מהי קסנוביוטיקה ומדוע הם מסוכנים? Xenobiotics במזון Biohazards של מינונים נמוכים של Xenobiotics מאמרים

נושא קסנוביולוגיה, בעיות ומשימות, קשר עם מדעים אחרים

Xenobiotics נקראים חייזרים, בעבר לא נמצאו בגוף של תרכובות אורגניות ואי-אורגניות. חומרים כאלה כוללים, למשל, תרופות, חומרי הדברה, רעלים תעשייתיים, פסולת תעשייתית, תוספי מזון, מוצרי קוסמטיקה וכו'. מכיוון שרקמות מכילות בדרך כלל כמויות עקבות של יסודות אנאורגניים רבים שתפקודם הביולוגי אינו ידוע, לכן, חומרים אנאורגניים יכולים להיות מסווגים כקסנוביוטיים רק אם הם אינם חיוניים לחילוף החומרים תהליכים.

אורגניזם חי הוא מערכת פתוחה. בין החומרים המגיעים מהסביבה לגוף מבחינים בזרימה טבעית (חומרי הזנה) וזרימה של חומרים ממקור טבעי וסינטטי, שאינם חלק מהאורגניזם הנתון. זרימות אלו מקיימות אינטראקציה בכל רמות הגוף (מולקולרית, סלולרית, איבר). עודף של תרכובות זרות רעילות (קסנוביוטיקה) מאט או עוצר את תהליכי הגדילה, ההתפתחות והרבייה. כדי לשמור על הומאוסטזיס בגוף, ישנם מנגנוני ויסות.

קסנוביולוגיה חוקרת את הסדירויות ודרכי הכניסה, ההפרשה, ההפצה, הטרנספורמציה של תרכובות כימיות זרות באורגניזם חי ואת מנגנוני התגובות הביולוגיות הנגרמות על ידם.

קסנוביולוגיה מחולקת לאזורים צרים יותר - קסנוביופיסיקה, קסנוביוכימיה, קסנוביולוגיה וכו'. משימות הקסנוביופיסיקה הן חקר תהליכי האינטראקציה של קסנוביוטיקה אקסוגנית עם מערכות התחבורה של הגוף, עם מבנים תאיים שונים, בעיקר עם הפלזמה, וה מנגנונים של צריכת קסנוביוטיקה.

נושא המחקר של קסנוביוכימיה הוא חילוף החומרים של קסנוביוטיקה בגוף. כיוון זה של קסנוביולוגיה כולל מספר קטעים של כימיה ביולוגית, אורגנית ואנליטית, פרמקולוגיה, טוקסיקולוגיה ומדעים אחרים. המשימה של קסנוביוכימיה סטטית היא לבסס את מבנה המולקולות של מטבוליטים קסנוביוטיים הנוצרים בגוף, לחקור את התפלגותם, לוקליזציה באורגניזמים ורקמות. קסנוביוכימיה דינמית חוקרת את מנגנוני הטרנספורמציה הקסנוביוטית בגוף, את המבנה והתכונות הקטליטיות של האנזימים המעורבים בטרנספורמציות אלו.

קסנופיזיולוגיה חוקרת את תהליכי החיים והתפקודים של אורגניזמים חיים לאורך התפתחותם תחת פעולת קסנוביוטיקה. Xenophytophysiology חוקרת את תכונות הצריכה וההפרשה, הפרטים הספציפיים של תהליכי טרנספורמציה ביולוגית והצטברות קסנוביוטיקה באורגניזם צמחי.

קסנוביולוגיה קשורה לביוטכנולוגיה, המשתמשת בעקרונות של מטבוליזם קסנוביוטי, בפרט קטליזה של אנזים, בסינתזה של חומרים אורגניים. החיבור של קסנוביולוגיה עם רפואה מבטיח את בטיחות הטיפול כתוצאה מלימוד מנגנון הפעולה ומטבוליזם של תרופות חדשות.

הרלוונטיות הגוברת של הבעיות הנחשבות בקסנוביולוגיה נובעת מהגידול המהיר במספר התרכובות הסינתטיות המעורבות במחזור החומרים בטבע. בין הקסנוביוטיקה ישנם מספר חומרים שימושיים הדרושים לרפואה, גידול צמחים, גידול בעלי חיים וכו'. לכן, אחת המשימות של קסנוביולוגיה היא פיתוח טכניקות וגישות ליצירת מערכת לקביעת הפעילות הביולוגית של קסנוביוטיקה.

סוגי קסנוביוטיקה, סיווגם לפי מידת הסכנה והרעילות

ישנם סוגי חומרים הבאים הגורמים לזיהום כימי עולמי של הביוספרה:

חומרים גזים;

מתכות כבדות;

דשנים וחומרי הזנה;

תרכובות אורגניות;

חומרים רדיואקטיביים (רדיונוקלידים) הם נושא המחקר של הרדיוביולוגיה.

רבים מהקסנוביוטיקה והמזהמים הם חומרים רעילים ביותר.

במובן הרחב, רעלים הם כימיקלים ממקור אקסוגני (סינטטי וטבעי), אשר לאחר חדירתם לגוף גורמים לשינויים מבניים ותפקודיים, המלווים בהתפתחות מצבים פתולוגיים אופייניים.

בהתאם למקור המקור והיישום המעשי, חומרים רעילים (רעלים) מחולקים לקבוצות הבאות:

רעלים תעשייתיים: ממיסים אורגניים (דיכלורואתן, פחמן טטרכלוריד, אצטון וכו'), חומרים המשמשים כדלק (מתאן, פרופאן, בוטאן), צבעים (אנילין ונגזרותיו), פריאונים, ריאגנטים כימיים, תוצרי ביניים לסינתזה אורגנית וכו';

דשנים כימיים ומוצרים להגנת הצומח, לרבות חומרי הדברה;

תרופותומוצרים למחצה של תעשיית התרופות;

כימיקלים ביתיים המשמשים כקוטלי חרקים, צבעים, לכות, בשמים וקוסמטיקה, תוספי מזון, נוגדי חמצון;

רעל צמחי ובעלי חיים;

רעל מלחמה.

בהתאם לנזק השולט לאיברים ולרקמות הרלוונטיים של אדם, הרעלים מחולקים לקטגוריות הבאות: רעל לב, רעל עצבים, רעל כבד, רעל כליות, רעל דם (המי), רעל במערכת העיכול, רעל ריאות, רעלים המשפיעים מערכת החיסון, רעלים המשפיעים על העור.

רַעֲלָנוּת- מדד לאי התאמה של חומר לחיים, ההדדיות של הערך המוחלט של המינון או הריכוז הקטלני הממוצע.

ערכי LC50 או LD 5 o הם, בהתאמה, הריכוז או המינון של חומר שגורם למחצית מהדיכוי של התגובה המתועדת (לדוגמה, מוות של 50% מהאורגניזמים).

סכנת חומר זר- סבירות להשפעות בריאותיות שליליות תנאים אמיתייםהייצור והשימוש בהם.

חומרים מזיקים שעמם בא אדם במגע מחולקים לארבע קבוצות לפי מידת הסכנה (רעילות):

I. מסוכן ביותר (רעיל ביותר);

II. מסוכן מאוד (רעיל מאוד);

III. מסוכן בינוני (רעיל בינוני);

IV. בעל סיכון נמוך (רעיל נמוך).

קריטריונים לסיווג קסנוביוטיקה לפי מידת הרעילות שלהם:

הערך של הערכים של LD 5 o או LC50;

דרכי כניסה (שאיפה, דרך העור);

זמן חשיפה;

התכונה להיהרס בסביבה או לעבור טרנספורמציות באורגניזמים חיים (ביוטרנספורמציה).

בנוסף לרעילות ולסכנה, כל השפעה של קסנוביוטיקה על עצם יכולה להיות מאופיינת בכמה מאפיינים של פעולתו הביולוגית:

לפי סוג ההשפעה הביולוגית על המטרה

מבחינת LD 5 o או LC50;

לפי סוג הרעילות והסכנה

על ידי הסלקטיביות של הפעולה של קסנוביוטיקה (חומרים יכולים להיות רעילים עבור אורגניזמים מסוימים ולא רעילים עבור אחרים);

על פי גבולות ריכוז (ערכי סף) של השפעות רעילות ו/או מסוכנות;

לפי אופי הפעולה הפרמקולוגית (תרופות היפנוטיות, אנטי פסיכוטיות, הורמונליות וכו').

מידע דומה.

תקציר על הנושא:

חומרים זרים – XENOBIOTS

1. מושג ה"קסנוביוטיקה", סיווגם

חומרים זרים הנכנסים לגוף האדם עם מזון ובעלי רעילות גבוהה נקראים קסנוביוטיקה, או מזהמים.

"רעילות של חומרים מובנת כיכולתם לפגוע באורגניזם חי. כל תרכובת כימית יכולה להיות רעילה. לדברי טוקסיקולוגים, עלינו לדבר על חוסר המזיק של כימיקלים בשיטה המוצעת לשימוש בהם. במקרה זה, התפקיד המכריע הוא: מינון (כמות החומר הנכנס לגוף ביום); משך הצריכה; אופן הקבלה; דרכי כניסה של כימיקלים לגוף האדם.

בהערכת בטיחות מוצרי מזון, התקנות הבסיסיות הן הריכוז המרבי המותר (להלן MPC), המינון היומי המותר (להלן ADI), הצריכה היומית המותרת (להלן ADI) של חומרים הכלולים במזון.

MPC של קסנוביוטיקה במזון נמדד במיליגרם לק"ג של המוצר (מ"ג/ק"ג) ומצביע על כך שהריכוז הגבוה שלו מסוכן לגוף האדם.

