Токсические соединения, образующиеся в продуктах питания и организме человека

Министерство здравоохранения  Республики Беларусь 
Учреждение образования Гродненский государственный медицинский университет 
Кафедра общей гигиены и экологии

 

 

 

 

 

 

 

Контролируемая самостоятельная  работа на тему: « Токсические соединения, образующиеся в продуктах питания и организме человека»

 

 

 

 

 

 

 

 

Подготовила студентка 2-го курса лечебного факультета  
26-ой группы Колесникова Анастасия Юрьевна

 

 

Г. Гродно, 2013

 

Оглавление

Экологические проблемы питания 3

Классификация веществ, загрязняющих пищевые продукты 4

Характеристика отдельных групп токсинов Микотоксины 7

Загрязнение пестицидами и гербицидами 10

Нитраты и нитриты 10

Консерванты и антиокислители 12

Влияние тяжелых металлов на организм человека 14

Соединения, образующиеся при хранении и переработке пищевых продуктов 15

КОРОТКО О ГЛАВНОМ 17

Список литературы: 18

 

Экологические проблемы питания

Проблема отрицательного влияния загрязнения окружающей среды на здоровье человека становится все более острой. Она переросла  национальные границы и стала глобальной. Интенсивное развитие промышленности, химизация сельского хозяйства приводят к тому, что в окружающей среде появляются в больших количествах химические соединения, вредные для организма человека. Вместе с тем успехи науки позволяют регулировать содержание этих вредных веществ и доводить их концентрацию до безопасных величин. Это касается как всей окружающей среды, так и отдельных пищевых продуктов. Известно, что значительная часть чужеродных веществ поступает в организм человека с пищей. Поэтому широкая информация населения и специалистов о загрязняющих веществах в продуктах питания имеет большое практическое значение. Благодаря успехам медицинской науки и профилактическим мероприятиям многие инфекционные болезни, ранее широко распространенные и сокращавшие среднюю продолжительность жизни, утрачивают свою ведущую роль. В настоящее время все большее значение приобретают различные вредные факторы, способствующие распространению таких заболеваний, как рак, сердечно-сосудистой системы, диабет, болезни желудочно-кишечного тракта, печени и др., появление которых связано с условиями современной жизни. Не последнюю роль в этом играет недоедание, переедание и качество пищевых продуктов. Наличие в пищевых продуктах загрязняющих веществ, не обладающих пищевой и биологической ценностью или токсичных, угрожает здоровью человека. Естественно, что эта проблема, касающаяся как традиционных, так и новых продуктов питания, стала особенно острой в настоящее время. Понятие "чужеродное вещество" стало центром, вокруг которого до сих пор разгораются дискуссии. Всемирная организация здравоохранения и другие международные организации вот уже около 40 лет усиленно занимаются этими проблемами, а органы здравоохранения многих государств пытаются их контролировать и внедрять сертификацию пищевых продуктов. Загрязняющие вещества могут попадать в пищу случайно в виде контаминантов-загрязнителей, а иногда их вводят специально в виде пищевых добавок, когда это, якобы, связано с технологической необходимостью. В пище загрязняющие вещества могут в определенных условиях стать причиной пищевой интоксикации, которая представляет собой опасность для здоровья человека. При этом общая токсикологическая ситуация еще больше осложняется частым приемом других, не относящихся к пищевым продуктам веществ, например лекарств, попаданием в организм чужеродных веществ в виде побочных продуктов производственной и других видов деятельности человека через воздух, воду, потребляемые продукты и медикаменты. Химические вещества, которые попадают в продукты питания из окружающей нас среды, создают проблемы, решение которых является насущной необходимостью. В результате этого необходимо оценить биологическое значение угрозы этих веществ для здоровья человека и раскрыть ее связь с патологическими явлениями в организме человека. Окончательным подтверждением опасности или безопасности чужеродного вещества является многолетнее токсикологическое испытание на животных, наиболее близких к человеку по биохимическим параметрам. Хорошие, плодотворные результаты дает международное сотрудничество в этой области, которое поощряют ВОЗ и ФАО.

