Ксенобиотическое загрязнение пищевых продуктов

Важной характеристикой  ядохимикатов является также степень  выраженности у них кумулятивных свойств, а именно способность накапливаться  в организме при систематическом  поступлении в малых дозах. Различают  материальную кумуляцию, когда яд накапливается  в тех или иных тканях организма, и физиологическую кумуляцию, при  которой сама ядовитая субстанция не задерживается на длительный период времени в органах и тканях, но систематическое, хотя и незначительное в количественном отношении его  поступление приводит к нарастанию токсического или другого негативного  эффекта. Критерием оценки кумулятивных свойств пестицидов служит коэффициент кумуляции (КК), который определяют по результатам экспериментов на животных. КК представляет собой частное от деления LD-50 chronica — суммарного количества оцениваемого ядохимиката, вызывающего гибель 50% экспериментальных животных при хроническом воздействии (многократном введении малых доз), на LD-50 acuta. Между способностью к кумуляции пестицида и его КК существует обратная зависимость: чем выше эта способность, тем меньше значение КК.

Все пестициды делят на вещества с резко выраженными (КК < 1), выраженными (КК=1...3), умеренно выраженными (КК=4...5) и слабо выраженными (КК>5) кумулятивными свойствами. Остаточные количества пестицидов, имеющих КК< 1, в продуктах питания не допускаются, для остальных групп устанавливается  предельно допустимое остаточное количество в различных продуктах питания (ПДК) с учетом КК, стойкости во внешней  среде, LD-50 acuta, пороговой дозы (минимальной дозы вещества, вызывающей в хроническом эксперименте на животных первые незначительно выраженные морфологические или функциональные нарушения), а также удельного веса данного продукта в суточном рационе питания. Под ПДК понимается такое количество ядохимиката, которое, поступая ежедневно в организм человека с пищевыми продуктами в течение неограниченного времени, не будет вызывать патологических изменений или заболеваний.

Оценивая токсические  и кумулятивные свойства пестицидов, необходимо учитывать их стойкость  по отношению к факторам внешней  среды. По этому критерию пестициды делят на очень стойкие (со временем распада на неопасные ингредиенты более 2 лет), умеренно стойкие (до 6 месяцев) и малостойкие (до 1 месяца).

В сельскохозяйственном производстве наиболее широко используют хлорорга-нические, фосфорорганические, ртутьорганические соединения и производные карбаминовых кислот (карбаматы).

Хлорорганические соединения представлены веществами с различной  химической структурой. Большинство  из них обладают высокой и средней  токсичностью, сверхвысокими и выраженными  кумулятивными свойствами, высокой  и умеренной стойкостью во внешней  среде. Интоксикация ими проявляется  главным образом поражениями  нервной системы, органов кроветворения, паренхиматозных органов.

Пестициды, относящиеся к  фосфорорганическим веществам, за небольшим  исключением являются высоко- и среднетоксичными, обладают слабовыраженными кумулятивными  свойствами, достаточно быстро инактивируются во внешней среде. Механизм их токсического действия связан с блокированием  холинэстеразы. Со снижением активности этого фермента накапливается ацетилхолин в синапсах, что приводит к нарушению нормального проведения нервных импульсов и расстройству функций центральной и периферической нервной системы.

Наиболее неблагоприятными свойствами с гигиенической точки  зрения обладают ртутьорганические  соединения — гранозан и меркуран. Они относятся к сильнодействующим соединениям по токсичности, длительно сохраняющимся во внешней среде, имеющим выраженные кумулятивные свойства. Попадая в организм человека, они депонируются в печени, почках, головном мозге. Связывание ими сульфгидрильных групп тканевых белков приводит к многообразным метаболическим сдвигам и нарушениям функций жизненно важных органов и систем.

Сфера применения гранозана и меркурана в сельском хозяйстве весьма ограничена: они используются только для протравливания предназначенного для посева зерна с целью обеспечения его сохранности и высокой всхожести. При этом зерно фактически перестает быть пищевым продуктом из-за чрезвычайно высокой концентрации в нем ядохимикатов. Такое зерно категорически запрещается употреблять в пищу, а также на корм домашним животным и птице. Его токсичность, несущая смертельную опасность, не устраняется ни одним из способов обезвреживания (проветривание, промывание и другие).

