Što su ksenobiotici i zašto su opasni? Ksenobiotici u hrani Biološke opasnosti malih doza ksenobiotika Članci

Predmet ksenobiologije, problemi i zadaci, povezanost s drugim znanostima

Ksenobiotici se nazivaju vanzemaljcima, koji prethodno nisu pronađeni u tijelu organskih i anorganskih spojeva. Takve tvari uključuju npr. lijekovi, pesticide, industrijske otrove, industrijski otpad, prehrambene aditive, kozmetiku itd. Budući da tkiva obično sadrže u tragovima mnoge anorganske elemente čija je biološka funkcija nepoznata, stoga se anorganske tvari mogu klasificirati kao ksenobiotici samo ako nisu bitne za metabolizam procesima.

Živi organizam je otvoreni sustav. Među tvarima koje iz okoliša dolaze u tijelo razlikuju se prirodni tok (hranjive tvari) i tok tvari prirodnog i sintetskog podrijetla koje nisu u sastavu danog organizma. Ti tokovi međusobno djeluju na svim razinama tijela (molekularnoj, staničnoj, organskoj). Višak toksičnih stranih spojeva (ksenobiotika) usporava ili zaustavlja procese rasta, razvoja i razmnožavanja. Za održavanje homeostaze u tijelu postoje regulatorni mehanizmi.

Ksenobiologija proučava zakonitosti i načine ulaska, izlučivanja, raspodjele, pretvorbe stranih kemijskih spojeva u živom organizmu te mehanizme njima uzrokovanih bioloških reakcija.

Ksenobiologija se dijeli na uža područja - ksenobiofizika, ksenobiokemija, ksenofiziologija i dr. Zadaće ksenobiofizike su proučavanje procesa međudjelovanja egzogenih ksenobiotika s transportnim sustavima organizma, s različitim staničnim strukturama, prvenstveno s plazmalemom, te mehanizmi unosa ksenobiotika.

Predmet proučavanja ksenobiokemije je metabolizam ksenobiotika u organizmu. Ovaj smjer ksenobiologije uključuje niz dijelova biološke, organske i analitičke kemije, farmakologije, toksikologije i drugih znanosti. Zadatak statičke ksenobiokemije je utvrditi strukturu molekula metabolita ksenobiotika nastalih u tijelu, proučavati njihovu distribuciju, lokalizaciju u organizmima i tkivima. Dinamička ksenobiokemija istražuje mehanizme transformacije ksenobiotika u tijelu, strukturu i katalitička svojstva enzima uključenih u te transformacije.

Ksenofiziologija proučava životne procese i funkcije živih organizama tijekom njihova razvoja pod djelovanjem ksenobiotika. Ksenofitofiziologija proučava značajke unosa i izlučivanja, specifičnosti procesa biotransformacije i akumulacije ksenobiotika u biljnom organizmu.

Ksenobiologija je povezana s biotehnologijom, koja koristi principe metabolizma ksenobiotika, posebice enzimske katalize, u sintezi organskih tvari. Povezanost ksenobiologije s medicinom osigurava sigurnost liječenja kao rezultat proučavanja mehanizma djelovanja i metabolizma novih lijekova.

Sve veća važnost problematike koja se razmatra u ksenobiologiji posljedica je brzog porasta broja sintetskih spojeva uključenih u kruženje tvari u prirodi. Među ksenobioticima postoji niz korisnih tvari potrebnih za medicinu, uzgoj biljaka, stočarstvo itd. Stoga je jedan od zadataka ksenobiotike razvoj tehnika i pristupa za stvaranje sustava za određivanje biološke aktivnosti ksenobiotika.

Vrste ksenobiotika, njihova klasifikacija prema stupnju opasnosti i toksičnosti

Postoje sljedeće vrste tvari koje uzrokuju globalno kemijsko onečišćenje biosfere:

plinovite tvari;

Teški metali;

Gnojiva i hranjiva;

organski spojevi;

Radioaktivne tvari (radionuklidi) predmet su proučavanja radiobiologije.

Mnogi od ksenobiotika i zagađivača vrlo su toksične tvari.

U najširem smislu, otrovi su kemikalije egzogenog podrijetla (sintetske i prirodne), koje nakon prodiranja u organizam uzrokuju strukturne i funkcionalne promjene, praćene razvojem karakterističnih patoloških stanja.

Ovisno o izvoru nastanka i praktičnoj primjeni, otrovne tvari (otrove) dijelimo u sljedeće skupine:

Industrijski otrovi: organska otapala (dikloroetan, ugljikov tetraklorid, aceton i dr.), tvari koje se koriste kao gorivo (metan, propan, butan), bojila (anilin i njegovi derivati), freoni, kemijski reagensi, međuproizvodi organske sinteze i dr.;

Kemijska gnojiva i sredstva za zaštitu bilja, uključujući pesticide;

Lijekovi i poluproizvodi farmaceutske industrije;

Kemikalije za kućanstvo koje se koriste kao insekticidi, boje, lakovi, parfemi i kozmetika, prehrambeni aditivi, antioksidansi;

Biljni i životinjski otrovi;

Bojni otrovi.

Ovisno o pretežnom oštećenju odgovarajućih organa i tkiva čovjeka, otrovi se dijele u sljedeće kategorije: otrovi za srce, otrovi za živce, otrovi za jetru, otrovi za bubrege, otrovi za krv (hemičke) otrove, otrove za probavni sustav, otrove za pluća, otrove koji djeluju na imunološki sustav, otrovi koji utječu na kožu.

Toksičnost- mjera nekompatibilnosti tvari sa životom, recipročna vrijednost apsolutne vrijednosti srednje letalne doze ili koncentracije.

Vrijednosti LC50 ili LD 5 o su koncentracija ili doza tvari koja uzrokuje polovicu potiskivanja zabilježene reakcije (na primjer, smrt 50% organizama).

Opasnost od stranih tvari- vjerojatnost štetnih učinaka na zdravlje stvarnim uvjetima njihovu proizvodnju i upotrebu.

Štetne tvari s kojima čovjek dolazi u dodir dijele se prema stupnju opasnosti (toksičnosti) u četiri klase:

I. izuzetno opasno (izuzetno otrovno);

II. visoko opasni (visoko toksični);

III.umjereno opasan (umjereno otrovan);

IV.maloopasan (niskotoksičan).

Kriteriji za klasifikaciju ksenobiotika prema stupnju njihove toksičnosti:

Vrijednost vrijednosti LD 5 o ili LC50;

Putevi ulaska (udisanjem, kroz kožu);

vrijeme izloženosti;

Svojstvo uništavanja u okolišu ili podvrgavanja transformacijama u živim organizmima (biotransformacija).

Osim toksičnosti i opasnosti, svaki učinak ksenobiotika na objekt može se okarakterizirati nekim značajkama njegovog biološkog djelovanja:

Po vrsti biološkog učinka na metu

U smislu LD 5 o ili LC50;

Prema vrsti toksičnosti i opasnosti

Selektivnošću djelovanja ksenobiotika (tvari mogu biti otrovne za neke organizme, a neotrovne za druge);

Prema granicama koncentracija (vrijednostima praga) toksičnih i/ili opasnih učinaka;

Po prirodi farmakološkog djelovanja (hipnotici, antipsihotici, hormonski, itd.).

Slične informacije.

Sažetak na temu:

STRANE TVARI – KSENOBIOTI

1. Pojam "ksenobiotika", njihova klasifikacija

Strane tvari koje ulaze u ljudsko tijelo s hranom i imaju visoku toksičnost nazivaju se ksenobiotici ili zagađivači.

“Otrovnost tvari podrazumijeva se kao njihova sposobnost da naštete živom organizmu. Svaki kemijski spoj može biti otrovan. Prema toksikolozima, trebali bismo govoriti o neškodljivosti kemikalija u predloženom načinu njihove uporabe. U ovom slučaju odlučujuću ulogu igraju: doza (količina tvari koja dnevno ulazi u tijelo); trajanje potrošnje; način prijema; putevi ulaska kemikalija u ljudski organizam.

Pri ocjeni zdravstvene ispravnosti prehrambenih proizvoda osnovni propisi su najveća dopuštena koncentracija (u daljnjem tekstu MDK), dopuštena dnevna doza (u daljnjem tekstu DDK), dopušteni dnevni unos (u daljnjem tekstu DDK) tvari sadržanih u hrani.

MPC ksenobiotika u hrani mjeri se u miligramima po kilogramu proizvoda (mg/kg) i ukazuje da je njegova veća koncentracija opasna za ljudski organizam.

