Снижение токсичности алкогольных напитков- перспективное направление в современной наркологии и биотехнологии

 

Сведения об острой токсичности ацетальдегида у человека отсутствуют. Если принять, что разовая смертельная доза 96% этилового спирта составляет 400 мл, дозы ацетальдегида, поступающего в организм человека при употреблении такого же количества наименее очищенного пищевого спирта и спирта-сырца из пищевого сырья, не превышают 0,00001 и 0,0004 ЛД50 ацетальдегида соответственно.

Острая токсичность высших спиртов, как следует из таблицы 1, в 1,5—3 раза превышает токсичность этанола. ЛД50 сивушного масла в случае введения его в желудок крысам составляет 2,6 мл/кг при 9,4 мл/кг для пищевого этилового спирта [31]. Таким образом, диапазон параметров острой токсичности высших спиртов, сивушного масла и этанола одинаков (1—10 г/кг). В соответствии с этим указанные соединения относят к категории среднетоксичных. Смертельная доза для человека при приеме внутрь составляет для бутилового спирта 200—250 мл, пропилового спирта 100—350 мл,  изопопилового спирта 250—400 мл, амилового спирта 30—50 мл и изоамилового спирта 100—300 мл [18, 30]. Дозы высших спиртов, поступающие в организм человека при употреблении 400 мл наименее очищенного пищевого спирта и спирта-сырца из пищевого сырья, не превышают соответственно 0,00001 и 0,01 их ЛД50, условно принятой за 2500 мг/л.

 Метиловый спирт по своим  органолептическим свойствам сходен  с этиловым, и потому врачи-токсикологи  периодически имеют дело с эпизодами отравлений метанолом. Из таблицы видно, что острая токсичность метанола, определяемая на грызунах, не намного выше, чем у пищевого спирта. Организм человека более чувствителен к его действию. Средняя смертельная доза при приеме внутрь составляет около 100 мл, но индивидуальная чувствительность к яду обуславливает колебания смертельной дозы от 30 до 500 мл. Большинство авторов считают минимально токсичной дозу в 7—8 мл, а минимально смертельной 30—100 мл. Средние значения смертельных концентраций в крови составляют 1 г/л, но описаны случаи выздоровления отравленных при уровне метанола в крови до 9,2 г/л [5, 30, 32]. При условно принятой для человека ЛД50 метанола, равной 0,6 г/кг, его дозы, поступающие в организм при употреблении 400 мл натурального этилового спирта высшей степени очистки и спирта-сырца из пищевого сырья, не превышают соответственно 0,004 и 0,01 этой величины. Следует отметить, что дозы метанола, поступающие в организм с вином или дистиллированными алкогольными, при употреблении последних в количествах, вызывающих тяжелую алкогольную интоксикацию, могут в несколько раз превышать указанные выше показатели.

О токсических эффектах сложных эфиров, присутствующих во всех алкогольных напитках, в том числе метиловом и этиловом эфирах уксусной кислоты, вообще трудно что-либо сказать, поскольку они относятся к малотоксичным соединениям. Массовая концентрация сложных эфиров в спиртах, предназначенных для производства водки, согласно требованиям ГОСТов, не должна превышать 20 мг/л, а в спирте-сырце из пищевого сырья – 500 мг/л. Содержание эфиров в спиртах зарубежного производства, предназначенных для изготовления алкогольных напитков, колеблется в диапазоне 16—100 мг/л. В винах содержание этиловых эфиров жирных кислот достигает 200 мг/л и более, а оксикислот – 500 мг/л. Максимальный уровень (до 1000 мг/л) эфиров определяется в хересе [15].

  Представленные данные позволяют  утверждать, что все, так называемые  токсичные, микропримеси могут оказывать  токсическое действие и, тем более, приводить к летальному исходу лишь в том случае, если они употребляются в значительных количествах (30—500 мл на прием) вместо этанола. Вполне очевидно, что микропримеси в тех количествах, в которых они присутствуют в различных алкогольных напитках, не в состоянии сами по себе вызвать отравление. Примечательно, что еще в 3-м издании Большой советской энциклопедии в статье «сивушные масла» прямо указывалось, что присутствие сивушного масла в алкогольных напитках не имеет токсикологического значения. Одновременно в этой статье подчеркивалось: высокое содержание сивушного масла в алкогольсодержащих жидкостях (5—10 г/л) может стать причиной более тяжелой алкогольной интоксикации. Отсюда следует, что «токсичные» микропримеси могут модифицировать или усиливать токсическое действие этилового спирта. Особую актуальность такая способность приобретает тогда, когда количество употребляемого алкогольного напитка находится на грани физиологических возможностей организма.  Этот вопрос не был оставлен без внимания.

