Frontiers in Pharmacology

wprowadzenie

wyrażenie zanieczyszczenie chemiczne jest wyraźnym wskazaniem obecności chemikaliów, w których nie powinny być lub są obecne w ilości o wyższym stężeniu niż ilość, która jest przypisana jako bezpieczna. Zagrożenia chemiczne są jedną z głównych przyczyn zanieczyszczenia żywności, które związane z epidemiami chorób przenoszonych przez żywność (Faille et al., w prasie). Pochodzenie zanieczyszczeń chemicznych jest różne od pola do płyty, a mianowicie gleby, środowiska, produktów ubocznych dezynfekcji, produktów do higieny osobistej, powietrza, wody i materiałów opakowaniowych. Zanieczyszczenia chemiczne hamują prawie wszystkie masowo produkowane produkty codziennego użytku, takie jak środki dezynfekujące, Tworzywa sztuczne, detergenty, Dezodoranty, pestycydy i tak dalej. Nawet żywność, która jest spożywana i woda, która jest pobierana, nie jest Bezpieczna przed inwazją chemikaliów w niebezpiecznych stężeniach. Zanieczyszczenie żywności, czy to przypadkowe, czy zamierzone, jest czynem niefortunnym, który niesie za sobą liczne poważne konsekwencje dla zdrowia ludzkiego. Zanieczyszczenie żywności zostało zarejestrowane w historii już od 8000 lat temu; jednak wzrost agrobiznesu i globalizacji pomógł problemowi w rozprzestrzenianiu się na całą planetę (Robertson et al., 2014). Amerykańskie Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom potwierdziło ponad 11 000 zakażeń przenoszonych przez żywność w roku 2013 (Salter, 2014), z kilkoma czynnikami, takimi jak wirusy, bakterie, toksyny, pasożyty, Metale i inne chemikalia powodujące zanieczyszczenie żywności (Callejón et al., 2015). Objawy choroby przenoszonej przez żywność z powodu skażenia chemicznego wahają się od łagodnego zapalenia żołądka i jelit do śmiertelnych przypadków zespołów wątrobowych, nerkowych i neurologicznych. To właśnie w tym kontekście zanieczyszczenie żywności często trafia na nagłówki gazet w wyniku jego szkodliwych konsekwencji. W Stanach Zjednoczonych w latach 2009-2010 odnotowano łącznie 1527 ognisk chorób przenoszonych przez żywność, w wyniku czego 29 444 zachorowań i 23 zgonów (CDC, 2013). Ponadto zanieczyszczenie żywności stało się poważniejsze w ostatnich latach ze względu na rozwój przemysłu i wynikające z tego zanieczyszczenie środowiska (Song et al., 2017). Poza tym spożycie skażonej żywności pestycydami i metalami ciężkimi może powodować infekcje przewodu pokarmowego(Song et al., 2017). Na przykład około 400 do 500 dzieci zmarło z powodu ostrego zatrucia ołowiem z powodu spożycia żywności zanieczyszczonej glebą i pyłem zawierającym ołów w Nigerii (Tirima et al., w prasie). Mając na uwadze takie incydenty i ogólne szkodliwe skutki dla zdrowia na pierwszy plan, w niniejszym przeglądzie przeanalizowano przyczyny i rodzaje zanieczyszczeń chemicznych w żywności, a także codzienne narażenie jednostki na taką zanieczyszczoną żywność, a także szczegółowo omówiono wpływ takich zanieczyszczeń na zdrowie.

