Токсиколого гигиеническая оценка пищевых добавок
ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ
1.1Токсиколого-гигиеническая оценка пищевых добавок
Широкое использование пищевых, в современном понимании, добавок началось лишь в конце XIX в., и быстро достигло максимального распространения в наши дни во всех странах мира.
Несмотря на существующие у многих предубеждения, пищевые добавки по остроте, частоте и тяжести возможных заболеваний следует все же отнести к разряду веществ минимального риска.
Термин «пищевые добавки» в настоящее время не имеет единого толкования. В большинстве случаев под пищевыми добавками понимают группу веществ природного или искусственного происхождения, используемых для усовершенствования технологии, получения продуктов специализированного назначения. К пищевым добавкам, как правило, не относят соединения, повышающие пищевую ценность продуктов (витамины, микроэлементы и т.д.). Не являются пищевыми добавками и загрязняющие вещества, попадающие в продукты из окружающей среды.
В соответствии с действующим в нашей стране законодательством под термином «пищевые добавки» понимают природные или синтезированные вещества, преднамеренно вводимые в пищевые продукты с целью придания им заданных свойств и неупотребляемые сами по себе в качестве пищевых продуктов или обычных компонентов пищи.
Пищевые добавки могут вноситься в продукт на различных этапах его производства, хранения и транспортирования с целью улучшения или облегчения технологического процесса, увеличения стойкости продукта к различным видам порчи, сохранения структуры и внешнего вида продукта. Пищевые добавки могут оставаться в продуктах полностью или частично в неизмененном виде или в виде веществ, образовавшихся в результате химического взаимодействия добавок с компонентами пищевых продуктов.
Большинство пищевых добавок не имеют, как правило, пищевого назначения и являются биологически инертными для организма. Однако известно, что любое химическое соединение или вещество в определенных условиях может быть токсичным. Следовательно, пищевая добавка только тогда считается безопасной, если у нее отсутствуют острая и хроническая токсичность, канцерогенные, ко-канцерогенные, мутагенные, тератогенные и гонадотоксические свойства. Поэтому к пищевым добавкам предъявляют строгие требования.
Понятие безвредности вещества, применяемого в качестве пищевой добавки, обусловливает способ его применения. Решающее значение имеют суточное количество вещества, поступающего в организм, длительность его потребления, режим питания, пути поступления вещества в организм и многие другие факторы.
В настоящее время вопросами применения пищевых добавок занимается специализированная международная организация -Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам и контаминантам (загрязнителям) — JECFA. (ФАО — от англ. РАО — Food and Agricultural Organization — Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН; ВОЗ
В России вопросы о применении пищевых добавок находятся в недении Департамента Госсанэпиднадзора Минздрава РФ. Основными документами, регламентирующими применение пищевых добавок, являются «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов» — СанПиН 2.3.2.-560—96; Приложение 9 (обязательное) — «Список пищевых добавок, разрешенных к применению при производстве пищевых продуктов»; Приложение 10 (обязательное) — «Список пищевых добавок, запрещенных к применению при производстве пищевых продуктов» и «Санитарные правила по применению пищевых добавок» № 1923-78.
Пищевые добавки согласно российскому санитарному законодательству не допускается использовать в тех случаях, когда необходимый эффект может быть достигнут технологическими методами — технически и экономически целесообразными. Не разрешается также введение пищевых добавок, способных маскировать юхнологические дефекты, порчу исходного сырья и готового продукта или снижать его пищевую ценность.
Пищевые продукты для детского питания, особенно для питания (рудных детей, должны быть изготовлены без применения каких-либо пищевых добавок.
Исходным для определения допустимой концентрации пище-ной добавки является так называемое допустимое суточное поступ-.чение (ДСП) пищевых добавок в организм человека — ADI (Acceptable daily intake). ДСП представддел собой количество вещества (в мг на 1 кг массы тела), которое человек может потреблять ежедневно в течение всей жизни без вреда для здоровья
Гигиеническое регламентирование пищевых добавок в продуктах и рационе питания осуществляется в четыре этапа.
