищи, содержащей нитраты.

Нитриты. Поступая в кровь, взаимодействуют с гемоглобином, образуя

метгемоглобин, который неспособен осуществлять обратимое связывание

кислорода. Вследствие уменьшения кислородной емкости крови развивается

клиническая картина гипоксии (одышка, тахикардия, цианоз, слабость).

В случаях ошибочного добавления в пищу вместо поваренной соли

нитрита натрия зарегистрировано, что острое отравление наступает при

одноразовом поступлении (200-300 мг), а летальная доза для человека — 300-

2500 мг. Допустимая суточная доза (ДСД) нитритов составляет 0,15 мг/кг

массы тела в расчете на ион нитрита, или 0,2 мг/кг массы тела — нитрита

натрия.

О возможных отдаленных эффектах при хронической нитритной

интоксикации единого мнения нет, поскольку исследовалось действие

преимущественно больших доз.

Нитраты. Биологическая активность нитратов пищи примерно в 2 раза

меньше биологической активности нитратов воды и в 40 раз меньше

биологической активности нитратов. Сами по себе нитраты не обладают

выраженной токсичностью. Острые отравления наблюдались при случайном

приеме внутрь от 1 до 4 г нитратов; количество 8 г может оказаться

смертельным, доза 13-14 г обычно смертельна. Главной причиной острой

интоксикации служит восстановление МО в МО в ЖКТ. Допустимая суточная

доза (ДСД) для нитратов = 5 мг/кг массы тела в расчете на ион нирата.

Ряд авторов в экспериментах на крысах изучали возможность отдаленных

эффектов при длительном воздействии нитратов на организм. Установлено, что

в дозе 80-140 мг/кг массы тела нитраты вызывают аномалии развития плода у

крыс.

205

НИТРОСОЕДИНЕНИЯ (НС)

НС широко распространены в окружающей среде, в т.ч. в пищевых

продуктах, могут синтезироваться из предшественников в организме человека.

Многие НС в настоящее время признаны наиболее сильнодействующими из

известных химических канцерогенов. Доказано иммунодепрессивное действие

нитрозаминов (НА), а также трансплацентарное действие —

эмбриотоксический или терратогенный эффект, опухоли у потомства.

НС в относительно небольших дозах вызывают опухоли у всех

представителей животного мира, от рыб до приматов.

Нитрозамины образуются в результате взаимодействия нитритов с

аминами. Амины — промежуточные продукты метаболизма белков. Поэтому

содержатся почти во всех продуктах питания, особенно богатых белками. В

свежих продуктах НА не содержатся, но вследствие высокого уровня

предшественников, в результате хранения и переработки продуктов количество

НА может стать значительным. Чем интенсивнее термическая обработка и

длительнее хранение продуктов, тем больше вероятность образования в них

НС.

НС в растительных продуктах. В 20-30% случаев и в большем

количестве содержат НС растительные продукты, богатые нитратами-

нитритами и подвергшиеся обработке и длительному хранению. Резко

замедляет образование НС хранение продуктов при низких температурах.

Молоко. В молоке, молочнокислых продуктах, сгущенном молоке НА

почти полностью отсутствуют.

Напитки. В 70-75% случаев НА выявляются в пиве. В вине — реже и в

меньших количествах.

Продукты животного происхождения. В свежем мясе НА или совсем

нет или очень мало. В изделиях же из мяса НА определяются в высоких

концентрациях. Причем количество НС может зависеть от вида кулинарной

обработки. При варке мяса НА образуются меньше, чем при его жарении,

посоле, копчении.

206

Наибольшее содержание НА наблюдалось в свиной колбасе со специями,

салями, ливерной колбасе, сосисках, жареном беконе.

Меры профилактики:

1. Сведение к минимуму содержания предшественников НА.

2. Максимальное использование мяса в свежевареном виде.

3. Четкое выполнение режимов обработки в процессе изготовления

различных изделий.

ПОЛИКЛИНИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (ПАУ)

Бенз(а)пирен (БП) — один из важнейших канцерогенных компонентов

сажи и смолы и является наиболее сильным канцерогеном из числа ПАУ.

Канцерогенные ПАУ могут образовываться за счет природных процессов

(например, синтез ПАУ растениями, микрофлорой и др.), что составляет

фоновый уровень ПАУ (в почве фоновое содержание БП = 20 мг мг/кг).

Техногенные источники ПАУ: промышленные предприятия (в

особенности коксохимические, металлургические, нефтехимические),

теплоэнергетические установки (котельные, ТЭС), а также наземный,

воздушный и водный транспорт.

Например, доказано, что уровень загрязнения почвы БП резко возрастает

в индустриальных районах. Это важно, т.к. если концентрация БП в почве не

превышает критической дозы (200 мг/кг), то не наблюдается выраженного

накопления БП в растениях.

Высокие концентрации БП могут встречаться в растительных маслах (10-

30 мг/кг). Полагают, что эти продукты загрязняются в процессе получения —

эмульгатором или бензином, которые применяются для экстракции масла.

