Wykład 10 Toksykologia żywności
Zdrowie to stan pełnego dobrostanu fizycznego, psychicznego i spolecznego a nie tylko brak choroby lub kalectwa
Na zdrowie maja wpływ:
Ø styl życia - 50%
Ø środowisko - 20%
Ø czynniki genetyczne - 20%
Ø opieka zdrowotna - 10%
Niewątpliwie, jednym z bardzo istotnych czynników wpływających na nasze zdrowie jest żywność, którą spożywamy.
Niewłaściwa jej jakość, związana z występowaniem zanieczyszczeń, zarówno chemicznych, jak i biologicznych powoduje występowanie zatruć pokarmowych a także chorób przewlekłych, w tym nowotworowych.
· okres karencji - czas jaki musi upłynąć od ostatniego zabiegu agrochemicznego do zbiorów płodów rolnych przeznaczonych do spożycia lub na pasze
· po okresie karencji stężenia powinny być zerowe lub praktycznie nieszkodliwe jeżeli pozostają one w żywności
· punktem wyjścia dopuszczalnych tolerancji na obecność zanieczyszczeń w produktach spożywczych i paszach jest określenie ADI.
Akceptowane dzienne pobranie - (ADI) - acceptable daily intake - ilość substancji, jaka może być pobierana przez człowieka codziennie z żywności i woda do picia przez całe życie; wyrażone najczęściej w mg/kg masy ciała.
ADI ustala się dla pozostałości pestycydów, leków weterynaryjnych i niektórych innych zanieczyszczeń żywności, a także dla dodatków do żywności.
1. Środowiskowe:
- metale ciężkie
- pestycydy
- nawozy
- pierwiastki promieniotwórcze
2. Przemysłowe:
- WWA węglowodory aromatyczne
- PCB dwufenyle polichlorowane
- dioksyny
3. Technologiczne
- mykotoksyny
- HCA heterocykliczne aminy aromatyczne
- AA akrylamid
Na zanieczyszczanie środowiska składa się:
- działalność przemysłu, powodująca emisje szkodliwych substancji do środowiska zanieczyszczających powietrze, wodę, glebę, a co za tym idzie także żywność
- działalność rolnictwa, które produkcją rolną wspomaga stosowaniem rożnych związków chemicznych
a) nawożenie gleb niejednokrotnie preparatami bardzo zanieczyszczonymi produkowanymi na bazie odpadów komunalnych ścieków, osadów ściekowych komunalno-przemysłowych, zanieczyszczone nawozy mineralne; stosowane nadmiernych ilości nawozów azotowych
b) stosowane środki ochrony roślin, nie zawsze właściwych dla danych upraw, a zatem dla określonego dla tych upraw okresu karencji
c) wprowadzenie do obrotu produktów spożywczych, pochodzących od zwierząt leczonych
Żywność produkowana jest w określonym środowisku, a w związku z tym mogą do niej przenikać wszystkie związki chemiczne w nim obecne.
Zanieczyszczenia wynikające ze skażenia środowiska, mogą występować zarówno w żywności pochodzenia roślinnego, jak i zwierzęcego.
W poszczególnych ogniwach łańcucha pokarmowego może zachodzić zjawisko nagromadzenia się tych zanieczyszczeń sprawiając, ze poziom w produkcji żywnościowym może być znacznie wyższy niż w otaczającym go środowisku.
Metabolizm związków w organizmach roślinnych jak i w zwierzęcych sprawia, że niektóre z nich mogą ulegać przemianom z wytworzeniem substancji znacznie bardziej toksycznych, często o zmienionych właściwościach.
Na szczególna uwagę zasługują produkty pochodzenia zwierzęcego. Ich zanieczyszczenia mogą wynikać bowiem nie tylko ze skażenia środowiska ale także karmienia paszami otrzymywanymi w sposób przemysłowy lub produkowanymi w zanieczyszczonym środowisku.