Классификация веществ, загрязняющих пищевые продукты

В законе о пищевых продуктах  в ГДР еще в 1962 г. были определены следующие понятия. Чужеродными веществами называют такие вещества, которые по своим свойствам и количеству, а также по своей природе или вследствие способов физической обработки продуктов не свойственны этим продуктам, но употребляются вместе с ними в качестве их составной части во время еды, питья, в процессе курения или нюхания. Загрязняющими соединениями называют вещества, оказывающие токсикологическое или биологическое воздействие на организм человека.  
Чужеродные вещества, по данным Л. Росивал, Р. Энгст и А. Соколой, классифицируют на специально добавленные и случайно содержащиеся в продуктах питания.  
Специально добавленные вещества. Они являются составными частями пищевых продуктов и предназначены для употребления. К важнейшим веществам из этой группы относятся вещества с антимикробным действием (химические средства консервирования, антибиотики), пищевые красители, вкусовые ингредиенты и вещества, улучшающие товарный вид и способствующие сохранению пищевых продуктов.  
Случайно содержащиеся в продуктах соединения. Они попадают в продукты в виде загрязнений из сырья, тары или в результате обработки, и присутствие их в пищевых продуктах не является обязательным. К ним относятся остатки вспомогательных материалов, применяемых при получении или переработке пищевых продуктов, но не предназначенных быть их составными частями. В большинстве случаев имеются в виду посторонние примеси химической природы.  
Загрязнения из окружающей среды. К ним относятся радиоактивные и ядовитые отходы промышленности, транспорта и домашнего хозяйства, попадающие через воздух, воду и почву в продукты питания или проникающие в них при хранении.  
Загрязнения компонентами упаковочных материалов – загрязнения от металлической тары (свинец, олово), от пропитанной бумаги или от дерева. Такие загрязнения часто переходят в продукты питания. В последнее время все больше применяются синтетические полимерные материалы, которые выделяют в пищевые продукты непрореагировавшие соединения или исходные компоненты. Кроме того, они иногда придают продуктам не свойственные им вкус и запах.  
 
