Токсикологические аспекты пищи. Роль токинов, содержащихся в продуктах питания для жизни здоровья населения

Введение. Всем известно, что питание является важнейшим фактором сохранения здоровья, профилактики ряда заболеваний, обеспечивает нормальный рост и развитие детей, подростков, поддерживает высокую работоспособность взрослого населения, улучшает качество и продолжительность жизни. Но в то же время подавляющее большинство пищевых продуктов в качестве неизбежных примесей содержат ксенобиотики и химические токсиканты, такие как пестициды и продукты их разложения, антибиотики, фунгициды, гормоны и их метаболиты, тяжелые металлы, диоксины, в том числе радионуклиды (цезий-137, стронций-90, йод-131).

Первичное загрязнение большинством веществ возникает как результат

промышленных выбросов и неправильной организации сельскохозяйственного производства. Попадание в пищевые продукты происходит через почву и воду. Как вокружающей среде, так и в пищевых продуктах химические токсины сохраняются длительно, проходя по всем звеньям пищевой цепи. В Евросоюзе и в Норвегии отмечается значительное пестицидное загрязнение воды и пищи. Во Франции, Швеции, Израиле, Испании выявлены значительные уровни содержания хлорорганических соединений не только в воде, почве и пище, но и в женском молоке.

Токсические эффекты химических факторов весьма разнообразны, что определяется тропностью к конкретным тканям организма и сродством к определенным ферментам. В современной литературе обсуждается негативное действие химических токсинов в тех случаях, даже когда их количество в пищевых продуктах существенно ниже уровня установленных гигиенических нормативов [1].

Доказано модифицирующее действие химических факторов малой интенсивности,

обусловливающее неспецифическое влияние на здоровье человека. В его основе лежит системное нарушение гомеостаза организма, в результате которого наблюдается увеличение числа и ухудшение течения практически любых заболеваний, независимо от их этиологии.

Для нормального функционирования организма большое значение имеет питание. Объясняется это тем, что жизнедеятельность организма постоянно сочетается с большим расходом энергии, затраты которой восстанавливаются за счет веществ, поступающих с пищей. Пища для организма является не только источником энергии, но и прежде всего пластическим материалом, который расходуется на построение клеток органов и систем после операции язва желудка. Она служит также источником тепла, способствует повышению устойчивости организма к неблагоприятным воздействиям внешних и внутренних факторов, улучшает его работоспособность.

Полноценное, сбалансированное питание предусматривает содержание в рационе всех основных пищевых веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, воды в оптимальных соотношениях, обеспечивающих правильное протекание жизненно важных процессов в организме. В современных условиях необходимо обеспечивать население продукцией, соответствующей по составу потребностям организма в пищевых веществах, защитных компонентах.

Обеспеченность продуктами питания, или продовольственная безопасность, важна для любого государства, для каждого человека. Все люди имеют физический и экономический доступ к безопасной и питательной пище в достаточных количествах для удовлетворения своих потребностей в пищевых веществах и энергии с тем, чтобы вести активный и здоровый образ жизни.

При решении вопросов, связанных с безопасностью пищи, необходимо обращать внимание на качество продуктов питания, т. с., содержание в них основных пищевых веществ: макронутриентов (белков, жиров и углеводов), микронутриентов (незаменимых витаминов и минералов) и других ингредиентов, в частности антиоксидантов и биофлавоидов. Каждый человек должен иметь достаточную информацию о том, как нужно правильно питаться для удовлетворения своих потребностей.

1. Понятие вредного вещества и основная классификация загрязняющих веществ (природное, антропогенное, биогенное, контаминанты, экзотоксины и эндотоксины)

Вредное вещество - это ингредиент, оказывающий отрицательное влияние на живой организм, вследствие попадания его в природные экосистемы, и как следствие, в продовольственное сырье и пищевые продукты.

Экологически вредные вещества, которые пищевые продукты способны аккумулировать из окружающей среды и концентрировать их в избыточно опасных количествах, называются контаминантами.

Существует следующая классификация контаминантов-загрязнителей:

- контаминанты-загрязнители антропогенного происхождения;

- природные контаминанты-загрязнители;

- контаминанты-загрязнители, применяемые в растениеводстве;

- контаминанты-загрязнители, применяемые в животноводстве.

Давайте рассмотрим более подробно токсиколого-гигиенические характеристики этих контаминантов-загрязнителей.

