Загрязнение продовольственного сырья и пищевых продуктов ксенобиотиками химического и биологического происхождения

Ботулотоксины характеризуются  высокой устойчивостью к действию протеолитических ферментов, кислот и низких температур, однако инактивируются под влиянием щелочей и высокой температуры: при 80 °С — через 30 мин, при 100 °С — через 15 мин.

Описанные свойства вегетативных форм Cl. botulinum, спор и токсинов должны учитываться в технологии изготовления пищевых продуктов.

Меры профилактики:

1. Предупреждение   загрязнения   туш   сельскохозяйственных животных частицами земли, навоза, а также в процессе их разделки — содержимым кишечника; посол в условиях холода; соблюдение режимов термической обработки.
2. Использование  свежего  растительного  сырья;  предварительная  мойка  и  тепловая  обработка;   стерилизация  продукта с целью предупреждения прорастания спор, размножения вегетативных форм и образования токсинов.

Лекция 5

 Микотоксины в пищевых продуктах

Микотоксины (от греч. mykes — гриб) (МТ) представляют собой вторичные метаболиты микроскопических плесневых грибов. Из кормов и продуктов питания выделено около 30 тыс. видов плесневых грибов, большинство из которых продуцируют высокотоксичные метаболиты, в частности более 120 микотоксинов. С биологических позиций, микотоксины выполняют в обмене микроскопических грибов функции, направленные на их выживание и конкурентоспособность в борьбе за место в различных экологических нишах. С гигиенических позиций — это особо опасные токсичные вещества, загрязняющие корма и пищевые продукты.

По данным ФАО (1984 г.), более 10% пищевых продуктов и кормов стоимостью более 30 млрд руб. ежегодно теряется вследствие поражения плесневыми грибами. Аналогичная тенденция сохраняется и по настоящее время.

В продуктах питания и продовольственном  сырье наиболее распространены следующие высокотоксичные МТ: афлатоксины, стеригматоцистин, охратоксины, патулин, исландитоксин, зеараленон, рубратоксины, цитреовиридин и др.

В табл. 23 представлены сведения об изученных в настоящее время микотоксинах, их продуцентах и о характере токсического действия.

На рис. 8 показаны пути загрязнения пищевых продуктов токси-генными штаммами микромицетов и микотоксинами.

Рассмотрим наиболее типичных токсичных представителей ми-котоксинов, а также микотоксикозы, которые они вызывают.

Афлатоксины (AT). Наиболее опасны и лучше изучены. Продуцируются главным образом грибами Aspergillius flavus и A. parasiticus. К семейству AT относится более 20 соединений, 4 из которых — основные: B_1t B₂, G_1t G₂. Остальные — их производные или метаболиты. Наиболее токсичные и широко распространенные AT — В^

Немаловажный интерес  в плане загрязнения пищевых  продуктов представляет AT М_ь который является метаболитом AT B_t и выделяется с молоком у животных после употребления зараженного корма.

Развитие грибов и продуцирование AT наблюдается в арахисе и арахисовой муке, реже в злаковых культурах (пшеница, рожь, ячмень, кукуруза и мука из них), бобовых и масличных культурах, молоке, мясе, яйцах и др. Оптимальные условия для роста и развития грибов: температура 20-30 °С, влажность — 85-90 %. Менее активно грибы продуцируют AT при более низкой температуре и влажности (даже в холодильнике). 1

AT характеризуется широким спектром токсического действия(см. табл. 23), ЛД₅о (наименьшая доза, вызывающая смертность 50 % подопытных животных) AT B^ для человека составляет около 2 мг на 1 кг массы тела. Заболевание, вызываемое AT, получилоназвание афлатоксикоз. 1

Основную роль в механизме  токсического действия AT играет нарушение проницаемости мембраны субклеточных структур и подавление синтеза ДНК и РНК. Последнее приводит к нарушению синтеза митохондральных белков и липидов, других обменных процессов, что проявляется в ряде серьезных клинических заболеваний, Наряду с общетоксическим действием проявляется канцерогенная, мутагенная (генные и хромосомные мутации), тератогенная, гонадотоксическая и эмбриотоксическая активность AT, что делает проблему профилактики алиментарных афлатоксинов особо актуальной.

