Inocuitate 1

____________________________________________________________

1

NOŢIUNI GENERALE

Alimentele pot fi considerate factori ai mediului ambiant cu care omul contractează relaţii strânse în tot cursul existenţei sale. Cea mai importantă şi cea mai veche relaţie este determinată de faptul că alimentele furnizează organismului substanţele nutritive de care acesta are nevoie pentru asigurarea energiei necesare proceselor vitale, pentru sinteza substanţelor proprii şi pentru formarea substanţelor active (enzime, hormoni, etc), care favorizează desfăşurarea normală în procesele metabolice. Alimentele consumate trebuie să asigure cantităţi optime din toate substanţele de care are nevoie organismul. Acest optim variază de la un individ la altul depinzând de varstă, sex, felul si intensitatea activităţii, precum si de condiţiile mediului ambiant. Ţinând cont de aceste diferenţe o alimentaţie corectă denumită şi raţională sau ştiinţifică trebuie să realizeze un permanent echilibru între necesarul organismului şi consumul alimentar. Alimentaţia corectă presupune însă îndeplinirea şi a unei alte condiţii esenţiale: produsele consumate să fie lipsite de agenţi nocivi sau aceştia să se găsească sub limitele dăunătoare. Cercetările efectuate în diferite ţări inclusiv în România, precum şi studiile întreprinse în cadrul unor organisme internaţionale (FAO/OMS) au demonstrat faptul că trebuie perfecţionat conceptul de calitate al alimentelor. În sensul că acestea trebuie să întrunească cele patru laturi inseparabile: valoare psiho-senzorială, valoare energetică, biologică si igienică. Valoarea igienică denumită inocuitate este componenta calitativă ce vizează siguranţa şi securitatea consumatorului de alimente. Starea de sănătate a consumatorilor este asigurată dacă aceştia consumă în primul rând alimente salubre care nu conţin factori care ar produce îmbolnăviri. Calitatea igienică este influenţată de contaminarea microbiologică sau cu alte oganisme, de contaminarea sau poluarea chimică şi de toxicitatea naturală a produselor alimentare.

1

1.1. FACORII CARE AFECTEAZĂ INOCUITATEA PRODUSELOR ALIMENTARE Substanţele nocive din alimente pot proveni din surse şi cauze multiple: -constituienţii naturali ai unor alimente cum sunt: toxinele ciupercilor otrăvitoare, amigdalina din samburii unor fructe, solanina în cartofii încolţiţi, alcaloizii toxici din unele plante, ovidina din albuşul crud; -substanţe formate în alimente prin degradarea substanţelor nutritive (proteine, lipide , glucide), sub acţiunea enzimelor proprii sau a enzimelor elaborate de microorganisme de alterare sau prin prelucrări industriale sau culinare necorespunzătoare: amine, biogene, nitrozamine, acizi, alcooli, aldehide, cetone, peroxizi, compuşi Maillard etc; -toxine sintetizate de unele mucegaiuri şi bacterii: micotoxine, toxina stafilococică, toxina botulinică etc; -substanţe chimice ajunse în alimente: metale şi metaloizi toxici, reziduuri de pesticide, azotiţi, hidrocarburi policiclice aromate, monomeri toxici din mase plastice etc. -aditivi alimentari nepermişi sau utilizarea exagerată a celor permişi în scopul prevenirii alterării pentru îmbunătăţirea însuşirilor senzoriale: conservanţi, antioxidanţi, coloranţi, aromatizanţi, emulgatori etc. Toţi aceşti factori condiţionează inocuitatea alimentelor fie individual fie în intercorelare. Inocuitatea produselor alimentare este determinată de : -calitatea materiilor prime şi auxiliare; -modalităţile de transport şi păstrare a materiilor prime; -condiţiile igienico-sanitare şi procedeele tehnologice de prelucrare a acestora, de condiţiile de depozitare a produselor finite; -condiţiile igienico-sanitare de transport şi comercializare a produselor alimentare. Astfel spus pe întreg lanţul alimentar există pericolul ca un aliment să devină potenţial dăunător pentru om, prin contaminarea cu microorganisme sau alte organisme sau poluarea acestuia cu substanţe chimice. Produsele alimentare de origine vegetală pot fi contaminate în timpul recoltării, depozitării şi transportului cu mucegaiuri toxicogene care prin micotoxinele elaborate în alimente pot produce la om modificări teratogenice, mutagenice şi carcinogenice. Mediul înconjurător (aer, apa, sol), în care se obţin materii prime poate reprezenta o sursă de contaminare a produselor alimentare (vegetale, lapte, peşte) cu substanţe chimice cum ar fi: bifenilii policloruraţi şi polibromuraţi, metale grele (mercur, plumb, calciu), hidrocarburi policiclice etc. Utilizarea apelor uzate pentru irigarea culturilor constituie o sursă de 2

contaminare a materiilor prime de origine vegetală şi indirect prin furajare şi a celor de origine animală cu microrganisme patogene, virusuri, ouă de paraziţi, metale toxice, pesticide şi alte substanţe chimice. Reziduurile de pesticide din alimente ca rezultat al folosirii acestora în diferite scopuri în agricultură pot provoca îmbolnaviri grave ale omului. Carnea, laptele, ouăle sunt vehiculatori foarte buni ai unor pesticide. Trebuie avut în vedere şi faptul că o serie de substanţe cu caracter toxic se găsesc în mod natural în unele produse alimentare (glicozide cianogenice, azotaţi, azotiţi, amine biogene, fitaţi, oxalaţi). Pericolul toxic al unora dintre aceste substanţe poate fi minimalizat printro prelucrare tehnologică adecvată (fierbere, fermentare ş.a.). Pe de altă parte prin prelucrarea tehnologică a materiilor prime alimentare, în afara micşorării valorii nutritive, în unele cazuri în aliment se formează substanţe cu caracter antinutritiv şi toxic (lizinoalanina, hidrocarburi policiclice condensate, nitrozamine, polimeri de oxidare termică, etc). Utilizarea aditivilor în industria alimentară se consideră justificată dacă îmbunătăţesc calitatea produselor, măresc durata de păstrare, stabilizează proprietăţile, menţin valoarea nutritivă, favorizează desfăşurarea procesului tehnologic. Folosirea aditivilor chimici si biochimici, trebuie să se facă în limitele normelor sanitare în vigoare, deoarece o serie de aditivi pot avea efect nociv asupra organismului. O atenţie deosebită trebuie acordată metodelor de conservare care inhibă dezvoltarea microorganismelor de alterare sau patogene sau care asigură distrugerea acestora. Pentru ca produsele alimentare să ajungă la consumator cu un grad ridicat de inocuitate sunt necesare urmatoarele: -monitorizarea permanentă a surselor de poluare şi anihilarea efectului poluant; -aplicarea de procedee tehnologice care să afecteze cât mai puţin principiile nutritive ale alimentelor, dar care să îndepărteze substanţele cu caracter antinutritiv care se găsesc în mod natural în materiile prime sau care se pot forma în procesele de conservare şi prelucrare. -utilizarea unor bioconservanţi naturali (surse microbiene) în locul conservanţilor chimici; -conceperea unor planuri moderne de control al calităţii cu identificarea punctelor critice şi evaluarea riscurilor care pot afecta siguranţa alimentară; -adaptarea şi utilizarea unor metode rapide şi eficiente de control al calităţii materiilor prime si produselor finite; -instruirea personalului care produce şi manipulează alimente; -respectarea condiţiilor tehnologice şi igienice.

3

1.2. IMPLICAŢIILE PREZENŢEI SUBSTANŢELOR TOXICE ÎN PRODUSELE ALIMENTARE Prezenţa substanţelor toxice în produsele alimentare îmbracă forme variate şi din ce în ce mai complexe. Actual, prezenţa substanţelor potenţial toxice în produsele alimentare este cunoscută prin experimentul cronic capabil să sesizeze acţiunea lor cumulativă, acţiune cancerigenă sau mutagenă, efecte genetice sau toxice specifice. Complexitatea problemei constă în faptul că organismul are capacitatea de a se adapta la acţiunea unor doze mici de substanţe în cazul în care acestea nu posedă proprietăţi cumulative. Răspunsul organismului la efectul substanţelor chimice reprezintă un echilibru dinamic care poate fi uşor alterat de numeroase condiţii care supun organismul unor solicitări suplimentare sau care duc la scăderea reactivităţii: boli intermediare, solicitări fizice sau psihice, acţiunea concomitentă a unor substanţe chimice sau agenţi fizici, alimentaţia insuficientă sau dezechilibrată. În majoritatea cazurilor substanţele toxice afectează sistemele enzimatice, dar pot acţiona şi pe cale neenzimatică prin combinarea lor directă cu unii constituenţi ai celulei sau prin eliberarea unor costituienţi ai organismului într-o cantitate anormală. Este posibil ca aceeaşi substanţă să aibă mai mult decât o singură cale de acţiune sau să influenţeze în funcţie de doza prezentă fie prin stimularea unui sistem enzimatic în doze mici, fie prin depesiunea sa la doze mari. Mecanismul de acţiune al unei întregi serii de substanţe chimice poate fi explicat prin reacţii alergice de sensibilizare imunologică pe care le produc. Alte substanţe acţionează asupra sistemului nervos central, declanşând o descărcare masivă de agenţi neurohormonali, catecolamine, epinefrina, serotonina ş.a. Aceste substanţe neurohormonale acţionează asupra terminaţiilor nervoase simpatice ale vaselor ficatului, reducând irigarea acestuia. În vederea urmăririi efectelor contaminanţilor, reuniunea comună FAO/OMS a propus un program de depistare a acestora în produsele alimentare, în special în produsele de bază. 1.3. CONTAMINANŢI La alegerea contaminantului ce urmează a fi supravegheat se recomandă să se ţină seama de: -gravitatea riscului pentru populaţie, în special efectele neurotoxice, mutagenice, teratogene şi cancerigene posibile; -persistenţa agentului în mediul înconjurător, rezistenţa la degradare şi 4

acumularea în lanţul alimentar; -conversia în substanţe mai toxice; -abundenţa în mediul înconjurător şi expunerea populaţiei; Toxicitatea reprezintă răspunsul dat de organismul viu în care a pătruns toxicul. Ea se manifaestă prin dereglări metabolice, histochimice, morfopatologice şi chimice stâns legate de mecanismul patogenic prin care a acţionat toxicul care a produs agresiunea chimică. Doza este factorul cel mai important care determină toxicitatea unei substanţe. Intensitatea răspunsului biologic este proporţională cu doza substanţei la care este supus organismul. Doza toxică este cantitatea de substanţă exogenă, capabilă să dezvolte în organismul viu, efecte toxice. Gradul de toxicitate al unei substanţe intrată în organismul viu se stabileşte prin determinarea dozei letale, notată cu simbolul DL. Doza letală reprezintă doza minimă de substanţă care provoacă moartea unui animal adult. Variaţiile mari de răspuns individual, la administrarea de doze letale, dintro substanţă, au impus introducerea următoarelor valori pentru DL, în funcţie de procentul de animale omorâte: -DL0 faza letală 0 reprezintă cantitatea de substanţă care determină fenomene toxice grave, dar nu letale, la lotul de experienţă; -DL20; DL50; DL100 reprezintă cantitatea de substanţe care determină moartea a 25%, 50%, şi respectiv 100% din animalele lotului de experienţă; -DL50 (doza letală medie) se exprimă în mg/kg şi constituie un criteriu de comparaţie pentru diferitele categorii de toxice; -Doza letală medie (DL50) permite extrapolarea mai adecvată a dozelor şi stabilirea intervalelor pentru interpretarea toxicităţii. După doza orală letală la om, compuşii chimici exogeni au fost împărţiţi în 6 grade de toxicitate: • Substanţe supertoxice; • Substanţe extreme de toxice; • Substanţe foarte toxice; • Substanţe moderat toxice; • Substanţe slab toxice; • Substanţe practic netoxice. Recent o serie de cercetători consideră că sistemele de clasificare a substanţelor toxice pe baza DL50 sunt limitate, deoarece ele referindu-se 5

numai la greutate, prezintă dificultăţi în aprecierea comparativă a toxicităţii substanţelor. Tab. 1. Scara toxicităţii. Doza letală orală probabilă, la om. (după Hodge şi Gleason, 1975) NR. CRT 1 2 3 4 5 6

