Аспекти на здравната оценка на чужди вещества и съставки в храната

JÜRG A. ZARN *, BARBARA E. ENGELI *
В допълнение към естествените си съставки, храните, които пускаме на пазара, могат да съдържат и вещества, които попадат в или върху храната по време на различните производствени етапи или идват от околната среда. Следователно храната отразява околната среда и технологиите, в които или с които се произвежда. За да може да предложи безопасна за здравето храна, фермерът трябва да има безупречни площи за отглеждане и да може да използва внимателно тествани спомагателни материали като пестициди и торове. Впоследствие обаче преработвателната промишленост, опаковъчната и транспортната индустрия, както и търговията на дребно трябва да разполагат с подходящи технологии, така че първоначално безопасните храни да не бъдат ненужно замърсени с чужди вещества след това. По протежение на тази хранителна верига от производител до потребител кантонните и федералните власти оценяват използваните технологии и вещества, наблюдават безопасността на храните и спазването на съответните разпоредби и съветват заинтересованите страни на всяко ниво.

Вещества в храната
По принцип веществата в храната могат грубо да бъдат разделени на съставки и чужди вещества. Съставките са естествени компоненти на храната и могат да имат желани (напр. Витамини и минерали) или нежелани (напр. Фурокумарини, биогенни амини, цианогенни гликозиди) ефекти върху здравето в зависимост от дозата. Чуждото вещество може да бъде допълнително подразделено на: • Остатъци от предназначението-
Употребата на вещества за производството на храни (напр. Пестициди, ветеринарни лекарства) • Добавки, влияещи върху свойствата на храните (напр. Подсладители, оцветители) • Преработване на странични продукти като неволна последица от преработката на храни (напр. В резултат на нагряване
* Федерална служба за безопасност и ветеринарна безопасност на храните, Берн

Вещества като акриламид, фуран, полициклични ароматни въглеводороди) • Миграции: вещества, мигриращи от опаковъчен материал (напр. Бисфенол А, минерални масла) • Замърсители от околната среда с антропогенен произход (напр. Диоксини/ПХБ, бромирани забавители на горенето) и естествен произход (напр. Микотоксини, някои тежки метали) . Тази класификация се основава предимно на произхода на веществата и първоначално - също като техния произход (естествен или синтетичен) - не казва нищо за техните химични, биологични и токсикологични свойства. В допълнение към синтетичните пестициди има и някои, които принадлежат към естествените растителни съставки (например алфа-пинен, d-карвон, гиберелин). Добавките често са естествени вещества като E100 (куркумин), E960 (стевиол гликозид) или E210 (бензоена киселина) (1). Процесът на страничните продукти не само трябва да бъде-

желани тъкани. При нагряване на храната разнообразните реакции на Maillard могат да доведат и до много ароматни вещества, които правят храната типична по отношение на вкуса (например аромата на печено месо, хляб и др.). Огромното разнообразие от химически вещества в храната ни (вероятно няколко десетки хиляди) оставя без пролука-
Съкращения
ADI, приемлив дневен прием; ALARA, толкова ниско, колкото разумно постижимо; ARfD, остра референтна доза; BMD, бенчмарк може; BMDL, Долен интервал на доверие на бенчмарковата доза; BMDU, Бенчмарк Дорен интервал на доверие; HBGV, ориентирана към здравето стойност; LOAEL, най-ниско наблюдавано ниво на неблагоприятен ефект; MOE, граница на експозиция; NOAEL, без наблюдавано ниво на неблагоприятен ефект; POD, отправна точка; SF, коефициент на безопасност; TDI, поносим дневен прием; TTC, Праг на токсикологична загриженост.

Каре 1: Основно уравнение за извеждане на HBGV (2):
HBGV (ADI, ARfD, TDI и други) = POD (NOAEL или стойност от BMD): SF

Фигура 1: Взаимовръзка доза-ефект, концепция NOAEL, BMD и MOE. Точките представляват средните резултати от измерването (със съответното стандартно отклонение) на виртуално проучване върху животни с четири дози. Плътната линия представлява най-подходящия математически модел (BMD) за резултатите от измерванията, прекъснатата линия - свързаната долна (BMDL) и горна (BMDU) Доверителни интервали. NOAEL представлява дозата, която е статистически неразличима от контролната група (0 mg/kg телесно тегло), а LOAEL най-ниската доза, при която ефектът е статистически значително различен от контролната група. 10% е определената потентност, за която дозата (BMDL10%) се определя от кривата на BMDL, което води до размер на ефекта от 10%. Чрез разделяне на NOAEL или BMDL10% на коефициент на безопасност (SF, обикновено 100) се определя дозата (HBGV), която се счита за приемлива за хората. В случай на мутагенни вещества, експозицията на човека трябва да бъде поне с коефициент 10 000 (MOE) по-малка от BMDL 10%.

