Zagadnienia: Zanieczyszczenia biologiczne i chemiczne żywności

Zanieczyszczenia możemy podzielić na :

1. środowiskowe ( metale ciężkie, pestycydy, nawozy, pierwiastki promieniotwórcze )

2. przemysłowe ( metale ciężkie, WWA węglowodory aromatyczne, PCB dwufenyle polichlorkowe, dioksyny )

3. technologiczne ( WWA węglowodory aromatyczne, mikotoksyny, HCA heterocykliczne aminy aromatyczne, AA akrylamid )

W żywności kumulują się te związki, które znajdują się w powietrzu atmosferycznym, glebie i wodzie.

Są dwie przyczyny ekologicznego skażenia żywności : działalność człowieka oraz zjawiska naturalne występujące w środowisku, tj. wybuchy wulkanów i rozprzestrzenianie się związków toksycznych z wyziewów lub lawy, emisja do środowiska nuklidów oraz innych toksycznych związków ze złóż naturalnych oraz kosmosu.

Zanieczyszczenia żywności metalami

Metale przenikają do żywności głównie z powietrza atmosferycznego, gleby i wody.

Dodatkowym źródłem zanieczyszczenia żywności metalami mogą być naczynia, sprzęt i aparatura służąca do jej produkcji i przetwarzania, opakowania oraz pojemniki, w których jest transportowana i przechowywana.

Innym źródłem emisji metali ciężkich w podmiejskim środowisku są wysypiska i składowiska odpadów komunalnych i przemysłowych.

Ołów, kadm, rtęć i arsen bez względu na ilość, są uważane za pierwiastki szczególnie niebezpieczne dla zdrowia ludzi i zwierząt.

W Polsce maksymalną dopuszczalną zawartość zanieczyszczeń żywności i dodatków do żywności metalami, takimi jak: Cd, Pb, As, Hg, Cu, Zn, Sn, Fe, okre ślono w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dnia 19 grudnia 2002.

Toksyczne działanie metali ciężkich:

Metal	Miejsce kumulacji	Efekt toksyczny
Pb	Kości, mózg, gruczoł krokowy	Zaburzenia w funkcjonowaniu: wątroby i nerek, ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego, układu pokarmowego oraz sercowo -naczyniowego
Hg	Mózg, nerki	Patologiczne zmiany w OUN objawiające się parestezją, ataksją, a następnie śmiercią
Cd	Nerki, wątroba, gruczoł krokowy	Zmiany morfologiczne i czynnościowe układu oddechowego i nerek, działanie rakotwórcze, embriotoksyczne i mutagenne
As	Wszystkie tkanki i narządy	Nowotworowe zmiany głównie skóry i układu oddechowego, chłonnego i krwiotwórczego oraz błon śluzowych, uszkodzenie nerwów obwodowych
Zn	Wątroba, nerki, gruczoły płciowe, kości, włosy	Zaburzenia w układzie krążenia i metabolizmie metali niezbędnych dla organizmu, uszkodzenie trzustki, zmiany morfologiczne mózgu, zahamowanie wzrostu, działanie embriotoksyczne i mutagenne
Sn	Kości, płuca, mięśnie, wątroba	Powiększenie i zwyrodnienie wątroby, zaburzenie układu nerwowego, encefalopatia
Cu	Wątroba, mózg, serce, nerki	Uszkodzenie wątroby, nerek, naczyń włosowatych, zmniejszenie stężenia hemoglobiny, krwinek czerwonych i hematokrytu

Mikotoksyny

Mikotoksyny są produktami przemiany materii grzybów niższych ( pleśni ) licznych gatunków. Zwłaszcza rodzaje Aspergillus, Penicillium i Fusarin.

Pikrotoksyny zanieczyszczają żywność i pasze, głównie zboża i produkty zbożowe, kukurydzę, orzechy, nasiona oleiste, a także warzywa, owoce, mleko i jego przetwory oraz mięso i produkty z niego wytworzone.

Rozwój pleśni i wytwarzanych przez nie mikotoksyn jest uzależniony od wielu czynników : wilgotności i temperatury powietrza, zawartości wody w surowcu, stopnia dojrzałości roślin.

