Wykład 1 3.10.2011

Działy:

- toksykologia leku

- toksykologia przemysłowa

- toksykologia rolnicza

- toksykologia żywności

Ksenobiotyk ( gr. Xenos) - substancja obca

Toksykologia żywności- nauka eksperymentalna, która na podstawie doświadczeń wykonywanych na zwierzętach, zwierzętach nie kiedy nawet na ochotnikach, bada i poznaje zależności pomiędzy budowa chemiczna i działaniem biologicznym występujących w żywności

- naturalnych substancji szkodliwych

- substancji wytwarzających się w wyniku działania czynników biologicznych, fizycznych, chemicznych oraz w wyniku interakcji.

- substancji dodatkowych

- zanieczyszczeń technicznych i przypadkowych

Szkodliwość substancji- zdolność do uszkadzania prawidłowych czynności organizmu, wynikające z interakcji tej substancji z białkami ustrojowymi, DNA lun enzymami organelli komórkowych. Spowodowane zaburzenie wywołuje odpowiedź organizmu, polegająca na odchyleniach od systemu prawidłowego mogą mieć charakter odwracalny lun nieodwracalny.

Czynniki wpływające na efekt działania substancji na organizm:

• - rodzaj i właściwości fizyko- chemicznych substancji ( postać chemiczna, trwałość wiązań chemicznych, rozpuszczalność, inne)

• - droga i szybkość wnikania

• - układ pokarmowy

• - układ oddechowy

• - skóra i błony śluzowe

• - bezpośrednio do krwioobiegu

Dawka:

- dawka graniczna (progowa) - Dosis minima DM- ilość substancji wywołująca pierwsze dostrzegalne skutki biologiczne (najmniejszy poziom narażenia)

- dawka lecznicza- dasis therapeupica lub dasis curatiwa DC- ilość wykazująca działanie farmakologiczne, nie wywołująca istotnych zakłóceń w organizmie

- dawka toksyczna- dasis toxica DT- ilość wywołująca objawy zatrucia oraz odwracalne zaburzenia czynnościowe

- dawka śmiertelna- dasis letalis DL- ilość powodująca uszkodzenie nieodwracalne i śmierć.

Rodzaje zatruć:

• - zatrucie ostre- natychmiastowy wyniki działania toksycznego, wyróżniający się silnymi zaburzeniami czynnościowymi, często kończącymi się śmiercią

• - zatrucie podostre- charakteryzujące się łagodnym przebiegiem i lepszymi rokowaniami

• - zatrucie przewlekłe- powstające na skutek działania małych dawek, pobieranych przez dłuższy czas, na ogół w wyniku kumulacji trucizn w organizmie. Efekt działania może być bardzo odległy i występować w postaci wad wrodzonych, rozwojowych i genetycznych lub nowotworów.

Czynniki wpływające na efekt działania substancji na organizm:

- wchłanianie z przewodu pokarmowego do krwioobiegu może nastąpić w różnych jego odcinkach. Wchłanianie z jamy ustnej i przełyku omija krążenie wątrobowe i przez to opóźnia metabolizm i przedłuża aktywność związku. Z żołądka wchłaniane są na drodze dyfuzji, czyli transportu biernego spowodowanego gradientem stężeń słabe kwasy, barbiturany, niektóre sole mineralne, stryfnina. Największe wchłanianie ma miejsce w jelitach, gdyż sprzyja temu pH i duża powierzchnia.

Wchłanianie

Na proces wchłaniania z przewodu pokarmowego ma wpływ:

• - właściwości substancji ( postać chemiczna, rozpuszczalność, wielkość cząsteczek)

• - mikroflora, która może oddziaływać na stopień jonizacji i warunki reakcji enzymatycznej

• - stan czynnościowy jelit ( perystaltyka, uszkodzenie nabłonka i kosmków)

• - skład pożywienia

Przemiany w organizmie przebiegają zwykle w dwóch fazach:

1. biotransformacja- polega na hydroksylacji, redukcji lub hydrolizie. Zachodząca najczęściej hydroksylacja jest katalizowana przez monooksygenazy, należące do grupy cytochromu P-450 (nie zawsze prowadzi do detoksykacji)

2. biosynteza- sprzęganie powstałych metabolitów kwasem glukuronowym , siarkowy lub octowym, ewentualnie glutationem lub pewnymi aminokwasami.

W wyniku powyższych przemian ksenobiotyki stają się bardziej rozpuszczalne w wodzie, gdyż zwiększa się ich polarność dzięki temu mogą być wydalane z organizmu np. z moczem lub żółcią.

Na mechanizm przemian wpływają:

Wszystkie czynniki wpływające na procesy enzymatyczne, tj.:

• - gatunek

• - wiek ( niedojrzałość enzymatyczna, spadek aktywności enzymów)

• - wady genetyczne dotyczące enzymów

Wiek ( inny skład mikroflory jelitowej u niemowląt, niedostatecznie rozwinięte bariery biologiczne)

Płeć ( wpływ hormonów płciowych decydujący o przebiegu metabolizmu)

Stan fizjologiczny- ciąża ( większa wrażliwość na działanie związków obcych związana z obecnością hormonów wpływających na reakcję sprzęgania z kwasem glukuronowym i siarkowym.

Stan zdrowia ( uszkodzenie lub niedoczynność wątroby, nerek, przewodu pokarmowego)

Żywienie ( niedobory białek, witamin, składników mineralnych)

Środowisko (stresy)

Rozmieszczenie i odkładanie w organizmie.

W krwią substancja toksyczna przenoszona jest do wszystkich tkanek i narządów, jeśli ulega przemianom jej czas trwania w organizmie jest raczej krótki. Niektóre substancje z krwi znikają szybko, natomiast mogą odkładać się w :

• - tkance tłuszczowej

• - tkance kostnej

• - narządach i gruczołach ( nerki, wątroba, tarczyca)

• - mózgu

Bariery biologiczne:

- krew- jelito cienkie- barierę stanowi nabłonek i błony komórkowe

- krew- mózg i krew- płyn mózgowo- rdzeniowy- barierę stanowi śródnabłonek naczyń włosowatych i nabłonek splotów naczyniówki. Barierę te bez przeszkód pokona woda, tlen i CO₂, dość łatwo lipofilne nieelektrolity, trudno związki spolaryzowane, rozpuszczalne w wodzie. Przepuszczalność bariery krew- mózg zwiększa się w stanach patologicznych

- krew- łożysko- bariera oddzielająca krążenie matki od krwioobiegu płodu, łatwo przenikają przez nie substancje o niskim ciężarze cząsteczkowym ( etanol, morfina, nikotyna, kofeina, barbiturany, salicylany, więkoszcząsteczkowe przenikają bardzo trudno.

Czynniki wpływające na efekt działania substancji na organizm:

Synergizm (współdziałanie), antagonizm (przeciwdziałanie)

Antagonizm może mieć charakter:

• funkcjonalny- działanie przeciwne na taką samą czynność

• chemiczne- związki reagują ze sobą dając produkt nietoksyczny

• dyspozycyjny- związki wzajemnie modyfikują procesy wchłaniania, biotransformacji, rozmieszczania, penetracji, wydalania, wynikiem czego jest ograniczenie stężenia w miejscu działania, lub skrócenie czasu przebywania

• receptorowy- związki konkurują o ten sam receptor, mając zdolności wypierania się z połączeń

Badania toksyczności substancji

Program badań toksykologicznych:

• określenie toksyczności:

• ostrej- określenie LD (ang. Lethal dose), czyli dawki śmiertelnej

LD₅₀- dawka wyrażana w mg na kilogram masy ciała, która powoduje śmierć 50% badanej populacji zwierząt, po jednorazowym podaniu

Na jej postawie klasyfikuje się związki pod względem toksyczności.

Program badań toksykologicznych.

Określanie toksyczności

• podostrej-

Zwierzętom podaje się badaną substancje w trzech różnych dawkach:

• nieefektywną

• pośrednią

• efektywną, ale nie wywołującą zgonu

Prowadzi się obserwacje wyglądu i zachowania zwierząt, wykonując pomiar masy ciała i wzrostu, badania krwi, moczu, biochemiczne, EKG, EEG, obserwuje się kliniczne stany układu oddechowego, narządów wewnętrznych, zaburzeń neurologicznych. Po 14 i 28 dniach wybiera się z każdej grupy partię zwierząt, które uśmierca się i bada ich narządy wewnętrzne. Pozostałe bada się po 90 dniach.

Określenie toksyczności:

- przewlekłej:

Substancje podaje się w trzech dawkach:

• najmniejszą działająca

• największą niedziałającą

• pośrednią

Schemat badań podobny jak przy badaniu toksyczności podostrej, rozciągnięty w czasie ( do 2 lat)

Badania te są też podstawa do określenia w kancerogenności, mutagenności, terateogenności i embriotoksyczności substancji.

Wykład 2 10.10.2011

Kancerogenność ( karcynogenność)

Działanie wywołujące nowotwory, oparte na:

• genotoksyczności - wiązanie się substancji z DNA, naruszanie jego struktury i funkcji lub systemów naprawy DNA

• epigenetyczność- działanie cytotoksyczne, chroniczne uszkodzenie tkanek, zaburzenia hormonalne, często wiąże się z oddziaływanie na komórki uwrażliwione związkami genotoksycznymi.

Działanie rakotwórcze może nie wykazywać substancja macierzysta- prokarcynogen, ale jej aktywny metabolit- biokarcynogen. Są tez związki same nie inicjujące zmian nowotworowych, ale zwiększające aktywność rakotwórcza innych substancji- kokarcynogeny.

Mutagenność

Działanie związane z oddziaływanie substancji na układ genetyczny:

• mutacje genowe- zmiana sekwencji nukleotydowej genu,

• mutacje chromosomowe- inwersja, translokacja, ubytek, duplikacja chromosomu

• mutacje genowe- tworzenie komórek zawierających większą liczbę chromosomów

Efektem takich działań mogą być zaburzenia typu:

• powstawanie nowotworów (wszystkie substancje genotoksyczne)

• zaburzenia immunologiczne

• zaburzenia hematologiczne

Wpływ mutagennego działania substancji może być widoczny dopiero w następnych pokoleniach.

Teratogenność

Działanie wywołujące zaburzenia strukturalne i czynnościowe, powstające w dowolnych etapach przed i po zapłodnieniu, w rozwoju embrionalnym i płodowym.

Może przejawiać się w:

• bezpośrednim uszkodzenie męskich i żeńskich komórek rozrodczych

• indukcji zaburzeń metabolicznych w organizmie matki, prowadzących do zmiany odżywiania zarodka

• zaburzenia okresu embriogenezy i organogenezy

• bezpośrednim działaniem toksycznym na płód

• działaniu poronnym lub wpływem na przebieg porodu

• wczesnym działaniem na rozwój potomstwa przez laktacje i karmienie

Skutkiem może być śmierć zarodka (embriotoksyczność) lub płodu, lub psychiczne, neurologiczne upośledzenie potomstwa

Pozostałe kierunki badań toksykologicznych:

• płodność i zdolność rozrodcza

• metabolizm

• synergizm i antagonizm

• działanie drażniące oka

• działanie drażniące skóry

• działanie alergizujące

O doborze badań oraz ich zakresie decyduje:

• przeznaczenie substancji

• właściwości fizyko- chemiczne

• zamierzony czas stosowania

• zamierzona ilość dawkowania

Przedmiotem badań toksykologii żywności powinny być;

• wszystkie substancje naturalne i obce, które mogą występować w żywności,

• związki, które mogą tworzyć się w czasie przetwarzania lub przechowywania,

• środki mające służyć do produkcji żywności,

• nowe środki spożywcze dotąd nie stosowane lub otrzymywane na drodze nowych technologii

• składniki pasz, które mogą przechodzić do żywności i inne zanieczyszczenia środowiskowe

Badania epidemiologiczne

Celem ich jest:

określenie wpływu różnych czynników i warunków środowiskowych na częstość i rozprzestrzenianie się chorób zakaźnych i niezakaźnych lub w ogóle różnych stanów fizjologicznych wśród ludności.

W odniesieniu do substancji szkodliwych bada się związek pomiędzy stopniem narażenia ludności, zamieszkującej dany region, na badany czynnik, a występowanie określonych schorzeń

Danych dotyczących występowania badanego czynnika dostarczają badania monitoringowe środowiska ( woda, powietrze, gleba, żywność), natomiast dotyczących występowania schorzeń, umieralności itp. Statystyki lekarskie.

ADI( Acceptable Daily In Take) czyli dopuszczalne dzienne pobranie (DDP) jest to ilość substancji wyrażana w mg na kg masy ciała, która może być przyjmowana przez człowieka codziennie przez całe życie, nie wywołująca w zdrowiu i psychice żadnych szkód

ADI= NOEL/ SF

NOEL ( No Observet Effect Level) - dawka substancji podawana w badaniach toksyczności przewlekłej, nie wywołująca zmian w zdrowiu najwrażliwszych gatunków zwierząt.

SF ( Safety Factor) - współczynnik bezpieczeństwa dla związków o wysokiej toksyczności, przyjmowany jest w zakresie 500-1000, dla związków o bardzo niskiej toksyczności 10-100.

Nad bezpieczeństwem żywności w Polsce czuwa:

Polskie Prawo Żywnościowe- ustawa z dnia 25 sierpnia 2006 roku o bezpieczeństwie

żywności i żywienia oraz rozporządzenie odpowiednich ministerstw.

Nadzór praktyczny pełni Państwowa Inspekcja Sanitarna, na czele której stoi Główny Inspektor Sanitarny pełniący funkcje zastępcy Ministra Zdrowia, Wojskowa Służba Sanitarna i Państwowa Inspekcja Handlowa oraz Weterynaryjna Inspekcja Sanitarna pełniąca nadzór nad produktami pochodzenia zwierzęcego.

Organami działania PIS są wojewódzkie, terenowe i portowe stacje sanitarno- epidemiologiczne.

Instytucjami naukowo- badawczymi, pełniącymi role opiniodawczą są w Polsce:

Państwowy Zakład Higieny, Instytut Żywienia i Żywności, Instytut Matki i Dziecka oraz liczne towarzystwa naukowe.

Naturalnie nieodżywcze składniki żywności w aspekcie toksykologicznym

Nieodżywcze - nietoksyczne składniki naturalne roślin

1)Węglowodany nieprzyswajalne - Błonnik - celulozy, hemicelulozy, ligniny, pektyny

2)Barwniki - chlorofil, karotenoidy, flawonoidy(antocyjany)

3)Związki polifenolowe - Garbniki

4)Alkohole, aldehydy, ketony, kwasy, estry, etery

5)Glukozinolany

Błonnik - włókno pokarmowe

1. skrobia oporna,

2. ligniny

3. polisacharydy nieskrobiowe ( celuloza i niecelulozowe)

niecelulozowe - rozpuszczalne w wodzie ( pektyny, gumy i żele roślinne, polisacharydy roślin morskich oraz nierozpuszczalne w wodzie (hemicelulozy)

Źródło błonnika - produkty pochodzenia roślinnego i warzywa suche, strączkowe, dieta bogata w nierafinowane produkty pochodzenia roślinnego, zbożowe, warzywa i owoce strączkowe.

Substancje towarzyszące błonnikowi: kwas fitynowy, krzemiany, sterole roślinne, białka, glikozydy, inne.

Błonnik - nie ulega trawieniu, wchłanianiu, jest przyswajalny, nie jest źródłem witaminy E, wywiera wpływ na czynniki przewodu pokarmowego, a pośrednio na przemianę materii całego organizmu.

Funkcje błonnika

-wpływa na strawność innych składników pokarmowych

-zwiększa wypełnienie jelit, pobudza ukrwienie i aktywność motoryczną,

-pobudza akcje żucia i wydzielania śliny

-buforuje i wiąże nadmiar HCL w żołądku

-może wiązać substancje w tym cholesterol i kwasy żółciowe

-zapobiega nadmiernemu odwodnieniu mas kałowych, zwiększa objętość stolca, skracając czas pasażu jelitowego!

-tworzy korzystne podłoże dla rozwoju pożądanej flory bakteryjnej

Barwniki

Karotenoidy - barwa od jasno żółtej do zielonej, źródło prowitamina A

Chlorofil - zielony barwnik, rośliny są dobrym źródłem Mg

Antocyjany - od jasno różowej do ciemno fioletowej - brak roli odżywczej

Polifenole - Garbniki = taniny - połączenia polifenoli z glukozą, występują w kawie, herbacie, tworzą nierozpuszczalne związki z solami metali ciężkich, z białkiem tworzą kompleks, co powoduje zahamowanie metabolizmu w żołądku.

Katechininy, leukoantocyjany - pochodne związku kwasu chinowego, cynamonowego i kumaryny.

Charakteryzują się funkcjami:

-tworzą barwę z jonami metali

-wywołują cierpkość smaku na powierzchni kubków smakowych

-ulegają działaniu polisacharydów-oksydacyjne!

Rola garbników:

-powodują cierpki smak, podstawa smakowitości

-biorą udział w enzymatycznym i nieenzymatycznym brązowieniu żywności,

-są przyczyna zmętnienia osadów

-inhibują działanie enzymów pektynolitycznych

-kompleksują metale (Cu, Fe)

Alkohole, aldehydy. - są to związki występujące w niewielkiej ilości w żywności, pod względem toksyczności są obojętne, nadają specyficzny smak i aromat!

SUBSTANCJE SZKODLIWE I TOKSYCZNE WYSTĘPUJĄCE W ROŚLINACH

1) Glikozydy -

• cyjanogenne,

• kumarynowe,

• saponinowe,

• nasercowe

2) Alkaloidy

3) Substancje antyżywieniowe

4) Związki alergenne

GLIKOZYDY - pochodne cukrowców, produkty rozpadu naturalnych glikozydów, obok cukrów (najczęściej Glukozy) są : hydrochinon, florentyna, puryny, cyjanowodów, ester metylowy kwasu salicylowego.

Glikozydy cyjanogenne - w wyniku hydrolizy enzymatycznej lub kwasowej wydzielają (kwas pruski) HCN - wchłaniany z przewodu pokarmowego przez płuca, błonę śluzową oraz nieuszkodzoną skórę. Część niezmetabolizowana cyjanowodowu wydychana jest z powietrzem, może być metabolizowany (częściowo) do cyjanohydryn, rodanków wydalanych z moczem i śliną.

