Вплив добавок на організм людини

У зв’язку з бурхливим розвитком хімії в кінці XX ст. думка про малу токсичність природних сполук поступово змінюється. Тепер їхній токсичності приділяється більше уваги. Разом з тим, харчові добавки синтетичного походження й тепер вважають найбільш небезпечними, оскільки це — ксенобіотики, з якими організм людини протягом свого еволюційного розвитку не зустрічався і, отже, в його організмі відсутні ферменти, які в змозі перетворити їх на нетоксичні метаболіти.

Тривогу викликає все більше використання ароматизаторів не тільки у виробництві харчових продуктів, а й у виробництві цигарок та сигарет. Але наукової інформації про їх безпеку ще недостатньо. Хоча ароматизатори порівняно з іншими класами харчових добавок, як правило, використовують в значно менших концентраціях, це не гарантує, що вони не можуть становити ризик для здоров’я людей. У так званій «Блакитній книзі», яка містить перелік ароматизаторів, дозволених для використання в країнах ЄС, стверджується, що «Комітет експертів ЄС часто повинен був приймати рішення, які базувались на дуже обмеженій токсикологічній інформації стосовно окремих ароматичних субстанцій, даних, опублікованих в науковій літературі, та інших джерелах». Отже, Комітет експертів ЄС у випадках відсутності усіх необхідних матеріалів змушений був враховувати значно менше критеріїв, ніж це прийнято для оцінки безпеки харчових добавок. І далі в цій книзі зазначено: «Комітет експертів ЄС, щоб бути реалістичним, часто повинен був керуватися здоровим глуздом, а не точними і детальними науковими даними». Одним із аргументів здорового глузду, використаних Комітетом експертів ЄС, був той незаперечний факт, що значна кількість речовин, які використовують як ароматизатори, природно присутня в харчових продуктах і часто споживаються людьми протягом тривалого часу без видимої для них шкідливої дії. Більше того, Комітет допускає, що ароматичні субстанції «інколи можуть викликати або продукувати реакції гіперчутливості у окремих людей», і підкреслює, що «такі реакції не можуть передбачати тести, виконані на лабораторних тваринах або в разі їх вивчення». Отже, Комітет експертів ЄС не приймає до уваги прояви гіперчутливості від використання окремих ароматизаторів. У «Блакитній книзі» зазначено також, що при включенні ароматичних субстанцій до категорії дозволених, «інформація про дослідження мутагенності була розглянута тільки по відношенню до окремих випадків» .

Вплив харчових добавок на будову та функціональну діяльність шлунково-кишкового тракту. Найбільше відомо про порушення діяльності шлунково-кишкового тракту при вживанні об'ємних та окремих інтенсивних підсолоджувачів, а також складних незасвоюваних вуглеводів.

Окремі об'ємні підсолоджувачі (ксиліт, сорбіт, маніт) мають від'ємну теплоту розчинення, тобто для їх розчинення потрібна теплота, яку вони черпають із навколишнього середовища. Тому при розчиненні багатьох об'ємних підсолоджувачів у ротовій порожнині виникає ефект «холоду в роті» .

Вживання сахарину викликає гальмування активності травних ферментів, які відповідають за проміжний етап гідролізу складних вуглеводів, а також активності окремих протеаз та уреаз. Тим самим сахарин викликає, очевидно, зменшення гідролізу окремих білків та сечовини. В цих умовах можливе накопичення токсичного аміаку в організмі.

Незасвоювані полісахариди природного рослинного та мікробного походження, які використовують як загусники або наповнювачі, викликають подовження тонких і товстих кишок. В країнах Європи та США мікробні полісахариди використовують у виробництві салатів, пудингів, соусів, приправ, кремів, сирів, супових концентратів, заморожених десертів, пива, фруктових напоїв, хлібних виробів, пакувальних матеріалів, гіпокалорійних продуктів, для напилення у вигляді плівок. Разом з тим, полісахариди мікробного синтезу є ксенобіотиками для людського організму, причому гетерополісахариди — в більшій мірі, ніж гомополісахариди Вплив харчових добавок на окисні процеси в мітохондріях. Процес передачі електронів у дихальному ланцюзі в системі цитохромів — один із найважливіших процесів життєдіяльності організму людини. В дихальному ланцюзі відбувається поєднання процесів окислення і фосфорилювання, внаслідок чого утворюється АТФ — основна сполука, у високоенергетичних зв’язках якої накопичується енергія, яку організм може використовувати для різних цілей. Тому речовини, які гальмують процес окислення або роз'єднують процес окислення з фосфорилюванням в мітохондріях, відносяться до найтоксичніших сполук.