Загрязнения микроорганизмами. Эта проблема усугубилась, когда установили, что плесень содержит высокотоксичные соединения (микотоксины). Бактериальные токсины, такие как токсин Cl.botulinum и другие продукты обмена ряда патогенных микроорганизмов, могут представлять собой смертельную опасность для человека. Установлена токсичность условно патогенных микроорганизмов, таких как кишечная палочка, молочнокислый стрептококк. Однако исследования в этой области только начинаются.  
Остатки сельскохозяйственных ядохимикатов (удобрений). Они представляют собой наиболее значительную группу загрязнителей, так как присутствуют почти во всех пищевых продуктах. Пестициды и гербициды, проникающие в продукты в результате мероприятий по защите растений и борьбе с вредителями, или удобрения, поступающие в растения из почвы, подвергаются часто биохимическим превращениям, что затрудняет их обнаружение и осложняет раскрытие механизма их воздействия на организм человека (образование метаболитов из пестицидов, образование нитрозаминов из азотных удобрений). Минеральные вещества, содержащиеся в химических удобрениях, могут существенно влиять на качество продуктов и их питательную ценность, например, вследствие изменения рН среды. Это относится также к запаху и вкусу, которые при обработке ядохимикатами и удобрениями претерпевают нежелательные изменения, например при обработке картофельных клубней техническим гексахлорциклогексаном меняется вкус и запах картофеля. Однако это вовсе не означает, что нужно полностью отказаться от использования химических средств в сельском хозяйстве.  
Загрязнения, связанные с лечением животных. Введение в корм антибиотиков и психофармакологических препаратов приобретает все большее значение в животноводстве. Однако эти препараты могут оказывать действие и на организм человека. Антибиотики, антимикробные вещества и успокаивающие средства, поступая с продуктами питания, воздействуют на микроорганизмы толстого кишечника и способствуют развитию у человека дисбактериоза, а также привыканию патогенных микроорганизмов к этим антибиотикам.  
Прочие загрязнения. Имеется ряд трудно поддающихся классификации химических препаратов, например, моющие средства или другие санитарные препараты, которые попадают в пищу в виде следов.  
Вторичные продукты. Они могут появляться вследствие химических и термических процессов, при облучении и применении биологических методов обработки пищевых продуктов. В результате изменения составных элементов пищи образуются продукты термической деструкции жиров, продукты реакции Майяра, наличие которых в пище нежелательно.  
Однако такая классификация чужеродных веществ не всегда правомерна с точки зрения воздействия на организм человека. Ведь нитриты могут случайно попасть в мясо при кормлении животных нитратными кормами, а могут быть специально добавлены в колбасу для придания ей цвета. Но воздействовать на организм человека они будут одинаково.  
Другая классификация загрязняющих веществ предлагается в зависимости от химической природы соединений и их воздействия на организм человека. Все загрязняющие соединения разбиты на девять групп.  
К первой группе относят радионуклиды, которые могут попасть в пищевые продукты случайно или в результате специальной обработки. Особенно остро встала проблема загрязнения пищевых продуктов после аварии на Чернобыльской атомной станции.  
Ко второй группе относят тяжелые металлы и другие химические элементы, которые в концентрациях выше физиологической потребности вызывают токсическое или канцерогенное воздействие на организм человека. Основную массу загрязняющих тяжелых металлов и соединений составляют: фтор, мышьяк, алюминий, а также хром, кадмий, никель, олово, медь, свинец, цинк, сурьма и ртуть. 
К третьей группе относят микотоксины – соединения, накапливающиеся в результате жизнедеятельности плесневых грибов. Как правило, грибы развиваются на поверхности пищевых продуктов, а продукты их метаболизма могут проникать и вовнутрь. На сегодня известно свыше 100 микотоксинов, но наиболее известны - афлатоксины и патулин.  
В четвертую группу включают пестициды и гербициды. Эти соединения используются для защиты растений в сельском хозяйстве и попадают чаще всего в пищевые продукты растительного происхождения. В настоящее время известно более 300 наименований пестицидов и гербицидов. Обычно определяют два – пять наиболее применяемых в данном регионе.  
В пятую группу относят нитраты, нитриты и их производные нитрозамины. Соединения азотной и азотистой кислот в нашем организме не метаболируются, поэтому их поступление приводит к нарушению биохимических процессов в организме в виде токсических и канцерогенных проявлений.  
К шестой группе загрязняющих веществ относят детергенты (моющие средства). При переработке пищевых продуктов используют оборудование из нержавеющей стали. После каждой рабочей смены оборудование (особенно в молочной и консервной промышленности) моют с применением каустической соды или других моющих средств. При плохом ополаскивании оборудования первые порции пищевой продукции будут содержать детергенты.  
В седьмую группу загрязняющих веществ относят антибиотики, антимикробные вещества и успокаивающие средства. Эти соединения, поступая с продуктами питания, воздействуют на микроорганизмы толстого кишечника и способствуют развитию у человека дисбактериоза, а также привыканию патогенных микроорганизмов к этим антибиотикам.  
К восьмой группе относят антиоксиданты и консерванты. Эти вещества используют для продления срока хранения пищевых продуктов, за счет блокирования химических и биохимических процессов. При поступлении в организм человека данные соединения блокируют отдельные биохимические процессы, либо воздействуют на бифидобактерии желудочно-кишечного тракта человека. Это способствует развитию дисбактериоза.  
В девятую группу загрязняющих веществ входят соединения, образующиеся при длительном хранении или в результате высокотемпературной обработки пищевых продуктов. К ним относят продукты химического разрушения сахаров, жиров, аминокислот и продукты реакций между ними. Эти простые и комплексные соединения организм человека не может метаболировать, что приводит к накоплению этих соединений в печени человека, а возможно и к нарушению биохимических процессов в организме.  
Загрязняющие вещества пищевых продуктов можно классифицировать также по характеру действия на организм человека, токсичности и степени опасности. По характеру действия различают вещества, оказывающие общее действие (раздражающее, аллергическое, канцерогенное), и вещества, действующие на определенные системы и органы (нервную и кроветворную системы, печень, желудочно-кишечный тракт и т.д.). 

Характеристика отдельных групп токсинов 
Микотоксины

Микотоксинами называют ядовитые продукты обмена веществ (метаболизма) плесневых грибов, образующиеся на поверхности пищевых продуктов и кормов. Эти токсины могут попадать и внутрь продуктов. Плесневые грибы - повсеместно распространенные микроорганизмы. Их роль в возникновении порчи при хранении известна точно так же, как и их применение в ферментативных процессах при изготовлении отдельных видов сыров или при микробиологическом синтезе лимонной кислоты и пенициллина. Токсичность заплесневелых пищевых продуктов и кормов известна сравнительно давно. Одной из разновидностей грибкового токсикоза является так называемый эрготизм - заболевание, распространенное в начале века вследствие использования для выпечки хлеба муки, зараженной спорыньей. Причина этого заболевания долгое время была не выявлена. Однако теперь известно, что микотоксины могут воздействовать на организм человека и животных. Известно около 240 токсичных плесневых грибов. Из плесеней, развивающихся на пищевых продуктах, примерно 60-75% следует рассматривать как токсичные. На сегодня известно свыше 100 микотоксинов.