Ksenobiotik DDI je maksimalna doza (u mg po 1 kg ljudske težine) ksenobiotika, čiji je dnevni oralni unos tijekom života bezopasan, tj. ne utječe negativno na život, zdravlje sadašnjih i budućih generacija.

ADI ksenobiotika - maksimalna količina ksenobiotika za konzumaciju za određenu osobu po danu (u mg po danu). Određuje se množenjem dopuštene dnevne doze s masom osobe u kilogramima. Stoga je DSP ksenobiotika individualan za svaku pojedinu osobu, a očito je da je ta brojka mnogo niža za djecu nego za odrasle.

Najčešći u moderna znanost Klasifikacija kontaminanata prehrambenih sirovina i namirnica svodi se na sljedeće skupine:

1) kemijski elementi (živa, olovo, kadmij, itd.);

2) radionuklidi;

3) pesticide;

4) nitrati, nitriti i nitrozo spojevi;

5) tvari koje se koriste u stočarstvu;

6) policiklički aromatski ugljikovodici i ugljikovodici koji sadrže klor;

7) dioksini i dioksinima slične tvari;

8) metaboliti mikroorganizama.

Glavni izvori kontaminacije prehrambenih sirovina i prehrambenih proizvoda.

Atmosferski zrak, tlo, voda zagađeni ljudskim otpadom.

Kontaminacija biljnih i stočnih sirovina pesticidima i tvarima koje su produkti njihove biokemijske transformacije.

Kršenje tehnoloških i sanitarno-higijenskih pravila za korištenje gnojiva i vode za navodnjavanje u poljoprivredi.

Kršenje pravila za korištenje aditiva za stočnu hranu, stimulansa rasta, lijekova u stočarstvu i peradarstvu.

Tehnološki proces proizvodnje.

Korištenje nedopuštene hrane, biološki aktivnih i tehnoloških aditiva.

Korištenje dopuštenih prehrambenih, biološki aktivnih i tehnoloških aditiva, ali u većim dozama.

Uvođenje novih slabo ispitanih tehnologija temeljenih na kemijskoj ili mikrobiološkoj sintezi.

Stvaranje toksičnih spojeva u hrani tijekom kuhanja, prženja, zračenja, konzerviranja itd.

Nepoštivanje sanitarnih i higijenskih pravila za proizvodnju proizvoda.

Oprema za hranu, posuđe, inventar, posude, ambalaža koja sadrži štetne kemikalije i elemente.

Nepoštivanje tehnoloških i sanitarno-higijenskih pravila za skladištenje i prijevoz prehrambenih sirovina i prehrambenih proizvoda.

2. Onečišćenje kemijskim elementima

Kemijski elementi o kojima se raspravlja u nastavku široko su rasprostranjeni u prirodi, mogu dospjeti u prehrambene proizvode, na primjer, iz tla, atmosferski zrak, podzemne i površinske vode, poljoprivredne sirovine, a preko hrane - u ljudski organizam. Akumuliraju se u biljnim i životinjskim sirovinama, što dovodi do njihovog visokog sadržaja u prehrambenim proizvodima i prehrambenim sirovinama.

Većina makro i mikroelemenata vitalni su za čovjeka, dok je za neke određena uloga u tijelu utvrđena, za druge tu ulogu tek treba utvrditi.

Valja napomenuti da kemijski elementi ispoljavaju biokemijske i fiziološke učinke samo u određenim dozama. U velikim količinama imaju toksični učinak na tijelo. Tako su, na primjer, poznata visoka toksična svojstva arsena, ali u malim količinama stimulira procese hematopoeze.

Dakle, većina kemijski elementi u strogo određenim količinama neophodni su za normalno funkcioniranje ljudskog organizma, ali njihov prekomjerni unos uzrokuje trovanje.

Prema odluci zajedničkog povjerenstva Organizacije Ujedinjenih naroda za hranu i poljoprivredu (u daljnjem tekstu FAO) i Svjetske zdravstvene organizacije (u daljnjem tekstu SZO) o Kodeksu hrane, među sastojcima čiji se sadržaj kontrolira prema međunarodna trgovina hrana, uključeno je osam kemijskih elemenata: živa, kadmij, olovo, arsen, bakar, cink, željezo, stroncij. Popis ovih elemenata trenutno se dopunjava. U Rusiji biomedicinski zahtjevi definiraju sigurnosne kriterije za sljedeće kemijske elemente: živu, kadmij, olovo, arsen, bakar, cink, željezo i kositar.

3. Toksikološka i higijenska svojstva kemijskih elemenata

Voditi. Jedan od najčešćih i najopasnijih otrovnih tvari. Nalazi se u zemljinoj kori u malim količinama. Istodobno, samo 4,5 105 tona olova godišnje ulazi u atmosferu u prerađenom i fino raspršenom stanju.

Sadržaj olova u vodi iz slavine nije veći od 0,03 mg/kg. Treba napomenuti aktivno nakupljanje olova u biljkama i mesu domaćih životinja u blizini industrijskih centara, glavnih autocesta. Odrasla osoba dnevno dobiva s hranom 0,1-0,5 mg olova, s vodom - oko 0,02 mg. Njegov ukupni sadržaj u tijelu je 120 mg. Iz krvi olovo ulazi u meka tkiva i kosti.90% unesenog olova izlučuje se iz organizma izmetom, ostatak mokraćom i drugim biološkim tekućinama. Biološki poluživot olova iz mekih tkiva i organa je oko 20 dana, iz kostiju - do 20 godina.

Glavne mete izloženosti olovu su hematopoetski, živčani, probavni sustav i bubrezi. Zapažen je negativan učinak na seksualnu funkciju tijela.

Mjere za sprječavanje onečišćenja prehrambenih proizvoda olovom trebaju uključivati državnu i ministarsku kontrolu industrijskih emisija olova u atmosferu, vodena tijela i tlo. Potrebno je smanjiti ili potpuno eliminirati upotrebu olovnih spojeva u benzinu, stabilizatorima, proizvodima od PVC-a, bojama i materijalima za pakiranje. Nemali značaj ima i higijenski nadzor nad uporabom posuđa u konzervama, kao i posuđa od glazirane keramike, čija nekvalitetna izrada dovodi do kontaminacije prehrambenih proizvoda olovom.

Kadmij. U prirodi se ne pojavljuje u čistom obliku. Zemljina kora sadrži oko 0,05 mg/kg kadmija, morska voda– 0,3 µg/kg.

Kadmij se široko koristi u proizvodnji plastike i poluvodiča. U nekim se zemljama kadmijeve soli koriste u veterini. Fosfatna gnojiva i gnoj također sadrže kadmij.

Sve to određuje glavne načine onečišćenja okoliša, a time i prehrambenih sirovina i prehrambenih proizvoda. U normalnim geokemijskim regijama s relativno čistom ekologijom, sadržaj kadmija u biljnim proizvodima je, mcg/kg: žitarice - 28-95; grašak - 15-19; grah - 5-12; krumpir - 12-50; kupus - 2-26; rajčice - 10-30; salata - 17-23; voće - 9-42; biljno ulje - 10-50; šećer - 5-31; gljive - 100-500. U proizvodima životinjskog podrijetla, u prosjeku, mcg / kg: mlijeko - 2,4; svježi sir - 6; jaja - 23-250.

Utvrđeno je da oko 80% kadmija ulazi u ljudsko tijelo hranom, 20% - kroz pluća iz atmosfere i tijekom pušenja.

Prehranom odrasla osoba dnevno unosi do 150 ili više mikrograma kadmija po 1 kg tjelesne težine. Jedna cigareta sadrži 1,5-2,0 mikrograma kadmija, pa je njegova razina u krvi i bubrezima pušača 1,5-2,0 puta veća nego kod nepušača.

92-94% kadmija unesenog hranom izlučuje se mokraćom, izmetom i žuči. Ostatak se nalazi u organima i tkivima u ionskom obliku ili u kompleksu s proteinskim molekulama. Kadmij u obliku ovog spoja nije toksičan, stoga je sinteza takvih molekula zaštitna reakcija organizma pri unosu malih količina kadmija. Zdravo ljudsko tijelo sadrži oko 50 mg kadmija. Kadmij, poput olova, nije bitan element za sisavce.

Ulaskom u tijelo u velikim dozama, kadmij pokazuje snažna toksična svojstva. Glavna meta biološkog djelovanja su bubrezi. Poznata je sposobnost kadmija u velikim dozama da poremeti metabolizam željeza i kalcija. Sve to dovodi do pojave širokog spektra bolesti: hipertenzije, anemije, smanjenog imuniteta i dr. Uočeno je teratogeno, mutageno i kancerogeno djelovanje kadmija.