GRADUL DE TOXICITATE 6 = supertoxice 5 = extrem de toxice 4 = foarte toxice 3 = moderat toxice 2 = slab toxice 1 = practic netoxice

DOZA ÎN MG/KG 5 mg/kg 5 – 50 mg/kg 50 – 500 mg/kg 0,5 – 5 g/kg 5 – 15 g/kg 15 g/kg

PENTRU O PERSOANĂ DE 70 KG 7 picături 7 picături – 1 linguriţă 1 linguriţă –1 uncie(28,35g) 1 uncie – 1 pintă (0,568 l) 1 pintă – 1 quart (0,946 l) 1 quart

Pentru o evaluare mai adecvată a toxicităţii, ar trebui să se ia în considerare numărul de molecule, respectiv de atomi, implicaţi în mecanismele fiziopatologice, cu atât mai mult cu cât numărul substanţelor toxice este enorm de mare, iar diferenţele între greutăţile moleculare (G.M.) sunt foarte mari. Pornind de la această premiză, LucKey T.D. şi colaboratorii (1977) introduce un nou concept pentru aprecierea toxicităţii, concept ce permite o corelare între valoarea numerică a toxicităţii şi G.M. exprimând cantitativ potenţialul toxic (pT). Noul sistem pe baza conceptului “pT “ se referă la concentraţia molară toxică a substanţei, exprimată prin moli/kg (T), fiind calculată din valorile DL50 la şoareci. Pentru simplificare se propune noţiunea de “pT” care este log [T]. Comparând toxicitatea toxinei D botulinică prin “pT” faţă de DL50 s-a constatat că ea este de 1000 de ori mai toxică decât α – amanitina. Aprecierea toxicităţii acute prin “T” şi respective “pT” apare deci mai adecvată, contribuind la o evaluare mai corespunzătoare a acestui parametru. 1.4. EFECTUL SUBSTANŢELOR TOXICE ASUPRA ORGANISMELOR Acţiunea toxică a unei substanţe variază în funcţie de următorii factori: • Factori dependenţi de substanţă; • Factori dependenţi de organismul contaminat; • Factori dependenţi de mediu; •

Factori dependenţi de substanţă

6

Structura chimică. Relaţia dintre structura chimică şi efectul biologic este în funcţie de grupările chimice ale substanţelor şi activitatea electronică. Grupările chimice determină în primul rând hidro- sau lipo- solubilitatea şi în consecinţă tipul de acţiune biologică. Distribuţia şi conformaţia electronică a moleculei toxicului, determină un anumit tip de activitate biologică a acesteia, electronii biologic activi fiind cei mobili. Starea de agregare. Potenţialul toxic al substanţelor care se găsesc în stare gazoasă este mai mare decât al celor care se găsesc în stare lichidă sau solidă, deoarece ele pătrund rapid în organism, pe cale respiratorie. Cu cât dispersia substanţelor toxice solide este mai mare, cu atât gradul lor de toxicitate este mai mare. Substanţele amorfe, care sunt mai solubile decât cele cristaline, produc efecte toxice mai puternice . Formele stabile din punct de vedere termodinamic, având o solubilitate mai scăzută, sunt mai greu absorbite şi mai puţin toxice. Cu cât volatilitatea unei substanţe toxice este mai mare, cu atât riscul de intoxicaţie este mai mare, absorbţia pe cale pulmonară depinzând de volatilitatea substanţei. Hidrosolubilitatea şi liposolubilitatea precum şi raportul dintre acestea influenţează considerabil toxicitatea. Cea mai mare absorbţie o au moleculele cu un coeficient mediu de repartiţie lipide/apă. Liposolubilitatea, la rindul ei, este dependentă de grupările chimice ale toxicului care condiţionează gradul de dizolvare al acestuia în membranele biologice, pe care trebuie să le traverseze. Cu cât liposolubilitatea este mai mare, cu atât absorbţia prin piele şi tubul digestiv a toxicelor este mai mare şi de asemenea difuzarea toxicului în sectorul intracelular este mai mare. Liposolubilitatea favorizează pătrunderea toxicelor pe cale cutanată, grosimea tegumentelor reglând absorbţia pe această cale. După pătrunderea toxicului în mediul intern, el difuzează în apa extracelulară şi intracelulară sau protoplasmatică, în raport cu gradul de dizolvare în apă, deci cu hidrosolubilitatea. Toxicitatea substanţelor hidrosolubile este direct proporţională cu gradul de solubilitate în apă al acestora. Cu cât indicele de hidrosolubilitate a unui toxic este mai mare, cu atât capacitatea de absorbţie a acestuia, de către organism este mai mare. Hidrosolubilitatea are o importanţă deosebită, mai ales pentru absorbţia pe cale respiratorie, prin inhalare de substanţe volatile. Natura substanţelor chimice joacă un rol determinant în interacţiunea toxic-organism. Astfel se poate considera că, substanţele existente normal în lanţurile metabolice, fiziologice ale organismelor, au o activitate toxică celulară mai redusă. Aceasta se explică prin faptul că organismele posedă căile de bioinactivare necesare contracarării concentraţiilor crescute brusc în 7

biofază. În schimb blocarea acestor căi prin diferite mecanisme, precum şi a căilor fiziologice de eliminare, determină sindroame toxice endogene de mare gravitate (encefalopatia hepatică, bilirubinica, uremică ş.a.) Reactivitatea substanţelor chimice. Substanţle puternic reactive, cum ar fi acizii sau bazele tari, datorită efectelor caustice exercitate la nivelul căilor de intrare nu produc intoxicaţii acute propriu zise. Εle acţionează asupra proteinelor membranare şi citoplasmatice celulare producând leziuni direct. Alte substaţe reactive acţionează pe cale circulatorie producând efecte lezionale viscerale (ireversibile) prin denaturarea stratului lipidic al membranei celulare sau prin afectarea metabolismului energetic celular. În cazul solvenţilor organici (tetraclorura de carbon, cloroformul ş.a.) sau a pesticidelor, metaboliţii activi sau metaboliţii halogenaţi, prin reactivitatea lor ridicată se combină covalent (ireversibil) cu fosfolipidele hepatice din reticulul sarcoplasmatic. Aceşti metaboliţi activi, eliberaţi prin oxidare hepatică se pot lega covalent de acizii nucleici, determinând procese de mutageneză, carcinogeneză, etc. Puritatea. Prezenţa unor impurităţi provenite din operaţiile de sinteză, extracţie, prelucrare precum şi din contaminanţii materiilor prime pot intensifica sau micşora acţiunea toxică a produsului. Concentraţia. Concentraţia ca şi doza, calea şi viteza de pătrundere a toxicului în organism este un element definitoriu pentru toxicitatea unei substanţe. De exemplu, o doză de 5 ml acid sulfuric concentrat poate cauza leziuni mortale, în timp ce aceiaşi cantitate în diluţie de 2-3:1000 nu are efecte toxice. Concentraţia substanţelor toxice gazoase sau volatile este direct proporţională cu toxicitatea. Normele de igienă stabilesc concentraţiile maxime admisibile (CMA) pentru fiecare toxic din aerul spaţiilor industriale şi comunale. CMA reprezintă concentraţia medie la care muncitorii, industriali sau agricoli pot fi expuşi fără pericol, câte opt ore zilnic, de-a lungul unor perioade lungi de timp. CMA se exprimă în mg/m3 sau ppm. Toxicitatea unei substanţe asupra organismului uman sau animal depinde şi de calea de pătrundere a toxicului în organism. Toxicitatea este mult mai mare când toxicele sunt introduse în organism parenteral sau pe cale respiratorie, comparativ cu calea digestivă (per os). Sucurile digestive şi alimentele din stomac pot modifica toxicitatea prin diluare, prin micşorarea sau mărirea solubilităţii toxicului şi prin formarea unor compuşi cu toxicitate mai redusă sau nulă. Grăsimile existente în tubul digestiv, provenite din alimente şi în special din lapte, cresc toxicitatea compuşilor organocloruraţi şi 8

organofosforici, determinând absorbţia acestora cu o viteză ma mare în sistemul circulator. Pe de altă parte lipidele scad toxicitatea unor substanţe (hidrosolubile) prin împiedicarea sau încetinirea absorbţiei acestora. Interacţiunea substanţelor exogene. La nivelul organismului pot avea loc interacţiuni între substanţele exogene şi constituenţi ai alimentelor atunci când aceştia coexistă sau ajung în organism concomitant sau succesiv. Efectele interacţiunii sunt indiferente, sinergice sau antagonice. -Efecte indiferente: substanţa A şi B nu se influenţează reciproc. -Efecte sinergic: sustanţa A şi B acţionează în acelaşi sens. Efectul global S (ca durată, intensitate şi viteză a instalării acţiunii toxice poate fi: -egal sau mai mic decât suma efectelor lui A şi B luate separat. S ≤ A+B: adiţie sau sumaţie şi are loc când substanţele acţionează asupra aceluiaşi tip de receptor. -mai mare decât suma efectelor lui A şi B luate separate, S > A + B: potenţare şi are loc când substanţele acţionează asupra unor receptori diferiţi. -Efecte antagonice: Substanţele A şi B acţionează în sens contrar, rezultând un efect global micşorat, nul sau inversat. În relaţia antagonică se deosebesc: -agonistul: orice substanţă biologic activă (toxic sau farmacologic). -antagonistul: substanţa care micşorează, anulează sau inversează efectul agonistului. Antagonistul poate acţiona prin: -mecanism chimic propriu zis: anihilarea acţiunii agonistului; -mecanism biochimic. Se disting: -antagonism competitiv, când antagonistul, având structură asemănătoare agonistului, acţionează asupra aceloraşi receptori (dar în sens contrar). Acest antagonism este de obicei specific şi selectiv, datorită unor deosebiri în structura diferiţilor receptori ai aceluiaşi agonist; -antagonism necompetitiv, când antagonistul: reacţionează cu alţi centri activi ai receptorului, perturbând etapele care preced formarea complexului agonist-receptor. Acest gen de antagonism este caracteristic sistemelor enzimatice. -reacţionează cu receptori diferiţi, perturbând efectul agonistului (antagonism indirect sau de efect). De obicei nu sunt specifice, dar pot fi selective. Antagonismul poate fi reversibil sau ireversibil. De fapt, în sistemele reale, situaţia este mult mai complicată faţă de sistemele simplificate expuse anterior, pentru că intervin factori dependenţi de doză, cale de administrare, reactivitatea organismului etc. 9