Xenobiotic DDI הוא המינון המרבי (במ"ג ל-1 ק"ג ממשקל אדם) של קסנוביוטיקה, שהצריכה היומית שלו דרך הפה לאורך החיים אינה מזיקה, כלומר. אינו משפיע לרעה על החיים, הבריאות של הדורות הנוכחיים והעתידים.

ADI של קסנוביוטיקה - הכמות המקסימלית של קסנוביוטיקה לצריכה לאדם מסוים ביום (במ"ג ליום). זה נקבע על ידי הכפלת המינון היומי המותר במסה של אדם בקילוגרמים. לכן, ה-DSP של Xenobiotics הוא אינדיבידואלי עבור כל אדם ספציפי, וברור כי נתון זה נמוך בהרבה עבור ילדים מאשר עבור מבוגרים.

הנפוץ ביותר ב מדע מודרניסיווג המזהמים של חומרי גלם ומזון מצטמצם לקבוצות הבאות:

1) יסודות כימיים (כספית, עופרת, קדמיום וכו');

2) רדיונוקלידים;

3) חומרי הדברה;

4) חנקות, ניטריטים ותרכובות ניטרוסו;

5) חומרים המשמשים בגידול בעלי חיים;

6) פחמימנים ארומטיים ופוליציקליים המכילים כלור;

7) דיוקסינים וחומרים דמויי דיוקסין;

8) מטבוליטים של מיקרואורגניזמים.

המקורות העיקריים לזיהום של חומרי גלם ומזון.

אוויר אטמוספרי, אדמה, מים מזוהמים בפסולת אנושית.

זיהום חומרי גלם צמחיים ובעלי חיים בחומרי הדברה וחומרים שהם תוצרים של התמורות ביוכימיות שלהם.

הפרת כללים טכנולוגיים וסניטריים-היגייניים לשימוש בדשנים ובמי השקיה בחקלאות.

הפרת הכללים לשימוש בתוספי מזון, ממריצי צמיחה, תרופות בגידול בעלי חיים ובגידול עופות.

תהליך ייצור טכנולוגי.

שימוש במזון לא מורשה, תוספים פעילים ביולוגית ותוספים טכנולוגיים.

שימוש במזון מותר, תוספים פעילים ביולוגית ותוספים טכנולוגיים, אך במינונים גבוהים יותר.

הכנסת טכנולוגיות חדשות שנבדקו בצורה גרועה המבוססת על סינתזה כימית או מיקרוביולוגית.

היווצרות תרכובות רעילות במזון במהלך בישול, טיגון, הקרנה, שימורים וכו'.

אי עמידה בכללים סניטריים והיגייניים לייצור מוצרים.

ציוד מזון, כלים, מלאי, מיכלים, אריזות המכילות כימיקלים ואלמנטים מזיקים.

אי שמירה על כללים טכנולוגיים וסניטריים והיגייניים לאחסון ושינוע של חומרי גלם ומוצרי מזון.

2. זיהום על ידי יסודות כימיים

היסודות הכימיים הנידונים להלן מופצים באופן נרחב בטבע, הם יכולים להיכנס למוצרי מזון, למשל, מהאדמה, אוויר אטמוספרי, מים תת קרקעיים ושטחיים, חומרי גלם חקלאיים, ודרך המזון - לתוך גוף האדם. הם מצטברים בחומרי גלם צמחיים ובעלי חיים, מה שמוביל לתכולתם הגבוהה במוצרי מזון וחומרי גלם למזון.

רוב המאקרו והמיקרו-אלמנטים חיוניים לאדם, בעוד שלחלקם נקבע תפקיד מסוים בגוף, עבור אחרים תפקיד זה טרם נקבע.

יש לציין כי יסודות כימיים מציגים השפעות ביוכימיות ופיזיולוגיות רק במינונים מסוימים. בכמויות גדולות יש להם השפעה רעילה על הגוף. אז, למשל, התכונות הרעילות הגבוהות של ארסן ידועות, אבל בכמויות קטנות זה ממריץ את תהליכי ההמטופואזה.

לפיכך, הרוב יסודות כימייםבכמויות מוגדרות בהחלט נחוצות לתפקוד תקין של גוף האדם, אך צריכה עודפת שלהם גורמת להרעלה.

על פי החלטת הוועדה המשותפת של ארגון המזון והחקלאות של האו"ם (להלן FAO) וארגון הבריאות העולמי (להלן WHO) על קוד המזון, בין הרכיבים שתוכנם נשלט לפי סחר בינלאומימזון, שמונה יסודות כימיים כלולים: כספית, קדמיום, עופרת, ארסן, נחושת, אבץ, ברזל, סטרונציום. רשימת המרכיבים הללו נמצאת בשלבי השלמה. ברוסיה, הדרישות הביו-רפואיות מגדירות קריטריוני בטיחות עבור היסודות הכימיים הבאים: כספית, קדמיום, עופרת, ארסן, נחושת, אבץ, ברזל ופח.

3. מאפיינים טוקסיקולוגיים והיגייניים של יסודות כימיים

עוֹפֶרֶת. אחד החומרים הרעילים הנפוצים והמסוכנים ביותר. הוא נמצא בקרום כדור הארץ בכמויות קטנות. יחד עם זאת, רק 4.5 105 טון עופרת בשנה נכנסים לאטמוספירה במצב מעובד ומפוזר דק.

תכולת העופרת במי ברז אינה גבוהה מ-0.03 מ"ג/ק"ג. יש לציין את ההצטברות הפעילה של עופרת בצמחים ובבשר של חיות משק ליד מרכזי תעשייה, כבישים מהירים. מבוגר מקבל מדי יום עם מזון 0.1-0.5 מ"ג עופרת, עם מים - כ-0.02 מ"ג. התוכן הכולל שלו בגוף הוא 120 מ"ג. מהדם חודרת עופרת לרקמות הרכות ולעצמות, 90% מהעופרת הנכנסת מופרשת מהגוף בצואה, השאר בשתן ובנוזלים ביולוגיים אחרים. זמן מחצית החיים הביולוגי של עופרת מרקמות רכות ואיברים הוא כ-20 יום, מהעצמות - עד 20 שנה.

היעדים העיקריים של חשיפה לעופרת הם מערכת ההמטופואטית, העצבים, מערכת העיכול והכליות. נצפתה השפעה שלילית על התפקוד המיני של הגוף.

אמצעים למניעת זיהום עופרת של מוצרי מזון צריכים לכלול בקרה ממלכתית ומחלקתית על פליטות תעשייתיות של עופרת לאטמוספירה, לגופי מים ולקרקע. יש צורך להפחית או לבטל לחלוטין את השימוש בתרכובות עופרת בבנזין, מייצבים, מוצרי PVC, צבעים וחומרי אריזה. חשיבות לא קטנה היא הבקרה ההיגיינית על השימוש בכלי מזון משימורים, כמו גם בכלי קרמיקה מזוגגים, שייצורם באיכות ירודה מוביל לזיהום עופרת של מוצרי מזון.

קדמיום. הוא אינו מופיע בטבע בצורתו הטהורה. קרום כדור הארץמכיל כ-0.05 מ"ג/ק"ג של קדמיום, מי ים– 0.3 מיקרוגרם/ק"ג.

קדמיום נמצא בשימוש נרחב בייצור פלסטיק ומוליכים למחצה. במדינות מסוימות, מלחי קדמיום משמשים ברפואה וטרינרית. גם דשני פוספט וזבל מכילים קדמיום.

כל זה קובע את הדרכים העיקריות של זיהום סביבתי, וכתוצאה מכך, חומרי גלם מזון ומוצרי מזון. באזורים גיאוכימיים רגילים עם אקולוגיה נקייה יחסית, תכולת הקדמיום במוצרים צמחיים היא, מק"ג/ק"ג: דגנים - 28-95; אפונה - 15-19; שעועית - 5-12; תפוחי אדמה - 12-50; כרוב - 2-26; עגבניות - 10-30; סלט - 17-23; פירות - 9-42; שמן צמחי - 10-50; סוכר - 5-31; פטריות - 100-500. במוצרים ממקור בעלי חיים, בממוצע, מק"ג / ק"ג: חלב - 2.4; גבינת קוטג ' - 6; ביצים - 23-250.

נקבע כי כ-80% מהקדמיום חודר לגוף האדם עם מזון, 20% - דרך הריאות מהאטמוספירה ובעת עישון.

עם הדיאטה, מבוגר מקבל עד 150 מיקרוגרם או יותר של קדמיום לכל ק"ג משקל גוף ליום. סיגריה אחת מכילה 1.5-2.0 מיקרוגרם של קדמיום, כך שרמתה בדם ובכליות של מעשנים גבוהה פי 1.5-2.0 מזו של לא מעשנים.

92-94% מהקדמיום הנבלע במזון מופרש בשתן, בצואה ובמרה. השאר מצוי באיברים וברקמות בצורה יונית או בקומפלקס עם מולקולות חלבון. בצורה של תרכובת זו, קדמיום אינו רעיל; לכן, הסינתזה של מולקולות כאלה היא תגובה הגנה של הגוף כאשר כמויות קטנות של קדמיום מסופקות. גוף אדם בריא מכיל כ-50 מ"ג קדמיום. קדמיום, כמו עופרת, אינו מרכיב חיוני ליונקים.

נכנס לגוף במינונים גדולים, קדמיום מציג תכונות רעילות חזקות. המטרה העיקרית של הפעולה הביולוגית היא הכליות. ידועה יכולתו של קדמיום במינונים גדולים לשבש את חילוף החומרים של ברזל וסידן. כל זה מוביל להופעתם של מגוון רחב של מחלות: יתר לחץ דם, אנמיה, חסינות מופחתת וכו'. צוינו השפעות טרטוגניות, מוטגניות ומסרטנות של קדמיום.