ADI za kadmij je 70 µg/dan, ADI je 1 µg/kg. MPC kadmija u piti vodu– 0,01 mg/l. Koncentracija kadmija u otpadnim vodama koje ulaze u vodna tijela ne smije prelaziti 0,1 mg/l. S obzirom na DSP kadmija, njegov sadržaj u 1 kg dnevnog skupa proizvoda ne smije biti veći od 30-35 mcg.

Važan u prevenciji trovanja kadmijem je pravilna prehrana: prevlast biljnih proteina u prehrani, bogatih aminokiselinama koje sadrže sumpor, askorbinskom kiselinom, željezom, cinkom, bakrom, selenom, kalcijem. Potrebno je profilaktičko UV zračenje. Preporučljivo je iz prehrane isključiti namirnice bogate kadmijem. Mliječni proteini pridonose nakupljanju kadmija u tijelu i ispoljavanju njegovih toksičnih svojstava.

Arsen. Sadržano u svim objektima biosfere: morska voda - oko 5 mg / kg, zemljina kora - 2 mg / kg, ribe i rakovi - u najvećim količinama. Pozadinska razina arsena u namirnicama iz normalnih geokemijskih regija u prosjeku je 0,5-1 mg/kg. Visoka koncentracija arsena, kao i drugih kemijskih elemenata, zabilježena je u jetri, prehrambenim hidrobiontima, posebno morskim. Oko 1,8 mg arsena nalazi se u ljudskom tijelu.

FAO/WHO je uspostavio ADI za arsen od 0,05 mg/kg tjelesne težine, što je oko 3 mg/dan za odraslu osobu.

Arsen, ovisno o dozi, može izazvati akutno i kronično trovanje. Kronična intoksikacija javlja se kod dugotrajne uporabe vode za piće s 0,3-2,2 mg arsena na 1 litru vode. Jedna doza arsena od 30 mg je smrtonosna za ljude. Zadebljanje rožnatog sloja kože dlanova i tabana smatra se specifičnim simptomom intoksikacije. Anorganski spojevi arsena su toksičniji od organskih. Nakon žive, arsen je drugi najotrovniji element koji se nalazi u hrani. Spojevi arsena dobro se apsorbiraju u probavnom traktu, a 90% unesenog arsena izlučuje se mokraćom. Biološka MPC arsena u mokraći je 1 mg/l, a koncentracija od 2-4 mg/l ukazuje na intoksikaciju. U organizmu se nakuplja u kosi, noktima, koži, što se uzima u obzir u biološkom praćenju. Potreba za arsenom za život ljudskog tijela nije dokazana, s izuzetkom njegovog stimulativnog djelovanja na proces hematopoeze.

Do kontaminacije hrane arsenom dolazi zbog njegove uporabe u poljoprivredi. Arsen se koristi u proizvodnji poluvodiča, stakla i boja. Nekontrolirana uporaba arsena i njegovih spojeva dovodi do njegovog nakupljanja u prehrambenim sirovinama i prehrambenim proizvodima, što uzrokuje opasnost od moguće intoksikacije i određuje načine prevencije.

Merkur. Jedan od najopasnijih i vrlo otrovnih elemenata, koji ima sposobnost nakupljanja u tijelu biljaka, životinja i ljudi. Zbog svojih fizikalno-kemijskih svojstava - topljivosti, hlapljivosti - živa i njeni spojevi široko su rasprostranjeni u prirodi. U zemljinoj kori njegov sadržaj je 0,5 mg / kg, morska voda - oko 0,03 μg / kg. U tijelu odrasle osobe - oko 13 mg, ali potreba za životnim procesima nije dokazana.

Do kontaminacije hrane živom može doći kao rezultat:

prirodni proces isparavanja iz zemljine kore u količini od 25-125 tisuća tona godišnje;

uporaba žive u nacionalnom gospodarstvu - proizvodnja klora i lužina, ogledala, elektroindustrija, medicina i stomatologija, poljoprivreda i veterina;

stvaranje metilžive, dimetilžive i drugih visoko toksičnih spojeva koji ulaze u prehrambene lance od strane određenih skupina mikroorganizama.

Meso ribe odlikuje se najvećom koncentracijom žive i njezinih spojeva, koji se aktivno akumuliraju u tijelu iz vode i hrane koja sadrži druge hidrobionte bogate živom. U mesu grabežljivih slatkovodnih riba, razina žive je 107-509 µg/kg, nepredatorskih - 79-200 µg/kg, oceana - 300-600 µg/kg. Tijelo ribe sposobno je sintetizirati metil živu koja se nakuplja u jetri.

Pri kuhanju ribe i mesa koncentracija žive u njima se smanjuje, a sličnom obradom gljiva ostaje nepromijenjena.

Anorganski spojevi žive izlučuju se uglavnom u urinu, organski spojevi - sa žuči i izmetom. Poluživot anorganskih spojeva iz tijela je 40 dana, organskih - 76.

Cink i posebno selen imaju zaštitni učinak kada je živa izložena ljudskom tijelu. Toksičnost anorganskih spojeva žive smanjuje askorbinska kiselina i bakar s njihovim povećanim unosom u tijelo, organski spojevi - proteini, cistin, tokoferoli.

Sigurna razina žive u krvi je 50-100 µg/l, kosi - 30-40 µg/g, urinu - 5-10 µg/dan. Čovjek dnevnom prehranom primi 0,045-0,060 mg žive, što približno odgovara FAO/WHO preporučenoj normi prema ADI - 0,05 mg. MPC za živu u vodi iz slavine koja se koristi za kuhanje je 0,005 mg/l, međunarodni standard je 0,01 mg/l (WHO, 1974).

Bakar, za razliku od žive i arsena, aktivno sudjeluje u vitalnim procesima, kao dio niza enzimskih sustava. Dnevna potreba je 4-5 mg. Nedostatak bakra dovodi do anemije, zastoja u rastu, niza drugih bolesti, au nekim slučajevima i smrti.

Međutim, s produljenom izloženošću visokim dozama bakra, mehanizmi prilagodbe se prekidaju, pretvarajući se u intoksikaciju i specifičnu bolest. U tom smislu, problem zaštite okoliša i prehrambenih proizvoda od onečišćenja bakrom i njegovim spojevima je hitan. Glavna opasnost dolazi od industrijskih emisija, prekomjerne doze insekticida, drugih otrovnih soli bakra, konzumacije pića, prehrambenih proizvoda koji dolaze u dodir s bakrenim dijelovima opreme ili bakrenim spremnicima tijekom proizvodnog procesa.

Cinkov. Sadržano u zemljinoj kori u količini od 65 mg / kg, morska voda - 9-21 mcg / kg, tijelo odrasle osobe - 1,4-2,3 g / kg.

Cink je sastavni dio oko 80 enzima te sudjeluje u brojnim metaboličkim reakcijama. Tipični simptomi nedostatka cinka su zastoj u rastu kod djece, spolni infantilizam kod adolescenata, poremećaj okusa i mirisa itd.

Dnevna potreba za cinkom kod odrasle osobe je 15 mg. Cink sadržan u biljnoj hrani manje je dostupan tijelu. Cink iz životinjskih proizvoda apsorbira se 40%. Sadržaj cinka u prehrambenim proizvodima je, mg / kg: meso - 20-40, riblji proizvodi - 15-30, kamenice - 60-1000, jaja - 15-20, voće i povrće - 5, krumpir, mrkva - oko 10 , orasi, žitarice - 25-30, vrhunsko brašno - 5-8; mlijeko - 2-6 mg / l. U dnevnoj prehrani odrasle osobe sadržaj cinka je 13-25 mg. Cink i njegovi spojevi imaju nisku toksičnost. Sadržaj cinka u vodi u koncentraciji od 40 mg/l neškodljiv je za čovjeka.

Istodobno, mogući su slučajevi intoksikacije u slučaju kršenja uporabe pesticida, bezbrižne terapijske uporabe pripravaka cinka. Znakovi intoksikacije su mučnina, povraćanje, bolovi u trbuhu, proljev. Primijećeno je da cink u prisutnosti pratećeg arsena, kadmija, mangana, olova u zraku u cinkarskim poduzećima uzrokuje "metaluršku" groznicu među radnicima.

Poznati su slučajevi trovanja hranom ili pićem pohranjenim u pocinčanom željeznom posuđu. U tom smislu zabranjeno je pripremanje i čuvanje hrane u pocinčanom posuđu. Najviša dopuštena koncentracija cinka u vodi za piće je 5 mg/l, a za ribnjaku 0,01 mg/l.

Kositar. Potreba za kositrom za ljudsko tijelo nije dokazana. Istodobno, u tijelu odrasle osobe nalazi se oko 17 mg kositra, što ukazuje na mogućnost njegovog sudjelovanja u metaboličkim procesima.

