Контаминант

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Микрофотография возбудителя смертельно опасного отравления ботулизма и биологического контаминанта, бактерий — Clostridium botulinum, продуцирующие сильнейшие из известных природных токсинов — ботулотоксины (ЛД50 некоторых типов ботулотоксинов составляет десятки пикограммов на 1 кг веса (40-80 • 10-12 кг)). На фотографии отчётливо видны, так называемые «барабанные палочки» (терминально и субтерминально расположенные споры), характерные для рода Clostridium. Препарат окрашен генцианвиолетом. Излюбленными пищевыми продуктами, которые контаминируют Клостридии являются овощные консервы и мясные субпродукты (в особенности колбасы с кровью).

Контаминáнт (от лат. contaminant — примесь, также загрязняющий агент) — нежелательный биологический агент (микроорганизмы) либо химическое соединение, смесь соединений, обладающие высокой биологической активностью (аллерген, иммуносупрессор, канцероген, мутаген, тератоген, токсин или в общем случае ксенобиотик) либо радиоактивное вещество (радионуклид), присутствие которых в сырье и пищевых продуктах несвойственно и, несомненно, может оказывать негативное воздействие на организм и, как следствие, нести угрозу для здоровья и жизни человека.

Термин контаминант употребляется в основном в микробиологии (синоним термина обсеменение) и производстве пищевых продуктов. В большинстве случаев загрязнение пищевого продукта контаминантами является причиной алиментарных расстройств ЖКТ у человека (пищевые интоксикации).

Не следует путать термины контаминант и ксенобиотик. Первый означает любой загрязняющий агент пищевых продуктов и попадает в организм исключительно алиментарным путём (т.е. с пищей), в то время, как второй термин означает любое чужеродное вещество, попавшее в организм человека не обязательно алиментарным путём (например, воздушным или через кожу (трансдермально)). Любой контаминант это ксенобиотик, но не каждый ксенобиотик это контаминант.

Биологические контаминанты[править | править вики-текст]

Колос пшеницы (справа), поражённый пшеничной паршой. Возбудителем является микроскопический плесневый гриб fusarium graminearum, продуцирующий вомитоксин.

Биологические, также природные или естественные контаминанты — нежелательные микроорганизмы (вирусы, патогенные и условно-патогенные бактерии, микроскопические грибы, простейшие, споры микромицетов итд.), а также их продукты метаболизма (например, ботулотоксин, продуцируемый Clostridium botulinum или охратоксины — группа микотоксинов, вырабатываемые некоторыми видами микроскопических плесневых грибов рода Аспергилл и Пеницилл), присутствующие в пищевых продуктах. Большое количество биологических контаминантов приходится на бактерии и их метаболитов (токсинов, антибиотиков). К этой группе можно отнести токсины морских животных, употребляемых в пищу (например, тетродотоксин из собаки-рыбы или фугу), а также токсины растений или фитотоксины (например, рицин, из ядер клещевины или амигдалин из косточек горького миндаля, абрикоса — ядовитый гликозид) и грибов (аматоксины, фаллотоксины и др.).

Химические контаминанты[править | править вики-текст]

Hazard T.svg

К химическим или антропогенным контаминантам относят разнообразные химические соединения или их смеси, чужеродного происхождения (являются результатом деятельности человека — ксенобиотиками), обладающие высокой биологической активностью, присутствие которых в пищевых продуктах может серьёзно ухудшить здоровье или даже привести к летальному исходу. Делятся на две группы: неорганические и органические (составляют большую часть). Примером таких соединений являются метанол, аммиак, формальдегид, соединения мышьяка, соединения тяжёлых металлов (бария, кадмия, меди, свинца, таллия, ртути итд.), поверхностно-активные вещества (моющие средства или детергенты), пестициды (например, группы альдрина, гексахлоран, ДДТ и др.) и удобрения (основу, которых составляют нитраты), нефтепродукты (топливо, синтетические масла, бензол и его производные, и другие ароматические соединения), фенолы, искусственные непищевые красители, лаки и краски, продукты сгорания биомассы, диоксины, канцерогены антропогенного происхождения (полициклические ароматические углеводородыбензпирен, бензантрацен, ДМБА, ароматические амины и др.) и многие другие.

