Пестициды. Гистамин (β-имидазолэтиламин или 2-аминоэтилимидазол) является широко распространенным биогенным амином

Гистамин

Гистамин (β-имидазолэтиламин или 2-аминоэтилимидазол) является широко распространенным биогенным амином, повышенное накопление которого в некоторых продуктах питания при определенных условиях может служить причиной пищевых отравлений.

Гистамин является естественной составной частью продуктов питания, так как в процессе жизнедеятельности он образуется в различных тканях животных. Естественное содержание гистамина невелико и не оказывает неблагоприятного воздействия на организм. Гистамин образуется в продуктах в результате декарбоксилирования аминокислоты гистидина при участии ферментов микрофлоры, развивающейся при нарушении условий хранения. Среди микробов, ответственных за процесс декарбоксилирования гистидина отмечают представителей семейства Enterobakteriacea (Echerichia Enterobacter, Schigella, Salmonella) и некоторые виды, принадлежащие к Pseudomonas, Streptococcus, Lactobacillus, Clostridium.

Накопление гистамина в рыбе может происходить в период от вылова до замораживания, особенно, если она в этот период хранится без охлаждения. Возможно накопление гистамина в рыбе при нарушении условий холодильного хранения и несоблюдении технологии оттаивания и сроков хранения перед термообработкой. В этих случаях в мышечной ткани некоторых видов рыб, особенно тунцов, скумбрий и некоторых других может происходить накопление гистамина до токсичных уровней. В подавляющем большинстве случаев зарегистрированные вспышки гистаминовых отравлений были обусловлены употреблением рыбы из семейства скумбриевых, содержащей большое количество гистамина, и продуктов ее переработки.

Доза переносимости гистамина для взрослого человека составляет 5 –6 мг/кг массы тела. Токсическая доза находится в пределах более 100-1000 мг/кг продукта и высокотоксичная - свыше 1 г/кг. Предельно допустимая концентрация гистамина в рыбопродуктах установлена на уровне 100 мг/кг с учетом практики международного законодательства.

В случае обнаружения гистамина в рыбе, содержание которого превышает ПДК, ее следует направлять на рыбоперерабатывающие предприятия для изготовления рыбопродукции, где по технологии предусматривается разбавление (фаршевые изделия) или подсортировка с другими видами рыб (консервы). При этом среднее содержание гистамина в продуктах, поступающих для питания не должно быть более 100 мг/кг массы рыбы.

Период бурного развития химии ознаменовался внедрением в практику химического метода защиты растений. Появились многочисленные и разнообразные вещества химического синтеза, так называемые пестициды, которые постепенно заняли главенствующее место в защите растений и животных от вредителей, болезней и сорняков.

Пестициды – общее наименование всех химических соединений, которые применяются в сельском хозяйстве для защиты культурных растений от вредителей и паразитов (англ.:pest –паразиты, cide – уничтожать), сорных растений, микроорганизмов, и вызываемых ими болезней.

Пестициды различают в зависимости от цели и направления их использования:

-инсектициды – уничтожают насекомых;

-родентициды – уничтожают грызунов;

-фунгициды – уничтожают грибы;

-гербициды – против сорных растений;

-бактерициды – против бактерий;

-акарициды – против клещей.

Особую группу составляют дефолианты – средства для удаления листьев и ботвы, ретарданты – препараты для укорачивания соломы и регуляторы роста растений.

Опасность пестицидов для человека определяют рядом критериев, характеризующих возможность поступления в организм и способность оказывать неблагоприятное действие. К критериям опасности относят их устойчивость в окружающей среде, стойкость к химическим, физическим и прочим фактором при технологической и кулинарной обработке пищевого сельскохозяйственного сырья и продуктов питания.