Količina kositra u zemljinoj kori je relativno mala. Kada kositar uđe s hranom, apsorbira se oko 1%. Kositar se izlučuje iz organizma mokraćom i žuči.

Anorganski spojevi kositra su nisko toksični, organski su otrovniji. Glavni izvori kontaminacije hrane kositrom su limenke, tikvice, željezni i bakreni kuhinjski kotlovi, drugi spremnici i oprema, koji su izrađeni kalajisanjem i galvanizacijom. Aktivnost prijelaza kositra u prehrambeni proizvod povećava se pri temperaturi skladištenja iznad 20 ° C, visokom sadržaju organskih kiselina, nitrata i oksidacijskih sredstava u proizvodu, koji povećavaju topljivost kositra.

Opasnost od trovanja kositrom povećava se stalnom prisutnošću njegovog pratioca – olova. Nije isključena interakcija kositra s pojedinim prehrambenim tvarima i stvaranje toksičnijih organskih spojeva. Povećana koncentracija kositra u proizvodima daje neugodan metalni okus i mijenja boju. Postoje dokazi da je toksična doza kositra u jednoj dozi 5-7 mg/kg tjelesne težine. Trovanje kositrom može uzrokovati znakove akutnog gastritisa (mučnina, povraćanje itd.), negativno utječe na aktivnost probavnih enzima.

Učinkovita mjera za sprječavanje kontaminacije hrane kositrom je prekrivanje unutarnje površine posude i opreme otpornim, higijenski sigurnim lakom ili polimernim materijalom, pridržavanje roka trajanja konzervirane hrane, posebno proizvoda dječja hrana, koristite za neke staklene posude za konzerviranu hranu.

Željezo. Nalazi se na četvrtom mjestu među najčešćim elementima u zemljinoj kori (5% zemljine kore po masi).

Ovaj element je neophodan za život biljnih i životinjskih organizama. U biljkama se nedostatak željeza očituje žutilom lišća i naziva se kloroza, a kod ljudi uzrokuje anemiju zbog nedostatka željeza, jer željezo sudjeluje u stvaranju hemoglobina. Željezo obavlja niz drugih vitalnih funkcija važne funkcije: prijenos kisika, stvaranje eritrocita itd.

Tijelo odrasle osobe sadrži oko 4,5 g željeza. Sadržaj željeza u prehrambenim proizvodima kreće se od 0,07-4 mg na 100 g. Glavni izvor željeza u prehrani su jetra, bubrezi i mahunarke. Potrebe za željezom odrasle osobe iznose oko 14 mg/dan, a povećavaju se u žena tijekom trudnoće i dojenja.

Željezo iz mesnih proizvoda tijelo apsorbira 30%, iz biljaka 10%.

Unatoč aktivnom sudjelovanju željeza u metabolizmu, ovaj element može imati toksični učinak kada uđe u tijelo u velikim količinama. Tako je kod djece nakon slučajnog unosa 0,5 g željeza ili 2,5 g željeznog sulfata uočeno stanje šoka. širok industrijska primjenaželjezo, njegova distribucija u okolišu povećava vjerojatnost kronične intoksikacije. Do kontaminacije prehrambenih proizvoda željezom može doći putem sirovina, u kontaktu s metalnom opremom i spremnicima, što određuje odgovarajuće preventivne mjere.

6. Policiklički aromatski ugljikovodici i ugljikovodici koji sadrže klor, dioksini i dioksinima slični spojevi

Policiklički aromatski ugljikovodici (u daljnjem tekstu PAH) nastaju tijekom izgaranja organskih tvari (benzin, druga goriva, duhan), uključujući pušenje, spaljivanje hrane. Sadrže se u zraku (prašina, dim), prodiru u tlo, vodu, a odatle u biljke i životinje. PAH su stabilni spojevi, stoga imaju sposobnost nakupljanja.

Po djelovanju na ljudski organizam PAH su karcinogeni, jer imaju udubljenje u strukturi molekule, što je karakteristično za mnoge kancerogene tvari (slika 1).

Sl. 1. benzopiren

PAH ulaze u ljudski organizam putem dišnog, probavnog sustava, preko kože.

Kako biste smanjili ulazak PAH-ova u tijelo, možete: izbjegavati zagorijevanje hrane; minimiziranjem obrade prehrambenih sirovina i prehrambenih proizvoda dimom; uzgoj prehrambenih biljaka daleko od industrijskih područja; obavljanje temeljitog pranja prehrambenih sirovina i namirnica. Osim toga, pušači i pasivni pušači izloženi su velikom riziku od ingestije PAH-a.

Hlapljivi su, topljivi u vodi, lipofilni, stoga ih ima posvuda i uključeni su u hranidbene lance.

Jednom u ljudskom tijelu, ugljikovodici koji sadrže klor uništavaju jetru i oštećuju živčani sustav.

Dioksini i dioksinima slični spojevi. Dioksini - poliklorirani dibenzodioksini (u daljnjem tekstu PCDD) obuhvaćaju veliku skupinu aromatskih tricikličkih spojeva koji sadrže od 1 do 8 atoma klora. Osim toga, postoje dvije skupine srodnih kemijskih spojeva - poliklorirani dibenzofurani (u daljnjem tekstu PCDF) i poliklorirani bifenili (u daljnjem tekstu PCB), koji su prisutni u okolišu, hrani i hrani za životinje istovremeno s dioksinima.

Trenutno je izolirano 75 PCDD-a, 135 PCDF-a i više od 80 PCB-a. Oni su vrlo toksični spojevi s mutagenim, kancerogenim i teratogenim svojstvima.

Izvori ulaska dioksina i dioksinima sličnih spojeva u okoliš, njihovo kruženje, načini ulaska u ljudski organizam i utjecaj na njega shematski su prikazani na slici 2.

7. Metaboliti mikroorganizama

Stafilokokni toksini. Stafilokokne intoksikacije su najtipičnije prehrambeno bakterijske intoksikacije. “Registrirani su u gotovo svim zemljama svijeta i čine više od 30% svih akutnih otrovanja. bakterijske prirode s instaliranim patogenom. Trovanje hranom uglavnom je uzrokovano toksinima Staphylococcus aureus.

sl.2. Izvori ulaska dioksina i dioksinima sličnih spojeva u okoliš, njihovo kruženje, putovi ulaska i utjecaj na ljudski organizam.

Glavni čimbenici koji utječu na razvoj bakterije Staphylococcus aureus su temperatura, prisutnost kiselina, soli, šećera, nekih drugih kemikalija, kao i drugih bakterija.

Bakterije Staphylococcus aureus mogu rasti na temperaturama od 10 do 45 ° C. Optimalna temperatura je 35-37 ° C. Stafilokokne stanice obično umiru na 70-80 ° C, međutim, neke vrste podnose zagrijavanje do 100 ° C tijekom 30 minuta. Toksin koji izlučuje stafilokokna bakterija otporan je na visoke temperature, a za njegovo potpuno uništenje potrebno je dva sata kuhanja.

Većina sojeva Staphylococcus aureusa razvija se pri pH vrijednostima od 4,5 do 9,3 (optimalne vrijednosti su 7,0-7,5). Stafilokoki su osjetljivi na prisutnost određene vrste kiseline u okolini. Octena, limunska, mliječna, vinska i klorovodična kiselina štetne su za stafilokoke.

Utvrđeno je da sadržaj 15-20% natrijevog klorida u bujonu ima inhibitorni učinak na Staphylococcus aureus, a koncentracija od 20-25% ima baktericidni učinak na njega. Koncentracija saharoze 50-60% inhibira rast bakterija, a koncentracija 60-70% djeluje baktericidno.

Stafilokokin se aktivira klorom, jodom, raznim antibioticima i kemikalijama poput broma, o-polifenola i heksaklorobenzena. Međutim, ti spojevi nisu prikladni za preradu hrane. Supresija rasta Staphylococcus aureusa zabilježena je u prisutnosti mješavine mliječne kiseline i crijevnih bakterija.

Epidemije stafilokoka koje se prenose hranom obično uzrokuju životinjski proizvodi kao što su meso, riba i perad.

Mogu dospjeti u mlijeko iz vimena krava s mastitisom. Drugi izvori su koža životinja i ljudi uključenih u preradu mlijeka.

Svježa riba i perad obično su bez stafilokoka, ali mogu biti kontaminirani tijekom rukovanja, kao što je klanje ili naknadna obrada. Vakuumsko pakiranje inhibira rast stafilokoknih bakterija u mesnim proizvodima.

