86. Токсичность веществ в зависимости от значения лд50

Класс токсичности	ЛД50, МГ/КГ	Характеристика токсичности
1-й	Менее 5	Чрезвычайно токсичные
2-й	5-49	Высоко токсичные
3-й	50-499	Умеренно токсичные
4-й	500-4999	Мало токсичные
5-й	Более 5000	Практически нетоксичные

Зная ЛД₅₀, расчетным путем можно прогнозировать пороговую или подпороговую дозу вещества в хроническом эксперименте. Для этого применяют следующую формулу:

где МНД - максимальная недействующая доза в хроническом токсикологиче­ском эксперименте, мг/кг массы тела, составляющая обычно примерно 0,1 по­роговой дозы.

Помимо установления острой токсичности, на первом этапе иссле­дования пищевой добавки определяют также ее метаболизм и токсико-кинетику. Для этого трем группам модельных экспериментальных жи­вотных вводят ежедневно перорально по 1/5, 1/10 и 1/20 части ЛД₅₀ в течение 1-2 месяцев.

Чтобы проследить путь вещества в организме, изучают пищеваре­ние и выделение самого вещества и его метаболитов в биологических жидкостях, в органах и тканях. С помощью повышенных доз выясняют зависимость метаболизма от дозировки. Устанавливают, в каком органе или ткани происходят биохимические превращения исследуемого веще­ства и как они зависят от дозы и времени. Для получения более досто­верных данных подопытным животным иногда вводят исследуемое ве­щество, «меченное» радиоактивным изотопом ¹⁴С. При исследовании метаболизма и токсикокинетики регистрируют гибель животных и рас­считывают время гибели 50% животных в каждой группе. Коэффициент кумуляции (К) рассчитывают по формуле:

где ED₅₀ - средняя эффективная доза, вызвавшая гибель 50% подопытных жи­вотных; суммарное количество ED₅₀

(n) - суммарное количество дробных доз, введенных животным до гибели 50% из них, выраженное в ED₅₀.

На этом этапе особое внимание уделяют изучению механизма ку­муляции, так как в одних случаях в организме происходит накопление самого вещества {материальная кумуляция); в других - эффект дейст­вия вещества суммируется (функциональная кумуляция).

Сверхкумулятивными свойствами обладают вещества, имеющие коэффициент кумуляции менее 1; при К = 1-3 вещества обладают вы­раженной кумуляцией; при К = 3-5 - умеренной и при К > 5 вещества относят к группе веществ со слабой кумуляцией. Наиболее опасными считаются вещества, у которых коэффициент кумуляции меньше в группе животных, получавших меньшие доли ЛД₅₀.

Второй этап исследования пищевой добавки является основным. В результате проведения хронического эксперимента определяют поро­говую и максимальную недействующую дозы пищевой добавки по об­щетоксическому действию. Для этого используют два вида модельных лабораторных животных, в организме которых метаболизм изучаемого химического соединения идентичен метаболизму человека. Длитель­ность эксперимента составляет обычно 9-18 месяцев. Изучают влияние дозы, полученной в остром эксперименте и рассчитанной по формуле, в расчете на 1 кг массы тела животного, а также дозы в 5-10 раз меньшей и в10 и 100 раз большей.

По окончании хронического эксперимента на животных подопыт­ных групп (во всех 3-4 поколениях) и контроля делают вывод о наличии или отсутствии у пищевой добавки генетической, репродуктивной, суб­хронической и хронической токсичности.

Под генетической токсичностью вещества понимают его спо­собность оказывать вредное воздействие на наследственность, т. е. вы­зывать нежелательные мутации. Различают генные, хромосомные и ге­номные мутации.

Генные мутации возникают в результате изменения исследуемым веществом химической структуры отдельных генов.

Хромосомные мутации обусловлены изменением структуры хро­мосом. Вещества, вызывающие хромосомные мутации, называются му­тагенами.

Геномные мутации подразделяют на анеуплоидии и полиплоидии. Лнеуплоидией называют изменение количества отдельных хромосом -уменьшение (нулли- и моносомия) или увеличение (три-, тетра- и полисомия) их числа. Полиплоидия - это увеличение числа хромосомных наборов соматических клеток по сравнению с обычным диплоидным.

