WPŁYW CZYNNIKÓW ABIOTYCZNYCH I BIOTYCZNYCH W ŻYWNOŚCI NA ORGANIZM CZŁOWIEKA

Transkrypt

1 WPŁYW CZYNNIKÓW ABIOTYCZNYCH I BIOTYCZNYCH W ŻYWNOŚCI NA ORGANIZM CZŁOWIEKA Anna Słodkowicz-Kowalska EFEKT KOŃCOWY Po zakończeniu seminarium powinieneś umieć: wymienić i omówić działanie substancji toksycznych, naturalnie występujących w pożywieniu, przedstawić skutki stosowania pestycydów w rolnictwie oraz omówić działanie azotanów i azotynów na organizm człowieka, wymienić sposoby konserwacji żywności i znać ich wpływ na organizm człowieka, omówić szkodliwy wpływ metali ciężkich i ich związków na organizm człowieka, wymienić substancje, które posiadają działane antyoksydacyjne, antykancerogenne i antymutagenne, wymienić czynniki biotyczne w żywności oraz omówić działanie wybranych mykotoksyn. Prawidłowe odżywianie zapewnia utrzymanie dobrej kondycji i zdrowia człowieka, pod warunkiem, że pożywienie zawiera wszystkie niezbędne składniki odżywcze i jest wolne od szkodliwych czynników. Zatem za zdrową żywność uważa się produkty powstałe bez stosowania syntetycznych nawozów mineralnych, pestycydów, regulatorów wzrostu roślin i biologicznie czynnych dodatków do pasz. Według Światowej Organizacji Zdrowia żywność skażona chemicznie jest przyczyną ok. 30% zachorowań na choroby nowotworowe. Szacuje się, że produkty żywnościowe zawierają ponad 5 tysięcy różnych substancji chemicznych dodawanych w celu konserwacji, polepszenia smaku lub wyglądu produktów. Substancje szkodliwe i toksyczne mogą w różny sposób dostawać się do żywności. Dzielimy je na substancje, które są naturalnym składnikiem pożywienia i tylko w pewnych warunkach mogą stanowić zagrożenie lub na substancje celowo dodawane do żywności. Czynniki abiotyczne występujące w żywności Naturalne substancje toksyczne występujące w żywności Naturalnymi substancjami występującymi w pożywieniu mogą być, m.in. alkaloidy, związki heterocykliczne, głównie pochodzenia roślinnego. W roślinie pełnią funkcje ochronne. Alkaloidy występują także w mikroorganizmach, grzybach oraz u niektórych zwierząt (gąbki, owady, płazy, ssaki). Znanych jest ponad 12 tysięcy różnych alkaloidów. Alkaloidy wywierają pozytywne, jak i negatywne działanie na organizm człowieka. W medycynie alkaloidy wykorzystuje się jako leki przeciwbakteryjne, przeciwbólowe, pobudzające ośrodkowy układ nerwowy (OUN), nasenne, a także jako środki psychotropowe, odurzające, miejscowo znieczulające lub zwężające naczynia krwionośne. Wykaz najczęściej spotykanych alkaloidów oraz ich działanie i/lub stosowanie przedstawiono w tabeli

2 Tabela 1. Alkaloidy występujące w roślinach. Alkaloid Występowanie Działanie i stosowanie solanina ziemniaki alkaloid trujący, spożyty w nadmiarze wywołuje podrażnienie jamy ustnej, przełyku, żołądka, wymioty, biegunkę, stany zapalne nerek tomatyna zielone pomidory spożyta w nadmiarze może powodować podrażnienia błony śluzowej przewodu pokarmowego saponina sok dojrzałych pomidorów, ziemniaki, szpinak, buraki, szparagi, groch spożyta w nadmiarze wywołuje objawy neurologiczne, wymioty, biegunkę, zwiększa wchłanianie wapnia i krzemu, powoduje hemolizę erytrocytów chinina kora chinowców lek przeciwgorączkowy, przeciwbólowy i przeciwgrypowy nikotyna liście i korzeń tytoniu substancja