Доведено, що нітрати характеризуються широким спектром токсичної дії і складною кінетикою в організмі. Але в більшій кількості робіт, присвячених цьому питанню, розглядається, головним чином, один механізм токсичної дії нітратів — метгемоглобінутворення. Нітрити — ще більш токсичні речовини. За даними, введення нітриту натрію в дозах, які складають ½, ¼ та 1/8 ЛД50 протягом 14 діб, викликає статистично вірогідне зменшення коефіцієнту дихального контролю, швидкості та коефіцієнту фосфорилювання в мітохондріях печінки як дорослих, так і новонароджених щурів. При цьому у новонароджених щуренят встановлена чітка залежність порушень функціональної активності мітохондрій від дози нітриту натрію, тоді як у дорослих тварин такої чіткої залежності не виявлено. Отже, при дії нітритів, які використовують у ковбасному виробництві як харчову добавку, змінюється не тільки склад і функції гемоглобіну, а й зменшується функціональна активність мітохондрій, що приводить до дефіциту в тканинах макроенергічних сполук.

На окисні процеси в мітохондріях негативно впливають також окремі інтенсивні підсолоджувачі. Доведено, що введення щурам сахаролу протягом 5 місяців у дозах, що перевищують «нормальні» у 10 та 50 разів, викликає ефект зменшення спряження окиснення сукцинату з фосфорилюванням в мітохондріях печінки внаслідок значного збільшення швидкості дихання у метаболічному стані.

Вплив харчових добавок на інші процеси. Для регулювання рівня глюкози в крові та її обміну в організмі використовують підсолоджувачі в дієтотерапії цукрового діабету. Нещодавно встановлено, що топінамбур, який містить фруктозан інулін, не підвищує ефективності дієтотерапії хворих на цукровий діабет, не має відчутної глюкозознижуючої та гіполіпідемічної дії. Навпаки, включення топінамбура до складу змішаного вуглеводного сніданку супроводжується тенденцією до підвищення глікемії після сніданку, що, вочевидь, відображає давно відомий факт прискорення всмоктування глюкози в присутності фруктози — мономера інуліну. Крім того, при заміні 10% вуглеводу на інулін підвищується вміст триацилгліцеролів в крові хворих на цукровий діабет ІІ типу. Отже, це свідчить про недоцільність широкого використання продуктів переробки топінамбура для дієтотерапії інсулінзалежного цукрового діабету. Так само використання фруктози сприяє підвищенню вмісту глюкози в крові. Тепер відомо, що 90% фруктози, що всмоктується в тонких кишках, надходить до печінки, де вона перетворюється на глюкозу, і потім глюкоза надходить у кров.

Окремі харчові добавки можуть негативно впливати на проникність судин та елементи крові. Так, борна кислота та її солі (борати) спричиняють появу геморагій, анемії, дерматитів та кахексії. Крім того, ця кислота є антагоністом вітаміну В6. Експертна рада ФАО/ВООЗ із харчових добавок вважає, що використання борної кислоти і бури для консервування небезпечно у зв’язку з їх токсичними властивостями, тому ці харчові добавки використовуються лише для консервування риб’ячої ікри. Гемоліз еритроцитів викликають сапоніни, які містяться в екстракті мильного кореня. Доведено, що їх токсична дія блокується внаслідок поєднання з білками. Тому екстракт мильного кореня використовується тільки у виробництві халви. Широке застосування лакриці, яка містить токсичні сапоніни, в медичній практиці свідчить про її токсичність, що зумовлює необхідність обмеження її вживання. Останнім часом запропоновано новий підсолоджувач гліциризин, який є сапоніном, виділеним з екстракту коренів лакриці. З метою вирішення питання про можливість використання гліциризину як підсолоджувача проводяться медико-біологічні дослідження.