Działanie toksyczne:

Cyjanowodór i jego sole (cyjanki) należą do najsilniejszych trucizn. Wykazuje silne powinowactwo do metali ciężkich, szczególnie do układu żelazowo- porfirynowego enzymów oddechowych (oksydazy cytochoromowej). Blokując je (częściowo odwracalnie) powodują niedotlenienie tkanek. Połączenie jonów cyjankowych z oksydazą cytochoromową jest nieodwracalne, szybka i odpowiednia terapia daje możliwości wyleczenia chorego

-na skutek powinowactwa do metali ciężkich, blokują niektóre enzymy (Fe w oksydazie cytochromowej)

-powodują niedotlenienie tkanek

-działają pobudzająca na ośrodkowy układ nerwowy

Objawy zatrucia:

-duszenie, drgawki, pieczenie jamy ustnej i przełyku, bóle okolic serca, obniżenie ciśnienia krwi, wymioty, bóle i zawroty głowy

-objawy zależą od dawki i wypełnienia żołądka, HCN+ glukoza => cyjanohydryna!

Dawka śmiertelna - LD = 1mg/1kg masy ciała

Jeżeli dawka jest większa, następuje śmierć błyskawiczna -ok. 30 sekund, jeżeli mniejsza to od 30-60 minut.

Występowanie:

-gorzkie migdały, czereśnie, brzoskwinie(amygdalina), rośliny z rodzin różowatych(nasiona i kora), wina, wódki gatunkowe, owoce konserwowe!

( 1 migdał zawiera 1mg HCN - dla dzieci dawka śmiertelna 5-10szt)

- czarny bez -(sambunigryna),

Spośród ok. 50 glikozydów cyjanogennych wytwarzanych przez rośliny najczęściej wymienia się:

• amygdalinę

• prunazynę

• sambunigrynę

• linamarynę

Glikozydy kumarynowe - są składnikami roślin olejków eterycznych. W hydrolizie enzymatycznej rozkładają się na glukozę i wolne kwasy kumarowe, w wyniku czego wyzwala się przejemy charakterystyczny zapach siana. Wyraźnie oddziałują na organizm człowieka. Rozszerzają naczynia krwionośne (wieńcowe) i wywierają wpływ rozkurczowy. Większość kumaryny działa przeciwbakteryjnie przeciwzapalnie i uspakajająco. Dikumarol hamuje wytwarzanie protrombiny we krwi, a co za tym idzie obniża krzepliwość (działanie przeciwzakrzepowe -lecznicze).

Działanie szkodliwe:

-depresyjne na układ nerwowy

-uszkadzają narządy miąższowe (hepatoksyczne działanie)

- działanie fotouczulające ( pochodne furokumarynowe)

- dikumarol może być przyczyną śmiertelnej choroby krwotocznej u bydła

Objawy:

-bóle i zawroty głowy, nudności, wymioty

Występowanie:

-nostrzyk ( ziele i nasiona) , narzanka wonna, turówka wonna

Glikozydy saponinowe - posiadają zdolność zmniejszania napięcia powierzchniowego, stąd ich zastosowanie w przemyśle kosmetycznym, farmaceutycznym i spożywczym (produkcja chałwy)

Saponiny - bezpostaciowe substancje rozpuszczalne w H₂O i silnie zmniejszające napięcie powierzchniowe, pienienie się ,stabilizują tłuszcze, dlatego niekiedy są używane do wyrobu napojów chłodzących i do wyrobu chałwy! Ich stosowanie w wielu krajach jest zabronione ze względu na to że powodują hemolizę krwi, zapalenie jelita biodrowego.

Na potrzeby przemysłu spożywczego wykorzystuje się saponiny z korzenia mydlnicy lekarskiej

Działanie:

-cytolityczne (wiążą cholesterol będący składnikiem błon komórkowych)

-przeciwbakteryjne

-przeciwgrzybiczne

-drażniące błony śluzowe -działanie wykrztuśne, wywołują wymioty i biegunkę, a przy dużych dawkach prowadzą do poważnych uszkodzeń błon śluzowych i głębszych tkanek (martwica)

-hemolityczne - rozpad krwinek czerwonych

Do nielicznych silnie toksycznych przy podaniu doustnym saponin należy saponina kąkolu - GETAGENINA. Nasiona kąkolu zawierające 5-7% getageniny mogą być zanieczyszczeniem ziarna zbóż mąki pieczywa i kawy zbożowej

Glikozydy nasercowe -wpływają na pracę serca ( rzadkoskurcz zatokowy, migotanie i trzepotanie przedsionków, częstoskurcz komorowy) stosowane jako leki, w dawkach większych niż terapeutyczne działają toksycznie.

Występowanie:

Naparstnica czerwona i wiosenna, miłek wiosenny, naparstnica purpurowa, konwalia majowa.

Wykład 3 17.10.2011

Alkaloidy- zasady organiczne zawierające azot w pierścieniu heterocyklicznych

• Tropanowe

• Pirydynowe

• Piperydynowe

• Chinolizydynowe

• Izochinolinowe

• Indolowe

Alkaloidy występują głownie w roślinach wyższych w postaci soli kwasów organicznych (np. kwasu cytrynowego, jabłkowego lub szczawiowego). Rzadziej występują w postaci soli z kwasami nieorganicznymi. Są dobrze resorbowane przez błony śluzowe, a niektóre także przez nieuszkodzoną skórę (nikotyna). W postaci soli rozpuszczają się w soku komórkowym, hydrolizują i przenikają do krwi, a z nią do tkanek. Szczególne powinowactwo wykazują do tkanki nerwowej, działając głownie na ośrodkowy lub autonomiczny układ nerwowy.

Niektóre alkaloidy tworzą połączenia z cukrami- glikoalkaloidy, rośliny z rodziny Solanaceace- psiankowate. Do najbardziej popularnych glikoalkaloidów należy solanina, chakonina, występują one przede wszystkim w roślinie ziemniaka

• Niedojrzałe owoce 1%

• Kwiaty 0,2-0,7%

• Kiełki do 0,5%

• Bulwy ok. 0,2%

• Łupiny do 0,7%

• Oczka ok. 0,4%

W pozieleniałych częściach bulw zawartość solaniny jest wyższa w „oczkach”, może dojść nawet do 5%.

Działanie

Solanina drażni błonę śluzową przewodu pokarmowego i po resorpcji działa hemolitycznie. Wydalana jest przez nerki i może spowodować ich stan zapalny.

W przypadku uwolnienia na drodze hydrolitycznej solanidyny działa na OUN początkowo pobudzająco, a następnie podrażniająco.

Śmierć może nastąpić na skutek podrażnienia ośrodka oddechowego.

Objawy zatrucia:

• Ślinotok, wymioty, biegunka (związana z działaniem drażniącym na błony śluzowe)

• Osłabienie, apatia, depresje, śpiączka, śmierć (działanie neurotoksyczne)

• Dawka toksyczna dla człowieka -0,3 g

Bardzo zbliżonym do solaniny glikoalkaloidem jest tomatyna występująca w pomidorach. Najwięcej tomatyny stwierdzono w pomidorach z „zielonym” stadium ( 1,2- 10 mg/ 100 g). w miarę dojrzewania jej zawartość się zmniejsza i w pomidorach czerwonych nie jest wykrywana.

Do najbardziej znanych alkaloidów właściwych należy hioscyjamina- Tropanowe alkaloid optycznie czynny, którego racematem jest atropina. Występuje w pokrzyku- wilczej jagodzie. Działa pobudzająco na OUN ( w dużych dawkach) i podrażniająco na układ obwodowy już w małych dawkach.

Objawy działania:

• Zahamowanie wydzielania potu, śluzu i soków żołądkowych

• Rozszerzenie źrenic (światłowstręt)

• Przyspieszenie akcji serca, zmniejszenie napięcia mięśni gładkich pęcherzyka żółciowego, pęcherza i jelit

• Rozszerzenie naczyń skórnych ( zaczerwieniona, sucha i gorąca skóra)

• Halucynacje euforyczne, stan silnego pobudzenia, a następnie wyczerpanie i sen podobny do narkozy.

Dawka śmiertelna dla dzieci ok. 10 mg, dla dorosłych nawet ponad 1 g.

Alfa- hioscyjamina i pochodna jej- skopolamina występuje w nasionach lulka czarnego i bielunia dziędzierzawego.

Dojrzałe ziarniaki życicy odurzającej zawierają- temulinę- alkaloid o niewyjaśnionej strukturze, o działaniu odurzającym i porażającym. Przyczyna zatruć mogą być przetwory z ziarna zbożowego zanieczyszczonego ziarniakami życicy.

Objawy zatrucia temuliną:

• Ból żołądka, wymioty, parcie na mocz

• Porażenie ruchowe

• Spadek temperatury ciała

• Rozszerzenie źrenic

• Psychozy, zmącenie myśli, stan przypominający upojenie alkoholowe

• Porażenie oddechu, przyczyna śmierci

Dawka trująca dla człowieka ok. 40 mg

Sporysz- przetrwalniki grzyba buławinka czerwona zawiera ok. 30 alkaloidów ( żyto głownie)

Główny udział mają:

• Ergometryna

• Ergotamina

• Ergotoksyna

• Ergokryptyna

• Ergokornina

Działanie polega na wywołaniu skurczów mięśni gładkich, zwłaszcza macicy i naczyń krwionośnych.

Objawy zatrucia:

• Ból brzucha, kolka biegunka, wymioty

• Oszołomienie, ból głowy, stan niepokoju

• Szybkie tętno, wzrost ciśnienia krwi

• Krwawienie z macicy prowadzące u ciężarnych do poronień

Zawartość sporyszu w mące w wysokości 1% jest wyraźnie toksyczne, a w ilości 8-10% niebezpieczne dla życia.

Typowo narkotyczne działanie wykazują alkaloidy zawarte w roślinach z rodziny Papaveraceace (makowate).

Mak lekarski zawiera 40 alkaloidów, z których do 70% stanowi morfina. Występuje ona głównie w soku mlecznym z niedojrzałych makówek. Jedna niedojrzała makówka może zawierać 2-3 mg morfiny.

Działanie:

Morfina oraz towarzysząca jej papaweryna i kodeina mają działanie przeciwbólowe, spazmolityczne, przeciwkaszlowe i zapierające, a także silne właściwości narkotyczne.

Dobrze wchłania się z przewodu pokarmowego i tkanki podskórnej.

Objawy zatrucia:

• Zawroty głowy, oszołomienie

• Silne zwężenie źrenic

• Zaburzenia oddechu (oddech płytki, ledwo wyczuwalny)

• Senność, głęboka śpiączka

• Śmierć na skutek porażenia ośrodka oddechowego

Dawka śmiertelna morfiny dla człowieka nieuzależnionego wynosi 0,3-0,4 g (per os)

Opium ( do 20% morfiny)- dawka śmiertelna 2-4 g.

Nikotyna jest alkaloidem pirydynowym występującym w tytoniu szlachetnym. Jej zawartość w liściach tytoniu wynosi 0,6-9%. Wchłania się dobrze zarówno przez płuca jak i przez błony śluzowe z przewodu pokarmowego i nieuszkodzoną skórę. Pokonuje barierę łożyskową i przechodzi do mleka matki.

Działanie:

Nikotyna jest bardzo silną trucizną o działaniu dwukierunkowym: ośrodkowym i obwodowym.

Ośrodkowo powoduje najpierw krótkie pobudzenie, a potem szybkie porażenie ośrodków w śródmózgowiu, rdzeniu przedłużonym i rdzeniu kręgowym.

Przy dużych dawkach powoduje śmierć na skutek porażenia oddechu.

Efektem działania obwodowego jest wzmożone wydzielanie gruczołów (także potowych), silne pobudzenie perystaltyki przewodu pokarmowego, zwolnienie i osłabienie akcji serca, wzrost a następnie spadek ciśnienia krwi, sile pobudzenie macicy.

Działa też miejscowo drażniąco na skórę powodując ciężkie dermatozy.

Jednorazowo dawka śmiertelna dla człowieka dorosłego nieuzależnionego wynosi 40-60mg nikotyny ( 5 papierosów). Dym z 20 papierosów zawiera ok. 60 mg nikotyny.

Objawy zatrucia:

• Mdłości, wymioty, bolesne skurcze jelit, biegunka

• Bóle i zawroty głowy, słabość aż do omdlenia, gwałtowne poty.

• Upośledzenie oddechu, ucisk w klatce piersiowej, częstoskurcz przechodzący w migotanie przedsionków

• Skurcze naczyń w obrębie brzucha i kończyn, zanik odruchów, zaburzenia wzroku, zaburzenia świadomości, zapaść z niedotlenienia tkankowego.

Palenie papierosów przez matkę jest przyczyną opóźnionego wzrostu płodu i mniejszej masy urodzeniowej. Na skutek niedotlenienia płodu zwiększa się ryzyko śmiertelności okołoporodowej i wzrostu podatności dzieci na choroby układu oddechowego.

Niebezpieczne alkaloidy występują w roślinach z rodziny Umbelliferae (baldaszkowate), wykazujących duże podobieństwo do roślin warzywnych: szalej jadowity, szczwół plamisty, blekot pospolity- zawierają kominę, cykutol i cykutoksynę.

Działanie

Konina- działa ośrodkowo porażająco na ośrodki ruchowe i opuszkowe rdzenia kręgowego i rdzenia przedłużonego. Początkowo powoduje krótki stan pobudzenia psychicznego i ruchowego. Obwodowo poraża mięśnie szkieletowe i mięśnie układu oddechowego. Powoduje silne zaburzenia układu pokarmowego.

Objawy:

• Pieczenie w jamie ustnej i gardle, ślinotok

• Zaburzenie wzroku, słabość nóg

• Zaburzenia żołądkowo- jelitowe

• Rozszerzenie źrenic, drętwienie języka, postępujące porażenie ośrodkowe i ruchowe

• Śmierć na skutek porażenia oddechu

Dawka toksyczna dla człowieka dorosłego ok. 60mg

Dawka śmiertelna 0,12- 0,30g

Cykutoksyna atakuje głównie rdzeń przedłużony, powodując silne pobudzenie a następnie porażenie ośrodka: oddechowego i naczynioruchowego oraz porażenie nerwu błędnego.

Objawy:

• Pieczenie w ustach i przełyku

• Bóle brzucha, nudności

• Zawroty głowy, uczucie upojenia, zataczanie się

• Senność, słabość, omdlenia

• Powtarzające się napady silnych drgawek z utrata przytomności

Alkaloidy purynowe występują w popularnych używkach: herbacie, kawie, kakao

• Kofeina (kawa)

• Teobromina (kakao)

• Teofilina (herbata)

Zawartość alkaloidów purynowych

• Nasiona kawy 1-2 %

• Liście herbaty 1-4%

• Ziarno kakaowca ok. 1,8%

• Orzeszki Kola 2,5-5%

• Guarana do 6%

Produkt	Kofeina [mg]	Teobromina [mg]
Mleczna czekolada (100g)	25	160
Ciemna czekolada (100g)	70	462
Czarna herbata (200 ml)	20-65	1-4
Kawa instant (200 ml)	60	<1

Działanie kofeiny:

• Szybko wchłania się z przewodu pokarmowego i jest metabolizowana w wątrobie (ok. 98%), wydala się z moczem

• Działa pobudzająco na OUN

• Zwiększa wydzielanie serotoniny, adrenaliny, dopaminy i norepineferyny- pobudzający wpływ na pracę kory mózgowej,

• Rozszerza naczynia krwionośne ( poprawia dokrwienie mózgu)

• Opóźnia sen, zmniejsza uczucie zmęczenia fizycznego i psychicznego

• W przypadku wysiłku fizycznego zwiększa wytrzymałość i moc

• Przyspiesza przemianę materii, pobudza wydzielanie soku żołądkowego

• Działa moczopędnie

• Potęguje działanie środków przeciwbólowych, zmniejsza skuteczność niektórych środków uspokajających.

Dawka 20-200 mg dziennie wpływa korzystnie na człowieka

Doustna dawka śmiertelna wynosi 10-12 g

Zatrucie kofeiną objawia się:

• Stanem silnego pobudzenia psychicznego i ruchowego

• Nudnościami, wymiotami, bólem głowy, bezsennością

• Uczuciem lęku, silnym biciem serca

Wykład 4 24.10.2011

Antyodżywcze składniki żywności

Substancje Antyodżywcze- uniemożliwiają pełne wykorzystanie składników odżywczych z pożywienia. Mogą one wpływać na przyswajanie białek, witamin i składników mineralnych.

Inhibitory enzymów proteolitycznych

Są to polipeptydy, w których dużą część aminokwasów stanowią aminokwasy siarkowe. Tworzą one nieaktywne kompleksy z enzymami proteolitycznymi przy udziale wiązań -S-S-

. Występują w fasoli, bobie, grochu oraz w ziemniakach, kukurydzy, pszenicy i życie ale najwięcej (ok. ?? występuje w soi)

Ponieważ wszystkie poznane dotychczas inhibitory powodują inaktywację trypsyny dlatego stosuje się często termin:”sojowe inhibitory trypsyny” (STBI- ang. Soybean trypsyn inhibitor).

Właściwości i działanie:

Związki te są termolabilne i pod wpływem wysokiej temperatury ulegają inaktywacji. Gotowanie nasion soi przez 3 min powoduje zniszczenie aktywności STBI w ok. 9%. Niektóre jednak pozostają aktywne nawet podczas długiego gotowania.

U zwierząt skarmianych produktami surowymi obserwuje się zahamowanie wzrostu, konsekwencję ograniczonego wykorzystania białka, i niedobory metioniny.

Testy wykazują, iż częste spożywanie inhibitorów trypsyny powoduje powiększenie i chroniczne schorzenia trzustki, z nowotworami włącznie.

W fasoli, grochu, soczewicy stwierdzono także obecność inhibitorów amylazy.

Inhibitorem alfa- amylazy uzyskiwanym z fasoli jest phaseolamina. W badaniach In vitro stwierdzono, że ma ona zdolność do wiązania się z ludzkiej śliny i amylazami trzustkowymi, ale nie wykazano, żeby wpływała ona znacząco na wykorzystanie skrobi z pożywienia, gdyż ulega łatwo i szybko denaturacji.