Радиоактивные контаминанты[править | править вики-текст]

Radioactive.svg

Радиоактивные контаминанты представляют собой особую группу, которая включает природные радиоактивные элементы (уран, торий, радий, протактиний итд.) и их соединения, а также радионуклиды антропогенного происхождения, таких, как например, короткоживущий изотоп 131I (Т1/2 = 8 суток), и более продолжительно живущие 90Sr (Т1/2 ~ 29,15 лет), 137Cs (Т1/2 ~30,2 лет). Основные негативные биологические эффекты радиоактивных контаминантов проявляются в высокой ионизации пищевых продуктов. Радиоактивные соединения, попадая внутрь организма вместе с контаминированными продуктами, вследствие ионизации и высокой чувствительности к ней живых клеток, могут вызывать серьёзные поражения ЖКТ, снижение или подавление репродуктивной функции (гипоспермия, аспермия, бесплодие и др.), мутагенез и тератогенез, снижение функций эндокринной системы (особенно щитовидной железы), накопление в костных тканях и дальнейшее усиление дегенерации миелоидной ткани, как следствие — лучевая болезнь, лейкозы и другие злокачественные новообразования системы гемопоэза (кроветворения), соединительных тканей (кости, хрящи, суставы итд.), а также пищеварительной, эндокринной и половой систем. Особенно опасен в этом отношении стронций-90, который легко замещает кальций в костях, тем самым повышается риск возникновения их ломкости (остеомаляция, остеопороз), а также приводит к возникновению радиогенной остеосаркомы (вследствие высокой активности). Большую опасность представляет хроническое (долговременное) воздействие радиоактивных контаминантов.

В последние десятилетия уровень радионуклидов в атмосфере непрерывно повышается, это связано прежде всего с увеличением производства ядерного топлива и возникновением катастроф на АЭС (прежде всего это Чернобыльская катастрофа 1986 года и катастрофа 2011 года японской атомной станции Фукусима-1).

Контаминация пищевых продуктов[править | править вики-текст]

Контаминация пищевых продуктов — процесс загрязнения контаминантами, приводящий к нецелесообразности употребления, порчи продуктов (снижение пищевой ценности) и повышения опасности для здоровья и жизни, в случае алиментарного применения данных продуктов.

Контаминация может происходить практически на всех этапах производства, хранения и транспортировки (реализации) пищевых продуктов.

Действия контаминантов на организм человека[править | править вики-текст]

Ангиоэдема, также ангионевротический отёк или отёк Квинке у ребёнка, одна из аллергических реакций на содержащиеся в пищевых продуктах специфические антигены — аллергены.
Хронический афлатоксикоз (хроническая интоксикация афлатоксинами) почти в 100% случаев вызывает цирроз печени и гепатоцеллюлярную карциному. На снимке макропрепарат печени человека, с тотальным циррозом и локализованной карциномой печени.
Типичная картина ботулизма у 14-летнего ребёнка. Отчетливо виден двусторонний офтальмоплегический паралич (офтальмоплегия) и птоз верхних век. Сознание сохранённое.

На организм человека, действия оказываемые контаминантами, подразделяются на:

Количественной характеристикой токсического воздействия контаминантов является ЛД50. По токсическому воздействию (значения ЛД50 даны в мг/кг) контаминанты делятся на:

  • Низкотоксичные (слаботоксичные) (>1500)
  • Умеренно-токсичные (1500-150)
  • Высокотоксичные (150-15)
  • Чрезвычайно токсичные (<15).

Большую опасность представляют высокотоксичные и чрезвычайно токсичные контаминанты, которые могут оказывать негативные воздействия в крайне низких концентрациях (10-2—10-6 кг и менее на кг веса).