Inne źródła zanieczyszczenia żywności:
- wszystkie nieprawidłowości procesów technologicznych
- sposobów transportowania, pakowania i przechowywania żywności - są przyczyna zanieczyszczenia żywności pochodzenia :
- chemicznego
- mikrobiologicznego
Należy pamiętać, że głównym źródłem narażenia populacji generalnej na metale jest żywność. Metale w niej występujące mogą pochodzić ze środowiska, z opakowań, aparatury przemysłowej, różnych dodatków do żywności , jak tez osa one składnikami pestycydów oraz stanowią zanieczyszczenia nawozów sztucznych.
Zagrożenie dla zdrowia stanowią zarówno pierwiastki uważane wyłącznie za toksyczne: ołów, kadm, rtęć, arsen, jak i pierwiastki pobrane w nadmiernych ilościach - miedz, cynk, chrom, żelazo, i fluor
Niekiedy granica pomiędzy, tym, co jest potrzebne dla organizmu, aby prawidłowo przebiegały procesy życiowe, a tym co jest już działaniem szkodliwym jest bardzo wąska.
Jeżeli chodzi o metale szkodliwe ilość ich w produktach spożywczych musi być bezwzględnie limitowana. Do metali tych należy: ołów, rtęć, kadm, arsen, również niekiedy nikiel - w tłuszczach utwardzonych i margarynie oraz żelazo - w tłuszczach, olejach , napojach i wodach gazowanych.
Spośród metali takich jak kadm, ołów, rtęć i arsen - najbardziej niebezpiecznych metali, jedynie arsen nie stanowi dzisiaj większego problemu. Został bowiem w znacznym stopniu wyeliminowany ze środowiska
Zanieczyszczenie ołowiem:
- emisja do środowiska, przede wszystkim w związku z działaniem przemysłu.
- stosowanie do wapnowania gleby, wtórnych surowców przemysłowych oraz ścieków i odpadów komunalnych
- uprawy prowadzone w pobliżu ruchliwych tras komunikacyjnych
- wadliwe łączenie lutowiem puszek, kotły pobielone nie dość czysta cyna, naczynia glinianie w polewie których znajduje się tzw. glejta.
Ołów obecnie uważany jest za metal, którego każda ilość może powodować niekorzystne stuki zdrowotne. Szczególnie niebezpieczny je ten pierwiastek dla dzieci, może bowiem zaburzać ich rozwój psychiczny - wzrost agresji, jak też rozwój intelektualny.
Do otoczenia kadm dostaje się z zakładów przemysłowych, z pyłami, ściekami oraz wodami kopalnianymi rud metali kolorowych. Głównie huty cynku są źródłem skażenia środowiska tym metalem. Do żywności pierwiastek ten dostaje się z gleby i wody. Podobnie jak inne metale ma zdolność do kumulacji w organizmach ssaków, ale także ryb i innych organizmów wodnych.
Tragiczne skautkach zatrucia kadmem obserwowane były w Japonii - choroba Itai – Itai. Kadm przy narażeniu środowiskowym może powodować rozmiękanie kości - osteomalacja, jak tez zmiany ilościowe - osteoporoza, osteopenia.
Rtęć jest pierwiastkiem występującym dość powszechnie w środowisku, a jej obecność w nim, związana jest z działalnością przemysłową, jak też dostaje do środowiska w wyniku spalania węgla.
Zainteresowanie występowanie rtęci w żywności związane jest z ostrymi zatruciami, które miały miejsce w Japonii spożyciu ryb skażonych tym metalem - choroba Mina - Mata. Szczególnie niebezpieczne są zatruci organicznymi zw. rtęci. Rtęć w środowisku łatwo ulega alkilacji i powstają metylowe i etylowe związki rtęci - łatwo przenikające przez barierę łożyskową - uszkodzenie OUN; u dorosłych działania na obwodowy układ nerwowy.
Wysokie poziomy rtęci mogą występować w rybach.
