Školící centrum WELKO Centrum pro zdravý život Potraviny a ich vplyv na zdravie www.welko.sk
TOXIKOLÓGIA POTRAVÍN Bezpečnosť potravín, potravinové prísady a kontaminanty
Toxikológia potravín Posudzovanie bezpečnosti potravín, potravinových prísad a potravinových kontaminantov Toxikológia potravín je štúdium podstaty, vlastností,účinkov jedla a detekcia toxických látok v potravinách a ich nežiadúcich účinkov na ľudí. Potravinová toxikológia je jedinečná a rozdielna oproti iným špecializáciam toxikológie dôvodom je charakter potravín
Potraviny esenciálne pre všetok život hlavným určovateľom kvality života vzhľad, vôňa, chuť, textúra - potešenie často faktor určujúci kultúry a spoločnosti (etnické jedlo) chemicky vysoko komplexné
Potraviny získavané z pôdy, mora, zo zvierat a rastlín (vystavené nepredvídateľným silám prírody) veľké rozdiely v zložení potenciálne toxické, ale esenciálne výživové zložky (vitamín A toxické účinky už pri 10-násobku potrebnej dennej dávky)
Charakter a zložitosť potravín Potraviny vysoko komplexná zmes rôznych látok - konzumované v prirodzenej alebo upravenej forme. Tuky Cukry Bielkoviny Vitamíny Minerálne látky ŽIVINY NEŽIVINY Prirodzene sa vyskytujúce Potravinové prísady Nečistoty Produkty spracovania jedla
Prirodzene sa vyskytujúce prísady Veľká väčšina prísad pochádza priamo z prírody: veľa z nich je potrebných pre rast a prežitie rastlín (hormóny, prirodzené pesticídy) môžu byť antiživiny (inhibítory chymotrypsínu/trypsínu v sóji, antihistaminikáv rybách,kys.phytová v rastlinách viažúca minerály) môžu byť pre ľudí toxické (napr.tomatín,cykasín)
POTRAVINA POČET IDENTIFIKOVANÝCH PRÍSAD Cheddar syr 160 Pomarančová šťava 250 Banán 325 Rajčina 350 Víno 475 Káva 625 Hovädzie mäso 625
Gastrointestinálny trakt veľký zložitý a dynamický viacero úrovní organizácie odhadovaná absorbčná plocha 200-4500 m2 umožňuje adekvátnu expozíciu jedla: rôznym chemickým podmienkam (ph) tráviacim enzýmom (chymo/trypsín, karbohydrázy, lipázy, proteázy) saponifikačným látkam (v žlči) bakteriálnej flóre (odličná metabolická kapacita, napr. fermentácia xylitolu a sorbitolu)
Gastrointestinálny trakt Črevný monooxygenázový systém (CyP450): v črevnom epiteli (enterocyty) analogický k pečeni lokalizovaný v endoplasmatickom retikule, potrebuje NADPH a O2 podobná odpoveď na inhibíciu a indukciu látkami
Gastrointestinálny trakt Absorbcia fyzikálnochemicky heterogénnych potravín Rôzne mechanizmy absorbcie: Pasívna difúzia Facilitovaná difúzia, Aktívny transport, Pinocytóza
Gastrointestinálny trakt Bohatá vaskularizácia čreva prietok krvi 1,2 l/h/kg (zvýš. o 30% po jedle) zvýšené prekrvenie zvyšuje absorbciu (napr. alkohol) Lymfatický obeh prietok 2 ml/h/kg transfer tukov, veľkých molekúl (botulinum toxín) obchádza first-pass-effect
Systém Enterálny obsah Pasívny difúzia Cukry (napr.fruktóza,manóza),lipofilné látky, voda Facilitovaná difúzia D-xylóza,glutamát,aspartát, krátke mastné kyseliny,xenobiotiká s karboxylovými skupinami, sulfáty,estery glucuronidov,olovo,kadmium, zinok Aktívny transport Pinocytóza Katióny,anióny,cukry,vitamíny, nukleotidy, kobalt,mangán Dlhé mastné kyseliny,vitamíny B12 komplexu,azolové farbivá,materské protilátky, botulinum toxín, hemaglutiníny, faloidíny, endotoxíny E.coli,vírusové častice
Škodlivé reakcie na jedlo Potravinová hypersenzitivita(alergia) Potravinová anafylaxia Potravinové idiosynkrázie Anafylaktoidná reakcia na jedlo Farmakologický účinok potravín Metabolické reakcie na jedlo
Potravinová hypersenzitivita (alergia) Imunologická reakcia po požití jedla alebo potravinovej prísady. Rekcia sa vyskytuje iba u niektorých ľudí, môže sa vyskytnúť už po požití malého množstva látky a nie je spojená so žiadnym fyziologickým účinkom potraviny.