Критериями токсичности пестицидов являются величины токсических смертельных доз при разных путях поступления в организм – через кожу, легкие или желудочно-кишечный тракт. Однако многие вещества, будучи малотоксичными, опасны в связи с возможностью мутагенного, тератогенного, и канцерогенного действия при влиянии на организм в небольших количествах, близких к реально встречающимся.

Применение пестицидов ставит три основные проблемы.

Первая из них связана с тем, что определенные пестициды, например ДДТ и ртутьорганические соединения, имеют тенденцию накапливаться в живых организмах. В некоторых случаях пестицидах не только накапливаются в организме в количестве большем, чем в окружающей среде, но их концентрация возрастает по мере продвижения по пищевым цепям. Это явление называют эффектом биологического усиления.

ДДТ служит примером биологически усиливающегося пестицида. Когда в организм животного попадает ДДТ – с водой, с остатками уже обработанных растений или насекомыми, которые питались такими растениями, он концентрируется в жировых тканях, так как ДДТ растворим в жирах. Из жировых тканей ДДТ выводится очень медленно. Если какой-то другой организм в пищевой цепи поедает первый, то он в этом случае поглощает уже более концентрированную дозу ДДТ.

Взрослый житель Германии в среднем содержит в своем организме 4 мг ДДТ на 1 кг жира, житель США – примерно в 2,5 раза больше.

Поскольку ДДТ жирорастворим, он накапливается прежде всего в жировой ткани и органах, где присутствуют жироподобные вещества, то есть в печени, сердце и нервной системе.

Хлорированные углеводороды, такие, как ДДТ, и пестициды, содержащие мышьяк, свиней или ртуть, относятся к группе устойчивых, они не разрушаются за время одного вегетационного сезона под действием солнца или бактерий, что свидетельствует о продолжительности сохранения пестицидов в почве или на культурных растениях после обработки. Период полужизни у ДДТ, например, может длиться до 20 лет – через 20 лет только половина первоначально использованного ДДТ разложится до простых соединений. Широкий спектр воздействия и устойчивость ДДТ оказались впоследствии коварными сторонами этого вещества. Устойчивость ДДТ способствовала его накоплению в пищевых цепях, что оказало губительное действие на их концевых звенья. Когда в США концентрация ДДТ в молоке кормящих матерей в результате передачи этого вещества через пищевые цепи достигла уровня в 4 раза выше предельно допустимого, применение ДДТ было запрещено. Далее ДДТ был запрещен в Новой Зеландии, СССР, Венгрии, Швеции, Дании, Финляндии и других странах. Экспериментально были установлено, что ДДТ может вызывать генетические изменения в человеческом организме.

Другие компоненты пестицидов – ртуть и мышьяк полностью не разрушаются практически никогда: они циркулируют в экосистеме или оказываются захороненными в иле

Неодинаковая химическая стойкость различных пестицидов предопределяет как уровень их остаточных количеств в объекте биосферы, так и динамику их миграции в биологической пищевой цепи.

Поступление с пищей предельно допустимых остаточных количеств пестицидов, как правило, не приводит к острым отравлениям. Оно проявляет себя растянутым во времени хроническим действием со слабо выраженными признаками, либо практически никак не проявляет.

Непосредственный контакт с пестицидными препаратами, потребление продукции в высоким их содержанием могут стать причиной острых отравлений и даже гибели людей. По данным ООН, ежегодно почти у 1 млн человек регистрируют отравления пестицидами, применяемыми при обработке сельскохозяйственных культур, из них около 40 тыс. человек погибают. При этом, следует отметить, что число острых отравлений, вызванных пестицидами, как правило, не превышает 10 % общего числа острых отравлений. Так же по данным ООН, из общего числа отравлений химическими средствами со смертельным исходом в мире на долю пестицидов приходится 2,6 %.

Таким образом, пестициды казалось бы нельзя отнести к химическим средствам, представляющим ощутимую реальную опасность в повседневной жизни человека. В то же время, существует опасность косвенного (через миграционные, пищевые цепи) влияния пестицидов на здоровье человека и его наследственный аппарат, только токсиколого-гигиенические проблемы, с которыми сталкивается человек при применении пестицидов, носят хронический характер.

