Контаминанты – это нежелательные микроорганизмы или соединения, обладающие большой биоактивностью (аллерген, мутаген, канцероген, токсин, ксенобиотик), либо радиоактивные вещества, присутствие которых в пищевых продуктах несвойственно.
Химические контаминанты
1) Тяжелые металлы
Кадмий (Cd) – в чистом виде в природе не встречается, это сопутствующий продут при рафинировании Zn и Cu, его много в минеральных удобрениях, навозе.
Источники загрязнения им: кадмированная арматура, пластмасссы, 1,5÷2,0 мкг Cd обнаружено в сигаретах (у курящих уровень кадмия в крови и почках выше).
Потребление кадмия в норме составляет 150 мкг/кг в сутки. При больших значениях потребления проявляется токсичное, эмбриотропное и канцерогенное действия. ПДКCdв воде ≈ 0,01 мг/дм3, ДСД ≈ 1 мкг/кг массы тела в сутки.
Распространен Cd в зерновых (28÷95 мкг/кг), грибах (100÷500 мкг/кг), яйцах (23÷250 мкг/кг).
Свинец (Pb) – опасный токсикант, содержащий в земной коре и поступающий с промышленных предприятий в атмосферу (около 4,5·105 т/год). Не относится к жизненно необходимым элементам и является веществом с кумулятивными свойствами. Наиболее токсично окрашенными являются арсенат свинца Pb3(AsO4)2 (инсектицид) и тетраэтилсвинец Pb(CH3CH2)4 (антидетонатор в бензине).
«Богаты» соединениями свинца овощи (до 1,6 мг/кг), крупы (до 3 мг/кг).
Норма свинца в воде составляет менее 0,03 мг/кг, в воздухе – менее 1,5 мкг/м3. Содержание в организме на уровне нормы ≈ 120 мг/ 70 кг тела. ПДКPbв воде ≈ 0,05 мг/л, ДСД ≈ 0,007 мг/кг массы тела в сутки.
Токсичное действия Pb заключается в том, что он ингибирует важные ферменты, приводящие к раковым заболеваниям и образованию лактатов свинца в мышцах, тем самым препятствуя проникновению кальция в организм.
Содержание в земной коре составляет ≈ 0,5 мг/кг, в морской воде – около 0,03 мкг/кг. Распределяется ртуть в результате переносов ее паров от наземных источников в мировой океан и циркуляции соединений Hg, образующихся в процессе жизнедеятельности организмов.
Мышьяк (As) – содержится в элементарном виде или в виде арсенидов (As3-) и арсенсуфидов (As2S3 и As4S4) в морской воде ≈ 0,5 мкг/кг, земной коре ≈ 2 мг/кг. Больше всего соединений мышьяка содержатся в рыбах и морепродуктах.
Основную опасность представляет техногенное загрязнение мышьяком окружающей среды заводами по переработке цветных металлов и бурого угля. Другими источниками загрязнения природы соединениями мышьяка являются продукты животноводства, содержащие в себе лечебные препараты с мышьяком (осарсол, амипарсом), акарициды (препарат против клещей: арсенат натрия Na3AsO4), противоглистные средства (арсенат олово и марганца).
Уровень мышьяка в продуктах питания составляет: в овощах – до 1,0 1 мг/кг, в зерновых – до 1,2 мг/кг, в печени – до 2 мг/кг; в гидробионтах – высокий уровень As.
Соединения мышьяка обладают высокой степенью аккумуляции, они чрезвычайно опасны и токсичны. ПДКAsв моче ≈ 1 мг/л, ДСД ≈ 0,05 мг/кг массы тела в сутки или ≈ 3 мг/сутки для взрослых. Мышьяк накапливается в организме в эктодермальных тканях, вызывает интоксикацию организма и злокачественные новообразования.