Наиболее приоритетными для химико-токсикологического анализа являются контаминанты-загрязнители антропогенного происхождения, поступаю поступающие в пищу из окружающей среды в результате техногенной деятельности человека. В основном это поллютанты химического происхождения. Среди них доминируют тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий, медь, никель, кобальт, цинк, хром, висмут, олово, сурьма и др.), обладающие высокой миграционной способностью.

Насчитывается более 200 представителей полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), являющихся сильными канцерогенами. Наиболее активным из них является 3,4-бензапирен, который был идентифицирован в 1993 г., как концентрированный компонент сажи и смолы, дибензпирен, дибензантрацин. К малотоксичным относят антрацит, фенатрен, ипрен, флуорантен.Канцерогенная активность различных ПАУ на 70-80% обусловлена бензапиреном. Поэтому по его присутствию в пищевых продуктах и других объектах можно судить об уровне их загрязнения ПАУ и степени опасности для человека. Диоксины относятся к токсичным загрязнителям пищевых продуктов и питьевой воды.

Основным представителем является ТХДД (2,3,7,8-тетрахлордибензо-n-диоксин) - наиболее опасный яд для человека. Он отличается высокой стабильностью, не поддается гидролизу и окислению, устойчив к высоким температурам (разлагается при 750^оС), действию кислот, щелочей, не воспламеняем, обладает высокой растворимостью в жирах. ТХДД относится к 1 классу токсичности.

Расчетная средне смертельная доза для человека, при однократном оральном поступлении составляет 0,05-0,07 мг/кг, при хроническом оральном поступлении - 0,1 мкг/кг. Диоксины обладают высокой эффективностью накопления в почвах, водоемах, активно мигрируют по пищевым цепям, особенно в жиросодержащих объектах. В организм человека они в основном поступают с мясными, рыбными и молочными продуктами (98-99% от общего количества).

Основной причиной поступления радионуклеидов в окружающую среду, продовольственное сырье и пищевые продукты является их радиоактивное загрязнение. Существуют естественные и искусственные радионуклиды. К естественным радионуклидам относятся космогенные радионуклиды, главным образом H (a-3), Be (a-7), C(a-14), Na(a-22), и радионуклиды, присутствующие в объектах окружающей среды с момента образования Земли. Основным источником облучения человека и загрязнение пищевых продуктов являются K(a-40), U(a-238), Th(a-232) радионуклиды земного происхождение.

Стронций один из наиболее радиоактивных элементов. Концентрация металла в плодах, растущих на нормальной почве, колеблется от 1 до 169 мг/кг. В животных тканях содержится от 0,06 до 0,50 мг/кг металла. Взрослый человек поглощает с пищей обычно от 0,4 до 2 мг/день стронция.

Остатки ядохимикатов, используемых в сельском хозяйстве, представляют наиболее значительную группу загрязнителей, т. к., присутствуют почти во всех пищевых продуктах растительного происхождения. В эту группу загрязнителей входят пестициды (бактериоциды, фунгициды, инсектициды, гербециды и др.), удобрения, регуляторы роста растений, средства против прорастания, средства, ускоряющие созревание плодов.

Токсины - это ядовитые вещества - продукты жизнедеятельности микроорганизмов, обладающие высоким молекулярным весом и антигенными свойствами.

Бактериальные токсины разделяют на две группы - экзотоксины и эндотоксины, которые отличаются по своим свойствам и по характеру действия на организм. Экзотоксины продуцируются микробом в окружающую среду, обладают высоко выраженной ядовитостью. Например, минимальная смертельная доза неочищенного дифтерийного токсина для морской свинки равна 0,0002 мл, столбнячного - 0,005 мл, а ботулинического - 0,0001 мл. Активность очищенных токсинов в несколько сотен раз выше.

Действие экзотоксинов на организм проявляется через определенный инкубационный период. Эндотоксины действуют через более короткий период времени. Эндотоксины являются структурными компонентами бактериальной клетки и поступают в окружающую среду только после ее разрушения.

Эндотоксины по своей ядовитости значительно уступают экзотоксинам. Экзотоксины - термолабильные субстанции: большинство из них разрушается при t° 60-80° в течение 10-20 мин. Эндотоксины обладают высокой устойчивостью к нагреванию: разрушаются при более высокой температуре или при длительном кипячении. Экзотоксины менее стойки к действию различных физико-химических факторов по сравнению с эндотоксинами. Замораживание и оттаивание токсинов не оказывают заметного влияния на их силу. Токсины хорошо сохраняются в высушенном состоянии.