ה-ADI עבור קדמיום הוא 70 מיקרוגרם ליום, ה-ADI הוא 1 מיקרוגרם/ק"ג. MPC של קדמיום פנימה מי שתייה– 0.01 מ"ג/ליטר. ריכוז הקדמיום בשפכים הנכנסים למקווי מים לא יעלה על 0.1 מ"ג/ליטר. בהתחשב ב-DSP של קדמיום, התוכן שלו ב-1 ק"ג של סט המוצרים היומי לא יעלה על 30-35 מק"ג.

חשוב במניעת שיכרון קדמיום הוא תזונה נכונה: הדומיננטיות של חלבונים צמחיים בתזונה, עשירים בחומצות אמינו המכילות גופרית, חומצה אסקורבית, ברזל, אבץ, נחושת, סלניום, סידן. נדרשת קרינת UV מניעתית. רצוי להוציא מזונות עשירים בקדמיום מהתזונה. חלבוני חלב תורמים להצטברות קדמיום בגוף ולביטוי תכונותיו הרעילות.

אַרסָן. מצויים בכל האובייקטים של הביוספרה: מי ים - כ-5 מ"ג/ק"ג, קרום כדור הארץ - 2 מ"ג/ק"ג, דגים וסרטנים - בכמויות הגדולות ביותר. רמת הרקע של ארסן במזון מאזורים גיאוכימיים רגילים היא בממוצע 0.5-1 מ"ג/ק"ג. ריכוז גבוה של ארסן, כמו גם יסודות כימיים אחרים, מצוין בכבד, בהידרוביונטים של מזון, בפרט הימיים. כ-1.8 מ"ג של ארסן נמצא בגוף האדם.

ה-FAO/WHO קבע ADI עבור ארסן של 0.05 מ"ג/ק"ג משקל גוף, שהם כ-3 מ"ג ליום למבוגר.

ארסן, בהתאם למינון, עלול לגרום להרעלה חריפה וכרונית. שיכרון כרוני מתרחש בשימוש ממושך במי שתייה עם 0.3-2.2 מ"ג ארסן לליטר מים. מנה אחת של ארסן ב-30 מ"ג היא קטלנית לבני אדם. עיבוי של שכבת הקרנית של עור כפות הידיים והסוליות נחשב לתסמינים ספציפיים של שיכרון. תרכובות ארסן אנאורגניות רעילות יותר מאלו אורגניות. אחרי כספית, הארסן הוא היסוד השני הכי רעיל שנמצא במזונות. תרכובות ארסן נספגות היטב במערכת העיכול 90% מהארסן הנבלע מופרש בשתן. ה-MPC הביולוגי של ארסן בשתן הוא 1 מ"ג/ליטר, וריכוז של 2-4 מ"ג/ליטר מעיד על שיכרון. בגוף הוא מצטבר בשיער, בציפורניים, בעור, מה שנלקח בחשבון בניטור ביולוגי. הצורך בארסן לחיי גוף האדם לא הוכח, למעט השפעתו המעוררת על תהליך ההמטופואזה.

זיהום מזון בארסן נובע מהשימוש בו בחקלאות. ארסן משמש לייצור מוליכים למחצה, זכוכית וצבעים. השימוש הבלתי מבוקר בארסן ובתרכובותיו מביא להצטברותו בחומרי גלם ומוצרי מזון, דבר הגורם לסיכון לשיכרון אפשרי וקובע את דרכי המניעה.

כַּספִּית. אחד היסודות המסוכנים והרעילים ביותר, בעל יכולת להצטבר בגוף של צמחים, בעלי חיים ובני אדם. בשל תכונותיה הפיזיקליות-כימיות - מסיסות, תנודתיות - כספית ותרכובותיה מופצות באופן נרחב בטבע. בקרום כדור הארץ תכולתו היא 0.5 מ"ג/ק"ג, מי ים - כ-0.03 מיקרוגרם/ק"ג. בגופו של מבוגר - כ-13 מ"ג, אך לא הוכח הצורך בו לתהליכי חיים.

זיהום כספית של מזון יכול להתרחש כתוצאה מ:

התהליך הטבעי של אידוי מקרום כדור הארץ בכמות של 25-125 אלף טון בשנה;

השימוש בכספית במשק הלאומי - ייצור כלור ואלקליות, מראות, תעשיית החשמל, רפואה ורפואת שיניים, חקלאות ורפואה וטרינרית;

היווצרות של קבוצות מסוימות של מיקרואורגניזמים של מתיל כספית, דימתיל כספית ותרכובות רעילות מאוד אחרות הנכנסות לשרשרות המזון.

בשר דגים נבדל בריכוז הגבוה ביותר של כספית ותרכובותיה, אשר מצטברות בגוף באופן פעיל ממים ומזון המכילים הידרוביוניטים אחרים עשירים בכספית. בבשר של דגי מים מתוקים טורפים, רמת הכספית היא 107-509 מיקרוגרם/ק"ג, לא טורף - 79-200 מיקרוגרם/ק"ג, אוקיינוס - 300-600 מיקרוגרם/ק"ג. גוף הדגים מסוגל לסנתז מתיל כספית, המצטבר בכבד.

בעת בישול דגים ובשר, ריכוז הכספית בהם יורד, עם עיבוד דומה של פטריות, הוא נשאר ללא שינוי.

תרכובות כספית אנאורגניות מופרשות בעיקר בשתן, תרכובות אורגניות - עם מרה וצואה. זמן מחצית החיים של תרכובות אנאורגניות מהגוף הוא 40 יום, אורגני - 76.

לאבץ ובעיקר לסלניום יש אפקט מגן בחשיפה לכספית על גוף האדם. הרעילות של תרכובות כספית אנאורגניות מופחתת על ידי חומצה אסקורבית ונחושת עם צריכתם המוגברת לגוף, תרכובות אורגניות - על ידי חלבונים, ציסטין, טוקופרולים.

רמה בטוחה של כספית בדם היא 50-100 מיקרוגרם לליטר, שיער - 30-40 מיקרוגרם לגרם, שתן - 5-10 מיקרוגרם ליום. אדם מקבל 0.045-0.060 מ"ג כספית עם תזונה יומית, התואמת בערך לנורמה המומלצת של FAO/WHO לפי ה-ADI - 0.05 מ"ג. ה-MPC עבור כספית במי ברז המשמשים לבישול הוא 0.005 מ"ג/ליטר, התקן הבינלאומי הוא 0.01 מ"ג/ליטר (WHO, 1974).

נחושת, בניגוד לכספית וארסן, לוקחת חלק פעיל בתהליכים חיוניים, בהיותה חלק ממספר מערכות אנזימים. הדרישה היומית היא 4-5 מ"ג. מחסור בנחושת מוביל לאנמיה, לכשל בגדילה, למספר מחלות אחרות ובמקרים מסוימים למוות.

עם זאת, בחשיפה ממושכת למינונים גבוהים של נחושת, מנגנוני הסתגלות מתקלקלים, הופכים לשיכרון ולמחלה ספציפית. בהקשר זה, בעיית ההגנה על הסביבה ומוצרי מזון מפני זיהום על ידי נחושת ותרכובותיה היא דחופה. הסכנה העיקרית נובעת מפליטות תעשייתיות, מנת יתר של קוטלי חרקים, מלחי נחושת רעילים אחרים, צריכת משקאות, מוצרי מזון הבאים במגע עם חלקי נחושת של ציוד או מיכלי נחושת במהלך תהליך הייצור.

אָבָץ. כלול בקרום כדור הארץ בכמות של 65 מ"ג / ק"ג, מי ים - 9-21 מק"ג / ק"ג, גוף של מבוגר - 1.4-2.3 גרם / ק"ג.

אבץ הוא חלק מכ-80 אנזימים, ובכך משתתף בתגובות מטבוליות רבות. תסמינים אופייניים למחסור באבץ הם פיגור בגדילה בילדים, אינפנטיליזם מיני אצל מתבגרים, פגיעה בטעם ובריח וכו'.

הדרישה היומית לאבץ אצל מבוגר היא 15 מ"ג. אבץ הכלול במזון צמחי זמין פחות לגוף. אבץ ממוצרים מן החי נספג ב-40%. תכולת האבץ במוצרי מזון היא, מ"ג/ק"ג: בשר - 20-40, מוצרי דגים - 15-30, צדפות - 60-1000, ביצים - 15-20, פירות וירקות - 5, תפוחי אדמה, גזר - כ-10 , אגוזים, דגנים - 25-30, קמח פרימיום - 5-8; חלב - 2-6 מ"ג לליטר. בתזונה היומית של מבוגר, תכולת האבץ היא 13-25 מ"ג. לאבץ ולתרכובותיו יש רעילות נמוכה. תכולת האבץ במים בריכוז של 40 מ"ג/ליטר אינה מזיקה לבני אדם.

יחד עם זאת, מקרים של שיכרון אפשריים במקרה של הפרה של השימוש בחומרי הדברה, שימוש טיפולי רשלני בתכשירי אבץ. סימני שיכרון הם בחילות, הקאות, כאבי בטן, שלשולים. יצוין כי אבץ בנוכחות ארסן, קדמיום, מנגן, עופרת באוויר במפעלי אבץ גורם לקדחת "מתכתית" בקרב העובדים.

ידועים מקרים של הרעלה עם מזון או משקאות המאוחסנים בכלי ברזל מגולוון. לעניין זה אסורה הכנה ואחסנה של מזון בכלים מגולוונים. מגבלת הריכוז המקסימלית של אבץ במי השתייה היא 5 מ"ג/ליטר, עבור מאגרי דיג – 0.01 מ"ג/ליטר.