Для проверки на мутагенность используются как тесты in vitro -с микроорганизмами, так и тесты in vivo - с растениями, насекомыми и грызунами.

С общетеоретических позиций влияние пищевых добавок на мута­генез может быть сведено к трем основным проявлениям:

• пищевая добавка может усиливать спонтанный мутагенез, т. е. яв­ляться мутагеном;

• пищевая добавка может усиливать эффекты мутагенов, присутст­вующих во внешней среде, т. е. обладать комутагенной активностью;

• пищевая добавка может ослаблять мутагенные эффекты, т. е. прояв­лять антимутагенные свойства.

Очевидно, что пищевые добавки с мутагенными и комутагенными свойствами представляют опасность для жизни и здоровья человека, тогда как на основе пищевых добавок с антимутагенными свойствами возможна разработка продуктов, способных снижать «генетический риск» воздействия мутагенов на генетические структуры человека.

Исследования на репродуктивную токсичность включают провер­ку влияния исследуемого вещества на мужскую и женскую плодовитость и общую способность к продолжению рода, на внутри- и послеутробное развитие, а также выяснение наличия у вещества тератогенных свойств.

Под тератогенностью вещества понимают его способность вызы­вать появление уродств у эмбрионов. Тератогены принципиально недо­пустимы в качестве добавок в продуктах питания.

Для исследования субхронической токсичности доза исследуемо­го вещества должна быть выбрана так, чтобы, с одной стороны, токси­ческое действие было заметно, с другой - подопытные животные оста­лись живы. Исследуемое вещество вводят в рацион животных в течение 3-6 месяцев в нескольких дозах. Опыты по субхронической токсично­сти включают исследования живых животных и их трупов (по оконча­нии исследования). Результаты оценки субхронической токсичности служат для оценки диапазона доз и способа введения вещества в орга­низм при изучении хронической токсичности.

Под хронической токсичностью понимают отрицательное дейст­вие, которое может быть выявлено после потребления исследуемого вещества в течение двух лет и более. Отрицательное действие может быть выражено в канцерогенезе или возрастной восприимчивости опре­деленной ткани. Поэтому исследования по определению хронической токсичности рассматриваются как важный элемент оценки потенциаль­ного риска пищевой добавки.

В результате оценки хронической токсичности исследуемого веще­ства определяют уровень (дозу) потребления добавки, при котором не обнаруживается никакого отрицательного действия. Он называется Уровень, не вызывающий наблюдаемого действия» (no-observed-(еjfect-level — NOEL), представляет собой наивысшую дозу, не оказы­вающую токсического действия, и служит основой для установления «допустимого суточного поступления» - ДСП.

Отношение дозы, безопасной в долгосрочных токсикологических опытах, к концентрации в продукте питания называется степенью реальной безопасности.

На третьем этапе исследований обобщают результаты прове­денных исследований и обосновывают допустимую суточную дозу (ДСД) и допустимое суточное потребление (ДСП) пищевой добавки, ее предельно допустимую концентрацию (ПДК) в пищевых продуктах.

Для определения ДСД максимально недействующую дозу (МНД) или дозу NOEL делят на коэффициент запаса. Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам, во избежание неучтенных факторов, рекомендовал использовать интегральный коэффициент запа­са, равный 100. Определив ДСД, рассчитывают ДСП для взрослого че­ловека (масса тела 60 кг) - ДСП = 60 ДСД мг/сутки, и для ребенка (мас­са тела 30 кг) - ДСП = 30 ДСД мг/сутки. Обоснование ДСД чрезвычай­но трудоемко и составляет 3—5 лет.

В тех случаях, когда JECFA считает, что токсикологическая безопасность вещества выяснена еще недостаточно, устанавливается временное ДСП, Существенные составляющие продуктов питания и малотоксичные пищевые добавки имеют неограниченное ДСП. Если в токсикологической безопасности уже разрешенного вещества появляют­ся сомнения, то статус его ДСП «понижается» с постоянного до времен­ного и проводятся дополнительные исследования.