Афлатоксины. Первое исследование по микотоксинам было проведено в 1960 г. в связи с загадочным массовым падежом 100 000 индюшек в Великобритании. Причиной этой болезни явился токсин плесневых грибов, попавший в корм с заплесневелой мукой из арахиса. Это соединение было названо "Афлатоксин". Самый крупный случай очевидного афлатоксикоза произошел осенью 1974 г. в нескольких деревнях Индии. Было поражено около 400 человек и более 100 умерли от поражения печени. Важной составной частью рациона питания населения этих деревень была кукуруза, зараженная афлатоксинами в количестве от 0,25 до 15,6 мг/кг массы продукта. При остром афлатоксикозе в первую очередь поражается печень, где отмечается дегенерация паренхиматозных клеток, геморрагия и пролиферация в желчных протоках, затем нарушаются функции нервной системы, сопровождающиеся судорогами, параличом, атаксией. Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus - продуценты афлатоксинов, широко распространены в окружающей среде. Обычно они находятся в почве и заражают произрастающие на ней продовольственные культуры. Поэтому не удивительно, что арахис, созревающий в почве и имеющий шероховатую поверхность, всегда заражен этими и другими грибами. Афлатоксины, как и все другие микотоксины, попадают в пищевые продукты из следующих источников:

1) из видимо заплесневелого  сырья;

2) из сырья без видимой  плесени;

3) из растительных продуктов,  в которых присутствие плесени  не доказано;

4) из продуктов животного  происхождения, в которых наличие  афлатоксинов обусловлено характером корма;

5) из продуктов ферментации.

1. Сырье с заметной  плесенью (видимо заплесневелое  сырье). Сильно пораженные плесенью продукты растительного происхождения не представляют собой значительного интереса, так как обычно мы не употребляет их в пищу. При развитии плесени в мешках с мукой, зерном, в силосе возникает возможность попадания плесени в корм животных. В России встречается кормление животных силосом с плесенью, что приводит к попаданию афлатоксинов в мясо и молоко.

2. Сырье без  видимой плесени. К этой группе относятся плоды, на которых между семядолями может появиться плесень. Например, арахис или чечевица, орехи в скорлупе, косточковые плоды, ядра персиковых и абрикосовых косточек, миндаль, каштаны или мускатные орехи нередко содержат не - замеченную, образующую афлатоксины, плесень. При исследовании 200 т фисташек без видимых очагов плесени обнаружили от 74 до 258 мкг/кг афлатоксина В1. Лесные орехи (лещина, фундук) без видимой плесени могут содержать в скорлупе до 50 мкг афлатоксинов. Афлатоксины в пораженном сырье распределены неравномерно. Например, в партии арахиса менее 0,5% ядер были заражены продуцентами афлатоксинов, из них отдельные содержали до 900 мкг/кг. По российским нормам доза афлатоксина В1 не должна превышать 0,005 мг/кг продукта, в ФРГ - 0,01, а в США - до 0,02 мг/кг.

3. Растительные  продукты, в которых присутствие  плесени не установлено. Поверхностный налет плесени легко удаляется, а при хорошей очистке сырья мицелий и жизнеспособные споры могут почти или вовсе отсутствовать. Однако в таком сырье и изготовленных из него продуктов могут содержаться токсины. Дело в том, что в процессе переработки афлатоксины не разрушаются, в лучшем случае при сортировке удаляются наиболее пораженные, измененные участки или частицы продукта. Поэтому целенаправленное исследование сырья или продуктов на наличие афлатоксинов и других токсинов позволяет обнаружить "замаскированные" микотоксины. Имеются данные о присутствии афлатоксинов в пасте из арахиса (ореховом масле), белом вине, в сухом концентрате супа из гороховой муки и в пшеничной муке и даже пироге с фруктами.

4. Присутствие  афлатоксинов в продуктах животного  происхождения в зависимости  от состава корма. Находящийся в корме дойных коров афлатоксин В1 частично (до 0,1 - 0,8%) выделяется с молоком в виде афлатоксина М1. В 69% проб сухого обезжиренного молока и 64% сухого цельного молока обнаруживали содержание афлатоксина М1 до 4 мкг/кг. Проводили специальные исследования по кормлению свиней кормом, содержащим афлатоксин В1 в количестве 500 мкг/кг. Наибольшая концентрация афлатоксинов была обнаружена в печени (137 мкг/кг) и в почках (54 мкг/кг). Мышечная и жировая ткань содержали следы афлатоксинов. 

