Меры токсичности веществ

Количественная характеристика токсичности веществ крайне сложна, ее определение требует проведения специальных исследова­ний и многостороннего подхода. Судить о токсичности веществ при­ходится по результатам воздействия изучаемого вещества в первую очередь на организм экспериментальных животных, для которых ха­рактерны индивидуальные реакция и вариабельность, поскольку в группе испытуемых животных всегда присутствуют более или менее восприимчивые к действию изучаемого на токсичность химического вещества (токсина) индивидуумы.

Приняты две основные характеристики токсичности: ЛД₅₀ и ЛД₁₀₀. ЛД – аббревиатура летальной дозы, т. е. дозы, вызываю­щей при однократном введении гибель 50 или 100 % эксперимен­тальных животных. Дозу обычно определяют в размерности кон­центрации. Токсичными считают вещества с низкими значения­ми ЛД.

Крайне важной является величина, обозначаемая t_0,5, которая ха­рактеризует время полувыведения токсина и продуктов его превра­щения из организма. Для различных токсинов оно может составлять от нескольких часов до нескольких десятков лет.

Кроме ЛД₅₀ и ЛД₁₀₀ и t_0,5 в токсикологических экспериментах на животных принято указывать еще и время гибели объектов (100 или 50 %). Но такие эксперименты следует проводить в течение многих месяцев, а иногда и лет, поэтому в условиях непродолжи­тельного контроля к малотоксичным можно отнести вещества ток­сичные, но проявляющие свое губительное действие лишь через длительное время.

Классификация веществ по признаку острой токсичности:

Необходимо учитывать еще ряд факторов связанных с инди­видуальностью различных экспериментальных животных, различным распределение токсинов в органах и тканях, и биотрансформацией токсинов, которая затрудняет их определение в организме.

При хронической интоксикации решающее значение приобретает способность вещества проявлять кумулятивные свойства, т. е. накап­ливаться в исходном объекте и передаваться по пищевым цепям или в органах. Необходимо также учитывать комбинированное действие нескольких вводимых веществ при их одновременном и последова­тельном поступлении в организм, а также их взаимодействие с макро-и микронутриентами пищевых продуктов, так как человек в течение всей жизни может получать вместе с пищей целый комплекс чуже­родных веществ либо в виде контаминантов – загрязнителей, либо в виде добавок к пищевым продуктам.

Комбинированный эффект совместного действия поступающих с пищей веществ является результатом физических или химических взаимодействий, индукции или ингибирования ферментных сис­тем, протекания других биологических процессов. Действие одного вещества может быть усилено или ослаблено влиянием других ве­ществ.

В связи с этим различают два основных эффекта: антагонизм – эффект воздействия двух или нескольких веществ, при котором одно вещество ослабляет действие другого; синергизм – эффект воздей­ствия, превышающий сумму эффектов воздействия каждого фактора в отдельности.

В связи с возможным хроническим воздействием посторонних ве­ществ на организм человека и возникающей опасностью отдаленных последствий важнейшее значение приобретают канцерогенное (воз­никновение раковых опухолей), мутагенное (качественные и количе­ственные изменения в генетическом аппарате клетки) и тератогенное (аномалии в развитии плода, вызванные структурными, функцио­нальными и биохимическими изменениями в организме матери и плода) действия посторонних веществ. Для гигиенический регламен­тации чужеродных веществ на основе токсикологических критериев международными организациями ООН, ВОЗ, ФАО и др., а также органами здравоохранения отдельных государств приняты следую­щие базисные (основные) показатели:

ПДК – предельно допустимая концентрация (мг/кг) вещества в атмосфере, воде и (или) продуктах питания с точки зрения безопасно­сти для здоровья человека, соответствующая установленному зако­ном для каждого конкретного чужеродного (вредного) вещества пре­дельно допустимому количеству (ГОСТ 17.4.1.01–84), которое при ежедневном воздействии в течение сколь угодно длительного време­ни не сможет вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здо­ровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в жизни настоящего и последующих поколений.

ДСД – допустимая суточная доза (мг на 1 кг массы тела) вещества, ежедневное поступление которого не оказывает негативного влияния на здоровье человека в течение всей жизни.

