Вплив чужорідних речовин на організм і токсикологічні критерії. Види і характеристика чужорідних речовин

Судити про токсичність ксенобіотиків можна тільки за результатами їх впливу на живий організм. Необхідно відзначити здатність токсичних речовин проявляти кумулятивні властивості і зберігатися, проходячи всі етапи технологічної переробки сировинних ресурсів при виробництві продуктів харчування. Слід враховувати також комбінований ефект, який може виникнути, коли наявність певних речовин у харчових продуктах може підсилити або послабити дію ксенобіотику.Хронічний вплив ксенобіотиків може виявити на організм людини наступний вплив:

- канцерогенне - викликати виникнення новотворів;

- мутагенне - привести до якісних або кількісним змінам у генетичному апарату клітини;

- терратогенне - привести до аномалії розвитку плода, викликаної структурними, біохімічними і функціональними змінами в організмі матері.

Для оцінки безпеки харчових продуктів міжнародними організаціями ООН, ВОЗ, ФАО введені наступні токсикологічні критерії:

- ГПК - гранично-припустима концентрація ксенобіотиків у повітрі, воді, харчових продуктах, яка при щоденному влученні в організм протягом як завгодно тривалого часу не виявляє шкідливого впливу на організм людини.

- ПДД - припустима добова доза при щоденному споживанні, яка не створює негативного впливу на здоров'я людини протягом усього його життя.

- ПДС - припустиме добове споживання, яке являє собою добуток ПДД на вагу тіла споживача.

У цей час відомі наступні види ксенобіотиків:

- токсикологічна група важких металів;

- поліциклічні ароматичні вуглеводні;

- забруднювачі продуктів рослинництва - пестіциди, регулятори росту рослин;

- забруднювачі продуктів тваринництва - антибіотики, гормональні препарати, транквілізатори, антіоксиданти;

- харчові добавки, консерванти, антіоксиданти, нітрити, нітрати, нітрозаміни і ін.;

- природні токсканти - бактеріальні токсини і мікотоксини.

Токсичні елементи. Небезпечну токсикологічну групу становлять важкі метали, до складу якої входити більше двадцяти токсичних важких металів, але вони мають не однаковий ступінь токсичності. По небезпеці їх підрозділяють на три класи. До першого найнебезпечнішого класу відносяться кадмій, ртуть, нікель, свинець, кобальт, миш'як, які є винятково токсичними елементами, до іншого класу відносяться помірковано токсичні - мідь, цинк і марганець, до третього - інші токсичні важкі метали. Тому харчові продукти і продовольча сировина контролюються тільки на вміст кадмію, міді, ртуті, свинцю, цинку, олова, миш'яку в заліза. Свинець і кадмій є потенційно канцерогенними.Важкі метали через ґрунт, повітря в воду попадають у рослини, які мі використовуємо як продовольчу сировину, або як корм для тварин, а потім із продуктами тваринництва попадають в організм людини. Із продуктами харчування в організм людини надходити близько 70 важких металів, які майже всі відносяться до мікроелементів. Деякі з важких металів у невеликих дозах життєво необхідні, тому що беруть участь в обмінних процесах, синтезі речовин, що входять до складу ферментів, вітамінів і ін. Так, цинк, мідь, хром, кобальт,селен, марганець називають «металами життя», тому нормується добова потреба цих елементів у різних груп населення.Вміст важких металів у харчових продуктах і продовольчій сировині не повинен перевищувати припустимі рівні, установлені санітарними правилами і нормами (СаПиН), медикобіологичними вимогами і санітарними нормами якості продовольчої сировини і харчових продуктів № 5061-89. Норми вмісту важких металів у харчових продуктах зазначені також у державних стандартах України. Свинець – один з найпоширеніших токсикантів. Історія його застосування пов'язана з простотою одержання і великою поширеністю в надрах Землі. Свинець широко застосовують у промисловості: при одержанні сурику і свинцевого білила, при виробництві глазурі для покриття керамічного посуду; при виробництві акумуляторів і електрокабелів; у машинобудуванні; в атомній промисловості; при виробництві кришталю, пластмас, пакувальних матеріалів; піротехнічних виробів і ін.У природні води щорічно попадає 500-600 тис.т з'єднань, що містять свинець, в атмосферу викидається і осідає на поверхні Землі - 450 тис.т. Основними джерелами забруднення атмосфери свинцем є вихлопні гази автотранспорту і спалювання кам'яного вугілля. У країнах, де у бензин додають солі тетраетілсвинцю, його вміст у повітрі мінімальне. Щодня в організм людини попадає свинец з різних джерел: з їжею - 0,1-0,5 мг, з водою 0,02мг. Організмом дорослої людини засвоюється до 10 % свинцю, дітей - до 40 %. Із крові свинець надходити в м'які тканини і кістки, де депонується у вигляді трифосфата свинцю. Безпечна для людини ПДД свинцю становить 0,007 мг/кг, ГПК свинцю в питній воді – 0,5 мг/л. Механізм токсичної дії свинцю на організм людини пов'язаний із проникненням його в нервові і м'язові клітини, блокаді білка, інактивації ферментів. Він здатний зруйнувати кровотворну систему і нирки. Свинцева інтоксикація може привести до паралічу і розумової відсталості. Засвоєння свинцю зростає при дефіциті в харчуванні кальцію, фосфору, заліза і пектинів.