Simptomi intoksikacije ljudskim stafilokokom mogu se primijetiti 2-4 sata nakon konzumacije kontaminiranog prehrambenog proizvoda. Međutim, početni znakovi mogu se pojaviti nakon 0,5 i nakon 7 sati.U početku se javlja salivacija, zatim mučnina, povraćanje i proljev.

Temperatura tijela raste. Bolest je ponekad praćena komplikacijama: dehidracija, šok, prisutnost krvi ili sluzi u stolici i povraćenom sadržaju. Ostali simptomi bolesti uključuju glavobolju, konvulzije, znojenje i slabost. Stupanj izraženosti ovih znakova i simptoma, kao i težina bolesti, uglavnom se određuju količinom toksina koji je ušao u tijelo i osjetljivošću oboljelog. Oporavak se često događa unutar 24 sata, ali može potrajati i nekoliko dana.

Smrtni slučajevi zbog stafilokoknog trovanja hranom su rijetki.

Kada se pojave prvi znakovi trovanja, odmah se obratite liječniku. Prva pomoć sastoji se od ispiranja želuca, čišćenja crijeva, uzimanja aktivnog ugljena.

Kako bi se spriječilo trovanje, potrebno je: ne dopustiti osobama koje pate od gnojnih kožnih bolesti, s akutnim kataralnim simptomima gornjeg dišnog trakta da rade s hranom; osigurati poštivanje režima toplinske obrade proizvoda koji jamče smrt toksina stafilokoka, kao i stvoriti uvjete za skladištenje proizvoda u hladnjacima na temperaturi od 2-4 ° C.

Botulinum toksin se smatra najjačim otrovom na svijetu i dio je arsenala biološkog oružja.

Trovanje hranom koje nastaje konzumiranjem hrane koja sadrži toksin bakterije Clostridium botulinum naziva se botulizam. Ovo je ozbiljna bolest, često smrtonosna.

Clostridium botulinum je striktno anaerobna bakterija. Mikroorganizam stvara endospore otporne na toplinu.

U prirodi su vrlo rasprostranjene spore raznih vrsta Clostridium botulinum, koje se redovito izdvajaju iz tla u raznim dijelovima svijeta, a rjeđe iz vode, crijeva riba i drugih životinja.

Clostridium botulinum tipovi A i B razmnožavaju se u rasponu temperatura od 10 do 50 °C. Tip E se može razmnožavati i proizvoditi toksin na 3,3 °C. Potpuno uništenje spora Clostridium botulinum postiže se na 100 °C nakon 5-6 sati, pri 105 ° C - nakon 2 sata, na 120 ° C - nakon 10 minuta.

Kuhinjskom soli usporava se razvoj botulinum bakterija i stvaranje njihovih toksina, a pri koncentraciji soli od 6-10% njihov rast prestaje.

Clostridium botulinum A i B razmnožava se u hrani pri pH 4,6 ili nižem. Stabilnost u kiseloj sredini smanjena je ako sadrži natrijev klorid ili druge inhibitore. Clostridium botulinum tip E je osjetljiviji na kiseline od ostalih vrsta.

Utvrđeno je da klor može inaktivirati spore Clostridium botulinum. Spore Clostridium botulinum inaktiviraju se zračenjem.

Simptomi botulizma očituju se uglavnom u porazu središnjeg živčani sustav. Glavni simptomi su dvoslike, spušteni kapci, gušenje, slabost, glavobolja. Također se mogu pojaviti poteškoće s gutanjem ili gubitak glasa. Pacijent, u pravilu, ne osjeća jaku bol, osim glavobolje, i ostaje potpuno svjestan, iako njegovo lice može izgubiti izražajnost zbog paralize mišića lica. Trajanje trajanje inkubacije u prosjeku 12-36 sati, ali može varirati od 2 sata do 14 dana.

Prevencija botulizma uključuje brzu preradu sirovina i pravodobno uklanjanje unutarnjih organa (osobito kod riba); široka uporaba hlađenja i zamrzavanja sirovina i prehrambenih proizvoda; usklađenost s režimima sterilizacije konzervirane hrane; zabrana prodaje konzervirane hrane sa znakovima bombardiranja odn povećana razina brak (više od 2%) - lepršanje krajeva limenki, deformacije tijela, mrlje itd. - bez dodatne laboratorijske analize; sanitarna propaganda među stanovništvom o opasnostima kućnog konzerviranja, posebno hermetički zatvorenih konzerviranih gljiva, mesa i ribe. Prva pomoć je slična onoj kod trovanja stafilokokom.

Mikotoksini. Mikotoksini su posebna i vrlo opasna skupina otrova mikrobiološkog podrijetla za ljudski organizam. To su toksični metaboliti plijesni. Postoji 250 vrsta mikroskopskih gljiva za koje se zna da proizvode oko 500 toksičnih metabolita. Na primjer: ergot toksini koji uzrokuju “Antonovu vatru” i “zle grčeve”, Fusarium toksini koji uzrokuju probavne smetnje, koordinaciju pokreta, paralizu i smrt kod ljudi i životinja.

Mikotoksini mogu biti više kontaminirani kikirikijem, kukuruzom, žitaricama, mahunarkama, sjemenkama pamuka, orašastim plodovima, nekim voćem, povrćem, začinima, stočnom hranom, sokovima, pireima, kompotima, džemovima. Hrana kontaminirana mikotoksinima uzrokuje vrstu intoksikacije hranom poznatu kao mikotoksikoza.

Prevencija mikotoksikoza uključuje: redovitu sanitarnu, veterinarsku, agrokemijsku kontrolu; pažljivo sortiranje prehrambenih sirovina i prehrambenih proizvoda prije upotrebe; korištenje kemijskih metoda za uništavanje gljivica plijesni, koje su, međutim, najčešće neučinkovite i skupe; kao i mljevenje žitarica i toplinska obrada proizvoda.

Putovi kontaminacije hrane mikotoksinima shematski su prikazani na slici 3.

8. Metabolizam stranih spojeva u ljudskom tijelu

Svi strani spojevi koji uđu u ljudsko ili životinjsko tijelo raspoređuju se u različitim tkivima, akumuliraju, metaboliziraju i izlučuju. Ovi procesi zahtijevaju zasebno razmatranje.

Prvo, strani spojevi ulaze u vodeni okoliš tijela. Uostalom, ljudsko tijelo se uglavnom sastoji od vode, koja je raspoređena na sljedeći način:

sl.3. Načini kontaminacije hrane mikotoksinima.

(V.A. Tutelyan, L.V. Kravchenko)

volumen krvi kod odrasle osobe je oko 3 litre;

volumen okolne ekstracelularne tekućine unutarnji organi, doseže 15 l;

uključujući količinu vode unutar stanica, ukupni volumen tekućine je otprilike 42 litre.

Lijekovi i toksični spojevi različito su raspoređeni među tim sastojcima. Neki ostaju u krvi, drugi ulaze u međustanične prostore ili unutar stanica. Treba napomenuti da su mnogi lijekovi i otrovni spojevi slabe kiseline ili baze, što može uvelike utjecati na njihovu raspodjelu među staničnim membranama, neće prodrijeti kroz membrane.

Neki ksenobiotici u krvi mogu se izolirati vezanjem na proteine. Izoliranje ovih spojeva s proteinima krvi može ograničiti njihov učinak na stanice.

Transformacija ksenobiotika u ljudskom tijelu je mehanizam za održavanje postojanosti sastava unutarnjeg okoliša tijela tijekom izlaganja stranim spojevima. Uobičajeno je razlikovati dvije faze metabolizma.

Prva faza uključuje reakcije hidrolize, redukcije i oksidacije supstrata. Obično dovode do uvođenja ili stvaranja funkcionalne skupine tipa -OH, -NH2, -SH, -COOH, što malo povećava hidrofilnost polaznog spoja.

Ove se reakcije odvijaju uz aktivno sudjelovanje enzima citokromskog sustava, koji provode oksidativni, reduktivni metabolizam steroida, masne kiseline, retinoidi, žučne kiseline, biogeni amini, leukotrieni, kao i egzogeni spojevi, uključujući lijekove, zagađivače okoliša, kemijske karcinogene. Štoviše, ulazak strane tvari u tijelo pojačava otpuštanje enzima potrebnih za metabolizam.

Druga faza metabolizma ksenobiotika uključuje reakcije glukuronidacije, sulfatacije, acetilacije, metilacije, konjugacije s glutationom, aminokiselinama kao što su glicin, taurin, glutaminska kiselina. U osnovi, reakcije druge faze dovode do značajnog povećanja hidrofilnosti ksenobiotika, što pridonosi njihovom izlučivanju iz organizma. Reakcije druge faze obično su mnogo brže od reakcija prve faze, tako da brzina metabolizma ksenobiotika uvelike ovisi o brzini odvijanja reakcije prve faze.