Zatrucia występujące po przedostaniu się do organizmu toksycznych metabolitów wytwarzanych przez pleśnie określa się jako mikotoksykozy.

Skażona mikotoksynami żywność i pasza może być przyczyną ostrych zatruć i przewlekłych zatruć. Mikotoksyny w zależności od rodzaju wykazują działanie mutagenne, rakotwórcze, neurotoksyczne, immunotoksyczne, embriostatyczne i teratogenne, a także wpływają na gospodarkę hormonalną.

Toksyczne właściwości mikotoksyn

Mikotoksyny	Występowanie	Efekt toksyczny
Aflatoksyny	Pasze, przyprawy, mleko	Obniżenie odporności na choroby, uszkodzenie wątroby, nowotwory wątroby, przełyku, żołądka, okrężnicy, XII-cy i nerek
Fumonizyna	Kukurydza, trawy	Obrzęki płuc, nekroza wątroby i mięśni
Ochratoksyna	Zboża i produkty zbożowe, zasiona roślin strączkowych, przyprawy, pasze, nerki, wątroba i tłuszcz świń	Działanie hepato- i nefrotoksyczne, martwicze zmiany wątroby i nerek, działanie teratogenne, śmierć i resorpcja płodu
Sterigmatocystyna	Kukurydza, orzechy, zboża, kawa	Martwicze zmiany wątroby i nerek
Zearalenon	Kukurydza	Działanie estrogenie i anaboliczne, zaburzenia płodności
Cytrynina	Jęczmień, owies, ryż, szynka wędzona	Działanie nefrotoksyczne
Paulina	Gleba, pasze, owoce, głownie jabłka i ich przetwory	Obrzęk i krwotoczne zmiany w płucach, przekrwienie nerek, wątroby i śledziony, zmiany w mózgu
Trichoteceny	Kukurydza, ziarna zbóż	Zanik szpiku, grasicy i śledziony

Sposobem zapobiegania występowaniu mikotoksyn w żywności i paszach jest odpowiednie postępowanie w produkcji oraz obrocie paszami i żywności.

W produkcji pasz dopuszczalne jest stosowanie grzybobójczych środków chemicznych.

Pestycydy

Pestycydy ( pestis - szkodnik, zaraza i cedeo - zabijam ) to bardzo duża grupa związków chemicznych pochodzenia naturalnego ( roślinne ) i syntetycznego stosowanych do niszczenia pasożytów człowieka, zwierząt hodowlanych i roślin.

Są to substancje o dużej aktywności biologicznej i szerokim zakresie potencjalnego oddziaływania szkodliwego na człowieka i inne pożyteczne formy.

Pestycydy dzielimy ze względu na:

- kierunek zastosowania i sposób działania

- właściwości chemiczne oraz toksykologiczne

W zależności od kierunku zastosowania pestycydy dzieli się na środki do zwalczania:

- szkodników zwierzęcych - zoocydy ( środki kontaktowe, żołądkowe, duszące )

- bakterii - bakteriocydy

- chwastów - herbicydy

- grzybów - fungicydy

Największe zagrożenie zatruciami i działaniem szkodliwym istnieje ze strony insektycydów, szczególnie fosfoorganicznych, karbamidowych, związków chloroorganicznych i rtęci.

Polichlorobifenyle

Chlorowane bifenyle, PCB - dzięki swym właściwością fizykochemicznym znalazły zastosowanie do izolacji transformatorów i kondensatorów, jako plastyfikatory, środki impregnujące, płyny hydrauliczne, uzdatniacie olejów silnikowych oraz smary odporne na wysoką temperaturę.

Używa się ich, m.in. do wyrobu opakowań, są składnikami farb i materiałów uszczelniającymi złącza rur.

Do środowiska trafiają ze ściekami przemysłowymi oraz komunalnymi, zanieczyszczając jeziora, rzeki i morza. Do atmosfery przedostają się wskutek spalania odpadów przemysłowych i komunalnych.

Zostały one sklasyfikowane jako substancje rakotwórcze.

Dioksyny

To 75 związków o tej samej budowie pierścieniowej, lecz o różnym stopniu podstawienia chlorem.