Ртуть – небезпечний і високотоксичний елемент, який являє собою отруйну речовину кумулятивної дії, тобто накопичується в рослинах і організмах тварин. Токсичність ртуті залежить від виду утворених нею з'єднань. Найбільш токсичними є з'єднання з коротким ланцюгом - метілртуть, етілртуть і діметілртуть. Механізм токсичної дії ртуті пов'язаний з блокуванням білків, зміною їх властивостей, інактівуванням ферментів.Ртуть порушує обмін аскорбінової кислоти, пірідоксину, кальцію, заліза, міді, токоферолів. Захисний ефект мають цинк і селен, які утворюють з ртуттю нетоксичні комплексні з'єднання. Відповідно до рекомендацій ФАО/ВОЗ безпечним вмістом ртуті у крові прийнято вважати 50-100 мкг/дм³. В організм людини ртуть надходити з рибо-, м'ясо- і молокопродуктами. Риба активно акумулює ртуть і її з'єднання з води, а в молоко- і м'ясопродукти ртуть попадає з кормами. Прісноводні хижі риби містять ртуті від 100 до 500 мкг/кг, прісноводні нехижі - від 80 до 200 мкг/кг, океанічні нехижі - від 300 до 600 мкг/кг. Найбільше великий вміст ртуті виявлений у рибі-шаблі - від 500 до 20 000 мкг/кг.

Риба і гриби здатні синтезувати метілртуть. При варінні риби і м'яса концентрація ртуті в продуктах знижується, тому що ртуть пов'язана з серкувмістними амінокислотами, які руйнуються під дією високих температур, а при варінні грибів вміст ртуті не зменшується, тому що вона пов'язана з аміногрупами азотзмістних з'єднань.

Кадмій широко застосовують у промисловості. У повітря кадмій попадає при спалюванні палива на ТЭЦ; у ґрунт - з добривами суперфосфатом, фосфатом калію і селітрою; багато кадмію втримується в гної, куди попадає по ланцюжкові: повітря - ґрунт - рослина - травоїдна тварина. Деякі солі кадмію застосовують як антисептики у ветеринарії. В організм людини з їжею попадає до 80 % кадмію, з атмосфери через легені - 20 %. З добовим раціоном їжі людина одержує до 150 мкг/кг кадмію. При викурюванні однієї сигарети в легені попадає 1,5-2 мкг кадмію. Подібно ртуті і свинцю кадмій руйнує нирки, блокує сульфгидридні групи білків, інактивуе ферменти, порушує обмін заліза і кальцію, провокує ішемічну хворобу, підвищений тиск, серцеву іниркову недостатність. Дія кадмію нейтралізує аскорбінова кислота, цинк, селен і білки йз серкувмістні амінокислотами.