Первый этап — проведение предварительной токсиколого-гигиенической оценки регламентируемого химического вещества — пищевой добавки.
Особое внимание уделяют на этом этапе исследования изучению механизма кумуляции, так как в одних случаях в организме происходит накопление самого вещества (материальная кумуляция); в других — эффект действия вещества суммируется (функциональная кумуляция).
Сверхкумулятивными свойствами обладают вещества, имеющие коэффициент кумуляции менее 1; при К = 1…3 вещества обладают выраженной кумуляцией; при К= 3…5 — умеренной и при К > 5 вещества относят к группе веществ со слабой кумуляцией. Наиболее опасными считаются вещества, у которых коэффициент кумуляции меньше в группе животных, получавших меньшие до-лиЛД50.
Второй этап исследования пищевой добавки является основным. В результате проведения хронического эксперимента определяют пороговую и максимально недействующую дозы пищевой добавки по общетоксическому действию. Для этого используют два вида модельных лабораторных животных, в организме которых метаболизм изучаемого химического соединения идентичен метаболизму человека. Длительность эксперимента составляет обычно 9…18 мес. Изучают влияние дозы, полученной в остром эксперименте и рассчитанной по формуле (7), в расчете на 1 кг массы тела животного, а также дозы в 5… 10 раз меньшей и в 10 и 100 раз большей.
По окончании хронического эксперимента на животных подопытных групп (во всех 3…4 поколениях) и контроля делают вывод о наличии или отсутствии у пищевой добавки генотоксичной, репродуктивной, субхронической и хронической токсичности.
Под генетической токсичностью веществапонимают его способность оказывать вредное воздействие на наследственность, то есть вызывать нежелательные мутации. Различают генные, хромосомные и геномные мутации.
Генные мутации вызываются в результате изменения исследуемым веществом химической структуры отдельных генов.
Токсиколого-гигиеническая оценка пищевых добавок, в процессе которой осуществляют всестороннее изучение заявленной пищевой добавки и установление её полной безопасности для потребителя, проходит в четыре этапа.
Проведение предварительной токсиколого-гигиенической оценки. В ходе этого этапа определяют химический состав и свойства пищевой добавки, определяют её назначение, методы обнаружения и утилизации, метаболизм, дают название веществу, разрабатывают технологию получения добавки, в ходе острого эксперимента рассчитывают летальную дозу.
Самый продолжительный этап токсиколого-гигиенической оценки пищевой добавки. Изучают генетическую, репродуктивную, тератогенную, субхроническую и хроническую токсичность пищевой добавки в ходе хронического эксперимента.
Генетическая токсичность вещества – это способность оказывать вредное воздействие на наследственность потребителя, т.е. вызывать нежелательные мутации. Репродуктивная токсичность вещества – это способность оказывать вредное воздействие на мужскую и женскую плодовитость и общую способность к продолжению рода. Тератогенная токсичность вещества – это способность вызывать появление уродств у эмбрионов. Хроническая токсичность вещества – это токсическое действие вещества на организм человека, которое можно выявить после потребления исследуемого вещества в течение 2-х и более лет.
Обнаружение проявления любого из названных видов токсичности у лабораторных животных требует отказа от применения заявленной пищевой добавки. Дальнейшее исследование вещества прекращается за отсутствием необходимости.
На этом этапе обобщаются результаты проведённых исследований и рассчитывают ДСП исследуемого вещества и ПДК пищевой добавки в продуктах. Данные вносятся в гигиенические нормативы.
Заключительный этап предусматривает наблюдение за пищевой добавкой для подтверждения её безопасности, внесение поправок в гигиенические нормативы.
Пищевые добавки: пищевые красители, ароматизаторы, вкусовые вещества.
Пищевые красители — группа природных или синтетических красителей, пригодных для окрашивания пищевых продуктов.
Ароматизатор пищевой— Пищевая добавка, вносимая в пищевой продукт для улучшения его аромата и вкуса и представляющая собой смесь вкусоароматических веществ или индивидуальное вкусоароматическое вещество (вкусоароматическая часть) с растворителем или сухим носителем (наполнителем) или без них.