Ртуть (Hg) – самый высокотоксичный элемент, обладает способностью накапливаться в организме растений, животных и человека. В природе находится в трех состояниях: Hg0, (Hg-Hg)2+ и Hg2+. Имеет хорошую растворимость и высокую летучесть, из-за чего хорошо распространяется в окружающей среде.
Содержание в земной коре составляет ≈ 0,5 мг/кг, в морской воде – около 0,03 мкг/кг. Распределяется ртуть в результате переносов ее паров от наземных источников в мировой океан и циркуляции соединений Hg, образующихся в процессе жизнедеятельности организмов. Испарение происходит за счет использования ртутных соединений в промышленности и в быту: амальгамной металлургии, медицине и стоматологии, использование антисептика каломели Hg2Cl2, раствора сулемы HgCl2 для дезинфекции ртутной серной мази при кожных заболеваниях, фунгицидов (алкилирование соединений ртути) для протравливания семян.
Фоновое содержание ртути в продуктах: в фруктах до 124 мкг/кг, в зерновых до 103 мкг/кг, в шляпочных грибах до 447 мкг/кг, а в перезрелых грибах до 2000 мкг/кг (из-за того, что грибы могут синтезировать метилртуть (CH3)2Hg за счет бактерий и микробов). В животных продуктах больше всего ртути может накапливаться в почках (до 70 мкг/кг). Наибольшей концентрации ртути отличается мясо рыб: у пресноводных рыб ее содержание доходит до 509 мкг/кг, у морских – до 600 мкг/кг (т.к. организм рыб способен синтезировать метилртуть при достаточном содержании цианокобаламина (витамина В12)). У некоторых рыб есть белок металлотионеин, образующий комплексные соединения со ртутью. Например, у некоторых рыб из-за наличия в строении металлотионеина накапливается много соединений Hg: у рыбы-сабли содержание достигает до 20000 мкг/кг, у тихоокеанского марлина – до 14000 мкг/кг.
Меркуализм (отравление ртутью) связан с нарушением функции важных ферментов из-за взаимодействия Hg с SH-группами белков. Защищает организм от воздействия ртути цинк и селен.
Безопасный уровень содержания ртути в крови человека от 50 до 100 мкг/дм3, в волосах – 30÷40 мкг/г, в моче – 5÷10 мкг/сутки. ПДКHgв воде ≈ 0,005 мг/ дм3, ДСД ≈ 0,05 мг/кг массы тела в сутки.
Олово (Sn) – неорганические соединения малотоксичны, органические – более токсичны, при этом необходимость для организма человека не доказана. Олово находит свое применение в промышленности, как стабилизатор поливинилхлоридных полимеров, и в сельском хозяйстве, как фунгицид.
Основные источники загрязнения оловом: консервные банки, фляги, железные и медные котлы, посуда, изготовленная с применением лужения и гальванизации.
В земной коре Sn мало (≈ 6·10-4 %). Токсичная доза при однократном поступлении ≈ 5-7 мг/кг тела (≈ 300÷500 мг).
Олово отрицательно влияет на активность пищеварительных ферментов.
2) Радионуклиды – радиоактивные изотопы
К естественным источникам относят изотоп 40К и другие, которые равномерно распределены в земной коре. Кроме того, изотоп 238U распространен в Японии, Великобритании, арктических и субарктических регионах (где питаются мясом северных и скандинавских оленей, которые, в свою очередь, поедают лишайники, накапливающие 238U).
К антропогенным источникам относят изотопы 131I, 137Cs и 134Cs, 90Sr, которые распространены на Земле в результате испытаний ядерного оружия, аварий на АЭС и деятельности предприятий атомной промышленности.
90Sr – β-излучатель, который образуется при делении урана в ядерных реакторах. Стронций (Sr), являясь аналогом кальция (Са), включается в минеральный обмен, что приводит к облучению костей и костного мозга. Для оценки влияния изотопа 90Sr используют 90Sr/Са в стронциевых единицах (с.е. = 1 мккюри 90Sr на 1 г Са)
137Cs – β-частицы и γ-кванты, образующиеся при β-распаде, содержащеггося в радиоактивных осадках, отходов, сбросов заводов. Вызывает лейкемию, злокачественные новообразования, ожирение.