Razne biokemijske reakcije metabolizma ksenobiotika odvijaju se u jetri, bubrezima, plućima, crijevima, mokraćnom mjehuru i drugim organima, što često dovodi do bolesti ovih organa: ciroze i raka jetre, raka mokraćnog mjehura itd. Na primjer: u jetri se odvijaju mnogi enzimski procesi cijepanja ksenobiotika, u bubrezima - izlučivanje niskomolekularnih metaboličkih proizvoda. Metabolizam etilnog alkohola uzrokuje cirozu jetre, a živa, olovo, cink, kadmij uzrokuju nekrozu bubrega.

Sažetak na temu:

STRANE TVARI – KSENOBIOTI

1. Pojam "ksenobiotika", njihova klasifikacija

Strane tvari koje ulaze u ljudsko tijelo s hranom i imaju visoku toksičnost nazivaju se ksenobiotici ili zagađivači.

"Pod toksičnošću tvari podrazumijeva se njihova sposobnost da naškode živom organizmu. Svaki kemijski spoj može biti otrovan. Prema toksikolozima, trebalo bi govoriti o neškodljivosti kemikalija s predloženim načinom njihove uporabe. Odlučujuću ulogu igraju: doza (količina tvari koja uđe u tijelo u danima); trajanje konzumiranja; način unosa; putevi ulaska kemikalija u ljudski organizam.

MPC ksenobiotika u hrani mjeri se u miligramima po kilogramu proizvoda (mg/kg) i ukazuje da je njegova veća koncentracija opasna za ljudski organizam.

Najčešća klasifikacija kontaminanata u prehrambenim sirovinama i prehrambenim proizvodima u suvremenoj znanosti svodi se na sljedeće skupine:

1) kemijski elementi (živa, olovo, kadmij, itd.);

2) radionuklidi;

3) pesticide;

4) nitrati, nitriti i nitrozo spojevi;

5) tvari koje se koriste u stočarstvu;

6) policiklički aromatski ugljikovodici i ugljikovodici koji sadrže klor;

7) dioksini i dioksinima slične tvari;

8) metaboliti mikroorganizama.

Glavni izvori kontaminacije prehrambenih sirovina i prehrambenih proizvoda.

Atmosferski zrak, tlo, voda zagađeni ljudskim otpadom.

Kontaminacija biljnih i stočnih sirovina pesticidima i tvarima koje su produkti njihove biokemijske transformacije.

Kršenje tehnoloških i sanitarno-higijenskih pravila za korištenje gnojiva i vode za navodnjavanje u poljoprivredi.

Kršenje pravila za korištenje aditiva za stočnu hranu, stimulansa rasta, lijekova u stočarstvu i peradarstvu.

Tehnološki proces proizvodnje.

Korištenje nedopuštene hrane, biološki aktivnih i tehnoloških aditiva.

Korištenje dopuštenih prehrambenih, biološki aktivnih i tehnoloških aditiva, ali u većim dozama.

Uvođenje novih slabo ispitanih tehnologija temeljenih na kemijskoj ili mikrobiološkoj sintezi.

Stvaranje toksičnih spojeva u hrani tijekom kuhanja, prženja, zračenja, konzerviranja itd.

Nepoštivanje sanitarnih i higijenskih pravila za proizvodnju proizvoda.

Oprema za hranu, posuđe, inventar, posude, ambalaža koja sadrži štetne kemikalije i elemente.

Nepoštivanje tehnoloških i sanitarno-higijenskih pravila za skladištenje i prijevoz prehrambenih sirovina i prehrambenih proizvoda.

2. Onečišćenje kemijskim elementima

Kemijski elementi o kojima se raspravlja u nastavku široko su rasprostranjeni u prirodi, mogu dospjeti u prehrambene proizvode, primjerice iz tla, atmosferskog zraka, podzemnih i površinskih voda, poljoprivrednih sirovina, a preko hrane u ljudski organizam. Akumuliraju se u biljnim i životinjskim sirovinama, što dovodi do njihovog visokog sadržaja u prehrambenim proizvodima i prehrambenim sirovinama.

Većina makro i mikroelemenata vitalni su za čovjeka, dok je za neke određena uloga u tijelu utvrđena, za druge tu ulogu tek treba utvrditi.

Dakle, većina kemijskih elemenata u strogo određenim količinama neophodna je za normalno funkcioniranje ljudskog organizma, ali njihov prekomjerni unos uzrokuje trovanje.

Prema odluci Zajedničke komisije Organizacije Ujedinjenih naroda za hranu i poljoprivredu (u daljnjem tekstu FAO) i Svjetske zdravstvene organizacije (u daljnjem tekstu WHO) o Kodeksu hrane osam kemijskih elemenata uvršteno je na popis komponenti čiji se sadržaj kontrolira u međunarodnoj trgovini hranom: živa, kadmij, olovo, arsen, bakar, cink, željezo, stroncij. Popis ovih elemenata trenutno se dopunjava. U Rusiji biomedicinski zahtjevi definiraju sigurnosne kriterije za sljedeće kemijske elemente: živu, kadmij, olovo, arsen, bakar, cink, željezo i kositar.

3. Toksikološka i higijenska svojstva kemijskih elemenata

Glavne mete izloženosti olovu su hematopoetski, živčani, probavni sustav i bubrezi. Zapažen je negativan učinak na seksualnu funkciju tijela.

Kadmij. U prirodi se ne pojavljuje u čistom obliku. Zemljina kora sadrži oko 0,05 mg/kg kadmija, morska voda - 0,3 µg/kg.

Kadmij se široko koristi u proizvodnji plastike i poluvodiča. U nekim se zemljama kadmijeve soli koriste u veterini. Fosfatna gnojiva i gnoj također sadrže kadmij.

Utvrđeno je da oko 80% kadmija ulazi u ljudsko tijelo hranom, 20% - kroz pluća iz atmosfere i tijekom pušenja.

ADI za kadmij je 70 µg/dan, ADI je 1 µg/kg. MDK za kadmij u vodi za piće je 0,01 mg/l. Koncentracija kadmija u otpadnim vodama koje ulaze u vodna tijela ne smije prelaziti 0,1 mg/l. S obzirom na DSP kadmija, njegov sadržaj u 1 kg dnevnog skupa proizvoda ne smije biti veći od 30-35 mcg.

U prevenciji intoksikacije kadmijem važna je pravilna prehrana: prevladavanje biljnih bjelančevina u prehrani, bogat sadržaj aminokiselina koje sadrže sumpor, askorbinske kiseline, željeza, cinka, bakra, selena i kalcija. Potrebno je profilaktičko UV zračenje. Preporučljivo je iz prehrane isključiti namirnice bogate kadmijem. Mliječni proteini pridonose nakupljanju kadmija u tijelu i ispoljavanju njegovih toksičnih svojstava.

Čovjek je heterotrof, tj. prima hranjive tvari i energiju izvana u obliku organskih spojeva (vidi tablicu 1).

Tablica 1. Glavne komponente

Ugljikohidrati

vitamini,

elementi

Energetska vrijednost

1g = 4,1 kcal

1 g maslaca = 9,3 kcal (39,0 kJ)

1g = 4,1 kcal

1 g alkohola = 7,1 kcal

biološki

vrijednost

50% životinjskih bjelančevina, tk.
oni imaju
esencijalne aminokiseline

25% biljna ulja, jer sadrže višestruko nezasićene masne kiseline

vlakno

vitamini,

elementi

Dva su načina da proizvodi probave hrane, uključujući ksenobiotike, uđu u unutarnju okolinu tijela: komponente topive u vodi ulaze u portalni sustav jetre i jetru; tvari topljive u mastima ulaze u limfne žile, a zatim u krv kroz torakalni limfni kanal.