Potravinová hypersenzitivita (alergia) V reakcii sú zapojené imunoglobulíny (IgE, IgG4), bazofily/mastocyty (zdroj bradykinínu, histamínu, prostaglandínov a leukotriénov) a potrebná je predchádzajúca expozícia alergénu. Demografia: najčastejšia u malých detí (4-6%), incidencia klesá s maturáciou GIT ku 1-2% u 4-15ročných detí u dospelých sa incidencia zvyšuje (7-8%) pravdepodobne vďaka rozšíreniu potravinového spektra úlohu zohrávajú genetická predispozícia a príbuzenské vzťahy
Potravinová hypersenzitivita Symptómy: (alergia) Kožné urticaria, ekzém, dermatitída, vyrážka Gastrointestinálne nevoľnosť, zvracanie, hnačka, brušné kŕče Dýchacie astma, dýchavičnosť, rinitída, bronchospazmus Iné šok, hypotenzia, opuch jazyka a hltanu, methemoglobinémia
Potravinová hypersenzitivita Potravinové alergény: (alergia) väčšinou sú to proteíny niektoré potraviny sú asociované s alergiamy častejšie ako všeobecne skrížená reaktivita (napr. mandle a vlašské orechy), nezávislá dvojitá senzitivita (napr. kravské mlieko a hovädzie mäso)
JEDLO Kravské mlieko Vajc. bielko Vajc. žĺtko Arašidy Sojové bôby ALERGÉNNE PROTEÍNY Kezeín, β-laktoglobulín,α-laktalbumín Ovomukoid, ovalbumín Livetín Ara h II,Peanut I β-konglycinín, 11S-glycinín, Kunitzov trypsín inhibítor Rajčina Obilie Bavlna (sem.) Ryža Krevety Viacero glykoproteínov Glutén, gliadín, globulín Viacero glykoproteínov Glutelíny, globulíny Antigén I
Potravinové idiosynkrázie Kvantitatívne abnormálna reakcia na látku v potravine. Reakcia je odlišná od fyziologického alebo farmakologického účinku, pripomína alergiu ale nie je v nej zapojený imunologický mechanizmus.
Potravinové idiosynkrázie Patria sem reakcie vyskytujúce sa v špecifickej skupine obyvateľstva, ktorá má genetickú predispozíciu Laktózová intolerancia: najčastejšia idiosynkratická reakcia chýbanie enzýmu laktázy vedie k fermentácii laktózy (napr. v kravskom mlieku) na kys. mliečnu, ktorá ma v črevách osmotické účinky Symptómy: hnačka, malabsorbcia živín Incidencia: severná Európa 3-8%, južné Taliansko 70%, juhovýchodná Ázia skoro100%
Jedlo Fava fazuľa Čokoláda Cvikla, repa Špargľa Červené víno Kravské mlieko Jedlo obsahujúce fruktózu Reakcia Tabulka Hemolýza, hemoglobinúria; nevoľnosť, dyspnoe, horúčka, bolesti brucha a chrbta Migrénové bolesti Betúria (červený moč) Zapáchajúci, sírnatý moč Kýchanie, hnačka,boleti hlavy, svrbenie Abdominálna bolesť, nafukovanie, hnačka Abdominálna bolesť,zvracanie, hypoglykémia, hnačka
Anafylaktoidné reakcie na potraviny Reakcia podobná anafylaxii v dôsledku neimunologického uvoľnenia alebo prijatia chemických mediátorov.
Anafylaktoidné reakcie na Skombrotoxikóza: potraviny požitie makrelovitých rýb (tuniak, makrela) môže viesť k anafylaktoidnej reakcii Mechanizmus: 1.) požitie histamínu v rybom mäse produkovanom mikroorganizmami 2.) staršie mäso obsahuje potenciátory histamínu hnilobné amíny (kadaverín, putrescín), aminoguanidín, izoniazid (inhibícia črevného metabolizmu histamínu(diamínoxidázy), Zvýšený príjem histamínu)
Anafylaktoidné reakcie na Sulfitová citlivosť: potraviny deficiencia sulfitoxidázy vedie k neschopnosti metabolizovať metabisulfit používaný ako potravinová konzervačná látka Symptómy: bronchospazmus, astma
Farmakologické reakcie na jedlo Nežiadúca reakcia na jedlo alebo potravinovú prísadu, ktorá vedie k farmakologickým účinkom podobným podaniu liečiv.
