Пищевые продукты представляют собой сложные многокомпонентные системы, состоящие из сотен химических соединений. Эти соединения можно условно разделить на следующие три группы:

1. соединения, имеющие алиментарное значение. Это необходимые организму нутриенты: белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества;
2. вещества, участвующие в формировании вкуса, аромата, цвета, предшественники и продукты распада основных нутриентов, другие биологически активные вещества. Они носят условно неалиментарный характер. К этой группе относят также природные соединения, обладающие антиалиментарными и токсическими свойствами;
3. чужеродные, потенциально опасные соединения антропогенного или природного происхождения. Согласно принятой терминологии, их называют контаминантами, ксенобиотиками, чужеродными химическими веществами (ЧХВ).

В целом классификация вредных и посторонних веществ в сырье и пищевых продуктах может быть представлена в виде схемы (рис. 1).

Основные пути загрязнения продуктов питания и продовольственного сырья:

• использование неразрешенных красителей, консервантов, антиокислителей или их применение в повышенных дозах;
• применение новых нетрадиционных технологий производства продуктов питания или отдельных пищевых веществ, в том числе полученных путем химического и микробиологического синтеза;
• загрязнение сельскохозяйственных культур и продуктов животноводства пестицидами, используемыми для борьбы с вредителями растений и в ветеринарной практике для профилактики заболеваний животных;
• нарушение гигиенических правил использования в растениеводстве удобрений, оросительных вод, твердых и жидких отходов промышленности и животноводства и других сточных вод, осадков очистных сооружений и т. п.;
• использование в животноводстве и птицеводстве неразрешенных кормовых добавок, консервантов, стимуляторов роста, профилактических и лечебных медикаментов или применение разрешенных добавок и т. п. в повышенных дозах;
• миграция в продукты питания токсичных веществ из пищевого оборудования, посуды, инвентаря, тары, упаковок, вследствие использования неразрешенных полимерных, резиновых и металлических материалов;
• образование в пищевых продуктах эндогенных токсических соединений в процессе теплового воздействия (кипячения, жарки, облучения) и других способов воздействия;
• несоблюдение санитарных требований в технологии производства и хранения пищевых продуктов, что приводит к образованию бактериальных токсинов;
• поступление в продукты питания токсических веществ, в том числе радионуклидов, из окружающей среды.

Рис. 1. Классификация посторонних и вредных веществ пищи

Ксенобиотики поступают из окружающей среды, в которую они попадают в основном с отходами от промышленных предприятий,  автотранспорта, при использовании пестицидов, при применении полимерных и иных материалов, из которых изготавливаются посуда, упаковочные и другие изделия, контактирующие с пищевыми продуктами. Около 4 млн химических веществ признаны потенциально опасными для окружающей среды, свыше 180 тыс. из них обладают выраженными токсическими и мутагенными эффектами.

Кроме того, в настоящее время появляются новые и модифицируются традиционные технологии получения продуктов питания, которые часто связаны с применением жестких видов воздействия на сырье и полупродукты, что не всегда является оправданным и приводит к возникновению токсичных веществ. Следует также помнить о присутствии в сырье и готовых продуктах антиалиментарных факторов питания.

1. Меры токсичности ЧХВ

Передвигаясь по пищевым цепям, ЧХВ попадают в организм человека и вызывают серьезные нарушения здоровья от острых отравлений с летальным исходом до заболеваний, проявляющихся через годы. Существуют две основные характеристики токсичности – ЛД₅₀ и ЛД₁₀₀. ЛД – аббревиатура летальной дозы, т. е. дозы, вызывающей гибель 50 или 100 % экспериментальных животных (при однократном введении). Токсичными считаются те вещества, для которых ЛД чрезвычайно мала: от 5 до 50 мг/кг массы тела.

Следует отметить, что при хронической интоксикации решающее значение приобретает способность вещества проявлять кумулятивные свойства, т. е. накапливаться в организме. Необходимо учитывать, что человек в течение всей жизни может получить вместе с пищей целый комплекс ЧХВ либо в виде контаминантовзагрязнителей, либо в виде добавок к пищевым продуктам. Они оказывают комбинированное действие на организм и взаимодействуют с нутриентами. На основании токсикологических критериев (с точки зрения гигиены питания) международными организациями ООН – ВОЗ и ФАО, а также организациями здравоохранения отдельных государств приняты следующие базисные (основные) показатели: ПДД (предельно допустимая доза), ДСД (допустимая суточная доза) и ДСП (допустимое суточное потребление), которые рассчитываются на 60 кг массы человека.