  Вартбург с соавторами в  середине 1960-х гг. обнаружил, что  высшие спирты и сивушное масло  ингибируют окисление I-С14 этанола в инкубируемых срезах печени и выдвинул предположение, что компоненты сивушного масла конкурентно блокируют активные центры алкогольдегидрогеназы печени, приводя к увеличению токсичности этанола [31]. Это предположение было позже подтверждено [33]. В одной из диссертационных работ, выполненных в СССР, было показано, что процессы абсорбции и окисления этилового спирта в присутствии компонентов сивушного масла замедляются. При этом внесение в этиловый спирт сивушного масла в концентрации 1% вызывает развитие более выраженной алкогольной интоксикации у подопытных животных, снижает показатель ЛД50 этанола в 1,3 раза и вызывает более выраженные изменения внутренних органов крыс при хронической интоксикации [31]. Данные о способности высших спиртов замедлять всасывание этанола в желудочно-кишечном тракте также были подтверждены [18] и нашли свое  место и справочной литературе. Этим до недавнего времени и исчерпывались знания о  модифицирующем влиянии высших спиртов на токсичность этанола.

Недавно была предпринята еще одна попытка проверить и детализировать сведения о способности компонентов сивушного масла (СМ) и эфироальдегидной фракции (ЭАФ), полученных в процессе промышленной ректификации барды из зерносмеси ржи и пшеницы, модифицировать летальное и наркотическое действие этанола  [34].

При составлении экспериментальных растворов этилового спирта руководствовались тем, что СМ и ЭАФ в процессе ректификации образуются в объемном соотношении 1:6.  Примерно в таком соотношении компоненты  СМ и ЭАФ присутствуют в ректификованном этиловом спирте.

Во всех опытах в качестве контрольного и экспериментальных растворов использовали 20% и 30% вес/об.  растворы этилового спирта. Концентрации  СМ и ЭАФ, вносимых в растворы этилового спирта, рассчитывали в % об. по отношению к объему чистого этанола, содержащегося в растворе.

 

Эксперимент 1

Раствор № 1 — р-р этанола, содержащий  0,2% СМ  и 1,2% ЭАФ.

Раствор № 2 — раствор этанола, содержащий  0,5% СМ  и 3,0% ЭАФ.

 

Эксперимент 2

Раствор № 3 — раствор этанола, содержащий 1,0% СМ и 6,0% ЭАФ.

Раствор № 4 — раствор этанола, содержащий 2,0% СМ и 12,0%ЭАФ.

Эксперимент 3

Раствор № 5 — растворы этанола, содержащий 1,0% СМ.

Раствор № 6 — раствор этанола, содержащий 6,0% ЭАФ.

Газохроматографический анализ показал, что использованный в качестве контрольного этиловый спирт содержит метанол (78,0 мг/л), ацетальдегид (1,0 мг/л) и изопропанол (0,8 мг/л).  Результаты анализа ЭАФ и СМ представлены в табл. 2 и 3. Содержание основных компонентов ЭАФ и СМ в экспериментальных растворах № 1—4 представлено в табл..

 

Таблица 3.1.-Химический состав эфироальдегидной фракции

 

№  п/п	Соединение	Кон-центрация, мг/л	№  п/п	Соединение	Кон-центрация, мг/л
1	Метанол	4000,0	16	Изобутанол	10,3
2	Ацетальдегид	47,0	17	1-Метокси-1-этоксиэтан	19,0
3	Метилформиат	27,0	18	Этилпропаноат	7,0
4	Ацетон	15,0	19	Пропилацетат	1,0
5	Пропаналь	3,8	20	1,1-Диэтоксиэтан	1240,0
6	Этилформиат	355,0	21	Диметилдисульфид	0,7
7	Диметилсульфид	0,4	22	Изобутилацетат	2,0
8	Метилацетат	7,9	23	Этилбутират	1,3
9	Сероуглерод	0,4	24	1,1-Диэтоксипропан	1,6
10	Пропанол	60,0	25	1,1-Диэтоксибутан	1,4
11	Изобутаналь	4,1	26	Стирол	0,5
12	Бутандион-2,3	9,6	27	1,1-Диэтокси-3-метилбутан	0,5
13	Бутанон-2	2,0	28	1,1-Диэтоксипентан	0,3
14	2-метилфуран	0,9	29	2-Пентилфуран	1,0
15	Этилацетат	1800,0	30	Этилдеканоат	0,3

 

Примерное процентное соотношение основных компонентов СМ выглядело следующим образом: этанол — 14%, пропанол — 8%, изобутанол — 24%, бутанол — 0,5%, изопентанол — 52%, изоамилацетат — 1,5%.