Вкусовые вещества — группа продуктов, употребляемых для улучшения вкусовых качеств пищи. К В. в. относятся пряности (перец, гвоздика), пищевые к-ты (лимонная, уксусная), ароматизаторы (ваниль, ванилин, ароматические эссенции), поваренная соль и др. В. в., не обладая энергетической ценностью, оказывают влияние на вкусовые свойства пищи и улучшают аппетит, процессы пищеварения, повышают двигательную функцию кишечника.
Поступая вместе с пищей, В. в. оказывают раздражающее действие на обонятельные вкусовые нервы, способствуя усиленному отделению слюны, желудочного сока, сока поджелудочной железы и др.
К В. в. относят поваренную соль (хлористый натрий), однако ее значение более широко. Поваренная соль обеспечивает поступление в организм основных количеств натрия и хлора, физиол. роль к-рых многообразна. Потребность в хлористом натрии у взрослого человека составляет 10—15 г, а в условиях жаркого климата 25—30 г в сутки. Из содержащегося в продуктах хлористого натрия в организм поступает всего 2—5 г, остальное — за счет добавления поваренной соли.
Полезные свойства В. в. проявляются при их умеренном и рациональном применении. При заболеваниях печени, почек, жел.-киш. тракта употребление В. в., как правило, противопоказано.
Рекомендуемые страницы:
В различных странах на национальном уровне разработана нормативно-правовая и методическая база для оценки пищевой безопасности и возможности реализации населению на пищевые цели продукции из генетически модифицированных источников. По итогам этой оценки проводится их регистрация.
В большинстве стран считают необходимым проводить поэтапную оценку пищевой безопасности и качества генетически модифицированных источников. В основе этого подхода лежит принцип композиционной, или реальной, эквивалентности, который заключается в сравнении генетически модифицированных источников с традиционным аналогом. Для этого изучают химический состав полученного продукта и сравнивают с традиционным аналогом содержание основных нутриентов, антиалиментарных и токсических веществ и аллергенов, характерных для данного вида продовольствия или определяемых свойствами переносимых генов.
Если в результате оценки композиционной эквивалентности не обнаруживается отличий генетически модифицированной пищевой продукции от традиционных аналогов, то ее причисляют к первому классу безопасности и предлагают считать полностью безвредной для здоровья потребителей. При обнаружении отличий от традиционного аналога (второй класс безопасности) или полного несоответствия традиционным аналогам (третий класс безопасности) оценка безопасности генетически модифицированной пищевой продукции должна быть продолжена. Этапы исследования пищевой безопасности предусматривают изучение пищевых и токсикологических характеристик продукции.
Оценка пищевых свойств включает изучение:
v пищевой ценности нового продукта;
v нормы потребления;
v способов использования в питании;
v биодоступности;
v поступления отдельных нутриентов (если ожидаемое поступление нутриента превышает 15% от его суточной потребности);
v влияния на микрофлору кишечника (если генетически модифицированный источник содержит живые организмы).
Токсикологическая характеристика обусловливает определение следующих показателей:
v токсикокинетики;
v генотоксичности;
v потенциальной аллергенности;
v потенциальной колонизации в желудочно-кишечном тракте (в случае содержания в генетически модифицированном источнике живых микроорганизмов);
v результатов субхронического (90 суток), токсикологического экспериментов на лабораторных животных и исследований на добровольцах.
Однако такая система оценки качества и безопасности генетически модифицированных источников пищи, основой которой является принцип композиционной эквивалентности, может быть рекомендована для продукции, не содержащей белков и ДНК. К таким продуктам относятся ароматические добавки, рафинированные масла, модифицированные крахмалы, мальтодекстрин, сиропы глюкозы, декстрозы, изоглюкозы и другие сахара.
Поскольку генетически модифицированные организмы являются источниками пищи, проводятся токсикологические исследования (рис. 11).
Исследования на усвояемость in vitro могут дать информацию о потенциальной аллергенности активных белковых ингредиентов генетически модифицированных растений. Она включает изучение пищевой и дермальной токсичности, гомологии аминокислот аллергенов и их стабильности при переваривании пищи или тепловой обработке. Если растения генетически сконструированы для выработки летучих пестицидных компонентов, их действие на легкие млекопитающих может быть значительным и без употребления их в пищу.