Źródłem zanieczyszczenie żywności cynkiem i miedzią są procesy wytapiania rud - w zasięgu działania hut, gleba może być nadmiernie skażona tymi metalami. Dodatkowym źródłem skażenia żywności może być stosowanie fungicydów - ditiokarbaminianowych
Antymon - emaliowane naczynia kuchenne, przygotowanie potraw kwaśnych w naczyniach, w których emalia uległa uszkodzeniu.
Cyna – przenika do żywności z naczyń cynowych lub pokrytych cyną, pozostawianie żywności przez dłuższy czas w puszkach.
Glin jest powszechnie stosowany w materiałach używanych w przetwórstwie żywności. Używany jest także do wyrobu naczyń stołowych i kuchennych; przechowywania żywności - folie aluminiowe.
Do wielu potraw o charakterze obojętnym, jak potrawy mleczne, mięsne, czy zbożowe migracja glinu jest bardzo niewielka. natomiast potrawy o charakterze zasadowym lub kwaśnym, a szczególnie te ostatnie mogą powodować migracje glinu. Wielkość tej migracji zależy od pH żywności i czasu kontaktu z nią.
Kontakt mleka z częściami aparatury, urządzeniami mleczarskimi wykonanymi z glinu stwarza zagrożenie przechodzenia tego pierwiastka do mleka. Szczególnie niebezpieczne jest przechowywanie mleka w takich naczyniach aż do jego ukwaszenia.
Źródłem zanieczyszczenia żywności glinem mogą być także kwaśne deszcze. Powodują one zakwaszenie gleby, a w wyniku tego glin obecny w glebie przechodzi w formy mobilne (naturalne w środowisku glin występuje w postaci trudno rozpuszczalnych związków) i przechodzenie glinu do uprawianej na tych glebach roślinności.
Polichlorowane bifenyle (PCB)
Polichlorowane bifenyle tworzą grupę 209 pokrewnych związków chemicznych różniących się miedzy sobą liczbą i położeniem atomów chloru. Związki te ze względu na właściwości. fizyko-chemiczne znalazły bardzo szerokie zastosowanie, a stad wynika ich rozprzestrzenienie w środowisku. Do organizmu człowieka mogą wynikać z powietrza wody i żywności. Mają zdolność kumulacji zarówno w środowisku, jak i w tkance tłuszczowej zwierząt i ludzi.
Toksyczność ostra tych związków jest stosunkowo niewielka.
Mogą (narażenie przewlekłe) indukować zmiany nowotworowe:
-wątroby,
-nowotwory hormono-zależne,
- zaburzają przyswajanie wapnia
PCB przenikają przez łożysko, a ich stężenia w tkankach płodu są wyższe niż w analogicznych tkankach matek.
Największa liczba danych dotyczących zatruć tymi zw. u ludzi pochodzi z Japonii, gdzie obserwowano skutki narażenie ludności na żywność skażoną PCB – 1200 osób zatrutych, 22 osoby zmarły.
Choroba Yusho (choroba oliwy bryzowej) (2-3 g/kg oliwy)
- powiększenie gruczołów ocznych, obrzęk powiek, pigmentacja paznokci i błon śluzowych
- nadmierne rogowacenie i ciemnienie skóry z powiększeniem mieszków włosowych i wypryskiem trądzikowym - często infekcja gronkowcowa
- zmiany w układzie oddechowym typowe dla zapalenie oskrzeli, u niektórych chorych obrzęki rak i nóg
- nasilające się z czasem trwania choroby zmiany neurologiczne w postaci drętwienia nóg, uczucie zmęczenia, brak apetytu, bóle głowy i brzucha
U pracowników fabryki kondensatorów - pigmentacja paznokci i palców, wyprysk trądzikowy na żuchwie, plecach i udach.
Powstają jako produkt uboczny przy produkcji organicznych związków cholorowych (chlorofenoli ich pochodnych, polichlorowanych bifenyli ...)