•

Factori dependenţi de organism

Aceşti factori sunt: specia, rasa, vârsta, masa corporală, sexul, regimul alimentar, starea de sănătate, predispoziţia şi sensibilitatea individuală. Privită din punct de vedere a reacţiei biologice, toxicitatea unor substanţe nu este aceiaşi pentru toate speciile de organisme vii. Aceasta se poate explica prin viteza diferită şi forma de eliminare a metabolitului toxic precum şi prin sensibilitatea diferită a speciilor la acest metabolit.( Cotrău, 1978). Diferenţele între specii, se datoresc, în primul rând factorului metabolic, care la rândul lui, depinde de enzimele care controlează biotransformarea toxicului. La baza acestor diferenţe stau inegalităţile existente între diferitele specii, din punct de vedere al parametrilor cinetici de transport, distribuţie, depozitare, redistribuţie şi repartiţie sânge /ţesut, precum şi diferenţele privind căile şi ritmurile de bioinactivare sau de eliminare a toxicului din organism. Variabilitatea individuală a subiecţilor afectaţi este în corelaţie cu vârsta, susceptibilitatea la toxice scade progresiv de la vârsta copilăriei la adult, având apoi o creştere peste 50-60 ani. Cauza susceptibilităţii mai ridicate a vârstelor extreme, faţă de aceleaşi doze/kg·corp se datorează imaturităţii şi respectiv degenerării sistemelor de bioinactivare şi eliminare a toxicului. La copii se adaugă lipsa inducţiei enzimatice, nespecifice cât şi necesităţile metabolice mai ridicate (Mogoş G, Toxic cl VI). Femeile sunt mai puţin rezistente la agresiunea chimică, receptivitatea lor la toxic fiind mult mai mare în cursul gravidităţii şi lactaţiei. Toxicitatea nu este în raport direct cu greutatea şi dimensiunile corpului. Doza limită mortală nu este proporţională cu greutatea, deoarece raportul greutate/volum se corelează cu metabolismul şi eliminarea toxicului. Cu cât volumul este mai mic, suprafaţa devine mai mare în comparaţie cu greutatea iar metabolismul este mult mai accentuat. De aceea la animalele dintr-o anumită specie, exemplarele cu greutate mică necesită, proporţional o cantitate mai mare de substanţă, pentru a răspunde în acelaşi mod ca animalele cu greutate mare (Cotrău, 1978) Există şi unele predispoziţii individuale care intervin în determinismul toxicităţii, acestea fiind legate în special de anumite stări patologice. Toxicitatea unei substanţe este mai mare la subiecţii cu leziuni hepatice sau renale, cu deshidratare şi alte stări patologice. Leziunile hepatice anterioare intoxicaţiei influenţează toxicitatea prin scăderea vitezei de metabolizare a toxinelor la nivelul ficatului, principalul sediu al detoxicării. Leziunile renale anterioare intoxicaţiei cresc toxicitatea substanţelor exogene, datorită reducerii eliminării metaboliţilor acestora prin rinichi. Dezhidratarea perturbează mecanismele fiziologice care protejează împotriva substanţelor exogene (Baetjer, 1973). Unele boli ereditare ale metabolismului (deficit de glucozo-6 10

fosfatdehidrogenază) cresc toxicitatea unor substanţe (Wipf şi colaboratori, 1976). Există de asemeni situaţii de excepţie în care dozele maxime chimice sau dozele minime toxice pot determina efecte toxicologice grave, uneori letale, situaţii determinate de deficienţe enzimatice condiţionate genetic sau dobândite (Mogoş G.,1988). Obişnuinţa faţă de toxice se instalează în timp, subiectul ajungând să suporte doze care unei persoane neobişnuite cu acestea îi pot produce simptome grave şi chiar moartea. Celulele, ţesuturile şi organele subiectului care prezintă obişnuinţă se adptează treptat la efectele substanţelor toxice, astfel încât doze mari de toxic rămân ineficace. Alţi factori: alimentaţia protejează sau dimpotrivă accentuează toxicitatea. Calitatea şi cantitatea proteinelor scad sau măresc toxicitatea, în funcţie de substanţa exogenă (Boyd şi Chen, 1978) şi de doza acesteia. Şi aportul de lipide influenţează toxicitatea. Atât dieta fără lipide cât şi cea cu exces de lipide determină scăderea activităţii enzimelor microzomale. Glucidele, în special cele din mierea de albine, scad toxicitatea alcoolului etilic (Molnar, 1977). Vitaminele din grupul B, îndeosebi vitamina B12 şi B6, influenţează toxicitatea plumbului având efect benefic (Kao şi Thores, 1973). •

Factori dependenţi de mediu

-Temperatura - frigul induce organismului o stare de stress determinând creşterea activităţii microzomale lipatice. -Presiunea atmosferică scăzută - determină scăderea capacităţii organismului de a metaboliza substanţele exogene . -Radiaţile ionizante - produc un efect complex, concomitent cu tendinţa de activare a metabolismului substanţelor exogene, radiaţile inhibă formarea NADPH, ceea ce se repercutează asupra oxidării microzomale (Cotrău H., 1978). Determinarea toxicităţii unei substanţe se face în două etape: -se face determinarea chimică şi se stabilesc eventualele impurităţi care o însoţesc şi care pot influenţa ingerarea, metabolismul şi eliminarea sa. -se efectuează cercetări pe animale prin care se stabileşte toxicitatea acută, subacută sau cronică; de asemenea se studiază metabolismul, acţiunea cancerigenă şi mutagenă, precum şi cea teratogenă (influenţa asupra reproducerii), sensibilitatea alergică şi influenţa asupra sistemului nervos. Pentru a obţine rezultate care să facă posibilă interpretarea justă, cercetarile se efectuează pe mai multe specii de animale de experienţă, cel mai frecvent sunt folosite mamiferele şi mai ales şobolanii albi de rasa Wistar. Pentru studiul toxicităţii îndelungate sunt folosiţi şi câinii, iar la 11

aprecierea acţiunii teratogene şobolanii, hârciogii şi iepurii de casa. Transfearea la om a rezultatelor obţinute pe animale trebuie făcută cu oarecare rezerve, deoarece: -numărul animalelor folosite în experiment este întotdeauna limitat; -reactia populaţiei umane datorită diferenţelor determinate de substratul genetic, vârstă, condiţii de nutriţie, stare de sănătate, mod de viaţă, climat, etc este mult diferenţiată în comparaţie cu animalele de experienţă; -omul se caracterizează printr-un factor metabolic mult mai scăzut decât a animalelor de experienţă şi de aceea capacitatea de metabolizare şi eliminare a substanţelor toxice este mult mai redusă; -substanţa toxică ajunge în organismul uman prin intermediul alimentelor, dar şi prin alte căi: apă, aer sau piele. În ţara noastra legislaţia privind stabilirea normelor de igienă şi sănătate publică pentru produsele alimentare şi băuturi ord.975/1998 al Minsterului Sănătăţii are la bază principiul teoretic al relaţiilor dintre doză şi efect stabilindu-se, pentru fiecare substanţă, doza admisă, raportată la greutatea corporală şi aportul fizic prin hrană. În cazul alimentelor de largă circulaţie substanţa toxică poate fi prezentă şi în mai multe alimente (şi acestea sunt) consumate preferenţial de copii şi raportat la consumul zilnic şi la greutatea corporală se ajunge la o depăşire a concentraţiei maxime admise fapt care reprezintă un risc toxicologic (fapt ce determină luarea de măsuri în consecinţă) 1.4.1. Intoxicaţia Intoxicaţia este o stare morbidă produsă sub acţiunea unei substanţe exogene sau endogene de natură organică sau anorganică, de provenienţă vegetală, animală sau minerală, caracterizate prin tulburări profunde metabolice uneori cu sfârşit letal. În funcţie de timpul de apariţie a efectelor toxice asupra organismului, se întâlnesc: -intoxicaţia acută care reprezintă totalitatea efectelor toxice produse de o singură doză care provoacă moartea a 50% din animalele de experinţă în timp de 24 ore (t-15 zile)=DL50 -intoxicaţia subacută reprezintă totalitatea efectelor toxice produse prin administrarea repetată a unui toxic în aceeaşi doză pe o perioadă egală cu 1/10 din durata medie de viaţă a speciei luată în experiment (şobolan 90 zile). -intoxicaţia cronică reprezintă totalitatea efectelor toxice produse prin administrarea repetată a unui toxic în aceeaşi doză pe o perioadă care corespunde la cea mai mare parte din viaţa speciilor. Dacă se urmaresc efectele teratogene şi cancerigene se prelungeşte administrarea toxicului pe durata mai multor generaţii. -doza toxică reprezintă cantitatea de substanţa capabilă să determine efecte 12

toxice. -doza letală DL exprimă toxicitatea acută a substanţelor care pătrund oral sau parenteral (directe). DL se stabileşte experimental prin loturi de animale şi se notează cu DL urmat de un indice dat; exprimarea este în mg/kg corp. Principalele categorii de DL sunt urmatoarele: DL0 = doza maximă tolerată, când se produc efecte toxice dar nu letale; DLM = doza letală minimă; DL50 = DML= doza medie letală; DL75 = doza fatală; DL100 = doza letală absolută. În raport cu DL50 se clasifică şi se compară substanţele toxice. 1.5. CĂI DE PĂTRUNDERE A SUBSTANŢELOR TOXICE ÎN ORGANISM ŞI ABSORBŢIA LOR Căile de pătrundere pot fi: -indirecte - prin tegumente mucoase cu trecere în circulaţia generală. Acestea sunt: gastrointestinală, respiratorie şi transcutanată; -directe (imediate) - care asigură patrunderea toxicului printr-un mijloc mecanic: ex. veninul insectelor şi al şerpilor, pe cale intravenoasă, intramusculară realizând efecte nocive imediate. Este posibilă pătrunderea toxicului pe mai multe căi în acelaşi timp. Ponderea căilor de pătrundere depinde de mediul în care se găseşte animalul sau omul. Calea principala este calea digestivă iar în condiţiile creşterii gradului de poluare atmosferică trebuie luată în consideraţie şi calea respiratorie. 1.5.1. Absorbţia substanţelor toxice Pătrunderea toxicelor în organism presupune traversarea unuia sau mai multor membrane biologice: mucoasa tubului digestiv a cailor respiratorii, a tegumentelor şi mucoaselor aparente. Traversarea este în funcţie de natura şi modul de organizarea al membranei respective şi de proprietăţile fizico-chimice ale toxicelor. Membrana este alcătuită dintr-o porţiune centrală hidrofobă reprezentată de grupări lipofile, resturi de aminoacizi hidrofili, structuri sterolice, încadrată de două zone exterioare hidrofile, cu grupări polare sau ionizate, puternic hidratate (fig. 1).