Доведено, що поліоли впливають на екскрецію і засвоєння солей кальцію і можуть викликати нефрокальциноз. Результати експериментальних досліджень свідчать, що введення сахарину в організм викликає збільшення діурезу та зменшення осмотичних параметрів сечі, підвищення вмісту натрію та зменшення калію і кальцію.

Широке використання фосфатів у виробництві ковбас може викликати порушення співвідношення між кальцієм і фосфором в харчовому раціоні і сприяти кальцифікації судин.

Канцерогенність харчових добавок. Онкогенна активність окремих інтенсивних підсолоджувачів викликає тривогу. До їх числа відноситься сахарин. Сахарин не метаболізується в організмі. Немає також доказів біонакопичення його в жодній тканині організму. Шлунково-кишкова абсорбція сахарину становить 85%, а сеча є основним шляхом видалення його з організму. Щурі — єдиний вид тварин, у яких було помічено збільшення кількості випадків виникнення пухлин сечового міхура при вживанні високої концентрації Na-солі сахарину. Умовами, необхідними для проявів гіперплазійної та стимулюючої активності в епітелії сечового міхура щурів-самців при високій концентрації (більш як 5%) Na-солі сахарину, є підвищена концентрація в сечі іонів натрію та підвищений рівень рH. Вважають, що така реакція не є специфічною на сахарин, оскільки було показано, що високі концентрації інших органічних іонів в харчовому раціоні стимулювали канцерогенез сечового міхура та викликали гіперплазію сечового міхура за аналогічних умов. Комітет експертів ВООЗ вирішив, що на основі наявних на сьогоднішній день даних було б неправильно розглядати викликані Na-сіллю сахарину пухлини у щурів-самців як такі, що мають відношення до оцінки токсикологічної загрози організму людей.

Дослідження, проведені в США у 80—90-х роках ХХ ст., показали відсутність зв’язку між вживанням сахарину і розвитком раку сечового міхура. Разом з тим, у 1990 р. після дослідження, проведеного в Туреччині, сповіщалось про статистично суттєвий зв’язок (р<0,05) між вживанням штучних підсолоджувачів та розвитком раку сечового міхура у людей, але автори не ідентифікували дію окремих штучних підсолоджувачів, зокрема сахарину.

Виявлені пошкодження тестикулів та порушення репродуктивної функції в щурів у тривалих дослідженнях цикламатів та їх метаболіту циклогексиламіну. Встановлено, що тестикулярні порушення зв’язані із особливостями обміну в цього виду тварин. Разом з тим, при 3-х місячному вживанні щурами циклогексиламіну в дозі 100 мг/кг маси тіла не виявлено небажаних ефектів, але при вживанні 50 та 200 мг/кг циклогексиламіну спостерігалось зменшення маси тіла. Виходячи з одержаних даних, Комітет експертів ВООЗ за основу оцінки взяв величину 100 мг/кг, вважаючи, що в цьому випадку існує достатній запас безпеки, і встановив тимчасову ДДД цикламатів 0—11мг/кг маси тіла (у перерахунку на цикламову кислоту). При цьому враховано, що циклогексиламін виробляється у людей мікрофлорою кишкового тракту. Цикламати, як і сахарин, у великих дозах викликають рак сечового міхура у щурів. Встановлена також їхня канцерогенна дія. Цикламати заборонено використовувати в США. В Україні дозволено їх використання в комбінації з сахарином у співвідношенні як 10:1.