ДСП – допустимое суточное потребление (мг/сут) вещества, опре­деляемое умножением ДСД на величину средней массы тела (60 кг) и соответствующее количеству, которое человек может потреблять ежедневно в течение жизни без риска для здоровья.

Большинство пищевых добавок не имеет, как правило, пищевого значения, т. е. не является пластическим материалом для организма человека, некоторые пищевые добавки являются биологически ак­тивными веществами. Однако, как любое химическое соединение, введенное в продукты питания, они могут быть токсичными, поэто­му проблеме безопасности пищевых добавок всегда уделяется особое внимание. Применение пищевых добавок, как всяких чужеродных, обычно несъедобных, ингредиентов пищевых продуктов, требует строгой регламентации и специального контроля.

Установление безопасности пищевых добавок.Безвредность пищевых добавок определяется на основе широких сравнительных исследований, предпринимаемых такими органами, как Объединенный комитет экспертов по пищевым добавкам (ОКЭПД) ФАО–ВОЗ (Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) и Научным комитетом по продуктам питания (НКПП) Ев­ропейского Союза. Использование пищевых добавок запрещено, если они не прошли соответствующую проверку и не установлено их допустимое суточное потребление (ДСП).

Международный опыт организации и проведения системных токсиколого-гигиенических исследований пищевых добавок обобщен в специальном документе ВОЗ (1987–1991 гг.) «Принципы оценки бе­зопасности пищевых добавок и контаминантов в продуктах пита­ния».

Согласно Закону Российской Федерации «О санитарно-эпиде­миологическом благополучии населения» государственный пре­дупредительный и текущий санитарные надзоры осуществляются органами санитарно-эпидемиологической службы. Безопасность применения пищевых добавок в производстве пищевых продуктов регламентируется документами Минздрава РФ на федеральном уровне.

Допустимое суточное потребление (ДСП) является центральным вопросом обеспечения безопасности пищевых добавок в течение пос­ледних 30 лет.

ДСП обычно выражается в виде цифрового диапазона от 0 до Х [(мг/кг)/сут]. Значение X выводится на основе оценки данных о токсичности и использования приемлемого фактора безвредности. В слу­чае отдельных пищевых добавок, практически не обладающих токси­ческим действием, их применение в продуктах питания будет ограни­чиваться токсическим действием, уровнем технологического эффек­та (например, заданным повышением вязкости для загустителя), и их максимально допустимое потребление не будет связано с вопросом о их безвредности. В этих условиях нет необходимости рассчитывать ДСП, и в сопроводительных документах к таким пищевым добавкам фиксируется «ДСП не указано».

Консультации по вопросам достаточности пита­ния и безвредности пищевых продуктов и напитков дает орган Европейского Союза – научный комитет по продуктам питания.

Все пищевые добавки, которые используются в странах Европей­ского Союза, внесены в список разрешенных добавок. Пищевые до­бавки, которые не получили официального одобрения и не внесены в указанный список, например, из-за нерешенного вопроса о ее без­вредности, не могут быть использованы в странах Европейского Со­юза. Пищевые добавки, которые включены в список разрешенных, при появлении новых данных подвергаются пересмотру и могут быть уточнены национальными организациями.

Безвредность пищевых добавок обеспечивается путем проведения обязательных широких исследований до того, как ОКЭПД ФАО/ВОЗ или НКПП оценят новую пищевую добавку и, возможно, вклю­чат ее в список разрешенных пищевых добавок. Кроме того, как ука­зывалось, проводится периодический пересмотр одобренных ранее пищевых добавок по мере поступления о них новой информации и совершенствования методов проведения проверки их безвредности.

При решении вопроса о безопасности пищевых добавок необходи­мо ответить на несколько вопросов:

- какова опасность применения данного химического вещества для здоровья человека (опасность);

- какова вероятность вредного влияния химического соединения на здоровье человека с учетом уровня его воздействия (риск);

- какой уровень потребления пищевой добавки не будет опасным (риск) для здоровья человека при ее систематическом потреблении в течение всей его жизни.