13

Fig. 1. Schema structurii membranei (după Singer, 1971) Procesul traversării membranelor se realizează în etape: -în prima etapă este traversată zona apoasă, prin difuzie simplă fără consum de energie; -etapa următoare necesită energie, pentru desprinderea de stratul hidrofil şi trecerea în cel lipofil; -se trece din nou în stratul hidrofil şi de aici în citoplasmă. Ca atare, traversarea membranei se poate face prin: -proces pasiv pentru moleculele mici hidrofile şi apoi prin pori şi dizolvare în membrană pentru moleculele liposolubile; -proces biochimic; -proces biologic: pinocitoză. Prin difuzie simplă pot pătrunde: toxice gazoase şi volatice cu greutate moleculară mică (halogeni, compuşi gazoşi ai sulfului, azotului, fosforului, arseniului, sulfură de carbon, acid cianhidric), toxice organice volatile (hidrocarburi, fenoli), acizi organici toxici (oxalic, salicilic, barbituric), alcaloizi. Transportul activ ce implică legături chimice cu proteinele membranare este modalitatea de traversare a membranelor pentru toxicii minerali (fluoruri, nitraţi, P, As, Sb, Hg, Cb, Cu, Cr). Gradul absorbţiei substanţelor toxice este în funcţie de calea de pătrundere. a) Absorbţia la nivelul aparatului digestiv se realizează funcţie de segmentul digestiv, efectul fiind întarziat deoarece substanţa toxică trebuie să treacă bariera hepatică: -cavitatea bucală-mucoasa bucală are o capacitate redusă de absorbţie, substanţele toxice pot acţiona local, irizant sau caustic. -esofagul - absorbţia este redusă datorită structurii mucoasei şi a trecerii rapide a substanţei toxice. 14

-prestomacele rumegătoarelor - reprezintă compartimente importante de absorbţie dar şi de apărare prin mecanisme enzimatice ale micoflorei. Perturbarea proporţiei microflorei poate determina modificări ale pH-lui rezultând creşterea absorbţiei. O particularitate deosebită o reprezintă absorbţia amoniacului, care se absoarbe la nivelul rumenului cu apariţia formelor grave de intoxicaţie, ca urmare a folosirii neraţionale a substanţelor azotate neproteice. -stomacul glandular - absorbţia toxicului este în general limitată prin vascularizarea slabă şi conţinutul bogat în colesterol al membranei stomacale precum şi prezenţei sucului gastric. Sunt şi situaţii când substanţele toxice suferă transformări care duc la creşterea toxicităţii: astfel clorura mercuroasă trece în clorura mercurică, cianurile în acid cianhdric. Iritarea mucoasei gastrice determină voma, deci eliminarea toxicului. -intestinul subţire - marea suprafaţă de absorbţie şi vascularizaţia intensă fac din mucoasa intestinului o membrană uşor permeabilă atât pentru toxicele liposolubile cât şi pentru cele hidrosolubile. Absorbţia depinde de starea de ionizare a toxicelor, de activitatea locală a toxicului, (substanţele iritante grăbesc peristaltismul) de mobilitatea intestinală. -intestinul gros - absorbţia la nivelul colonului are loc în proporţii reduse. b) Absorbţia la nivelul aparatului respirator Suprafaţa întinsă a pulmonului, vascularizaţia intensă şi schimburile gazoase care au loc la nivelul pulmonului, oferă o mare absorbţie pentru substanţele gazoase şi solide aflate în suspensie în aer. Substanţele toxice ajung rapid în venele pulmonare şi apoi în întreg organismul, determinând intoxicaţii subacute. Poate să apară şi toxicitatea pe termen lung ca urmare a inhalării repetate a toxicelor. c) Absorbţia pe cale transcutanată Pielea (2m pătraţi) formează una din barierele majore ale corpului împotriva substanţelor chimice de provenienţă industrială, agricolă, cosmică, etc. Este formată dintr-o epidermă ce are 5 straturi, şi un strat dermic interior în care sunt localizaţi principalii nervi şi vase sanguine. Toxinele care ajung în stratul dermic interior se pot răspândi liber în sânge şi apoi în întreg organismul. d) Absorbţia prin placentă Compuşii liposolubili trec cu usurinţă prin placentă (medicamente, stupefianţi, alcool, etc). De asemenea majoritatea gazelor, anestezicele, oxidul de carbon, fumul de ţigară duc la posibilitatea naşterii unui copil dependent. 1.5.2. Transportul, distribuţia şi depozitarea substanţelor toxice în organism 15

După absorbţie substanţele toxice trec în lichidele circulante ale organismului (sânge, limfă) prin care sunt vehiculate în lichidul interstiţial şi celule. Distribuţia reprezintă "transferul" substanţelor din sânge în ţesuturi şi organe. Ea se face în funcţie de proprietăţile fizico-chimice ale substanţelor şi de permeabilitatea membranei celulare. Substanţele liposolubile se distribuie în ţesuturile bogate în lipide (sistem nervos, depozite de grăsimi) iar cele hidrosolubile în ficat şi rinichi. Depozitarea reprezintă fenomenul de fixare selectivă a substanţelor toxice în ţesuturi sau organe. Ţesuturile în care se depozitează cel mai frecvent substanţele toxice sunt: -ţesutul adipos: insecticidele, nitroderivaţii; -ţesutul osos: plumb, fluor, fosfor, calciu; -păr, unghii: arseniu şi selenium; -organe bogate în proteine (ficatul, rinichii): cupru, mercur, arseniu, cadmiu; -organe hematopoetice: benzenul. Substanţele toxice suferă o biotransformare, respectiv o conversie pe cale enzimatică cu transformarea lor în metaboliţi mai uşor eliminabili şi mai puţin toxici. Această biotransformare are loc înainte de a ajunge toxicele în sânge, cu ajutorul enzimelor microflorei stomacului şi intestinelor. Sediul principal al biotransformărilor toxicelor este însă, ficatul unde, în urma unor reacţii numeroase se formează compuşi mai puţin toxici sau mai toxici. 1.6. BIOTRANSFORMAREA SUBSTANŢELOR TOXICE Biotransformarea substanţelor toxice se realizează în două faze: a) un compus A este format prin reacţii de oxido-reducere sau hidroliză într-un compus B activ sau B1 inactiv. b) compuşii A, B şi B1 se transformă prin reacţii de conjugare sau sinteză într-un comus C, în general inactiv. Compuşii rezultaţi sunt în cea mai mare parte hidrosolubili şi sunt eliminaţi din organism pe cale renală sau biliară. Reacţiile de biotransformare din prima fază Oxidarea. Cuprinde un grup de reacţii catalizate de un sistem enzimatic localizat în multe organe, dar mai ales în reticulul endoplasmatic neted al celulelor hepatice. Enzimele care intervin se numesc oxidaze. Printre substanţele exogene transformate amintim: nitriţii, care sunt oxidaţi şi transformaţi în nitraţi, sulfurile şi sulfiţii în sulfaţi, hiposulfaţii în sulfaţi, iar 16

metaboliţii rezultaţi sunt mai puţin nocivi. Sunt şi exemple inverse (aldehida formică mai toxică ca metanolul, la fel paraxonul ca paratiolul). Altă reacţie constă în oxidarea lanţurilor alchilice cu formarea de alcooli (oxidare alifatică). Hidroxilarea aromatică are ca rezultat transformarea benzenului în fenol. O reacţie importantă este N-oxidarea aminelor cu formarea de hidroxilamine sau desulfurarea şi epoxidarea. Reducerea. Reacţiile de reducere sunt mai puţin frecvente, dar fenomenul se cuplează cu cel de oxidare în cadrul reacţiilor de oxidoreducere. Importanţă au reacţiile aminoderivaţilor cu formare de produşi methemoglobinizaţi (met.-Hb). Hidroliza. Constă în desfacerea unui compus cu participarea apei. Sediul transformării este ficatul şi plasma sanguină. Aceste reacţii de dezesterificare, dezaminare şi scindare hidrolitică au importanţă toxicologică pentru amide şi glicozide. Astfel, esterazele din plasmă şi ficat transformă alcaloizii midriatici din solanacee (atropina şi hiosciamina) în acid tropic şi tropanol. Glicozizii digitalici, prin hidroliză, pierd lanţul zaharat şi devin aglicoli. Reacţiile de biotransformare din a doua fază Sunt reprezentate de reacţiile de conjugare sau de sinteză. Menţionăm faptul că sunt substanţe care pot trece direct la conjugare (fenolul), altele se metabolizează total în prima fază (etanolul), dar cele mai multe se metabolizează prin cele două faze. Conjugarea este un mecanism principal de detoxicare, în care sunt cuprinse procese de biosinteză, iar compuşii rezultaţi, în cea mai mare parte hidrosolubili, mai mult sau mai puţin polari, sunt eliminaţi din organism pe cale renală şi biliară. Reacţiile cele mai importante de conjugare sunt: A) Glucuronconjugarea. Este cel mai răspândit dintre mecanismele de detoxicare, deoarece agentul de conjugare (acidul glucuronic) şi sistemul enzimatic se găsesc în toate ţesuturile şi organele. Acest proces se realizează în cea mai mare măsură în ficat şi mai puţin în rinichi, intestin şi piele. Acidul glucuronic reacţionează cu multe toxice cu grupări –OH (alcooli, fenoli, carboxil), formând Oglucuronide, cu grupări –SH (tioli) formând S-glucuronide, cu grupări –NH2 (amine primare, sulfonamide) formând Nglucuronide. Unele pesticide organofosforice urmează calea de biotransformare sub formă de glucuronoconjugaţi, iar cele carbamice şi erbicidele ureice dau produşi de tipul N sau Oglucuronide. b) Sulfuronconjugarea. Este o reacţie de sinteză în care agentul de 17

