Метали и техните съединения като замърсители в храната SpringerLink
Арсен, кадмий, олово и алуминий
Метали и техните съединения като замърсители в храните
Арсен, кадмий, олово и алуминий
Обобщение
Резюме
Металите и техните съединения се разпространяват повсеместно в околната среда, като по този начин достигат до растителна и животинска храна. Въпреки че реалните нива на експозиция в Европа не пораждат безпокойство за остра токсичност, хроничната токсичност на някои метали и металоиди не може да бъде напълно изключена. По този начин, в случай на неорганичен арсен, повишен риск от канцерогенност в различни органи не може да бъде изключен дори при реални условия на диетично излагане. В случай на кадмий, нефротоксичността може да бъде особен проблем за определени подгрупи, като деца. Що се отнася до оловото, нивата на експозиция са спаднали значително през последните две десетилетия; въпреки това невротоксичността в развитието може да бъде проблем по време на пренаталното развитие и ранното детство. Също така в случая на алуминий настоящите нива на хранителна експозиция са близки до допустимата стойност на седмичния прием (TWI), получена от Европейския орган за безопасност на храните (EFSA). Взети заедно, и за четирите примера са необходими допълнителни намаления в нивата на експозиция.
заден план
арсен
В Германия основната част от органичния арсен, погълнат от храната, идва от риба и рибни продукти, в които арсенът присъства главно като арсенобетаин или арсенохолин. Освен това през последните години арсенолипидите са идентифицирани и в рибеното масло. Кафяви и червени водорасли, в които са открити над 100 mg/kg TG арсенова захар, също са от значение.
кадмий
Кадмият е естествен елемент от земната кора, в който се среща като кадмиев оксид, кадмиев хлорид, кадмиев сулфат или кадмиев сулфит. Кадмиевите съединения са широко разпространени както в околната среда, така и на работното място. Те се използват, например, при спойка, в пигменти, като стабилизатори в PVC и в батерии. Въпреки че промишлената употреба е намаляла значително през последните години поради токсичност, някои области на приложение се увеличават. Това включва използване в никел-кадмиеви батерии и в галваничната индустрия.
За възрастни „нормални потребители“ (средна дневна консумация за всички възможни храни, съдържащи кадмий със средно съдържание на кадмий в храната) в Германия, седмичният прием на кадмий, свързан с диетата, се оценява на около. Високите потребители (висока дневна консумация на всички възможни кадмийсъдържащи храни със средно съдържание на кадмий в храните) в Германия, независимо от пола, имат прием на кадмий от 2,3 µg/kg телесно тегло на седмица. Приемът на кадмий, свързан с диетата, е дори по-висок (3 µg/kg телесно тегло и седмица) сред вегетарианците с висока консумация в Германия [11]. EFSA (2012) има за възрастни и за деца във възрастовата група от 3 до
Оловото е широко разпространено в околната среда. По-специално, използването на тетраетил олово като антидетонатор в горивата отдавна е важен източник на емисии. Премахването на оловните горива значително намали концентрациите на олово във въздуха, храната и впоследствие в кръвта на населението. За европейското население храната, особено зърнените и зърнените продукти, картофите, листните зеленчуци и питейната вода, са основният източник на експозиция днес. Типичните концентрации на олово в храната са между 10 и 200 µg/kg, като растителните храни обикновено съдържат по-малко олово от храните на животинска основа. По-високи нива се откриват в карантията, мидите, гъбите и подправките, някои от които могат да бъдат много над 1 mg/kg [16]. В допълнение, дивечовото месо от дивеч, отстрелян с оловни боеприпаси, може да съдържа високи нива на олово [17]. Възможни допълнителни източници на излагане съществуват в оловни тръби за водоснабдяване на питейна вода в стари сгради и при използване на керамични съдове с оловна глазура, особено за съхранение на кисели храни като плодови сокове [7].
Средният прием на олово с храна за възрастни в Европа е даден от EFSA (2012) като 0,4 до 0,6 µg/kg телесно тегло и ден, 95-ия процентил като 0,7 до 1,0 µg/kg телесно тегло и ден. Средните стойности за деца са в някои случаи значително по-високи; за деца на възраст от 1 до 3 години, свързан с храната среден прием на олово в диапазона от 1,0 до 1,5 µg/kg телесно тегло и ден и 95-и процентил от приема на олово, свързан с храната изчислено от 1,4 до 2,8 µg/kg телесно тегло и ден [18].
Абсорбцията на неорганични оловни съединения след прием през устата зависи от редица фактори, като възраст, хранителен статус, хранителен състав, желязо и калций. Абсорбцията на разтворими оловни съединения изглежда по-висока при деца, отколкото при възрастни. След поглъщане оловото първоначално се транспортира в кръвта и се натрупва в черния дроб и бъбреците и преди всичко в костите. При възрастни повече от 90% от резорбираното олово е в костите. В кръвта оловото се намира главно в еритроцитите и има период на полуразпад около 30 дни, докато в костите е няколко години. Екскрецията се извършва главно с урината и фекалиите [16, 19].
Токсичните ефекти на оловото засягат различни органи, като кръвотворната система, сърдечно-съдовата система, нервната система, бъбреците и костите. Острото отравяне с олово днес е рядко, може да доведе до повръщане и чревни колики до бъбречна недостатъчност. Хроничните ефекти на оловото, които са от значение за населението като цяло, включват бъбречна токсичност, сърдечно-съдови ефекти и невротоксичност, тъй като те могат да се появят дори при ниска експозиция на олово. Растящият и развиващ се мозък на децата е особено чувствителен към олово както във фазата преди раждането (пренатално), така и след раждането (постнатално). Най-чувствителните признаци на невротоксичност в развитието са намаляване на коефициента на интелигентност и намаляване на ефективността на обучение и памет. Например при епидемиологични проучвания при деца под 10-годишна възраст са описани намалени коефициенти на интелигентност с нива на олово в кръвта под 100 µg/l; все още не може да бъде извлечено свързано NOAEL (без наблюдавано ниво на неблагоприятен ефект) [16, 19].