Патофизиологические эффекты, оказываемые контаминантами[править | править вики-текст]

Токсоплазма (Toxoplasma gondii) — самый распространённый паразит-простейшее, который может попадать в организм человека через пищевые продукты (животного происхождения). Вызывает токсоплазмоз, который приводит к тератогенному эффекту, олигофрении, поражением нервной системы или гибели плода, у взрослых в острой форме протекает подобно брюшному тифу, с увеличением некоторых внутренних органов (печени, селезёнки), температурой или с поражением нервной системы, может протекать и бессимптомно. Токсоплазмы также обладают свойствами изменять сознания организма носителя.
Бледная поганка может быть очень похожа на некоторые виды сыроежек, её токсины обладают сильнейшей гепатотоксичностью и вызывают дегенерацию и некролитическую смерть клеток печени. Опасностью отравления является долгий период бессимптомного протекания (более 10 часов). Летальный исход при отравлении бледной поганкой довольно высок.
Тихоокеанские устрицы могут накапливать в себе смертельно опасные дозы нейротоксичных соединений, главным из которых является сакситоксин. Помимо этого, у некоторых групп людей, при поедании мяса устриц (оно содержит специфические антигены), провоцируется сильная и скоротечная аллергенная реакция — анафилаксия, которая может стать причиной летального исхода.
На микрофотографияи представлена одна из форм дизентерийной амёбы — трофозоиты, которые поглощают эритроциты крови. Дизентерийная амёба (Entamoeba histolytica) — опасный биологический контаминант, попав во внутрь толстого кишечника она, приступает к разрушению слизистой оболочки кишечника, вызывая кровотечения, диарею, деструкцию (разрушение) слизистой и некролитические процессы (язвы, отторжения слизистой, гнойное поражение, некрозы).
Спорынья (Claviceps purpurea), паразитирующая на колосе ржи. Хлеб, выпеченный из муки, контаминированной алкалоидами спорыньи (лизергиновая кислота, эрготамин, эргин (лизергамид), эргометрин и др.)[11][12] вызывает сильнейшее отравление — эрготизм.
Клещевина обыкновенная (Ricinus communis), красивое декоративное растение, однако, её семена содержат сильнейший белковый фитотоксинрицин. При поедании семян возникает сильнейшая интоксикация с гемолитическим и геморрагическим синдромом, поражается кишечник и сосуды (нарушается целостность стенок, образуются тромбы, снижается кровоток итд.), как следствие гемолитическая анемия, угнетается деятельность ЦНС, возникает тотальное падение артериального давления, летальный исход происходит почти в 100% случаев интоксикаций. Сырьё или жмых, контаминированный рицином также смертельно опасен и для домашних животных (крупный и мелкий рогатый скот, лошади).
Смертоносная бурая собака-рыба (Takifugu rubripes) или просто фугу. Её некоторые внутренние органы чрезвычайно токсичны из-за высокого содержания в них тетродотоксина (TDX), сильнейшего нейротоксина. Блюда, которые готовят из фугу в Японии являются деликатесом. Неправильно приготовленое фугу, мясо которого содержит небольшие количества ТDX каждый год вызывают сильнейшие отравления и уносят десятки жизни людей.
Аспергилл жёлтый (Aspergillus flavus) или просто жёлтая плесень, один из самых распространённых токсинообразующих плесневых грибов-микромицетов. Продуцирует сильнейшие гепатоканцерогены и гепатотоксины — афлатоксины. Контаминирует многие пищевые продукты и сырьё, но в основном растительного происхождения (субстратом служат продукты с повышенным содержанием крахмала и растительных масел — зерновые, бобовые, масличные культуры, некоторые виды сухофруктов итд.). Токсинообразование происходит при довольно высоких значениях влажности и температуры.

Наиболее частые патофизиологические эффекты, оказываемые контаминантами:

  • Токсичность — свойство негативно влиять на биохимические процессы, протекающих в нормальных клетках, результатом которого является обратимые или необратимые изменения, нарушения или даже подавление данных процессов, и как следствие смерть клеток. Многие, если не большинство контаминантов обладают токсичностью. Токсичность зависит от целого ряда физиологических и токсико-химических факторов, главные из которых, возраст, пол, количество токсичных веществ поступивших в организм, период действия, период выведения, тропность, комплексообразование, способность к гидролизу, биоаккумуляция, тканевая или органная специфичность и другие.
  • Альтеративный воспалительный процесс — нарушения целостности структуры клеток т.е их повреждения, возникающие в результате воздействия биологических агентов и/или химических соединений (включая радиоактивные) и, последующие за ними некролитический путь смерти, деструктивных клеток. Многие контаминанты обладают альтеративным эффектом.
  • Канцерогенное воздействие или канцерогенность — свойство химических соединений или их смесей, а также биологических агентов, включая вирусы вызывать злокачественные заболевания организма человека. К этой группе относятся ПАУ, которые образуются в результате термической обработки (при жарке) мяса.
  • Мутагенное воздействие или мутагенность — свойство негативного воздействия химических соединений, физических факторов или биологических агентов на генетический аппарат клеток, следствием которого являются мутации. Генотоксичность — предельная форма мутагенности, при которой происходят нарушения целостности структуры молекул ДНК (вследствие встраивания ксенобиотических молекул в молекулу ДНК — ковалентного или интеркаляции), вплоть до утраты генов или деструкции (разрушения). Часто мутагены могут быть канцерогенами и/или тератогенами. Многие диоксины, и в особенности ТХДД являются сильными мутагенами, такими же свойствами обладают многие ароматические углеводороды и органические перекисные соединения.
  • Иммуносупрессия или иммунодепрессивный эффект выражается в частичном или полном подавлении функций иммунной системы. Многие микотоксины обладают таким эффектом.
  • Тератогенное воздействие — негативный эффект воздействия тератогенов на генетический аппарат плода, результатом, которого являются мутации и аномальные морфологические изменения тела (врожденные уродства).
  • Аллергическое воздействие — происходит при действии специфических антигенов, вызывающих аллергическую реакцию. Некоторые аллергические реакции могут быть очень быстрыми и опасными для жизни, как, например, анафилаксия. Примером могут служить антигены некоторых видов двустворчатых моллюсков (мидии, устрицы и др.), употребляемых в пищу.
  • Гепатотоксичность — негативный эффект воздействия некоторых биологических агентов, физических факторов и химических соединений на клетки паренхимы печени — гепатоциты. Выражается в дегенерации и некролитическом процессе гибели клеток паренхимы печени, как следствие гепатиты и цирроз. Гепатотоксичностью обладает некоторые микотоксины (афлатоксины, Т-2), токсины бледной поганки, этанол.
  • Нейротоксичность — свойство химических соединений негативно влиять (вплоть до летального исхода) на процессы и функции клеток (нейроны) нервной системы. Одними из следствий такого влияния являются парезы и параличи. Например, метанол обладает нейродегенеративным воздействием на зрительный нерв и необратимо поражает его.
  • Нефротоксичность — негативный эффект воздействия химических соединений или биологических агентов на клетки почки (нефроны), следствием которого являются повреждения нефронов и/или их смерть. Охратоксины проявляют нефротоксические свойства.
  • Гематотоксичность — негативный эффект от воздействия различных химических соединений (включая радиоактивные) и/или биологических агентов (включая их продукты метаболизма) на функции клеток крови, их качественные характеристики и состав. Например, нитраты и нитриты обладают гематотоксичностью, вызывают резкое падение уровня гемоглобина (метгемоглобинемия) в эритроцитах, переводя его в неактивную для переноса форму, бензол вызывает лейкопении и гемолитическую анемию, такими же свойствами обладает и анилин, но действует гораздо медленее.
  • Антибиотическое действие — негативный эффект воздействия на микрофлору кишечника биологически активных соединений, следствием которого является снижение числа бактерий кишечника вплоть до полной стерилизации. Многие антибиотики обладают низкой селективностью, и могут существенно влиять на количество бактериальной микрофлоры, данное свойство крайне негативно сказывается на функционировании ЖКТ (дисбактериоз, диарея, нарушения электролитного баланса, итд).
  • Цитотоксичность — свойство химических соединений, физических факторов и/или биологических агентов негативно воздействовать на определённые виды клеток (например на клетки энтероцитов), вызывая их повреждения или смерть. Таким свойством обладают токсины Коли и токсины бледной поганки.
  • Политропия или политропное воздействие — негативный эффект воздействия токсичных соединений или биологических агентов на многие органы, систему органов или на весь организм. Включает себя совокупность разнообразных патофизиологических процессов и поэтому является наиболее опасным для здоровья или жизни человека. Таким свойством обладают некоторые радиоактивные элементы, тяжёлые металлы и их соединения (ртуть, таллий, радий, полоний итд.).