Farmakologické reakcie na jedlo falošné potravinové alergie zvýšená odpoveď na farmakologicky aktívne látky v jedle nie je spojená s anomáliou v metabolizme, môže ísť o geneticky podmieneú zmenu v receptore
Farmakologické reakcie na jedlo Jedlo Syr, červené víno Reakcia Silné bolesti hlavy, hypertenzia Muškátový orech Halucinácie Káva, čaj Bolesti hlavy, hypertenzia Čokoláda Bolesti hlavy,hypertenzia
Metabolické reakcie Toxický účinok jedla, ak je požité v nadmernom množstve alebo nesprávne pripravené.
Metabolické reakcie Jedlo Sladkovka Cykasy (cykasová múka) Pečeň hydiny a polárnych medveďov Limové bôby, horké mandle, jadrá broskýň a marhúl Reakcia Hypertenzia, srdcová hypertrofia, retencia sodíka Amyotropná laterálna skleróza Podráždenosť,zvracanie, zvýšený lebečný tlak, smrť Cyanóza Kapustová zelenina. repa, sója, reďkovky, horčica Struma(zväčšená štítna žľaza)
Princípy posúdenia bezpečnosti jedla Potraviny nedokážu spĺňať požiadavky na chemickú identitu, zloženie a čistotu!!!
Princípy posúdenia bezpečnosti jedla 1.) Potraviny (tovar používaný ako jedlo alebo nápoj pre ľudí a zvieratá) nesie predpoklad bezpečnosti založený na historickej skúsenosti. 2.) Látky, ktoré sa prirodzene v jedle nevyskytujú (kontaminanty a prísady) majú vysoké štandardy na bezpečnosť a sú zakázané, ak jedlo s ich obsahom môže byť škodlivé.
Princípy posúdenia bezpečnosti jedla Regulačné úrady: European Food SafetyAuthority (EFSA) U.S. Food and Drug Administration (FDA) Národné úrady pre bezpečnosť potravín (u nás ŠVPS SR)
Princípy posúdenia bezpečnosti jedla Potraviny sú považované za bezpečné, kým: 1.) Neobsahujú žiadne škodlivé prísady alebo aditíva, čiže: dá sa im vyhnúť sú natoľko rizikové, že nie je možné učiť bezpečnú hladinu sú mimo verejnej kontroly a teda ich nie je možné regulovať 2.) Obsahujú škodlivé látky v rámci určenej bezpečnej tolerancie nevyhnuteľné kontaminanty a prísady, spojene so syntézou, rastom, produkciou alebo skladovaním potravín
Potravinové kontaminanty a prísady Látky s určenou toleranciou: REZIDUÁ PESTICÍDOV pesticíd = látka alebo ich zmes používaná na prevenciu, ničenie alebo odháňanie škodcov škodca = hmyz, rastlinné choroby, burina, slimáky, vtáky, cicavce, ryby, červy a mikróby ktoré ničia majetok alebo šíria choroby používanie pesticídov má výhody aj nevýhody
Potravinové kontaminanty a prísady 4500 p.n.l. prastarý Summer síra ako prvý pesticíd 15.storočie toxické chemikálie olovo, arzén, ortuť 17.storočie nikotín sulfát z rastliny tabaku 19.storočie prírodné pesticídy pyretrum a rotenón 1930 Paul Müller objavuje DDT (organochlorínt) 1970 organochloríny nahradené organofosátmi a karbamátmi 2001 Stockholm convention obmedzuje použitie DDT iba na kontrolu malárie DNES 2.5 miliónovton pesticídovročne
Potravinové kontaminanty a prísady MRL = Maximum Residues Level maximálne množstvo pesticídov v potravinách, bezpečnostná tolerancia.