2. Потенциально опасные химические вещества. Токсичные элементы

Во всех видах продовольственного сырья и пищевых продуктах нормируются токсичные элементы, т. к. они составляют опасную в токсикологическом отношении группу веществ. Обычно рассматривают 14 элементов: ртуть, свинец, кадмий, олово, цинк, алюминий, железо, медь, барий, хром, талий, мышьяк и сурьму. Не все перечисленные элементы являются ядовитыми, некоторые из них необходимы для нормальной жизнедеятельности человека и животных. В большинстве случаев реализация того или иного эффекта зависит от концентрации этих веществ. Для большинства продуктов установлены ПДК токсичных элементов. К детским и диетическим продуктам предъявляются более жесткие требования. Наибольшую опасность из вышеназванных элементов представляют ртуть, свинец, кадмий.

Мышьяк ядовит в чистом виде только в высоких концентрациях. Сильно ядовиты соединения мышьяка: мышьяковистый ангидрид, арсениты и арсенаты, которые содержатся во всех объектах биосферы. Источниками загрязнения окружающей среды мышьяком являются электростанции, использующие бурый уголь, медеплавильные заводы; он используется при производстве полупроводников, стекла, красителей, инсектицидов, фунгицидов. По данным ФАО/ВОЗ, в организм человека с суточным рационом поступает в среднем 0,05–0,45 мг мышьяка. ДСД – 0,05 мг/кг массы тела.

Первые данные о токсичности алюминия были получены в 70-х гг. ХХ в. Это явилось неожиданностью для человечества. Будучи третьим по распространенности элементом земной коры и обладая ценными качествами, металлический алюминий нашел широкое применение в технике и быту. Поставщиками алюминия в организм человека является алюминиевая посуда, если она контактирует с кислой или щелочной средой, а также вода, которая обогащается ионами алюминия на водоочистительных станциях. Не следует злоупотреблять содержащими гидроксид алюминия лекарствами. Как буферную добавку вводят гидроксид алюминия и в некоторые препараты аспирина и в губную помаду. Среди пищевых продуктов наивысшая концентрация алюминия в чае (до 20 мг/г). При нарушении деятельности почек происходит накапливание алюминия, что приводит к нарушению обмена кальция, фосфора, магния, фтора, сопровождающееся различными формами анемии.

Диоксины – высокотоксичные соединения, обладающие мутагенными и канцерогенными свойствами. Они представляют реальную угрозу загрязнения пищевых продуктов, включая воду. Диоксины являются побочными продуктами производства пластмасс, пестицидов, бумаги. Они обнаруживаются при сжигании отходов в мусоросжигательных печах, на тепловых электростанциях; присутствуют в выхлопных газах автомобилей, при горении синтетических покрытий и масла, на городских свалках, т. е. практически везде, где ионы хлора взаимодействуют с активным углеродом в кислой среде.

Группа диоксинов объединяет сотни веществ.

Классический диоксин – тетрахлордибензопара-диоксин (ТХДД), действие которого сильнее цианидов, стрихнина. Он выбран за эталон онкотоксичности, устойчив к действию различных веществ и температуры, не воспламеняем, хорошо растворим в органических растворителях. Под диоксинами следует понимать не какое-либо конкретное вещество, а несколько десятков семейств. Это 75 полихлорированных дибензодиоксинов, 135 полихлорированных дибензофуранов, 210 веществ из броморганических семейств, несколько тысяч смешанных бром- и хлорсодержащих соединений. При попадании в окружающую среду диоксины интенсивно накапливаются в почве, водоемах, активно мигрируют по пищевым цепям (рис. 2).

Рис. 2. Пути поступления диоксинов и передачи их по пищевым цепям

В опасных концентрациях диоксины обнаруживаются в пищевых жирах, мясе, молочных продуктах, рыбе (особенно жирной). В коровьем молоке содержание диоксинов в 40–200 раз превышает их наличие в тканях животного. Источниками диоксинов могут быть и корнеплоды (картофель, морковь и пр.). Для диоксинов не существует таких норм, как ПДК – эти вещества токсичны в любых концентрациях. Их опасность очень велика, поэтому они относятся к суперэкотоксикантам. В целом, установление санитарных норм по диоксину в различных странах базируется на разных критериях. В Европе как основной принят показатель онкогенности, в США – показатель иммунотоксичности. Расчет ДСД ведется таким образом, чтобы за 70 лет жизни в организм человека поступило не больше 10^–11 г/кг в день. В борьбе с диоксинами уже достигнуты определенные успехи. Во многих странах мира решаются вопросы совершенствования технологических процессов. В США и в странах Западной Европы ведется кампания за сортировку бытовых отходов, отделение пластмассовых изделий. В Швеции удалось найти способ получения бездиоксиновой бумаги. В ФРГ, США, Нидерландах, Японии после реконструкции мусоросжигательных заводов удалось свести образование диоксинов до минимума, во Франции разработаны антидиоксиновые фильтры.

