Канцерогенные вещества в пищевых продуктах

Известно, что по линии питания в организм человека поступает большая часть химических веществ – 70…90%. Значительную долю среди них составляют канцерогены, являющиеся причиной 75% всех болезней человека. Согласно данным (1994г) Национального института Рака США, 35% случаев рака вызвано особенностями питания, 30% – курением, 10% – инфекциями, 4% – факторами производственной среды, 19% – другими факторами и только 2…3% случаев рака вызвано загрязнением окружающей среды.

В настоящее время в каждой пятой смерти на планете повинен рак, который уносит больше человеческих жизней, чем СПИД, малярия и туберкулез вместе взятые.

Развитие рака в организме происходит в результате сложного процесса превращения нормальной клетки в опухолевую и включает три стадии: инициирование, активацию и прогрессию опухоли. Как показали многочисленные исследования, решающее влияние на формирование

опухоли оказывают канцерогенные вещества, попадающие в организм с продуктами питания, водой, через органы дыхания и кожу. Локализация канцерогенов в клетках ведет к хромосомным нарушениям и образованию тройных комплексов: ДНК-канцероген-белок. В дальнейшем такие комплексы активируют канцерогенез других токсичных веществ.

Циркулирующие в окружающей среде канцерогены образуются в результате деятельности человека, продуцируются живыми организмами или возникают абиогенно: выбросы вулканов, космохимические процессы. Наиболее опасно загрязнение среды антропогенного происхождения – в результате дымовых выбросов отопительных систем, промышленных предприятий и транспорта, что приводит к постоянно растущему накоплению канцерогенов в атмосфере, почве и водоемах. Так, среднегодовая концентрация 3,4-бензпирена в воздухе крупных городов с интенсивным автомобильным движением превышает ПДК в 4…7 раз, а его максимальная концентрация в единичных замерах составляет 13…21 ПДК.

Загрязнение атмосферы и почвы создает возможность прямого попадания канцерогенов на поверхность овощей, фруктов, злаковых культур, растительного сырья, продуктов, хранящихся или получаемых на открытом воздухе. Во многих продуктах питания концентрация БП превышает 25мкг/кг, в растительных маслах и кулинарных жирах–5-20 мкг/кг. Конечной мишенью такого потока опасных соединений оказывается организм человека. Статистические данные свидетельствуют, что вследствие все возрастающего загрязнения окружающей среды количество онкологических заболеваний на планете за последние 25 лет увеличилось на 400%.

Среди многочисленных химических соединений, вызывающих злокачественные новообразования, наиболее токсичными являются диоксины, характеризующиеся комплексом необычных физико-химических свойств и уникальной биологической активностью. Диоксины – тотальный яд, поскольку даже в относительно малых дозах они поражают практически все формы живой материи – от бактерий до теплокровных. Их токсичность выше цианидов, стрихнина, кураре и сопоставима с токсичностью боевых отравляющих веществ – табуна, зарина, зомана.

Диоксины и родственные им ксенобиотики эффективно накапливаются в жировых тканях, печени, кроветворных органах и выводятся из организма очень медленно. Биоконцентрирование осуществляетсякак по пищевым цепям, так и путем межфазных переходов из любых сред, в том числе из воздуха, воды и почвы (даже в случае их ничтожного содержания в этих средах). Для человека период полувыведения диоксинов из организма достигает 6…7 лет. Основная опасность для человека от диоксинов состоит в подавлении иммунной системы («химический СПИД»), а также в канцерогенном, тератогенном (искажением гена), мутагенном и эмбриотоксичном действии. Нарушаются детородные функции, развиваются хронические заболевания, наступает ранняя инвалидность и смерть.

Более 95% диоксинов поступает в организм человека с пищей. Ксенобиотики попадают по цепи питания с наземными растениями (пшеница, соя, морковь и др.), с коровьим молоком, с мясом свиней и коров, с рыбой. Носителем диоксинов является бумага, получаемая путем отбеливания целлюлозы хлором на бумажных комбинатах. Бытовое использование бумаги неизбежно сопровождается переходом ксенобиотиков непосредственно в пищу (молоко, жиры, кофе, чай и т.д.), а затем в организм. Фасованные жирсодержащие продукты также являются источником ксенобиотиков вследствие хорошей растворимости последних в жирах. Особенно опасно использование диоксинсодержащей бумаги в качестве детских пеленок, гигиенических тампонов и платков, поскольку кожные покровы и слизистые ткани извлекают ксенобиотики из бумаги.