Za ksenobiologiju je važan koncept antialimentarnih čimbenika prehrane. Ovaj izraz odnosi se na tvari prirodnog podrijetla koje su dio hrane. To uključuje:

1) inhibitori probavnih enzima (Kunitz inhibitor tripsina iz soje, porodica Bauman-Birk inhibitora iz soje, obitelji kemotripsina i tripsina I i II iz krumpira, porodica inhibitora tripsina/α-amilaze);

2) cijanogeni glikozidi su glikozidi nekih cijanogenih aldehida i ketona, koji pri enzimskoj ili kiseloj hidrolizi oslobađaju cijanovodičnu kiselinu (limarin bijelog graha, amigdalin koštuničavog voća);

3) biogeni amini (serotonin u voću i povrću, tiramin i histamin u fermentiranoj hrani);

4) alkaloidi (dietilamid lizergične kiseline - halucinogen iz ergota, morfin iz soka glavica maka, kofein, teobromin, teofilin iz zrna kave i lišća čaja, solanini i chaconini iz krumpira);

5) antivitamini (leucin remeti metabolizam triptofana i vitamina PP, indoloctena kiselina - niacin antivitamin, biljna askorbat oksidaza - askorbinska kiselina antivitamin, riblja tiaminaza - tiamin antivitamin, laneno sjeme linatin - antagonist piridoksina, bjelanjak avidin - biotin antivitamin itd. );

6) čimbenici koji smanjuju apsorpciju minerala (oksalna kiselina, fitin - inozitolheksafosforna kiselina iz mahunarki i žitarica, tanini);

7) otrovi peptidne prirode (deset otrovnih ciklopeptida iz blijede žabokrečine, najotrovniji je α-amanitin);

8) lektini - glikoproteini koji mijenjaju propusnost membrana (toksični ricin (lektin iz sjemenki ricinusa), toksin kolere);

9) etanol - kršenje normalnih biokemijskih procesa stvaranja i korištenja energije s prijelazom na psihološku i biološku ovisnost o egzogenom alkoholu.

Ljudska hrana sadrži mnoge kemikalije, od kojih su neke ksenobiotici. Ksenobiotici mogu biti normalna komponenta hrane, mogu obogatiti hranu tijekom pripreme (npr. aditivi u hrani) i mogu, iz bilo kojeg razloga, biti zagađivači kuhane hrane. Neki prehrambeni aditivi se namjerno dodaju u hranu kako bi se optimizirala priprema hrane. Kemikalije (indirektni aditivi u hrani) koriste se u tehnologijama njezine pripreme, skladištenja, konzerviranja itd. Kontaminanti (živa, arsen, selen i kadmij) dolaze iz okoliša i rezultat su urbanizacije društva. Iz prirodnih izvora moguće je dobiti glavne sastojke hrane (bjelančevine, masti, ugljikohidrate); tvari koje mogu promijeniti funkcioniranje organa i tkiva (alergija, razvoj gušavosti, inhibitori proteolize, itd.); tvari koje su otrovi za potrošača hrane.

Aditivi u hrani su prirodne ili sintetske, fiziološki aktivne i inertne kemikalije, namjerno ili slučajno dodane hrani. Izravni dodaci hrani uključuju tvari koje se dodaju hrani tijekom njezine pripreme kako bi joj dale određena svojstva. Takvi aditivi u hrani uključuju antioksidanse, konzervanse, vitamine, minerale, arome, boje, emulgatore, stabilizatore, zakiseljivače itd.

Prisutnost aditiva u hrani odlukom zemalja Europske unije mora biti naznačena na deklaraciji. Istovremeno se može označiti kao zasebna tvar ili kao predstavnik određene funkcionalne klase u kombinaciji s oznakom E. Prema predloženom sustavu digitalne kodifikacije prehrambenih aditiva njihova klasifikacija je sljedeća: E100–E182 - bojila; E200 i dalje - konzervansi; E300 i dalje - antioksidansi (antioksidansi); E400 i dalje - stabilizatori konzistencije; E500 i dalje - regulatori kiselosti, prašak za pecivo; E600 i dalje - pojačivači okusa i arome; E700-800 - rezervni indeksi; E900 i dalje - sredstva za glaziranje, poboljšivači kruha; E1000 - emulgatori. Primjena prehrambenih aditiva zahtijeva poznavanje maksimalno dopuštene koncentracije stranih tvari – MAC (mg/kg), dopuštene dnevne doze – ADI (mg/kg tjelesne težine) i dopuštenog dnevnog unosa – ADI (mg/dan), izračunate kao umnožak ADI s prosječnom tjelesnom težinom - 60 kg.

Neizravni aditivi u hrani uključuju tvari koje su nenamjerno uključene u hranu (na primjer, kada hrana dođe u dodir s opremom za obradu ili materijalom za pakiranje). Od kontaminanata hrane najčešće se razmatraju tri skupine: 1) aflatoksini; 2) pesticide; 3) dioksini i olovo.

Posebno je zanimljivo korištenje kemijskih sastojaka hrane (vitamini, minerali) za liječenje specifičnih bolesti u dozama većim od dnevnih potreba. Klinička uporaba željeza, fluora, joda dovoljno je detaljno proučena. Sigurnost uporabe vitamina i minerala kao dodataka hrani ili komponenti lijekova ovisi o: 1) citotoksičnosti kemikalije; 2) njegov kemijski oblik; 3) ukupni dnevni unos; 4) trajanje i redovitost konzumiranja; 5) morfofunkcionalno stanje ciljnih tkiva i ljudskih organa. Vitamini topivi u mastima toksičniji su od onih topivih u vodi zbog povećanog nakupljanja u lipidnoj fazi staničnih membrana i niske stope eliminacije.

Niacin u visokim dozama (gramima) koristi se za snižavanje razine kolesterola u krvi. U gotovo svim slučajevima uporabe nikotinske kiseline postoje nuspojave(crvenilo kože, crvenilo u glavi).

Bakar je najotrovniji, ali najvažniji element u tragovima. U tragovima, bakar se nalazi u gotovo svim prehrambenim proizvodima, koji ne uzrokuju intoksikaciju, s izuzetkom Wilson-Konovalovljeve bolesti (zglobno oštećenje jetre i jezgre hipotalamusa). Ljudi su manje osjetljivi na bakar nego sisavci (ovce). Toksičnost bakra trebala bi se povezati s njegovom interakcijom sa željezom, cinkom i proteinima.

Željezo u obliku oksida daje boju hrani. U SAD-u su fosfati, pirofosfati, glukonati, laktati, željezni sulfati i smanjeni unos željeza dopušteni kao dodaci prehrani. Apsorpcija ne-hem željeza je strogo kontrolirana u crijevnoj sluznici. Pretjeran unos željeza hranom i djelovanje tvari koje ubrzavaju njegovu apsorpciju može dovesti do nakupljanja željeza u organizmu. Zadržavanje i nakupljanje željeza u ljudskom tijelu vrlo je individualno i nije potkrijepljeno općim obrascima.

Cinkov u obliku nekoliko spojeva koristi se u dodacima prehrani. Hranjenje peradi i stoke hranom obogaćenom cinkom može dovesti do nakupljanja ovog metala u mesnoj hrani. Poznato je da je individualna intolerancija na cink kod ljudi vrlo varijabilna. Međutim, uporaba srednjih koncentracija cinkovih soli u hrani kao dodataka hrani, u pravilu, nije popraćena razvojem intoksikacije.

Selen je jedan od najotrovnijih elemenata. Do sada potreba za selenom nije znanstveno potkrijepljena, a raširena uporaba selena u dodacima prehrani temelji se na intuitivnim premisama. Kod primjene dodataka prehrani obogaćenih selenom treba voditi računa o zemljopisnim regijama s različitim razinama selena u okolišnim objektima kako bi se spriječile komplikacije. Nedostatak selena u organizmu možda je jedan od vodećih razloga što običan zrak postaje naš strašni neprijatelj. U uvjetima nedostatka selena, kisik u zraku svojim aktivnim oblicima uništava većinu vitamina u organizmu, remeti aktivnost imunološkog sustava i sustava za neutralizaciju unutarnjih toksina u tijelu. Imunološki sustav u uvjetima nedostatka selena gubi svoju agresivnost prema patogenima i stanicama raka, a o njemu ovisna štitnjača, koja regulira većinu metaboličkih procesa, smanjuje svoju funkcionalnu aktivnost, što negativno utječe na rast i razvoj organizma.

Ukupni rezultat nedostatka selena u ljudskom tijelu je pojava i razvoj desetaka teških bolesti, počevši od povećane krhkosti kapilara i nepokretnosti spermija, preranog gubitka kose i neplodnosti, pa sve do anemije, dijabetesa, endemske guše, hepatitisa, infarkt miokarda i moždani udar, niz onkoloških bolesti.