Potravinové kontaminanty a prísady Látky s určenou toleranciou: LIEČIVÁ POUŽÍVANÉ U HOSPODÁRSKYCH ZVIERAT typicky používané pre podporu rastu a zvýšenú produkciu potravín Faktory pre hodnotenie veterinárnych liečiv: 1) Dávkovanie a absorbcia cieľovým zvieraťom 2) Metabolizmus liečiva organizmom zvieraťa 3) Distribúcia do tkanív liečivo aj jeho metabolity 4) Požívanie zvieracich potravinových produktov a tkanív ľuďmi 5) Možná absorbcia liečiva a metabolitov ľuďmi 6) Metabolizmus liečiva a jeho metabolitov ľuďmi 7) Eliminácia a distribúcia v ľudskom organizme liečivo, jeho metabolity aj sekundárne metabolity
Potravinové kontaminanty a prísady Látky s určenou toleranciou: NEVYHNUTEĽNÉ KONTAMINANTY = látky, ktorých široké použitie v priemysle, alebo ktorých prítomnosť v zemskej kôre vedie k tomu, že sú konštantným a všadeprítomným kontaminantom v životnom prostredí. Patria sem: Ťažké kovy Halogenované organické zlúčeniny Nitroamíny a nitroamidy Plesne a mykotoxíny
Potravinové kontaminanty a prísady Látky s určenou toleranciou: NEVYHNUTEĽNÉ KONTAMINANTY Ťažké kovy: z 92 prírodných prvkov približne 22 je esenciálnych živín cicavcov = mikroživiny (železo, zinok, meď, mangán, molybdén, selén, jód, kobalt, hliník,arzén) Najznámejšie všadeprítomné kontaminanty: Olovo, arzén, kadmium,...
Potravinové kontaminanty a prísady Látky s určenou toleranciou: NEVYHNUTEĽNÉ KONTAMINANTY (ťažké kovy) Olovo (Pb) esenciálny stopový prvok, nedostatok olova vedie k poruchám hematopoetického systému a rastu Toxické účinky: sú dlhotrvajúce a závažné (najmä u detí): neuropatia, poruchy krvotvorby, nefropatia Zdroje intoxikácie: olovom potiahnuté plechovky,olovené vodovody,tetraetylolovo ako aditívum do benzínov,farby a pigmenty
Potravinové kontaminanty a prísady Látky s určenou toleranciou: NEVYHNUTEĽNÉ KONTAMINANTY (ťažké kovy) Arzén (As) 20-ty najbežnejší prvok v zemskej kôre,12-ty v ľudskom tele CCA (chrómovaný meďnatý arzenát) konzervácia dreva v konštrukcii budov (zakázaný 2004) Arzfenamín a trioxid arzénu terapia syfilisu a trypanosomiáz (prekonané modernýmiatb) pigmenty, pesticídy, jedy, polovodiče, pyrotechnika Zdroje intoxikácie: pitná voda,pesticídy, vzduch zámena arzénu (biely prášok) - napr. za prášok do pečiva,a i.
Potravinové kontaminanty a prísady Látky s určenou toleranciou: NEVYHNUTEĽNÉ KONTAMINANTY (ťažké kovy) Kadmium (Cd) relatívne zriedkavý prvok v prírode, často so zinkovou rudou a fosílnymi palivami široké industriálne využitie v povrchových úpravách, pigmentoch a farbách, plastoch, textíliách Zdroje intoxikácie (väčšinu sekundárne cesty): odpad v spalovniach a recyklačných centrách spalovanie starých pneumatík, inhalácia spalovných plynov presakovanie do pôdy a podzemných vôd
Potravinové kontaminanty a prísady Látky s určenou toleranciou: NEVYHNUTEĽNÉ KONTAMINANTY Halogenované uhľovodíky (organochloríny) vysoká stabilita vo vode odolnosť voči oxidácii, UV žiareniu, mikrobiálnej degradácii širokopoužívané pesticídy od 1930s (1939: DDT) rozpúšťadlá, vodiče tepla (PCB), protipožiarne látky, bezuhlíkatý papier
Potravinové kontaminanty a prísady Látky s určenou toleranciou: NEVYHNUTEĽNÉ KONTAMINANTY Halogenované uhľovodíky (organochloríny) Toxické účinky: najzraniteľnejšie sú novorodenci intoxikovaných matiek zmena transkripcie génov široké orgánové poškodenie (pečeň, endokrinný systém, koža) Yusho choroba (1968 Japonsko) 280 kg látok typu PCBs kontaminovalo ryžový olej, ktorý bol použitý ako krmivo pre hydinu a viedol k otrave 14000 ľudí