2. Пестициды и их токсиколого-гигиеническая характеристика

Пестициды - синтетические химические вещества различной степени токсичности, применяемые в сельском хозяйстве для защиты растений от сорняков, вредителей и болезней, а также для стимулирования их роста. Необходимо отметить, что современное сельскохозяйственное производство невозможно без применения пестицидов. Использование пестицидов приводит к увеличению урожайности на 40 %. Однако введение в почву стойких ядохимикатов может привести к их круговороту и накоплению в организме человека.

По токсичности ядохимикаты классифицируются на сильнодействующие, высоко-, средне- и малотоксичные. Главным критерием токсичности является средне смертельная концентрация (ЛД50) из расчета на 1 кг массы животного. Наиболее опасными являются ядохимикаты с ЛД50 менее 50 мг на кг массы тела. К высокотоксичным относятся пестициды с ЛД50 от 50 до 200 мг на 1 кг массы тела, к среднетоксичным - от 200 до 1000 мг на 1 кг и к малотоксичным веществам относятся пестициды со средне смертельной концентрацией более 1000 мг на кг. Хлорорганические пестициды (ХОП). Применяют в сельском хозяйстве в качестве активных инсектицидов, акарицидов и фумигантов в борьбе с вредителями зерновых и технических культур. По химической природе пестициды этого класса представляют собой хлор производные ароматических углеводородов, парафинов, терпенов. К ним относятся бензол, бутадиен, гамма-изомер ГХЦГ, ДДТ, ДД и др. Эти пестициды могут длительно (до 10 лет и более) сохраняться в почве, воздействовать на почвенную фауну и переходить в произрастающие растения, включаясь, таким образом, в пищевые цепи. ХОП чаще встречаются в листовых овощах (60 %) по сравнению с остальными овощными культурами. Наибольшие концентрации ХОП установлены у капусты, картофеля, тыквы, фасоли обыкновенной, наименьшие в баклажане, редисе. В овощах, собранных поздней осенью, содержание ХОП значительно ниже, чем собранных в сентябре. При этом растения, выращиваемые при высоком увлажнении почвы, более интенсивно и быстро усваивают пестициды, чем растущие на суше.

ХОП обладают эмбриотоксическим действием, вызывают пороки развития и мутагенные изменения. Некоторые из ХОП являются канцерогенами и аллергенами, что явилось основанием для ограничения либо запрещения их применения в отдельных регионах России.

Фосфорорганические пестициды (ФОП). ФОП - одна из наиболее распространенных и многочисленных групп пестицидов. К ним относятся афуган, актеллик, дибром, карбофос, бромофос, фталофос, хлорофос, цидиал и др. Большинство ФОП слаборастворимы в воде, по стойкости в окружающей среде ФОП значительно уступают ХОП. Однако некоторые из них сохраняют свои токсические свойства в почве и на растениях в течение нескольких месяцев и более, в результате чего, возможно их поступление в организм человека с продуктами питания, воздухом и водой. Боле устойчивы остаточные количества ФОП в плодах цитрусовых. Это объясняется их растворением в маслах кожуры плодов. Кроме того, ФОП присутствуют в течение довольно длительного времени хранящихся продуктах питания, например в зерне.

Хотя ФОП не накапливаются в организме так интенсивно, как ХОП, они все же обладают кумулятивными свойствами.

Симптомы хронических отравлений и острой интоксикации ФОП сходны между собой. Они выражаются в головной боли, ухудшении памяти, нарушении сна, дезориентации в пространстве, снижении роговичных рефлексов. Для некоторых ФОП характерны невриты и парезы.

Ртутьорганические пестициды (РОП). Они относятся к сильно действующим ядовитым веществам или высокотоксичным препаратам для теплокровных животных и человека. Их применяют ограниченно - только для обработки семян в борьбе с бактериальными и грибными заболеваниями.

В некоторых странах, например в России, Германии и Японии, применение их запрещено. Опасность этих препаратов для людей связана не только с их высокой токсичностью, но и с летучестью, вследствие которой пары ртути образуются при комнатной и более низкой температуре, что может привести к тяжелым отравлениям.