Selen je široko rasprostranjen u objektima okoliša. Postoji manjak selena u okolišu na Novom Zelandu iu nekim regijama Kine, višak u nekim regijama Kine iu državi Sjeverna Dakota (SAD). Biljke mogu akumulirati selen. U njima prelazi u sastav organskih spojeva. Kada biljka umre, selen se vraća u tlo i koriste ga druge biljke. Žitarice mogu akumulirati velike količine selena iz tla obogaćenog selenom. U takvim regijama ispaša životinja može dovesti do intoksikacije životinja, au slučaju kroničnog trovanja može se razviti oštećenje vida i "alkalna bolest". Kod prekomjernog unosa selena dolazi do poremećaja probavnog trakta i hepatobilijarnog sustava. U Kini je opisano kronično trovanje stanovništva selenom. Glavni simptomi: lomljiva kosa, nedostatak pigmentacije nove kose, lomljivi nokti s mrljama, uzdužne brazde kože. Kod polovice oboljelih nađeni su neurološki simptomi. Slični simptomi opisani su i kod Venezuelanaca koji žive u regijama obogaćenim selenom.

Razmotrite neke ksenobiotike koji se koriste za poboljšanje organoleptičkih i fizička i kemijska svojstva hrana.

1. Saharin 300-500 puta slađi od saharoze. Ne nakuplja se
u tkivima, ne metabolizira se i izlučuje se iz tijela nepromijenjen. Nema mutageno djelovanje. U nekim slučajevima pridonosi razvoju eksperimentalnih tumora (rak mjehura). Međutim, u epidemiološkim studijama prijetnja rizikom od razvoja tumora još nije potvrđena.

2. Ciklamat koristi se kao zaslađivač. Njegov metabolizam ovisi o crijevnoj mikroflori. Nakon prve doze ciklamat se izlučuje u velikim količinama bez promjena. Ponovljenim dozama dolazi do pojave metabolita u crijevima, što se može povezati s negativnim učincima lijeka: razvoj raka mokraćnog mjehura u pokusu na štakorima. I premda ovaj učinak nije reproduciran kod pasa, miševa, hrčaka i primata, 1969. godine uporaba ciklamata je zabranjena u Sjedinjenim Državama.

3. aspartam kao zamjena za šećer, manje je toksičan, jer njegovom hidrolizom nastaju fenilalanin i asparaginska kiselina. Nakupljanje fenilalanina može pogoršati stanje bolesnika s felilpiruvičnom oligofrenijom (fenilketonurijom).

Najčešće korišteni zaslađivači su: sorbitol, kalijev acesulfam (Sunet), aspartam (Sanekta, Nutrasvit, Sladeks), ciklaminska kiselina i njene soli (sporarin, ciklomati), izomalt (izomalt), saharin i njegove soli, sukraloza (triklorogalaktosaharoza), taumatin, glicirizin, neohesperidindihidrohalkon (neohesperidin DS), maltitol i maltitol sirup, laktitol, ksilitol.

4. Prehrambene boje uključuju prirodne i sintetičke tvari. Prirodni su karmin, paprika, šafran i kurkuma. Neke hranjive tvari daju boju hrani (karoteni, riboflavin, klorofili) i ulaze u sastav sokova, ulja i ekstrakata povrća i voća. Sintetski spojevi uvode se u hranu u fazama njezine pripreme i certificirani su od strane države. Neka od potencijalnih bojila mogu biti uključena u malignitet stanica (najčešće nisu kancerogeni, već promotori). Sintetičke prehrambene boje i neke arome (metil salicilat) mogu uzrokovati hiperaktivnost kod djece. Slučajevi hiperaktivnosti mogu rezultirati lokalnim oštećenjem mozga (moždani udar). Međutim, problem bojanja hrane, kako u svrhu njezine atraktivnosti, tako i u svrhu biomedicinske primjene, ostaje aktualan i danas. Neovlašteno unošenje aditiva koji poboljšavaju izgled i tržišnu vrijednost prehrambenih proizvoda postalo je vrlo rašireno i zahtijeva obveznu regulaciju državnih nadzornih tijela.

5. konzervansi uključuju antioksidanse i antimikrobna sredstva. Antioksidansi inhibiraju razvoj promjena boje, nutritivne vrijednosti i oblika hrane inhibicijom lipidne peroksidacije lipida membrane hrane, kao i slobodnih masnih kiselina. Antimikrobna sredstva inhibiraju rast mikroorganizama, kvasca, čiji metabolički proizvodi uzrokuju intoksikaciju ili razvoj infektivnog procesa, a također mijenjaju fizikalno-kemijska svojstva prehrambenih proizvoda. Kemijskim konzervansima suprotstavljaju se metode konzerviranja hrane niske temperature ili pomoću metode zračenja hrane. Međutim, tehnička sredstva još uvijek gube od kemijskih zbog skupoće i radiofobije ljudi.

5.1. Antioksidativni dodaci prehrani uključuju askorbinsku kiselinu, palmitinski ester askorbinske kiseline, tokoferole, butilirani hidroksianizol (BHA) i butilirani hidroksitoluen (BHT), etoksikvin, propilni ester galne kiseline i t-butil hidrokinon (TBHQ). Široko korištena antimikrobna sredstva (nitriti, sulfiti) također imaju antioksidativna svojstva. Već dugi niz godina BHA i BHT se smatraju potencijalno opasnim tvarima. Oba su antioksidansi topivi u mastima i mogu povećati aktivnost određenih jetrenih enzima u krvnoj plazmi. Antioksidansi pružaju zaštitu od određenih elektrofilnih molekula koje se mogu vezati na DNK i biti mutagene te potaknuti rast tumora. Uvođenje BHA u velikim dozama (2% obroka) uzrokuje hiperplaziju stanica, papilome i malignitet stanica u želucu nekih životinja. Istovremeno BHA i BHT štite stanice jetre od djelovanja karcinogena dietilnitrozouree.

5.2. Antimikrobna sredstva (nitriti i sulfiti). Nitriti inhibiraju rast Clostridium botulinum i time smanjuju rizik od botulizma. Nitriti reagiraju s primarnim aminima i amidima da bi formirali odgovarajuće N-nitrozo derivate. Mnogi, ali ne svi, N-nitrozo spojevi su kancerogeni. Vitamin C i drugi redukcijski agensi inhibiraju te reakcije nitrita, osobito u kiseloj sredini želuca. Neki nitrozamini nastaju tijekom kuhanja, ali većina nitrozamina nastaje u želucu. Nekancerogeni toksični učinci nitrita javljaju se pri njihovoj visokoj koncentraciji. Osobe koje dulje vrijeme konzumiraju relativno velike količine nitrita razvijaju methemoglobinemiju.

Sumporni dioksid i njegove soli koriste se za sprječavanje tamnjenja, izbjeljivanje, antimikrobno djelovanje širokog spektra i kao antioksidansi. Sulfiti su vrlo reaktivni, pa je dopušten samo mali njihov sadržaj u hrani. Sulfiti mogu izazvati astmu kod osjetljivih osoba. Oko 20 smrtnih slučajeva povezano je s ljudskom idiosinkrazijom na nitrite (posebna osjetljivost na pića koja sadrže sulfite). Otprilike 1-2% pacijenata Bronhijalna astma su preosjetljivi na sulfite. Patogeneza astme izazvane sulfitom još nije jasna. Moguća je patogenetska uloga reakcija posredovanih IgE.

Otrovne tvari u hrani prvi put su sažete u listu „Supstances Generally Recognized as Safe“ – GRAS tvari 60-ih godina prošlog stoljeća. Stalno se obnavlja i igra važnu ulogu u osiguravanju sigurnosti hrane za ljude i životinje.

Odavno je uočeno da niskokalorična prehrana produljuje život mnogim organizmima – od jednostaničnih do primata; na primjer, štakori koji unose 30–50% manje kalorija nego inače ne žive tri godine, već četiri. Mehanizam pojave još nije potpuno jasan, iako se zna da postoji neka opća promjena u metabolizmu, pri čemu se smanjuje stvaranje slobodnih radikala (mnogi znanstvenici ih krive za starenje). Osim toga, smanjuje se koncentracija glukoze i inzulina u krvi, što ukazuje na sudjelovanje neuroendokrinog sustava u tim procesima. Moguće je da umjereni post djeluje i kao blagi stres koji mobilizira skrivene rezerve organizma.

Američki mikrobiolozi radili su s kvascima čiji je životni vijek određen brojem mogućih dioba. Pokazalo se da se u okruženju s niskim sadržajem hranjivih tvari broj generacija u njima povećava za 30%. Istodobno, mikroorganizmi značajno povećavaju intenzitet disanja, što je ključna točka, budući da kvasac s defektnim genom za protein koji je uključen u respiratorni lanac ne postaje dugovječan.

Imajte na umu da kvasac energiju dobiva na dva načina – disanjem i fermentacijom. Kada u okolišu ima dovoljno glukoze, geni koji kontroliraju disanje su tihi i fermentacija glukoze u etanol odvija se anaerobno, odnosno bez sudjelovanja kisika. Ako glukoze nedostaje, uključuje se disanje - puno učinkovitiji proces dobivanja energije.