Признано недопустимым появление диоксинов в продуктах питания, питьевой воде и в воздухе. Однако достичь этого при циркуляции в биосфере значительных количеств этих ксенобиотикив практически невозможно. Поэтому в настоящее время стоит вопрос лишь об ограничении риска поражения человека и природы диоксинами и родственными веществами. Предельные нормы содержания диоксинов в объектах окружающей среды и допустимого «потребления» человеком выражают в диоксиновом эквиваленте, т.е. по отношению к наиболее токсичному 2,3,7,8-тетрахлордибензо-пара-диоксину (ТХДД). Допустимая суточная доза (ДСД), т.е. такое количество ТХДД, которое не должно действовать на человека в течение 70 лет, в разных странах составляет 1-4 пг/кг массы в день (1пг=10^-12г). Нормативы допустимого содержания диоксинов в России (в Украине диоксиновый контроль отсутствует) установлены для следующих пищевых продуктов: молоко и молочные продукты – 5,2 нг/кг; рыба и рыбопродукты – 11,0 нг/кг; мясо и мясопродукты – 0,9 нг/кг. Нетрудно заметить, что установленная ДСД – очень малая величина, которую довольно легко можно превысить. Так, рыбаки, питающиеся рыбой, в которой концентрируются диоксины, превышают ДСД в 100…1000 раз. Грудные дети при кормлении материнским молоком получают 50…100 ДСД, поскольку концентрация диоксинов в грудном молоке матерей в промышленных странах в 10…15 раз превышает допустимую норму. Так, экспериментально доказан факт, что во время лактации происходит экстракция диоксинов и дибензофуранов из организма женщины и концентрирование их в грудном молоке (до 47 нг/кг). За весь период вскармливания мать передает ребенку до 40% содержащихся в ней (особенно, в жировой ткани) диоксинов и дибензофуранов. О превышении ДСД свидетельствуют также данные о суточном поступлении диоксинов в промышленных странах, которое составляет 3…6 пг/кг массы человека.

Другая распространенная группа канцерогенных соединений – полициклические ароматические углеводороды, получившие глобальное распространение. Как и диоксины, ПАУ специально не производятся: они образуются при всех процессах горения и переработки горючих ископаемых и содержатся в некоторых природных продуктах. ПАУ присутствуют в воздухе, воде и почве. Они чрезвычайно устойчивы в любой среде и концентрируются в любых природных экосистемах.

Так, фоновое содержание ПАУ в зерне в значительной мере зависит от мест его произрастания и оказывается выше в районах крупных промышленных предприятий. Загрязнение зерна злаковых или семян подсолнечника приводит к присутствию ПАУ в хлебобулочных, мучнисто-кондитерских изделиях, подсолнечном и кукурузном маслах.

Скармливание кормов с высоким содержанием ПАУ приводит к его постепенному накоплению в мясе некоторых животных, в яйцах, молоке.

Накопление этих веществ у животных протекает по-разному. В то время как одни семейства рыб не проявляют к нему склонности, другие, например карп, могут аккумулировать за 76 часов 2700-кратные количества ПАУ. Наиболее токсичный из них – 3,4-бензпирен – более устойчив в окружающей среде по сравнению с другими ПАУ и поэтому способен накапливаться по пищевой цепи. Больше всего его накапливают картофель, свекла и капуста, кочанный салат, камбала и треска.

Мясные продукты (колбасы, рулеты, окорока) могут содержать БП в широком интервале концентраций – 0,4…2025 мкг/кг. О предельных концентрациях, оказывающих на человека канцерогенное действие, нет точных данных, так как локальное действие БП проявляется только при непосредственном контакте. При попадании в организм ПАУ под действием ферментов образуют эпоксисоединения, реагирующие с гуанином, что препятствует синтезу ДНК, вызывает нарушения или приводит к возникновению мутаций, способствующих развитию раковых заболеваний различных органов.

Мясные и рыбные продукты очень интенсивно загрязняются канцерогенными веществами в процессе их технологической обработки коптильным дымом.

Устойчивость мяса и рыбы после копчения обусловлено присутствием веществ фенольного характера. При копчении образуются и ПАУ, которые вместе с дымом оседают на мясе. При холодном копчении содержание бензпирена в дыме всегда ниже, чем при горячем копчении (60…120⁰С). Среднее содержание БП в копченостях составляет 2…16 мкг/кг. При поджаривании шашлыков на древесном угле содержание БП может достигать 50мкг/кг, а в шашлыках, полученных с помощью ИК-облучения, – 0,2…8 мкг/кг. Можно свести содержание БП в мясных копченостях до минимума, если подобрать оптимальное расстояние от нагревателя или вести холодное копчение при 12…24⁰С.

