Основы экотоксикологии

Период полураспада цезия и стронция – 30 и 28 лет соответственно. Физиологическое действие цезия сходно с действием калия, однако его подвижность меньше. После сорбции корнями элемент распределяется между всеми частями растения. Радиоактивный цезий накапливается также некоторыми видами грибов (в том числе, белыми грибами) в спорообразующей части – в пластинках и трубках. В организм человека цезий попадает главным образом с молочными и мясными продуктами, хлебом. В кишечнике цезий почти полностью ресорбируется. Для части, отложившейся в мышечных тканях, характерен период полувыведения 50-200 дней. При повторном поступлении радиоцезий накапливается в организме, поражение при этом может достичь значительных размеров.

Sr-90 значительно дольше удерживается в организме – период полураспада около 50 лет. Биологическое поведение его сходно с поведением химического аналога – кальция. В организм человека он попадает с растительной пищей, молочными продуктами и яйцами. Стронций-90 отлагается главным образом в костях, поэтому основная нагрузка при поражении организма приходится на костный мозг, ответственный за работу кровеносной системы. В первую очередь этот элемент вызывает лейкемию.

Накопление радионуклидов в определенных органах и тканях приводит к более опасным последствиям, чем их равномерное распределение по всему организму. При оценке загрязнения пищевых продуктов радионуклидами необходимо учитывать, что если радионуклиды удерживаются прочно в составе органических молекул, то они могут накапливаться в клетках растений. Таким образом растения могут поглощать из загрязненной почвы довольно значительные количества радионуклидов, пока не наступит равновесие между их поступлением и отдачей. Накопление определенного элемента тем сильнее, чем больше его дефицит в организме. Поскольку химически родственные элементы обладают и сходными физиологическими функциями, то, вводя в виде удобрений обычный калий (К-39), можно, если не совсем устранить, то значительно понизить проникновение в растения радиоактивного цезия-137 как химического аналога калия (количественное соотношение элементов в разных фазах (внешнем растворе и поглощенных растениями) определяется равновесием реакций ионного обмена).

Влияние обработки пищевых продуктов

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

Изменение свойств пищевых продуктов происходит и при добавлении стабилизаторов, обеспечивающих продукту наибольшую устойчивость. Скисание и свертывание молока можно предотвратить также предварительным кипячением, в результате которого активируются тиольные группы, но свойства казеина настолько изменяются, что трудно установить «свежесть» продукта.

При нагревании жиров образуются токсичные вещества. У ненасыщенных жирных кислот уже при комнатных температурах идет процесс самоокисления. При увеличении времени реакции, т.е. времени обработки жира, и с ростом температуры (обычно при поджаривании температура равна примерно 1600С) происходит множество различных реакций, которые с трудом можно перечислить ввиду их сложности. В этих реакциях участвуют и жирные кислоты с образованием летучих альдегидов, наблюдаются реакции и полимеризации. Считается, что пероксирадикалы и полимеризаты жирных кислот до высокой температуры, либо при многократном нагревании вызывают раздражение пищеварительного тракта, увеличение размеров печени и замедление роста. Недостаток витамина Е усиливает проявление этих симптомов, главной причиной которых следует считать присутствие радикалов. Продукты, связанные с использованием жирных кислот и их химическим превращением, не причиняют особо значительного ущерба здоровью человека, если только не употреблять их систематически.

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, оседающие вместе с дымом на мясе. При холодном копчении в дыме содержание бензопирена всегда ниже, чем при горячем копчении (60-1200С), его среднее содержание в копченостях – 2-8 мкг/кг. При поджаривании бензопирены образуются из перегретых жиров. Если подобрать оптимальное расстояние от нагревателя или вести холодное копчение при температурах 12-140С, то можно свести содержание бензопиренов в мясных копченостях до минимума. При попадании в организм полициклические ароматические углеводороды, в частности бензопирен, под действием ферментов образуют эпоксисоединение, реагирующее с гуанином, что препятствует синтезу ДНК, вызывая нарушения или приводит к возникновению мутаций, несомненно способствующих развитию раковых заболеваний.