Вторая - это способность вредителей становиться устойчивыми к пестицидам: пестициды перестают их убивать. Многие вредные насекомые в результате постоянного контакта с пестицидами приобретают или условно оборонительные рефлексы, или среди них формируются устойчивые к пестицидам популяции. Это происходит в результате мутаций, возникающих у некоторых особей среди бесчисленного потомства, появляющегося ежегодно. По данным ФАО в мире уже зарегистрировано около 450 видов вредных для растений насекомых, грызунов, нематод, у которых выработалась резистентность к различным химическим пестицидам, часто к нескольким. Приходится повышать концентрацию пестицидов, что в свою очередь, приводит к увеличению остаточных их количеств в продуктах питания. Кроме того, развитие устойчивости у насекомых поставило под угрозу успешное использование пестицидов для борьбы с насекомыми – переносчиками заболеваний. Например, комары стали невосприимчивы сначала к ДДТ, а потом к пропоксуру, который заменил ДДТ. Сейчас снова наблюдается рост числа заболеваний малярией.

Третья проблема, связанная с использованием пестицидов, заключается в том, что после химического подавления вредителей они не только возвращаются но и могут появится в гораздо больших количествах, то есть возрождаться. Еще больше осложняет ситуацию неожиданное интенсивное размножение популяций насекомых, не вызывающих ранее беспокойства ввиду своей малочисленности. Это называется вторичными вспышками численности.

В целом, для снижения остаточных количеств пестицидов в пищевом сырье и продуктах необходима тщательная кулинарная обработка и технологическая переработка сельскохозяйственной продукции.

Антибиотики

Антибиотики – специфические продукты жизнедеятельности или их модификации, обладающие высокой физиологической активностью по отношению к определенным группам микроорганизмов (вирусам, актиномицетам, грибам, бактериям, водорослям или протоза) или злокачественным опухолям, избирательно задерживая их рост или полностью подавляя их развитие.

Загрязнение пищевых продуктов антибиотическими веществами может произойти в результате:

· лечебно – ветеринарных мероприятий сельскохозяйственных животных;

· использование антибиотиков в кормопроизводстве;

· применения антибиотиков в качестве консервирующих веществ при производстве пищевых продуктов.

Роль антибиотиков в животноводстве особенно возросла при переходе к промышленной технологии выращивания скота и птицы. Изменение условий содержания животных по сравнению с выпасными, концентрация большого количества особей на небольших площадях, изменение структуры рациона животных – все это приводит к тому, что возникновение болезни лишь в небольшой части популяции может вызвать развитие эпизоотии. В этих условия х трудно переоценить ветеринарную роль антибиотиков для сохранения поголовья скота и птицы. В ветеринарии антибиотики используются для лечения таких заболеваний как: мастит, сибирская язва, пневмония и т.д.

В кормопроизводстве антибиотики используют в качестве кормовых добавок, стимулирующих рост животных. Антибиотические вещества в небольших количествах положительно влияют на обмен веществ животных и птицы, улучшают использование корма, снижают в определенных условиях потребность в белке, повышают резистентность организма, что в конечном итоге способствует ускорению роста животных.

Все производимые кормовые антибиотики должны отвечать следующим требованиям:

-не использоваться в терапевтических целях и не вызывать перекрестной резистенции бактерий к антибиотикам, применяемым в медицине;

-практически не всасываться в кровь из пищевого тракта;

-не менять своей структуры в организме;

-не обладать антигенной природой, способствующей возникновению аллергии.

Введение антибиотиков сельскохозяйственным животным может привести к загрязнению пищевых продуктов животного происхождения. Контроль за остатками антибиотиков имеет большое гигиеническое значение. При употреблении продуктов питания, содержащих антибиотики, изменяется кишечная микрофлора, что приводит к нарушению синтеза витаминов и размножению патогенных микробов в кишечнике и возникновению аллергических заболеваний. Наиболее сильными аллергенами являются пенициллин и тилозин.