trująca, porażająca OUN, stosowana w medycynie, garbarstwie, jako składnik środków owadobójczych i składnik mieszanek tytoniowych morfina opium przeciwbólowe, przeciwkaszlowe, przeciwbiegunkowe, narkotyczne (odurzające), działa depresyjnie na OUN, może być przyczyną śpiączki i wywoływać niewydolność układu oddechowego teobromina ziarna kakao i herbaty dawniej stosowana jako środek nasercowy i moczopędny; działa silnie diuretycznie i spazmolitycznie; może działać relaksująco i rozluźniająco na mięśnie kofeina i teina ziarna kawy, liście herbaty pobudzają korę mózgową, znosząc zmęczenie fizyczne i psychiczne, ułatwiają procesy myślowe, przywracają świadomość w stanach omdlenia, poprawiają czynność serca, oddech i ciśnienie krwi; stosowane są jako leki pobudzające OUN, w zatruciach narkotykami, alkoholem, amygdalina nasiona migdałowca i drzew owocowych niedomaganiach układu krążenia i oddychania stosowana w przemyśle kosmetycznym, farmaceutycznym i spożywczym; może być przyczyną zatruć (np. spożywanie nalewek z owoców z pestkami) Zanieczyszczenie żywności substancjami chemicznymi Do substancji chemicznych przypadkowo zanieczyszczających żywność należą m.in.: odpady przemysłowe, składniki dymów przemysłowych, ścieki, nawozy lub pestycydy. Pestycydy są to naturalne lub syntetyczne substancje stosowane do zwalczania organizmów szkodliwych lub niepożądanych, głównie jako środki ochrony roślin i zwierząt hodowlanych, żywności i ludzi. Ze względu na szkodliwy wpływ pestycydy podzielono na 5 klas toksyczności. Do I i II klasy zaliczane są pestycydy będące truciznami, do klasy III i IV substancje szkodliwe, natomiast do klasy V związki praktycznie nieszkodliwe. Toksyczność pestycydów wobec organizmów żywych jest bardzo różna; zależy od samego organizmu, warunków środowiskowych oraz rodzaju, formy i sposobu podawania pestycydu. Na świecie pestycydy powodują rocznie ok. 2 mln zatruć. Ponadto, związki te, mogą być przyczyną nowotworów, wad rozwojowych płodu, uszkodzeń organów wewnętrznych i białaczki. Mimo, że nowoczesny przemysł wprowadza do produkcji coraz mniej szkodliwe środki ochrony roślin, to jednak nie wyprodukowano takiego preparatu, który byłby całkowicie nieszkodliwy dla zdrowia ludzi i zwierząt. Duże zagrożenie dla człowieka stanowią również związki azotu występujące w środowisku w nadmiarze. Najwięcej azotanów i azotynów gromadzi się w warzywach i owocach uprawianych na nadmiernie nawożonych glebach. Spożywanie żywności zawierającej azotany i azotyny prowadzi do zaburzeń rytmu pracy serca, sinicy oraz upośledzenia funkcjonowania OUN, ponieważ związki te powodują przejście hemoglobiny w methemoglobinę, która nie ma zdolności wiązania tlenu. Co więcej, pod wpływem bakterii przewodu pokarmowego, azotany ulegają redukcji do azotynów, które są prekursorami N-nitrozamin (związków o działaniu karcynogennym, mutagennym i embriotoksycznym). 2 2