Pektyny lub hemaglutyniny

• Substancje posiadające zdolność zlepiania ( aglutynacji) czerwonych ciałek krwi ( erytrocytów). Uważa się, że mogą one również wywoływać zmiany w limfocytach i zlepiać komórki nowotworowe, a także zmniejszają absorpcję składników odżywczych z przewodu pokarmowego

• Są termolabilne. Objawy toksyczności ( mdłości, wymioty, biegunki,) mogą wystąpić u człowieka po spożyciu niegotowanych nasion soi czy fasoli

• LD₅₀ dla pektyny wynosi 50 mg/ kg m.c. surowca.

Antywitaminy- związki chemiczne, wykazujące zdolność do blokowania wykorzystania danej witaminy przez ustrój.

Antywitaminy działają na kilka sposobów:

• Są inhibitorami kompetencyjnymi ( współzawodniczą o miejsce aktywne)

• Są inhibitorami enzymów biorących udział w aktywacji witamin

• Tworzą z witaminami nierozpuszczalne związki kompleksowe na skutek czego witamina przestaje działać, a także jest wydalona z moczem.

W soi lipooksygenaza powoduje utlenianie karotenoidów w surowej mączce sojowej stwierdzono substancje będące antywitaminę. D, a w fasoli i grochu antywitaminę E

W nasionach lnu stwierdzono obecność linatyny, która jest antagonistą witaminy B₆ ( czynnik przeciwwzrostowy)

Awidyna występująca w białku jaja kurzego inaktywuje biotynę ( witaminę H). ulega ona inaktywacji pod wpływem temperatury.

Tiaminaza znajdująca się w surowym mięsie ryb rozkłada witaminę B₁ (tiaminę)

Askorbinaza ( enzym należący do grupy oksydaz) uwalnianą z tkanek roślinnych po uszkodzeniu lub zniszczeniu ich struktury komórkowej, np. po obiciu, obraniu, pokrojeniu lub rozdrobnieniu warzyw i owoców. Zawartość askorbinazy jest wysoka w ogórkach i w dyni, niska w pomidorach i ziemniakach. Aktywność askorbinazy ulega zahamowaniu w kwaśnym środowisku ( pH poniżej 5)

Substancje wolotwórcze- utrudniające wykorzystanie jodu przez organizm. Występują głównie w roślinach kapustowatych (Brassica) a także w soi.

W rzepaku i kapuście występuje progoitryna, która w organizmie przekształca się do goitryny ( 5- winylooksazolidynotrion- 2 -WOT). Związek ten uniemożliwia wbudowywanie jodu w pierścień tyrozyny lub tyroniny i wytwarzanie (L- tyroksyny i L- trójjodotyroniny) hormonów tarczycy.

W niektórych krajach np. w Wielkiej Brytanii, Finlandii, Australii, stwierdzono występowanie przypadków wola u dzieci związane z karmieniem krów przetworami rzepaku i przechodzeniem goitryny do mleka.

Występujące powszechnie w roślinach kapustowatych izotiocyjaniany nie wpływają na syntezę tyroksyny, a hamują jedynie gromadzenie jodu w tarczyce.

W tym przypadku jod dodawany w postaci jodku potasowego do pożywienia ( sól jodowana), zapobiega szkodliwemu działaniu tiocyjanianów. Podawanie jodków reaktywuje jednak biosyntezy tyroksyny, zahamowanej przez goitryny.

Kwas fitynowy (inozytosześciofosforowy)

Występuje głownie w nasionach zbóż, roślin strączkowych i oleistych w postaci fitynianów ( fityny), w połączeniu z metalami, białkami lub skrobią.

Kwas szczawiowy

Występuje w wielu roślinach, także użytkowych jak: szpinak. Rabarbar, szczaw, buraki, ryż, herbata, kakao. Znaczenie Antyodżywcze i toksyczne ma wolny kwas szczawiowy oraz rozpuszczalne szczawiany. Jony szczawianowe tworzą, bowiem nierozpuszczalną sól z jonami wapnia znajdującymi się w produktach spożywczych, we krwi i innych płynach ustrojowych. Powodują zaburzenia biodostępności wapnia z pożywienia, a w ustroju obniżenie poziomu wapnia. Gwałtowne obniżenie poziomu wapnia w płynach ustrojowych prowadzi do zaburzeń OUN (drgawki) i serca, spadku i nieregularności tętna, spadku ciśnienia krwi.

Długotrwała obecność w diecie produktów zawierających kwas szczawiowy, przy jednoczesnym niedostatecznym spożyciu wapnia może być przyczyną osteoporozy.

Szczawian wapnia wydalany przez nerki może zatykać i uszkadzać kanaliki nerkowe ( nefrotoksyczność), co objawia się bolesnością przy oddawaniu moczu, białkomoczem i krwiomoczem, ponadto kwas szczawiowy ma działanie żrące i spożycie większych ilości może spowodować podrażnienia błon śluzowych przewodu pokarmowego i wystąpieniem wymiotów czy biegunek

Za dawkę niebezpieczną dla człowieka uważa się 1-5 g kwasu a śmiertelną 5-15 g.

Europejczycy przyjmują z pożywieniem średnio 70-80 mg kwasu szczawiowego dziennie, wegetarianie 400-600 mg

Kwas erukowy

Należy do niepożądanych składników żywności.

Jest nienasyconym kwasem tłuszczowym CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₁₁COOH występującym w rzepaku. Jego zawartość w oleju rzepakowym może wynosić od 1-50 %. Badania na zwierzętach wykazały hamowanie wzrostu i zmiany czynnościowe i histopatologiczne ( stłuszczenie) w mięśniu sercowym. Stwierdzono także niekorzystne zmiany w nadnerczach zwierząt i odkładanie się kwasu erukowego w tkance zapasowej. Obecnie dostępny w sprzedaży olej rzepakowy jest uzyskiwany z uszlachetnionionej, tzw. niskoerukowej odmiany rzepaku.

Max dopuszczalna zawartość kwasu erukowego w produktach spożywczych- 5%

Wykład 5 7.11.2011

Substancje toksyczne w grzybach wielkoowocnikowych

Muchomor sromotnikowi

Substancje toksyczne w muchomorze sromotnikowym

Amanitotoksyny- silne toksyczne substancje o charakterze polipeptydów

• Amatoksyny

• Fallotoksyny

100 g świeżego grzyba może zawierać:

8 mg α- amanityny

5 mg β- amanityny

0,5 mg ?-amanityny

Średniej wielkości owocnik o masie ok. 50 g może zawierać dawkę toksyn śmiertelną dla człowieka dorosłego.

Charakterystyka zatrucia amanitotoksynami

Substancje o działaniu hepatotoksycznym, przy czym amanityny uszkadzają jądra komórek wątrobowych, a Fallotoksyny- błony komórkowe.

Pierwsze objawy zatrucia zwykle występują po 10-11 godzinach od spożycia. Sa to_ na początku bóle brzucha, mdłości, wymioty i biegunka, później występuje znaczne obniżenie ciśnienie krwi, przyspieszenie akcji serca, odwodnienie i wstrząs.

Po 2 dniach może względnej stabilizacji stanu zdrowia, jednak wówczas pojawiają się objawy uszkodzenia wątroby.

Jeśli dawka spożytej trucizny była duża, śmierć następuje po 4-7 dniach i niemal zawsze spowodowana jest niewydolnością wątroby ( śpiączka wątrobowa).

Muchomor jadowity

Piestrzenica kasztanowata

Gyromitryna- substancja pochodzenia białkowego, łatwo lotna. Pierwsze oznaki chorobowe, występują zwykle po 6-15 godzinach. Objawami są: nudności, wymioty, bóle brzucha, ogólne osłabienia i bóle głowy. Brak biegunki, a charakterystycznym objawem jest pragnienie, któremu towarzyszą suchość i pieczenie w jamie ustnej, czasem może występować ślinotok.

W stanie rozwiniętej choroby stwierdza się bolesność i powiększenie wątroby, z objawami przedżółtaczkowymi. Gyromitryna działa również hemolitycznie.

Zasłonak rudy

Orellanina- toksyna uszkadzająca przede wszystkim selektywnie kanaliki nerkowe, powodując rozległe zmiany zwyrodnieniowe i martwicze. Stwierdzono również uszkodzenie nadnerczy, gruczołów chłonnych i wątroby.

Ma charakter kumulatywny: wielokrotne, powtarzające się spożywanie nawet małej ilości ( także suszonych) owocników, powoduje przewlekłą chorobę nerek i wątroby; śmierć może nastąpić na skutek mocznicy. Pierwsze objawy występują dopiero po 17 dniach, przez co nie zawsze są kojarzone z zatruciem grzybami.

Muchomor czerwony

Muskaryna- alkaloid o działaniu neurotoksycznym.

Oddziaływuje na poziom acetylocholiny w mózgu i działa na receptory muskarynowe.

Obniża ciśnienie krwi, zwiększa wydzielanie potu, śluzu i śliny, zwęża źrenice, zwalnia czynność serca, kurczy mięśnie gładkie (objawy dychawicy, u ciężarnych wywołuje poronienie). Hamuje skurcze serca i pobudliwość ośrodka oddechowego. Oddechowego razie przedawkowania- śmierć następuje wskutek zatrzymania oddychania i akcji serca.

Strzępiak ceglasty

Lejkówka odbielona

Kwas ibotenowy

Rozkładany jest w organizmie na muscimol, atakujący w pierwszym rzędzie centralny system nerwowy. Prowadzi to do zaburzeń świadomości, halucynacji, stanów zaniepokojenia i odurzenia. Działanie psychotropowe podobne do atropiny, a przeciwstawne do muskaryny.

Muchomor plamisty

Krowiak podwinięty (olszówka)

Czernidła pospolity

Czernidła pospolity zawiera kopryne- związek zatrzymujący utlenianie alkoholu etylowego na etapie aldehydu, odpowiedzialnego za zatrucia alkoholowe. Z tego względu w okresie spożywania tego grzyba przez kilka dni nie wolno pić alkoholu!

Czernidła kołpakowaty

W Europie czernidła kołpakowaty był wykorzystywany głownie do leczenia hemoroidów. Ma także korzystny wpływ na przebieg cukrzycy i towarzyszące jej objawy: zmniejsza bezsenność, poczucie suchości języka, bóle kończyn i głowy, obniża poziom cukru we krwi.

Eksperymenty prowadzone w Chinach wykazały, po zastosowaniu wyciągu z czernidłaka kołpakowatego, zupełne zatrzymanie narastania guzów długotrwale używanie leku sporządzonego z czernidłaka.

Jak uniknąć zatrucia grzybami?

• Zbieramy tylko gatunki znane

• Zachowujemy szczególną ostrożność przy zbieraniu grzybów blaszkowatych, szczególnie niebezpieczne są grzyby, które maja białe blaszki.

Aminy biogenne w żywności

W organizmach roślinnych i zwierzęcych, zwierzęcych wyniku dekarboksylacji aminokwasów powstają aminy biogenne.

Dekarboksylacja może zachodzić:

• Pod wpływem enzymów endogennych

• Endogennych udziałem dekarboksylacji drobnoustrojów ( zachodzi również w produktach spożywczych przy udziale mikroorganizmów)

• Pod wpływem wysokich temperatur ( aminy alifatyczne)

Aminy mają duży wpływ na jakość żywności. Lotne uczestniczą w tworzeniu zapachu produktu- w pewnych pożądanego ( musztarda, piwo, herbata), w innych informującego o zepsuciu produktów.

Produktów żywności produkowanej z zastosowaniem procesów mikrobiologicznych (sery żółte, sery pleśniowe, wino czerwone, kiszonki) lub w produktach szczególnie podatnych na procesy bakteryjnego rozkładu ( ryby, mięso, wędliny)aminy biogenne mogą gromadzić się w ilościach toksycznych.

Do szczególnie niebezpiecznych należą: tyramina, histamina i trimetyloamina

Tyramina

Występuje w wielu środkach spożywczych, ale największe ilości stwierdzono w serach dojrzewających. Wytwarza się poprzez dekarboksylację tyrozyny, przebiegającą przy udziale szczególnie takich bakterii jak: pałeczki Lactobacillus i pałeczki z grupy coli. Badania serów krajowych wykazały w nich obecność tyramina w ilości 0-156 mg/ kg. Najwięcej stwierdzono w importowanych serach pleśniowych.

Histamina

Występuje w różnych produktach, szczególnie w:

• Serach podpuszczkowych 0-260 mg/ kg

• Kiełbasa typu salami 0,7- 184 mg/ kg

• Koncentracie pomidorowym 63-290 mg/ kg

• Szpinaku do 400 mg/ kg

Największe ilości histaminy stwierdzono w rybach i przetworach rybnych. Mięso niektórych gatunków ryb jest szczególnie bogate w wolną histydynę, która w przypadku niewłaściwego przechowywania pod działaniem enzymów bakteryjnych ulega dekarboksylacji z wytworzeniem histaminy.

Max poziomy zanieczyszczenia histaminą produktów rybołówstwa, w rybach i przetworach z rodzaju Scombridae

1. W 9 pobranych próbkach- wartość średnia 10mg/ 100g

2. W 2 próbkach- wartość 20mg/ 100g

3. Żadna

Szkodliwość amin

Aminy ulegają w organizmie deaminacji pod wpływem oksydaz diaminowej ( DAO) i oksydaz monoaminowej ( MAO). Osoby z wadliwym systemem tej detoksykacji lub przyjmujące leki działające jako inhibitory DAO lub MAO (np. leki przeciwdepresyjne, mogą ulec zatruciu).

W przypadku tyramina objawia się ono wzrostem ciśnienia krwi, któremu towarzyszy silny ból głowy, czasami wymioty i pocenie się (migrena). W stanach ostrych następuje krwawienie wewnątrzczaszkowe i ostre niewydolności serca, co może być przyczyna śmierci.

Zatrucia histaminą

Zespół objawów występujących po spożyciu ryb o dużej zawartości histaminy i innych amin, określane mianem „zatrucie rybami makrelowymi” obejmuje nudności, wymioty, świąd, bąble pokrzywkowe na całym ciele. Współwystępować mogą bóle brzucha i biegunka, silny spadek ciśnienia krwi, zaczerwienienie twarzy, przyspieszenie pulsu, silny ból głowy.

Trimetyloamina

Wytwarza się w mięsie ryb przez endogenną lub bakteryjną redukcję jej tlenku TMAO, który za życia zwierzęcia spełnia rolę regulatora ciśnienia osmotycznego. Jest ona nośnikiem charakterystycznego rybiego zapachu, a jej znaczenie toksykologiczne wynika z tego, że pełni rolę ona prekursora N- nitrozoamin w żywności.

Dodatki do żywności

Substancje obce w żywności- substancje nieodpowiadające warunkom określanym dla środków spożycia i używek, ale znajdujące się w nich lun na ich powierzchni.

Należą do nich:

• Substancje dodatkowe ( stosowane świadomie w określonym celu)

• Zanieczyszczenia techniczne i przypadkowe (pozostałości środków pomocniczych, zanieczyszczenia środowiskowe)

Substancja dodatkowa- substancja, która zazwyczaj nie jest spożywana jako żywność, ani używana jako składnik żywności, a która jest dodawana do żywności z powodów technologicznych w czasie jej produkcji.

Podstawową przyczyną stosowania dodatków do żywności jest:

• Dążenie do zaspokojenia wymagań konsumenta dotyczących jakości, wartości użytkowej i atrakcyjności produktu

• Zainteresowanie producenta usprawnieniem, procesu i obniżeniem kosztów wytwarzania oraz wprowadzeniem na rynek.

Substancje dodatkowe stosowane są w celu:

• Przedłużenia trwałości produktu, tj. ograniczenia lub zapobiegania niekorzystnym zmianom powodowanym przez mikroorganizmy, utlenianie składników żywności, reakcje enzymatyczne i nieenzymatyczne, w tym organoleptyczne.

• Zapewnienia bezpieczeństwa poprzez zahamowanie rozwoju niektórych mikroorganizmów chorobotwórczych

• Podniesienia atrakcyjności konsumenckiej o dyspozycyjności produktów

• Utrzymanie stałej, powtarzanej jakości produktów ( standaryzacja)

• Ochrony składników kształtujących wartość odżywczą produktów

• Zwiększenie efektywności produkcji- ograniczenie ubytków, podniesienie wydajności, częściowa substytucja

• Otrzymania nowych produktów, szczególnie dietetycznych

Rozdział 2 ustawy o substancjach dodatkowych

Substancje dodatkowe mogą być stosowane w żywności, jeżeli:

• Przy dozwolonym poziomie, nie stanowią zagrożenia dla zdrowia lub życia człowieka

• Ich stosowanie jest uzasadnione technologicznie, a cel ich stosowania nie może być osiągnięty w inny sposób, praktycznie możliwy z punktu widzenia technologicznego i ekonomicznego

• Ich użycie nie wprowadza konsumenta w błąd

Komitet Ekspertów FAO/WHO ds. dodatków do żywności

• Zbieranie wszystkich osiągalnych danych toksykologicznych i ich ocena

• Ustalanie ADI dla substancji dodatkowych

• Ustalenie wymagań dotyczących czystości o identyfikacji substancji dodatkowych

Komitet Kodeksu Żywnościowego ds. Dodatków do Żywności i Zanieczyszczeń

• Zatwierdzenie lub ustalenie max dopuszczalnych poziomów dla poszczególnych substancji dodatkowych oraz max poziomów zanieczyszczeń w środkach spożywczych.

Stosując substancje dodatkowe z produkcji żywności należy liczyć się z:

• Możliwością przekształcania się ich w czasie produkcji środka lub jego przechowywania

• Możliwością interakcji ze składników żywności ( np. tworzenie N- nitrozoamin)

• Metabolicznymi przemianami w organizmie człowieka

Wysoki poziom technologii i substancji dodatkowych oraz wnikliwa kontrola gwarantuje, że stosowane zgodnie z odpowiednimi przepisami nie stanowią zagrożenia zdrowotnego dla konsumentów i są bezpiecznymi składnikami żywności.

Zasadność zastosowania każdej substancji dodatkowej powinna być jednak w pełni udokumentowana, gdyż coraz powszechniejsze jest zjawisko nietolerancji wielu substancji przez konsumentów.

Substancje dodatkowe uszeregowane są zazwyczaj w grupach, które określają ich funkcje technologiczne:

• Barwniki

• Aromaty

• Kwasy

• Konserwanty

• Przeciwutleniacze

• Substancje słodzące

• Inne substancje: stabilizatory, emulgatory, zagęstniki, substancje żelujące, itp.