Производные карбаминовых кислот (карбаматы) представляют собой группу соединений, различных по своей структуре, назначению и токсическому действию. Многие из них относятся к средне- и слаботоксичным веществам, сравнительно быстро разрушаются во внешней среде, имеют слабо выраженные кумулятивные свойства. При поступлении в организм человека они нарушают окислительные процессы, обмен нуклеиновых кислот, функцию кроветворения. Некоторые представители группы карбаматов обладают канцерогенными и мутагенными свойствами (цинеб, цирам).

Среди химиоксенобиотиков высокой гигиенической значимостью отличаются нитросоединения, к которым относятся соли азотной и азотистой кислот, а также нитрозамины. Нитраты и нитриты, входящие в состав минеральных удобрений, усваиваются корневой системой растений и накапливаются в их съедобных частях. Они широко применяются также в пищевой промышленности для улучшения вкуса и внешнего вида мяса и рыбокопченостей, с целью предотвращения раннего вспучивания сыров при их вызревании, а также в качестве антимикробных средств при изготовлении консервов.

Потребление продуктов питания  и воды, содержащих повышенные количества солей азотной и азотистой  кислот, может вызывать неблагоприятные  изменения в состоянии здоровья человека. Одним из них является метгемоглобинемия, при которой блокируется дыхательная функция крови за счет инактивации оксигемоглобина. Наибольшее метгемоглобинобразующее действие оказывают нитриты, токсичность которых обусловлена главным образом возможностью их восстановления до нитратов, как в самих пищевых продуктах, так и в пищеварительной системе человека и животных. Соли азотной и азотистой кислот оказывают также угнетающее действие на ряд пищеварительных ферментов, в частности на панкреатическую липазу и щелочную фосфатазу. Нитриты способствуют разрушению каротинов, а нитраты оказывают негативное влияние на функцию щитовидной железы.

Опасность нитратов и нитритов для здоровья человека обусловлена  также тем, что они выступают  как предшественники нитрозаминов — соединений, обладающих выраженным канцерогенным действием. Они образуются в результате взаимодействия нитритов с вторичными и третичными аминами, которые являются промежуточными продуктами метаболизма ряда аминокислот, составной частью многих лекарственных веществ, удобрений, пестицидов. В значительных количествах амины поступают в окружающую среду (воздух, почву, воду) в составе отходов многих химических производств. Синтез нитрозаминов осуществляется при наличии исходных соединений (нитратов и аминов) как в самих пищевых продуктах, так и в организме человека. Ввиду того, что человек неизбежно и в значительных количествах получает амины как с пищей, так и за счет эндогенного образования, существенно ограничить их накопление в организме не представляется возможным. Поступление же в организм нитратов и нитритов как непременного компонента для синтеза нитрозосоединений и непосредственного токсического агента можно активно снижать путем регламентации уровней их содержания в продуктах питания (см. далее) и строгого контроля за соблюдением установленных нормативов при производстве пищевой продукции.

Суммарное суточное поступление  в организм человека не должно превышать  для нитратов 5 мг на 1 кг массы тела, для нитритов — 0,4 мг на 1 кг массы  тела.

К числу химиоксенобиотиков, которые могут вызывать у человека острые или хронические пищевые отравления, относятся соли некоторых тяжелых металлов (свинцы, меди, цинка, мышьяка, ртути). 

Предельно допустимые количества нитратов и нитритов в некоторых пищевых  продуктах, мг/кг

Они попадают в пищевые  продукты с технологического оборудования, посуды, тары, упаковки, а также при  ошибочном использовании в питании  вместо других веществ.