 

Таблица 3.1.- Минорные компоненты сивушного масла

 

№  п/п	Соединение	Концентрация, мг/л
1	Метанол	17,4
2	Ацетальдегид	1,2
3	Этилацетат	2,7
4	Бутанол-2	1,0
5	2-метилбутен-3-ол-2	2,2
6	Пентанол	1,0
7	Циклопентанол	1,1
8	Циклопентанон	14,7

 

 

Таблица 3.1.- Содержание (мг/л) основных компонентов эфироальдегидной фракции и сивушного масла в  контрольном и экспериментальных растворах этилового спирта,  содержащих этанол в концентрации 30 г/л

 

Соединение	Контр. р-р	Р-р № 1	Р-р № 2	Р-р № 3	Р-р № 4
Метанол	30,0	49,2	84,0	144,0	268,0
Ацетальдегид	0,28	2,8	6,0	12,6	25,0
Этилформиат	—	10,0	24,0	42,0	81,0
Пропанол	—	4,7	12,0	23,0	45,0
Этилацетат	—	20,0	50,0	91,0	192,0
Изобутанол	—	14,0	34,0	62,0	121,0
Бутанол	—	0,5	1,0	2,0	2,9
1,1-диэтоксиэтан	—	0,4	1,0	1,8	3,5
Изопентанол	—	56,0	150,0	276,0	435,0
2-метилбутанол-1	—	6,5	17,0	32,0	62,0
Изоамилацетат	—	0,5	1,5	2,8	5,7

 

Из табл. 4 следует, что в экспериментальном растворе № 1 содержание (в пересчете на 100%-ный этиловый спирт) ацетальдегида примерно в 1,5 раза, высших спиртов в 100 раз и эфиров в 4 раза превышает предельные значения ГОСТа для спирта высшей очистки. В растворах № 2—4 уровни указанных соединений в 2—10 раз выше. Содержание метанола превышает норму для спирта высшей очистки лишь в растворе № 4.

В табл. представлены результаты расчета среднелетальной дозы этанола при внутрибрюшинном введении мышам контрольного и экспериментальных растворов этанола. Статистически значимое снижение ЛД50 этанола (на 13%) зарегистрировано лишь при введении раствора № 4, содержащего СМ и ЭАФ в максимальных концентрациях.

 

Таблица 3.1.- Среднелетальная доза этанола при внутрибрюшинном введении  мышам контрольного и экспериментальных растворов этилового спирта

 

Экспе-римент	Экспериментальный раствор	ЛД50, г/кг
	Раствор этанола, контроль	7,9 (7,6—8,4)
1	№ 1 (раствор этанола + 0,2% СМ +1,2%  ЭАФ)	7,6 (6,4—7,8)
	№ 2 (раствор этанола + 0,5% СМ + 3% ЭАФ)	7,2 (6,6—7,6)
	Раствор этанола, контроль	8,0 (7,6—8,4)
2	№ 3 (раствор этанола + 1% СМ + 6% ЭАФ)	7,6 (7,0—8,2)
	№ 4 (раствор этанола + 2% СМ + 12% ЭАФ)	7,1 (6,8—7,4), p < 0,05
	Раствор этанола, контроль	7,9 (7,4—8,4)
3	№ 5 (раствор этанола + 1% СМ)	7,8 (7,4—8,3)
	№ 6 (раствор этанола + 6% ЭАФ)	7,4 (6,9—7,9)

 

 

Различий в скорости элиминации этанола из крови после внутрибрюшинного введения крысам контрольного и экспериментальных растворов этилового спирта не обнаружено.

Исследование динамики наркотического действия контрольного и экспериментальных растворов этилового спирта, вводимых крысам внутрижелудочно в экспериментах 1 и 2, показало, что СМ и ЭАФ в зависимости от их концентрации в растворах замедляют выход животных из алкогольного наркоза и увеличивают тяжесть острой алкогольной интоксикации. Эксперимент 3 позволил уточнить, что комбинированное влияние СМ и ЭАФ на параметры наркотического действия этанола определяется ЭАФ.