• Nośniki- rozpuszczalniki substancji dodatkowych

• Gazy o pakowania i gazy nośne

Wykład 6 14.11.2011

Barwniki spożywcze

Faza preabsorpcyjna ( cefalna)

Stan fizjologicznego pobudzenia przewodu pokarmowego oraz związanych z nim organów ( np. trzustki) powstający jako reakcja odruchowa pod wpływem bodźców sensorycznych dostarczonych przez pokarm w fazie poprzedzającym właściwe jego trawienie i absorpcję składników odżywczych.

Spośród bodźców sensorycznych duże znaczenie ma barwa produktu. Badania wykazały, że wygląd produktu może wzmocnić akceptację wrażeń smaku i zapachu żywności.

Cele barwienia żywności:

• Uzyskanie atrakcyjnej barwy produktów, w których proces technologiczny powoduje rozkład barwników

• Zwiększenie intensywności barwy produktów zabarwionych zbyt słabo lub niezgodnie z oczekiwaniami lub przyzwyczajeniami odbiorców

• Nadanie barwy produktom, których naturalna barwa nie jest atrakcyjna

• Zapewnienie takiej samej barwy poszczególnym partiom produktu, różniącym się ze względu na zmienność surowca

• Zachowanie charakterystycznych cech na podstawie których przeprowadza się identyfikacje produktu ( żółty- cytryna)

• Zmniejszenie strat związków zapachowych i witamin nieodpornych na działanie światła

Do barwienia żywności stosuje się:

• Produkty żywnościowe ( soki owocowe lub warzywne)

• Preparaty barwników ( głównie w postaci ekstraktów) pochodzenia roślinnego, rzadziej zwierzęcego lub mikrobiologicznego

• Barwniki syntetyczne, identyczne z naturalnymi

• Syntetyczne barwniki

Do barwników nie zalicza się ekstraktów stosowanych ze względu na ich cechy smakowe i zapachowe lub odżywcze ( ekstrakt z papryki)

Jest w Polsce grupa produktów, których nie wolno barwić

Stosowane barwniki naturalne:

• Karotenoidy ( β- karoten, ksantofile)

• Chlorofile

• Antocyjany

• Betalainy ( np. betanina)

• Koszenia ( barwnik odzwierzęcy-jedyny)

• Karmel

Wady barwników naturalnych:

• Znacznie mniejsza odporność na działanie podwyższonej temperatury, światła, tlenu, jonów metali ciężkich

• 2-3x mniejsza siła barwiąca niż barwników syntetycznych

• Brak możliwości uzyskania dużej gamy barw

• Większe koszty barwienia

• Trudności w standaryzacji pod względem siły barwiącej oraz tonu uzyskanej barwy

• Często posiadanie specyficznego, typowego dla danego surowca smaku i zapachu, co może ograniczać ich stosowanie

Bezpieczeństwo

Naturalne pochodzenie barwników nie decyduje o ich bezpieczeństwie dla zdrowia. Dotychczas tylko niektóre barwniki poddano pełnym badaniom toksykologicznym. Wartości ADI ustalone dla niektórych barwników naturalnych są bardzo zbliżone do wartości ADI dla barwników syntetycznych.

Należy brać pod uwagę możliwość przekształcania się barwników podczas przetwarzania i przechowywania.

Zalety barwników syntetycznych:

• Wysoka koncentracja barwnika, a więc duża siła barwiąca

• Niski koszt barwienia

• Szerokie możliwości kolorystyczne w zakresie odcienia i jego czystości

• Większa odporność na działanie czynników fizycznych i chemicznych

• Lepsza rozpuszczalność

• Wygodna forma handlowa w postaci proszków

Bezpieczeństwo

Barwniki azowe ( tartrazyna, żółcień pomarańczowa, azorubina, czerwień koszeniowa, amarant, czerń brylantowa BN, czerwień 2G, czerwień allura AC, brąz HT) mogą ulegać redukcji do związków hydrazonowych, a nawet do amin aromatycznych wykazujących działanie rakotwórcze. W organizmie mogą tworzyć połączenia z erytrocytami, powodując zniekształcenie ich komórek o niedokrwistość. Niektóre z nich np. tartrazyna są alergenami, które mogą być przyczyną nietolerancji i wywoływać stany uczuleniowe. Podobne właściwości mają barwniki chinolonowe, żółcień chinolinowa).

Niebezpieczne mogą być zanieczyszczenie chemiczne barwników syntetycznych, takie jak metale ciężkie, fenol, anilina, węglowodory aromatyczne i ich pochodne.

Substancje smakowo- zapachowe

Aromaty- obejmują: substancje aromatyczne, preparaty aromatyczne. Aromaty przetworzone, aromaty dymy wędzarniczego oraz ich mieszaniny

Substancje aromatyczne

• Są niezbędnym składnikiem niektórych produktów spożywczych, często nazywanych z tego powodu produktami zależnymi od substancji aromatycznych, np. wyroby cukiernicze, lody, desery

• Nadają niektórym produktom charakterystyczny aromat i smak, wyróżniający je spośród innych produktów z tej samej grupy np.. cukierki miętowe

• Wzmacniają lub modyfikują aromat już występujący w produkcie, (np. wanilia modyfikuje smak czekolady) lub wyrównują straty aromatu powstałe w czasie procesu przetwarzania

Inne funkcje aromatów spożywczych:

• Umożliwiają wytwarzanie produktów o nowych oryginalnych i atrakcyjnych właściwościach sensorycznych

• Umożliwiają zwiększenie asortymentu produktów spożywczych z tego samego surowca

• Dostarczają konsumentowi satysfakcji sensorycznej, pobudzają apetyt, sprzyjają lepszej strawności

• Hamują procesy utleniania składników odżywczych podczas ogrzewania i przechowywania produktów spożywczych

• Hamują rozwój niepożądanych patogennych mikroorganizmów

Do substancji aromatycznych zalicza się:

• Naturalne substancje aromatyczne otrzymane przez odpowiednie procesy fizyczne ( np. destylację i ekstrakcję rozpuszczalnikami), lub enzymatyczne, lub mikrobiologiczne z surowców pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego zarówno nieprzetworzonych lub po ich przetworzeniu do spożycia dla ludzi tradycyjnymi metodami produkcji żywności ( uwzględniając suszenie, fermentację, prażenie i wysuszenie).

• Identyczne z naturalnymi substancje aromatyczne otrzymane przez chemiczną syntezę lub wyodrębnienie przy zastosowaniu procesów chemicznych.

• Syntetyczne substancje aromatyczne otrzymane na drodze syntezy chemicznej i nieposiadające chemicznie identycznych odpowiedników substancji naturalnych występujących w produktach pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego.

Zakres zastosowania substancji aromatyzującej rozszerza się ze względu na:

• Wzrost zastosowaniu aromatów owocowych do fermentowanych produktów mlecznych, lodów, napojów bezalkoholowych

• Gwałtowny wzrost produkcji rozdrobnionych przetworów mięsnych, koncentratów obiadowych i innych produktów ( chipsy, płatki, wyroby cukiernicze) stwarzający nieograniczone możliwości kształtowania specyficznych cech smakowo- zapachowych tych produktów.

• Wzrost popytu na żywność niskotłuszczową i wegetariańską stwarzający potrzebę stosowania w ich produkcji dodatków smakowo- zapachowych, bez których produkty te byłyby mało smaczne

• Upowszechniająca się metoda na aromatyzowanie herbaty, kawy czy tytoniu.

Naturalne substancje aromatyczne- właściwości:

• Działanie drażniące na błony śluzowe i skórę ( węglowodory terpenowe)

• Podrażnienia nerek

• Możliwość wywoływania raka skóry ( olejki: pomarańczowy, cytrynowy, eukaliptusowy, greifrutowy, limonowy)

• Działanie alergiczne ( bergamotowy, geraniowy, kolendrowy, cynamonowy)

• Działanie bakteriobójcze i bakteriostatyczne ( olejki: miętowy, eukaliptusowy, kminkowy, jałowcowy, tymiankowy)

• Olejki „korzenne” ( cynamonowy, imbirowy, pieprzowy, kardamonowy, goździkowy) - działanie pobudzające na psychikę

• Olejki cytrusowe, różany, aldehyd benzoesowy- działanie uspokajające

Wybrane syntetyczne odpowiedniki aromatów naturalnych:

Cytral- syntetyczny odpowiednik aldehydu, będącego głównym składnikiem olejku lemongnasowego. Składnik wielu esencji owocowych oraz wód kolońskich i kwiatowych. Substancja uczulająca, działająca teratogennie na zarodki kurze.

Aldehyd benzoesowy- odpowiednik olejku występującego w gorzkich migdałach. Bywa składnikiem esencji migdałowej, orzechowej, wiśniowej, morelowej i brzoskwiniowej. Jest substancja alergenną. W organizmie metabolizowany jest do kwasu benzoesowego, benzoesowego a następnie hipurowego.

Wanilina i etylowanilina- mogą być stosowane bez specjalnego zezwolenia. Są to odpowiedniki naturalnego aldehydu występującego w postaci glikozydu w strąkach wanilii. Stosowane są w przemyśle cukierniczym, a także w kosmetycznym.

Diacetyl- występuje jako składnik olejki w maśle, kawie, piwie i miodzie. Jako syntetyczny odpowiednik dodawany był do margaryn, stwierdzono jednak, że przyspieszał procesy utleniania.

Ustawa o bezpieczeństwie żywności i żywienia

Rozdz. 3 „aromaty i rozpuszczalniki”

Art. 12: Aromaty i rozpuszczalniki używane lub stosowane w produkcji żywności nie mogą zawierać pierwiastków i substancji chemicznych w ilościach szkodliwych dla zdrowia człowieka.

Art. 13 Stosowanie aromatów i innych składników żywności o właściwościach aromatyzujących powinno być uzasadnione technologicznie i nie może prowadzić do występowania w żywności w postaci gotowej do spożycia substancji aktywnych w ilościach mogących niekorzystnie oddziaływać na zdrowie człowieka.

Substancje smakowe- kwasy, sole

Wśród substancji dodatkowych stosowanych w celu nadania produktom odpowiednich cech organoleptycznych znajdują się regulatory kwasowości i stabilizatory.

Są to głownie kwasy organiczne i ich sole, jak również kwasy nieorganiczne i ich sole i zasady. Substancje te nadają produktom pożądany smak, często działają orzeźwiająco, a niektóre mogą również zwiększyć trwałość produktu, także jako synergenty, przeciwutleniacze.

Do najważniejszych kwasów stosowanych jako dodatek do żywności należą:

• Kwas mlekowy

• Kwas octowy i jego sole

• Kwas winowy i jego sole

• Kwas cytrynowy i jego sole

• Kwas adypinowy

• Kwas o- fosforowy

Kwas mlekowy

Substancja tworząca się w procesie ukwaszania się mleka, kapusty, ogórków. Na skalę przemysłową otrzymywany metodą fermentacji z melasy, serwatki, skrobi ziemniaczanej i zbożowej. Jest to substancja optycznie czynna. W wyniku metabolizmu ustrojowego ( w mięśniach po wysiłku) wytwarza się izomer L(+). w procesach fermentacji powstaje odmiana racemiczna DL(-)

Środki spożywcze przeznaczone dla niemowląt nie powinny zawierać izomeru DL ani D (-), ze względu na niedobory enzymu katalizującego przemianę izomeru D(-) w L(+).

Kwas octowy

Uzyskuje się na drodze fermentacji wywołanej przez Acetobacter z roztworu alkoholu etylowego lub wina. Wykazuje działanie bakteriostatyczne a w stężeniu powyżej 5% bakteriobójczo. Stosowany jest w roztworach 6-10% jako ocet. W organizmie człowieka metabolizowany jest w cyklu kwasów trójkarboksylowych, do CO₂ i wody. Nie jest limitowany.

Kwas cytrynowy i jego sole

Występuje w stanie naturalnym w wielu owocach. Jest jednym z metabolitów w organizmie ludzi i zwierząt i bierze udział w gospodarce wapniowej. Otrzymywany jest na drodze fermentacji melasy przy pomocy Aspergillus niger. Jest to substancja buforująca i smakowa. Prócz tego wzmacnia aktywność przeciwutleniaczy, zapobiega ciemnieniu owoców, stratom witaminy C, powstawaniu smaków ubocznych. Ułatwia żelowanie

ADI- do 60 mg/ kg m.c.

Kwas winowy

Otrzymywany jest jako produkt uboczny przy produkcji wina, wykazuje podobnie jak kwas mlekowy izomerie optyczną. W stanie naturalnym występuje kwas L(+) winowy i ta odmiana stosowana jest w produkcie spożywczym. Substancja ta ulega rozkładowi pod wpływem bakterii przewodu pokarmowego i 20% wydalony jest z moczem. Duże dawki powyżej 30 g mogą wywołać u człowieka wymioty, bóle głowy i brzucha, biegunkę

ADI do 30 mg/ kg m.c.

Kwas fosforowy

Nadaje smak orzeźwiający

Wzmacniacze smaku

Substancje, które mają zdolność wzmacniania lub przedłużania czasu wrażeń smakowych.

Najpowszechniej stosowany jest kwas glutaminowy i jego sole, otrzymywany najczęściej, metodą biosyntezy.

Zwiększa on intensywność smaku produktów mięsno- warzywnych, warzywnych niektórych przypraw roślinnych, potraw zawierających grzyby.

U osób nadwrażliwych może wywołać bóle głowy, uczucie gorąca i pieczenie w okolicy karku, ucisk w klatce piersiowej, nudności i pocenie się a niekiedy objawy astmy ( „syndrom chińskiej restauracji”)

Wykład 7 21.11.2011

Substancje dodatkowe zastępujące sacharozę

Skutki nadmiernego spożycia sacharozy:

• Próchnica zębów

• Otyłość i cukrzyca ( zwłaszcza u osób podatnych genetycznie)

• Podrażnienie przewodu pokarmowego na skutek dużej koncentracji cukru

• Zmniejszenie apetytu

• Wzrost poziomu triglicerydów

• Niedokrwienna choroba serca

Zastępcze środki słodzące- substancje, które charakteryzują się słodkim smakiem, wielokrotnie przewyższającym słodycz sacharozy, przy jednocześnie niskiej wartości energetycznej i niskim indeksie glikemiczny

Wskaźnik glikemiczny- charakteryzuje stopień i tempo wzrostu poziomu glukozy we krwi po spożyciu pokarmu. Ten wzrost powinien by równomierny i rozciągnięty w czasie.

Rozporządzenie w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych i substancji pomagających w przetwarzaniu

Substancje słodzące to substancje, które są stosowane:

1. Do nadania słodkiego smaku środkom spożywczym, takiego jak przy zastosowaniu cukrów

2. Do nadania słodkiego smaku środkom spożywczym o obniżonej, o co najmniej 30 % wartości energetycznej w porównaniu z oryginalnymi lub podobnymi środkami spożywczymi.

3. Do nadania słodkiego smaku środkom spożywczym bez dodatku cukru, tzn. bez żadnego dodatku mono- lub dicukrów lub jakichkolwiek środków spożywczych o właściwościach słodzących

4. Jako słodziki stołowe

Substancje zastępujące cukier podzielne są na dwie grupy:

• Półsyntetyczne poliole

• Naturalne i syntetyczne środki intensywnie słodzące

Poliole- wielowodorotlenowe alkohole, otrzymywane przez uwodornienie odpowiednich cukrów, wykazujące pewną zbliżoną do sacharozy wartością energetyczną. Są jednak znacznie wolniej metabolizowane i nie podwyższają poziomu cukru we krwi, ani poziomu insuliny.

Ich słodycz jest w stosunku do sacharozy niewiele większa, ale stosowane w mieszaninach z innymi cukrami lub na skutek oddziaływania z innymi składnikami ich efekt słodzący może znacznie wzrosnąć dzięki synergizmowi.

Substancje te nie ulegają metabolizmowi w jamie ustnej, dzięki czemu nie są próchnicogenne.

Dzięki higroskopijności zwiększają objętość produktów, utrzymują ich wilgotność.

Poliole

Sorbitol 1

Mannitol 0,5- 0,6

Izomalt 0,5- 0,6

Maltitol 0,4- 0,5

Laktitol 0,6- 0,9

Ksylitol 0,3- 0,5

Stosowane są do produkcji cukierków, pieczywa cukierniczego, gum do żucia, przetworów owocowych, deserów, żywności dietetycznej o pasty do zębów oraz niektórych leków.

Syntetyczne środki intensywnie słodzące

Sacharyna 300-500

Cyklaminiany 30-40

Acesulfan 130-200

Aspartam 100-200

Sukraloza 400-800

Substancja słodząca powinna spełniać następujące wymagania:

• Słodycz taka sama lub większa niż sacharozy

• Duża stabilność chemiczna, łatwa rozpuszczalność, brak oddziaływania na barwę i zapach produktu

• Funkcjonalność i ekonomiczna zasadność stosowania

• Niska wartość energetyczna lub jej brak

• Udział w normalnym przebiegu procesu metabolicznego lub odporność na procesy trawienia w przewodzie pokarmowym

• Brak toksyczności oraz nie sprzyjanie próchnicy zębów

Sacharyna

Odkryta w 1879 r. słabo rozpuszczalna w wodzie, produktom nadaje gorzkawy, metaliczny połysk. Tania, masowo stosowana podczas wojen.

Badania na zwierzętach wykazały, że stosowanie w diecie w dużych dawkach (3%) wywoływała raka pęcherza u szczurów płci męskiej, natomiast dawka 1% była dawką nieefektywną (NOEL)

ADI 2,5 mg/ kg m.c. człowieka dorosłego.

Kwas cyklaminowy cyklamenowy jego sole ( Cyklaminiany)

Właściwości słodzące odkryto w 1937 r. Nie są metabolizowane przez większość ludzi. Tylko ok. 10% populacji może metabolizować je do szkodliwej cykloheksyloaminy (mutagenna i embriotoksyczna). Nie zaleca się spożywanie ich przez kobiety ciężarne i małe dzieci.

ADI- do 11 mg/kg m.c.

Acesulfan K

Odkryty w 1967 R. Ma szybko wyczuwalny słodki smak. Dobrze rozpuszcza się w wodzie i jest odporny na wysoką temperaturę i środowisko kwaśne. Nie jest metabolizowany i wydalony jest głównie z moczem.