При изготовлении вин образуются высшие спирты. В то время как пропиловые спирты в общем безвредны для человека, амиловые спирты (пентанолы) вызывают головную боль и угнетающе воздействуют на нервную систему в меньших концентрациях, чем этанол. Наряду с состоянием возбуждения и бессонницей могут наблюдаться цветные галлюцинации. Амиловые спирты могут удаляться из организма только через 15-30 часов. При выдержке вин в них образуются амилвалерианат, амилацетат, амилбутират, различные альдегиды и сложные эфиры валерьяновой кислоты, которые не только придают винам аромат, но и усиливают их последствие, выражающееся в головокружении, приливе крови к голове и сердцебиении. Амиловые спирты в больших количествах (до 50 мг на 100 мл) содержатся в коньяках, наливках и других высокоароматизированных алкогольных напитках. Концентрация этанола в крови 1,4 промилле соотвествует острому отравлению, 4-5 промилле приводит к летальному исходу. Особенная сложность при алкогольных отравлениях приводит к тому, что этот токсин не выделяется из организма, а метаболизируется. Если, несмотря на систематическое употребление алкоголя, печень незначительно затронута циррозом, то при отказе от алкоголя может произойти регенерация ее функций.

Другим распространенным напитком является кофе, содержащийся в нем кофеин может вызывать нежелательные последствия.

При обработке мяса и рыбы, а также при изготовлении сыра могут образовываться нитрозамины, если одновременно при изготовлении пищевых продуктов в кислой среде находятся нитраты. Еще несколько лет назад при пивоварении происходило образование нитрозаминов при просушке проросшего ячменя, когда зерно непосредственно соприкасалось с пламенем. При тщательной защите просушиваемого материала от прямого воздействия пламени содержание нитрозаминов в ходе брожения сводится до незначительных следов.

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.

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, поэтому метод можно считать безопасным. Хотя при этом может снижаться содержание некоторых витаминов.

Загрязнения пищевых продуктов могут быть вызваны не только при консервировании, стерилизации, но также вредные вещества могут поступать из упаковочного материала. К ним относятся пластификаторы пластмасс и незаполимеризированный мономер винилхлорид в поливинилхлориде. В организме винилхлорид под действием оксигеназы превращается в хлорэпоксиэтилен, обладающий канцерогенным действием.

Упаковочный материал из бумаги и картона может содержать нитраты и нитриты, если в эти материалы добавлялся NaNO3 в качестве наполнителя. Из упаковочного материала соли переходят в пищевые продукты, после чего концентрация нитратов и нитритов в последних резко увеличивается.

В упаковочном материале помимо перечисленных могут находиться и другие вредные примеси, например, фунгициды в бумаге и свинец в металлах и глазурованной керамике.

Добавки к пищевым продуктам  (контаминанты)

К пищевым добавкам относят химические соединения природного или синтетического происхождения, преднамеренно вводимые в пищевой продукт в целях улучшения его качества (органолептических свойств), продления сроков хранения либо облегчения технологии производства в количествах, которые не должны превышать установленных регламентов. Контроль за применением пищевых добавок осуществляют, руководствуясь "Санитарными правилами по применению пищевых добавок", в которых указаны предельно допустимые количества пищевых добавок в пищевых продуктах. В настоящее время количество таких веществ достигает более 2 тысяч, среди них:

• красители;
• отбеливающие вещества;
• консерванты;
• средства, предотвращающие порчу фруктов;
• антиоксиданты;
• подсластители;
• антибиотики;
• нитрофураны;
• гормональные препараты;
• сульфаниламины;
• регуляторы роста растений.