3. Пищевая токсиколого-генетическая оценка

Широкое использование продуктов или компонентов пищи, полученных из ГМИ, требует оценки их качества и безопасности.

В настоящее время беспокойство по поводу влияния новых продуктов на здоровье населения в одних странах носит более выраженный характер, чем в других. В США разрешена для широкого использования целая группа продуктов. В странах ЕС существуют разрешения на ввоз и продажу только некоторых генетически модифицированных продуктов - соевых бобов, томатов, картофеля и маиса.

В РАСХН разработаны технологии получения ряда генетически модифицированных с/х культур. В связи с необходимостью проведения оценки качества и безопасности продуктов, полученных из ГМИ, в Институте питания РАМН разработаны соответствующие методические подходы и медико-биологические оценки их качества и безопасности.

Ключевым моментом является детальное изучение химического состава новой пищевой продукции, которое должно включать как показатели пищевой ценности, так и санитарно-химические показатели безопасности. Поскольку продукты, полученные из новых нетрадиционных источников или с использованием новых технологий, могут содержать неизвестные компоненты, возникает необходимость проведения токсикологических исследований на лабораторных животных - с включением в их рацион нового продукта в максимально возможном количестве, с изучением биологических показателей крови, мочи и внутренних органов, иммунного статуса организма и т. д.

При необходимости проводят специальные исследования:

- изучение аллергенных свойств;

- выявление возможных мутагенных и канцерогенных эффектов;

- оценка возможных отдалённых последствий.

Завершающий этап - испытания новой продукции на добровольцах.

На основании результатов всех проведённых исследований может рассматриваться вопрос о регистрации и разрешении широкого применения нового продукта или компонента пищи.

Во всех странах регистрация ГМИ преследует одну цель - достоверно оценить безопасность и полноценность новых аналогов традиционных продуктов. Начиная с 1991 г. ученые приступили к разработке специальных рекомендаций для всесторонней и надёжной оценки новой пищи. На первом этапе проводится анализ композиционной эквивалентности, т. е., сравниваются молекулярные характеристики ГМИ и их традиционных аналогов, определяется содержание ключевых нутриентов, токсических веществ и аллергенов (характерных для данного вида продовольствия или определяемых свойствами переносимых генов). Если при изучении композиционной эквивалентности не обнаруживают отличий ГМИ от традиционных продуктов, то ГМИ причисляют к первому классу безопасности, т. е., считают его полностью безвредным для здоровья потребителей. При наличии каких-либо отличий (второй класс безопасности) или полного несоответствия (третий класс) сравниваемых продуктов (компонентов) переходят к следующим этапам оценки, предусматривающим изучение пищевых и токсикологических характеристик ГМИ.

В последние годы особое внимание уделяется проблеме идентификации ГМИ среди новых продуктов, полученных с использованием методов генной биотехнологии: что же должен содержать пищевой продукт или компонент, чтобы было основание причислить его к ГМИ и подвергнуть соответствующим испытаниям на безопасность? Ряд экспертов предлагают ориентироваться на содержание в новом продукте рекомбинантной ДНК и (или) детерминированного ею белка. При отсутствии ДНК или протеина в силу особенностей композиционного состава либо разрушения этих веществ в технологическом процессе, а также при малых их количествах в конечном продукте, сравнимых с погрешностью используемых методик, предлагается не подвергать ГМИ оценке на безопасность. К таким продуктам относят пищевые и ароматические добавки, рафинированные масла, модифицированные крахмалы, сиропы глюкозы и др. Очевидно, что для оценки качества именно этих продуктов может быть рекомендована методика композиционной эквивалентности.

Аналитические и экспериментальные исследования указывают на возможные нежелательные последствия генно-инженерной биотехнологии: аллергенные, токсические проявления, а также влияние на технологические и внешние потребительские свойства готового продукта на основе ГМИ. Первопричина таких последствий - рекомбинантная ДНК и возможность на её основе экспрессии новых, не присущих данному виду продукции белков. Именно новые белки могут самостоятельно проявлять или индуцировать аллергенные свойства и токсичность ГМИ. Однако подавляющее большинство новых ГМИ не обладают аллергенностью и токсичностью.

С 1 июля 1999 г., введён в действие особый порядок медико-биологической оценки и регистрации пищевой продукции, полученной из ГМИ, предусматривающий обязательную государственную регистрацию пищевых продуктов и продовольственного сырья, а также компонентов для их производства, полученных из ГМИ.