Алюміній є третім елементом по поширеності і застосуванню в промисловості і повсякденного життя: алюмінієвий посуд, який широко використовується в побуті; на водоочисних станціях воду обробляють сульфатом алюмінію; гидроксид алюмінію входити до складу ліків від геморою, артриту, підвищеної кислотності; як буферна добавка входити до складу аспірину і губної помади.Серед харчових продуктів найбільша концентрація алюмінію у чаї - до 20 мг/г. Алюміній нестійкий до лугів, розчиняється під дією сильних кислот і корродирует під впливом хлору. В алюмінієвому посуді не можна зберігати їжу з підвищеною кислотністю. Перші несподівані дані про токсичність алюмінію були отримані в 70- е роки. Алюміній, який надходить в організм у формі нерозчинного фосфату, частково виводиться з організму через пряму кишку, частково всмоктується в кров і виводиться нирками, але при порушенні роботи нирок він накопичується і приводити до порушення засвоєння кальцію, магнію, фосфору, заліза, що приводить до крихкості кісток і розвитку анемії, іноді до провалу пам'яті, порушенню мови і орієнтації руху.

Миш'як у чистому виді отрутний тільки у високих концентраціях. Він утримується у повітрі, у ґрунті - до 2 мг/кг, у морській воді - до 5 мкг/кг.

Його використовують при виробництві скла, напівпровідників, барвників. Джерелом забруднення навколишнього середовища миш'яком є ТЭЦ мідеплавильні заводі, які працюють на бурому вугіллі. З їжею й водою людина одержує на день 0,05-0,45 мг миш'яку. ПДД миш'яку становить 0,05мг/кг маси тіла споживача їжі. Припустимий рівень миш'яку в продуктах не повинний перевищувати 1мг/кг, смертельна разова доза для людини - 30 мг. Підвищений вміст миш'яку встановлений у ракоподібних і молюсках. Токсичність миш'яку для організму людини пов'язана з блокуванням білків і ферментів.

Діоксіниій диоксинподібні з'єднання. Діоксіни - високотоксичні з'єднання з мутагенними, канцерогенними й тератогенными властивостями. Це побічні продукти виробництва пластмас, пестицидів, паперу і дефоліантів - хімічних речовин, застосовуваних для полегшення механізованого збору врожаю (викликають опадання листів у рослин). У ході в'єтнамської війни 1962-1971р.р. над Південним В'єтнамом розпорошили 57 тис. т дефоліанту, у результаті чого в США спостерігався сплеск онкозахворювань у учасників цих подій.Діоксіни виявлені у відходах металургії, деревообробної, целюлознопаперовий промисловості. Вони утворюються при горінні сміттєвих смітників, синтетичних покриттів і масел. Їхня дія на організм людини сильніше стрихніну, ціанідів, зоману і зарину. Діоксіни накопичуються у воді, ґрунті, мігрують по харчових ланцюжках. Небезпечна концентрація діоксіну виявлена у тваринних жирах, м'ясі, молочних продуктах і рибі. ПДК для діоксінів відсутній, тому що вони є супертоксичними. У всіх країнах миру проводять екологічний моніторинг по діоксінам. У Швеції розробили і впровадили технологію виробництва бездіоксінового паперу, як один з факторів боротьби з діоксінами, у Франції - розробили антидіоксінови фільтри.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні. Це сильні канцерогени, що нараховують більш 200 представників. Утворюються при згорянні нафтопродуктів, вугілля, деревіни, сміття, їжі, тютюну. Чим нижче температура, тім більше їх утворюється. Найбільш активним і досить широко розповсюдженим є ізапирен. Він є складеним компонентом сажі і смоли, входити до складу полімерних пакувальних матеріалів, які забруднюють харчові продукти. Наприклад, у жир молока попадає до 95 % ізопирену, який входити до складу парафинопаперових пакетів і склянок. Висока концентрація його виявлена у тютюновому димі. З їжею людина одержує до 0,006 мг на рік. Встановлене, що ГПК изопирена в їжі становить 0,1 мкг/ кг, у воді - 0,005 г/л, у ґрунті - 0,2 мг/кг. Ізопирен виявлений у хлібі, овочах, обсмажених зернах кави, копченостях, його вміст залежить від способу технологічної і кулінарної обробки.