3) Нитраты и нитриты
Нитраты (NaNO3 и КNO3) и нитриты (NaNO2 и КNO2) – естественные составляющие элементов биосферы, однако в данный момент их повышенное поступление в среду приводит к нефротоксическому действию, образованию канцерогенных нитрозосоединений и возникновению метгемоглобинемии.
Именно окраска свежего мяса на 90 % обусловлена миоглобином и оксимиоглобином, которые при окислении переходят в метмиоглобин. При этом мясо приобретает неестественный коричневый цвет. Поэтому мясо в производстве обрабатывают смесью NaNO2 и КNO2, приводящей к образованию NO-миоглобину, из-за которого мясо приобретает ярко-розовый цвет.
Кроме того, нитраты и нитриты широко распространены в консервировании продуктов. Около 40 % нитритов поступает в организм человека с мясными и рыбными продуктами, а нитраты – с овощами.
Смертельная доза нитратов для людей составляет около 8÷15 г, нитритов – 0,18÷2,5 г.
4) Нитрозамины
Нитрозамины RR‘NNO (RR‘ ≡ Alk, Ar) – вещества, широко применимы в промышленности в качестве ракетного топлива, антиоксидантов, противокоррозийных препаратов, красителей, пестицидов и противоопухолевых агентов.
Обнаружены нитрозамины в воздухе рабочей зоны заводов минеральных удобрений (до 40 мкг/м3), дубильных цехов (40÷50 мкг/м3), производств резиновой промышленности, животноводческих и рыбокомбинатов (до 10 мкг/м3). Нитрозамины присутствуют в продуктах питания: в яблоках (до 0,8 мкг/кг), вареной колбасе (до 13 мкг/кг), рыбных консервах (до 17 мкг/кг).
Токсическое действие нитрозаминов заключается в образовании опухолей, генных мутаций, ингибировании синтеза белка в печени.
5) Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ)
Индикаторные значения для всех ПАУ имеет бензапирен (БП). Поступают ПАУ в атмосферу с вулканической деятельности и синтезом микроорганизмами, а также с лесными пожарами.
Содержание БП в табачном дыме составляет около 20÷40 мкг/сигарета, в городском воздухе – до 81 мкг/дм3, чае – до 21,3 мкг/кг.
Растения и животные некоторых видов аккумулируют ПАУ. Токсическое действие заключается в канцерогенном и мутагенном действии.
6) Хлорорганические и фосфорорганические соединения (пестициды)
Пестициды (от лат. pestits – зараза и caedo – убиваю) – химические средства, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, со сорняками, с вредителями зерна, древесины, хлопка, кожи.
Группы пестицидов:
– Десиканты (вызывающие обезвоживание тканей растений, тем самым ускоряя их созревание) и дефолианты (вызывающие опадение листьев растений: CaNCN, Mg(ClO3)2;
– Ауксины, гибберелины, ретарданты – фитогормоны, регуляторы роста растений;
– Добавки к краскам против обрастания морских судов;
– Акарициды – вещества для борьбы с клещами;
– Антифиданты – вещества, отпугивающие насекомых;
– Инсектициды – средства, убивающие насекомых;
– Гербициды – препарат для борьбы с нежелательной растительностью;
– Зооциды – яды, уничтожающие позвоночных;
– Родентициды – вещества для борьбы с грызунами;
– Ратициды – для борьбы с крысами;
– Бактерициды, вирусоциды, фунгициды – средства для борьбы с бактериями, вирусами и грибными болезнями растений, соответственно;
– Нематоциды – препараты, убивающие круглых червей – возбудителей нематодных болезней растений;
– Моллюскоциды – уничтожители вредных моллюсков;
– Лимациды – уничтожители голых слизней;
– Протравители семян, репелленты – средства, отпугивающие вредных насекомых, клещей, млекопитающих и птиц;
– Аттраканты – вещества для привлечения членистоногих;
– Хемостерилизаторы – препараты, вызывающие бесплодие у клещей, грызунов, насекомых.