detoxicare (gruparea sulfat-sulfatul activ) provinde din oxidarea aminoacizilor cu sulf (metionina şi cisteina), activată de o sulfotransferază. Substanţele toxice inactive sunt fenolii, tiofenolii şi aminele aromatice. Fenolul este conjugat în ficat în acid fenilsulfuric necaustic şi netoxic. Sulfuronconjugarea se realizează în paralel cu glucuronconjugarea şi se completează. Locul de producere este în special în fracţiunea solubilă a hepatocitelor şi mai puţin în intestin. Produşii rezultaţi au caracter acid, sunt hidrolizaţi în sulfataze şi se excretă uşor. c) Conjugarea mercapturică. Se produce în rinichi prin gruparea –SH şi inactivează hidrocarburile aromatice şi derivaţii halogenaţi, având ca rezultat un produs mai puţin toxic şi cu o eliminare mai rapidă. d) Acetilarea. Prin acest mecanism radicalul acetil ca agent de conjugare este activat de coenzima –A (Co-A) şi vitamina B1 şi se inactivează grupele aminice din aminele aromate, sulfonamide (deci şi sulfamidele). e) Metilarea. Reacţia are loc în ficat prin gruparea metil şi se produce asupra produşilor heterociclici şi azotaţi nesaturaţi. f) Formarea de tiocianat. Se întâlneşte în biotransformarea ionului de cian, care este detoxifiat prin formarea de tiocianat prin transsulfurază. Ionul sulfocian este mai puţin toxic ca cel de cian (de circa 200 de ori). Pe acest considerent se foloseşte tiosulfatul de sodiu ca antidot. Sunt unele substanţe toxice ca atare, sau ca metaboliţi rezultaţi din prima fază, care pot lua parte la reacţii de sinteză din care rezultă produşi toxici sau consecinţe toxicologice. Acestea au fost denumite sinteze letale (Peters, 1952) şi se produc când substanţa toxică sau metabolitul “imită” un metabolit intermediar natural. Exemplu: fluoroacetatul, având o structură similară cu acetatul, ia locul acestuia în ciclul lui Krebs; seleniul înlocuieşte sulful din aminoacizi formând selenometionină şi selenocisteină; fluorul reacţionează cu acidul citric din ciclul Krebs cu formarea acidului fluorocitric care întrerupe ciclul cu producere de energie şi care determină moartea celulelor. 1.7. ELIMINAREA SUBSTANŢELOR TOXICE DIN ORGANISM Eliminarea toxicelor din organism se face ca atare dar cea mai mare parte sub formă de metaboliţi rezultaţi prin biotransformare. Calea de eliminare este în funcţie de substanţa toxică şi polaritatea sa. Astfel, substanţele cu greutate moleculară mică se elimină prin urină, cele cu greutate moleculară mare prin bilă, iar cele cu greutate moleculară mijlocie prin ambele căi (Bedeleanu ş.a., 1976). Căile de eliminare a substanţelor toxice din organism 18

sunt: rinichiul, tractusul digestiv, pulmonii, pielea si glanda mamară. Eliminarea prin rinichi Aparatul urinar reprezintă principala cale de eliminare a celor mai multe toxice, în funcţie de masa moleculară a substanţelor, debitul urinar, a pH-ului urinar şi integritatea morfofuncţională a aparatului urinar. Substanţele toxice care se elimină pe această cale sunt: majoritatea sărurilor, a metalelor, alcaloizii, compuşii organici, ioduri, nitraţi, pesticide, etc. Eliminarea prin căile biliare În funcţie de transformările şi conjugările metabolice din ficat compuşii toxici pot să reintre în circuitul sanguin prin vena hepatică sau să difuzeze prin canalele biliare în funcţie de gradientul de concentraţie. Această cale constituie un transport activ al substanţelor hidrosolubile (cu mase moleculare >320) prin bilă. În acest mod sunt eliminaţi şi mulţi compuşi conjugaţi în majoritate solubili în apă, nu vor fi sortaţi, ci vor trece de-a lungul intestinului şi vor fi eliminaţi prin fecale. Substanţele liposolubile ajunse în bilă prin difuzie sunt hidrolizate de enzime intestinale sau de bacterii cu formare de compuşi liposolubili care pot fi resorbiţi pe calea venelor mezenterice şi se întorc în ficat. Această circulaţie enterohepatică întârzie eliminarea substanţelor toxice din organism. Eliminarea pe cale digestivă se realizează pentru compuşii care ionizează şi la pH-ul stomacal sau intestinal, vor difuza din plasma sanguină în tubul digestiv fiind eliminaţi o dată cu produsele nedigerate. Toxinele eliminate pe cale digestivă sunt cele eliminate din ficat prin bilă, cele din plasma sanguină eliminate direct în tubul digestiv sau cele rămase în epiteliul intestinal, precum şi substanţe toxice care nu au fost absorbite, dar au fost antrenate în tubul digestiv. Eliminarea prin dermă constă în înlocuirea straturilor epiteliale cheratinizante ale părului şi unghiilor. Toxicele cum sunt mercurul, cromul şi arseniul, legate de cisteina din cheratină sunt eliminate odată cu aceste celule. Unele substanţe cum ar fi sulfamidele sunt eliminate prin transpiraţie. Alte căi de eliminare a toxicelor pot fi: aerul expirat, secreţii genitale, lacrimi şi lapte. În cazul laptelui, eliminarea plumbului, alcoolului, nicotinei, barbituricelor şi aspirinei poate fi dăunătoare copiilor alăptaţi. Eliminarea globală a majorităţii compuşilor străini din organism decurge exponenţial sau proporţional cu cantitatea rămasă în organism şi este măsurată prin timpul de înjumătăţire. 19

2

___________________________________________________________

SUBSTANŢELE TOXICE CARE SE REGĂSESC ÎN MOD NATURAL ÎN PRODUSELE ALIMENTARE ŞI CARE AFECTEAZĂ INOCUITATEA ACESTORA

Produsele alimentare, în special cele de origine vegetală, conţin o serie de compuşi chimici care pot exercita un efect toxic mai mare sau mai mic asupra consumatorilor, fapt ce impune cunoaşterea lor pentru a reduce factorii de risc. Aceste substanţe toxice în funcţie de structura lor se împart în: peptide, aminoacizi, proteine, alcaloizi, glicozide, substanţe fenolice, substanţe vasoactive, toxine din peşte şi din alte animale acvatice. 2.1. PEPTIDE TOXICE Cele mai cunoscute sunt cele existente în ciupercile otrăvitoare şi anume muscarina din Bazidiomicete şi falotoxinele şi amatoxinele din specia Amanita. Simptomele de intoxicaţii apar la câteva ore de la ingerare timp în care toxinele au ajuns deja în ficat şi rinichi. Falotoxinele acţionează rapid şi produc moartea în decurs de 1-2 ore, iar amatoxinele acţioneaza mai lent, dar sunt active în doze mici (de 10-20 de ori mai mult). 2.2. AMINOACIZII ŞI COMPUŞII ÎNRUDIŢI CU ACŢIUNE TOXICĂ Aminoacizii induc în organismul uman şi animal anumite efecte atunci când proporţia lor în dietă este ridicată. Toxicitatea se manifestă prin simptome variate, cauzele fiind rezultatul unuia din urmatoarele efecte: -inhibarea competitivă a enzimelor din cauza asemănării cu substraturile normale; -frânează mecanismul de activare şi de cuplare a aminoacizilor normali la 20

acidul ribonucleic de transfer; -perturbă mecanismul de încorporare a aminoacizilor în proteine şi întrerupe sinteza moleculelor proteice (biosinteza proteinelor fiind astfel modificată). -se pot încorpora în molecula proteică în locul unor aminoacizi cu structură asemănătoare formând proteine nespecifice şi nefuncţionale. Aminoacizii esenţiali induc efecte toxice în organismul uman şi animal atunci când proporţia lor în dietă este ridicată. Multe produse alimentare sunt fortificate peste nivelul normal cu anumiţi aminoacizi esenţiali dintre care mai utilizaţi sunt: metionina, triptofanul şi lizina. În studii experimentale făcute pe şobolani s-a pus în evidenţă faptul că metionina prezintă toxicitatea cea mai mare, triptofanul are o toxicitate mai redusă, iar lizina şi treonina au cea mai scăzută toxicitate. Atunci când metionina se găseşte în dietă într-o cantitate de patru ori mai mare decât este necesară se produce încetinirea creşterii şi apar leziuni ale ţesutului, iar în experimentele pe câini s-a constatat o mărire a rinichilor şi o dilatare a tubulilor renali. Triptofanul pentru a induce efecte toxice trebuie să fie într-o cantitate de 10 ori mai mare peste nivelul normal. Aminoacizii latirogenici sunt substanţe toxice prezente în seminţele unor plante din genul Lathyrus care dau boala numită lathyrism caracterizată prin leziuni ale sistemului osos şi cartilaginos (osteolathyrism), precum şi ale sistemului nervos (neurolathyrism) (Leiner, 1966). Aminoacizi cu selenium. Aceşti aminoacizi au fost izolaţi din proteinele diferitelor plante cerealiere sau păşuni care cresc pe terenuri bogate in seleniu. Seleniul acumulat în plante înlocuieşte sulful din molecula aminoacizilor, rezultă astfel selenometionina şi metilselenocisteina. Când solurile conţin mai mult de 0,5 ppm seleniu, plantele pot acumula seleniu în cantitate de 4-5 ppm, fapt care favorizează apariţia bolii numita selenază. În tubul digestiv aminoacizii eliberează seleniu care se răspândeşte în organism şi este inclus în proteinele musculare şi în proteinele diferitelor organe. Intoxicaţiile cu seleniu sunt de tip cronic şi se manifestă la animale prin: căderea părului, deformarea şi căderea copitelor, anemie, apatie, atrofia cordului şi ciroza ficatului. Seleniul se acumulează în carnea, laptele şi ouăle provenite de la animalele şi păsările crescute în zone selenifere, unde conţinutul în seleniu poate ajunge până la 17,8 mg seleniu/kg produs. Alimentele bogate în seleniu produc dereglări în organismul uman: îngălbenirea pielii, defecte ale unghiilor, artrite cronice. Seleniul trece cu uşurinţa prin placentă acţionând negativ asupra fătului, deasemenea se elimină prin lapte, afectând nou-născutul. 21

2.3. COMPUŞI CU STRUCTURĂ APROPIATĂ AMINOACIZILOR Hipoglicina A prezentă în fructul arborelui tropical Blighia sapida folosită de populaţia din zona Caraibelor şi Africa Centrală interferează în betaoxidarea acizilor graşi (oxidare care procura energie organismului), fiind astfel afectat metabolismul glicogenului care este rapid consumat producâduse scăderea glicemiei. Simptomele intoxicaţiei la om se manifestă prin vome şi hipoglicemie. Hipoglicina A injectată interperitoneal la şobolani a avut şi proprietăţi teratogene. 2.4. AMINE BIOGENE ŞI PRODUŞI ÎNRUDIŢI Aminele biogene se formează prin decarboxilări enzimatice ale aminoacizilor. Originea aminelor biogene prezente în produsele alimentare este diferită şi anume: -pot exista în produsele alimentare ca metaboliţi naturali; -se pot forma în produsul alimentar ca rezultat al unui proces fermentativ dirijat (bere, vin, brânzeturi, salamuri crude, produse fermentate pe bază de soia); -se pot forma ca rezultat al activităţii necontrolate a microorganismelor de putrefacţie prin decarboxilarea aminoacizilor prezenţi în mod natural în produse. Histamina este amina cea mai răspândită fiind un component normal al unor produse de origine animală, ea este implicată în reacţii de tip alergic, producerea de dureri de cap, vomă. Provoacă o creştere a presiunii arteriale şi o mărire a activităţii inimii. Unii muşchi netezi suferă contracţii în timp ce muşchii stomacului se destind. Este o substanţă ce provoacă excitarea sistemului nervos central. Serotonina este conţinută în cantităţi mari în banane, roşii, prune, avogadro, ananas, nuci. Nivelul serotoninei în aceste fructe, 1 mg la 100 g, nu este toxic pentru om în condiţii normale deoarece consumul este redus, exceptând populaţiile din ţările producătoare de astfel de fructe, unde s-a observat ca efect o creştere a leziunilor cardiace. Tiramina (rezultă din tirozină) se găseşte in banane, prune, portocale, de asemeni în brânzeturile fermentate maturate, provenind din degradarea parţială la peptide şi aminoacizi a cazeinei sub acţiunea bacteriilor; în bere sau găsit între 2-10 micrograme/ml, iar în vin între 0-25 mirograme/ml ca rezultat al activităţii drojdiilor. Un conţinut mai ridicat de amine biogene s-au găsit şi în peştele sărat 22

maturat, în salamurile crude, în extractul de carne şi în ficatul de pasăre. Conţinutul în serotonină şi tiramină al unor produse alimentare sunt prezentate în tabelul 2. Tab. 2. Conţinutul în serotonină şi tiramină al unor produse alimentare* Produsul Coajă de banane Pulpă de banane Prune Avocado Portocale Tomate Ananas Suc de ananas Brânză Cammembert Brânză Brie Brânză Emmental Brânză Gruyère *după Banu C. ş.a., 1982