Забруднення речовинами, застосовуваними у рослинництві. Залишки сільськогосподарських отрутохімікатів - значна група забруднювачів - це пестициди, регулятори росту рослин, засоби проти проростання, засоби для прискорення дозрівання плодів.

Пестициди – це речовини різної хімічної природи і призначення, які застосовують у сільськогосподарському виробництві для захисту рослин і тварин від шкідників, хвороб і бур'янів. Пестициди по хімічній природі діляться на класи (фосфорорганичні, хлорорганичні і ін. Світове виробництво пестицидів становить більш 2 млн. т на рік і постійно збільшується. В Україні дозволено використовувати близько 300 видів пистицидів. Залежно від ступеня небезпеки для людей і тварин пестициди підрозділяють на високотоксичні - 50-200 мг/кг, середнетоксичні - 200-1000, малотоксичні - понад 1000 мг/кг; по накоплююні (акумуляції) у харчових продуктах: на сверхаккумулятивні, з вираженою, помірною і слабко вираженою акумуляцією; по стійкості їх підрозділяють на дуже стійкі (час розкладання понад 2 років), стійкі (час розкладання від 6 місяців до 2 років), умереностійкі (час розкладання від 1 до 6 місяців), малостійкі (час розкладання до 1 місяця). Деякі хлорорганічні пестициди дуже стійкі і можуть зберігатися в ґрунті і харчових продуктах від 4 до 12 років. ДСД пестецидов становить від 0,01 до 0,1 мг/кг маси тіла людини.Використання широке відомого пестициду ДДТ (інсектицид) в 60-і роки заборонили у зв'язку з його високою летючістю, стійкістю до руйнування с сверхтоксичністю для живих організмів. З 1989 р у нашій країні діє автоматизований моніторинг за інформацією про рівень пестицидів у продуктах харчування, але він дозволяє визначити всього 154 виду пестицидів. За останній час відзначений ріст вмісту пестицидів у картоплі, цибулі, капусті, помідорах, ставковій рибі і молоці. Істотне значення у процесі звільнення рослинних продуктів харчування від залишків пестицидів має технологічна обробка, яка зменьшуе кількість пестицидів завдяки механічної, обробці (мийка, різання, видалення шкурки) і термічному впливу з використанням високих температур