Właściwości : duże powinowactwo do lipidów (kumulacja w tkance tłuszczowej) i trwałość w środowisku. Występują w pobliżu ruchliwych tras, spalarni odpadów komunalnych i szpitalnych
Kumulują się w organizmach żywych - glony, skorupiaki ryby
Objawy zatrucia - zmniejszenie łaknienia, utrata masy ciała, uszkodzenie wątroby, zaburzenie funkcjonowania układu wydzielania wewnętrznego, działanie immunosupresyjne.
Ich szkodliwe działanie polega głównie na zakłóceniu funkcji wydzielania wewnętrznego hormonów sterydowych, co skutkuje obniżeniem płodności, trudnością w zachodzeniu i utrzymaniu ciąży, a nawet bezpłodnością. Mogą tez powodować zakłócenie procesu repliki kodu genetycznego..
· pestycydy
· azotany, azotyny
· antybiotyki i leki weterynaryjne
W żywności jak pozostałości mogą występować także pestycydy. Szczególne zagrożenie dla zdrowia człowieka stanowią pestycydy, które łatwo kumulują się w środowisku, jak i w organizmach hodowlanych (związki chloroorganiczne)
Pestycydy do organizmu człowieka mogą dostawać się:
- z żywnością pochodzenie roślinnego,
- z żywnością pochodzenia (karma skażona pestycydami, przez skórę zwierząt na którą pestycydy te zastosowana jako np. środki do zwalczania pasożytów).
Pozostałości pestycydów mogą występować nie tylko w mięsie , ale także w innych produktach pochodzenia zwierzęcego np. mleko, jaja.
Pestycydy mogą być także stosowane, jako środki zapobiegające rozwojowi grzybów, na opakowania, czy tez skórkę owoców cytrusowych.
Ustawodawstwo obowiązujące w Polsce zezwala na import żywności z krajów, w których stosowane są środki ochrony roślin, których używanie zakazane jest w Polsce.
Szczególnie niebezpieczne, ze względu na możliwość skażenia żywności, a także roślin przeznaczonych na pasze zwierząt hodowlanych są pestycydy:
- działające układowo,
- stosowane do opryskiwania upraw (dłużej utrzymują się na roślinach)
Pestycydy stosowane do opylania upraw mogą być natomiast łatwiej przenoszone na znaczne odległości.
Pestycydy mogą tez być przyczyna występowania pewnych niedoborów składników pokarmowych w warzywach , zbożach i innej roślinności.
Narażenie populacji generalnej:
- woda do picia - przede wszystkim woda studzienna
- żywność pochodzenia roślinnego – przede wszystkim nowalijk
- około 90% azotanów i azotynów dostających się do organizmu człowieka pochodzi z tym źródeł
- obecność azotanów i azotynów w warzywach jest niezamierzonym zanieczyszczeniem związanym z nieracjonalnym nawożeniem gleby.
- do roślin jadalnych gromadzących szczególnie duże ilości azotanów należą: sałata, rzodkiewka, burak, kalarepa
- zawartość azotanów może zmieniać się w zależności od odmiany warzywa nawet kilkakrotnie
- ilość azotanów i azotynów dostających się do organizmu może zależeć od nawyków żywieniowych (wegetarianie więcej) i pory roku (więcej w okresie wiosenno-letnim)
- toksyczności azotynów jest około 10-krotnie większa niż azotanów, a związane jest to z ich silnymi właściwościami utleniającymi
- przejawem tego jest utlenianie dwuwartościowego żelaza hemoglobiny do żelaza trójwartościowego, w efekcie czego powstaje methemoglobina nie mająca zdolności odwracalnego wiązania tlenu
- w konsekwencji dochodzi do niedotlenienia ośrodkowego układu nerwowego
- obraz zatrucia zależy od stężenia methemoglobiny we krwi
Azotyny mogą być prekursorami nitrozoamin – związków uważanych za rakotwórcze
Związki te mogą występować w konserwowanym mięsie, rybach – przede wszystkim wędzonych, dojrzewających serach. Pewne śladowe ilości stwierdza się także w mleku w proszku.