TIRAMINĂ μg/g 65 7 6 23 10 86 180 225 516

SEROTONINĂ μg/g sau μg/ml 50-100 28 10 12 20 25-35 -

Aminele biogene ingerate odată cu alimentele sunt dezaminate oxidativ de monoaminoxidaza în intestin şi ficat. Dacă enzima este inhibată (medicamente antidepresive) şi sunt consumate alimente bogate în amine biogene se induc efecte negative care se manifestă prin tensiune arterială mare, dureri de cap, hemoragii cerebrale şi chiar moarte. Aminele biogene acţionează ca stresori asupra glandei suprarenale care va secreta cantităţi mari de noradrenalină şi influenţează sistemul vascular sanguin: vasele periferice sunt contractate, tensiunea arterială mărită cu consecinţele ce decurg de aici. 2.5. METILXANTINELE Metilxantinele sunt derivaţi metilaţi ai xantinei: cafeina, teobromina şi teofilina. Cafeina se gaseşte în boabele de cafea (1%) în frunzele de ceai (5%) în nucile de kola (3%). Doza limită tolerată este de 650 mg. La consumul unei ceşti de cafea sunt ingerate 50-150 mg cafeină. Teobromina este conţinută în boabele de cacao în proporţie de 1,8% şi în ceaiul negru 0,05%. 23

Teofilina se găseşte alături de cafeină şi teobronină în proporţie de 0,0020,004%. Abuzul de ceai tare sau de cafea neagră poate determina apariţia unor reacţii ale sistemului nervos central şi ale aparatului cardiovascular. Apar insomnii, nelinişte, agitaţie care slăbesc organismul şi inima. Prin consumul de ceai sau cafea creşte cantitatea de acizi graşi liberi din serul sanguin, efectul putând fi contracarat prin ingerarea simultană de glucoză sau zaharoză. În ultimul timp se consideră că, cafeina ar produce citotoxicitate în limfocitele umane, iar teofilina administrată la nivel de 100 mg/kilocorp la şobolani a produs necroza ficatului. Asemenea doze mari nu se întâlnesc în cazul consumului de cafea de către oameni, astfel că problema toxicităţii la om, a cafeinei şi a celorlalte metilxantine, este exclusă. La consum excesiv de ceai rusesc, chinezesc etc., pot apare stări de instabilitate nervoasă şi palpitaţii. Consumul moderat de ceai este recomandat în tratamentul anghinei pectorale şi infarctului miocardic determinând relaxarea vaselor coronariene favorizând astfel circulaţia sanguină. 2.6. SUBSTANŢE FENOLICE Plantele produc peste 3000 de fenoli care diferă de la o plantă la alta atât cantitativ cât şi calitativ. Pentru om prezintă importanţă următoarele: acidul salicilic, galic, cumaric, cafeic, taninurile, aldehidele şi cetonele fenolice, compuşii din grupa flavonelor naturale, antocianii, antocianidinele, esterii fenolici, miristicina, etc. Substanţele fenolice mai importante prezente în materiile prime alimentare sunt: Fenolii monohidroxilici şi polihidroxilici se găsesc în cantităţi mici în produsele vegetale. În cantitate mai mare sunt prezenţi în produsele alimentare supuse afumării la cald sau la rece (preparate din carne, peşte, brânzeturi afumate). Acizii fenolici sunt mult răspândiţi în natură, mai importanţi fiind: -acidul salicilic din produsele alimentare de origine vegetală nu prezintă pericol de intoxicaţie pentru om, deoarece se găseşte în cantitate redusă. Acidul salicilic nu este permis ca aditiv în industrie alimentară. -acidul cumaric se găseşte liber în unele plante alături de cumarină (lactona acidului cumaric) din următoarele familii: Umbeliferae, Leguminoasae, Rutaceae, Solanaceae. Toxicitatea cronică este funcţie de concentraţia cumarinei în dietă (1% cumarină în dietă produce moartea şobolanilor după 4 săptămâni; doză mai mică de 1% cumarină produce modificări în ficat şi stagnarea creşterii). -acidul cafeic se găseşte în boabele de cafea. 24

Taninurile se găsesc în coaja, frunzele şi fructele multor plante, în proporţie de 10% din substanţa uscată. Taninurile naturale se împart în două clase: taninuri hidrolizabile şi taninuri condensate sau catehinice. Cantităţi mari de tanin în dieta omului provoacă iritări şi edeme ale intestinelor, precum şi gastrite. Compuşi din grupa flavonelor naturale au ca reprezentaţi mai importanţi quercitina care se găseşte în ceai şi rutina care se găseşte în hrişcă. Eteri fenolici. În unele plante şi anume în “uleiurile eterice” se găsesc eteri fenolici ca: anetolul, eugenolul, izoeugenolul, safrolul, izosafrolul. Acţiunea toxică a fenolilor este în funcţie de structura lor şi toxicitatea scade prin esterificare. Toxicitatea fenolilor depinde şi de calea de administrare (orală, intravenoasă, intramusculară, etc.). Toxicitatea substanţelor fenolice se manifestă fie prin deteriorarea membranelor, fie prin interferare în funcţiile biochimice normale cum ar fi fosforilarea oxidativă, metabolismul catecolaminelor, precum şi în alte mecanisme de control ale sistemului nervos, producând halucinaţii, spasme, convulsii. Toxicitatea cronică datorită substanţelor cu caracter fenolic poate lua forma interferenţei fenolice cu substanţe de interes vital pentru organism cum ar fi vitaminele E, K sau estrogenii. Substanţele fenolice naturale pot avea o toxicitate redusă (DL50 = 500÷5000 mg/kg corp), foarte puţine sunt moderat toxice (DL50 = 50÷500 mg/kg corp) şi toxicitate ridicată (DL50 = 1÷50 mg/kg corp) sau chiar foarte ridicată (DL50 < 1 mg/kg corp). Dozele letale la om sunt următoarele: -fenoli puternic toxici – 3g -fenoli moderat toxici – 30 g -fenoli slab toxici – 250 g. 2.7. ALCALOIZII Alcaloizii sunt substanţe organice de origine vegetală. Molecula acestor compuşi este alcătuită din unul sau mai multe nuclee heterociclice azotate, având proprietăţi bazice imprimate de funcţia -NH2. O plantă conţine mai mulţi alcaloizi care au diferite efecte toxice. Astfel: -seminţele de sophora se pot întâlni ca impurităţi în grâu şi mai rar în orz si ovăz. Alcaloizii esenţiali din aceste seminţe sunt: sulfocarpina, sulforidina şi aloperina care nu se distrug prin tratamente termice. Simptomele de intoxicaţie apar dupa 3-4 ore de la ingerare şi se manifestă prin cefalee, ameţeli, greţuri şi vome. În grâul destinat panificaţiei seminţele de sophora nu trebuie să depăşească 0,04%. 25

-frunzele de tutun conţin nicotina, alcaloid care inhibă sistemul nervos vegetativ, excită sistemul nervos central şi irită puternic mucoasele. Fumul de ţigară are peste 480 substanţe cancerigene, o simplă ţigară conţine mai mult de 4000 compuşi chimici. Efectele nocive ale fumatului sunt: -monoxidul de carbon blochează hemoglobina făcând imposibil trasportul oxigenului; -substanţele iritante perturbă mecanismele de apărare ale mucoasei trahobronşice; -are substanţe cancerigene; -nicotina e recunoscută ca drog, iar dependenţa de tutun a fost clasificată ca o tulburare mintală de catre OMS. Alcaloizii din categoria steroizilor se găsesc în plante din genurile: Solarium (cartofii) şi Lycopersicum (tomatele). În cartofi se gaseşte solanina care irită mucoasa gastrică şi intestinală. După absorbţie produce hemoliza accentuată, iar asupra sistemului nervos exercită la început o acţiune stimulatoare, iar apoi depresivă. Solanina este concentrată în coajă şi în stratul superficial al tuberculilor, iar în cantităţi mari în tuberculii încolţiţi sau menţinuţi la lumină. Conţinutul normal de solanină în tuberculi este de 1,2-10 mg/100 g. Fenomenul de intoxicare începe la 10-60 minute de la ingerare şi se manifestă prin vărsături şi arsuri în gât, vomă, diaree şi dureri puternice de stomac. Pentru evitarea intoxicaţiei este necesară păstrarea cartofilor în locuri întunecoase, iar înainte de folosire să se îndepărteze coaja. Saponinele sunt alcaloizi cu proprietatea de a forma spumă abundentă datorită proprietăţilor tensioactive. Irită mucoasele puternic în special cele digestive şi au efect hemolitic. Se găsesc în soia, lucernă, neghină, în rădăcinile de ciulin folosite la fabricarea halviţei şi halvalei. 2.8. PROTEINELE TOXICE Proteinele toxice sunt toxice vegetale cu structură, proprietăţi chimice şi antigenice asemănătoare albuminelor. Au acţiune toxică generală prin efectul hemaglutinant împiedicând coagularea sângelui. Se găsesc alături de inhibitorii tripsinici în diferite leguminoase care constituie surse importante de proteine vegetale pentru om şi animale. Astfel în ricin s-a identificat ricina, în soia - soina, în fasole - fazina. Proteinele toxice sunt cunoscute şi sub denumirea de fitohemaglutinine, lecitine sau toxalbumine. Din punct de vedere chimic toxalbuminele sunt glicoproteine care conţin 5% glucide alcătuite din manoză şi N acetilglucozamină. Prin încălzire sau sub acţiunea pepsinei sunt distruse. Ele acţionează prin legarea de receptorii de pe suprafaţa epiteliului intestinal, cauzând transformări profunde în celulele cu care reacţionează având drept consecinţă reducerea acută a absorbţiei substanţelor nutritive. 26