В зависимости от вида химические добавки разделяются по следующим цифровым индексам:

• Е100 – Е182 – красители;
• Е200 – Е282 – консерванты;
• Е300 – Е382 – антиокислители (антиоксиданты);
• Е400 – Е482 – стабилизаторы консистенции;
• Е500 – Е582 – эмульгаторы;
• Е600 – Е682 – усилители вкуса и аромата;
• Е700 – Е800 – запасные индексы;
• Е900 – Е982 – антифламингты (противогенные вещества);
• Е1000 – Е1082 – глазирующие агенты, подсластители, добавки, препятствующие слеживанию сахара, соли для обработки муки, крахмала и т.д.

Красители

В настоящее время используются, как правило, синтетитческие красители, т.к. натуральные являются дорогостоящими и требуют большого труда при сборе. Исходного сырья. Наиболее распространенными в европейских странах и США являются следующие:

• Е 100 – Куркулин;
• Е101 – Рибофлавин;
• Е102* - Тартразин*;
• Е104 – Хинолин желтый;
• Е110 – Желто-оранжевый;
• Е120 – Кармин Е (кохениллы) (в алкогольных напитках) (красный);
• Е122 – Кармозин (азорубин) (красный);
• Е123 – Амарант;
• Е124 – Понцеан 4Р (кохенилрот) (красный);
• Е127 – Эритрозин (красный);
• Е128 – Красный 2 г;
• Е129 – Аллюро красный АС;
• Е131 – Патент голубой;
• Е132 – Индиготин (голубой);
• Е133 – Бриллиантовый голубой;
• Е140 – Хлорофилл;
• Е142 – Сахарный кулер;
• Е150 – Лизамин зеленый (бриллиантовая зелень);
• Е151 – Черный бриллиант ВН (черный);
• Е154 – Коричневый FK;
• Е160а – Каротин;
• Е160с – Капсорубин (капсантин);
• Е160d – Лизопин;
• Е160е – β-аро-8-каротинал;
• Е160f - β- Е160f аро-8-каротиновая кислота (этилэстер);
• Е161 – Контаксантин;
• Е161а – Флавоксантин;
• Е161b – Лютеин;
• Е161с – Криптоксантин;
• Е161d – Рубиксантин;
• Е161е – Виолаксантин;
• Е161f – Родоксантин;
• Е161g – Контаксантин;
• Е162 – Бетанин;
• Е163 – Антоциан.

Некоторые из перечисленных красителей не могут считаться безопасными для человека и животных.  Например, Е102 (тартразин) является аалергеном (применяется в овощных консервах, кондитерских изделиях, алкогольных напитках). Е127 (эритрозин) накапливается в организме, однако точно не установлено, как он выводится из организма. Е161g (контаксантин) вызывает нарушение зрения, хотя препарат интенсивно разрушается в организме. Поэтому при кулинарной обрабоке содержание данного препарата не должно превышать 50 мг/кг. Особую опасность представляют краснооокрашенные синтетические красители, т.к. примерно на 95% состят из глюкозида-бетанина. Это вещество очень слабо выводится из организма. Опыты на мышах показали, что только 3% этого глюкозида выводится с мочой и примерно столько же с калом. Имеются сведения о канцерогенном действии некоторых красителей (красные № 3, 8, 9,19, 37 и оранжевые №17).

В нашей стране из синтетических пищевых красителей разрешено применять только 2: тартразин и индигокармин, которые могут придать пищевому продукту желтый, синий или зеленый цвет. Безопасного красного синтетического красителя, стойкого и экономически приемлемого, пока не найдено.

Подсластители

Применяются вместо сахара, обладают высоким подсластительным эффектом (таблица 10).

Таблица 10

Подсластительный эффект и воздействие на живые организмы

* - Применяется в Японии  с 1979 года без ограничений

Тауматин ввиду высокого подсластительного эфефта применяется в диабетических продуктах (манните – Е421, сорбите – Е420, ксилите – Е967).

Подсластители могут оказывать следующее физилогическое действие на организм:

• связывают воду в прямой кишке;
• разжижают стул;
• повышают кровяное давление;
• влияют на обмен кальция;
• модифицируют жизненные функции организма.