Są przemysłowymi produktami ubocznymi powstającymi m.in. podczas spalania, przy niedostatecznym dopływie tlenu, komunalnych i przemysłowych odpadów zawierających chlor , w czasie pożarów lasów, spalania olejów napędowych zawierających dodatki chloru oraz w zwykłych paleniskach domowych.

Największe stężenie dioksan występuje w mleku i jego przetworach oraz mięsie ryb i ich przetworach.

Największą zawartość dioksyn w warzywach oznaczono w sałacie i kapuście.

Efekt toksyczności u ludzi wiąże się z trądzikowatymi zmianami skóry, uszkodzeniem wątroby, porfirią oraz niezapalną chorobą zwyrodnieniową nerwów.

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne ( WWA )

Należą tu: benzo[a]piren, benzo[a]antracen, chryzen i ok.200 innych. Nalężą do substancji rakotwórczych.

Największe działanie rakotwórcze wykazuje benzo[a]piren.

Do żywności przenikają z powietrza, gleby i wody, z dymu wędzarniczego, a także tworzą się w skutek obróbki termicznej.

Do środowiska SA emitowane przez przemysł stosujący wysokie temperatury przetwarzania surowców, szczególnie węgla i ropy naftowej.

Dodatkowym źródłem WWA są spaliny samochodowe, dym z pożarów lasów i dym z papierosów.

Żywność zostaje „ wzbogacona” w WWA wskutek procesów technologicznych: pieczenie, prażenia w temp. do 400C, suszenia bezprzeponowego i wędzenia.

Azotany ( V ) i azotany ( III )

Obecność azotanów ( V ) w żywności jest związana głównie ze stosowaniem nawozów mineralnych, a także obecnością w wodach powierzchniowych na skutek wypłukiwania ich z minerałów, zanieczyszczenia ściekami komunalnymi, przemysłowymi i odchodami zwierząt, jak również opadów atmosferycznych.

Zawartość azotanów ( V ) w warzywach jest zmienna i zależy od intensywności nawożenia, właściwości gleby, warunków klimatycznych, gatunku rośliny, czasu wegetacji oraz stopnia dojrzałości w czasie zbioru.

Warzywa liściaste są bogatsze w azotany ( V ) niż warzywa korzeniowe.

Do warzyw w znacznym stopniu magazynujących azotany ( V ) zalicza się : burak, seler, szpinak, rzodkiewkę, sałatę, marchew, kapustę.

Azotany ( III ) w świeżych warzywach występują w małych ilościach, jednak podczas przechowywania zawartość ich może wzrosnąć wskutek mikrobiologicznej redukcji azotanów ( V ).

Azotany ( V ) i azotany ( III ) występują również w surowcach pochodzenia zwierzęcego, do których dostają się z paszą i wodą pitną.

Są również celowo stosowane w przetwórstwie mięsnym i serowarstwie. Nadają one przetworom mięsnym pożadane właściwości sensoryczne: charakterystyczną różową barwę, peklowniczy smak i aromat.

Azotany ( III ) działają przeciwutleniająco, zmniejszają oporność cieplną przetrwalników bakteryjnych, hamują rozwój patogennych drobnoustrojów.

Możliwości technologiczne zmniejszenia skażenia żywności

Zmniejszenie skażenia żywności może nastąpić podczas jej przetwarzania.

Mycie, skrobanie, obieranie, przecieranie, suszenie, obróbka cieplna, a także przechowywanie surowców roślinnych prowadzą do usunięcia znacznej ilości pestycydów oraz azotanów ( V ) i azotanów ( III ).

Podczas domowego mycia warzyw i owoców można usunąć ok. 50% związków fosfoorganicznych, natomiast mycie przemysłowe z udziałem detergentów usuwa ok. 80% tych insektycydów.

Blanszowanie owoców i warzyw, czyli krótkotrwałe działanie na surowce gorącą wodą lub parą powoduje znaczne, bo ponad 60-proc. obniżenie zawartości wielu pestycydów, w tym DDT.

Zawartość pestycydów w produktach pochodzenia zwierzęcego zmniejsza się zazwyczaj wskutek pasteryzacji, sterylizacji i suszenia.

Bibliografia:

1. „Chemia żywności” pod redakcją Z.Sikorskiego WNT 2007

opracowała: Marita Przysiecka

---