Acest fapt determină o inhibare a creşterii şi în unele cazuri chiar moartea. Hemaglutininele din soia şi fasole sunt implicate în producerea de "guşă endemică" la anumite specii de animale la care dieta este bogată în soia netratată termic corespunzător. Aceasta se datorează faptului că animalele elimină o cantitate dublă de hormoni tiroidieni în intestin, fiind eliminaţi prin fecale, micşorându-se astfel cantitatea de hormoni tiroidieni din sânge şi ţesuturi. Acest fapt stimulează glanda tiroidă pentru producerea de cantităţi sporite de hormoni tiroidieni, pentru compensarea pierderilor concomitent cresc şi necesităţile de iod, pentru sinteza hormonilor tiroidieni rezultă apariţia "guşei endemice". Hemaglutininele dau şi tulburări digestive. Dacă doza din regimul alimentar depăşeşte 1% hemaglutinine, acestea pot provoca moartea. Pentru eliminarea toxicităţii leguminoaselor uscate se recomandă ca înaintea aplicării tratamentului termic acestea să fie înmuiate în apă 12-24 ore, tratamentul termic "uscat" nu inhibă complet hemaglutininele nici dupa 18 ore de autoclavare. 2.9. GLICOZIDE Glicozide toxice: sunt compuşi larg răspândiţi în plante fiind formate dintro componentă glucidică şi alta neglucidică legate prin legături uşor hidrolizabile. Efect toxic au glicozidele cianogenice şi tiocianogenice. Glicozidele cianogenice sunt substanţe care se găsesc în seminţele, frunzele şi scoarţa plantelor din familia Rosaceae şi Leguminoase. Prin hidroliza acidă sau enzimatică rezultă o aldehidă sau o cetonă, acid cianhidric şi un glucid. Exemple de glicozide: -amigdalina este prezentă în miezul amar al fructelor de migdal, piersic sau zarzăr. Sub acţiunea emulsinei se descompune în aldehidă benzoica HCN si 2 moli de glucoză. Intoxicaţiile apar în special la copii ca urmare a consumării miezului amar al sâmburelui acestor fructe. 60 de sâmburi de migdale amare constituie doză letală pentru un adult. Doza medie letală pentru acid cianhidric este de 0,05 g, iar pentru cianura de potasiu sau sodiu de 0,102 g. -prunasina se gaseşte în sâmburii de prune; -linamrina este o glucozidă care se găseşte în seminţele de in, frunze de sorg, boabe de Phaseolum lunatum. Glicozidele cianogenice pun în libertate acid cianhidric în cantităţi care depind de specia de plantă şi de partea conponentă a acesteia. Având în vedere că HCN din mazăre, fasole, năut şi alte leguminoase uscate utilizate în alimentaţia umană se gaseşte în cantităţi care sunt sub doza toxică nu există pericol de intoxicare. 27

Glicozidele tiocianogenice sunt compuşi sulfonaţi care sub acţiunea unor enzime specifice existente în plante, mirozine, se descompun în glucide şi agliconi toxici ca de exemplu izotiocianatul de alil. Ionul tiocianic reduce capacitatea glandei tiroide de a utiliza iodul din dietă având ca rezultat formarea guşii. -progoitrina se găseşte în cantităţi mari în seminţele de rapiţă şi foarte puţin în varză, conopidă, varza de Bruxelles, varza creaţă. Prin hidroliza enzimatică, progoitrina se transformă în izotiocianat, care se ciclizează formând goitrina. Acţiune goitrinei este diferită de cea a tiocianaţilor, efectul putând fi contracarat doar prin administrarea de extract tiroidian sau hormoni tiroidieni. Riscul pentru om al prezenţei glicozidelor în materii prime alimentare Riscul producerii intoxicaţiilor cu glicozide este foarte rar din următoarele motive: -glicozidele devin toxice numai dupa hidroliză prin eliberarea agliconului. Cum produsele vegetale sunt consumate dupa ce au fost tratate termic enzimele care catalizează hidroliza glicozidelor sunt inactivate; -legumele consumate în stare crudă (tomate, ridichi, ceapă) conţin sub 1% tiocianat -leguminoasele uscate, mazăre, fasole conţin cantităţi reduse de glicozide cianogenice (sub 3 mg HCN/100g) şi sunt consumate după prelucrare termică; -vărzoasele se consumă mai rar ca salate crude, şi deşi conţin 3-30 mg% tiocianat acesta rămâne sub formă netoxică din cauza inactivării enzimelor de hidroliză prin tratament termic; -o problemă deosebită o prezintă seminţele de rapiţa care conţin până la 7% din s.u. glicozide goitrogenice. Folosirea şrotului dupa extracţia uleiului ca furaj este limitată datorită conţinutului de glicozi de cianogenice. -folosirea sâmburilor graşi ai unor fructe ca umplutură sau adaosuri la fabricare produselor zaharoase nu ridică probleme (deşi conţin amigdalină) deoarece se utilizează în cantităţi mici iar enzimele hidrolitice sunt inactivate în procesul tehnologic prin opărire, decojire, prăjire, măcinare. 2.10. TOXINELE DIN PEŞTE ŞI ALTE SPECII ACVATICE Toxina cea mai cunoscută este ciquatoxina prezentă în peste 300 de specii de peşti. Ea rezistă la fierbere, congelare sau afumare la -200C. Boala provocată prin consumul de peşte poartă denumirea de ciquatera şi se declanşează la 2 ore după consum, manifestându-se prin greţuri, tulburări de 28

vedere, dureri de cap şi dureri musculare. Specii de peşti ca sardina, macroul de Atlantic şi Pacific conţin scrombotoxina care este de fapt histamină. Aceasta rezultă din histidina liberă prin descompunerea de către bacterii în anumite condiţii de depozitare. Bacteriile producătoare de histamină sunt cele din genurile Pseudomonas, Proteus, Streptoccocus, Clostridium. Nerespectarea condiţiilor de igienă în timpul trasportului, depozitării şi prelucrării peştelui favorizează dezvoltarea microorganismelor producătoare de histamină şi viteza de reacţie a formării de histamină. Peştele se consideră proaspăt dacă histamina reprezintă mai puţin de 100 mg/100 g ţesut muscular iar la doze de 1 g/100 g s-au constatat efecte mortale. Doza letală stabilită oficial în multe ţări este de 10-50 mg/100 g ţesut muscular. Simptomele intoxicaţiei cu histamină apar după câteva minute de la ingerare până la 3 ore şi se manifestă prin dureri de cap, înroşirea feţei şi gâtului, uscarea gurii, sete, palpitaţii ale inimii, tulburări gastro-intestinale. Faza acută durează 8 până la 12 ore. Icrele unor specii de peşti din mările tropicale şi oceanul Atlantic conţin tetrodotoxina. Doza mortală pentru om este de 1-2 mg tetrodotoxină cristalizată. Stadiile intoxicaţiei care apar după 30-60 min de la ingerare pot fi: paralizia degetelor şi a limbii, a buzelor, însoţită de greţuri şi vome. Moartea survine din cauza paraliziei sistemului respirator. În moluşte este prezentă saxitoxina care este o neurotoxină, doza letală pentru om este de 1-4 mg. Are acţiune inhibitoare asupra respiraţiei şi a inimii.

29

3

___________________________________________________________

PRODUŞI TOXICI CARE CONTAMINEAZĂ SAU SE FORMEAZĂ ÎN PRODUSELE ALIMENTARE ÎN PROCESELE DE PRELUCRARE ŞI CONSERVARE

3.1. TOXINE FORMATE ÎN TIMPUL PROCESĂRII ALIMENTELOR 3.1.1. Nitrozaminele Nitrozaminele sunt compuşi chimici care prezintă o toxicitate slabă sau medie, dar care au un potenţial cancerigen ridicat. Nitrozaminele din punct de vedere chimic au formula generală: R1 N—N = O, unde R1 şi R2 pot fi grupări alkil sau aril. În anumiţi R2 compuşi grupările R1 şi R2 pot fi înlocuiţi cu un inel ciclic cum este cazul nitrozopirolidinei sau nitrozoheptametileniminei. Modul de acţiune al nitrozaminelor în organism Nitrozaminele sunt transformate în metaboliţi activi de către organele mamiferelor prin procese enzimatice; acţiunea lor asupra organelor şi gradul lor de toxicitate depinde de structura lor chimică şi în mai mică măsură de specia animalului, calea de acces în organism şi doza ingerată (Lenges, 1975). Producerea de leziuni maligne se datorează formării de radicali liberi organici, prin metabolizarea nitrozaminelor care deteriorează ADN-ul celular implicat în sinteza proteinelor. Se produc astfel proteine atipice care nu mai răspund mecanismului de control al celulei având ca final degenerarea celulei (creşterea anormală şi rapidă a celulei), deci la generarea cancerului (Hofman, 1979). 30

Nitrozaminele se pot forma în diferite produse alimentare (produse din carne, brânzeturi, uleiuri, peşte, unele produse vegetale), dar şi pe cale endogenă (în organismul animal), atunci când sunt create următoarele condiţii: -când există o substanţă de nitrozare cum ar fi nitritul sau nitratul, care poate fi transformat în nitrit, precum şi atunci când există prezenţi diferiţi oxizi de azot rezultaţi la producerea fumului, sau în gazele de combustie (frigerea pe grătar); -când există substanţe care pot fi nitrozate. Acestea include o serie de aminoacizi liberi sau legaţi în structura proteinelor, precum şi amine rezultate în procese de maturare, fermentaţie, acţiunea microorganismelor, procese termice (fig. 2).

Fig. 2. Schema generală a formării nitrozaminelor şi implicaţiile acestora în organismul uman În produsele alimentare, producerea de nitrozamine este influenţată de următorii factori (Lenges, 1975): -cantitatea de reactanţi prezenţi în produs: azotiţi, oxizi de azot, aminoacizi, amine, peptide, proteine (Liepe, 1978, Leistner, 1979 ş.a.); -temperatura la care are loc tratamentul termic al produsului sau depozitarea acestuia (Scanlan, 1974; Wasserman, 1978); -pH-ul produsului (Lenges, 1975); -prezenţa în produs a substanţelor cu acţiune inhibitoare: amidon, acid ascorbic, acid sorbic, acid tanic (Sen, 1974; Fidler, 1973). 31