3 Do zanieczyszczeń żywności zaliczamy również metale ciężkie i ich związki chemiczne, które mogą stanowić duże zagrożenie dla zdrowia człowieka. Szereg metali ciężkich jest stałym i niezbędnym składnikiem żywego organizmu (żelazo, cynk, miedź, mangan, kobalt), inne jednak są dla organizmu szkodliwe (rtęć, ołów, kadm, tal, bar). Zawartość metali szkodliwych w krajowych produktach spożywczych jest z reguły śladowa i nie odbiega w istotny sposób od zanieczyszczenia stwierdzanego w innych krajach europejskich. Pierwiastki te mogą jednak kumulować się w organizmie, a skutki ich działania ujawniają się dopiero po wielu latach. Zawartość metali ciężkich w środowisku jest zróżnicowana, a działanie ich zależy od rodzaju pierwiastka i postaci chemicznej, dawki oraz od stanu odżywienia organizmu. Jednym z wielu niebezpiecznych dla człowieka metali ciężkich jest rtęć. Metal ten występuje w przyrządach pomiarowych, pompach dyfuzyjnych oraz stosowany jest do wyrobu lamp rtęciowych i baterii. Sole rtęci i jej związki organiczne mają działanie bakteriobójcze i dawniej były stosowane w lecznictwie do odkażania narzędzi chirurgicznych i nieuszkodzonej skóry. Organiczne związki rtęci, głównie metylortęć, mogą być przyczyną choroby Minamata 1. Nadmiar rtęci w organizmie człowieka powoduje nieodwracalne, poważne zmiany w układzie nerwowym, uszkodzenie narządów miąższowych, zmiany w jamie ustnej oraz porażenie płodu. Opary rtęci prowadzą do ciężkich zatruć i mogą powodować śpiączkę, a nawet śmierć. Kolejnym niebezpiecznym dla człowieka pierwiastkiem jest ołów, metal szeroko stosowany w różnych gałęziach przemysłu. Do atmosfery dostaje się poprzez emisje przemysłowe z hut, cementowni oraz stalowni. Ponadto, źródłem ołowiu są: baterie i akumulatory, farby, dodatki do paliw, amunicja, stopy do lutów, odpływowe rury kanalizacyjne oraz osłony kabli elektrycznych. Wszystkie związki ołowiu są silnie trujące. Nadmierne stężenie ołowiu w organizmie człowieka wywołuje uszkodzenia układu nerwowego, choroby nowotworowe, uszkodzenia płodu, a w ciężkich przypadkach obrzęk mózgu i śmierć. Przewlekłe zatrucia ołowiem i jego solami występują u pracowników fabryk akumulatorów i fabryk farb ołowiowych (ołowica). Do zanieczyszczenia środowiska ołowiem przyczynia się wzrost liczby samochodów. Zatem, aby uniknąć skażenia żywności ołowiem należy sadzić żywopłoty przy drogach szybkiego ruchu, uprawiać warzywa - co najmniej w odległości 100 m od dróg oraz rezygnować z uprawy warzyw liściowych i korzeniowych na tych terenach lub uprawiać fasolę, słonecznik i kukurydzę, które mają mniejsze zdolności wyłapywania ołowiu. Innym niebezpiecznym dla zdrowia człowieka pierwiastkiem jest arsen - składnik wielu minerałów, z których wypłukiwany jest do wody. Arsen w znaczących ilościach występuje w zbożach oraz w tkankach zwierząt morskich. Źródłem arsenu są również pestycydy, stymulatory wzrostu stosowne w hodowli zwierząt i w weterynarii. Organiczne związki arsenu wchodzą w skład niektórych lekarstw. Arsen jest związkiem silnie karcynogennym, powodującym niedokrwistość i uszkodzenia naczyń krwionośnych. Źródłem zanieczyszczania żywności metalami ciężkimi mogą być również przedmioty stosowanych w gospodarstwie domowym oraz opakowania. Wszystkie wyroby te powinny posiadać odpowiednie świadectwo jakości zdrowotnej wydane przez Zakład Badania Żywności i Przedmiotów Użytku PZH. 1 Choroba Minamata choroba powstała na skutek spożycia ryb skażonych związkami rtęci. Po raz pierwszy choroba ta wystąpiła w Japonii nad Zatoką Minamata, gdzie ok. 200 osób zmarło po spożyciu ryb zatrutych związkami rtęci pochodzącymi z pobliskiej fabryki, odprowadzającej ścieki bezpośrednio do zatoki. 3 3