ADI do 15 mg/kg m.c.

Jest dopuszczalny do stosowania w wielu krajach pod nazwą handlową „Sunnett”.

W pastach do zębów, w wyrobach farmaceutycznych.

Aspartam

Odkryty w 1965 r. biały proszek, średnio dobrze rozpuszczalny w wodzie. Stabilny w zakresie 3-5. Podczas ogrzewania powyżej 105 C traci swój słodki smak. Także podczas przechowywania może ulegać rozkładowi z wydzieleniem fenyloaminy ( niebezpieczna dla osób chorych na fenyloketonurię).

ADI do 40 mg/kg m.c.

Stosowany w ok. 500 produktach nie wymagających obróbki termicznej. Dostępny jako słodzik pod nazwą handlową „Nutra sweet”, „Equal”, „Canderel”.

Alitam

Dwupeptyd złożony z kwasu L- asparaginowego i D- alaniny. Jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, trwały w podwyższonej temperaturze. Ma czysty, słodki smak podobny do smaku sacharozy o sile ok. 2000x większej. Działa synergistycznie w połączeniu z innymi środkami słodzącymi. W organizmie kwas asparaginowy jest metabolizowany normalnie a alanina w stopniu praktycznie min i jest wydalana. Środek w trakcie badań toksykologicznych.

Sukraloza

Produkt całkowicie syntetyczny, otrzymywany z sacharozy. Jest ok. 300-500x słodsza od sacharozy, dobrze rozpuszczalna w wodzie i stabilna. Nie jest metabolizowana i nie dostarcza energii. Ma bardzo dobre właściwości synergistyczne z innymi słodzikami. Nadaje się do stosowania w dużej grupie produktów.

ADI do 15 mg/kg m.c.

Środki intensywnie słodzące pochodzenia naturalnego

Neohespeydyna DC (E 959)

Substancja otrzymywana syntetycznie, będąca odpowiednikiem naturalnego glikozydu flawonoidowego, występująca w skórce owoców cytrusowych. W produkcie jest ok. 2000x słodsza od sacharozy, wywołuje dodatkowy gorzkawy posmak i uczucie chłodu w jamie ustnej. Dlatego najlepszy efekt daje stosowanie jej w małych stężeniach (1-5 ppm). Dobra stabilność pH 1-7 w wysokiej temperaturze.

ADI do 5 mg/kg m.c.

Taunatyna

Substancja białkowa o intensywnie słodkim smaku, wyekstrahowana z rośliny rosnącej a Afryce. Smak jej jest nieco odmienny od sacharozy. 750-2000x silniejszy, odczuwany z opóźnieniem, ale utrzymuje się dłużej i pozostawia lukrecjowy posmak. Nie jest odporna na ogrzewanie i obniżone pH. Substancja metabolizowana w organizmie.

ADI nie zostało ustalone.

Preparat o nazwie handlowej Sato- Stevia- zawiera mieszaninę glikozydów wyodrębnionych z rośliny Stevia oeubaudiana rosnącej w Ameryce Południowej. Jest ok. 160-300x słodszy od sacharozy, pozostawia gorzki posmak. Stabilny w wysokiej temperaturze i roztworach kwaśnych. Dotychczasowo badania wykazały, że jest bezpieczny dla ludzi. Jest dopuszczony do stosowania w Japonii, Chinach,. Korei Południowej i krajach Ameryki Południowej.

Glicyryzyna

Saponina triterpenowa korzenia lukrecji gładkiej- substancja 50-100x słodsza od sacharozy, odznacza się jednak gorzkim posmakiem, co ogranicza jej stosowanie. W organizmie jest metabolizowana do kwasu glukuronowego. Ze względu na oddziaływanie na organizm bada się możliwość zastosowania tej substancji w farmakologii jako środka przeciwwrzodowego, przeciwzapalnego, antywirusowego i przeciwskurczowego. Działa wykrztuśnie i przeciwalergicznie.

Stosowane oznaczenia produktów

• „redu ced” lub „less”, jeśli zawartość danego cukru lub energetyczność jest obniżona o 25% w stosunku do środka tradycyjnego.

• „suger free”, „No Addes Sugar”- bez dodatku cukru i innych środków słodzących

• „Light”- jeśli wartość energetyczna jest zredukowana o 30% w stosunku do produktu tradycyjnego.

Środki konserwujące i przeciwutleniające

Przedłużenie trwałości żywności polega na ograniczeniu lub zahamowaniu niekorzystnych zmian powodowanych przez:

• Drobnoustroje

• Reakcje enzymatyczne i nieenzymatyczne

• Utlenione składniki żywności

W tym mieści się również zapewnienie bezpieczeństwa poprzez zahamowanie rozwoju niektórych drobnoustrojów chorobotwórczych.

Metody biologiczne

Fermentacja- polega na wybiórczym wykorzystaniu substancji fermentacyjnych przez mikroflorę i stwarzanie warunków nieprzyswajalnych.

Metody fizyczne:

• Suszenie, liofilizacja

• Działanie wysoką temperaturą (obróbka kulinarna)

• Blanszowanie, pasteryzacja, sterylizacja

• Działanie niską temperaturą ( chłodzenie, zamrażanie)

• Napromienianie ( tzw. zimna sterylizacja)

• Działanie wysokim ciśnieniem

Metody fizyko- chemiczne

• Wędzenie

• Wykorzystanie NaCl i sacharozy (obniżenie a_w)

• Wykorzystanie kwasów (zmiana pH)

Chemiczna substancją konserwującą- jest każda substancja, która dodana do żywności przyczynia się do zahamowania lub spowolnienia niekorzystnych procesów, głownie mikrobiologicznych i enzymatycznych, które powodują psucie i obniżanie jakości żywności.

Chemiczne substancje konserwujące to związki, które wywołują efektywne utrwalanie żywności już przy stosunkowo niskich dawkach nie przekraczających 0,1-0,2% a niekiedy jeszcze niższych.

Substancja konserwująca powinna spełniać wymagania:

• Obojętna dla organizmu, łatwo metabolizowana z pominięciem detoksykacji w wątrobie, nie odkładająca się w tkance tłuszczowej

• Niezawodna i wykazująca szerokie spektrum działania

• Łatwo rozpuszczalna w wodzie

• Obojętna chemicznie w stosunku do innych składników żywności

• Brak wpływu na cechy organoleptyczne produktu

• Trwałość i odporność na procesy technologiczne

Kwas sorbowy i jego sole

W stanie naturalnym występuje w owocach jarzębiny. Stosowany w postaci soli sodowej lub potasowej. Najsilniej działa w formie niezdysocjowanej, zależnie od pH środowiska (w pH 3 98% formy niezdysocjowanej, w pH 4 37% w pH 7 tylko 0,6%). Najlepiej hamuje rozwój pleśni, ale także większość drożdży Clostridium botulinum oraz aktywność dehydrogenaz, zalicza się go do najbardziej bezpiecznych konserwantów.

ADI 0-25 mg/kg m.c.

Kwas benzoesowy i jego sole

Naturalnie występuje w owocach borówki i żurawiny i niektórych przyprawach ( cynamon, goździki). Hamuje dobrze rozwój drożdży, niektórych bakterii (szczególnie kwasu masłowego) a słabo hamuje rozwój bakterii kwasu mlekowego i pleśni. Optimum działania pH 2,5-4,0. Działa w bardzo niewielkich stężeniach zależnie od pH (0,02-0,038 w pH 2,3-2,4; 06-0,1% w pH 3,5-4,0). W ustroju człowieka jest szybko wchłaniany i metabolizowany w wątrobie do kwasu hipurowego, który szybko wydalany jest z moczem. W badaniach toksyczności podostrej na zwierzętach dopiero stężenie 8% spowodowało powiększenie wątroby i śledziony.

ADI do5 mg/kg m.c.

Znaczna wyczuwalność sensoryczna

Estry kwasu p-hydroksybenzoesowego ( etylowy, metylowy, propylowy) i ich sole

Wykazują skuteczne działanie zarówno w stosunku do pleśni jak i drożdży oraz bakterii. Dużą zaletą tych konserwantów jest brak uzależnienia skuteczności działania przeciwdrobnoustrojowego od pH środowiska, dzięki czemu mogą być stosowane do konserwowania produktów w środowisku kwaśnym i obojętnym. Wykazują niewielka toksyczność. Estry ulegają zmydleniu w jelicie cienkim do kwasu i odpowiedniego alkoholu. Po wchłonięciu kwas p-hydroksybenzoesowy jest następnie wydalany z moczem, częściowo w stanie wolnym lub w postaci soli. Pewna część jest wiązana przez kwas siarkowy i glicynę oraz tworzy połączenia z kwasem glukuronowym.

Dwutlenek siarki i siarczyny

Działają skutecznie na bakterie ( np. kwasu octowego) octowego pleśnie, słabiej na drożdże. Siarczyny zapobiegają ciemnieniu enzymatycznemu żywności gdyż inaktywują polifenolooksydazy. Działając na askorbinazę chronią witaminę C. Jednak prawie całkowicie niszczy tiaminę ( witaminę B). w organizmie człowieka utleniane są szybko do nieszkodliwego siarczanu w wydalone. Mogą działać jednak alergizująco, szczególnie u osób chorych na astmę, oraz drażniąco na przewód pokarmowy. Badania na zwierzętach wykazały, że długotrwałe przyjmowanie siarczynów nawet w małych dawkach obniżało odporność organizmu.

ADI 0-0,7 mg/kg m.c.

Kwas propionowy i jego sole ( sodowa i wapniowa)

Hamuje rozwój pleśni. Zapobiega rozwojowi Bacillus masentericis i Bacillus subtillis powodujących występowanie tzw. nitkowatej ciągliwości w chlebie pszennym i słabo kwaśnym pieczywie. Najlepiej działa w środowisku kwaśnym. Propionian sodu ma większe zastosowanie dzięki łagodnemu smakowi i zapachowi. Może być dodawany w ilości powyżej 2g/ kg do pieczywa.

Nizyna i natamycyna

Nizyna jest wytwarzana przez bakterie szczepu Streptococus lactis. Wykazują aktywność w stosunku do licznych bakterii powodujących psucie się żywności ( Clostridium, Bacillus, bakterii fermentacji masłowej). Hamuje rozwój przetrwalników i obniża ich ciepłooporność. Jest rozkładana przez enzym nizynazę zawarty w ślinie.

Natamycyna wytwarzana przez Streptococus natalensis. Antybiotyk przeciwgrzybiczny, nie wchłania się w przewodu pokarmowego.

Azotany i azotyny

Azotany hamują rozwój bakterii (Clostridium botulinum, blokują grupy aminowe dehydrogenazy hamującej bakterie) skuteczność ich działania rośnie ze spadkiem pH. Azotany działają po zredukowaniu do azotynów przez bakterie denitryfikujące. Reakcja zachodzi optymalnie w pH 5,5-6,4, przy nieobecności 0₂ i wymaga odpowiednio długiego czasu.

Stosowane są w przetwórstwie mięsa ( mieszanka peklująca) gdzie spełniają także rolę kształtowania pożądanych cech sensorycznych oraz w przemyśle serowarskim.

ADI 0,2 mb NaNO₂/kg

ADI 5 mg/ NaNO_3­/kg

Inne

• Lizozym E 1105- enzym będący naturalnym składnikiem łez, śliny, krwi oraz mleka (kobiecego?). W przemyśle produkowany z kurzych jaja bądź przez bakterie. Może być stosowany w produkcji serów dojrzewających oraz wyrobów winiarskich, gronowych i fermentowanych.

• Ortofenylofenol E 231- substancja grzybobójcza stosowana na powierzchnie owoców cytrusowych. Może powodować podrażnienie skóry i błon śluzowych

Wykład 8 28.11.2011

Metale ciężkie

Schemat klasyfikacji zanieczyszczeń

Najczęściej występujące zagrożenia chemiczne surowców i artykułów spożywczych w różnych fazach ich produkcji i przetwarzania

Źródło zanieczyszczeń	Wykaz zanieczyszczeń
Środowisko ( powietrze, gleba, woda, zakłady przemysłowe, motoryzacja)	Metale ciężkie, fluor, tlenki siarki, azotu, węgla, węglowodory chlorowane, PCB, dioksyny i furany, WWA, pestycydy
Produkcja roślinna i zwierzęca	Metale ciężkie, azotany, azotyny, pozostałości pestycydów, leków weterynaryjnych anabolików, mitotoksyny
Przetwarzanie żywności	Metale ciężkie, azotany i azotyny, Nitrozoaminy, WWA, aminy aromatyczne, detergenty, związki chemiczne z opakowań

Pierwiastki śladowe, metale ciężkie

• Pierwiastki śladowe- pierwiastki występujące w organizmie człowieka poniżej 0,01%

• Metale ciężkie- pierwiastki metaliczne, których ciężar właściwy jest większy od 4,5g/ cm³

• Biopierwiastki- pierwiastki w pewnych ilościach niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Do nich zalicza się I, F, Fe, Cu, Zn, Sn, Cr, Co, Mn, Se, Ni, V

Czynniki decydujące o wchłanianiu i efekcie działania metali ciężkich w ustroju

• Droga pobrania: metale pobrane drogą pokarmową wchłaniane są z dwunastnicy, jelita czczego i krętego

• Rozpuszczalność- lepsza rozpuszczalność oznacza riksze wchłanianie i większą toksyczność

• Elektrowartościowość- toksyczność wzrasta ze wzrostem elektrododatności

• Stopień utlenienia- nie ma prostej zależności pomiędzy stopniem utlenienia jonu pierwiastka a jego biologicznym działaniem. Zależy to od tego, na jakim stopniu utlenienia metale tworzą związki kompleksowe, gdyż wtedy łatwo rozpuszczają się w płynach ustrojowych i łatwo są wydalane (głównie z moczem i kalem)

• Składniki diety

• Powinowactwo do tkanek

Metalotioneina (MT)

Wspólna nazwa niskocząsteczkowych białek cytoplazmatycznych bogatych w cysteinę. W warunkach fizjologicznych odgrywają one istotną rolę w utrzymaniu homeostazy (stałego poziomu) cynku i miedzi.

MT jest białkiem indukowanym. Syntezę metalotioneiny w wątrobie indukuje Cd, Zn, Cu, Co, w nerkach- Cd, Hg, Bi, Au. Może też wytwarzać się pod wpływem stresu.

Metalotioneina wiążąc metale spełnia funkcję magazynującą i regulatora ich poziomu w ustroju. W przypadku krótkotrwałej ekspozycji pełni funkcję ochronną gdyż „:unieruchamia” szkodliwe metale, ale nie ułatwia ich wydalania z ustroju.

Zanieczyszczenia metalami żywności:

• Środowiskowe (zanieczyszczenia gleby, atmosfery, wody

• Techniczne

• Nawozy sztuczne

• Pestycydy

• Aparatura

• Opakowania

• Naczynia

• Substancje dodatkowe

Z naczyń i opakowań mogą do żywności migrować:

• Cynk i glin ( przetrzymywania produktów o charakterze kwaśnym)

• Miedź ( części aparatury, naczynia)

• Żelazo ( uszkodzone powierzchnie ochronne)

• Cyna i ołów ( korozja puszek, lutowie)

• Chrom, ołów, kadm ( barwniki użyte do zdobienia naczyń)

Cynk

Pełni w ustroju funkcję aktywatora wielu enzymów m.in. oksydoreduktaz, dehydratazy węglanowej, karboksypeptydaz.

Przy dużym pobraniu cynk odkłada się w wątrobie, nerkach, gruczołach płciowych.

Źródła zanieczyszczeń:

• Przemysł hutniczy

• Spalanie węgla i stałych odpadów komunalnych

• Pestycydy

• Naczynia cynkowe lub ocynkowane

Oddziaływanie szkodliwe:

• Zatrucia ostre: działanie drażniące na błonę śluzową żołądka, powodujące wymioty, bóle brzucha i biegunkę, wysoka temperatura, leukocytoza

• Wysoki poziom cynku może wywołać niedobory Cu

• Wdychanie pyłów cynku wywołuje chroniczne schorzenie dróg oddechowych

Miedź

Bierze udział w procesach oksydacyjno- redukcyjnych, gdzie występuje jako koenzym. Reguluje metabolizm i transport żelaza w ustroju i jest aktywatorem wielu enzymów np. oksydazą cytochromowej

Oddziaływanie szkodliwe:

• Działanie drażniące na skórę

• Działanie drażniące oka (zapalenie spojówek)

• Owrzodzenie i zmętnienie rogówki

• Spadek poziomu hemoglobiny

• Uszkodzenie wątroby i nerek

Źródła zanieczyszczeń:

• Przemysł elektrotechniczny, gumowy, farbiarski, farmaceutyczny

• Kopalnie i huty miedzi

• Pestycydy

• Naczynia i urządzenia stosowane w przetwórstwie

Chrom

Oddziaływanie szkodliwe:

• Zatrucia ostre: wymioty, biegunka, skaza krwotoczna, martwica wątroby i kanalików nerkowych

• Zatrucia przewlekłe

• Związki pobierane z wdychanym powietrzem mogą wywołać zaburzenia układu oddechowego i krążenia, podrażnienie błony śluzowej

• Działanie alergizujące i drażniące (zapalenie skóry, egzemy, zapalenie oskrzeli)

• Skutki odległe

• Działanie mutagenne, embriotoksyczna i teratogenne (Cr⁶⁺⁾

Nikiel

Jest aktywatorem różnych enzymów. Odgrywa też istotną rolę w metabolizmie lipidów.

Mała toksyczność ostra

Toksyczność przewlekła

• Działanie alergizujące (egzemy pęcherzykowe rąk, pokrzywkowe i wypryskowe zapalenia skóry)

• Przy pobraniu inhalacyjnym dychawica i pylica płuc oraz choroby nowotworowe płuc i zatok przynosowych ( działa synergistycznie z benzo(a)pirenem)

Źródła zanieczyszczeń:

• Przemysł metalurgiczny, ceramiczny

• Spalanie węgla i paliw płynnych

• Preparaty grzybobójcze

• Niklowane naczynia i urządzenia

Selen

• Zatrucie ostre objawia się podwyższeniem temperatury ciała, podrażnieniem dróg oddechowych i oczu, przyspieszonym tętnem, wypryskami na skórze. Później może wystąpi zapalenie oddechowych obrzęk płuc, wypadanie owłosienia, ostra próchnica zębów, ślepota

• Narażenie przewlekłe- niedokrwistość, uszkodzenie mięśnia sercowego, ostra próchnica zębów, ślinotok, ślepota. Zespół tych objawów określa się jako selenowe( choroby alkaliczną)

Metal ten pokonuje barierę łożyskową i przechodzi do organizmu płodu. Uważany jest za czynnik teratogenny.