3. Полициклические ароматические углеводороды

Среди ПАУ насчитывают более 200 представителей, которые являются сильными канцерогенами. К наиболее активным канцерогенам относят 3,4-бенз(а)пирен, который был идентифицирован в 1933 г. как канцерогенный компонент сажи и смолы, а также холантрен, перилен и дибенз(а)пирен. Об уровне их загрязнения ПАУ и степени онкогенной опасности для человека судят по содержанию бенз(а)пирена. Ежегодно в биосферу поступают тысячи тонн бенз(а)пирена природного происхождения. Еще больше – за счет техногенных источников. Образуются ПАУ в процессах сгорания нефтепродуктов, угля, дерева, мусора, пищи, табака, причем, чем ниже температура, тем больше образуется ПАУ.

В пищевом сырье, полученном из экологически чистых растений, концентрация бенз(а)пирена – 0,03–1,00 мкг/кг. Условия термической обработки значительно увеличивают его содержание (до 50 мкг/кг и более). Полимерные упаковочные материалы могут играть немаловажную роль в загрязнении пищевых продуктов ПАУ, например жир молока экстрагирует до 95 % бенз(а)пирена из парафинобумажных пакетов или стаканчиков. Высока концентрация бенз(а)пирена и в табачном дыме.

С пищей взрослый человек получает бенз(а)пирена 0,006 мг/год. Попадает бенз(а)пирен в организм человека с такими пищевыми продуктами, в которых до настоящего времени существование канцерогенных веществ не предполагалось (хлеб, овощи, фрукты, маргарин, растительные масла, обжаренные зерна кофе, копчености, жареные мясные продукты). Причем его содержание значительно колеблется в зависимости от способа технологической и кулинарной обработки или от степени загрязнения окружающей среды.

4. Вещества, применяемые в растениеводстве и в животноводстве

Пестициды. Это вещества различной химической природы, применяемые в сельском хозяйстве для защиты культурных растений от сорняков, вредителей и болезней, т. е. химические средства защиты растений. Мировое производство пестицидов составляет около 2 млн т в год. В настоящее время в мировой практике используют около 10 тыс. наименований пестицидных препаратов на основе 1500 действующих веществ, которые относятся к различным химическим группам. Наиболее распространены следующие: хлорорганические (ХОП), фосфорорганические (ФОП), карбаматы (производные карбаминовой кислоты), ртутьорганические (РОП), синтетические перитроиды (СП) и медьсодержащие фунгициды.

При использовании указанных пестицидов возникают три основные проблемы.

1. Определенные пестициды, в частности РОП, имеют тенденцию накапливаться в живых организмах, причем их концентрация возрастает по мере продвижения по пищевым цепям. Это явление называют эффектом биологического усиления. Примером биологического усиливающегося пестицида служит ДДТ – дихлор-дифинил-трихлорэтан (дуст). В 60-е гг. прошлого столетия ДДТ был запрещен во многих странах, в 1970 г. – в СССР.
2. После обработки пестициды могут в течение длительного времени сохраняться в почве или на культурных растениях. ХОП и пестициды, содержащие мышьяк, свинец или ртуть, относятся к группе устойчивых: они не разрушаются в течение одного вегетативного сезона под действием солнца и бактерий.
3. Вредители способны становиться устойчивыми к пестицидам, т. е. пестициды перестают их уничтожать. В результате приходится повышать концентрацию пестицидов, что приводит к увеличению остаточных количеств пестицидов в продуктах питания.

Нарушения гигиенических норм хранения, транспортировки и применения пестицидов, низкая культура работы с ними приводят к их накоплению в кормах, продовольственном сырье и пищевых продуктах. Способность аккумулироваться и передаваться по пищевым цепям приводит к их широкому распространению и негативному влиянию на здоровье человека. Применение пестицидов и их роль в борьбе с различными вредителями в повышении урожайности сельскохозяйственных культур, их влиянии на окружающую среду и здоровье человека вызывают неоднозначные оценки различных специалистов. Очевидно, что полностью отказаться от применения пестицидов невозможно, поэтому очень важен контроль производства и применения пестицидов со стороны различных ведомств и организаций.

Для снижения остаточных количеств пестицидов в пищевом сырье и продуктах необходима тщательная технологическая и кулинарная обработка сельскохозяйственной продукции.

Нитраты, нитриты, нитрозамины. Нитраты широко распространены в природе, они являются нормальными метаболитами любого живого организма, как растительного, так и животного. В организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах более 100 мг нитратов. При потреблении в повышенном количестве нитраты в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов.