4 Konserwanty Żywność może być konserwowana w sposób: naturalny - kiszenie, solenie, suszenie, wędzenie, przechowywanie w occie i cukrze sztuczny - zamrażanie, pasteryzacja, chemiczne utrwalanie, poddawanie promieniowaniu jonizującemu. Na stan zdrowia ogromny wpływ mają chemiczne substancje celowo dodawane do żywności w celu przedłużenia jej trwałości, poprawy smaku, zapachu, wyglądu i konsystencji. Nie istnieją oficjalnie wytyczone granice ilości chemicznych dodatków w poszczególnych produktach żywnościowych. Od 1989 roku istnieje obowiązek oznaczania na opakowaniu wszystkich syntetycznych dodatków. Każdy z nich ma symbol E i trzy cyfry. Każdy kraj ma inne wykazy substancji dodawanych do żywności. W krajach Unii Europejskiej stosuje się ok. 5 tysięcy dozwolonych dodatków do żywności, natomiast w Polsce 179. Producenci żywności muszą podawać pełny skład produktu spożywczego oraz wyszczególnić dodawane substancje obce. W Polsce obowiązuje zakaz stosowania substancji dodatkowych do mleka i do produktów wykorzystanych w żywieniu dzieci. Związki antyoksydacyjne, antymutagenne i antykarcynogenne występujące w żywności Poza substancjami szkodliwymi, w pożywieniu obecnych jest szereg związków, wykazujących pozytywne działanie na organizm człowieka. Zaliczamy do nich m.in. antyoksydanty, związki zapobiegające utlenianiu żywności wystawionej na działanie wysokiej temperatury i światła. Antyoksydanty mogą naturalnie występować w żywności lub są dodawane do niej w celu zapewnienia jej odpowiedniego smaku, koloru oraz wydłużenia okres przydatności do spożycia. Związki te mogą mieć również działanie przeciwnowotworowe. Substancje naturalne o działaniu antyoksydacyjnym przedstawiono w tabeli 2, a najczęściej stosowane sztuczne antyoksydanty przedstawiono w tabeli 3. Tabela 2. Substancje naturalne o działaniu antykarcynogennym i antyoksydacyjnym (wg Kurnatowski, 2003). Substancje naturalne Występowanie witamina A (retinol) olej rybi, wątroba, jaja, mleko i jego przetwory, warzywa, owoce witamina C (kwas askorbinowy) warzywa, owoce cytrusowe witamina E (tokoferol) ryby, soja, ziarna słonecznika, oleje roślinne, margaryna, szpinak, kukurydza, orzechy, jaja, kakao likopen pomidory resveratrol czerwone wino flawonidy herbata, soja, warzywa, owoce selen owoce morza, cebula, pomidory, kukurydza, orzechy, drożdże piekarnicze Numer E 300 E 301 E 302 Tabela 3. Substancje sztuczne o działaniu antyoksydacyjnym. Produkty żywnościowe, w których Substancja dany antyoksydant został użyty kwas askorbinowy askorbinian sodu askorbinian wapnia napoje bezalkoholowe, dżemy, kiełbasa, mleko kondensowane E 304 palmitynian askorbylu kiełbasa, buliony E tokoferole oleje E 310 E 311 galusan propylu galusan oktylu tłuszcze i oleje, przyprawy, zupy w proszku, gumy do żucia E 320 E 321 butylohydroksyanizol (BHA) butylohydroksytoluen (BHT) słodycze, rodzynki, serki topione, masło orzechowe, zupy w proszku 4 4