Неорганичните оловни съединения са канцерогенни при опити с животни; те водят главно до образуването на бъбречни тумори. IARC класифицира тези съединения в група 2А („вероятно канцерогенни за хората“) като канцерогенни. Тъй като обаче оловото не е директно генотоксично и канцерогенните дози при опити с животни са много по-високи от експозицията на общата популация, счита се за малко вероятно поглъщането на олово чрез храна да представлява значителен риск от рак [16].
Въз основа на констатациите относно невротоксичността при развитие при деца, както и върху сърдечно-съдовите ефекти и токсичността на бъбреците при възрастни, използвайки референтни изчисления, EFSA има BMDL01 и BMDL10 от 0,5; 1,5 и 0,6 µg олово/kg телесно тегло и ден се определят. Следователно предишната стойност на PTWI от 25 µg/kg телесно тегло, определена от СЗО, вече не се счита за подходяща. Разглеждането на „границата на експозиция“ (MOE), връзката между референтната доза, при която може да се определи малко, но измеримо отрицателно въздействие, и експозицията на хората, показа, че особено в чувствителната група бебета и малки деца средният прием на олово, свързан с храната, вече надвишава референтната стойност, получена от EFSA (BMDL01 стойност от 0,5 µg/kg телесно тегло и ден). За възрастни „нормални потребители“ приемът на олово, свързан с диетата, е в диапазона на референтната стойност за невротоксичност за развитието, а за възрастни „високи потребители“ референтната стойност е надвишена. По този начин, предвид настоящите условия на експозиция, има особена причина за безпокойство относно невротоксичните ефекти върху развитието [16].
На европейско ниво са определени максимални нива за олово в отделни храни (напр. 20 μg/kg за мляко, 50 μg/kg за плодов сок, 100 μg/kg за месо, плодове и зеленчуци, 200 μg/kg за зърно, 300 μg/kg за листни зеленчуци и 1500 μg/kg за миди) (VO (EG) 1881/2006, [20]), Германската наредба за питейната вода определя пределна стойност от 10 μg олово/l, която е по-ниска от 2013 г. [21].
алуминий
Като третият най-често срещан елемент в земната кора, алуминият се среща като естествен компонент, но и повсеместно в околната среда чрез антропогенни дейности. Общото население е изложено на алуминий предимно чрез храна. Необработените храни обикновено съдържат по-малко от 5 mg алуминий/kg. В печени продукти, зеленчуци, млечни продукти, колбаси, карантии, морски дарове, храни с високо съдържание на захар и брашно, средните нива са от 5 до 10 mg/kg. Много високи средни концентрации бяха определени в чаени листа, билки, какао и какаови продукти, както и подправки. Други релевантни експозиции са резултат от използването на алуминиеви съединения като хранителни добавки и материали, съдържащи алуминий, които са в контакт с храни при обработката, съхранението и опаковането на храни. По-специално при обработка и съхранение на кисели или солени храни, но също така и при използване на алуминиеви тави за печене при производството на гевреци, неправилното боравене може да доведе до повишено съдържание на алуминий в храната [22,23,24].
EFSA (2008) дава диапазон от 0,2–1,5 mg/kg телесно тегло за средния седмичен прием на алуминий с храна от възрастни в Европа; за потребители, които са силно изложени на алуминий чрез храна, до 2,3 могат да се постигнат mg/kg телесно тегло и седмица [22]. За деца (възрастова група 1–15 години) в Европа EFSA дава седмичен прием на алуминий, свързан с храната, от 0,7–2,3 mg/kg телесно тегло като 97,5. Перцентили на [22]. Бионаличността след перорален прием се дава от 0,1 до 0,3%, като се очакват колебания с коефициент 10 в зависимост от вида на съединението. В допълнение, хранителната матрица оказва голямо влияние върху бионаличността на алуминия след поглъщане. В кръвната плазма алуминият се свързва главно с трансферин и в по-малка степен с цитрат. Натрупването се извършва главно в костите. В литературата се предлага различна информация за биологичния полуживот на алуминия. При хората е описан полуживот от няколко години след интравенозно приложение на алуминиев цитрат. Резорбираният алуминий се екскретира главно с урината [22].
Въз основа на проучвания върху невротоксичността при развитие при мишки, EFSA определя коефициент на несигурност от 100 до NOAEL от 10 mg/kg телесно тегло и ден и коефициент на несигурност от 300 до LOAEL (най-ниско наблюдавано ниво на неблагоприятен ефект) от 50 mg/kg телесно тегло и ден е получена стойност на TWI от 1 mg/kg телесно тегло и седмица [22].
Въз основа на NOAEL от 30 mg/kg телесно тегло и ден, JECFA извежда PTWI стойност от 2 mg/kg телесно тегло и седмица от проучване върху развитието и невротоксичността при плъхове, като се взема предвид фактор на несигурност 100 [26].
Средният седмичен прием на алуминий, свързан с храната, изчислен от EFSA, може да доведе до изтощение или дори надвишаване на стойността на TWI. Стойността на EFSA TWI може да бъде значително надвишена за „високи потребители“ както от групата за възрастни, така и от деца. Поради това се посочва намаляване на експозицията на алуминий, свързана с храните.