Мутагенність харчових добавок. Відомо більше 200 рослин, які містять сполуки, мутагенні ефекти яких можна порівняти з руйнівною дією відомої бойової отруючої речовини — іприту. Звільнення харчового раціону від мутагенних речовин має велике значення. На жаль, окремі харчові добавки мають мутагенну дію. Так, доказана мутагенність консерванта нітрита натрію, який широко використовується у м’ясному виробництві, а також бактеріального інгібітора для вин та соків бісульфіту натрію. Вивчення метаболізму інтенсивного підсолоджувача стевіозиду привело до виявлення його біоперетворення у стевіол — речовину, яка має мутагенну активність при її дослідженні на бактеріях. Якщо біотрансформація стевіозиду у стевіол має місце і в кишках людини, то стевіол може абсорбуватися у верхній частині травного тракту, потрапляти у шлунок і виявляти мутагенну активність після метаболізму в організмі. Результати експериментальних досліджень дозволяють також припустити можливість ентеропечінкової циркуляції стевіозиду або його метаболітів. Враховуючи наведене, доцільно провести токсикологічні дослідження на людях, звертаючи увагу на кінетику та шляхи екскреції метаболітів після перорального введення стевіозиду.

Імунотоксичність харчових добавок. Окремі харчові добавки негативно впливають на імунну систему і сприяють розвитку аутоімунних захворювань, тобто відіграють роль імунодепресантів. Так, встановлено, що барвник карамель ІІІ викликає зменшення кількості лімфоцитів в крові, особливо на фоні В6-гіповітамінозу. Така дія карамелі ІІІ пов’язана з присутністю в її складі 2-ацетил-4,5-тетрагідроксибутилімідазолу. Крім зменшення кількості лімфоцитів в крові, за цих умов спостерігається також зниження маси вилочкової залози, значне зменшення кількості клітин, які дають позитивну реакцію на різні антигени. Комісія з харчових добавок ЄС рекомендувала країнам ЄС кілька барвників коричневого кольору, близьких до карамелі ІІІ — коричневий НТ, проста карамель, сульфітнолужна карамель, аміачна, сульфатноаміачна карамелі тощо, які можуть за певних умов мати подібну до карамелі ІІІ дію.

Крім барвників коричневого кольору, зміну імунологічних властивостей викликають мікробні полісахариди. Встановлено, що мікробні полісахариди здатні осідати на поверхні клітин, а також проникати в середину клітин, що супроводжується зміною фізико-хімічних, біохімічних та імунологічних властивостей клітинних мембран та самих клітин. Виявлено також підвищений біосинтез імуноглобулінів, зрідка — алергічні реакції на введення мікробних полісахаридів в організм. Як свідчать дослідження, окремі мікробні полісахариди зберігають здатність всмоктуватися в кишках і індукувати в організмі імунну відповідь, яка полягає в біосинтезі антитіл, при цьому алергічні реакції виникають значно рідше.

Нейротоксичність харчових добавок. У 70-х роках ХХ ст. показано, що широке використання глутамату натрію як смакової добавки викликає симптоми «хвороби китайських ресторанів», яка супроводжувалась головним болем, серцебиттям, слабкістю м’язів та порушенням пам’яті, а також викликає алергічні реакції. Пізніше було доведено, що дорослі тварини і дорослі люди стійкі до великих доз глутамату натрію. Швидке засвоєння глутамату натрію перешкоджає накопиченню вільної глютамінової кислоти в плазмі крові і не призводить до небезпеки пошкодження чутливих тканин мозку. Окремі групи людей особливо чутливі до глутамату натрію, але механізм його дії ще не з’ясований. Разом з тим внесення глутамату натрію в раціон новонароджених мишей та щурів з часом викликає в них ожиріння і цукровий діабет. Тому глутамат натрію не рекомендується додавати до продуктів, призначених для дитячого харчування.

Інтенсивний підсолоджувач аспартам у комбінації з рафінованими вуглеводами впливає на поведінку та настрій людей і тварин. Появу нейротоксичності у аспартаму зв’язують з присутністю в його складі амінокислоти фенілаланіну. Після одноразового вживання цього підсолоджувача спостерігали тимчасове порушення спектру амінокислот в крові, що може впливати на обмін білка в клітинах головного мозку. Виходячи з наведеного, аспартам не рекомендується вживати хворим на фенілкетонурію. В разі перорального надходження аспартам викликає підвищену стомлюваність, депресію, порушення зору. Крім того, в ході метаболізму аспартаму в крові накопичується метанол.