Рис. 11. Структура токсикологических исследований
В Российской Федерации и в Республике Беларусь с учетом международного и отечественного опыта разработан и введен в действие особый порядок оценки безопасности и качества, а также регистрации пищевой продукции, полученной из генетически модифицированных источников.
Экспертиза пищевой продукции из генетически модифицированных источников проводится по трем направлениям.
Медико-генетическая оценка пищевой продукции, полученной из ГМИ, включает экспертизу структуры рекомбинантной ДНК, внедренной в растительный геном, в том числе маркерных генов, промоторов; оценку регуляторных последовательностей; определение стабильности ГМО на протяжении нескольких поколений с учетом уровня выраженности генов.
Медико-биологическая оценка пищевой продукции осуществляется путем определения санитарно-химических показателей качества и безопасности; проведения токсикологических исследований на лабораторных животных; оценки аллергенных свойств, возможных мутагенных и канцерогенных эффектов продукта; изучения влияния на функцию воспроизводства; наблюдений на добровольцах и эпидемиологических исследований.
Исследование технологических свойств пищевой продукции проводится путем определения ее органолептических и физико-химических свойств; изучения сохранности и влияния генетической модификации на технологические параметры продукции.
Гигиеническая экспертиза включает экспертизу представленной документации и образцов продукции. Объем и программа проведения работ по оценке безопасности пищевой продукции определяются по результатам экспертизы представленных материалов.
По результатам экспертизы документации и образцов пищевой продукции оформляется бланк регистрационного удостоверения или мотивированное заключение об отказе в регистрации. Регистрационное удостоверение подписывается Главным государственным санитарным врачом.
Несмотря на то что подходы к оценке безопасности в различных странах отличаются по содержанию и объему проводимых исследований, общим является понимание того, что традиционный критерий и методы оценки безопасности пищи (например, применявшиеся для оценки безопасности пищевых добавок и выявления остатков пестицидов) не могут быть полностью использованы для генетически модифицированных источников.
В отношении генетической модификации животных на Консультации ФАО/ВОЗ в Риме (1996 г.) решено, что концепция реальной эквивалентности может быть применена при оценке безопасности животноводческой продукции и продукции водного происхождения. Если генетическая модификация животных была осуществлена с целью повышения их устойчивости к бактериям и вирусам, целесообразно проводить токсикологические исследования животноводческой продукции для исключения отрицательного влияния антибиотиков на человеческий организм.
Одним из главных условий для разрешения применения пищевых добавок является токсикологическая безопасность. Для установления безопасности проводят экспериментальное исследование изменений функционального состояния организма под влиянием той или иной пищевой добавки.
В задачу исследования входит: оценка дозировки, продолжительности действия и наблюдение последствий.
В качестве объектов исследования используют инфузории, микроорганизмы, мелкие грызуны, кошки, собаки, обезьяны и др. а также люди-добровольцы.
Основное условие при подборе объектов исследования – короткий период жизни и быстрая воспроизводимость.
Для оценки безопасности пищевых добавок рассматривают следующие показатели:
1. Острота токсичности
2. Мутагенность
3. Тератогенность
4. Субхроническая токсичность
5. Хроническая токсичность
6. Канцерогенность
7. Аллергичность
Острота токсичности проявляется в течении 1-2 недель и является сильным токсическим воздействием на организм человека. Определяется показателем LД50 (летальная доза у 50% подопытных животных) и выражается в мг/кг живой массы.
Мутагенность – способность оказывать вредное воздействие на наследственность, т.е. вызвать нежелательные мутации.
| LД50, мг/кг | Класс токсичности |
| 1 классы токсичности, которые | |
| 5-49 | 2 не могут использоваться |
| 50-500 | 3 в пищевых продуктах |
| 500-4999 | |
| Более 5000 |
Тератогенность – способность оказывать вредное воздействие на репродуктивность (появление уродств у эмбрионов у плода, способность воспроизводить потомство)
Субхроническая токсичностьпроявляется при накоплении вещества в организме и характеризуется продолжительным токсичным действием . Исследуется ежедневным введением в рацион лаборатории животных исследуемого вещества в течении 90 дней.