Загрязнение пестицидами и гербицидами

В настоящее время ядохимикаты  широко используются как эффективное  средство борьбы с вредителями и  болезнями растений, как средство защиты животных от эктопаразитов и т.д. Ядохимикаты также применяются для борьбы с грызунами, переносчиками заразных болезней (энцефалит, малярия, сыпной и возвратный тифы, сонная болезнь и многие другие). Причиной отравления человека и животных ядохимикатами является попадание их в пищевые продукты и воду. Особенно опасны для человека и животных те ядохимикаты, которые длительно сохраняются в почве, воде, растениях и некоторых других объектах. По производственному назначению пестициды относятся к таким основным группам:

• гербициды - вещества и препараты, уничтожающие сорняки (агалон, акрил, алахлор и многие другие);
• инсектициды - убивают вредных насекомых (абат, алдрин, амбуш и др.);
• фунгициды - уничтожают вредоносные грибы (афос, арцерид, бордоская жидкость и др.);
• регуляторы роста - стимулируют рост растений или тормозят рост в высоту (А-1, алар, гидрозит малеиновой кислоты, декстрел и др.);
• протравители семян - химические средства обеззараживания семенного материала (бронокот, гексахлорбензол, киномет 15 и др.);
• дефолианты - вызывают опадение листвы у растений. Применяют их для облегчения машинной уборки хлопчатника и других сельскохозяйственных растений (гидрол, дропп, кампозан и др.);
• фумиганты - пестициды, применяемые в газо - или парообразном состоянии (бромистый метил, дихлорэтан, метиллилхлорид и др.);
• моллюскоциды - химические средства уничтожения улиток и слизней, повреждающих сельскохозяйственные культуры. Применяют для обработки зерновых и овощных культур, садов, пастбищ и водоемов (метальдегид и др.);
• ратициды - химические средства уничтожения мышей и крыс (препарат 242-хлорпикрин и др.);
• репелленты - отпугивают преимущественно насекомых, грызунов, птиц. Наиболее широко их используют против кровососущих насекомых, мух и клещей (оксамат и др).

Нитраты и нитриты

Нитраты и нитриты содержатся в растениях  в качестве нормальных метаболитов или накапливаются в результате нерационального использования азотных удобрений. За последние годы неоднократно наблюдались случаи цианоза (метгемоглобинемии) у грудных детей, которых кормили свежим или консервированным шпинатом. Отмечены серьезные токсикации при употреблении арбузов, земляники, редиса, огурцов с высоким содержанием нитратов. В литературе встречается успокаивающая информация, что для взрослого организма нитраты не представляют особого риска. Содержание нитратов в пищевых продуктах для детей не должно превышать 50 мг/кг, а для взрослого организма - от 70 до 1400 мг/кг. Но ведь дети не питаются отдельно от взрослых. Особенно часто появляется диспепсия, вызванная нитратным отравлением, у грудных детей. Однократное введение 100-150 мг нитритов вызывает у человека покраснение кожи лица, снижение артериального давления, учащение пульса, ощущение шума в голове. При введении 300 мг отмечается обильное потение, синюшность кожи, одышка, головокружение, а иногда - преходящее расстройство зрения. Нитрит и нитрат калия или натрия применяются как добавка при посоле мяса и мясных продуктов для сохранения красного цвета. При посоле красный мясной краситель - миоглобин, превращающийся при кипячении в серо-коричневый метмиоглобин, реагирует с нитритами, образуя красный нитрозомиоглобин. Это соединение, придающее мясным изделиям типичный красный цвет соленого мяса, не изменяется при кипячении и более устойчиво, нежели миоглобин, к воздействию кислорода воздуха. Наряду со стабилизацией окраски нитраты и нитриты совместно с поваренной солью оказывают консервирующее действие. Их применяют исключительно в виде так называемых посолочных смесей, состоящих из поваренной соли и небольших количеств нитритов и нитратов. Наблюдались тяжелые, иногда групповые, интоксикации различными колбасными изделиями, содержавшими, вследствие ошибочного применения, большие концентрации нитритов - от 200 до 6570 мг/кг продукта. Описаны случаи нитритной метгемоглобинемии при употреблении рыбы, обработанной нитритом натрия. Описаны также случаи острых отравлений нитратами, связанных с ошибочным употреблением их вместо поваренной соли. Существует мнение, что нитриты могут вызывать развитие опухолей, а также, что нитриты, уменьшая содержание витаминов в органах, снижают устойчивость организма к действию онкогенных факторов. При введении нитратов через желудочно-кишечный тракт организм человека в 2,5 раза более чувствителен, чем многие лабораторные модельные животные. Поэтому результаты исследований по токсичности нитратов и нитритов на организмы животных неадекватны для организма человека. Было установлено, что длительное применение нитратов во время беременности приводило к аномалии развития плода: гематомы, нарушение развитие костной ткани. С помощью радиобиохимических исследований установлено, что мишенью действия больших доз нитратов являются ядра печеночных клеток и нуклеиновый обмен.