Зная величину ДСП, можно рассчитать ПДК по формуле:

ПДК = ДСП / Р, мг/кг,

где Р - количество продуктов в кг в суточном рационе, в которых может со­держаться регламентируемая пищевая добавка.

При этом количество продукта в пищевом рационе принимают из рекомендованных в стране средних величин суточного рациона (стан­дартный рацион). В величину Р включаются только те продукты, в ко­торых может содержаться регламентируемая пищевая добавка, т. е.

Р = Р₁ + Р₂ + Р₃... Однако такой способ расчета применим только в том случае, если пищевая добавка находится в пищевых продуктах примерно в одинако­вой концентрации. В противном же случае ПДК в каждом продукте, в котором может содержаться пищевая добавка, определяют по формуле:

ПДК = ДСП х ПС / М х 100, мг/кг,

где ПС - прогнозируемое или фактическое содержание регламентируемой пи­щевой добавки в данном виде продукта (в процентах к ДСД или общему содер­жанию ксенобиотика в продуктах); М - масса (в кг) данного вида продукта в стандартном суточном рационе.

Установив ПДК пищевой добавки для продукта, по токсикологиче­скому показателю вредности выясняют, не оказывает ли эта концентрация неблагоприятного влияния на органолептические качества и пищевую ценность. В случае необходимости вносят коррективы, т. е. снижают ПДК.

После того как ПДК утверждена органами здравоохранения и пи­щевая добавка широко используется в пищевой промышленности, на­ступает четвертый этап - наблюдение за ней, чтобы подтвердить безопасность использования и, если требуется, внести поправку в ги­гиенические нормативы. Пищевые добавки, являющиеся и считаю­щиеся традиционно безопасными, называют GRAS-веществами.

Наличие пищевых добавок в продуктах, как правило, должно указы­ваться на потребительской упаковке, этикетке, банке, пакете и в рецепту­ре. Пищевая добавка может обозначаться как индивидуальное вещество, например, нитрит натрия, сорбиновая кислота, лецитин и т. п.; либо груп­повым названием, например, консервант, эмульгатор, синтетический кра­ситель и т. д. В последнее время за рубежом, особенно в странах Евро­пейского Союза, все более широкое распространение получило обозначе­ние пищевой добавки в виде индексов Е с трех- или четырехзначным но­мером, условно обозначающих те или иные добавки. Индексы Е (от усе­ченного слова Europe) заменяют собой длинные названия пищевых доба­вок. Эти коды или идентификационные номера используются только в сочетании с названиями функциональных классов добавок.

Согласно европейской цифровой кодификации пищевые добавки классифицируют следующим образом:

Е 100-Е 182 - красители;

Е200 и далее - консерванты;

Е300 и далее - антиокислители (антиоксиданты);

Е400 и далее - стабилизаторы консистенции;

Е450 и далее - эмульгаторы;

Е500 и далее - регуляторы кислотности, разрыхлители;

Е600 и далее - усилители вкуса и аромата;

Е700-Е800 - запасные индексы для другой возможной информации;

Е900 и далее - антифламинги, улучшители качества хлеба и т. д.

В некоторых случаях после названия пищевой добавки или заме­няющего его индекса может стоять ее концентрация. Так, например, в нашей стране концентрация выражается в мг на 1 кг или 1 л продукта, а за рубежом используется аббревиатура ррm (англ. parts per million -частей на миллион), обозначающая, что на 1 млн. весовых или объем­ных частей продукта приходится определенное количество частей пи­щевой добавки. Например, величина 70 ррm указывает, что в миллионе частей продукта находится не более 70 частей пищевой добавки.

В соответствии с технологическим предназначением пищевые до­бавки классифицируют следующим образом:

A. Пищевые добавки, обеспечивающие необходимый внешний вид И органолептические свойства продукта, включающие в свою очередь:

• улучшители консистенции;

• пищевые красители;

• ароматизаторы;

• вкусовые вещества.

Б. Пищевые добавки, предотвращающие микробную или окисли­тельную порчу продуктов (консерванты):

• антимикробные средства: химические и биологические;

• антиокислители.