при което не се очакват ефекти. Точността на тези предположения обаче не може да бъде доказана биологично. Въпреки това, десетилетията на извършване на тестове за вещества, използващи тези основни предположения, са генерирали голямо количество данни, които ретроспективно дават доказателство, че предположенията по същество са верни. Освен това е правдоподобно да се предположи, а в някои случаи е доказано и експериментално, че собствените защитни механизми на тялото могат да предотвратят всякакви последици за здравето от много ниски дози. Черният дроб с неговите ензими за детоксикация играе централна роля тук.
Добри данни: концепция NOAEL/ADI или BMD

здравна проверка на всички вещества не е разрешена. Ето защо властите - заедно с индустрията - се фокусират предимно върху вещества, които са новосинтезирани или изолирани и които могат да влязат в контакт с храната. Това означава, че делът на чуждите вещества (с изключение) е сравнително добре изяснен от токсикологична гледна точка, докато за голям брой съставки са налице само много елементарни или липсват данни за въздействието върху здравето.
Принципи за оценка на химичния риск
Целта на оценката на химичния риск е да се определи колко висока е експозицията на дадено вещество или поглъщането на дадено вещество във връзка с неговата токсична сила. Ако експозицията е малка спрямо токсичната сила, експозицията на засегнатата храна се оценява като приемлива. Принципите за оценка на химичния риск са до голяма степен хармонизирани в световен мащаб (2) и се използват и от двата национални органа

както и използвани от Европейския орган за безопасност на храните (EFSA) и Световната здравна организация (WHO).
Извличане на референтни стойности, базирани на здравето Направени са няколко предположения за изпитването на токсикологичното вещество от властите. От една страна, има специфични, предимно монотонно нарастващи взаимоотношения доза-ефект за веществата, т.е. ефектите са по-силни при по-високи дози, отколкото при по-ниски. От друга страна, фактът, че тези взаимоотношения доза-реакция по принцип могат да бъдат отчетени с лабораторни изследвания върху животни (представителни за хора) чрез прилагане на нарастващи дози от веществото, което трябва да се изследва, на няколко групи лабораторни животни. Това предполага, че лабораторните животни и хората реагират по подобен начин, т.е.подобни ефекти се получават в подобна степен при подобна доза. Предполага се също така, че за по-голямата част от веществата има токсикологична прагова доза-

Ако приемем, че съществува праг на токсикологична праг, най-високата доза без статистически значим отрицателен ефект може да бъде идентифицирана при опити с животни, известни като NOAEL (No Observe Adverse Effect Level) (Фигура 1). Следващата по-висока доза, която води до статистически значим ефект, се нарича LOAEL (най-ниско наблюдавано ниво на неблагоприятния ефект). Връзката доза-отговор може също да бъде моделирана математически, като се използват експерименталните данни. Тази процедура е обобщена като концепция за модел на референтна доза (BMD) (3). Търси се математическа функция (с доверителни интервали), която да съответства възможно най-точно на експерименталните данни (BMD). От тази моделирана връзка доза-ефект (или за предпочитане неговият по-нисък доверителен интервал; BMDL), тогава може да се изведе дозата, която произвежда предварително определен размер на ефекта (често 10% размер на ефекта е посочен като стандарт). Както концепциите NOAEL, така и BMD осигуряват доза, която може да се използва като отправна точка

данните винаги са приблизителни стойности, които са обект на несигурност и променливост, независимо дали анализираните вещества са хранителни вещества или замърсители. Същото се отнася и за предположенията за консумация на храна. Например, не всички хора от населението ядат ябълки със сравнима честота и ако ядат ябълки, вероятно също в различни количества. От разпределението на честотата на консумация и консумираните количества може да се извлече голямо разнообразие от сценарии на експозиция. На практика обаче човек обикновено се ограничава до чести, големи консумационни количества, от една страна, и до средни количества за потребление, от друга.
Оценка на риска След получаване на HBGV и оценка на експозицията, рискът възниква-

Каре 2: Основно уравнение за оценка на риска (2):

Оценяване. Ако коефициентът на HBGV и експозицията е по-голям от 1, не се очаква неприемлив риск при направените предположения. Ако е по-малко от 1, т.е. ако експозицията надвишава HBGV, безопасността на съответната храна вече не е гарантирана. Чрез сравняване на HBGV с експозицията, оценката на риска позволява ясна количествена декларация за това дали намерените концентрации на чужди вещества са проблематични или не. Горните твърдения обаче показват също, че това твърдение е валидно само при направените предположения, които съдържат несигурност.