Fluor

• Zatrucie ostre- hipokalcemia, która może prowadzić do tężyczki. Ponadto może wystąpić osłabienie, kurcze dłoni i stóp, płytki oddech, drgawki

• Powstający z fluorków w żołądku fluor działa silnie drażniąco na błony śluzowe powodując wymioty i biegunkę

• W wyniku pobierania większych ilości fluoru dochodzi do fluorozy objawiającej się plamistością i ubytkami w zębach, zmianami w kościach długich i kręgosłupie oraz uszkodzeniem rdzenia pacierzowego

Toksyczne metale ciężkie

W organizmie człowieka występują także w ilościach śladowych metale, których rola biologiczna nie została dotąd wykazana. Są natomiast liczne dowody na ich toksyczne oddziaływanie na organizm, związane z m.in. ich tendencją do kumulowania się. Należą do nich: arsen, ołów, kadm, rtęć oraz glin.

Charakterystyczne cechy szkodliwych metali ciężkich

• Zdolność do kumulowania się w organizmie

• Powinowactwo do grup -SH białek ustrojowych

• Antagonizm w stosunku do biopierwiastków, który może polegać na:

• Konkurencyjności w stosunku do białek transportujących je przez błony komórkowe

• Konkurencji o miejsca aktywne w enzymach matalozależnych

• Współzawodnictwie w udziale różnego typu reakcji

Arsen

• Droga inhalacyjna- wydajność wchłaniania 40- 60 %, z przewodu pokarmowego 55- 95 %

• Nie ulega w ustroju kumulacji, ale wykazuje duże powinowactwo do grup -SH białka keratyny i jego stężenie w paznokciach i włosach może być 20- krotnie większe niż w innych tkankach

• Źródła zanieczyszczeń:

• Spalanie węgla

• Hutnictwo metali niezależnych

• Ścieki przemysłowe i komunalne

• Herbicydy

• Związki stosowane w hodowli zwierząt

Działanie toksyczne arsenu

• As₂O_3­ (arszenik)- największa toksyczność ostra: dawka śmiertelna 1-3 mg/kg m.c. Powoduje uszkodzenie żołądka i jelit (silne wymioty, biegunka, skurcze mięśni, obrzęk twarzy, zaburzenie czynności serca)

• ASH₃ (arsenowodór) wnika szybko do krwinek czerwonych i powoduje przejście hemoglobiny w methemoglobinę- niewydolność krążenia, uszkodzenie kory nadnerczy i OUN, dawka śmiertelna 100-150 mg. Zgon po kilku- kilkunastu dniach w wyniku uszkodzenia wątroby, nerek, śledziony.

• Toksyczność przewlekła- gorączka, bezsenność, brak łaknienia, powiększenie wątroby, uszkodzenie nerek, zaburzenia czynności serca, anemia, zmiany skórne (rogowacenie naskórka, nadmierna pigmentacja, zgorzel kończyn, choroba „czarnej stopy”)

Obie drogi narażenia na arsen wywołują nowotwory skóry, płuc, a także pęcherza, nerek i wątroby.

Wykład 9 5.12.2011

Ołów

Droga inhalacyjna- wydajność wchłaniania ok. 40% z przewodu pokarmowego ok. 10%, przy czym u dzieci do lat 8- nawet 50%. Żelazo, wapń i fosforany obniżają wchłanianie z diety.

Prawie cały wchłonięty ołów wiąże się z błonami erytrocytów, stąd przenika do innych tkanek. Najszybciej trafia do płuc, wątroby, serca i nerek, ale jest stąd także szybko wydalany. Najwolniej, ale na najdłuższy czas odkłada się w tkance kostnej. Połowiczny czas wydalania ołowiu z organizmu człowieka wynosi od 2 do 30 lat.

Działanie toksyczne ołowiu

• Zatrucie ostre:

• Kolka ołowicza (skurcze mięśni gładkich powodujące zaburzenia perystaltyki jelit), w przypadku dużych dawek- osłabienie, ból głowy, drżenie mięśniowe, halucynacje, drgawki, paraliż i śpiączka.

• Zatrucie przewlekła:

• Zaburzenia syntezy hemoglobiny (inhibicja enzymów biorących udział w biosyntezie hemu) i skracanie czasu przeżycia erytrocytów ( niedokrwistość)

• Uszkodzenie OUN (encefalopatia ołowicza), u dzieci trwałe zmiany charakteryzujące się opóźnionym rozwojem (zwiększona pobudliwość, drażliwość, osłabiona zdolność uczenia się i koncentracji, niezborność ruchowa)

• Neuropatia ołowicza przy wysokim i stosunkowo krótkim narażeniu

• Podwyższenie ciśnienia krwi

Brak wystarczających dowodów rakotwórczego działania ołowiu u ludzi., ale uznany jest on za czynnik prawdopodobnie rakotwórczy.

Tymczasowo tolerowane pobranie tygodniowe (PTWI) 0,025mg/ kg m.c.

Kadm

• Droga inhalacyjna- wydajność wchłaniania 50-80% (np. z dymu papierosowego), papierosowego przewodu pokarmowego- ok. 5%. Deficyt białka i wapnia w diecie może zwiększyć wchłanianie 3- krotnie, niedobór żelaza u kobiet- 2- krotnie

• Ok. 50% ustrojowego kadmu wiąże nerki i wątroba. Kadm uwalnia się z wątroby powoli w postaci kadmotioneiny i kumuluje się w nerkach. Okres połowicznego wydalania wynosi ok. 20 lat.

• Wydalany jest z moczem i kałem (przy przekroczeniu krytycznego stężenia w nerkach wydalanie z kałem może być większe niż z moczem)

Działanie toksyczne kadmu:

• Zatrucie ostre:

• Przy inhalacyjnym narażeniu ( zawodowym)- gorączka, ból gardła, trudności w oddychaniu, kaszel, zapalenie spojówek, obrzęk, zwłóknienie płuc

• Drogą pokarmową- wymioty, biegunka, bóle brzucha, uszkodzenie wątroby

• Toksyczność przewlekła

• Uszkodzenie nerek typu kanalikowego

• Schorzenia kości i osteomalacja, osteoporoza, choroba „itai itai”

• Choroba nadciśnieniowa

• Anemia

• Skutki odległa:

• Działanie teratogenne ( brak kości czaszki, wodogłowie, rozszczep warg i podniebienia

• Wczesny okres ciąży, uszkodzenie łożyska, śmierć płodu

• Późny okres ciąży, obniżenie spermatogenezy i ruchliwości plemników

• U osób narażonych inhalacyjnie większa częstotliwość występowania raka płuc

PTWI- 0,007 mg/kg m.c.

Rtęć

• Wchłanianie zależy od postaci i drogi pobrania, pary rtęci metalicznej pobrane inhalacyjnie- w 80%, rtęć metaliczna z przewodu pokarmowego- pokarmowego 0,01% dawki, związki nieorganiczne- ok. 10%, a metylortęć- ok. 95%

• Rtęć elementarna oraz metylortęć, ze względu na lipofilność, bardzo łatwo pokonują bariery krew/ mózg i krew/ łożysko. Okres połowicznego wydalania rtęci zdeponowanej w mózgu wynosi kilka lat.

• Hg²⁺ deponuje się w nerkach, gdzie wiąże się z matalotioneniną

• Wydalanie następuje z moczem i kałem

Działanie toksyczne rtęci

• Toksyczność ostra charakterystyczna jest dla związków nieorganicznych (HgCl₂, sublimat): metaliczny posmak w ustach, nudności, wymioty, biegunka, ostra niewydolność nerek, a później krążenia.

• Zatrucia przewlekłe metylortęcią:

• Uszkodzenie OUN, także u płodu ( zaburzenia umysłowe, nadpobudliwość, bezsenność, obniżenie inteligencji)

• Zaburzenia równowagi

• Zaburzenia mowy

• Głuchota

• Zapalenie dziąseł, rozchwianie i wypadanie zębów ( niebieskofioletowy rąbek na dziąsłach)

PTWI (nie obejmuje dzieci i kobiet w ciąży)- 0,004 mg/kg m.c.

Glin

Do organizmu człowieka glin dociera drogą pokarmową lub z wdychanym powietrzem. Pobrany drogą pokarmową wchłania się w ilości 0,1- 10%. Obecność cytrynianów ( soki cytrusowe) małe stężenie wapnia i magnezu w pitej wodzie zwiększa jego absorpcję, a obecność fosforanów- zmniejsza.

Zawodowe narażenie na wdychanie związków glinu powoduje bronchopneumopatię (przewlekły nieswoisty zespół oddechowy, miąższowe zwłóknienia płuc- pylica aluminiowa oraz odma opłucnowa)

Wydalany jest głównie z kałem ( w postaci fosforanów), z moczem, a także z mlekiem kobiet.

Część ulega jednak kumulacji w kościach, mózgu i wątrobie.

Działanie toksyczne glinu

• Kumulacja w kościach- zaburza proces mineralizacji kości, czego skutkiem może być osteomalacja i osteodystrofia.

• Kumulacja w mózgu- encefalopatia ( choroba Alzheimera?)

• Anemia mikrocytowa

• Hamowanie aktywności niektórych enzymów

• Schorzenia dróg oddechowych

Źródła glinu:

• Produkty spożywcze ( zioła, przyprawy, liście herbaty)

• Naczynia kuchenne i stołowe

• Substancje dodatkowe, środki spulchniające i przeciwzbrylające

• Leki, szczepionki ( encefalopatia podializacyjna)

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA)

Najgroźniejszy z WWA- benzo(a)piren

WWA stanowią liczną grupę związków o budowie pierścieniowej, charakteryzujących się zbliżonymi właściwościami fizykochemicznymi.

WWA są śladowymi składnikami pewnych naturalnych kopalin

Ich podstawowe źródło to procesy spalania:

• Naturalne- pożary lasów, wypalanie łąk

• Antropogeniczne- spalanie paliw, komunalne procesy spalania, dym papierosowy, motoryzacja

Toksyczność WWA

Badania na zwierzętach wykazały:

• Selektywne uszkodzenie niektórych narządów i układów ( nabłonka, szpiku kostnego, jąder, tkanki układu chłonnego i oddechowego)

• Działanie mutagenne

• Działanie rakotwórcze (nowotwory w miejscu podania i innych narządach)

• Działanie embriotoksyczne i teratogenne

Wymagania dotyczące zawartości WWA

• Produkty suszone bezprzeponowo i wędzone/ grilowane wg wymagań niemieckich- max 2 mikrogramy/kg (2ppb)

• Tłuszcze roślinne

• Niemcy- 25 mikrogramów/ kg

• Wielka Brytania- 2 mikrogramy/kg

• Hiszpania- 5 mikrogramów/ kg

Wykład 10 12.12.2011

Węglowodory chlorowane

Dioksyny i PcBs

Węglowodory chlorowane ( związki chloroograniczne)- pochodne alkanów, alkenów, cykloalkanów, benzenu, fenoli, bifenyli, trifenyli i in.

Ze względu na różną budowę mają odmienne właściwości fizykochemiczne i toksykologiczne.

Wspólne cechy węglowodorów chlorowanych:

• Dobra rozpuszczalność w lipidach

• Odkładanie się w tkankach organicznych bogatych w lipidy

• Duża odporność na detoksykację

• Duża trwałość w środowisku zewnętrznym

Dioksyny

Potoczna nazwa grupy organicznych związków chemicznych będących pochodnymi oksantrenu. Składają się one z dwóch pierścieni benzenowych połączonych przez dwa atomy tlenu oraz od jednego do ośmiu atomów chloru przyłączonych do pierścieni benzenowych

Każda z pochodnych nazywana jest kongenerem. Dla dibeznenodioli istniej 75 możliwych kongenerów a dla bardzo zbliżonego budową i charakterem debenzenofuranu 135.

Z 75-u dioksyny, 7 jest bardzo toksycznych. Najbardziej niebezpieczny jest 2,3,7,8- tetrachlorodibenzenodioksyna (TCDD) a z dibenzenofuranów 2,3,7,8- tetradibenzofuran (TCDF)

Zwierzę	LD50 -TCDD [mikrogram/kg masy ciała
Świnka morska	1
Małpa	70
Szczur	200
Pies	>300
Chomik	500

Całkowita toksyczność próbki określa się dodając zawartości poszczególnych dioksyny pomnożone przez odpowiadający im współczynnik toksyczności (TEF, ang. toxic equivalency factor)

W przypadku TCDD ma on wartość 1 a w przypadku innych dioksyny odpowiednio mniej np. -0,5, 0,01, 0,001

Otrzymuje się w ten sposób tak zwany równoważnik toksyczności, czyli TEQ (ang. toxic equivalency)

TEQ= [PCDD_i] x TEF_i + [PCDF_i] x TEF_i + [PCB_i] x TEF_i + ….

Dioksyny w niezamierzony sposób powstają w śladowych ilościach podczas różnych reakcji chemicznych prowadzonych w przemyśle oraz w trakcie spalania drewna i wszelkich związków organicznych.

Głównym źródłem dioksyny w środowisku naturalnym jest niekontrolowane spalanie odpadów komunalnych w piecach domowych, przestarzałych spalarniach bez oczyszczania spalin oraz spalanie odpadów na wolnym powietrzu.

Istotnym środkiem rozprzestrzeniania się dioksyny mogą być powszechnie używane produkty papierowe bielone chlorem, opakowania i jednorazowe środki higieny osobistej.

Toksyczność dioksyn

Największe zagrożenie ze strony dioksyn wiąże się z ich działaniem endokrynnym.

Ponieważ cząsteczka tych związków jest bardzo podobna do cząsteczki hormonów steroidowych, głównymi miejscami ich działania są męski i żeński układ rozrodczy, tarczyca, endometrium macicy, gruczoł mlekowy oraz inne organy.

Efekty działanie dioksyn

Mężczyźni:

• Obniżenie poziomu testosteronu

• Nowotwory jąder

• Zmniejszenie rozmiarów genitaliów

• Zaburzenia spermatogenezy

Kobiety:

• Zmiany hormonalne

• Obniżenie płodności

• Gruczolistość macicy

• Dysfunkcje jajników

Efekty działania dioksyn

• Trudności z zachodzeniem i utrzymaniem ciąży

• Bezpłodność

• Wady urodzeniowej (m.in. rozszczepienie kręgosłupa, niewykształceni mózgu)

• Zmiany w stosunku płci ( mniej urodzeń chłopców)

• Mniejsza zdolność uczenia się i koncentracji potomstwa ( zaburzenia funkcji tarczycy)

Inne skutki:

• Chlorakne- zapaleniowo- alergiczne zmiany skóry, głównie na twarzy i rękach, nie reagują na antybiotyki, mogą utrzymywać się do 10 lat i pozostawiają głębokie blizny.

• Hirsutyzm- występowanie nadmiernego owłosienia, owłosienia typu męskiego, nadmierna pigmentacja, zaburzenia systemu nerwowego

• Immunosupresja (hamowanie procesu wytwarzania przeciwciał i komórek odpornościowych)

• Zmiany metabolizmu tłuszczów

• Cukrzyca ( zmniejszona tolerancja glukozy)

• Działanie rakotwórcze

Podczas barbarzyńskich bombardowań Wietnamu w latach 1962-1971 Amerykanie niszczyli dżunglę środkiem chemicznym „orange Agent” zawierającym dioksyne TCDD, niszcząc świadomie środowisko. Lekarze wietnamscy stwierdzili u ok. 2 tysięcy byłych żołnierzy wiele objawów zatrucia.

Po zakończeniu nalotu urodziło się mnóstwo dzieci z różnymi wadami np. bez mózgu. Spośród 1241 byłych żołnierzy amerykańskich, którzy mieli do czynienia z „orange Agent” stwierdzono wzrost zachorowalności na choroby nowotworowe o 100%.

1974 r- awaria w zakładach chemicznych w Severso ( Włochy). Do atmosfery przedostały się pyły zawierające pośród innych składników TCDD. Ludność miasta została ewakuowana. W wyniku tego wypadku wiele osób zostało porażonych trądem chlorowym (Chlorakne).

1 czerwca 1997 roku Międzynarodowa Agencja do Badań nad Nowotworami uznała 2,3,7,8- TCDD za kancerogen typu A

Uważa się, że:

• Nie istnieją bezpieczne poziomy dioksyn, stężenia rzędu nawet kilku części na trylion mogą dokonywać zniszczeń w tkankach zwierząt i ludzi

• Niektóre spośród zdrowotnych skutków działania dioksyn pojawiają się przy poziomach, na jakie narażony jest w swym codziennym życiu. Wśród efektów niskostężeniowych są zmianami w układzie immunologicznym, zwiększona podatność na infekcję oraz anomalie w funkcjonowaniu tarczycy i wątroby

• Wyższe stężenia dioksyn prowadzą do uszkodzeń płodów, opóźnień w rozwoju dzieci, obniżenia poziomu męskich hormonów płciowych, zmian proporcji płci noworodków oraz do cukrzycy i/ lub raka.

Bezpieczną dzienną dawkę dioksyn WHO określiło na 1 pg- TEQ/ kg ciężaru ciała/dzień a maksymalnie na 4pg- TEQ/ kg ciężaru ciała. Dzień (0,004ng/kg/dzień)

Dawka na poziomie 10pg- TEQ/ kg/ dzień może spowodować kumulacje dioksyn w stopniu stymulującym znacznie zakłócenia układu endokrynnego wydzielania hormonów.

Działanie zmierzające do ograniczenia dioksyn w środowisku:

• Budowa spalarni odpadów komunalnych spełniających stosowne przepisy

• Recykling odpadów komunalnych (kolorowe pojemniki), akcje uświadamiające i edukacyjne na temat postępowania z odpadami komunalnymi (szkoły)

• Lokalne działania proekologiczne dotyczące postępowania z odpadami prowadzone przez samorządy terenowe ogranicza ilość produktów zawierających znaczną liczbę organicznych związków chloru np. papieru, impregnowanego drewna.