Механизм токсического действия нитритов в организме заключается в их взаимодействии с гемоглобином крови. Образуется метгемоглобин, неспособный связывать и переносить кислород. 1 мг нитрита натрия может перевести в метгемоглобин около 2000 мг гемоглобина. Согласно данным ФАО/ВОЗ, ДСД нитрита составляет 0,2 мг/кг массы тела, исключая грудных детей. Острая интоксикация отмечается при одноразовой дозе с 200–300 мг, летальный исход – при 300–2500 мг. Токсичность нитритов будет зависеть от пищевого рациона, индивидуальных особенностей организма, в частности от активности фермента метгемоглобинредуктазы, способного восстанавливать метгемоглобин в гемоглобин.

Хроническое воздействие нитритов приводит к снижению в организме уровня витаминов А, Е, С, В₁, В₆, что сказывается на снижении устойчивости организма к воздействию различных негативных факторов, в том числе и онкогенных. Нитраты сами по себе не обладают выраженной токсичностью, однако одноразовый прием 1–4 г нитратов вызывает у людей острое отравление, а доза 8–14 г может оказаться смертельной. ДСД, в пересчете на нитрат ион, составляет 5 мг/кг массы тела, ПДК нитратов в питьевой воде – 45 мг/л.

Основными источниками поступления нитратов и нитритов в организм человека являются, в первую очередь, растительные продукты. Содержание нитратов в растительном сырье зависит от индивидуальных особенностей растений (особенно накапливают их листовые овощи, свекла, тыквенные), степени зрелости плодов, количества и частоты применения азотистых удобрений, от применения некоторых гербицидов.

Помимо растений, источниками нитратов и нитритов для человека являются мясные продукты, а также колбасы, рыба, сыры, при производстве которых нитрит натрия или калия используют в качестве пищевой добавки для сохранения окраски продукта. Существенное снижение синтеза нитрозосоединений может быть достигнуто путем добавления к пищевым продуктам витамина С.

Антибиотики. Применяются с целью повышения продуктивности сельскохозяйственных животных, профилактики заболеваний, сохранения качества кормов в животноводстве. Различают:

• естественные антибиотики (содержатся в луке, чесноке, меде, яичном белке и т. п.);
• антибиотики, образующиеся в результате производства пищевых продуктов (например, при ферментации некоторых сыров);
• антибиотики, попадающие в пищевые продукты в результате лечебно-ветеринарных мероприятий.

Антибиотики, применяемые в ветеринарной практике, способны переходить в мясо животных, яйца птиц, другие продукты и оказывать токсическое действие на организм человека. Особое значение имеет загрязнение молока пенициллином, который очень широко используется в терапевтических целях для борьбы со стафилококковой инфекцией;

• антибиотики, попадающие в пищевые продукты при использовании их в качестве биостимуляторов. Их применяют для улучшения усвояемости кормов и стимуляции роста (хлортетрациклин и окситетрациклин);
• антибиотики, применяемые в качестве консервирующих веществ (из группы тетрациклинов).

В некоторых странах применение антибиотиков в качестве консервантов запрещено.

Сульфаниламиды. Антимикробное действие сульфаниламидов менее эффективно, чем действие антибиотиков, но они дешевы и более доступны для борьбы с инфекционными заболеваниями животных. Сульфаниламиды способны накапливаться в организме животных и птицы и загрязнять животноводческую продукцию.

Гормональные препараты. Используют в ветеринарии и животноводстве для улучшения усвояемости кормов, стимуляции роста животных, ускорения полового созревания. В настоящее время созданы синтетические гормональные препараты, которые по анаболитическому действию значительно эффективнее природных гормонов. Однако, в отличие от природных аналогов, многие синтетические гормоны оказались более устойчивыми, они плохо метаболизируются, накапливаются в организме животных в больших количествах и передаются по пищевым цепям. Многие из них стабильны при приготовлении пищи и способны вызывать дисбаланс в обмене веществ и физиологических функциях организма человека.

Транквилизаторы. Успокаивающие средства, седативные и гипнотические препараты применяются с целью предупреждения стрессовых состояний у животных, например при транспортировке или перед забоем. Их применение должно проводиться под строгим контролем. Для того чтобы мясо не содержало остатков этих препаратов, они должны быть отменены не менее, чем за 6 дней до забоя животных. Систематическое употребление продуктов питания, загрязненных антибиотиками, сульфаниламидами, гормональными препаратами, транквилизаторами и другими препаратами, ухудшает их качество, затрудняет проведение санитарно-ветеринарной экспертизы этих продуктов, приводит к возникновению резистентных форм микроорганизмов, является причиной дисбактериозов. Поэтому очень важно обеспечить необходимый контроль остаточных количеств загрязнителей в продуктах питания, используя для этого быстрые и надежные методы.