Причины контаминации пищевых продуктов[править | править вики-текст]

Основные причины, из-за которых возникает контаминация пищевых продуктов это не соблюдение или нарушения, а также отсутствие систем менеджмента безопасности и стандартов качества пищевых продуктов (HACCP, ISO 22000:2005 итд.), ГОСТов, санитарно-гигиенических норм и правил (СанПиН) или иных нормативно-правовых актов, установленных и контролируемых действующим законодательством государства, происходящих при обработке сырья или производстве пищевых продуктов.

Экономический аспект также играет важную роль в обеспечении безопасности пищевой продукции и сырья. Наглядный пример демонстрирует корреляция между уровнем потребления контаминированных продуктов афлатоксинами (арахис, зерновые итд.) и заболеваемостью афлатоксикозом, в некоторых странах Африки (где у населения почти в 100% случаев выявляются циррозное поражение печени и/или рак печени) и западной Европы (единичные случаи). Данная корреляция показывает на сколько может быть различными уровни продовольственной безопасности и медицины в государствах.

Проблема контаминации пищевых продуктов является одной из главнейших проблем человечества.

Безопасность пищевых продуктов[править | править вики-текст]

Пищевые продукты и сырьё являются источниками контаминантов, что влечёт за собой множественные риски для здоровья или жизни потребителя, вследствие этого необходимо проводить комплекс мер по обеспечению безопасности данной категории продуктов, к которым относят деконтаминацию. Деконтаминация как технологический процесс, направлена на удаление или полную инактивацию контаминантов в пищевых продуктах или сырье, осуществляемую при помощи механических, физических, химических и/или комбинированных (смешанных) методов.

Механические методы деконтаминации[править | править вики-текст]

Механические методы деконтаминации наиболее простые и доступные, представляют собой использование механических процессов очистки, таких, как фильтрование или баромембранные процессы. Фильтрование позволяет очистить пищевые продукты от твёрдых частиц химических контаминантов. Баромембранные процессы служат для более глубокой очистки продукта, посредством обратного осмоса и ультрафильтрации.

Физические методы деконтаминации[править | править вики-текст]

Физические методы деконтаминации — использование теплового и волнового излучения. Тепловые или термические методы основываются на нагревании пищевых продуктов до определённой температуры, как правило кратковременно в специальных устройствах — стерилизаторах или автоклавах, при этом, процесс нагрева происходит с увеличением давления. Также к этому методу относят криоконсервацию, в результате которой происходит глубокая заморозка пищевых продуктов (производится жидким азотом).

Волновые методы основываются на применении электромагнитного излучения с высокой энергией, как правило, такие виды излучения имеют короткие длины волн, к ним относятся: УФ-лучи, рентгеновское или гамма-излучение. Большинство биологических агентов (бактерии, простейшие, микроскопические грибы) очень чувствительны к подобному роду воздействиям (УФ-лучи), что делает волновые процессы эффективными. Однако применение в процессе деконтаминации пищевых продуктов рентгеновского или более агрессивного гамма-излучения во многих странах запрещено.

Химические методы деконтаминации[править | править вики-текст]

Химические методы деконтаминации — применение химических соединений, предотвращающих контаминацию пищевых продуктов биологическими агентами (условно-патогенные, патогенные бактерии, микроскопические плесневые грибы, биологически-активные продукты их метаболизма итд.). К таким соединениям относятся широко используемые консерванты, как, например, некоторые органические кислоты (уксусная, бензойная[13], сорбиновая итд.) и/или их соли (бензоат натрия, сорбат калия[14] итд.). Консерванты создают неблагоприятную среду, подавляя рост, развитие и размножение биологических агентов (обладают бактериостатическим и фунгистатическим действиями).