Отдельные направления экспертизы распределяются между ведущими научными учреждениями страны.

Предусматриваются три направления оценки ГМИ:

- медико-генетическая - характеристика вносимой последовательности генов;

- характеристика регуляторных последовательностей;

- эффекты выражения других генов;

- стабильность ГМИ;

- влияние ГМИ на окружающую среду;

- медико-биологическая - химический состав (показатели качества и безопасности);

- биологическая ценность и усвояемость в экспериментах на лабораторных животных;

- токсикологические характеристики в экспериментах на лабораторных животных (срок не менее 5-6 мес.);

- аллергенные свойства;

- мутагенное действие;

- иммуномодулирующие свойства;

- влияние на репродуктивную функцию;

- технологическая оценка - органолептические и потребительские свойства;

- функционально-технологические параметры.

Предлагаемая методика комплексной оценки безопасности ГМИ испытана на генетически модифицированной сое линии 40-3-2 (США). Для комплексной оценки использовались соевые бобы - генетически модифицированные и выращенные с применением традиционной технологии (в качестве контроля), а также полученные из них белковые концентраты. Представленные белковые концентраты как из генетически модифицированной сои, так и из сои традиционной технологии содержат 70% белка, 1% жира, 20% клетчатки. Медико-генетическая оценка, проведённая в Центре «Биоинженерия» РАН, установила, что 99,9% семян соевых бобов изучаемой линии содержат в геноме ген устойчивости к глифосфату, в соответствии с заявленной генетической конструкцией.

4. Генно-модифицированные и трансгенные организмы

Важнейшей составной частью современной биотехнологии является генетическая, или генная инженерия. Методы генетической инженерии позволяют конструировать фрагменты рекомбинантных молекул ДНК того или иного организма, которые при внедрении в генетический аппарат придавали бы им свойства, полезные для человека.

Современная биотехнология базируется на принципах традиционной селекции, заключающихся в приобретении организмами необходимых качественно новых признаков. Однако в отличие от обычной селекции, которая в течение длительного времени испытывает множество комбинаций генов, биотехнология позволяет ввести в генетический аппарат объекта один ген или группу генов, отвечающих за проявление желаемого признака, что намного ускоряет достижение требуемого результата. Генно-инженерно-модифицированный (генно-модифицированный) организм - организм или несколько организмов, любое неклеточное, одноклеточное или многоклеточное образование, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал, в том числе гены, их фрагменты или комбинации генов.

Для создания генно-модифицированных организмов разработаны методики, позволяющие вырезать из молекул ДНК необходимые фрагменты, модифицировать их соответствующим образом, реконструировать в одно целое и клонировать - размножать в большом количестве копий. Организмы, подвергшиеся генетической трансформации, называют трансгенными. Трансгенные организмы - животные, растения, микроорганизмы, вирусы, генетическая программа которых изменена с применением методов генной инженерии. Основные задачи генной инженерии в создании трансгенных растений в современных условиях развития сельского хозяйства и общества довольно многообразны.

5. Понятия “допустимое суточное потребление” и “допустимая суточная доза”

пищевой пестицид интоксикация

ДСД - допустимая суточная доза вещества (мг на 1 кг массы тела), ежедневное поступление которого не оказывает негативного влияния на здоровье человека в течение всей жизни;

ДСП - допустимое суточное потребление вещества (мг/сут), определяемое умножением ДСД на величину средней массы тела (70 кг) и соответствующее количеству, которое человек может потреблять ежедневно в течение жизни без риска для здоровья.

Литература:

1. Финаева Е.П. Доника А.Д. Обеспечение прав пациента как проблема модернизации

национального законодательства // Успехи современного естествознания. – 2011. - № 8 –С.253.__

2. Госенова Х.Я, Доника А.Д.Токсикологические аспекты «здорового питания». // Успехи современного естествознания. – 2011. - № 8 –

С.253.

3. Качество и безопасность продуктов питания: Учеб. пособ. / Авторы: З.В. Ловкис, И.М. Почицкая, И.В. Мельситова, В.В. Литвяк. - Минск: РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию», Белоруский государственный университет, 2008. - 336 c.

4. Лебедева С.Н., Битуева Э.Б. Пищевая безопасность и методы ее оценки. Учебно-практическое пособие. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2011.