Радиоактивное загрязнение. Существуют три пути попадания радиоактивных веществ в организм человека: при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными веществами; через желудочнокишечный тракт – с пищей и водой; через кожу. Для наиболее опасных искусственных радионуклидов, к которым следует отнести долгоживущие ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs и короткоживущий ¹³¹I, в настоящее время выявлены закономерности всасывания, распределения, накопления и выделения, а также механизмы их связи с различными биологическими структурами.

Принято рассматривать 3 этапа радиационного поражения клетки. 1 этап – физический. На этом этапе происходят ионизация и возбуждение макромолекул, при этом поглощенная энергия реализуется в слабых местах (в белках – SH-группы, в ДНК – хромофорные группы тиамина, в липидах – ненасыщенные связи).

1. этап – химические преобразования. На этом этапе происходит взаимодействие радикалов белков, нуклеиновых кислот, липидов с водой, кислородом, с радикалами воды и т. п., что приводит к образованию гидроперекисей, ускоряет процессы окисления, вызывает множественные изменения молекул. Разрушается структура биологических мембран, усиливаются другие процессы деструкции, высвобождаются ферменты, наблюдается изменение их активности.
2. этап – биохимический. На этом этапе происходят нарушения, которые связаны с высвобождением и изменением активности ферментов. Активность одних ферментов после облучения возрастает, других – снижается, третьих – остается неизменной. К числу наиболее радиочувствительных процессов в клетке относится окислительное фосфорилирование. Оно проявляется в повреждении системы генерирования АТФ, без которой не обходится ни один процесс жизнедеятельности.

По степени возрастания чувствительности к ионизирующему излучению клетки и ткани организма человека можно расположить в следующем порядке: нервная ткань, хрящевая и костная ткани, мышечная ткань, соединительная ткань, щитовидная железа, пищеварительные органы, легкие, кожа, слизистые оболочки, половые железы, лимфоидная ткань, костный мозг.

Важнейшим фактором предотвращения накопления радионуклидов в организме людей является питание. Установлено, что обогащение рациона рыбой, кальцием, фтором, витаминами А, Е, С, которые являются антиоксидантами, а также неусвояемыми углеводами (пектин) способствует снижению риска онкологических заболеваний, вызываемых радионуклидами.

Природные токсиканты. Природные токсиканты, не уступающие по канцерогенной активности антропогенным ксенобиотикам, из-за своей широкой распространенности представляют огромный риск для здоровья населения планеты. При остром воздействии наибольшую опасность представляют бактериальные токсины. С точки зрения хронического воздействия и опасности отдаленных последствий, на первое место по степени риска выходят микотоксины. Бактериальные токсины загрязняют пищевые продукты и являются причиной острых пищевых интоксикаций. Отмечены наиболее часто регистрируемые интоксикации, связанные с поражением пищевых продуктов некоторыми бактериальными токсинами.

Стафилококковые бактерии – грамположительные бактерии, являются причиной стафилококкового пищевого отравления, например, идентифицирована бактерия S. аureus – энтеротоксин, устойчивый к нагреванию, сохраняющий активность при значении температуры, равной 70 °С, в течение 30 мин, при 80 С – 10 мин.

Еще более устойчивы к нагреванию энтеротоксины S. аureus. Их окончательная инактивация наступает только после 2,5–3 ч кипячения. S. аureus устойчива к высоким концентрациям соли и сахара. Жизнедеятельность бактерий прекращается при концентрации соли в воде более 12 %, сахара – 60–70 %, что необходимо учитывать при консервировании пищевых продуктов. Бактерицидным действием по отношению к стафилококкам обладают уксусная, лимонная, фосфорная, молочная кислоты при рН до 4,5.

Источником инфекции могут быть человек и сельскохозяйственные животные. Наиболее благоприятной средой для роста и развития стафилококков являются молоко, мясо и продукты их переработки, а также кондитерские кремовые изделия, в которых концентрация сахара составляет менее 50 %.

В сыром молоке S. аureus размножается и продуцирует токсины слабее, чем в пастеризованном, поскольку они подавляются другой микрофлорой молока. В кисломолочных продуктах S. аureus и токсины отсутствуют, т. к. подавляются молочнокислыми бактериями. Попадая в молоко, стафилококк продуцирует энтеротоксины при 35–37 °С в течение 5 ч.

Загрязнение мяса стафилококками происходит во время убоя животного и при переработке сырья. Как и в сыром молоке, конкурирующая микрофлора не дает возможности быстрого размножения этих бактерий в сыром мясе. При определенных технологических условиях, особенно при ликвидации конкурирующей микрофлоры, стафилококки могут активно размножаться в мясопродуктах и продуцировать энтеротоксины.

В мясном фарше, сыром и вареном мясе стафилококки продуцируют токсины при оптимальных условиях (22–37 °С) через 14–26 ч. Добавление в фарш белого хлеба увеличивает скорость образования токсических метаболитов в 2–3 раза. Концентрация соли, используемой для посола, не ингибирует S. aureus; рН мяса и мясных продуктов, предотвращающая развитие бактерий, – не выше 4,8. Копчение колбас при определенной температуре способствует росту стафилококков.