Источником свинца в пище может являться посуда с покрытиями в виде полуды (сплава свинца с оловом) и глазури (сплава свинца с кремниевой кислотой). Полуда используется для предохранения от коррозии пищевой посуды из железа и меди (пищеварных котлов, молочных фляг, жестяных консервных банок и т. п.) Основной компонент полуды — олово в количестве не менее 90%. Оно обладает хорошей устойчивостью к химическому воздействию со стороны различных видов пищи и в то же время относится к малотоксичным металлам. Кроме олова в полуде содержатся свинец (не более 1%, а для консервной жести—не более 0,04%), сурьма (не более 0,5%), мышьяк (не более 0,5%) и медь (не более 0,03%). Слой полуды обычно не превышает 10 мкм, поэтому под влиянием некоторых агрессивных в химическом отношении ингредиентов пищи (лимонной, яблочной, виннокаменной и особенно щавелевой кислот) либо в результате использования грубых механических методов очистки посуды он может разрушаться. При этом токсические компоненты полуды поступают в пищу. Отравления свинцом алиментарного происхождения возможны также при контакте пищи с поверхностями технологического оборудования, окрашенными свинцовыми белилами, а также при употреблении продуктов питания, загрязненных через воздух или почву промышленными отходами, содержащими свинец, в частности продуктами сгорания топлива, содержащего тетраэтилсвинец.

Отравления свинцом вследствие использования глиняной посуды, покрытой глазурью, в настоящее время маловероятны, поскольку в современном гончарном  производстве применяются глазури  с низким содержанием свинца (до 12%).

Токсическое действие свинца обусловлено главным образом  блокированием се-росодержащих ферментных систем, а также нарушением электролитного баланса, биосинтеза белков, гормонов и нуклеиновых кислот. Чаще всего возникают хронические отравления, связанные со способностью свинца накапливаться в организме при поступлении в малых дозах. Около 95% поступающего свинца депонируется в костях, откуда он может поступать в кровь и оказывать токсическое действие. Хроническое отравление сопровождается общим недомоганием, расстройством функций кишечника и нервной системы. Характерным признаком свинцовой интоксикации является серая окраска кожи и “свинцовая кайма” в виде узкой полоски синеватого цвета по краю десен.

Отравления солями меди и  цинка носят острый характер и  происходят в результате употребления пищи (особенно кислой), хранившейся  в нелуженой медной или оцинкованной посуде. В клинике интоксикации преобладает  картина острого гастроэнтерита.

Соединения мышьяка (мышьяковистый  ангидрид, арсениты и арсеналы) обладают высокой токсичностью. Отравления ими  связаны обычно с употреблением  овощей, плодов и ягод, содержащих остаточные количества ядохимикатов, включающих мышьяк, или загрязненных его соединениями, поступившими с отходами промышленного  производства в почву, воду и воздух.

Отравления соединениями мышьяка характеризуются бурным и тяжелым течением. На фоне резких гастроэнтерических проявлений (неукротимой рвоты, сильного поноса) быстро развивается дегидратация организма, анурия, судороги. Летальность при этом достигает больших величин.

Высокой токсичностью обладают многие органические и неорганические соединения ртути. Среди них наиболее опасной является метилртуть, так как она способна кумулироваться в организме и давать не только токсический, но также мутагенный, тератогенный и эмбриотоксический эффекты. Соединения ртути могут попадать в пищевое сырье из воздуха и воды, куда, в свою очередь, они поступают как промышленные отходы при сжигании угля, нефти, при производстве едкого натра, целлюлозы и бумаги. Присутствие метилртути в продуктах животноводства связано с загрязнением кормов пестицидами. Поступление ртути в организм человека не должно превышать 0,3 мг в неделю, метилртути — 0,2 мг.

Заключение

Проблема ксенобиотиков сегодня чрезвычайно актуальна. Именно поэтому ведется строгий надзор за ксенобиотическим фактором. Согласно решению объединенной комиссии Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (далее ФАО) и Всемирной организации здравоохранения (далее ВОЗ) по Пищевому кодексу, в число компонентов, содержание которых контролируется при международной торговле продуктами питания, включено восемь химических элементов: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, цинк, железо, стронций. Список этих элементов в настоящее время дополняется. В России медико-биологическими требованиями определены критерии безопасности для следующих химических элементов: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, цинк, железо, олово.