• Spaliny z nowoczesnych spalarni odpadów komunalnych- 0,05 ng- TEQ/m­³

• Spaliny z pieców domowych- 20ng- TEQ/m³

• Np. palący się śmietnik- 100ng- TEQ/m³

• Na terenach, gdzie wypalane są łąki i spalane odpady gospodarcze w piecach domowych zawartość dioksyn w roślinach liściastych sięga do 11 ng- TEQ/ kg, podczas gdy w produktach tych z terenów ekologicznych- 0,025-0,5 ng- TEQ/kg

Polichlorowane bifenyli (PCBs)

• Polichlorowane bifenyli są syntetycznymi cieczami bezbarwnymi, bladożółtymi lub ciemnobrązowymi o łagodnym zapachu węglowodorów PCBs są mieszaninami.

Zastosowanie

Dzięki trwałości w wysokich temperaturach, wysokimi stałymi dielektrycznymi oraz odpornością na działanie kwasów i zasad PCBs znalazły szerokie zastosowanie w transformatorach, dużych kondensatorach, jako wymienniki ciepła i ciecze hydrauliczne( układy zamknięte). Stosowane są również jako oleje smarne.

W USA i UK produkcję i sprzedaż ograniczono do niżej chlorowanych PCBS z przeznaczeniem do stosowania wyłącznie w układach zamkniętych.

PCBS w środowisku

• Gromadzą się w środowisku, szczególnie w osadach dennych zbiorników wodnych. W osadach dennych Morza Bałtyckiego stężenie PCBS wynosi 6-1400 mg/kg.

• Jako związki litofilne są bardzo trwałe w środowisku i przechodzą w łańcuch pokarmowy

Drogi pobrania

W środowisku przemysłowym PCBS są wchłanianie w drogach oddechowych i przez skórę.

PCBS w żywności

Najwyższe stężenia PCBS stwierdza się w żywności pochodzenia zwierzęcego zwłaszcza w rybach, tłuszczach, jajach i mięsie, a najniższe w warzywach i owocach.

Ryby i ich przetwory zawierają najwięcej PCBS. Wysokie stężenie tych związków w wątrobie dorszy bałtyckich , wynoszące 0,83- 16mg/ kg były przyczyną zakazu ich przetwarzania a Polsce.

Dopuszczalny poziom PCBS w wątrobie ryb wynosi 5mg.kg. w Polsce średnie pobranie PCBS z rybami oszacowano na 16-40 mg/osobę a maksymalne pobranie na 110-260 mg/osobę.

W Polsce w mleku krowim i maśle średnie stężenie tych związków wynosi odpowiednio 2 i 40 mg/kg, podczas gdy w Niemczech 31,8 mg/kg tłuszczu mleka.

Grupę szczególnego ryzyka stanowią niemowlęta karmione mlekiem matki. W Plsce pobranie oszacowane na 2,8mg/kg/ dzień

Toksyczność PCBs

Zatrucie ostre- trądzik chlorowy ( Chlorakne- zaskórniki i torbiele na skórze twarzy, klatki piersiowej i pleców, przebarwieniem skóry oraz utrata włosów na twarzy i klatce piersiowej

Do innych objawów ostrego zatrucia PCBS, należy powiększenie tarczycy, zapaleniem oskrzeli, uszkodzenie wątroby, upośledzenie odporności, wzrost podatności na choroby infekcyjne oraz zaburzenia miesiączkowania.

U noworodków, pochodzących od kobiet zatrutych PCBS, obserwowano obniżoną masą urodzeniową, przebarwienia skóry, przerost dziąseł, wytrzeszczenie oczu, upośledzenie procesu mineralizacji kości czaszki, obrzęk twarzy.

Badania na zwierzętach wykazano działanie rakotwórcze i neurotoksyczne.

Pestycydy ( łac. Zwalczać plagi)

Są to substancje pochodzenia naturalnego lub syntetycznego wykorzystywane w ochronie roślin przed szkodnikami, chorobami i chwastami, a także do zwalczania pasożytów zwierząt hodowlanych

Stosowanie pestycydów opiera się na wykorzystaniu ich toksycznych właściwości w stosunku do gatunków biologicznych uznanych za szkodliwe.

Podział z zależności od kierunku zastosowania i sposobów działania:

• Zoocydy- do zwalczania szkodników zwierzęcych

• Fungicydy- środki grzybobójcze

• Herbicydy- do chwastów

Możliwość zastosowania pestycydów zrewolucjonizowała gospodarkę rolną i przyniosła olbrzymie korzyści. W miarę upływu lat i postępu wiedzy wynikły jednak pewne problemy związane z:

• Powolnym zanikaniem niektórych pestycydów prowadzącym do kumulacji w środowisku i organizmach ludzi i zwierząt

• Wytworzeniem się oporności licznych szczepów i ras szkodników

• Szkodami powstałymi w wyniku braku rozeznania zagrożenia ze strony pestycydów w pierwszym okresie ich stosowania (zniszczenie wielu gatunków zwierząt i dzikiego ptactwa)

Substancje stosowane jako pestycydy powinno cechować:

• Selektywność toksyczności (duża toksyczność wobec szkodników i mała wobec pozostałych organizmów)

• Duża podatność na degradację

• Brak tendencji do biokumulacji w organizmach roślinnych i zwierzęcych

• Mobilność w środowisku

Pestycydy mogą wnikać do organizmu człowieka przez drogi oddechowe, układ pokarmowy oraz przez skórę i stanowią:

• Zagrożenie bezpośrednie- dla osób stykających się z nimi przy produkcji, obrocie lub stosowaniu ( zatrucia ostre i przewlekłe)

• Zagrożenie pośrednie, które dotyczy całej populacji i związane jest z możliwością skażenia tymi środkami wszystkich elementów środowiska naturalnego ( zatrucia przewlekłem często ze skutkami odległymi)

Czynnikami rzutującymi na wielkość narażenia są:

• Toksyczność i właściwości fizyko- chemiczne substancji aktywnej

• Technologia pracy związana z formą i sposobem stosowania pestycydów

Dla każdego pestycydu ustala się;

• Okres karencji, tj., czas, po jakim pestycyd zostaje w środowisku rozłożony do substancji niestanowiących zagrożenia toksykologicznego

• Najwyższy dopuszczalny poziom pozostałości.

Podział wynikający z budowy chemicznej:

• Pestycydy organiczne, obejmujące głownie

• Estry kwasów fosforowych

• Chloropochodne związków alifatycznych i aromatycznych

• Pochodne kwasu karbaminowego

• Pochodne kwasu

• Pestycydy nieorganiczne

Pestycydy chloroograniczne

Stosowane są jako insektycydy. Charakteryzują się:

• Dobrą rozpuszczalnością w tłuszczach

• Powinowactwem do lipidów

• Odpornością na detoksykację

• Długa trwałością w środowisku naturalnym

DDT( dichlorodifenylotrichloroetan)

Znany pod nazwa handlową Azotox, Ditox, tritox.

Paul Muler- odkrywca insektobójczego działania DDT (1939r) otrzymał za tp Nagroź Nobla w 1948 roku.

W latach 60 XX wieku ograniczono jego produkcję i zastosowanie. W Polsce zakaz stosowania preparatów preparatów DDT w rolnictwie wydano w 1973 roku.

Obecnie DDT produkuje się jeszcze w USA, Francji i Indiach, głównie na potrzeby krajów rozwijających się (Indie)

Metabolizm DDT

DDT DDE

|

|

DDP

|

|

DDA

Źródłem DDT w racji pokarmowej są

• Mięso- najwięcej

• Mleko

• Ryby

Toksyczność pestycydów chloroorganicznych:

• Przenikają wszystkie bariery biologiczne

• Działanie neurotoksyczne- niektóre, m.in. DDT są inhibitorami enzymów cyklu oddechowego i przemiany węglowodanowo- fosforanowej. Efektem tego może być niedotlenienie tkanki mózgowej

• Działanie mutagenne i rakotwórcze (m.in. DDT ilindan), inne z tej grupy są embriotoksyczne i teratogenne

• Działanie endokrynne

• Działanie immunosupresyjne

WYKŁAD 11 19.12.2011

Pestycydy fosforoorganiczne

Insektycydy stosowane najczęściej w formie estrowej. Stanowią najliczniejszą grupę spośród pestycydów. Ich zastosowanie pozwoliło na ograniczenie stosowania pestycydów chloroorganicznych, środki te nie wykazują dużej trwałości w środowisku i nie kumulują się.

Do organizmu człowieka mogą wnikać wszystkimi drogami, łatwo rozprzestrzeniają się i dobrze rozpuszczają w tłuszczach.

Działanie toksyczne

Polega na fosforyzacji centrum aktywnych esterazy choinowych, enzymów rozkładających acetylocholiny do choiny i kwasu octowego.

Gromadzenie się acetylocholiny prowadzi do zaburzeń funkcjonowania układu parasympatycznego. Śmierć następuje na skutek porażenia mięsni oddechowych lub centralnego ośrodka oddechowego.

Objawy przy zatruciach ostrych zależy od drogi wniknięcia.

Objawy mają charakter muskarynowe i leczenie zatrucia polega na podawaniu atropiny.

Pochodne kwasu karbaminowego

Stosowane są jako środki ochrony roślin, a także w medycynie weterynaryjnej przeciw ektopazożytom u zwierząt.

Po wchłonięciu do organizmu ulęgają szybkim przemianom w miejscu działanie i wydalane są z moczem w postaci glukuronianów lub esterosiarczanów. Nie kumulują się.

Są inhibitorami esterazy, esterazy tym także choinowych.

Syntetyczne piretroidy

• Estry kwasów chryzantemowych z alkoholami. Naturalne wykazują niską trwałość fotochemiczną, dlatego do celów praktycznych otrzymywane są syntetycznie

• Niektóre ich metabolity są dla ssaków bardziej toksyczne niż substancje macierzyste, ale o niewielkim znaczeniu toksycznym

• Nie kumulują się

Fumiganty

Insektycydy, które w temperaturze pokojowej występują w stanie gzowym, stosuje się je w pomieszczeniach zamkniętych.

Wśród najczęściej stosowanych w Polsce są:

• Bromek metylu- do dezynfekcji zbóż, produktów zbożowych, Suszów owocowych i warzywnych. Jego obecność może wpłynąć na obniżenie poziomu metioniny i histydyny

• Cyjanowodór- stosowany jest zwykle do gazowania pustych pomieszczeń. Pomieszczeń szklarniach powodował uszkodzenie roślin

• Fosforowodór- do zwalczania wołka zbożowego. O organizmach żywych ulega utlenieniu do fosforanów. Ma niewielkie znaczenie toksykologiczne dla człowieka.

Pochodne kwasu ditokarbaminowego

Stosowane jako Fungicydy

Wnikają do organizmu przez przewód pokarmowy i układ oddechowy. Wykazują działanie wolotwórcze i gromadzą się w gruczołach płciowych.

Zatrucie ostre tiuramem możliwe po spożyciu alkoholu.

Ziram może wytworzyć w żołądku ssaków nitrozodimetyloaminy (NDMA).

Przy narażeniu zawodowym zaznacza się postępujące uszkodzenia wątroby, mięśnia sercowego.

Inne Fungicydy

Związki benzymidazolowe należy do V klasy toksyczności i zastępują związki metylortęciowe.

Związki siarki (SO­₂)- działają powierzchniowo i nie stanowią większego problemu toksykologicznego. Związki miedzi, miedziany- stosuje się je od dawna także w celu wzmocnienia grzybobójczego działania innych środków syntetycznych.

Preparaty metylortęciowe stosowano do zaprawy ziarna. Wycofano je.

Herbicydy

• Środki chemiczne działające selektywnie niszczące jedne rośliny nie uszkadzając drugich

• W Polsce stosuje się też związki z grupy kwasu karbaminowego

• Trwałość herbicydów w glebie wynosi na ogół kilkanaście m-cy. Ulegają rozkładowi przy udziale drobnoustrojów.

Profilaktyka zatruć pestycydami

• Ścisłe przestrzeganie przez użytkownika zaleceń dotyczących obchodzenia się z danym środkiem

• Przy stosowaniu pestycydów muszą być brane pod uwagę warunki atmosferyczne aktualnie panujące i ścisłe przestrzeganie okresu karencji

• Zastosowanie odpowiedniej odzieży ochronnej chroniącej skórę, oczy, drogi oddechowe

• Powinny być przetrzymywane w odpowiednich, dobrze oznakowanych opakowaniach.

Pozostałości środków farmaceutycznych

W produkcji zwierzęcej stosuje się liczne środki i preparaty farmaceutyczne w celu:

Stosowane w celu:

• zapobiegania chorobom zwierząt

• leczenie zwierząt

• stymulacja wzrostu

• działanie na psychikę zwierząt (uspokajają , dopingują)

Szczególnie duże zastosowanie tych środków ma miejsce przy chowie wielostadnym, który sprzyja rozwojowi określonych chorób.

Zwierzęta hodowlane na dużą skalę otrzymują:

• syntetyczne witaminy,

• enzymy ułatwiające trawienie i szybsze przyswajanie skł. Odżywczych

• środki uspokajające (transport)

• antybiotyki

• związki arsenu zwalczające różne choroby i poprawiające efektywność tuczu

• hormony zmniejszające spożycie paszy a zwiększające przyrost masy.

ANTYBIOTYKI- związki pochodzenia naturalnego wytwarzane przez drobnoustroje oraz uzyskiwane na drodze chemicznej lub mikrobiologicznej modyfikacji związków naturalnych, wykazujące organizmów stosunku do komórek organizmów jedno- organizmów wielokomórkowych działanie cytostatyczne lub cytobójcze.

Związane jest ono organizmów działaniem na ich:

• układy enzymatyczne

• biosynteza białka lub kwasów nukleinowych

• ściany komórek bakterii

Reakcje uboczne przy stosowaniu antybiotyków:

• reakcja uczuleniowa, niezależna od dawki, wywołana głownie przez penicyliny i aminoglikozydy, mające niekiedy postać wstrząsu anafilaktycznego

• bezpośrednie objawy toksyczne ( hepato-, nefro-, neurotoksyczne, uszkodzenie szpiku kostnego, tkanki kostnej organizmów zębowej)

• dysbakterioza ( zaburzenia biocenozy przewodu pokarmowego, na skutek zahamowania wzrostu niektórych mikroorganizmów)

• powstawanie organizmów narastanie oporności drobnoustrojów saprofitycznych organizmów chorobotwórczych na antybiotyki.

TOKSYCZNOŚĆ ANTYBIOTYKÓW- najbardziej toksyczne są antybiotyki hamujące biosyntezę kwasów nukleinowych, bo działają w równej mierze na drobnoustroje jak i na ludzi. Są to antybiotyki Polifenowe, polipeptydowi i większość antybiotyków przeciwnowotworowych.

Mniej szkodliwe są te, które hamują biosyntezę białka, która u ludzi przebiega nieco inaczej niż u drobnoustrojów. Działanie także mają tetracykliny, makrolidy.

Najmniej toksyczne są penicyliny, hamują biosyntezę ściany komórkowej

Antybiotyki (oporność)- czyli niepodatność drobnoustrojów chorobotwórczych na dany specyfik, wywołana często przez ten sam środek, a czasem przez inny antybiotyk w stosunku do danego- oporność krzyżowa.

Czasem przekazywana jest przez bakterie antybiotykooporne bakteriom antybiotykowrażliwym- oporność zakaźna.

Makrolidy- antybiotyki o właściwościach bakteriostatycznych i słabej przenikalności przez błony biologiczne. Łatwo wchłaniają się do narządów miąższowych. Działają na bakterie gram dodatnie i niektóre gram ujemne.

W weterynarii stosowane są do leczenia chorób zakaźnego zapalenia wymion i krów.

Tyrozyna stosowana tylko w leczeniu zwierząt może wywołać oporność ksylową wobec antybiotyków makrolidowych.

Penicyliny- antybiotyki wytwarzane przez grzyby z gatunku pędzlaków. Z naturalnie występujących penicylin F, G, X, K w lecznictwie stosuje się penicylinę G zwaną benzylopenicyliną. Wywołują często alergie objawiające się zmianami skórnymi i zmianami we krwi. Może wystąpić wstrząs anafilaktyczny. W weterynarii penicyliny stosuje się w leczeniu zapalenia wymion u krów ( mastitis).

Środek ten przechodzi do mleka i może utrzymywać się w nim nawet 9 dni. Krótkotrwała pasteryzacja nie inaktywuje go, dopiero ogrzewanie mleka przez 20 minut powoduje jego redukcję o 5-20%. Obecnie penicyliny w mleku utrudniają jego przerób (kwaszenie_ a po jego spożyciu mogą u niektórych osób występować reakcje skórne.

Polieny- antybiotyki przeciwgrzybiczne. Lecznictwie ludzi i zwierząt stosowana jest nystatyna i pimarycy. Nie wykazano ich działanie alergizującego, ani wywołującego antybiotykooporność. Niekiedy u ludzi leczonych wywoływały wymioty.

Nystatyna nie wchłania się z przewodu pokarmowego. W niektórych krajach dozwolona jako środek konserwujący stosowany tylko na powierzchnię serów twardych.

Tetracykliny- antybiotyki stosowane w lecznictwie ludzi i zwierząt, także jako środki przyspieszające wzrost zwierząt.

Wykazują działanie hepato- i neurotoksyczne. Większe dawki mogą wywołać uszkodzenie i niewydolność wątroby.

Odkładają się w kościach płodu i noworodka i mogą mieć wpływ na mineralizację kości. Odkładają się także w postaci kompleksu tetracykinowo- wapniowo- fosforanowego u dzieci, co przejawia się m.in. szarobrunatnym przebarwieniem zębów i ich większą podatnością na próchnicę.

Wywołują antybiotykooporność krzyżową w stosunku do innych antybiotyków tej grupy i chloramfenikolu. U osób zatrudnionych w chlewach, oborach i zakładach mięsnych często obserwuje się antybiotykooporność gronkowca złocistego.

Przechodzą do mleka (80% ilości z osocza) i do jaja. W jajach kurzych zanik podawanej OTC występowała po 5-6 dniach w zależności od dawki i czasu podawania, w jajkach po obróbce ubywało tylko 10% zawartości. Pasteryzacja nie niszczy tetracykliny w mleku a jedynie ogrzewanie w temperaturze 121⁰ w autoklawie.