5 W niektórych rodzajach żywności znajdują się antykarcynogeny i antymutageny. Należą do nich m.in.: kwas linolenowy, witaminy A, E, C, karoten, selen, kobalt, olej arachidowy i kwas kofeinowy, które występują w jabłkach, bananach, winogronach, owocach cytrusowych oraz brokułach, kapuście i pomidorach. Czynniki biotyczne występujące w żywności Do czynników biotycznych mających wpływ na organizm człowieka należą wirusy, bakterie, grzyby i pasożyty. Wirusy i bakterie W mięsie, mleku lub jego przetworach mogą występować bakterie z rodzaju Salmonella, Shigella, Staphylococcus, Clostridium lub Enterobacter, które mogą wywoływać zaburzenia żołądkowo-jelitowe. Ponadto, duże niebezpieczeństwo stanowią toksyny bakteryjne, głównie toksyna jadu kiełbasianego, powodująca poważne zmiany w układzie nerwowym. Grzyby pleśniowe i ich toksyny Poważny problem stanowią zanieczyszczenia biologiczne żywności toksynami, wytwarzanymi przez grzyby pleśniowe. Mykotoksyny są wysoce odporne na działanie wysokiej temperatury i posiadają bardzo silne własności mutagenne i teratogenne. Stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt. Przykładem niebezpiecznych mykotoksyn, wywołujących raka żołądka, okrężnicy, nerek, języka i tchawicy są aflatoksyny, wytwarzane najczęściej przez grzyby z rodzaju Aspergillus. Występują one na źle przechowywanych orzeszkach ziemnych, kukurydzy, ziarnach zbóż, ryżu oraz w przyprawach. Innymi niebezpiecznymi mykotoksynami są patuliny wytwarzane przez grzyby z rodzaju Penicillium, Aspergillus i Byssochlamys. Wykrywane są w jabłkach i produktach wytworzonych z jabłek. Szczególnie duże ich ilości stwierdza się na owocach dotkniętych brązową zgnilizną oraz na pomidorach. Patuliny występować mogą również w spleśniałych kompotach, a nawet produktach przetrzymywanych w lodówce. Patuliny wykazują bardzo silne działanie neurotoksyczne. Pasożyty Odrębny problem stanowią pasożyty, których stadia inwazyjne mogą zanieczyszczać żywność lub mogą występować w niej w sposób naturalny. Pasożyty, których stadia inwazyjne występują w sposób naturalny w surowym pożywieniu: w rybach: Clonorchis sinensis (metacerkarie), Anisakis simplex (larwy), Diphyllobothrium latum (larwy), w krabach: Paragonimus westermani (metacerkarie), w mięsie wieprzowym: Trichinella spp. (otorbione larwy), Taenia solium (larwy), Toxoplasma gondii (cysty), w mięsie wołowym: Taenia saginata (larwy), T. gondii (cysty), na roślinach: Fasciola hepatica (metacerkarie), Fasciolopsis buski (metacerkarie). Do drugiej grupy należą pasożyty, których stadia inwazyjne mogą stanowić zanieczyszczenie pożywienia: Ascaris lumbricoides (jaja), Entamoeba histolytica (cysty) - żywność zanieczyszczona kałem ludzi, Giardia intestinalis (cysty), Cryptosporidium parvum (oocysty) - żywność zanieczyszczona kałem ludzi i/lub zwierząt, 5 5

6 Echinococcus granulosus (jaja), Toxocara canis (jaja) - żywność zanieczyszczona kałem psów i psowatych, T. gondii (oocysty), T. cati (jaja) - żywność zanieczyszczona kałem kotów. W produktach spożywczych występują liczne czynniki abiotyczne i biotyczne, które mogą mieć negatywny wpływ na zdrowie człowieka. W wielu przypadkach, wiedza o tych czynnikach pozwoli uniknąć spożycia szkodliwych produktów żywnościowych. Zalecane piśmiennictwo i strony internetowe: 1. Kurnatowski P., Żywność - czy zawsze zdrowa? W: Ekologia medyczna wybrane zagadnienia, red. Kurnatowska A. i Kurnatowski P., PROMEDI, Kompendium wiedzy o żywności, żywieniu i zdrowiu, red. J. Gawęcki i T. Mosso-Pietraszewska, Wydawnictwo Naukowe PWN,