Нітрати, нітрити, нітрозамини. Це солі азотної кислоти, які є нормальним продуктом обміну будь-якого живого організму. В організмі людини утворюється і використовується в обмінних процесах більш 100 мг нітратів на добу. Нітрати не мають вираженої токсичності, але влучення в організм дози у кількості 1-4 г викликає отруєння організму.Нітрати широко поширені в природі. При споживанні в підвищеній кількості нітрати в трав'яному тракті частково відновлюються до нітритів, взаємодіють із гемоглобіном крові, утворюючи метгемоглодин, який не здатний зв'язувати і переносити кисень. 1 мг нітриту натрію може перетворити в метгемоглобін близько 2000 мг гемоглобіну. Хронічний вплив нітратів приводити до зменшення засвоюваності вітамінів і зниженню захисних сил організму. Основним джерелом попадання нітратів і нітритів в організм є вода, рослинні, м'ясні і молочні продукти. У невеликій кількості нітрати і нітрити додають у ковбаси як харчову добавку для додання рожевого фарбування, тому що міоглобін, який утворюється при цьому, зберігає червоний кольор навіть після теплової обробки. Безпечна для людини добова доза нітратів у перерахуванні на нітратіон становить 5 мг на 1 кг ваги тіла, а у питній воді - 45 мг/л. Знизити вступ нітратів з їжею можна за рахунок використання частин рослинної сировини з мінімальним змістом нітратів, шляхом механічного очищення поверхневих шарів і витримування у воді, краще подкисленной, близько 30 хв. З нітритів і нітратів у присутності амінів можуть утворюватися N-нітрозоамини, яким властива концерогена активність (сприяють виникненню ракових пухлин) і мутагенні дії. З добовим раціоном їжі в організм людини попадає приблизно 1 мкг, з питною водою - 0,01 мкг, з повітря - 0,03 мкг нитро сполук. Крім того, у результаті технологічної переробки харчової сировини (інтенсивна теплова обробка, тривале зберігання, копчення, соління і ін.) утворюється широкий спектр нитросполук.Знизити концентрацію нітросполук в організмі можна шляхом збагачення харчового раціону аскорбіновою кислотою, а також додаванням продуктів, утримуючих танін.

Регулятори росту рослин – це сполуки різної хімічної природи, які впливають на процеси росту і розвитку рослин, урожайність і зберігання рослинної харчової сировини. Вони діляться на дві групи: природні - природні компоненти рослинних організмів (фітогормони не безпечні для людини) і синтетичні - одержувані хімічним або мікробіологічним шляхом, які виявляють негативний вплив на організм людини (як ксенобіотики вони стійкі до руйнування).

Забруднювачі продуктів тваринництва. Для підвищення продуктивності тварин, профілактики захворювань, збереження кормів широко застосовують лікарські і хімічні препарати. Це антибактеріальні речовини: антибіотики, гормональні препарати, транквілізатори, антіоксиданти і ін. У харчових продуктах можуть зустрічатися антибіотики, які мають різне походження. Антибіотики використовують не тільки для лікування і профілактики багатьох інфекційних і незаразних хвороб, але і для стимулювання росту і відгодівлі тварин, підвищення їх продуктивності.

Антибіотики підрозділяються на: а) природні, які втримуються в натуральних продуктах (молоко, мед, цибуля, яєчний білок, часник, фрукти, пряності); б) речовини з антибіотичною дією, які утворюються в результаті виробництва харчових продуктів, наприклад, виникають у процесі ферментації сирів; в) антибіотики, які попадають у продукти при лікувально-ветеринарних заходах і переходять в продукти тваринництва; г) використовувані як біостимулятори і як консерванти, які додають у корм для поліпшення засвоюваності кормів і стимуляції росту; д) антибіотики-консерванти, які додаються у харчові продукти для попередження їх псування (у деяких країнах це робити заборонене).

Гормональні препарати додають для поліпшення засвоєння кормів і інтенсифікації росту тварин. Синтетичні анаболіки дуже ефективні, тому що накопичуються в організмі і стійкі до метаболізму. Вони стабільні при готуванні їжі і, потрапляючи в організм людини, можуть викликати дисбаланс у його обміні речовин.

Транквілізатори - заспокійливі засоби, використовуються для попередження стресів у тварин.

Антіоксиданти - добавки, використовувані для захисту кормів від окиснення. Антіоксиданти входять до складу пакувальних матеріалів для пластівців із зернових, кексів, шоколадних виробів у кількості до 0,5 г на 1 кг упакування. Для них встановлені ДСП - 3 г/кг маси тіла. Систематичне вживання продуктів харчування, забруднених антибіотиками, гормональними препаратами і транквілізаторами, приводити до захворювання дисбактеріозом.