Качественный и количественный состав рациона оказывает значительное влияние на токсический эффект AT. Этот эффект усиливается при дефиците белков, незаменимых жирных кислот и ретинола. При избытке белков также наблюдается усиление канцерогенного действия, что объясняется снижением активности эпоксидгидролазы и глутатионтрансферазы — ферментов, ответственных за детоксикацию AT и их метаболитов.

Согласно данным ВОЗ, человек  при благоприятной гигиенической ситуации потребляет с суточным рационом до 0,19 мкг AT, что не оказывает отрицательного воздействия на организм. Однако чем выше суточная доза AT (например, в Мозамбике — до 15,5 мкг), тем вероятнее заболеваемость первичным раком печени.

В России ПДК AT B₁ для всех пищевых продуктов, кроме молока, составляет 5 мкг/кг, для молока и молочных продуктов — 1 мкг/кг; AT М₁ — 0,5 мкг/кг. Допустимая суточная доза этих веществ для взрослого человека массой 60 кг — в пределах 0,3-0,6 мкг (0,005-0,010 мкг/кг массы тела).

Патулин, продуцируемый пенициллами и аспергиллами, обнаруживается преимущественно в продуктах, полученных из заплесневелых фруктов и ягод. Во фруктовых и овощных соках, пюре для взрослых показатель ПДК патулина составляет 50 мкг/кг, для детского питания — 20 мкг/кг.

Система мер профилактики микотоксикозов включает в себя санитарно-микологический анализ пищевых продуктов (рис. 9). Кроме этого, много внимания уделяется изысканию способов де-контаминации и детоксикации сырья и пищевых продуктов, загрязненных AT. С этой целью используют механические, физические и химические методы:

• механический — отделение загрязненного материала вручую или с помощью электронно-калориметрических сортировщиков;
• физический — термическая обработка, ультрафиолетовое облучение;
• химический — обработка растворами окислителей, сильных кислот и оснований.

Применение механических и физических методов очистки  не дает высокого эффекта, кроме того, химические методы приводят к разрушению не только AT, но и полезных нутриентов, а также к нарушению их всасывания.

При профилактике алиментарных микотоксикозов основное внимание уделяют зерновым культурам. В этой связи необходимо соблюдать следующие меры по предупреждению загрязнения зерновых культур и пищевых продуктов МТ:

• своевременная уборка урожая с полей и последующая его правильная агротехническая обработка и хранение;
• санитарно-гигиеническая обработка складских емкостей и помещений (чистка от ранее хранившихся продуктов и пыли, 
  дезинфекция парами формальдегида);
• закладка на хранение только кондиционного зерна;
• выбор способа технологической обработки в зависимости от загрязнения сырья;

• определение степени загрязнения сырья и пищевого продукта. 
Важной задачей является выведение сортов, устойчивых к аспергиллам.

Допустимые уровни содержания микотоксинов в отдельных группах пищевых продуктов представлены в табл. 24. Установленные медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов критерии безопасности включают определение следующих четырех групп микроорганизмов:

/ группа — санитарно-показательные микроорганизмы. Определение мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов, что выражается количеством колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 г или 1 см³ продукта. Показатель «Бактерии группы кишечных палочек» (БГКП) практически идентичен показателю «Колиформные бактерии». К этой группе относят грамотрицатель-ные, не образующие спор палочки с учетом как цитратотрицатель-ных, так и цитратположительных вариантов БГКП, включая роды: Eschericia, Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter, Serratia.

// группа — потенциально патогенные микроорганизмы: коагу-лазоположительный стафилококк, Bacillus cereus, сульфитредуци-рующие клостридии, бактерии рода Protea, парагемолитические га-

лофильные вибрионы.

/// группа — патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы.

IV группа — показатели микробиологической стабильности продукта включают дрожжи и микроскопические грибы (плесени).

Микробиологические исследования проводят в соответствии с ГОСТ, СанПиН, методическими указаниями, методическими инструкциями, другими нормативными документами, содержащимися в медико-биологических требованиях (МБТ).