3.1.2. Hidrocarburi policiclice aromate Dezvoltarea procesărilor alimentelor ca: prăjirea, coacerea, fierberea, evaporarea, afumarea, sterilizarea, pasteurizarea, iradierea, congelarea, conservarea, a lărgit potenţialul alimentelor din punct de vedere cantitativ în era modernă. In SUA alimentele procesate sunt subiect ale reglementărilor Administraţiei Alimentelor şi Drogurilor, în ceea ce priveşte standardele de siguranţă şi igienă. Uneori unele metode de procesare sunt trecute în categoria aditivilor, dacă acestea modifică intenţionat forma sau natura alimentului. Gătirea în gospodării este o metodă importantă de procesare. Prepararea alimentelor creşte palatibilitatea şi stabilitatea alimentelor, şi de asemenea digestibilitatea. Schimbările chimice ce au loc în compuşii alimentari incluzând aici aminoacizii, proteinele, zaharurile, carbohidraţii, vitaminele şi lipidele, cauzate de tratamentele la temperaturi ridicate, au ridicat întrebări asupra consecinţei acestora asupra scăderii valorii nutritive şi chiar formarea unor substanţe chimice ca hidrocarburi policiclice aromate pirolizaţi ai proteinelor, nitrozamine. Printre reacţiile care apar în procesările alimentare se numără reacţia Maillard, care are un rol important în formarea variatelor substanţe chimice (unele toxine). A fost înţeles greşit că radiaţiile gama folosite la iradierea alimentelor, produc materiale radioactive în alimente. Deşi energia electromagnetică folosită pentru iradiere penetrează adânc alimentul şi ucide microorganismele, aceasta nu produce radioactivitate. Hidrocarburi policiclice aromate sunt răspândite larg în mediul înconjurător. Se găsesc în apă, sol şi alimente. Efecte cancerigene sunt atribuite de 200 ani hidrocarburilor policiclice aromate (HPA). In 1932 benzpirenul a fost izolat din cărbuni şi a fost găsit puternic carcinogen în testele pe animale. Cea mai bună sursă de HPA sunt uleiurile vegetale. Este posibil ca nivelul ridicat de HPA în uleiul vegetal să se datoreze atât producerii endogene cât şi contaminărilor mediului dar în mai mică măsură. Deoarece nivelul acestor substanţe scade cu creşterea distanţei faţă de centrele industriale contaminările datorate mediului sunt mai mici. Nivelul HPA în sol poate fi ridicat chiar la distanţe mari de centrele industriale. Circa 100-200 ppm HPA în sol au fost găsite la distanţe mari de centrele umane. Se consideră că aceste niveluri apar ca reziduuri ale vegetaţiei moarte. Afumarea sau prăjirea la grătar produc contaminare cu HPA. HPA se formează în primul rând din carbohidraţii din alimente la temperaturi ridicate şi în lipsa oxigenului. Fumul care iese din aceste procesări se localizează în carne. Nivelul de HPA este mai mic în carnea preparată la o distanţă mai mică 32

de cărbune. o Benzpirenul Cea mai cunoscută HPA carcinogenă este benzpirenul (BP), care are o răspândire largă în alimente. BP se formează în amidonul încălzit la 6500C. Aminoacizii şi acizii graşi produc BP la temperaturi ridicate. Majoritatea procesărilor folosesc temperaturi de 370-3900C; de exemplu coacerea pâinii atinge temperatura de 4000C. Tab. 3. Concentraţii de benzpiren (BP) găsite în alimente Alimente Vegetale proaspete Ulei vegetal Cafea Ceai Cârnaţi prăjiţi Cârnaţi afumaţi Grăsime de curcan afumat

Concentraţie (ppm) 2,85 – 24,5 0,41 – 1,4 0,31 – 1,3 3,9 12,5 – 18,8 0,8 1,2

Tab. 4. HPA produse de aminoacizi, carbohidraţi, grăsimi la 500-700ºC, µg/50g HPA Piren

Amidon 500ºC 700ºC 41 965

Benzpiren

7

759

Glucoza 500ºC 700ºC 6 345 23

1680

Leucina 500ºC 700ºC 58 -

1200

Acid stearic 500ºC 700ºC 0,7 18,700 -

4,440

Toxicitate Benzpirenul (BP) a fost subiect extins în testarea carcinogenică. Este un potenţial carcinogen. O dietă cu 25 ppm BP timp de 140 zile produce leucemie la şoareci. Tumorile pielii s-au dezvoltat la peste 60% dintre şobolanii trataţi cu aproximativ 10 mg BP de 3 ori pe săptamână. Incidenţa tumorilor a scăzut la 20% când tratamentul s-a făcut cu 3 mg de 3 ori pe săptămână. Compusul este carcinogen şi dacă este administrat oral. La un experiment, doze săptămânale de 10 mg timp de 10 săptămâni au dus la cancer de stomac. Tab. 5. Carcinogenitatea HPA 33

HPA BP 5-metilcryzena Dipenzpiren Benzanthracena Chryzena

Activitatea relativă +++ +++ ++ + +

+++ ridicat ++ moderat +scăzut

Modul de acţiune toxică BP traversează placenta şi produce tumori ale puilor animalelor tratate pe durata sarcinii. Tumori ale pielii şi plămânilor sunt primele leziuni ale puilor. Mecanismul biologic prin care BP provoacă cancerul a fost studiat în detaliu. BP nu este mutagen şi cancerigen singur, trebuie întâi convertit în metaboliţi activi. Acest lucru implică oxidarea citocromului P 450, producând 7,8-epoxid. Acesta trece în 7,8-diol care prin oxidarea de către P 450 produce diolepoxidul corespunzător. Acesta este puternic mutagen fără activare metabolic şi este puternic carcinogen în locul administrării. BP diol-epoxidul poate reacţiona cu compuşi variaţi ai celului, inclusiv ADN, caz în care este posibilă apariţia mutaţiei. o Produşi ai Reacţiei Maillard In 1912 chimistul francez L.C Maillard a ipotetizat reacţia din care apar pigmenţii maronii şi polimerii, produşi de reacţia grupării amino- şi a unui aminoacid şi gruparea carbonil- al unui zahăr. Mai târziu reacţia Maillard a fost dovedită a provoca unele daune în sisteme biologice. Unii produşi ai acestei reacţii sunt puternic mutageni şi sunt suspectaţi de formarea unor carcinogeni. Datorită varietăţii constituienţilor, o mixtură obtinuţă din reacţia Maillard are diferite proprietăţi biologice şi chimice: culoare maronie, miros de prăjit sau afumat, pro- şi antioxidanţi, mutageni şi carcinogeni, şi probabil antimutageni şi anticangirogeni.

o Pirolizaţi de aminoacizi

34

Principiul mutagenic al pirolizaţilor de triptofan a fost identificat mai târziu ca fiind azot continând compuşi heterociclici. Un grup de amine policiclice aromate se produc pe perioada preparării alimentelor bogate în proteine. Unele clase de alimente bogate în proteine tind să fie mai mutagenice decât altele, iar nivelul de temperaturi înalte au fost găsiţi mutageni. Mutagenitatea a fost limitată la standard de suprafaţă unde au fost găsiţi pirolizaţii. Identitatea mutagenilor produşi în condiţii normale de gătit a fost stabilită în anumite cazuri. Majoritatea mutagenilor din peştele fript sunt amine imidazoquinolice heterociclice şi metilmidazoquinolice (MelQx). Extractele din carne de vacă ce conţin MelQx sunt convertite în mutageni activi de ţesuturile ficatului câtorva specii de animale şi de oameni. Deşi aceste substanţe au un potenţial mutagenic ridicat ele sunt carcinogene slabe la şobolani. Bazându-se pe studiile mutagenităţii acestor pirolizaţi, carcinogenitatea triptofanului şi glutaminei au fost demonstrate folosind animale ca hamsteri, şobolani şi şoareci. De exemplu un număr mare de tumori au fost descoperite la şoareci hrăniţi cu diete ce conţineau triptofan. Diversele rapoarte au indicat că atât pirolizaţii de aminoacizi cât şi de proteine pot fi carcinogeni în tractul alimentar al animalelor testate. S-a demonstrat că unele amine heterociclice produse în timpul gătirii produc îmbolnăviri la oameni. o Nitrozaminele Amestecurile de sare anorganică, ca clorura de Na şi nitritul de Na au fost folosite la tratarea cărnii de secole. Reducerea bacteriană poate produce nitrit din nitrat, chiar dacă azi nitritul este folosit direct. Unele produse pe bază de peşte sunt tratate cu nitrit. Precursori ai nitrozaminelor: nitritul şi nitratul Ionul nitrit joacă trei roluri importante în industria prelucrării cărnii: are acţiune antimicrobiană; menţine culoarea roşie a cărnii; sărează unele produse din carne. Mecanismul şi cofactorii acţiunii antimicrobiene nu sunt bine înteleşi. De când carnea tratată este ţinută în condiţii anaerobe, este foarte important să se asigure siguranţa acestor produse alimentare. Culoarea roşie a cărnii provine din pigmenţii nitroz-mioglobinei si nitrozhemoglobinei. Aceşti pigmenţi sunt formaţi când nitritul este redus la oxid nitric, care reacţionează cu hemoglobina si mioglobina. Dacă aceşti pigmenţi 35

nu se formează, carnea tratată termic ar avea un aspect neapetisant. Ionul nitrit oferă o sărare dorită baconului, cârnaţilor de Frankfurt şi altor produse din carne. Nivelul de nitriţi permis în alimentele tratate diferă de la o ţară la alta, de la 10 la 200 ppm. Cantitatea de nitriţi din organismul uman rezultă din reducerea nitraţilor de către bacteriile din cavitatea bucală şi tractusul intestinal. Nitratul este întâlnit în dietă în doze mari (1000-3000 ppm) în vegetale: varză, morcovi, spanac. Nitraţii sunt larg răspândiţi in alimente. Dieta unui adult poate să conţină 100 mg/zi. Rădăcinile şi frunzele vegetale conţin 85% pe când carnea tratată cam 9%. Fertilizarea solurilor cu nitraţi face ca solul şi apa să fie bune surse de nitraţi. Formarea nitrozaminelor Nitrozarea aminelor secundare şi terţiare produce nitrozamine stabile. Compuşii nitrozo instabili sunt produşi de aminele primare. Reacţiile depind de pH şi maximul de pH=3,4. Nitrozarea aminelor slabe este mai rapidă decât a celor puternice. Câţiva anioni, ca halogenii, susţin procesul de nitrozare; pe de altă parte antioxidanţii ca acidul ascorbic, vitamina E inhibă reacţia de distrugere a nitritului. Dietil-nitrozamina şi dimetil-nitrozamina apar în sucul gastric al animalelor de experiment şi oamenilor hrăniţi cu diete ce conţin amine şi nitriţi. Reacţia de nitrozare apare în timpul procesărilor la temperaturi înalte, de exemplu la prepararea baconului, care conţine nitrit şi unele amine. In 1962 în Norvegia s-au descoperit nivele mari de nitrozamine în carnea de scrumbie tratată cu nitrit ca şi conservant. Peştele refrigerat tratat cu nitrit nu conţine mai multe nitrozamine decât cel proaspăt, dar tratarea la cald a peştelui creşte cantitatea de nitrozamine formate. S-a constatat că nitrozaminele aflate în cantitatea mare în peştele tratat se datorează creşterii concentraţiei de amine secundare rezultate din degradarea proteinelor în timpul procesării. Nivelul de nitrozamine detectate în diferitele alimente depinde de tipul de alimente. Nivelul nitrozaminelor volatile din premixurile condimentate, ca şi cele folosite la prepararea cârnaţilor este foarte ridicat. Nitrozaminele volatile formate se pastrează pe perioada de depozitare. Analizele câtorva sortimente de bere au arătat niveluri considerabile de nitrozamine. Totuşi concentraţia medie de nitrozamine din berea americană este destul de scazută, nivelul putând ajunge la 70 ppm de dimetilnitrozamina. S-a constatat că berea produsă din malţ uscat la foc direct are o 36

cantitate mai mare de nitrozamine fata de malţul uscat cu aer. Tab. 6. Conţinutul de nitrozamine în carnea tratată CARNE Cârnaţi afumaţi Cârnaţi Frankfurt Salam Bacon

NITROZAMINA Dimetil-nitrozamina Dietil-nitrozamina Dimetil-nitrozamina Dimetil-nitrozamina Dimetil-nitrozamina Nitrozopropil

NIVEL