Jednym z najbardziej toksycznych antybiotyków jest chloramfenikol, o szerokim spektrum działania w stosunku do gram dodatnich, gram ujemnych i riteksji (pasożyty wewnątrzkomórkowe chorobotwórcze). Bardzo dobrze wchłania się z przewodu pokarmowego (80%), bardzo łatwo przenika barierę krew- mózg i krew- łożysko i kumuluje się w organizmie noworodków. Przechodzi również do mleka matki.

Wykazuje działanie hepatostatyczne i działa toksycznie na krwiotwórczą czynność szpiku. Nie wolno go stosować u kobiet w ciąży, u małych dzieci. Został zaliczony przez IARC do związków rakotwórczych.

Nie wolno stosować go w weterynarii i jego obecność w żywności jest niedopuszczalna.

W krajach Unii obowiązuje zarządzenie w którym podano zasady podziału środków weterynaryjnych na cztery kategorie:

• substancje farmakologiczne, dla których zostały wyznaczone najwyższe dopuszczalne pozostałości (MRL)

• leki tzw. bezpieczne, dla których nie jest konieczne wyznaczanie MRL

• substancje farmakologiczne dla których przyjęto tymczasowe wartości MRL

• leki wycofane ze stosowania u zwierząt żywnościowych, gdyż każda pozostałość stanowi zagrożenie dla człowieka.

Substancje hormonalne- ich stosowanie estradiolu produkcji zwierzęcej datuje się od 1939 roku kiedy to stwierdzono zwiększoną zawartość tłuszczu w narządach wewnętrznych i mięśniach drobiu. W wyniku pozajelitowego podawania benzoesanu estradiolu tj. żeńskiego hormonu płciowego. Wyniki badań dały podstawę do stosowania w produkcji zwierząt rzeźnych różnych preparatów hormonalnych o działaniu anabolicznym (zwiększającym masę), zwłaszcza estrogenów. Stosowano je u zwierząt młodych jako dodatki do pasz. Przyrost masy ciała tych zwierząt był 10-40% większy niż w przypadku zwierząt kontrolnych.

Związki anaboliczne - które mogą występować w produktach zwierzęcych można podzielić na:

• Pozostałości estrogenów, gestagenów, androgenów, produkowanych za życia zwierzęcia przez jego gruczoły dokrewne

• Pozostałości naturalnych egzogennych sterydów podawanych w paszy - pozajelitowo

• Pozostałości ksenobiotycznych zw. anabolicznych podawanych w paszy pozajelitowo

Przy prawidłowym stosowaniu naturalnych hormonów sterydowych ich pozostałości w produktach zwierzęcych są mniejsze od poziomu który występuje w mięsie buhajów czy krów ciężarnych. Mięso pochodzące od zwierząt traktowanych takimi antybiotykami jest chudsze i przy prawidłowym stosowaniu tych środków nie powinno być szkodliwe.

Syntetyczne stilbeny jak: dietylostilbenstrol (DES), heksoestrol, dieenestrol są bardzo wolno metabolizowane w organizmie zwierząt. Są to preparaty o silnej aktywności estrogennej.

DES bardzo łatwo wchłania się z przewodu pokarmowego, a wydalany jest głównie z moczem, po częściowym metabolizowaniu przez hydroksylację.

Stwierdzono, że DES jest rakotwórczy dla wielu gatunków zwierząt i dla człowieka.

Badanie epidemiologiczne wykazały, że w przypadku kobiet ciężarnych wywoływał nowotwory pochwy lub szyjki macicy u ich córek.

Wykazano też jego działanie mutagenne i kancerogenne, polegające na m.in. wywoływaniu zmian w cyklu rozrodczym nawet w trzecim pokoleniu.

Spożywanie żywności zawierającej pozostałości substancji hormonalnych może prowadzić do zaburzeń gospodarki hormonalnej organizmu:

• Zaburzeń funkcjonowania organów płciowych u mężczyzn

• Nadmiernego i przedwczesnego dojrzewania płciowego dziewcząt

• Zaburzeń cyklu miesiączkowego

• Zakłóceń funkcjonowania innych gruczołów wydzielania wewnętrznego

Hormon wzrostu- somatotropina bydlęca (BST), produkowana przez przysadkę mózgową. Stosowana u bydła podnosi mleczność krów o ok. 20%. Działa po podaniu przez iniekcję, ponieważ w przewodzie pokarmowym rozkłada się pod wpływem enzymów. Naturalna może wytwarzać ryzyko przenoszenia BSE.

WYKŁAD 12 9.01.2012

1. AZOTANY I AZOTYNY

• Rośliny roślinnego nieprawidłowo nawożone:

• produkty spożywcze pochodzenia,

• pasze-> zwierzęta -> mleko -> mięso -> produkty mięsne i mleczne.

• Azotany:

• mają niewielką toksyczność i są wydalane w dużej ilości z moczem w postaci niezmienionej (90%).

• Mogą one łatwo ulegać redukcji do azotynów pod wpływem:

• enzymów wytwarzanych przez wiele rodzajów bakterii, które mogą bytować w produktach spożywczych oraz zasiedlać przewód pokarmowy zwierząt i ludzi (np. Coli, Bacillus).

• W produktach spożywczych redukcja azotanów do azotynów może zachodzić w warunkach ograniczonego dostępu tlenu, w wyniku wykorzystania tlenu z jonów azotanowych do oddychania wewnątrzcząsteczkowe.

Wszystkie te procesy powodują powstanie NO₂^- (azotynów)methemoglobinemia

• Azotyny:

• Toksyczne na skutek właściwości utleniających:

• Zatruci ostre => utlenianie żelaza hemowego Fe2+ do Fe3+ i powstawanie methemoglobiny, która traci zdolność odwracalnego wiązania tlenu i dostarczania go do tkanek. Methemoglobinemia (niedotlenienie organizmu, osłabienie, ciemna czekoladowa krew, przy stężeniu MetHb większym niż 75% - śmierć w skutek niedotlenienia i uduszenia. Przy zatruciu ostrym - dużo witaminy C podawać!

• Zatrucie przewlekłe:

• unieczynnianie także innych biologicznie czynnych substancji w organizmie m. In. Enzymów żelazozależnych (np. cytochormu P-450)

• utleniając karoten i witaminę A w spożytym pokarmie obniżają wartość biologiczną tych składników

• stymulują oksydację kwasów tłuszczowych

• utleniające działanie w stosunku do grup -SH białek powoduje ich mniejsze wykorzystanie

• zaburzenia metabolizmu jodu (czynnik wolotwórczy) => obniżenie przyswajania jodu

• Nadmierne wydalanie chlorków -> alkaloza, hipochleremia,

• Azotyny są prekursorami nitrozoamin - związków o działaniu kancerogennym

• ŹRÓDŁA jonów azotanowych III

• Przetwory mięsne, z peklowania, mogą być pozostałości regulowane prawnie. 50-250 mg/kg

• Ziemniaki, warzywa - duże spożycie!

• ŹRÓDŁA jonów azotanowych V

• Warzywa i ziemniaki

• Woda:

• Jony przekształcają się w jony anionowe a te wbudowywują się w białka roślinne!

• Po pobraniu jonów azotanowych V działa reduktaza azotanowa po przekształcaniu do azotanowych III - reduktaza azotynowa.

Dlatego woda wodociągowa przed podaniem do picia musi być uzdatniania. Dopuszczalna zawartość w wodzie:

• Azotany => 50mg/dm³

• Azotyny => 0,5mg/dm³

• KUMULACJA NO3^- w ROŚLINACH

• Gdy roślina nadąża z biotransformacją nadmiernie pobranych azotanów V do azotanów III

• Wpływ na kumulację azotanów:

• nawozowe 30%. Podział warzyw na zdolność do ich kumulowania:

• wysoka zawartość: kapusta chińska, sałata, kapusta biała, rzodkiewka, rabarbar

• średnia zawartość: kalafior, kalarepa, marchew, seler, cukinia

• mała zawartość: groszek, ziemniaki, czosnek, papryka

• Zielona sałata i lodowa (regulowane przez UE)

• Rośliny młode (nowalijki) - intensywnie pobierają ale nie mogą przetransportować tyle, wzrasta więc kumulacja zwłaszcza podczas przetrzymywania w glebie.

• warunki klimatyczne 25%

• glebowe 20%

• okres uprawy 15%

• czynniki genetyczne 10%

• Np. brak Mo spada aktywność reduktaz, obecność innych makro i mikroelementów

• dostęp słońca , gwarantuje fotosyntezę, zmniejsza biotransformację

• azotanów V, zatem w większym nasłonecznieniu kumuluje się więcej azotanów.

• Opady! Gdy maleje pobranie azotanów V (wypłukiwanie z warstw powierzchniowych do głębszych)

• produkty szklarniowe zawierają więcej azotanów V przez intensywne nawożenie

• ADI: NaNO₃ = 5mg/kg m.c., NaNO₂ = 0,2 mg/ kg m.c. / dzień

3) N - NITROZOAMINY:

• Powstają w wyniku nitrozowania związków chemicznych zawierających II i III-rzędowe grupy aminowe. W pewnych warunkach prekursorami mogą być I-rzędowe aminy i IV rzędowe zasady aminowe: substancje zawierające grupę amidową lub azot w pierścieniu heterocyklicznym

• CZYNNIKIEM NITROZUJĄCYCYM => są rożne pochodne kwasu azotowego III których źródłem są azotany i azotyny.

• CZYNNIKI NITROZOWANYM są aminokwasy, białka, peptydy, aminy, a także niektóre zanieczyszczenia ksenobiotyczne żywności (antybiotyki, pestycydy, alkaloidy tytoniu)

• Katalizatory reakcji nitrozowania:

• Mikroorganizmy => enterokoki i pleśnie

• PH => optimum 3-4

• Temp. => szybkość reakcji zwiększa się w miarę podnoszenia temp., szczególnie powyżej 100^oC

• Jony halogenkowe (J > Br > Cl). Ich działanie zależy od pH. Przy pH 4,5-5 działają hamująco.

• Formaldehyd np. w dymie wędzarniczym

• Tiocyjaniany

• Związki karbonylowe, kwas solny i detergenty

• Inhibitory => są to związki które wykazują działanie przeciwutleniające przez co usuwają czynnik nitrozujący, redukując go do tlenku azotu:

• Kwas askorbinowy i askorbiniany

• Polifenowe (tanina) - związki fenolowe

• Tokoferole

• Na_sSO₃

• glutation

• tanina

• siarczyn sodu i jego pochodne

• gallusan propylu

• palimtynian askorbylu

• działanie nitrozoamin:

• bardzo szybko się wchłaniają z przewodu pokarmowego

• ich metabolizm zachodzi głównie w wątrobie, a także w nerkach, płucach i przewodzie pokarmowym. Metabolity ulegają sprzężeniu z kwasem glukuronowym lub siarkowym i są wydalane z moczem.

• Zbadano, że związki te są zdolne do pokonywania bariery łożyskowej, a z krwi przenikają także do mleka samic, a w przypadku ptaków do jaj.

• Toksyczność => W badaniach na zwierzętach stwierdzono działanie kancerogenne. Najbardziej aktywne związki wywoływały uszkodzenia w miejscu kontaktu ze:

• Skóry

• Płuc (układ oddechowy, z dymem papierosowym)

• Narządów wewnętrznych ( żołądek, wątroba ) - dostają się z układu pokarmowego. Głównie wątroba narażona na działanie metabolitów.

• Nitrozoaminy w żywności:

• Produkty białkowe, których mogą występować prekursory aminowe. Zalicza się tu ryby, mięso i produkty mięsne, mleko i produkty mleczne

• Ryby => W rybach powstają podczas wędzenia. Dlatego lepsze grillowanie, gdy ryby są dobrze przyprawione, bo przyprawy mają dużo związków fenolowych.

• W wyrobach mięsnych dostarczają ich procesy peklowania

• Wśród mlek największa zawartość oznaczono w mleku w proszku

• A wśród serów najwięcej jest w serach podpuszczkowych

• Zawarte są również w słodzie, powstają w nim podczas jego suszenia. Ale piwo ma dużo polifenoli więc zaleca się grillowanie w obecności piwa.

• Inne źródła:

• Dym papierosowy => największe zagrożenie dla biernych palaczy

• Leki i kosmetyki.

• NAJBARDZIEJ SZKODLIWE N- NITROZOAMINY:

NDMA: nitrozodimetyloamina: wędzone ryby, surowe ryby, piwo, mleko w proszku

NDEA - nitrozodietyloamina

WYKŁAD 13 16.01.2012

Mykotoksyny w żywności

Z obecnością mikroorganizmów w produktach spożywczych wiąże się:

• Zachodzenie niepożądanych zmian będących wynikiem procesów gnilnych , fermentacyjnych itp.

• Tworzenie produktów metabolizmu ( jadów wywołujących zatrucia pokarmowe- intoksykacje

• Powodowanie zachorowań wywołanych przez skażenie bakteriami chorobotwórczymi

• Wywoływanie chorób zakaźnych przez bakterie i wirusy chorobotwórcze ( toksykoinfekcje)

• Udział w procesie tworzenia i produkcji substancji toksycznych (aminy, azotany)

Zatrucia pokarmowe- to ostre i gwałtowne dolegliwości żołądkowo- jelitowe objawiające się zwykle biegunką i wymiotami. Występują w stosunkowo krótkim czasie po spożyciu żywności skażonej drobnoustrojami lub trującymi substancjami chemicznymi

Intoksykacja pokarmowa- rzeczywiste zatrucia pokarmowe, występujące po spożyciu żywności zawierającej toksyny bakteryjne,. Do intoksykacji pokarmowej zalicza się m.in. zatrucia toksynami produkowanymi przez Clostridium botulinum i enterotoksyną gronkowcową produkowana przez Staphylococcus aurelus.

Toksykoinfekcja pokarmowa- zatrucie pokarmowe typu zakaźnego, wywołane wtargnięciem do organizmu człowieka wraz z żywnością żywych drobnoustrojów, a czynnikiem patogennym są składniki budujące komórkę bakteryjną. Należą tu zatrucia wywołane przez bakterie z rodziny: Enterobacteriaceae, głownie pałeczki z rodzaju Salmonella, Shigella, Eschericha, Proteusz, Pseudomonas i Aeromonas.

Grzyby ( pleśnie)- to organizmy cudzożywne ( saprofity), przy czym niektóre żyją na różnych substratach, substratach inne tylko na określonych, jedne rodzaje grzybów powodują psucie się produktów spożywczych, bez innych szczególnych następstw poza stratami żywności.

Inne wytwarzają produkty metaboliczne, które są toksyczne dla innych organizmów.

Tworzenie mykotoksyny jest największym niebezpieczeństwem wynikającym z obecności na produktach spożywczych.

Mykotoksyny mogą być magazynowane tylko w grzybni- endotoksyny, lub mogą dyfundować do środowiska (paszy żywności)- egzotoksyny

W przypadku egzotoksyn produkty porażone pleśnią pozostają szkodliwe nawet po usunięciu grzybni.

Obecnie znanych jest około 220 gatunków pleśni, które w sprzyjających warunkach wytwarzają toksyny.

Zasadniczo mykotoksyny mogą być we wszystkich produktach żywnościowych i paszach, na których doszło do rozwoju pleśni lub które są wyprodukowane ze spleśniałych surowców.

Czynnik decydujące o rodzaju i ilości nagromadzonych mykotoksyny:

• Gatunek i szczep pleśni

• Mikroorganizmy towarzyszące

• Rodzaj środowiska w tym pH

• Temperatura wzrosty

• Aktywność wodna

• Potencjał redox

• Stadium rozwoju pleśni

Alfatoksyny- wytwarzane przez gatunki ASP. flavus i ASP. Parasticus, które najkorzystniejsze warunki rozwoju znajdują się w ciepłym i wilgotnym klimacie ( kraje tropikalne)

Są odporne na procesy ogrzewania i pasteryzacji i nie stabilne gdy wystawiane są na działanie światła, promieniowania UV i powietrza.

Występują głównie w takich produktach jak: orzechy, nasiona roślin strączkowych, świeże i suszone owoce i warzywa, zboża, niekiedy przyprawy i używki.

Najbardziej bywają zanieczyszczone pasze ok.105% alfatoksyny B_1­ pobranej z paszą przechodzi do mleka w postaci metabolitu M₁ i wytrzymuje dalszy proces przetwórczy do mleka. Ponadto aflatoksyna B₁ może także kumulować się w jajkach i mięsie zwierząt karmionych skażoną paszą.

Toksyczność:

• Toksyczność ostra, rzadko spotyka u ludzi, ale na 403 przypadki ostrej aflatoksykozy zanotowanej w Indiach, 113 było śmiertelne

• Alfatoksyny atakują najczęściej wątrobę ( hepatotoksyczność), a poza nią mogą powodowa zmiany krwotoczne nerek, trzustki, śledziony oraz obrzęk mózgu

Ponadto wykazują:

• Działanie mutagenne

• Działanie rakotwórcze

14

UKŁAD KRWIONOŚNY

I LIMFATYCZNY

UKŁAD POKARMOWY

WĄTROBA

ŻÓŁĆ

NERKI

PĘCHERZ

PŁUCA

PĘCHERZYKI GŁÓWNE

PŁYN MIĘDZYKOMÓRKOWY

MAGAZYNOWANIE W TŁUSZCZACH KOŚCIACH

I INNYCH TKANKACH

WDYCHANIE

PRZEZ SKÓRE

SPOŻYCIE

WYDYCHNIEE

WYDZIELINY

MOCZ

KAŁ

Trucizna

Metabolity

Działanie;

• Rakotwórcze

• Teratogenne

• toksyczne

NOEL

ADI

Wartość graniczna

Ilości pozostałości

w środkach spożywczych

Czynniki

Chemiczne

Fizyczne

Biologiczne

Środowiskowe

Technologiczne

Metale,

Węglowodory

Chlorowane,

WWA,

Pestycydy,

Azotany

Metale,

Pestycydy,

Leki weterynaryjne,

WWA,

Aminy,

Nitrozoaminy,

Azotany,

Azotyny

Mikroorganizmy, pasożyty,

Szkodniki,

Inne

Mechaniczne

Promieniotwórczość

Radionuklidy

Promieniowanie jonizujące

---