Бензпирен был обнаружен во фруктах (в частности, в сушеных сливах, яблоках, вишнях) и семенах после их высушивания горячим воздухом, содержащим продукты сжигания топлива, в количестве 0,3…24 мкг/кг.

Источником образования канцерогенов может быть кулинарная обработка продуктов, в частности, поджаривание. При увеличении времени обработки жира, повторном нагреве и с ростом температуры (200⁰С и выше) протекает ряд сложных реакций, ведущих к синтезу БП и других канцерогенных веществ.

К числу таких соединений, наряду с ПАУ, относятся нитрозосоединения (НС) типа , в которых R – алкильный, арильный или алициклический радикал, а R^’ может иметь любое строение, включая амид–, эфирные, ароматические и другие группы. Часто НС разделяют на две группы – нитрозоамины и нитрозоамиды. Из известных в настоящее время нитрозосоединений 80 нитрозоаминов и все нитрозоамиды являются активными канцерогенами.

Интенсивное применение в сельском хозяйстве азотных удобрений и пестицидов, способных к нитрозированию (карбаматы, производные мочевины и тиазинов, N,N-двузамещенные амиды, производные алкилгуанидина), а также пестицидов, содержащих до 1 г/кг различных нитросоединений, привело к значительному накоплению предшественников нитрозоаминов (нитратов и нитритов) в почве, воде и растениях.

Нитрозоамины содержатся в рыбных и мясных продуктах, молоке, сыре, а также в табачном дыме. Они могут образовываться и выделяться в воздух при копчении и консервировании продуктов питания, содержащих нитраты и нитриты; при жарении, сушке и солении. N-нитрозоамины обнаружены в пшенице, кукурузе, свекле, картофеле, пастбищных и дикорастущих травах. Некоторые нитрозоамины имеют природное происхождение.

Доказан эндогенный синтез нитрозоаминов у животных и человека, в частности, в кислотной среде желудочного сока из нитратов и вторичных аминов или амидов. Нитрозоамины, взаимодействуя с ДНК, РНК и белками клеток, вызывают разного рода дистрофии и гибель большей части клеточных популяций. В эксперименте на животных установлена возможность трансплацентарного действия этих соединений и установлено их токсическое воздействие на плод.

Синтезу нитрозосоединений в организме человека активно способствует тиоцианат, который содержится в слюне (в слюне курильщиков его концентрация в 3-4 выше). Способны превращаться в нитрозоамины и такие наиболее часто встречающиеся в пищевых продуктах пестициды, как атразин, прометрин, симазин, тиурам.

НС образуются в пищевых продуктах при их технологической обработке (например, хот-доги и т.п.) и в растительных кормах – при их заготовке и длительном хранении. Так, при длительном хранении (особенно в неблагоприятных условиях) в сухой траве и растительных животноводческих концентратах количество НС может достигать 150 мкг/кг, при технологической обработке мясных продуктов содержание НС в беконе и мясных консервах повышается до 100…250 мкг/кг, в колбасах, обработанных большим количеством специй – до 1700 мкг/кг, в копченой и соленой рыбе – до 400 мкг/кг, в рыбной муке – до 2 мг/кг.

Нитрозосоединения содержатся в соленой рыбе, приготовленной по сухому, так называемому «китайскому» способу, популярному в странах Юго-Восточной Азии. Этот способ заключается в том, что непотрошеную рыбу мелких и средних размеров сушат на солнце, помещая ее не в рассол, а в сухую соль; при этом вода, содержащаяся в мякоти рыбы, постепенно замещается солью. В рыбе, приготовленной по такому рецепту, высоко содержание N-нитрозоаминов, N-нитрозоамидов, нитритов, солеустойчивых бактерий, ряда галофильных бактерий и грибов.

Эпидемиологическими исследованиями показано, что в Китае частота назофарингеальных карцином и риск их возникновения коррелирует с потреблением соленой рыбы, приготовленной по «китайскому» методу. Кроме того, исследования в США, Японии, Италии, а также в Тунисе, на Аляске и Гавайях показали, что употребление в пищу соленой рыбы, приготовленной по «китайскому» рецепту (или сходным способом), связано с развитием рака носоглотки. В некоторых случаях также отмечалась нечетко выраженная связь с опухолями желудка и пищевода. По заключению экспертной группы Международного агентства по раку (МАИР), употребление такой соленой рыбы является безусловным канцерогенным фактором для человека (приложение 7).