Potravinové kontaminanty a prísady Látky s určenou toleranciou: NEVYHNUTEĽNÉ KONTAMINANTY Plesne a Mykotoxíny 1. Plesne produkcia potravín (zrenie syru) poskytujú metabolity s medicínskym využitím (penicilíny) môže produkovať metabolity so škodlivým účinkom 2. Mykotoxíny (rôznorodá skupina chemikálií) môžu sa vyskytnúť v rastlinnej potrave, alebo v živočíšnej potrave po skonzumovaní kontaminovaného krmiva veľa typov a podtypov mykotoxínov z toxikologického a ekonomického hľadiska najdôležitejšie: aflatoxíny a trichotecény
Potravinové kontaminanty a prísady Látky s určenou toleranciou: NEVYHNUTEĽNÉ KONTAMINANTY Aflatoxíny(AF) produkt plesní rodu Aspergillus extrémne vysoká hepatokarcinogenita and toxicita vyskytujú sa ako zmes AFB1, B2, G1, G2 ibaafb1a AFG1 sú karcinogénne vyskytujú sa v mnohých produktoch (orechy, olejové semená, obilniny) a v odvodených produktoch AFM1 hydroxylovaný metabolitafb1 v mlieku kráv, ktoré požili kontaminované krmivo
Potravinové kontaminanty a prísady Látky s určenou toleranciou: NEVYHNUTEĽNÉ KONTAMINANTY Aflatoxin B1 vysoko reaktívna látka, ovplyvňuje rad biochemických systémov epoxid sa kovalentne viaže na DNA, RNA aj proteíny poškodenie DNA vedie k rozvoju nádorov
Potravinové kontaminanty a prísady Látky bez tolerancie TOXÍNY RÝB, MUŠLÍ A KORYTNAČIEK TOXÍN ZDROJ ÚČINOK Saxitoxín Mušle, mäkkýše Neurosvalová slabosť, udusenie Kys. domoová Mušle, mäkkýše Neuropatia, strata pamäte Tetrodotoxín Ryba fugu Znecitlivenie, nevoľnosť, zvracanie, dyspnoe, triaška Paralýza Ichtyohepatotoxín Japonská makrela, kútovka, a i. ryby Nevoľnosť, zvracanie, horúčka, strata vlasov, dermatitída, krvácavosť, Hepatotoxicita
Potravinové kontaminanty a prísady Látky bez tolerancie BAKTERIÁLNE TOXÍNY = toxíny vyprodukované baktériami v potravine pred požitím 1) Enterotoxíny: majú toxický účinok na enterocyty 2) Endotoxíny: (lipopolysacharidová súčasť membrány uvoľnená z mŕtvych G- baktérií) nešpecifické, provokujú imunitnú odpoveď makrofágov (IS) 3) Exotoxíny: syntetizované a uvoľňované, nie sú časťou bakteriálneho organizmu
Potravinové kontaminanty a prísady Látky bez tolerancie Clostridium botulinum a C. butyricum Potravinový botulizmus relatívne zriedkavý, dôležitý pre jeho nebezpečnosť a závažnosť spôsobený botulinum toxínmi A, B, E, F (typ C a D spôsobujú botulizmus iba u zvierat) exotoxín produkovaný v jedle, ranách, čreve novorodencov je teplotne labilný (môže byť zneškodnený 80 až 100 C na 10 minút)
Potravinové kontaminanty a prísady Látky bez tolerancie Clostridium botulinum a C. butyricum Symptómy: útlm dýchania a paralýza až na 8 mesiacov Úmrtnosť: extrémne vysoká, 35-65% Zdroje: pôda, zem, voda, GIT zvierat - zle konzervované potraviny (fazule, kukurica, hríby, olivy, ) - nedostatočne spracované klobásky, šunky, údená ryba
Potravinové kontaminanty a prísady Látky bez tolerancie LÁTKY PRODUKOVANÉ VARENÍM (Tolerancie a bezpečné limity nie je možné stanoviť pre kontaminanty, ktoré vznikajú v dôsledku činností konzumenta). Heterocyklické amíny (HCA) : viac než 20 rôznych HCA vznikajú vplyvom varenia pri vysokej teplote (t.j.grilovania) normálne vznikajú komponenty chuti a vône (pyrazíny, pyridíny, tiazoly) v prítomnosti kreatinínu (svaly) vznikajú HCA rýchlo absorbované v GIT a distribuované do všetkých tkanív Karcinogenita pečeň, srdce, oblička, pankres, črevá
DISKUSIA www.welko.sk