В мясе, мясопродуктах, субпродуктах убойного скота и птицы контролируются как допущенные к применению в сельском хозяйстве кормовые антибиотики – гризин, бацитрацин, так и лечебные антибиотики, наиболее часто используемые в ветеринарии – антибиотики тетрациклиновой группы, стрептомицин, левомицетин.

В молоке и молочных продуктах контролируются такие антибиотики как левомицетин, пенициллин, стрептомицин, антибиотики тетрациклиновой группы.

Пенициллин относится к группе лактамных антибиотиков. Он оказывает антимикробное действие в отношении некоторых граммположительных бактерий (стафилококки, стрептококки и др.) и практически не активен в отношении граммотрицательных бактерий и дрожжей. По характеру действия на микроорганизмы пенициллин – бактериостатический, а в определенных концентрациях бактериоцидный антибиотик. Чувствительные к пенициллину микроорганизмы относительно легко и быстро приобретают устойчивость к антибиотику. У бактерий устойчивость к пенициллину сопровождается способностью образовывать фермент пенициллиназу.

При применении антибиотиков пенициллиновой группы наблюдается частое проявление аллергических реакций.

Стрептомицин относится к группе аминогликозидных антибиотиков, которая включает биологически активные соединения, содержащие в молекулах два или более аминосахара, которые связаны гликозидными связями с аминоциклитольным кольцом. Стрептомицин подавляет рост многих видов микроорганизмов.

К стрептомицину довольно легко появляется устойчивость, возникают формы бактерий, резистентные к антибиотику.

Токсичность стрептомицина сравнительно невелика. Для человека массой 60 кг токсическая доза этого антибиотика составляет около 6 г. Есть указания, что стрептомицин может оказывать определенное действие на эндокринную систему.

В группу антибиотиков тетрациклинового ряда входят вещества, имеющие близкое химическое строение. Тетрациклиновые антибиотики обладают широким антибиотическим спектром в отношении граммположительных и граммотрицательных бактерий, а также риккетсий, некоторые из этих антибиотиков используются в животноводстве как стимуляторы роста сельскохозяйственных животных и птиц. Ценность тетрациклиновых антибиотиков определяется их высокой биологической активностью и относительно низкой токсичностью.

Левомицетин (хлорамфеникол) относятся к группе ароматических антибиотиков. Левомицетин обладает широким антимикробным действием. Он подавляет развитие многих видов грамположительных и грамотрицательных бактерий, риккетсий, спирохет, хламидий и др. Некоторые микроорганизмы приобретают устойчивость к левомицетину, но резистентность развивается очень медленно.

Сохранение скоропортящихся продуктов питания – одна из важнейших проблем пищевой и консервной промышленности. Различные методы сохранения продуктов консервирование, сквашивание, замораживание и охлаждение применялись человеком издавна. Эти методы широко применяются и теперь. Однако известно, что при кипячении, консервировании, сквашивании и в меньшей мере при охлаждении замораживании продуктов питания изменяются их ценные свойства и особенно аромат, структура, питательная ценность и др.

Порча пищевых продуктов при хранении может вызываться развитием различных микроорганизмов: мицелиальные грибы, дрожжи, бактерии; действием ферментов и влиянием окислительных процессов, стимулируемых кислородом воздуха. Для борьбы с порчей пищевых продуктов используются различные физические и химические методы. Перспективным направлением является использование антибиотических веществ, которые в очень низких концентрациях обладают мощным биологическим действием, не проявляя токсичности в отношении животных и человека и препятствуя порче продуктов.