Ежедневно в организм человека с пищей поступает 0,1…1мкг нитрозосоединений. К этому надо добавить то неопределенное количество, которое образуется непосредственно в пищеварительном тракте. Безопасная суточная доза нитрозоаминов для человека составляет 10 мкг.

Исследования зарубежных ученых показали, что наиболее опасными канцерогенными веществами, одна-единственная доза которых вызывает рак (у подопытных животных!), – являются афлатоксины (см. подраздел 7.2) и нитрозоамины.

Одним из источников загрязнения растительного сырья и кормов животных канцерогенами служат химические вещества, применяемые для защиты растений. Среди пестицидов (тиомочевина, тиоурацил, метоксихлор, ДДТ, севин и др.) обнаружено значительное количество канцерогенных соединений. Кроме того, все хлорсодержащие пестициды содержат диоксины в концентрации до 5 ррb.

Несколько неожиданным источником канцерогенных соединений может оказаться продажный кофе, из которого удален кофеин. Для этой цели кофе-бобы обрабатывают органическими растворителями, например дихлорметаном, после предварительной обработки водяными паром. Остатки растворителя затем испаряют, однако это не обеспечивает его полного удаления. Во многих опытах, в том числе на млекопитающих, было установлено мутагенное и канцерогенное действие дихлорметана. Если при удалении кофеина в кофе остаются совершенно незначительные количества растворителя, то все равно вопрос о применении этого метода остается спорным, так как согласно действующему законодательству предельное содержание всех хлорсодержащих растворителей не должно превышать 25 мкг/л. В США для извлечения кофеина из кофе используют дихлорэтан. В Германии используют не вызывающий сомнений метод экстракции углекислым газом при температуре 70…90⁰С и давлении 100…200 атм.

К сожалению, пример с кофе (и не только с ним одним!) сравнительно недавно получил неожиданное продолжение. В 2002 году ученые Стокгольмского университета обнаружили, что во многих продуктах каждодневного употребления содержание акриламида, обладающего канцерогенными и мутагенными свойствами, в сотни и даже тысячи раз превышает его ПДК, установленную для питьевой воды. В список акриламидных продуктов попали не только чипсы, жареный и печёный картофель и мясо, сухие завтраки, фаст-фуды, хлебцы, кукурузные палочки и хлопья, печенье, бисквиты и прочие мучные кондитерские изделия, но даже кофе и хлеб.

По данным ВОЗ, среднее содержание акриламида составляет, мг/кг:

Чипсы картофельн. –1,3 (0,3…3) Сухие завтраки – 0,15

Картофель жар. и фри – 0,3 Хлебцы,печенье,бискв. – 0,14

Кофе молотый – 0,2 Птица – 0,052

Кукур.хлопья и палочки – 0,17 Хлеб – 0,03

Акриламид используется в промышленности для получения полиакриламидных материалов. Полиакриламиды применяют для обработки питьевой и сточной воды, при которой в процессе коагуляции с их помощью удаляют различные загрязняющие вещества. Хотя полиакриламид содержит очень малое количество акриламида, согласно новым правилам ЕС ПДК по акриламиду в питьевой воде снижена до 0,0001мг/л. Приведенные выше данные намного превышают эту норму.

Как показали дальнейшие исследования, образование акриламида происходит при температуре 120…185^оС и выше в результате реакции аминокислоты аспарагина и углеводов (особенно, фруктозы). Пищевые жиры также дают большой вклад в образование акриламида (жареный арахис). Высокая температура, типичная для жарки, гриля и духовки, способствует синтезу акриламида. Искать продукты, в которых этого вещества мало, бесполезно. На упаковке информацию об этом не приводят, а количество акриламида может колебаться даже в разных партиях одного и того же продукта. Если же те же самые продукты не жарить, а варить, акриламид в них не образуется совсем или его количество незначительно.

Еще один совет шведские ученые дают всем уже сегодня: «Золотистый цвет вместо темно-коричневого, когда вы что-то жарите. В частности, картофель, печенье и т.п.»

Действие канцерогенных веществ может быть существенно ослаблено с помощью витаминов (рибофлавина, аскорбиновой кислоты, витамина Е), b-каротина, полифенолов, микроэлементов (солей цинка и селена).

Полный перечень доказанных канцерогенов для человека по данным МАИР приведен в приложении 7.