Clostridium botulinum продуцирует токсины, представляющие особую опасность для человека. Эти микроорганизмы являются облигатными анаэробами с термостабильными спорами. Ботулинический токсин – сильнейший яд в мире (белковый нейротоксин), не разрушается в кишечнике. Различают 7 типов ботулотоксинов от А до G, причем наибольшей токсичностью обладают токсины А и Е. Они поражают рыбные, мясные продукты, фруктовые, овощные и грибные консервы при недостаточной тепловой обработке и в условиях резкого снижения содержания кислорода (герметично закупоренные консервы). Причем бомбаж зачастую не происходит.

К токсинообразующим микроорганизмам, вызывающим пищевые отравления у человека, относятся также Clostridium perfringens – спорообразующие анаэробные грамположительные бактерии, которые продуцируют большое число энтеротоксинов.

Сальмонеллез – брюшной тиф – пищевая инфекция, вызываемая бактерией Salmonella typhi. Источники сальмонелл – яйца и мясо кур.

Бактерия выдерживает длительное кипячение, погибает при значениях температуры, равной 120 °С. В яйцах бактерия уничтожается при варке вкрутую. Яйца следует варить 5–9 мин, если класть в кипящую воду, 14–20 мин, если класть в холодную воду. В пищевых продуктах могут встречаться различные вирусы, которые представляют потенциальную опасность для человека: вирусы, вызывающие гепатит, вирус полиомиелита (поражает спинной мозг).

В продуктах животного происхождения могут находиться различные паразиты. Мясо, например, может быть фактором передачи ряда гельминтов, наиболее распространенными из которых являются Trichinella spiralis и Trichinella pseudospiralis. Заражение человека происходит при употреблении недостаточно термически обработанного свиного мяса, непросоленного шпика, мяса диких кабанов, в котором присутствует личиночная форма гельминта. В рыбе и других гидробионтах встречаются опасные для человека личинки гельминтов: цестоды, трематоды, нематоды и скребни, которые вызывают различные заболевания у людей.

Микотоксины – это вторичные метаболиты микроскопических плесневых грибов, обладающие выраженными токсическими свойствами.

Афлатоксины (АТ) представляют собой одну из наиболее опасных групп микотоксинов, обладающих сильными канцерогенными свойствами. Их продуцируют плесневые грибы: Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus. К семейству АТ относят более 20 соединений, 4 из которых основные – В₁, В₂, G₁ и G_2. Остальные – их производные или метаболиты (М₁, М₂, Р и др.). Продуценты афлатоксинов могут развиваться и образовывать токсины на различных естественных субстратах (продовольственное сырье, пищевые продукты, корма), причем не только в странах с тропическим и субтропическим климатом, как полагали ранее, но практически повсеместно, за исключением, быть может, наиболее холодных районов Северной Европы и Канады.

Оптимальными значениями температуры для образования токсинов являются 27–30 °С, хотя синтез афлатоксинов возможен и при более низких (12–13 °С) или при более высоких (40–42 °С) значениях температуры.

Например, в условиях производственного хранения зерна максимальное образование афлатоксинов происходит при 35–45 °С, что значительно превышает температурный оптимум, установленный в лабораторных условиях.

Другим критическим фактором, определяющим рост микроскопических грибов и синтез афлатоксинов, является влажность субстрата и атмосферного воздуха. Максимальный синтез токсинов наблюдается обычно при значении влажности выше 18 % для субстратов, богатых крахмалом (пшеница, ячмень, рожь, овес, рис, кукуруза, сорго), и выше 9–10 % – для субстратов с высоким содержанием липидов (арахис, подсолнечник, семена хлопчатника, различные виды орехов).

Афлатоксины характеризуются широким спектром токсического действия. Летальная доза АТ В₁ для человека составляет около 2 мг/кг массы. По данным ВОЗ, человек при благоприятной гигиенической ситуации потребляет с суточным рационом до 0,19 мкг АТ, что не оказывает отрицательного воздействия на организм.

С молоком коров, потреблявших заплесневелые корма, загрязненные АТ В₁ и В₂, может выделяться до 3 % потребленных АТ в виде соответствующих гидроксилированных метаболитов АТ М₁ и М₂.

Биологическое действие афлатоксинов проявляется не только в виде острого токсического действия, но и отдаленных последствий – канцерогенного, мутагенного и тератогенного эффектов.

Афлатоксины не разрушаются при кулинарной обработке и при пастеризации, но разлагаются под действием УФЛ, озонирования, а также щелочей и окислителей. К сожалению, каждый метод имеет свои недостатки. Так, химические методы приводят к разрушению не только афлатоксинов, но и полезных нутриентов, нарушают их всасывание.