Природні токсиканти. Це різні бактеріальні токсини і мікотоксини, що забруднюють сировину і харчові продукти, які викликає харчові отруєння. Тому питання, пов'язані з безпекою продовольчої сировини і харчових продуктів регулюються мікробіологічними показниками якості, установленими гранично припустимими нормами змісту бактерій і продуктів їх життєдіяльності, які діють у цукровому, хлібопекарському, консервному і ряді інших харчових виробництв.

До бактеріальних токсикантів відносяться стафілококи - активно розбудовуються у кондитерських кремах, молоці, м'ясі і продуктах їх переробкі. Збудники ботулізму вражають овочеві, рибні, м'ясні консерви. Вони розбудовуються у анаэробних умовах, проявляють стійкість у середовищі з низькою кислотністю і при низьких температурах, але знищуються у процесі стерилізації консервованих продуктів. Небезпечними для організму людини є виділювані ними токсини - продукти життєдіяльності, які викликають гострі отруєння і можуть привести навіть до смертельного результату.

Мікотоксини (грибна отрута) – найсильніший канцероген, виділюваний цвілевими грибами, яких відомо до 250 видів. Ці отрути є продуктами метаболізму самих грибів. Токсини в мікродозах, здатні диффузировать углиб продукту. Мікотоксини є стійкими до звичайної кулінарної і технологічної обробки, знищуються при стерилізації. Вони утворюються, синтезуються і розбудовуються при температурах від 12 до 42 ^оС, виявляють гостру токсичну дію на печінку.

Для детоксикации продовольчої сировини і харчових продуктів застосовують механічні, фізичні і хімічні методи. Механічні методи - це сортування ручне або механізована, фізичні - це тверда термообробка (автоклавировання, озонування, ультрафіолетове опромінення), хімічні методи - це обробка сильними кислотами і лугами. Але всі ці методи мають свої недоліки: механічні і фізичні - не дають високого ефекту, хімічні - руйнують корисні конпоненти.

 

Контрольні питання

1. Шляхи забруднення сировини і харчових продуктів ксеньбіотиками

2. Природні компоненти їжі, що проявляють небезпечну дію на організм людини. Антиаліментарні фактори натуральних харчових продуктів

3. Вплив чужорідних речовин на організм і токсикологічні критерії. Види і характеристика чужорідних речовин

 

Питання до екзамену

1.Характеристика понять інновація і інноваційна діяльність

2. Основні функції інновацій

3.Характеристика інноваційного проекту

4. Структура і характер проектів інноваційної діяльності

5.Принципи збагачення харчових продуктів

6. Критерії вибору збагачуваного продукту і принципи реалізації його збагачення

7.Характеристика функціональних продуктів харчування

8.Історія розвитку виробництва ФП у світі

9. Основні якості функціональних продуктів

10.Загальна класифікація продуктів для дитячого харчування

11.Класифікація і характеристика молочних сумішей

12.Характеристика і класифікація консервованої продукції

13.Характеристика і класифікація харчоконцентратний продукції

14.Характеристика геронтології.

15. Особливості харчування людей літнього віку.

16.Теорії старіння.

17.Продукти з антивіковими властивостями.

18.Сучасний стан спортивного харчування.

19.Види спортивного харчування.

20.Особливості спортивного харчування.

21.Вибір харчування і головний принцип харчування.

22.Сучасний стан хлібопекарської промисловості України

23.Особливості хлібопечення за рубежем.

24.Хліб- як обрядовий символ

25.Пріоритетні напрямки розвитку сучасного хлібопечення

26.Сучасний стан кондитерської промисловості України.

27.Пріоритетні напрямки розвитку кондитерської галузі України.

28.Особливості харчування і кулінарні звички стародавніх греків

29.Особливості харчування і кулінарні звички древніх римлян

30.Особливості харчування і кулінарія середньовіччя.

31.Особливості харчування і кулінарія древніх слов'ян

32.Традиції царського застілля в Київській Русі