B. Пищевые добавки, необходимые в технологическом процессе производства пищевых продуктов:

• ускорители технологического процесса;

• фиксаторы цвета;

• технологические пищевые добавки: разрыхлители теста, гелеобразователи, пенообразователи, отбеливатели и др.

Г. Улучшители качества пищевых продуктов.

Комиссия Codex Alimentarius выделяет ряд функциональных классов пищевых добавок, их определений и подклассов:

класс 1 - кислоты (acid) - повышают кислотность и придают кис­лый вкус пище;

класс 2 - регуляторы кислотности (acidity regulator) - изменяют или регулируют кислотность или щелочность пищевого продукта;

класс 3 - вещества, препятствующие слеживанию и комкованию (anticaking agent) - снижают тенденцию частиц пищевого продукта при­липать друг к другу;

класс 4 - пеногасители (antifoaming agent) - предупреждают или снижают образование пены;

класс 5 - антиокислители (antioxidant) - повышают срок хранения пищевых продуктов, защищая от порчи, вызванной окислением;

класс 6 - наполнители (bulking agent) - вещества, которые увели­чивают объем продукта, не влияя на его энергетическую ценность;

класс 7 - красители (colour) - усиливают или восстанавливают цвет;

класс 8 - вещества, способствующие сохранению окраски (colour retention agent), - стабилизируют, сохраняют или усиливают окраску продукта;

класс 9 - эмульгаторы (emulsifier) - образуют или поддерживают однородную смесь двух или более несмешиваемых фаз таких, как масло и вода в пищевых продуктах;

класс 10 - эмульгирующие соли (emulsifying salt) - взаимодействуют с белками сыров с целью предупреждения отделения жира при изготов­лении плавленых сыров;

класс 11 - уплотнители растительных тканей (firming agent) - при­дают или сохраняют ткани фруктов и овощей плотными и свежими, взаимодействуют со студнеобразующими веществами;

класс 12 - усилители вкуса и запаха (flavour enhancer) - усиливают природный вкус и запах пищевых продуктов;

класс 13 - вещества для обработки муки (flour treatment agent) -вещества, добавляемые к муке для улучшения ее хлебопекарных ка­честв или цвета;

класс 14 - пенообразователи (foaming agent) - создают условия для равномерной диффузии газообразной фазы в жидкие и твердые пище­вые продукты;

класс 15 - гелеобразователи (gelling agent) - вещества, образую­щие гели;

класс 16 - глазирователи (glazing agent) - вещества, придающие блестящую наружную поверхность или защитный слой;

класс 17 - влагоудерживающие агенты (humectant) - предохраняют пищу от высыхания;

класс 18 - консерванты (preservative) - повышают срок хранения продуктов, защищая от порчи, вызванной микроорганизмами;

класс 19 - пропелленты (propellant) - газообразные вещества, вы­талкивающие продукт из контейнера;

класс 20 - разрыхлители (raising agent) - вещества или сочетания веществ, которые увеличивают объем теста;

класс 21 - стабилизаторы (stabilizer) - позволяют сохранять одно­родную смесь двух или более несмешиваемых веществ в пищевом про­дукте или готовой пище;

класс 22 - подсластители (sweetener) - вещества несахарной при­роды, которые придают пищевым продуктам и готовой пище сладкий вкус;

класс 23 - загустители (thickener) - повышают вязкость пищевых продуктов.

Все компоненты, применяемые в области Codex Alimentarius, имеют в списке INS (International Numbering System - Международная цифро­вая система) свой номер. Это делает идентификацию веществ легкой и точной, защищая от ошибок при переводе; позволяет выделять их в продуктах питания. Система INS-номеров разработана на основе циф­ровой системы классификации пищевых добавок, принятой в странах Европы, для краткости называемой системой Е-нумерации.

• Список разрешенных пищевых добавок для производства пище­вых продуктов или продажи населению постоянно пересматривается и обновляется в связи с получением новых научных данных об их свойст­вах и внедрении новых препаратов. Следует отметить, что в нашей стране список разрешенных пищевых добавок значительно меньший, чем за рубежом, например, в США или странах Западной Европы.

В России разрешено применение около 250 видов пищевых добавок; в мировой практике - около 500.

8.2. Улучшители органолептических свойств