פַּח. הצורך בפח לגוף האדם לא הוכח. יחד עם זאת, ישנם כ-17 מ"ג של פח בגופו של מבוגר, מה שמעיד על אפשרות השתתפותו בתהליכים מטבוליים.

כמות הפח בקרום כדור הארץ קטנה יחסית. כאשר פח נכנס עם מזון, כ-1% נספג. בדיל מופרש מהגוף עם שתן ומרה.

תרכובות בדיל אנאורגניות הן רעילות נמוכה, אורגניות רעילות יותר. המקורות העיקריים לזיהום המזון בפח הם קופסאות פח, צלוחיות, דודי מטבח מברזל ונחושת, מיכלים וציוד אחר, המיוצרים באמצעות פח וגלוון. פעילות המעבר של בדיל למוצר המזון עולה בטמפרטורת אחסון מעל 20 מעלות צלזיוס, תכולה גבוהה של חומצות אורגניות, חנקות וחומרי חמצון במוצר, המגבירים את מסיסות הפח.

הסכנה להרעלת פח גוברת עם נוכחות מתמדת של בת לוויתה - עופרת. האינטראקציה של בדיל עם חומרי מזון בודדים ויצירת תרכובות אורגניות רעילות יותר אינה נכללת. ריכוז מוגבר של פח במוצרים נותן להם טעם מתכתי לא נעים ומשנה צבע. קיימות עדויות לכך שהמינון הרעיל של פח במנה בודדת הוא 5-7 מ"ג/ק"ג ממשקל הגוף. הרעלת פח עלולה לגרום לסימנים של דלקת קיבה חריפה (בחילות, הקאות וכו'), משפיעה לרעה על פעילות אנזימי העיכול.

אמצעי יעיל למניעת זיהום מזון בפח הוא לכסות את פני השטח הפנימיים של המיכל והציוד בלכה או חומר פולימרי עמיד ובטוח מבחינה היגיינית, עמידה בחיי המדף של מזון משומר, במיוחד מוצרים. אוכל לתינוקות, השתמש עבור כמה מיכלי זכוכית משומר.

בַּרזֶל. הוא מדורג במקום הרביעי בין היסודות הנפוצים ביותר בקרום כדור הארץ (5% מקרום כדור הארץ במסה).

אלמנט זה הכרחי לחייהם של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים כאחד. בצמחים, מחסור בברזל מתבטא בהצהבה של העלים ונקרא כלורוזה, אצל בני אדם הוא גורם לאנמיה מחוסר ברזל, שכן ברזל מעורב ביצירת המוגלובין. ברזל מבצע מספר חיוניים אחרים פונקציות חשובות: העברת חמצן, היווצרות אריתרוציטים וכו'.

גופו של מבוגר מכיל כ-4.5 גרם ברזל. תכולת הברזל במוצרי מזון נעה בין 0.07-4 מ"ג ל-100 גרם. המקור העיקרי לברזל בתזונה הוא הכבד, הכליות והקטניות. דרישת הברזל של מבוגר היא כ-14 מ"ג ליום, והיא עולה אצל נשים במהלך ההריון וההנקה.

ברזל ממוצרי בשר נספג בגוף ב-30%, מהצמחים ב-10%.

למרות ההשתתפות הפעילה של ברזל בחילוף החומרים, לאלמנט זה יכול להיות השפעה רעילה כאשר הוא נכנס לגוף בכמויות גדולות. אז, בילדים לאחר צריכה מקרית של 0.5 גרם ברזל או 2.5 גרם של סולפט ברזל, נצפה מצב של הלם. רָחָב יישום תעשייתיברזל, הפצתו בסביבה מגבירה את הסבירות לשיכרון כרוני. זיהום של מוצרי מזון בברזל יכול להתרחש באמצעות חומרי גלם, במגע עם ציוד מתכת ומיכלים, מה שקובע את אמצעי המניעה המתאימים.

6. פחמימנים ארומטיים ופוליציקליים המכילים כלור, דיוקסינים ותרכובות דמויות דיוקסין

פחמימנים ארומטיים פוליציקליים (להלן PAHs) נוצרים במהלך בעירה של חומרים אורגניים (בנזין, דלקים אחרים, טבק), לרבות במהלך עישון, שריפת מזון. הם מוכלים באוויר (אבק, עשן), חודרים לאדמה, למים, ומשם - לתוך צמחים ובעלי חיים. PAHs הם תרכובות יציבות, ולכן יש להם את היכולת להצטבר.

לפי השפעתם על גוף האדם, חומרי ה-PAH הם מסרטנים, מכיוון שיש להם שקע במבנה המולקולה, האופיינית לחומרים מסרטנים רבים (איור 1).

איור.1. בנזופירן

PAHs חודרים לגוף האדם דרך מערכת הנשימה, מערכת העיכול, דרך העור.

כדי להפחית את חדירת ה-PAHs לגוף, אתה יכול: להימנע משריפת מזון; על ידי מזעור העיבוד של חומרי גלם ומזון עם עשן; גידול צמחי מזון הרחק מאזורי תעשייה; ביצוע שטיפה יסודית של חומרי גלם ומזון. בנוסף, מעשנים ומעשנים פסיביים נמצאים בסיכון גבוה לבליעת PAH.

הם נדיפים, מסיסים במים, ליפופיליים, ולכן הם נמצאים בכל מקום ונכללים בשרשרות המזון.

פעם אחת בגוף האדם, פחמימנים המכילים כלור הורסים את הכבד ופוגעים במערכת העצבים.

דיוקסינים ותרכובות דמויות דיוקסין. דיוקסינים - דיבנזודיוקסינים פולי-כלוריים (להלן PCDD) כוללים קבוצה גדולה של תרכובות טריציקליות ארומטיות המכילות בין 1 ל-8 אטומי כלור. בנוסף, קיימות שתי קבוצות של תרכובות כימיות קשורות - דיבנזופורנים פולי-כלוריים (להלן PCDF) וביפנילים פולי-כלוריים (להלן PCB), הנמצאים בסביבה, במזון ובמזון בו-זמנית עם דיוקסינים.

נכון לעכשיו, בודדו 75 PCDDs, 135 PCDFs ויותר מ-80 PCBs. הם תרכובות רעילות מאוד בעלות תכונות מוטגניות, מסרטנות וטרטוגניות.

מקורות חדירתם של דיוקסינים ותרכובות דמויות דיוקסין לסביבה, זרימתם, דרכי הכניסה לגוף האדם וההשפעה עליו מוצגים באופן סכמטי באיור 2.

7. מטבוליטים של מיקרואורגניזמים

רעלנים של סטפילוקוקלים. שיכרון סטפילוקוקלי הם שיכרון חיידקי המזון האופייניים ביותר. "הם רשומים כמעט בכל מדינות העולם ומהווים יותר מ-30% מכלל ההרעלות החריפות. אופי חיידקיעם פתוגן מותקן. הרעלת מזון נגרמת בעיקר מרעלנים מסוג Staphylococcus aureus.

איור 2. מקורות כניסתם של דיוקסינים ותרכובות דמויי דיוקסין לסביבה, זרימתם, דרכי כניסה והשפעה על גוף האדם

הגורמים העיקריים המשפיעים על התפתחות חיידקי Staphylococcus aureus הם טמפרטורה, נוכחות של חומצות, מלחים, סוכרים, כמה כימיקלים אחרים, כמו גם חיידקים אחרים.

חיידקי Staphylococcus aureus יכולים לגדול בטמפרטורות שבין 10 ל-45 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה האופטימלית היא 35-37 מעלות צלזיוס. תאי סטפילוקוק מתים בדרך כלל ב-70-80 מעלות צלזיוס, עם זאת, מינים מסוימים סובלים חימום עד 100 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות. הרעלן המופרש על ידי חיידקי סטפילוקוקוס עמיד לטמפרטורות גבוהות, נדרשות שעתיים של רתיחה להשמדתו המוחלטת.

רוב הזנים של Staphylococcus aureus מתפתחים בערכי pH בין 4.5 ל-9.3 (ערכים אופטימליים הם 7.0-7.5). סטפילוקוקוס רגישים לנוכחות סוגים מסוימיםחומצות בסביבה. חומצות אצטית, לימון, לקטית, טרטרית וחומצות הידרוכלוריות מזיקות לסטפילוקוקים.

נקבע כי לתכולת 15-20% נתרן כלורי במרק הייתה השפעה מעכבת על staphylococcus aureus, ולריכוז של 20-25% הייתה השפעה חיידקית עליו. ריכוז הסוכרוז 50-60% מעכב את צמיחת החיידקים, ולריכוז של 60-70% יש השפעה חיידקית.

סטפילוקוקין מופעל על ידי כלור, יוד, אנטיביוטיקה שונים וכימיקלים כגון ברום, o-polyphenol והקסכלורובנזן. עם זאת, תרכובות אלו אינן מתאימות לעיבוד מזון. דיכוי הצמיחה של Staphylococcus aureus צוין בנוכחות תערובת של חומצת חלב וחיידקי מעיים.

התפרצויות סטפיח הנישאות במזון נגרמות בדרך כלל על ידי מוצרים מן החי כגון בשר, דגים ועופות.

הם יכולים להיכנס לחלב מהעטין של פרות עם דלקת בשד. מקורות נוספים הם עורם של בעלי חיים ואנשים המעורבים בעיבוד חלב.

דגים ועופות טריים הם בדרך כלל ללא סטפילוקוק, אך עלולים להיות מזוהמים במהלך הטיפול, כגון שחיטה או לאחר עיבוד. אריזת ואקום מעכבת את הצמיחה של חיידקי סטפילוקוק במוצרי בשר.