Хроническая токсичность – это длительное действие, которое может выражаться после испытания пищевых добавок в течение двух и более лет. У подопытных животных после смерти изучают состояние всех органов и тканей.
Канцерогенность – способность пищевых добавок инициировать и вызывать опухолевые (раковые) заболевания. Проверяют методом кормления животных в течение всей жизни.
Алергенность – способность пищевых добавок вызывать аллергию.
Практическая работа № 1.
Тема: Решение задач по определению токсикологической безопасности пищевых добавок.
Цель работы:научиться определять класс токсичности пищевых добавок, и показатель допустимого суточного поступления.
Пособия для работы:Голубева В. Н. «Пищевые и биологические активные добавки», В.И Голубев, Л.В Чичева-Филатова, Т.В Шленская. Калькулятор, конспект лекций.
Выполнение работы:
Задание 1.
Определите класс токсичности пищевых добавок, если показатель:
1. LД50 = 67мг/кг
2. LД50 = 4000мг/кг
3. LД50 = 15мг/кг
Какой из этих пищевых добавок, возможно, использовать при производстве пищевых продуктов?
Задание 2.
Рассчитайте, какое количество консерванта, фиксатора окраски, нитрита натрия можно употреблять без риска для здоровья, если показатель ДСП=0.4 мг/кг тела человека?
На основании этих расчетов сделайте анализ употребляемых пищевых продуктов:
1) Колбаса содержит 40 мг нитрита натрия на 1 кг продукта.
2) Консервы мясные содержат 20 мг нитрита натрия на 1 кг продукта.
Задание 3.
Рассчитайте, какое количество красителя амаранта можно употреблять, если ДСП = 0.5 мг/кг тела человека?
На основании этих расчетов сделайте анализ употребляемых пищевых продуктов:
1) Лимонад красного цвета содержит 30мг на 1 литр
2) Мармелад красного цвета содержит 200мг на 1 кг продукта.
3) Рыба копченая – 500мг/кг.
Амарант запрещен в России из-за канцерогенных и таратогенных свойств, но разрешен в Европе.
Задание 4.
Подсластитель Астартам ДСП = 40мг/кг. Рассчитайте, какое количество можно употреблять.
Вывод: исходя из цели.
Раздел II
Пищевые добавки
Кислоты и регуляторы кислотности
В ряде случаев возникает необходимость подщелачивать или подкислять продукт питания, подчеркивать или придавать ему определенный вкус. Разрешенные пищевые кислоты безвредны для организма и их применяют не лимитировано (лимонная, уксусная, яблочная, молочная, винная, угольная).
Уксусная, яблочная, и молочные кислоты участвуют в промежуточном обмене, поэтому для них не устанавливают ограничения.
Наиболее широко пищевые кислоты применяют в кондитерской промышленности (мармелад, пастила, муссы, варенье), при производстве напитков (хлебный квас, лимонады и т д.)
С гигиенической точки зрения особого внимания заслуживают не сами кислоты, а примеси к ним, получаемые в процессе производства кислот.
По данным Объединенного комитета экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам
ДСП лимонной = 0-60мг/кг
ДСП фосфорной = 0-5мг/кг
ДСП виннокаменной = 0-6мг/кг
Подщелачивающие вещества или основания применяют при изготовлении сухих шипучих напитков, в производстве печенья как разрыхлители, а также для снижения кислотности некоторых продуктов, например сгущенного молока.
Практическая работа №2
Тема: Изучение классификации подкисляющих и подщелачивающих веществ.
Цель: Ознакомиться с основными подкисляющими подщелачивающими веществами, изучить их свойства и особенности использования.
Пособия для работы:Голубева В. Н. Пищевые и биологические активные добавки: Учебник/ В.Н. Голубев, Л.В. Чичева-Филатова, Т.В. Шленская. — М. Академия, 2003.