В группу низинов входят пять форм антибиотиков – низины А, В, С, D, Е. Наиболее биологически активный вариант – низин А. Низин – продукт жизнедеятельности группы молочнокислых стрептококков, естественным местом обитания которых является молоко, сыр, кисломолочные напитки, творог, простокваша и др.

Низин подавляет развитие ряда грамположительных и некоторых кислотоустойчивых бактерий, не оказывает влияния на грамотрицательные бактерии, дрожжи и плесневые грибы.

Низин нашел применение в пищевой промышленности в качестве консерванта некоторых скоропортящихся продуктов. Его применяют при консервировании томатов, зеленого горошка, цветной капусты, мяса, рыбы, молока, сыров и других продуктов. Безопасность использования низина при производстве пищевых продуктов обусловлена тем, что, имея полипептидную структуру, он быстро разрушается в организме человека до аминокислот ферментами пищеварительного тракта. Благодаря этому исключается возможность накопления низина в организме человека и появления резистентных к нему форм микроорганизмов.

Радионуклиды

Опасность внутреннего облучения обусловлена попаданием и накоплением радионуклидов в организм через продукты питания. Биологические эффекты воздействия таких радиоактивных веществ аналогичны внешнему облучению.

Наряду с испытаниями ядерного оружия, источниками загрязнения окружающей среды могут быть: добыча и переработка ториевых руд; получение уранового топлива; работа ядерных реакторов; переработка ядерного топлива с целью извлечения радионуклидов для нужд народного хозяйства; хранение и захоронения радиоактивных отходов.

Растения, используемые человеком и животными в пищу, по степени накопления радиоактивных веществ располагаются в следующем порядке: табак (листья) > свекла (корнеплоды) > картофель (клубни) > пшеница (зерно) > естественная травяная растительность (листья и стебли).

Полициклические и ароматические углеводороды (ПАУ)

Эти вещества канцерогенной природы широко распространены в окружающей среде и происходят из многих источников, представляя собой комбинации многоядерных ароматических углеводородов, которые включают такие соединения, как антрацен, бензантрацен, фенантрен, флуорен, пирен, бензапирен, хризен и другие, обнаруживаются в воде, воздухе, табачном и коптильном дыме, пищевых продуктах, бензиновом и дизельном выхлопных газах, а также при неполном сгорании топлива.

Канцерогенные углеводороды вызывают рак, как правило, при малой эффективной дозе в месте действия.

Канцерогенная активность реальных сочетаний ПАУ на 70-80 % обусловлена бензапиреном. Поэтому по присутствию в пищевых продуктах и других объектах бензапирена можно судить об уровне их загрязнения ПАУи степени онкогенной опасности для человека.

Бензапирен попадает в организм человека даже с такими пищевыми продуктами, в которых существование канцерогенных углеводородов до настоящего времени не предполагалось. Он обнаружен в хлебе, овощах, фруктах, маргарине, растительных маслах, а также в оюжаренном кофе, копченостях и мясных продуктах, поджаренных на древесном угле.

Условия термической обработки пищевых продуктов имеют важное значение в накоплении бензапирена. В подгоревшей корке хлеба обнаружено до 0,5 мкг/кг бензапирена, его содержание в продуктах домашнего копчения может достигать 50 мкг/кг и более. Полимерные упаковочные материалы могут играть немаловажную роль в загрязнении пищевых продуктов ПАУ, особенно при наличии в продуктах элюэнтов. Так, например, эффективным элюэнтом ПАУ является жир молока, который экстрагирует до 95 % бензапирена из парафино-бумажных пакетов или стаканчиков.

Сильное загрязнение продуктов ПАУ наблюдается при обработке их дымом. При исследовании солодового кофе было обнаружено большое количество канцерогенных веществ, которое намного превышает их содержание в жареных зернах.

Нормирование бензапирена осуществляется для копченых, мясных и рыбных продуктов, а также продовольственного сырья. Максимально допустимый уровень его содержания в этих продуктах составляет 0.001 мг/кг.