ניתן לראות תסמינים של שיכרון סטפילוקוקלי אנושי 2-4 שעות לאחר אכילת מוצר מזון מזוהם. עם זאת, הסימנים הראשוניים עשויים להופיע לאחר 0.5, ולאחר 7 שעות. בתחילה, ריור הוא ציין, לאחר מכן בחילות, הקאות ושלשולים.

טמפרטורת הגוף עולה. המחלה מלווה לעיתים בסיבוכים: התייבשות, הלם, נוכחות של דם או ריר בצואה ובהקאות. תסמינים נוספים של המחלה כוללים כאבי ראש, עוויתות, הזעה וחולשה. מידת הביטוי של סימנים ותסמינים אלו, כמו גם חומרת המחלה, נקבעים בעיקר לפי כמות הרעלן שנכנסה לגוף ורגישות החולה. ההחלמה מתרחשת לרוב תוך 24 שעות, אך עשויה להימשך מספר ימים.

מקרי מוות כתוצאה מהרעלת מזון סטפילוקוקלית הם נדירים.

כאשר מופיעים סימנים ראשונים של הרעלה, עליך לפנות מיד לרופא. עזרה ראשונה מורכבת משטיפת קיבה, ניקוי מעיים, נטילת פחם פעיל.

כדי למנוע הרעלה, יש צורך: לא לאפשר לאנשים הסובלים ממחלות עור פוסטולריות, עם תסמיני קטרראל חריפים של דרכי הנשימה העליונות לעבוד עם מזון; להבטיח עמידה במשטרים של טיפול בחום של מוצרים המבטיחים את מותו של רעלן סטפילוקוקוס, כמו גם ליצור תנאים לאחסון מוצרים במקררים בטמפרטורה של 2-4 מעלות צלזיוס.

בוטולינום טוקסין נחשב לרעל החזק ביותר בעולם והוא חלק מארסנל הנשק הביולוגי.

הרעלת מזון המתרחשת בעת אכילת מזונות המכילים את הרעלן של חיידקי קלוסטרידיום בוטולינום נקראת בוטוליזם. זוהי מחלה קשה, לעתים קרובות קטלנית.

קלוסטרידיום בוטולינום הוא חיידק אנאירובי למהדרין. המיקרואורגניזם יוצר אנדוספורים עמידים בחום.

בטבע תפוצה רחבה של נבגים מסוגים שונים של Clostridium botulinum, המבודדים באופן קבוע מהאדמה במקומות שונים בעולם ולעתים רחוקות יותר ממים, מעיים של דגים ובעלי חיים אחרים.

קלוסטרידיום בוטולינום סוגים A ו-B מתרבים בטווח הטמפרטורות שבין 10 ל-50 מעלות צלזיוס. סוג E יכול להתרבות ולייצר רעלן ב-3.3 מעלות צלזיוס. הרס מוחלט של נבגי קלוסטרידיום בוטולינום מושג ב-100 מעלות צלזיוס לאחר 5-6 שעות, בשעה 105 מעלות צלזיוס - לאחר שעתיים, ב-120 מעלות צלזיוס - לאחר 10 דקות.

התפתחות חיידקי הבוטולינום ויצירת הרעלנים שלהם מתעכבת על ידי מלח מצוי, ובריכוז מלח של 6-10%, גדילתם נעצרת.

Clostridium botulinum A ו-B מתרבים במזון ב-pH 4.6 ומטה. היציבות בסביבה חומצית מופחתת אם היא מכילה נתרן כלורי או חומרים מעכבים אחרים. קלוסטרידיום בוטולינום מסוג E רגיש יותר לחומצות מאשר סוגים אחרים.

נמצא כי כלור יכול להשבית את נבגי Clostridium botulinum. נבגי Clostridium botulinum מושבתים על ידי הקרנה.

תסמיני הבוטוליזם מתבטאים בעיקר בתבוסה של המרכז מערכת עצבים. התסמינים העיקריים הם ראייה כפולה, צניחת עפעפיים, חנק, חולשה, כאבי ראש. קושי בבליעה או אובדן קול עלולים להתרחש גם. המטופל, ככלל, אינו חווה כאב רב, למעט כאב ראש, ונשאר בהכרה מלאה, אם כי פניו עלולות לאבד את יכולת ההבעה עקב שיתוק שרירי הפנים. מֶשֶׁך תקופת דגירהבממוצע 12-36 שעות, אבל יכול לנוע בין שעתיים ל-14 ימים.

מניעת בוטוליזם כוללת עיבוד מהיר של חומרי גלם והסרה בזמן של הקרביים (במיוחד בדגים); שימוש נרחב בקירור והקפאה של חומרי גלם ומוצרי מזון; ציות למשטרי העיקור של מזון משומר; איסור מכירת שימורים עם סימני הפצצה או רמה מוגברתנישואין (יותר מ-2%) - קצוות מתנופפים של קופסאות שימורים, עיוותים בגוף, כתמים וכו' - ללא ניתוח מעבדה נוסף; תעמולה תברואתית בקרב אוכלוסיית הסכנות שבשימורים ביתיים, במיוחד פטריות, בשר ודגים משומרים סגורים הרמטית. עזרה ראשונה דומה לזו עבור הרעלת סטפילוקוקוס.

מיקוטוקסינים. מיקוטוקסינים הם קבוצה מיוחדת ומסוכנת למדי של רעלים ממקור מיקרוביולוגי לגוף האדם. אלו הם מטבוליטים רעילים של פטריות עובש. ישנם 250 מינים של פטריות מיקרוסקופיות הידועים כמייצרות כ-500 מטבוליטים רעילים. לדוגמא: רעלני ארגוט הגורמים ל"אש אנטון" ו"התפתלויות רעות", רעלני פוסריום הגורמים להפרעות עיכול, תיאום תנועות, שיתוק ומוות בבני אדם ובעלי חיים.

מיקוטוקסינים יכולים להיות מזוהמים יותר עם בוטנים, תירס, דגנים, קטניות, זרעי כותנה, אגוזים, כמה פירות, ירקות, תבלינים, מזון, מיצים, פירה, לפתנים, ריבות. מזונות המזוהמים עם מיקוטוקסינים גורמים לסוג של שיכרון מזון המכונה mycotoxicosis.

מניעת מיקוטוקסיקוזים כוללת: בקרה סניטרית, וטרינרית, אגרוכימית קבועה; מיון קפדני של חומרי גלם ומוצרי מזון לפני השימוש; השימוש בשיטות כימיות להשמדת פטריות עובש, אשר, עם זאת, לרוב אינן יעילות ויקרות; כמו גם טחינת תבואה וטיפול בחום של מוצרים.

נתיבים של זיהום מזון עם מיקוטוקסינים מוצגים באופן סכמטי באיור 3.

8. חילוף חומרים של תרכובות זרות בגוף האדם

כל התרכובות הזרות הנכנסות לגוף האדם או החיה מופצות ברקמות שונות, מצטברות, עוברות חילוף חומרים ומופרשות. תהליכים אלו דורשים התייחסות נפרדת.

ראשית, תרכובות זרות נכנסות לסביבה המימית של הגוף. אחרי הכל, גוף האדם מורכב בעיקר ממים, המופצים באופן הבא:

איור 3. דרכים לזיהום מזון עם מיקוטוקסינים.

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

נפח הדם במבוגר הוא בערך 3 ליטר;

נפח הנוזל החוץ תאי שמסביב איברים פנימיים, מגיע ל-15 ליטר;

כולל כמות המים בתוך התאים, נפח הנוזל הכולל הוא כ-42 ליטר.

תרופות ותרכובות רעילות מחולקות באופן שונה בין המרכיבים הללו. חלקם נשארים בדם, אחרים נכנסים לחללים הבין-תאיים או בתוך התאים. יש לציין שתרופות ותרכובות רעילות רבות הן חומצות או בסיסים חלשים, מה שיכול להשפיע רבות על פיזורן בין קרומי התא, הן לא יחדרו דרך הממברנות.

ניתן לבודד חלק מהקסנוביוטיקה בדם על ידי קשירת חלבון. בידוד תרכובות אלו עם חלבוני דם יכול להגביל את השפעתן על התאים.

הטרנספורמציה של קסנוביוטיקה בגוף האדם היא מנגנון לשמירה על קביעות ההרכב של הסביבה הפנימית של הגוף במהלך חשיפה לתרכובות זרות. נהוג להבחין בשני שלבים של חילוף החומרים.

השלב הראשון כולל תגובות של הידרוליזה, הפחתה וחמצון של המצע. בדרך כלל הם מובילים להחדרה או היווצרות של קבוצה פונקציונלית מסוג -OH, -NH2, -SH, -COOH, מה שמגביר מעט את ההידרופיליות של תרכובת המוצא.

תגובות אלה מתרחשות עם השתתפות פעילה של אנזימים של מערכת הציטוכרום, המבצעים את חילוף החומרים החמצוני והמפחית של סטרואידים, חומצות שומן, רטינואידים, חומצות מרה, אמינים ביוגניים, לויקוטריאנים, כמו גם תרכובות אקסוגניות, כולל תרופות, מזהמים סביבתיים, חומרים מסרטנים כימיים. יתרה מכך, כניסת חומר זר לגוף מגבירה את שחרור האנזימים הדרושים לחילוף החומרים.

השלב השני של מטבוליזם קסנוביוטי כולל תגובות של גלוקורונידציה, סולפטציה, אצטילציה, מתילציה, צימוד עם גלוטתיון, חומצות אמינו כגון גליצין, טאורין, חומצה גלוטמית. בעיקרון, התגובות של השלב השני מובילות לעלייה משמעותית בהידרופיליות של הקסנוביוטיקה, התורמת להפרשתן מהגוף. תגובות השלב השני הן בדרך כלל הרבה יותר מהירות מתגובות השלב הראשון, ולכן קצב חילוף החומרים הקסנוביוטי תלוי מאוד בקצב שבו מתרחשת התגובה בשלב הראשון.