Кроме того, в растительные продукты БП может поступать в процессе

обжаривания.

Непосредственный контакт с дымом также увеличивает загрязнение

пищевых продуктов БП (например, в подгоревшей корке хлеба).

Незначительное содержание БП в продуктах животного происхождения

207

определяется в молоке, свежем мясе. Жарение лишь немного увеличивает

концентрацию БП в мясе, а копчение — увеличивает значительно. При

хранении копченых продуктов происходит миграция БП из наружных слоев во

внутренние. Поэтому рекомендуется сокращать сроки хранения копченостей.

В пищевой промышленности используются упаковочные материалы,

представляющие собой продукты нефтехимического синтеза. Это парафины и

полимеры. Они могут содержать ПАУ. Некоторые пищевые продукты могут

элюировать БП. Например, при 20°С молоко элюирует до 94% БП,

содержащегося в парафинобумажных пакетах. Затаривание плавленого сыра,

молочного жира и других богатых жиром продуктов в упаковки из полиэтилена

связано с возможностью загрязнения этих продуктов БП.

МЕТАЛЛЫ

Рассматриваемые загрязнители попадают в пищевое сырье и продукты

следующими путями:

1. В районах местонахождения металлических или других руд

соответствующими элементами загрязненется почва, а затем – растительные

продукты.

208

Период полувыведения кадмия из организма составляет 13-40 лет.

Смертельная доза кадмия для человека составляет 150 мг/кг массы тела.

Больше половины кадмия мы получаем с растительной пищей. Особенно

большую опасность представляют грибы, которые часто могут накапливать

кадмий в исключительно высоких концентрациях. Так, например, в луговых

шампиньонах было найдено до 170 мг/кг кадмия. Поэтому в Германии

Федеральное ведомство по здравоохранению рекомендовало употреблять в

пищу меньше дикорастущих грибов, а также почек и печени.

Особый интерес гигиенистов вызвал хронический кадмиевый токсикоз-

заболевание "итай-итай". Среднесуточное поступление с пищей у заболевших

составляло 180-400 мкг. Болели в основном женщины в возрасте 40 лет и

старше, преимущественно много рожавшие. Предполагают, что у них был

наибольший дефицит кальция. Симптомы отравления: сильная боль в пояснице

и нижних конечностях, остеомаляция, остеопороз, дисфункция почек,

железодефицитная анемия. Прогноз неблагоприятный. Часто летальный исход.

Эксперты ФАО предложили считать допустимым для взрослых людей

недельное поступление кадмия в количестве 500 мкг, т.е. ДСП = 70 мкг. ПДК

кадмия: молочные продукты — 10, хлебопродукты, соки, напитки — 20, овощи

и фрукты — 30, мясо — 50, рыба — 100 мкг/кг.__ ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РЕГЛАМЕНТИРОВАНИЯ ЧХВ В

210

СУТОЧНОМ ПИЩЕВОМ РАЦИОНЕ, ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

В гигиене питания базисным регламентом является допустимая суточная

доза (ДСД) нормируемого ЧХВ. ДСД ЧХВ — это максимальная доза (в

миллиграммах на 1 кг массы тела), ежедневное пероральное поступление

которой на протяжении всей жизни человека безвредно, т.е. не оказывает

неблагоприятного влияния на жизнедеятельность, здоровье настоящего и

будущего поколений.

Умножая ДСД на массу тела человека (60 кг), определяют допустимое

суточное поступление (ДСП) ЧХВ (в мг в сутки) в составе пищевого рациона. В

последний входит суточный набор продуктов и вода. Зная ДСД, ДСП и средний

набор пищевых продуктов в суточном рационе, рассчитывают ПДК ЧХВ в тех

продуктах, в которых он может находиться.

Считают, что в пищевом продукте допустима концентрация ЧХВ,

отвечающая следующим требованиям:

1) безвредная для человека при сколько угодно длительном употреблении

данного продукта в реально возможном для большинства населения суточном

количестве — токсикологический показатель вредности;

2) не ухудшаются органолептические свойства продукта —

органолептический показатель вредности;

3) не оказывающая негативного влияния на питательную ценность

продукта (состав пищевых компонентов, биологическую ценность), его

сохранность и технологические свойства — общегигиенический показатель

вредности;

4) не превышающая концентрацию, требуемую по технологическим

условиям (например, концентрация консерванта в продукте), а также

фактическую концентрацию в пищевом продукте, наблюдаемую при

соблюдении гигиенических и технологических регламентов применения

ксенобиотика (например, пестицидов, удобрений и др.) — технологический

показатель вредности.

Если ЧХВ обладает высокой токсичностью (ЛД50 менее 50 мг/кг) и

211

персистентностью (К = 1-2) или выраженными канцерогенными, мутагенными

или ал-лергенными свойствами, то его либо не разрешают применять, либо

ограничивают область или срок использования. Необходимо также, чтобы

подобные ХВ не содержались в объектах, из которых возможна их миграция в

пищевой продукт (удобрения, пестициды, полимерные материалы,

контактирующие с пищевыми продуктами и др.).__