Лекция 6 . Антиалиментарные факторы

По мнению академика А. А. Покровского, к антиалиментарным факторам относят соединения, не обладающие общей токсично стью, но обладающие способностью избирательно ухудшать или блокировать усвоение нутриентов. Этот термин распространяется только на вещества природного происхождения, являющиеся составными частями натуральных продуктов питания. Представители этой группы веществ рассматриваются как своеобразные антагонисты обычных пищевых веществ. В указанную группу входят антиферменты, антивитамины, деминерализующие вещества, другие соединения.

Антиферменты (ингибиторы протеиназ) — вещества белковой природы, блокирующие активность ферментов. Содержатся в сырых бобовых, яичном белке, пшенице, ячмене, других продуктах растительного и животного происхождения, не подвергшихся тепловой обработке. Изучено воздействие антиферментов на пищеварительные ферменты, в частности, на пепсин, трипсин, а-амилазу. Исключение составляет трипсин человека, который находится в ка-тионной форме и поэтому нечувствителен к антипротеазе бобовых.

В настоящее время изучены  несколько десятков природных ингибиторов протеиназ, их первичная структура и механизм действия. Трипсиновые ингибиторы, в зависимости от природы содержащейся в них диаминомонокарбоновой кислоты, подразделяются на два типа: аргининовый и лизиновый. К аргининовому типу относят: соевый ингибитор Кунитца, ингибиторы пшеницы, кукурузы, ржи, ячменя, картофеля, овомукоид куриного яйца и др.; к лизиновому — соевый ингибитор Баумана - Бирка, овомукоиды яиц индейки, пингвинов, утки, а также ингибиторы, выделенные из молозива коровы.

Механизм действия этих антиалиментарных веществ заключается в образовании стойких энзимингибиторных комплексов и подавлении активности главных протеолитических ферментов поджелудочной железы: трипсина, химотрипсина и эластазы. Результатом такой блокады является снижение усвоения белковых веществ рациона.

Рассматриваемые ингибиторы растительного происхождения характеризуются относительно высокой термической устойчивостью, что нехарактерно для белковых веществ. Нагревание сухих растительных продуктов, содержащих указанные ингибиторы, до 130 °С или получасовое кипячение не приводит к существенному снижению их ингибирующих свойств. Полное разрушение соевого ингибитора трипсина достигается 20-минутным автоклавированием при 115 °С или кипячением соевых бобов в течение 2-3 ч. Ингиби-

торы животного происхождения  более чувствительны к тепловому воздействию.

Отдельные ингибиторы ферментов могут играть в организме специфическую роль при определенных условиях и отдельных стадиях развития организма, что в целом определяет пути их исследования. Тепловая обработка продовольственного сырья приводит к денатурации белковой молекулы антифермента, т. е. он влияет на пищеварение только при потреблении сырой пищи. Например, потребление сырых яиц в большом количестве может оказать отрицательное влияние на усвоение белковой части рациона.

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

• соединения, по механизму действия подобные антиметаболитам. Этот механизм направлен на конкурентные взаимоотношения между витаминами и антивитаминами;
• соединения, способные модифицировать витамины, уменьшать их биологическую активность и приводить к их разрушению.

Таким образом, антивитамины — это соединения различной природы, обладающие способностью уменьшать или полностью ликвидировать специфический эффект витаминов, независимо от механизма действия этих витаминов. Следовательно, к антивитаминам не относятся вещества, увеличивающие или уменьшающие потребность организма в витаминах (например, углеводы по отношению к тиамину).

Избыточное потребление  продуктов, богатых лейцином, нарушает обмен триптофана, в результате блокируется образование из триптофана ниацина (витамина РР) — одного из важнейших водорастворимых витаминов. Наряду с лейцином антивитамином ниацина являются индолилуксусная кислота и ацетилпиридин, содержащиеся в кукурузе. Чрезмерное потребление продуктов, содержащих вышеуказанные соединения, может усиливать развитие пеллагры, обусловленной дефицитом ниацина.

В отношении аскорбиновой кислоты (витамина С) антивитаминными факторами являются окислительные ферменты — аскорбат-оксидаза, полифенолксидазы и др. Особо сильное влияние оказывает аскорбатоксидаза, содержащаяся в овощах, фруктах и ягодах. Она катализирует реакцию окисления аскорбиновой кислоты до дегидроаскорбиновой. В организме человека дегидроаскорби-новая кислота способна проявлять в полной мере биологическую активность витамина С, восстанавливаясь под воздействием глута-