תגובות ביוכימיות שונות של מטבוליזם קסנוביוטי מבוצעות בכבד, בכליות, בריאות, במעיים, בשלפוחית השתן ובאיברים אחרים, מה שמוביל לרוב למחלות של איברים אלו: שחמת וסרטן הכבד, סרטן שלפוחית השתן וכו'. לדוגמא: בכבד מתרחשים תהליכים אנזימטיים רבים של פיצול קסנוביוטיקה, בכליות - הפרשת מוצרים מטבוליים נמוכים מולקולריים. חילוף החומרים של אלכוהול אתילי גורם לשחמת הכבד, וכספית, עופרת, אבץ, קדמיום גורמים לנמק של הכליות.

תקציר על הנושא:

חומרים זרים – XENOBIOTS

1. מושג ה"קסנוביוטיקה", סיווגם

חומרים זרים הנכנסים לגוף האדם עם מזון ובעלי רעילות גבוהה נקראים קסנוביוטיקה, או מזהמים.

"הרעילות של חומרים מובנת כיכולתם לפגוע באורגניזם חי. כל תרכובת כימית יכולה להיות רעילה. לדברי טוקסיקולוגים, עלינו לדבר על חוסר המזיקות של כימיקלים בשיטת השימוש המוצעת בהם. את התפקיד המכריע ממלאים: מינון (כמות החומר הנכנס לגוף בימים); משך הצריכה; אופן הצריכה; דרכי כניסת כימיקלים לגוף האדם.

MPC של קסנוביוטיקה במזון נמדד במיליגרם לק"ג של המוצר (מ"ג/ק"ג) ומצביע על כך שהריכוז הגבוה שלו מסוכן לגוף האדם.

הסיווג הנפוץ ביותר של מזהמים בחומרי גלם ומוצרי מזון במדע המודרני מצטמצם לקבוצות הבאות:

1) יסודות כימיים (כספית, עופרת, קדמיום וכו');

2) רדיונוקלידים;

3) חומרי הדברה;

4) חנקות, ניטריטים ותרכובות ניטרוסו;

5) חומרים המשמשים בגידול בעלי חיים;

6) פחמימנים ארומטיים ופוליציקליים המכילים כלור;

7) דיוקסינים וחומרים דמויי דיוקסין;

8) מטבוליטים של מיקרואורגניזמים.

המקורות העיקריים לזיהום של חומרי גלם ומזון.

אוויר אטמוספרי, אדמה, מים מזוהמים בפסולת אנושית.

זיהום חומרי גלם צמחיים ובעלי חיים בחומרי הדברה וחומרים שהם תוצרים של התמורות ביוכימיות שלהם.

הפרת כללים טכנולוגיים וסניטריים-היגייניים לשימוש בדשנים ובמי השקיה בחקלאות.

הפרת הכללים לשימוש בתוספי מזון, ממריצי צמיחה, תרופות בגידול בעלי חיים ובגידול עופות.

תהליך ייצור טכנולוגי.

שימוש במזון לא מורשה, תוספים פעילים ביולוגית ותוספים טכנולוגיים.

שימוש במזון מותר, תוספים פעילים ביולוגית ותוספים טכנולוגיים, אך במינונים גבוהים יותר.

הכנסת טכנולוגיות חדשות שנבדקו בצורה גרועה המבוססת על סינתזה כימית או מיקרוביולוגית.

היווצרות תרכובות רעילות במזון במהלך בישול, טיגון, הקרנה, שימורים וכו'.

אי עמידה בכללים סניטריים והיגייניים לייצור מוצרים.

ציוד מזון, כלים, מלאי, מיכלים, אריזות המכילות כימיקלים ואלמנטים מזיקים.

אי שמירה על כללים טכנולוגיים וסניטריים והיגייניים לאחסון ושינוע של חומרי גלם ומוצרי מזון.

2. זיהום על ידי יסודות כימיים

היסודות הכימיים הנידונים להלן מופצים באופן נרחב בטבע, הם יכולים להיכנס למוצרי מזון, למשל, מאדמה, אוויר אטמוספרי, מי תהום ומים עיליים, חומרי גלם חקלאיים ודרך מזון לגוף האדם. הם מצטברים בחומרי גלם צמחיים ובעלי חיים, מה שמוביל לתכולתם הגבוהה במוצרי מזון וחומרי גלם למזון.

רוב המאקרו והמיקרו-אלמנטים חיוניים לאדם, בעוד שלחלקם נקבע תפקיד מסוים בגוף, עבור אחרים תפקיד זה טרם נקבע.

לפיכך, רוב היסודות הכימיים בכמויות מוגדרות בהחלט נחוצים לתפקוד תקין של גוף האדם, אך צריכתם העודפת גורמת להרעלה.

על פי החלטת הוועדה המשותפת של ארגון המזון והחקלאות של האו"ם (להלן FAO) וארגון הבריאות העולמי (להלן WHO) על קוד המזון, שמונה יסודות כימיים כלולים ברשימה של רכיבים, שתכולתם נשלטת בסחר בינלאומי במזון: כספית, קדמיום, עופרת, ארסן, נחושת, אבץ, ברזל, סטרונציום. רשימת המרכיבים הללו נמצאת בשלבי השלמה. ברוסיה, הדרישות הביו-רפואיות מגדירות קריטריוני בטיחות עבור היסודות הכימיים הבאים: כספית, קדמיום, עופרת, ארסן, נחושת, אבץ, ברזל ופח.

3. מאפיינים טוקסיקולוגיים והיגייניים של יסודות כימיים

קדמיום. הוא אינו מופיע בטבע בצורתו הטהורה. קרום כדור הארץ מכיל כ-0.05 מ"ג/ק"ג של קדמיום, מי ים - 0.3 מיקרוגרם/ק"ג.

נקבע כי כ-80% מהקדמיום חודר לגוף האדם עם מזון, 20% - דרך הריאות מהאטמוספירה ובעת עישון.

ה-ADI עבור קדמיום הוא 70 מיקרוגרם ליום, ה-ADI הוא 1 מיקרוגרם/ק"ג. MPC עבור קדמיום במי שתייה הוא 0.01 מ"ג/ליטר. ריכוז הקדמיום בשפכים הנכנסים למקווי מים לא יעלה על 0.1 מ"ג/ליטר. בהתחשב ב-DSP של קדמיום, התוכן שלו ב-1 ק"ג של סט המוצרים היומי לא יעלה על 30-35 מק"ג.

תזונה נכונה חשובה במניעת הרעלת קדמיום: דומיננטיות של חלבונים צמחיים בתזונה, תכולה עשירה של חומצות אמינו המכילות גופרית, חומצה אסקורבית, ברזל, אבץ, נחושת, סלניום וסידן. נדרשת קרינת UV מניעתית. רצוי להוציא מזונות עשירים בקדמיום מהתזונה. חלבוני חלב תורמים להצטברות קדמיום בגוף ולביטוי תכונותיו הרעילות.

האדם הוא הטרוטרוף, כלומר. מקבל חומרים מזינים ואנרגיה מבחוץ בצורה של תרכובות אורגניות (ראה טבלה 1).

טבלה 1 מרכיבים עיקריים

פחמימות

ויטמינים,

אלמנטים

ערך האנרגיה

1 גרם = 4.1 קק"ל

1 גרם חמאה = 9.3 קק"ל (39.0 קילו ג'יי)

1 גרם = 4.1 קק"ל

1 גרם אלכוהול = 7.1 קק"ל

בִּיוֹלוֹגִי

ערך

50% חלבונים מהחי, tk.
יש להם
חומצות אמינו חיוניות

25% שמני ירקות, כי הם מכילים חומצות שומן רב בלתי רוויות

סִיב

ויטמינים,

אלמנטים

קיימות שתי דרכים לתוצרי עיכול המזון, כולל קסנוביוטיקה, להיכנס לסביבה הפנימית של הגוף: רכיבים מסיסים במים נכנסים למערכת הפורטל הכבדית ולכבד; חומרים מסיסים בשומן נכנסים לכלי הלימפה ולאחר מכן לתוך הדם דרך צינור הלימפה החזה.

עבור קסנוביולוגיה, הרעיון של גורמים אנטי-מזדניים של תזונה חשוב. מונח זה מתייחס לחומרים ממקור טבעי שהם חלק מהמזון. אלו כוללים:

1) מעכבי אנזימי עיכול (מעכב טריפסין פולי סויה Kunitz, משפחת מעכבי סויה באומן-בירק, משפחות כימוטריפסין תפוחי אדמה וטריפסין I ו-II, משפחת מעכבי טריפסין/α-עמילאז);

2) גליקוזידים ציאנוגניים הם גליקוזידים של כמה אלדהידים וקטונים ציאנוגנים, אשר במהלך הידרוליזה אנזימטית או חומצית, משחררים חומצה הידרוציאנית (לימרין שעועית לבנה, אמיגדלין פרי אבן);

3) אמינים ביוגניים (סרוטונין בפירות וירקות, טירמין והיסטמין במזונות מותססים);

4) אלקלואידים (דיאתילמיד חומצה ליסרגית - הזיה מארגוט, מורפיום ממיץ ראשי פרג, קפאין, תיאוברומין, תיאופילין מפולי קפה ועלי תה, סולנינים וצ'קונינים מתפוחי אדמה);

5) אנטי ויטמינים (לאוצין משבש את חילוף החומרים של טריפטופן וויטמין PP, חומצה אינדולאצטית - אנטי ויטמין ניאצין, אסקורבט אוקסידאז צמחי - אנטי ויטמין חומצה אסקורבית, תיאמינאז דגים - אנטי ויטמין תיאמין, לינאטין זרעי פשתן - אנטגוניסט לפירידוקסין, אבידין חלבון ביצה - אנטי ויטמין ביוטין וכו'. );

6) גורמים המפחיתים את ספיגת המינרלים (חומצה אוקסלית, פיטין - חומצה אינוסיטולהקספורית מקטניות ודגנים, טאנינים);

7) רעלים בעלי אופי פפטידי (עשרה ציקלופפטידים רעילים משרפרף חיוור, הרעיל ביותר הוא α-amanitin);

8) לקטינים - גליקופרוטאין המשנים את חדירות הממברנות (ריצין רעיל (לקטין מזרעי קיק), רעלן כולרה);

9) אתנול - הפרה של התהליכים הביוכימיים הרגילים של היווצרות ושימוש באנרגיה עם המעבר לתלות פסיכולוגית וביולוגית באלכוהול אקסוגני.