Възприемане на риска
Приемането на рискове от различен произход може да варира значително. Изглежда, че сред потребителите има тенденция да оценяват рисковете от естествено срещащи се вещества в храните и тяхното поведение на собствена консумация като ниски, а тези от синтетични вещества като особено проблематични (11). Това може да се дължи на факта, че „естественият” се свързва най-вече с положителни свойства, докато „синтетичният” има тенденция да има отрицателни конотации. Това може би е резултат от факта, че обществото се е научило да използва синтетични само за около 100 години

Класът азоли при бозайниците засяга половите хормони (15), с отрицателни последици за развитието на половите органи. При инсектицидите от групата на органофосфатите и карбаматите също има известно припокриване между целевия механизъм на действие при насекомото и токсикологичния механизъм при хората. Органофосфатите и карбаматите са насочени към ацетилхолинестеразата в насекомите, които играят централна роля в нервната система както при хората, така и при насекомите. Тези вещества са най-токсичните от пестицидите и поради това имат средно по-нисък ADI от хербицидите и фунгицидите. Подробни обобщения за токсикологията на отделните активни съставки в пестицидите са на разположение наред с EFSA и СЗО (16, 17). Пестицидите могат да се появят като остатъци в храната, но те са много добре изследвани токсикологично.

Максималните концентрации обикновено се определят много по-ниски, отколкото би било токсикологично необходимо, и спазването на законоустановените максимални стойности непрекъснато се проверява. Поради тези причини остатъците от пестициди се класифицират като безвредни за здравето, ако пестицидите се използват в съответствие с разпоредбите.
Естествени вещества и странични продукти от процеса В допълнение към въглехидратите, протеините, мазнините и витамините, растенията образуват така наречените вторични растителни вещества, които служат като защита срещу хранене срещу насекоми и микробни атаки, като цвят и аромат, за привличане на опрашващи насекоми или като защита срещу UV светлина. Типични представители са алкалоидите, етеричните масла, флавоноидите и много други. Въпреки че често се срещат в малки количества, някои от тях са и ще бъдат биологично много активни вещества

естествено погълнат от хората с храна. Някои представители се използват за ароматизиране на ястия или за уж насърчаване на здравето (например флавоноиди като антиоксиданти, фитостероли/фитостаноли за поддържане на нормални нива на холестерола в кръвта). Други, от друга страна, водят до отравяне при хората дори в малки количества (напр. Циановодород, никотин, пиролизидинови алкалоиди) или - прилагани в големи количества - са канцерогенни при опити с животни (напр. Естрагол и метилеугенол в босилек, естрагол в семена от копър, пиролизидинови алкалоиди). По-нататък токсичният потенциал на естраголите и пиролизидиновите алкалоиди ще бъде обобщен накратко като селекция от голям брой възможни примери. Границата на излагане на генетично увреждащата и канцерогенна естрагола, открита в семената от копър, е

Дажби, предназначени за употреба като хранителни добавки, въз основа на реални казуси, при поискване от EFSA. EFSA Journal 7. 19. Kast C et al. Анализ на швейцарския мед за пиролизидинови алкалоиди. Journal of Apicultural Research 2014. 53: 75-83. 20. BfR, 2013. Пиролизидинови алкалоиди в билковите чайове и чайове. BfR изявление. 21. EFSA, 2011. Научно становище относно пиролизидиновите алкалоиди в храните и фуражите. EFSA Journal 9: 2406. 22. Abdel-Rahman A et al. Безопасността и регулирането на естествените продукти, използвани като храни и хранителни съставки. Toxicol Sci 2011. 123: 333-348. 23. Pittler M et al. Нежелани събития на билкови хранителни добавки за намаляване на телесното тегло: систематичен преглед. Obes Rev 2005. 6: 93-111. 24. Stickel F et al. Преглед на чернодробно увреждане, свързано с хранителни добавки. Liver Int 2011. 31: 595-605.