W ostrym zatruciu powodują uszkodzenie wątroby. Metabolity tych związków mają działanie rakotwórcze, nowotwory pęcherza moczowego, płuc, nerek, wątroby itp.
Antybiotyki zostały wykorzystane przy produkcji żywności jako:
- środki przyspieszające wzrost cieląt, ptactwa, win - zapewniają szybszy przyrost masy ciała stosuje się jako dodatek do pasz (tetracykliny, penicylina, chlorocyklina)
- środki konserwujące zabezpieczające przed zepsuciem wielu artykułów żywnościowych np. jarzyny, mięso siekane, ryby, śmietana itp.; zwierzętom przed ubojem nieraz wstrzykuje się antybiotyki, drób po uboju zanurza się w roztworach zawierających antybiotyki dodaje się do lodu, w którym przechowywane są produkty spożywcze
- zwalczeni szkodników na jabłkach, gruszkach; zwalczanie chorób bakteryjnych, na papryce, pomidorach, wiśniach, tytoniu itp.
Pozostałości antybiotyków w mleku wiążą się ze zwalczaniem zapalenie gruczołów mlecznych u krów. Powszechne stosowanie antybiotyków w weterynarii wiąże się z ryzykiem występowania ich pozostałości w produktach spożywczych, w mleku, a także w mleku w proszku przeznaczonego do spożycia przez dzieci. Antybiotyki wykrywane także w mięsie, jajkach i innych produktach przeznaczonych do spożycia.
Zagrożenie dla zdrowie a człowieka wynikające ze stosowania antybiotyków i innych leków w weterynarii:
- wywołanie alergii
- powstawanie i narastanie odporności drobnoustrojów chorobotwórczych na antybiotyk
- toksyczność samych związków
Pleśnie wytwarzają jedne z najbardziej toksycznych znanych substancji czyli mykotoksyny - do nich należy:
- aflatoksyna
- ochratoksyna
Stwierdzono obecność aflatoksyny w wielu przypadkach raka wątroby, w chorobach przewlekłych wątroby, a szczególnie w przypadku jej obumierania i marskości. Toksyna ta może występować w orzeszkach oraz zbożach. Wskutek skażenia paszy dociera tez do mleka krowiego i do mięsa zwierząt rzeźnych.
W badaniach prowadzonych w Afryce i Chinach (duża ilość osób – nosicieli wirusa zapalenia wątroby typu B i C), stwierdzono występowanie dodatniej korelacji pomiędzy występowaniem nowotworu wątroby, a stężeniem aflatoksyny w surowicy.
· Grzyby te szkodzą człowiekowi bezpośrednio, jak tez są coraz częściej sprawcami wzrastającej przypadków alergii.
· Wystarczy jeden spleśniały owoc lub warzywo, aby skazić całą dostawę soku, dżemu lub innego produktu
· Mimo iż są metody na wyeliminowania pleśni (np. odcięcie), to nie można tego zrobić z produktami jej metabolizmu – toksynami, które pozostają w pożywieniu
· Z powodu silnej toksyczności, już niewielka ilość mykotoksyn potrafi zatrzymać prawidłową pracę wątroby na kilka dni
U zwierząt, które mają kilka „ żołądków” (np. krowa) toksyna ta ulega rozkładowi, więc z tego punktu widzenia, niebezpieczne dla człowieka są tylko zwierzęta, które mają jeden żołądek np. świnie, w których mięsie mogą utrzymywać się do jednego miesiąca
Działają toksycznie przede wszystkim na nerki. Mogą prowadzić do śródmiąższowego zapalenia nerek.
Stosowane są one do: wytwarzania wielu rodzajów drobnego sprzętu stosowanego w kuchni, ale przede wszystkim do wytwarzania opakowań. W tej grupie najszerzej stosowanym polimerem jest:
- polichlorek winylu, polimer (PCV...
aminka