Использование агрессивных химических соединений, таких, как аммиак, формальдегид, гипохлорит натрия. Формальдегидом обрабатывают зёрна злаковых культур, используют в качестве фунгицида. Гипохлорит натрия NaOCl, ввиду своих сильных окислительных свойств (молекула неустойчивая и выделяет сильнейший окислитель — атомарный кислород), также применяют в качестве деконтаминанта зерна, защищая его от опасных микромицетов (рода аспергилл, пеницилл, фузариум итд.). При этом гипохлорит натрия отлично инактивирует множественные токсины — ботулинистический, токсины морских животных, микотоксины и др[15].

Комбинированные методы деконтаминации[править | править вики-текст]

Комбинированные или смешанные методы деконтаминации представляют собой одновременное применение, например, физических, так и химических методов, тем самым повышая эффективность процесса.

Обеспечение качества и безопасности пищевых продуктов[править | править вики-текст]

Обеспечение качества и безопасности пищевых продуктов является основной целью сохранения полноценного здоровья человека. Представляет собой комплекс мер, направленных на соответствие пищевых продуктов международным стандартам сертификации, включая этапы производства, транспортировки и хранения. Одним из таких стандартов является система ХАССП, внедрение которой на пищевом производстве позволяет максимально снизить все угрозы и риски, возникающие непосредственно во время процесса производства, повысить качество продукта и сохранить пищевую ценность[16].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. DOI:10.3844/ajabssp.2011.231.241
    Вы можете подставить цитату вручную или с помощью бота.
  2. DOI:10.1007/BF03356188
    Вы можете подставить цитату вручную или с помощью бота.
  3. Ilic Z., Crawford D., Vakharia D., Egner P. A., Sell S. Glutathione-S-transferase A3 knockout mice are sensitive to acute cytotoxic and genotoxic effects of aflatoxin B1. (англ.) // Toxicology and applied pharmacology. — 2010. — Vol. 242, no. 3. — P. 241—246. — DOI:10.1016/j.taap.2009.10.008. — PMID 19850059. исправить
  4. Нельсон Д., Кокс М. Основы биохимии Ленинджера. — М.: БИНОМ, 2011. — Т. II.
  5. Hazard Information Bulletin — Dimethylmercury. OSHA Safety and Health Information Bulletins (SHIBs), 1997—1998
  6. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд. 7-е, пер. и доп. В трех томах. Том I. Органические вещества. Под ред. засл. деят. науки проф. Н. В. Лазарева и докт. мед. наук Э. Н. Левиной. Л., «Химия», 1976. 592 стр., 27 табл., библиография —1850 названий.
  7. Kasper, Dennis L.et al. (2004) Harrison’s Principles of Internal Medicine, 16th ed., McGraw-Hill Professional, p. 618, ISBN 0071402357.
  8. Smith, Martyn T. (2010). «Advances in understanding benzene health effects and susceptibility». Ann Rev Pub Health 31: 133–48. DOI:10.1146/annurev.publhealth.012809.103646.
  9. Vale A (2007). «Methanol». Medicine 35 (12): 633–4. DOI:10.1016/j.mpmed.2007.09.014.
  10. http://www.epa.gov/chemfact/s_methan.txt «Humans — Ingestion of 80 to 150 mL of methanol is usually fatal to humans (HSDB 1994).»
  11. Paul M Dewick. Medicinal Natural Products. A Biosynthetic Approach. Second Edition. — Wiley, 2002. — С. 370—372. — 515 с. — ISBN 0471496405.
  12. Орехов А. П. Химия алкалоидов. — Изд.2. — М.: АН СССР, 1955. — С. 627. — 859 с.
  13. A D Warth (1 December 1991). «Mechanism of action of benzoic acid on Zygosaccharomyces bailii: effects on glycolytic metabolite levels, energy production, and intracellular pH». Appl Environ Microbiol 57 (12): 3410–4. PMID 1785916.
  14. Nordic Food Additive Database Nordic Working Group on Food Toxicology and Risk Assessment.
  15. Biological Safety: Principles and Practices / Edited by Fleming D. O., Hunt D. L.. — Third edition. — Washington: ASM Press, 200o. — P. 269. — ISBN 1-55581-180-9.
  16. Система управления безопасностью пищевых продуктов - In.Business World