Изучение безвредности химического вещества начинается с опре­деления любых возможных отрицательных биологических воздей­ствий. Доза, которая используется при проведении исследований на животных, последовательно увеличивается до тех пор, пока не будет получен один из трех следующих результатов:

- установлена токсичность соединения по отношению к опреде­ленной системе организма;

- выявлено снижение массы тела, указывающее на неспецифичес­кую токсичность или на возможные проблемы при всасывании нутриентов организмом;

- доза пищевой добавки достигнет 5 % от общей массы рациона питания.

Последовательность оценки токсикологической безопасности пи­щевых добавок в общем виде представлена на рис. 1.

- химической структуры вещества;

- его прогнозируемого воздействия на организм человека;

- его присутствия в качестве нормальных составных частей в орга­низме человека;

- его использования в традиционных продуктах питания;

- знаний о его воздействии на организм человека, содержащихся в литературе.

При проведении полных испытаний крайне важны­ми являются используемая доза (она должна возрастать) и рацион пи­тания.

В случае исследований негенотоксичных воздействий добавки считают, что есть порог воздействия на организм человека, ниже ко­торого вещество не проявляет никакого отрицательного эффекта. Обеспечение безвредности пищевой добавки основано на использо­вании связи между дозой и реакцией на нее для определения прибли­женного порога токсичности при проведении исследований на жи­вотных. Это уровень, не вызывающий видимых отрицательных эф­фектов, – УНВОЭ [(мг/кг)/сут], он является уровнем воздействия, при котором исследуемые животные не отличаются от животных контрольной группы по сравнению с изменениями, обнаруженными ранее при использовании более высоких доз.

Объединенный комитет экспертов по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ во избежание неучтенных факторов рекомендует использовать интегральный коэффициент запаса, равный 100, гарантирующий бе­зопасность с учетом различий чувствительности человека и животных, индивидуальных различий, сложностей оценки потребленного коли­чества продукта, возможности синергического действия добавок и т. д.

Для получения безопасного уровня (ДСП) воздействия на челове­ка определенный уровень, не вызывающий отрицательных эффектов (УНВОЭ) по сравнению с контрольной группой, делится на коэффи­циент безопасности (интегральный коэффициент запаса):

ДСП=УНВОЭ/100

где ДСП – допустимое суточное потребление, (мг/кг массы тела)/сут; УНВОЭ – уровень, не вызывающий видимых отрицательных эффектов, (мг/кг массы тела)/сут; 100 –коэффициент безопасности.

При определении ДСД – допустимой суточной дозы средняя мас­са тела не учитывается:

ДСД=УНВОЭ/100

где ДСД измеряется в (мг/кг)/сут, УНВОЭ – в (мг/кг)/сут.

Предельно допустимая концентрация пищевой добавки в пище­вых продуктах (мг/кг)

ПДК=ДСД/Р

где Р– количество продуктов в суточном рационе, в котором может содержаться регламентируемая пищевая добавка, кг.

При этом количество продукта в пищевом рационе берут из реко­мендованных в стране средних величин суточного рациона (так назы­ваемого стандартного рациона). Величина Р включает только те про­дукты, в которых может содержаться регламентируемая добавка:

Р = Р₁ + Р₂+...+ Р_n.

Проблема усложняется, если пищевая добавка в продуктах, содер­жащихся в рационе, присутствует в разных количествах. В этом слу­чае ПДК (мг/кг) определяют для каждого продукта:

ПДК=(ДСП*ПС)/(М*100)

где ПС – содержание пищевой добавки в данном виде продукта, % к ДСД или к общему содержанию пищевой добавки в продуктах; М – масса данного вида продукта в стандартном суточном рационе, кг.

После определения ПДК необходимо убедиться, не оказывает ли это количество (мг/кг) негативного влияния на органолептические свойства пищевого продукта и не превышает ли оно технологически необходимые количества. В этом случае вносят соответствующие коррективы. Если ПДК окажется ниже технологически необходимо­го количества, то испытуемое вещество не разрешают использовать в качестве пищевой добавки.

После утверждения пищевой добавки и включения ее в список разрешенных добавок с присвоением индекса Е наблюдение за ней продолжается с учетом новых методов исследования и полученных экспериментальных данных.

По итогам этой работы в настоящее время запрещены к использованию 5 пищевых добавок (табл. 3).

Таблица 3 – Пищевые добавки, запрещенные к применению в РФ при производстве пищевых продуктов