מזון אנושי מכיל כימיקלים רבים, חלקם קסנוביוטיקה. קסנוביוטיקה עשויה להיות מרכיב נורמלי במזון, עשויה להעשיר מזון במהלך ההכנה (למשל תוספי מזון), ועשויה, מכל סיבה שהיא, להוות מזהמים של מזון מבושל. חלק מתוספי מזון מתווספים בכוונה למזון כדי לייעל את הכנת המזון. כימיקלים (תוספים עקיפים במזון) משמשים בטכנולוגיות הכנתו, אחסונו, שימורו וכו'. מזהמים (כספית, ארסן, סלניום וקדמיום) מגיעים מהסביבה והם תוצאה של העיור של החברה. ממקורות טבעיים ניתן להשיג את המרכיבים העיקריים של המזון (חלבונים, שומנים, פחמימות); חומרים שיכולים לשנות את תפקודם של איברים ורקמות (אלרגיה, התפתחות זפק, מעכבי פרוטאוליזה וכו'); חומרים שהם רעלים לצרכן המזון.

תוספי מזון הם כימיקלים טבעיים או סינתטיים, פעילים פיזיולוגית ואינרטיים, המוספים בכוונה או בטעות למזון. תוספי מזון ישירים כוללים חומרים המוספים למזון במהלך הכנתו כדי להקנות לו מאפיינים מסוימים. תוספי מזון כאלה כוללים נוגדי חמצון, חומרים משמרים, ויטמינים, מינרלים, חומרי טעם וריח, צבעים, מתחלבים, מייצבים, מחמצנים וכו'.

יש לציין על התווית נוכחות של תוסף מזון לפי החלטת מדינות האיחוד האירופי. יחד עם זאת, ניתן לייעד אותו כחומר בודד או כנציג של מחלקה פונקציונלית ספציפית בשילוב עם קוד E. על פי המערכת המוצעת של קודיפיקציה דיגיטלית של תוספי מזון, הסיווג שלהם הוא כדלקמן: E100–E182 - צבעים; E200 ועוד - חומרים משמרים; E300 ועוד - נוגדי חמצון (נוגדי חמצון); E400 ומעלה - מייצבי עקביות; E500 ועוד - מווסת חומציות, אבקת אפייה; E600 ואילך - משפרי טעם וארומה; E700-800 - מדדי מילואים; E900 ואילך - חומרי זיגוג, משפרי לחם; E1000 - מתחלבים. השימוש בתוספי מזון מצריך ידע על הריכוז המרבי המותר של חומרים זרים - MAC (מ"ג / ק"ג), המינון היומי המותר - ADI (מ"ג / ק"ג משקל גוף) והצריכה היומית המותרת - ADI (מ"ג / יום), מחושב כמוצר של ADI לפי משקל הגוף הממוצע - 60 ק"ג.

תוספי מזון עקיפים כוללים חומרים הנכללים במזון שלא בכוונה (לדוגמה, כאשר מזון בא במגע עם ציוד עיבוד או חומרי אריזה). מבין מזהמי המזון, שלוש קבוצות נחשבות לרוב: 1) אפלטוקסינים; 2) חומרי הדברה; 3) דיוקסינים ועופרת.

מעניין במיוחד השימוש ברכיבים כימיים של מזון (ויטמינים, מינרלים) לטיפול במחלות ספציפיות במינונים העולים על הדרישה היומית. השימוש הקליני בברזל, פלואור, יוד נחקר בפירוט מספק. בטיחות השימוש בוויטמינים ומינרלים כתוספי מזון או רכיבי תרופה תלויה ב: 1) הציטוטוקסיות של הכימיקל; 2) צורתו הכימית; 3) צריכה יומית כוללת; 4) משך וסדירות הצריכה; 5) מצב מורפופונקציונלי של רקמות מטרה ואיברים אנושיים. ויטמינים מסיסים בשומן הם רעילים יותר מאלה המסיסים במים בשל הצטברות מוגברת שלהם בשלב השומנים של ממברנות התא וקצב סילוק נמוך.

ניאציןבמינונים גבוהים (גרם) משמש להורדת רמות הכולסטרול בדם. כמעט בכל המקרים של שימוש בחומצה ניקוטינית, יש תופעות לוואי(אדמומיות בעור, הסמקה לראש).

נְחוֹשֶׁתהוא היסוד הרעיל ביותר, אך היסוד הקורט החשוב ביותר. בכמויות קורט, נחושת נמצאת כמעט בכל מוצרי המזון, שאינה גורמת לשיכרון, למעט מחלת וילסון-קונובלוב (פגיעה במפרקים בכבד ובגרעיני ההיפותלמוס). בני אדם רגישים פחות לנחושת מיונקים (כבשים). הרעילות של נחושת צריכה להיות קשורה לאינטראקציה שלה עם ברזל, אבץ וחלבונים.

בַּרזֶלבצורה של תחמוצות נותן צבע למזון. בארה"ב, פוספטים, פירופוספטים, גלוקונטים, לקטטים, סולפטים ברזליים וברזל מופחת מותרים כתוספי תזונה. ספיגת ברזל לא-heme נשלטת בקפדנות ברירית המעי. צריכה מוגזמת של ברזל מהמזון ופעולת חומרים המאיצים את ספיגתו עלולה להוביל להצטברות ברזל בגוף. החזקה והצטברות של ברזל בגוף האדם היא מאוד אינדיבידואלית ואינה נתמכת על ידי דפוסים כלליים.

אָבָץבצורת מספר תרכובות משמש בתוספי מזון. האכלת מזון מועשר באבץ לעופות ובעלי חיים עלולה להוביל להצטברות של מתכת זו במזונות בשר. ידוע שאי סבילות אינדיבידואלית לאבץ בבני אדם משתנה מאוד. עם זאת, השימוש בריכוז בינוני של מלחי אבץ במזון כתוספי מזון, ככלל, אינו מלווה בהתפתחות של שיכרון.

סֵלֶנִיוּםהוא אחד היסודות הרעילים ביותר. עד כה, הצורך בסלניום לא הוכח מדעית, והשימוש הנרחב בסלניום בתוספי מזון מבוסס על הנחות יסוד אינטואיטיביות. יש לקחת בחשבון מחוזות גיאוגרפיים עם רמות שונות של סלניום בחפצים סביבתיים בעת שימוש בתוספי תזונה מועשרים בסלניום על מנת למנוע סיבוכים. מחסור בסלניום בגוף הוא אולי אחת הסיבות המובילות לכך שאוויר רגיל הופך לאויב הנורא שלנו. במצבים של מחסור בסלניום, החמצן באוויר באמצעות צורותיו הפעילות הורס את רוב הוויטמינים בגוף, משבש את פעילות מערכת החיסון ומערכת נטרול הרעלים הפנימיים בגוף. מערכת החיסון במצבים של מחסור בסלניום מאבדת את אגרסיביות שלה מול פתוגנים ותאי סרטן, ובלוטת התריס התלויה בו, המווסתת את רוב התהליכים המטבוליים, מפחיתה את פעילותה התפקודית המשפיעה לרעה על הצמיחה וההתפתחות של הגוף.

התוצאה הכוללת של מחסור בסלניום בגוף האדם היא הופעתן והתפתחותן של עשרות מחלות קשות, החל בשבריריות מוגברת של נימים וחוסר תנועה של זרעונים, נשירת שיער מוקדמת ואי פוריות, וכלה באנמיה, סוכרת, זפק אנדמי, הפטיטיס, אוטם שריר הלב ושבץ, מספר מחלות אונקולוגיות.

סלניום מופץ באופן נרחב בחפצים סביבתיים. קיים מחסור בסלניום בסביבה בניו זילנד ובחלק מהאזורים בסין, עודף באזורים מסוימים בסין ובמדינת דקוטה הצפונית (ארה"ב). צמחים יכולים לצבור סלניום. בהם, זה עובר להרכב של תרכובות אורגניות. כאשר הצמח מת, הסלניום חוזר לאדמה ומשמש צמחים אחרים. דגנים יכולים לצבור כמויות גדולות של סלניום מקרקעות מועשרות בסלניום. באזורים כאלה, חיות מרעה עלולות להוביל להרעלת בעלי חיים, ובמקרה של הרעלה כרונית, עלולות להתפתח ליקוי ראייה ו"מחלת אלקלי". עם צריכה מופרזת של סלניום, מתרחשות הפרעות במערכת העיכול ומערכת הכבד והרב. שיכרון כרוני של תושבים עם סלניום מתואר בסין. תסמינים עיקריים: שיער שביר, חוסר פיגמנטציה של שיער חדש, ציפורניים שבירות עם כתמים, רצועות אורכיות של העור. תסמינים נוירולוגיים נמצאו במחצית מהאנשים שנפגעו. תסמינים דומים מתוארים גם אצל תושבי ונצואלה החיים באזורים מועשרים בסלניום.