Выполнение работы:
Задание 1. Оформить таблицу.
Подщелачивающие вещества для пищевых продуктов.
| Основание | Назначение | Пищевые продукты | Допустимая концентрация в продукте, мг/кг |
| Бикарбонат натрия | Для снижения кислотности: Стабилизатор Разрыхлитель | Сгущенное молоко Какао-порошок Печенье | — — |
| Карбонат натрия | Имитация вкуса минеральной воды | Сухие шипучие напитки, вода сельтерская | — — |
| Карбонат аммония | Эмульгатор Разрыхлитель | Какао-порошок Печенье | — — |
Разрешены также: Гидроксиды Na (Е524), К (Е525) Са (Е526) Мg (E528) и т д.
Задание 2. Изучите свойства пищевых кислот.
Лимонная кислота — наиболее мягкая по сравнению с другими по вкусу. Обладает приятным кислым вкусом, благодаря чему находит широкое применение в пищевой промышленности.
Винная кислота – содержится во многих фруктах в свободном виде, а также в виде калиевой, кальциевой или магниевой соли. Получают из отходов виноделия. Винная кислота не обладает существенным раздражающим действием на слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта. Преимущество этой кислоты, как и лимонной – возможность получения и использования в кристаллическом виде.
Адипиновая кислота – эта кислота слаборастворима в воде при температуре 30-40град. И имеет менее выраженный кислый вкус, чем лимонная. Получают их фенола.
Яблочная кислота – менее кислая, чем лимонная, поэтому ее добавляют на 20-30% больше. Получают ее синтетически из малеиновой кислоты, которую в свою очередь получают из фенола.
Фумаровая кислота обладает токсичностью (вызывает повреждение яичек) ДСП=6мг/кг.
Молочная кислота – продукт молочнокислого брожения сахаров. Не раздражает слизистых оболочек. При повышенной температуре частично разлагается. Содержится в пищевых продуктах: В квашеной капусте — 0,7-2%, соленых огурцах – 0,6-1,2%, ржаном хлебе – до 1%, кефире, простокваше, сметане – 0,5-1%.
Молочная и яблочная кислота могут встречаться в D и L форме. Дети до 6 месячного возраста не могут D форму перевести в L , поэтому в питании детей раннего возраста не должно быть молочные и яблочные кислоты D формы.
Уксусная кислота — наиболее распространенная пищевая кислота. В торговую сеть поступает в виде уксусной эссенции, содержит 70-80% уксусной кислоты, и столового уксуса.
Фосфорная кислота (ортофосфорная) – широко распространенная в естественных пищевых продуктах (молоко, сыр, орехи, рыба, мясо, желток, яиц и т д.) Является составной частью организма человека. Выделяется в виде фосфата кальция из организма, =>длительное введение избыточного количества фосфорной кислоты может привести к потере кальция
Угольная кислота – используют для газирования напитков, придает им приятный жгучий вкус и шипучесть.
Выводы: из цели.
Пеногасители
Этот функциональный класс объединяет добавки, обладающие способностью предупреждать или снижать образование пен.
Пены могут снижать производительность оборудования, увеличивать время и затраты технологического процесса, они мешают фильтрованию, центрифугированию, выпариванию и т.д. В подобных случаях прибегают к гашению пен. Для этих целей могут быть использованы нехимические методы, но применение химических пеногасителей более экономично и эффективно.
Эффективных химический пеногаситель должен соответствовать ряду требований:
1) обладать более низким поверхностным натяжением по сравнению с системой, в которую добавляется.
2) хорошо диспергироваться в системе.
3) обладать низкой растворимостью в системе.
4) быть инертным.
5) не оставлять значительного осадка и запаха.
6) соответствовать нармативам безопасности.
Используют следующие пеногасители: альгинат кальция, жирные кислоты, полидиметилсилоксан, полиэтиленгликоль. Наиболее широко используются силиконовые пеногасители, т.к они в наибольшей мере соответствуют всем необходимым требованиям.
Пеногасители используют при производстве пива, хлебобулочных изделий, кондитерских изделий, и т.д.