Установлены ПДК на содержание АТ В₁ в пищевых продуктах на уровне 0,005 мг/кг всех пищевых продуктов, для молока и молочных продуктов – 0,001 мг/кг (для АТ М₁ – 0,5 мкг/кг). В сырье, предназначенном для производства детских продуктов питания, АТ В₁ не допускаются.

Микотоксины, продуцируемые микроскопическими грибами рода Penicillium, распространены повсеместно и представляют реальную опасность для здоровья человека. Патулин – особо опасный микотоксин, обладающий канцерогенными и мутагенными свойствами. Продуценты патулина поражают в основном фрукты и некоторые овощи, вызывая их гниение. Патулин обнаружен в яблоках, грушах, абрикосах, персиках, вишне, винограде, бананах, клубнике, голубике, бруснике, облепихе, айве, томатах.

Наиболее часто патулином поражаются яблоки, где содержание токсина может доходить до 17,5 мг/кг. Интересно, что патулин концентрируется в основном в подгнившей части яблока, в отличие от томатов, где он распределяется равномерно по всей ткани.

Патулин в высоких концентрациях обнаруживается и в продуктах переработки фруктов и овощей: соках, компотах, пюре и джемах. Особенно часто его находят в яблочном соке (0,02–0,40 мг/л).

Интересным является тот факт, что цитрусовые и некоторые овощные культуры, такие как картофель, лук, редис, редька, баклажаны, цветная капуста, тыква и хрен обладают естественной устойчивостью к заражению грибами – продуцентами патулина.

В домашних условиях микотоксины могут появиться в заплесневевших плодоягодных компотах, вареньях, джемах, приготовленных с нарушением технологии или неправильно хранящихся. Если поверхность продукта в банке полностью покрыта плесенью, то такой продукт следует обязательно выбросить. Токсины плесеней диффундируют вглубь весьма интенсивно, а поскольку они бесцветны, то на глаз установить степень проникновения невозможно. По этим соображениям не следует употреблять даже частично поврежденные прогнившие яблоки и ягоды.

5. Антиалиментарные факторы питания

Помимо чужеродных соединений, загрязняющих пищевые продукты, и природных токсикантов необходимо учитывать действие веществ, не обладающих токсичностью, но способных избирательно ухудшать или блокировать усвоение нутриентов. Эти соединения принято называть антиалиментарными факторами питания. Термин распространяется только на вещества природного происхождения, которые являются составными частями натуральных продуктов питания.

Ингибиторы пищеварительных ферментов. К этой группе относятся вещества белковой природы, блокирующие активность пищеварительных ферментов (пепсин, трипсин, химотрипсин, α-амилаза). Белковые ингибиторы обнаружены в семенах бобовых культур (соя, фасоль), злаковых (пшеница, ячмень и др.), в картофеле, яичном белке и других продуктах растительного и животного происхождения.

Механизм действия этих соединений заключается в образовании стойких комплексов «фермент–ингибитор», подавлении активности главных пищеварительных ферментов, соответственно, снижении усвояемости белковых веществ и других макронутриентов.

Белковые ингибиторы растительного происхождения характеризуются высокой термостабильностью. Например, полное разрушение соевого ингибитора трипсина достигается лишь 20-минутным автоклавированием при 115 °С, или кипячением соевых бобов в течение 2–3 ч.

Цианогенные гликозиды – это гликозиды, которые при ферментативном или кислотном гидролизе выделяют синильную кислоту, вызывающую поражение нервной системы. Из представителей цианогенных гликозидов целесообразно отметить амигдалин, содержащийся в белой фасоли. Амигдалин представляет собой сочетание дисахарида гентиобиозы и агликона, включающего остаток синильной кислоты и бензальдегида.

Биогенные амины. К соединениям этой группы относятся серотонин, тирамин, гистамин. Оказывают сосудосуживающее действие. Серотонин содержится, главным образом, во фруктах и овощах. Тирамин чаще всего обнаруживается в ферментированных продуктах, например, в сыре до 1100 мг/кг. Содержание гистамина коррелирует с содержанием тирамина в сыре (от 10 до 2500 мг/кг). В количествах более 100 мг/кг гистамин может представлять угрозу для здоровья человека.

Алкалоиды. Это весьма обширный класс органических соединений, оказывающих самое различное действие на организм человека. Это и сильнейшие яды, и полезные лекарственные средства. Наркотик, сильнейший галлюциноген (ЛСД) был выделен из спорыньигрибка, растущего на ржи. Морфин, выделенный из сока головок мака, является хорошим обезболивающим средством, однако при длительном употреблении приводит к развитию наркомании.

