Загрязнение продуктов питания происходит через воздух, воду и почву. Например, используемые в пищу растения, выращенные на почвах с содержанием химических удобрений и пестицидов, становятся источником опасности для человека по следующей цепи: почва ® растение ® продукты питания (непосредственно растительные или растительноядных животных) ® человек. Некоторые вещества, используемые в качестве пищевых добавок, проявляют токсичность при повышенном содержании в продуктах питания или при длительном употреблении. Потенциально опасными являются химические примеси, попадающие в пищевые продукты из упаковочных материалов, тары, инвентаря. Токсические соединения могут продуцироваться и накапливаться в большем или меньшем количестве находящимися в пишевых продуктах микроорганизмами и грибками в результате ферментативных превращений составных компонентов пищи, особенно при несоблюдении правил асептики при производстве и хранении продуктов питания.
Одним из токсических для человека веществ, содержащихся в пище (особенно в растительной), являются нитраты. Известно, что в качестве удобрений ( источников азота) используется селитра - соли азотной кислоты, в частности, нитраты калия, натрия, аммония, кальция. В результате отщепления кислорода из нитратов, присутствующих в различных средах, могут образоваться (в зависимости от валентности и выраженности щелочных свойств металлов) нитриты, свободные металлы или их оксиды по следующим схемам:
1. 2Me+NO3 ® 2Me+NO2 + O2;
2. 2Me+NO3 ® 2Me + 2NO2 + O2;
3. 2Me2+(NO3)2 ® 2Me2+O + 4NO2 + O2.
Данные восстановительные реакции катализируются в основном бактериальными ферментами - металлофлавопротеидами. При этом атомы азота нитратов и ассимилированные в биологических объектах атомы изменяют валентность от 5+ до 3-. В конечном счете восстановительные процессы приводят к образованию аммиака, используемого растениями для синтеза аминокислот и азотистых оснований. Скорость усвоения растениями нитратов зависит от активности ключевого фермента - нитратредуктазы, которая зависит от интенсивности освещенности и температуры. Чем ниже сила света и выше температура, тем больше нитратов аккумулируется в растениях в неизмененном виде и, следовательно, тем больше потенциальная возможность их попадания в организм человека и животных.
Что касается токсических по отношению к человеку свойств нитратов, то они проявляются в наибольшей степени при превращении в организме в нитриты. В частности, давно известно и хорошо изучено свойство последних окислять гемоглобин крови, превращая его в метгемоглобин, не способный к переносу кислорода.
Однако наибольшая степень химической опасности имеет место при превращении в организме нитратов и нитритов в N-нитрозосоединения, прежде всего в N-нитрозамины - вещества с общим строением:
R´
N - N = O,
R
где R - алкильная, а R´ - арильная группы.
Реакции нитрозирования протекают главным образом в пищеварительном тракте между нитратами и такими, например, соединениями, как вторичные амины и N-замещенные амиды. По современным представлениям, образующаяся в желудке азотистая кислота (при реагировании нитритов с соляной кислотой), взаимодействуя с вторичными аминами, включается в формирование молекул нитрозаминов.
Нитрозамины обладают канцерогенными свойствами, они способствуют образованию злокачественных опухолей различной локализации. Из более 100 изученных представителей нитрозаминов способность к канцерогенезу установлена примерно у 80% из них.
Значительные количества нитрозоаминов содержатся в копченых и консервированных мясных и рыбных продуктах. Их образование происходит при кулинарной обработке продуктов и при их длительном хранении, когда активизируются ферментативные процессы. Ингибиторами синтеза нитрозоаминов являются аскорбиновая кислота, витамин А, аминокислота цистеин.
Другая группа токсичных веществ, содержащихся в продуктах питания, - микотоксины. Они представляют собой метаболиты микроскопических грибов, вызывающие у человека и многих домашних животных острые и хронические интоксикации и являющиеся сильными канцерогенами. Наиболее изучены афлатоксины, которые обнаружены во многих злаках, орехах, кофе, молоке, яйцах, мясе, а также в некоторых овощах.
Помимо афлатоксикоза, известны и другие пищевые микотоксикозы, получившие название фузариотоксикозов. Так, алиментарно-токсическую алейкию (септическую ангину) вызывают яды, образуемые микроскопическими грибами Fusarium sporotrichiella, которые интенсивно заражают длительно хранившиеся зерновые культуры. Вспышки интоксикаций обычно наблюдают весной и в начале лета после употребления в пищу продуктов из перезимовавших злаковых культур.
Ранее отмечалось, что использование пестицидов для обработки сельхозугодий приводит к их накоплению в грунтовых водах. Это, в свою очередь, является источником химического загрязнения продовольственных культур, проникновения токсических веществ в организм сельскохозяйственных животных, а с пищей и водой - во внутренние среды человека. Особенно интенсивно кумулируют и длительно сохраняются в организме человека и животных хлорорганические пестициды - ДДТ (4-4-дихлордифенилтрихлорэтан), линдан, алдрин, гептахлор и др., обладающие высокой жирорастворимостью. Даказано непосредственное повреждающее действие этих пестицидов на печень, иммуногематологический статус организма, мембранную проницаемость, эндокринную систему.