Алергенність та псевдоалергенність харчових добавок. Алергенність та псевдоалергенність — один із проявів токсичності харчових добавок. Як відомо, переважна більшість харчових алергенів — це речовини білкової природи. Часто замість терміну «алергенність» вживають поняття «підвищена чутливість» або «псевдоалергія», оскільки харчові алергічні реакції мають інший порівняно з істинною алергією механізм виникнення. Показано, що використання консервантів бензоатів, азобарвників, окремих синтетичних барвників — амаранту, індигокарміну, тартразину, пунцового індиготину, діамантового чорного підвищує чутливість організму, приводить до появи анафілактичної реакції та до виникнення псевдоалергії. Гіперчутливість шкіри та анафілактична реакція зареєстрована при введенні в організм такого мікробного полісахариду як бактеріальний декстрин.

Псевдоалергію викликають антиоксиданти БОА (Е 320) та БОТ (Е 321).

В окремих випадках так звана непереносимість харчових добавок зумовлена нестачею або відсутністю у окремих людей деяких важливих ферментів і неможливістю в цих випадках засвоювати окремі компоненти їжі, наприклад цукор при цукровому діабеті або амінокислоту фенілаланін при фенілкетонурії.

Генотоксичність харчових добавок. Найжахливіший наслідок забруднення біосфери і навколишнього середовища полягає в генетичних наслідках. Харчові добавки можуть бути одним з тих факторів, які негативно впливають на генетичний апарат людини. У 80-х роках ХХ ст. була доведена генотоксичність сахарину японськими та американськими дослідниками.

Перевищення ДДД окремих харчових добавок свідчить про необхідність перегляду ГДР щодо їхнього використання в меншій концентрації. Особливо це стосується п’яти категорій харчових добавок: консервантів, нітритів, фосфатів, барвників та ароматизаторів. Постійне нарощування виробництва харчових добавок та поширення їх використання населенням, їхня токсичність, негативний вплив на обмін речовин, наявність віддалених ефектів свідчать про необхідність зменшення їх використання. Вагомими аргументами є такі міркування:

• — відсутність специфічних, достатньо чутливих експрес-методів визначення багатьох класів харчових добавок, особливо таких поширених, як синтетичні барвники, ключові компоненти ароматизаторів, інтенсивні підсолоджувачі, антиоксиданти та ін., що значно утруднює здійснення ефективного контролю за їх застосуванням з боку санепідслужби;
• — не дивлячись на те, що згідно із санітарним законодавством використання харчових добавок обмежується для дітей, багато дитячих продуктів та продуктів, які постійно споживають діти, містять барвники, консерванти, ароматизатори та інші класи харчових добавок (жувальні гумки, кондитерські вироби, безалкогольні напої тощо);
• — значна кількість харчових добавок, особливо синтетичного походження, є сторонніми речовинами, з якими організм людини не зустрічався в процесі свого еволюційного розвитку, тому для них в організмі людини відсутня ефективна система детоксикації. Виходячи з цього, ми зобов’язані обмежити потрапляння сторонніх речовин у харчові продукти. Адже це додаткове навантаження на детоксикаційні системи організму людини;
• — широке використання одних і тих же харчових добавок приводить до накопичення їх у добовому раціоні людей і навіть до перевищення ДДД, що може негативно впливати на організм людини (бензоати, сорбати, нітрати, нітрити, фосфати та ін.);
• — рекомендовані величини ДДД для багатьох харчових добавок коливаються від 0 до певного максимального рівня. Встановлення такого діапазону коливань свідчить про те, що самі дослідники, які запропонували дану харчову добавку, розуміють про доцільність її відсутності в харчових продуктах. Крім того, багато харчових добавок мають обмежену сферу використання (наприклад, борна кислота та борати тільки для консервації рибної ікри), що також свідчить про їх високу токсичність для організму людини;
• — широке використання харчових добавок у країнах Європи та США сприяє проникненню їх разом з імпортними продуктами на ринок України. Тому зустрічаються випадки вживання харчових добавок, не дозволених для використання в Україні, мають місце харчові отруєння серед населення. Все це свідчить про недосконалість вітчизняного законодавства.