Хлорорганические пестициды – ХОП (акарициды, инсектициды фунгициды) при отравлении поражают внутренние органы и нервную систему. Например, инсектицид ДДТ (4,4́ – дихлордифенилтрихлорметилметан), ГЧЦГ (гексахлоран) обнаруживаются в морских животных и мясе, обработанных ХОПом.
Фосфорорганические соединения – ФОС применяют в растениеводстве, являются очень токсичными высоколипидотропными веществами. В организме человека ФОС превращает тиоловые метаболиты: тиофос – в фосфикол, атио – в фосфамид. Токсичность образованных метаболитов превосходит в несколько раз токсичность исходных соединений.
Биологические контаминанты
1) Антибиотики
Антибиотики применяются в лечебно-профилактических целях или как кормовая добавка в животноводстве. Они часто обнаружены в молоке, мясе птиц (до 1÷2 ед/г вещества). Антибиотики обладают аллергенностью, токсигенностью, а также образуют антибиотикоустойчивость бактерий.
Наиболее сенсибилизированные (аллергенные) антибиотики – это пенициллин, стрептомицин, тилозин. Стрептомицин, тетрациклин вызывают аномалии в развитии эмбриона, левотетрациклин (используемый в ветеринарии) вызывает токсикозы, анемию.
Препараты для стимуляции роста:
– Витамицин, имеющий низкую антибиотическую активность, он улучшает синтез ретинола и белка в печени животного, тем самым улучшается продуктивность с/х животных и птиц;
– Бацихилин – аналог витамицина, принадлежащий к группе пептидов, малотоксичен;
– Кормогрицин – вещество, содержащий антибиотик грицин, относящийся к полипептидам;
– Фрадизин – препарат, содержащий антибиотик тилозин, принадлежащий к группе макролидов, применяющийся в лечебно-профилактических целях в животноводстве;
– Диэтилстильбэстрол и производное тиоурацила, обладающие канцерогенным действием (в России запрещены).
2) Гормоны и стимуляторы
Гормоны и стимуляторы используют для стимулирования мясной, молочной продукции и яйценоскости. Широкое применение получили половые гормоны, их синтетические аналоги и анаболические стероиды: эстрадиол, тестостерон, прогестерон, ацетат тренболона, рэлгро (зеранол). Кроме того, часто используются антитиреоидный гормон (тормозящий функцию щитовидной железы) – бетазин, белковые гормоны и их индукторы – инсулин, пролактин, фитогормоны – фитоэстрогены и гибберелин. Остаточное содержание гормональных препаратов или других стимуляторов в мясе могут нарушать или изменять гормональные процессы у человека.
3) Микотоксины
Микотоксины – вещества, продуцируемые на растительных кормах мицелиальными грибами. В продуктах животноводства опасность представляют афлатоксины – это метаболиты плесневых грибов Aspergillus flavus, Aspergillus paraziticus, Penicillium piberulum, являются сильными гепатотоксинами. Афлатоксин В1 – самый опасный из этой группы, его LD50 = 6,5÷16,5 мг/кг, восприимчивы к нему утята и индюшата. Этот микотоксин подавляет рост птиц, синтез ДНК, снижает уровень витамина А и повышает содержание жиров в печени. Значительное количество афлатоксинов накапливается в арахисе, кукурузе, пшенице (до 700 мг/кг), в птицах (до 30 мг/кг в мышцах и до 130 мг/кг в печени и почках), в молоке (до 20 мг/кг). Потребление афлатоксинов вызывает у людей цирроз печени, канцерогенность, генетические повреждения и специфическую резистентность. Представленные микотоксины не утрачивают свои свойства при варке мяса, сушке и пастеризации молока.