Хорошо изучены в настоящее время так называемые пуриновые алкалоиды, к которым относятся кофеин и часто сопровождающие его теобромин и теофиллин. Содержание кофеина в зернах кофе и листьях чая, в зависимости от вида сырья, от 1 до 4 %; в напитках кофе и чая, в зависимости от способа приготовления, до 1500 мг/л (кофе) и до 350 мг/л (чай). В напитках «Пепси-кола» и «Кокакола» – до 1000 мг/л и выше. Следует подчеркнуть, что пуриновые алкалоиды при систематическом употреблении их на уровне 1000 мг в день вызывают у человека постоянную потребность в них, напоминающую алкогольную зависимость.

К группе стероидных алкалоидов относятся соланины и чаконины, содержащиеся в картофеле. Иначе их называют гликоалкалоидами. Это вещества средней токсичности, их накопление в клубнях картофеля придает ему горький вкус и вызывает типичные признаки отравления. Соланины и чаконины могут содержаться и в баклажанах, томатах, табаке.

Антивитамины. Согласно современным представлениям, к антивитаминам относят две группы соединений.

1. группа – соединения, являющиеся химическими аналогами витаминов, с замещением какой-либо функционально важной группы на неактивный радикал, т. е. это частный случай классических антиметаболитов.
2. группа – соединения, тем или иным образом специфически инактивирующие витамины, например с помощью их модификации, или ограничивающие их биологическую активность.

Соединения, имеющие ярко выраженную антивитаминную активность, следующие:

• лейцин, который нарушает обмен триптофана, в результате чего блокируется образование из триптофана ниацина (витамин PP);
• индолуксусная кислота и ацетилпиридин являются антивитаминами по отношению к витамину РР, содержатся в кукурузе;
• аскорбатоксидаза и некоторые другие окислительные ферменты проявляют антивитаминную активность по отношению к витамину С;
• тиаминаза – антивитаминный фактор для витамина В₁ (тиамина). Содержится в продуктах растительного и животного происхождения, наибольшее содержание этого фермента отмечено у пресноводных и морских рыб. Кроме того, тиаминаза продуцируется бактериями кишечного тракта;
• ортодифенолы, биофлавоноиды, содержащиеся в кофе и чае, окситиамин, который образуется при длительном кипячении кислых ягод и фруктов. Проявляют антивитаминную активность по отношению к тиамину;
• линатин – антагонист витамина В₆, содержится в семенах льна;
• гидрогенизированные жиры, являющиеся факторами, которые снижают сохранность витамина А.

К факторам, снижающим усвоение минеральных веществ, следует отнести щавелевую кислоту и ее соли (оксалаты), фитин (инозитолгексафосфорная кислота) и танины.

Продукты с высоким содержанием щавелевой кислоты способны приводить к серьезным нарушениям солевого обмена, необратимо связывать ионы кальция. Смертельная доза для взрослых людей – от 5 до 150 г. Содержание щавелевой кислоты в среднем в некоторых растениях таково (в мг/100 г): шпинат – 1000, ревень – 800, щавель – 500, красная свекла – 250.

Фитин, благодаря своему химическому строению, легко образует труднорастворимые комплексы с ионами Са, Mg, Fe, Zn, Сu. Достаточно большое количество фитина содержится в злаковых и бобовых.

Лектины – группа веществ гликопротеидной природы. Они широко распространены в семенах и других частях растений, обнаружены в бобовых культурах, проростках растений, а также в икре рыб.

Лектины обладают способностью повышать проницаемость стенок кишечника для чужеродных веществ; нарушать всасывание нутриентов; вызывать склеивание эритроцитов крови. Некоторые лектины токсичны, в частности лектин из семян клещевины (рицин), а также лектины некоторых животных и микроорганизмов, в частности, холерный токсин.

Алкоголь можно рассматривать как рафинированный продукт питания, который имеет только энергетическую ценность. Ферменты организма окисляют алкоголь в энергетических целях. При потреблении алкоголя в больших количествах ферменты не справляются, происходит накопление этилового спирта и уксусного альдегида, что вызывает симптомы обширной интоксикации (головная боль, тошнота, аритмия сердечных сокращений).

У людей, потребляющих большие количества алкоголя, обнаруживается дефицит незаменимых веществ. Наблюдается авитаминоз, нарушения углеводного, жирового и белкового обмена. Хроническое потребление алкогольных напитков заканчивается, как правило, биохимической катастрофой с тяжелыми патологиями. Кроме того, алкоголь обладает наркотическим действием, вызывая устойчивую зависимость, которая приводит к негативным изменениям психики и, в конечном счете, к деградации личности.

Данные, приведенные об антиалиментарных факторах питания, вызывают необходимости их учета при составлении рационов питания, при решении ряда технологических вопросов в производстве продуктов питания, а также при их кулинарной обработке.