שקול כמה קסנוביוטיקה המשמשת לשיפור אורגנולפטיות ו תכונות פיזיקליות וכימיותמזון.

1. סוּכּרָזִיתמתוק פי 300-500 מסוכרוז. לא מצטבר
ברקמות, אינו עובר חילוף חומרים ומופרש מהגוף ללא שינוי. אין השפעה מוטגנית. במקרים מסוימים, הוא תורם להתפתחות גידולים ניסיוניים (סרטן שלפוחית השתן). עם זאת, במחקרים אפידמיולוגיים, האיום של הסיכון לפתח גידולים עדיין לא אושר.

2. ציקלמטמשמש כממתיק. חילוף החומרים שלו תלוי במיקרופלורה של המעי. לאחר המנה הראשונה, הציקלמט מופרש בכמויות גדולות ללא שינויים. במינונים חוזרים, מופיעים מטבוליטים במעיים, שעלולים להיות קשורים להשפעות השליליות של התרופה: התפתחות סרטן שלפוחית השתן בניסוי על חולדות. ולמרות שהאפקט הזה לא שוחזר בכלבים, עכברים, אוגרים ופרימטים, בשנת 1969 נאסר השימוש בציקלמט בארצות הברית.

3. אספרטייםכתחליף סוכר, הוא פחות רעיל, מכיוון שההידרוליזה שלו מייצרת פנילאלנין וחומצה אספרטית. הצטברות של פנילאלנין עלולה להחמיר את מצבם של חולים עם אוליגופרניה פלילפירובית (פנילקטונוריה).

הממתיקים הנפוצים ביותר הם: סורביטול, אשלגן אצסולפאם (סונט), אספרטיים (Sanekta, Nutrasvit, Sladeks), חומצה ציקלמית ומלחיה (ספורארין, ציקלומטים), איזומלט (איזומלט), סכרין ומלחיו, סוכרלוז (טריכלורוגלקטוזוקרוז), thaumatin, glycyrrhizin, neohesperidindihydrochalcone (neohesperidin DS), מלטיטול וסירופ מלטיטול, לקטיטול, קסיליטול.

4. צבעי מאכלכוללים חומרים טבעיים וסינתטיים. טבעיים כוללים קרמין, פפריקה, זעפרן וכורכום. חלק מחומרי הזנה נותנים צבע למזון (קרוטן, ריבופלבין, כלורופילים) ומהווים חלק מהמיצים, השמנים והתמציות של ירקות ופירות. תרכובות סינתטיות מוכנסות למזון בשלבי הכנתו והן מאושרות על ידי המדינה. חלק מהצבעים הפוטנציאליים עשויים להיות מעורבים בממאירות בתאים (לרוב הם אינם מסרטנים, אלא מקדמים). צבעי מאכל סינתטיים וחומרי טעם מסוימים (מתיל סליצילט) עלולים לגרום להיפראקטיביות אצל ילדים. מקרים של היפראקטיביות עלולים לגרום לנזק מוחי מקומי (שבץ). עם זאת, בעיית צביעת המזון, הן לצורך האטרקטיביות שלו והן עבור יישומים ביו-רפואיים, נותרה רלוונטית כיום. הכנסתם הבלתי מורשית של תוספים המשפרים את המראה והערך השיווקי של מוצרי מזון הפכה לנפוצה מאוד ומחייבת רגולציה מחייבת על ידי גורמי הפיקוח הממלכתיים.

5. חומרים משמריםכוללים נוגדי חמצון וחומרים אנטי מיקרוביאליים. נוגדי חמצון מעכבים התפתחות של שינויים בצבע, ערך תזונתי וצורה של מזונות על ידי עיכוב חמצון שומנים של שומנים בקרום המזון, כמו גם חומצות שומן חופשיות. סוכנים אנטי-מיקרוביאליים מעכבים את הצמיחה של מיקרואורגניזמים, שמרים, שתוצרים מטבוליים שלהם גורמים לשיכרון או להתפתחות של תהליך זיהומי, וגם משנים את התכונות הפיזיקליות-כימיות של מוצרי מזון. חומרים משמרים כימיים מתנגדים לשיטות שימור מזון טמפרטורות נמוכותאו בשיטת הקרנת מזון. עם זאת, אמצעים טכניים עדיין מפסידים לכימיקלים בגלל העלות הגבוהה והרדיופוביה של אנשים.

5.1. תוספי תזונה נוגדי חמצון כוללים חומצה אסקורבית, חומצה אסקורבית פלמיטית אסטר, טוקופרולים, הידרוקסיאניזול בוטיל (BHA) והידרוקסיטולואן בוטיל (BHT), אתוקסיקווין, פרופיל אסטר חומצה גאלית ו-t-בוטיל הידרוקינון (TBHQ). חומרים אנטי-מיקרוביאליים בשימוש נרחב (ניטריטים, סולפיטים) הם גם בעלי תכונות נוגדות חמצון. במשך שנים רבות, BHA ו-BHT נחשבים לחומרים שעלולים להיות מסוכנים. שניהם נוגדי חמצון מסיסים בשומן ומסוגלים להגביר את הפעילות של אנזימי כבד מסוימים בפלסמה בדם. נוגדי חמצון מספקים הגנה מפני מולקולות אלקטרופיליות מסוימות שיכולות להיקשר ל-DNA ולהיות מוטגנים ולגרום לצמיחת גידול. החדרת BHA במינונים גדולים (2% מהתזונה) גורמת להיפרפלזיה של תאים, פפילומות וממאירות תאים בקיבה של חלק מהחיות. במקביל, BHA ו-BHT מגנים על תאי הכבד מפני פעולתו של חומר מסרטן, diethylnitrosourea.

5.2. חומרים אנטי-מיקרוביאליים (ניטריטים וסולפיטים). ניטריטים מעכבים את הצמיחה של Clostridium botulinum ובכך מפחיתים את הסיכון לבוטוליזם. ניטריטים מגיבים עם אמינים ואמידים ראשוניים ויוצרים את נגזרות ה-N-nitroso המקבילות. רבים, אך לא כולם, תרכובות N-nitroso הם מסרטנים. ויטמין סיוחומרים מפחיתים אחרים מעכבים תגובות ניטריט אלו, במיוחד בסביבה החומצית של הקיבה. חלק מהניטרוסמינים מיוצרים במהלך הבישול, אך רוב הניטרוסמינים מיוצרים בקיבה. השפעות רעילות לא מסרטנות של ניטריטים מופיעות בריכוז גבוה שלהם. אנשים שצורכים כמויות גדולות יחסית של ניטריטים במשך זמן רב מפתחים מתמוגלובינמיה.

דו תחמוצת הגופרית והמלחים שלה משמשים למניעת השחמה, הלבנה, פעילות אנטי-מיקרוביאלית רחבת טווח וכנוגדי חמצון. הסולפיטים מגיבים מאוד, ולכן רק תכולה נמוכה שלהם במזון מותרת. סולפיטים יכולים לגרום לאסטמה אצל אנשים רגישים. כ-20 מקרי מוות קשורים באידיוסינקרטיה אנושית לניטריטים (רגישות מיוחדת למשקאות המכילים סולפיטים). כ-1-2% מהחולים אסטמה של הסימפונותהם רגישים יתר לסולפיטים. הפתוגנזה של אסתמה הנגרמת על ידי סולפיט עדיין לא ברורה. התפקיד הפתוגנטי של תגובות בתיווך IgE אפשרי.

חומרי מזון רעילים סוכמו לראשונה ברשימת "חומרים המוכרים ככלל בטוחים" - חומרי GRAS בשנות ה-60 של המאה הקודמת. הוא מתחדש כל הזמן וממלא תפקיד חשוב בהבטחת בטיחות המזון עבור אנשים ובעלי חיים.

זה זמן רב נצפה כי דיאטה דלת קלוריות מאריכה את חייהם של אורגניזמים רבים - מחד תאיים ועד פרימטים; למשל, חולדות שצורכות 30-50% פחות קלוריות מהרגיל חיות לא שלוש שנים, אלא ארבע שנים. מנגנון התופעה עדיין לא ברור לחלוטין, למרות שידוע שיש שינוי כללי כלשהו בחילוף החומרים, בו מופחתת היווצרות הרדיקלים החופשיים (מדענים רבים מאשימים אותם בהזדקנות). בנוסף, ריכוז הגלוקוז והאינסולין בדם יורד, מה שמעיד על השתתפותה של המערכת הנוירואנדוקרינית בתהליכים אלו. ייתכן שצום מתון פועל גם כלחץ קל המגייס את הרזרבות הנסתרות של הגוף.

מיקרוביולוגים אמריקאים עבדו עם שמרים, שתוחלת החיים שלהם נקבעת על פי מספר החלוקים האפשריים. התברר כי בסביבה עם תכולה נמוכה של חומרים מזינים, מספר הדורות בהם גדל ב-30%. יחד עם זאת, מיקרואורגניזמים מגבירים באופן משמעותי את עוצמת הנשימה, שהיא נקודת מפתח, שכן שמרים עם גן פגום לחלבון המעורב בשרשרת הנשימה אינם הופכים מאריכים חיים.

קחו בחשבון ששמרים מקבלים אנרגיה בשתי דרכים – נשימה ותסיסה. כאשר יש מספיק גלוקוז בסביבה, הגנים השולטים בנשימה שותקים והתסיסה של גלוקוז לאתנול מתבצעת בצורה אנאירובית, כלומר ללא השתתפות חמצן. אם יש מחסור בגלוקוז, הנשימה מופעלת - תהליך הרבה יותר יעיל להשגת אנרגיה.