przyczyny zanieczyszczenia żywności

żywność jest kluczowym czynnikiem wpływającym na dobre samopoczucie człowieka i głównym źródłem zmartwień, przyjemności i stresu (Wilcock et al., 2004), z jedną z przyczyn stresu i zmartwień, są choroby spowodowane w wyniku skażonej żywności. Istnieje wiele przyczyn skażenia żywności (Ingelfinger, 2008). Przygotowanie żywności przechodzi przez długi łańcuch przetwarzania, gdzie każdy etap jest potencjalnym źródłem zanieczyszczeń chemicznych inwazji żywności. Transport żywności może również stanowić podstawę do skażenia żywności, zwłaszcza w złych warunkach sanitarnych (Unnevehr, 2000). Podobnie niektóre substancje chemiczne są celowo mieszane podczas procesu przygotowywania żywności, aby poprawić trwałość produktu spożywczego. Zanieczyszczenia mogą obejmować zanieczyszczenia żywności, gdy gotowane w kuchni; niemniej jednak, transmisja zależy głównie od skuteczności higieny kuchni choć (Gorman et al., 2002). Zanieczyszczenia chemiczne wchodzą w łańcuch pokarmowy naturalnie, a także z patogenami, które są obecne w środowisku i wykazują wysoką liczbę bakterii na niektórych kluczowych surowych pokarmów, takich jak mięso drobiowe (Humphrey et al., 2007).

rodzaje zanieczyszczeń żywności

zanieczyszczenia żywności zazwyczaj obejmują zanieczyszczenia środowiskowe, zanieczyszczenia związane z przetwarzaniem żywności, niezatwierdzone domieszki i Dodatki do żywności oraz migrantów z materiałów opakowaniowych (Mastovska, 2013). Zanieczyszczenia środowiskowe są zanieczyszczeniami wprowadzanymi przez człowieka lub występującymi naturalnie w wodzie, powietrzu lub glebie. Do zanieczyszczeń związanych z przetwarzaniem żywności należą te niepożądane związki, które powstają w żywności podczas pieczenia, prażenia, konserwowania, podgrzewania, fermentacji lub hydrolizy (Schrenk, 2004). Bezpośredni kontakt żywności z materiałami opakowaniowymi może prowadzić do zanieczyszczenia chemicznego z powodu migracji niektórych szkodliwych substancji do żywności. Ponadto stosowanie niezatwierdzonych lub błędnych dodatków może spowodować zanieczyszczenie żywności.

naturalnie występujące zanieczyszczenia w żywności

kilka bakterii, wirusów i pasożytów w sposób naturalny zamieszkuje powierzchnie surowej żywności. Zanieczyszczenie surowej żywności może również wystąpić z powodu ścieków, gleby, powierzchni zewnętrznych, żywych zwierząt, narządów wewnętrznych zwierząt mięsnych. Dodatkowym źródłem skażonej żywności jest żywność pochodząca od chorych zwierząt, chociaż postęp zdrowotny prawie wyeliminował to źródło skażenia żywności (Marriott and Gravani, 2006). Zanieczyszczenie żywności ze źródeł chemicznych obejmuje przypadkowe zmieszanie materiałów chemicznych w żywności lub substancji chemicznych w paszy dla zwierząt lub zastrzyki z antybiotykiem podawane zwierzętom drobiowym (Martin and Beutin, 2011). Niektóre pasożyty są również obecne w pożywieniu przez symbiotyczne relacje między organizmem a pasożytem. Wiele z nich powoduje infekcje i ogniska przenoszone przez żywność. Szeroką kategoryzację tych pasożytów przedstawiono w tabeli 1a (Newell et al., 2010).

zakażenia jelitowe wywołane przez pasożyty mogą być przenoszone drogą kał-doustnie poprzez spożywanie skażonej żywności lub poprzez pobieranie wolno żyjących pasożytów ze środowiska. Zanieczyszczenie produktów spożywczych, takich jak mięso, warzywa i owoce jest możliwe poprzez wprowadzenie pasożyta do ścieków, wody nawadniającej, kału, gleby, obsługi człowieka lub niewłaściwego procesu zakażonego mięsa. Zwierzęta służące do produkcji żywności mogą same przenosić pasożyty, ponieważ same są zakażone (Pozio, 1998).

zanieczyszczenie podczas fazy produkcji, przetwarzania, przechowywania i przygotowania żywności

zanieczyszczenia mogą występować w żywności w fazie surowej w wyniku środowiskowych źródeł zanieczyszczeń. Podczas transportu żywności częstymi źródłami zanieczyszczenia są spaliny oleju napędowego i benzyny lub zanieczyszczenia krzyżowe w pojeździe używanym do transportu żywności. Statki dalekobieżne do transportu są często krzyżowo zanieczyszczone chemikaliami używanymi do dezynfekcji lub innymi źródłami(Nerín et al., 2007a). Wysokie bariery stosowane do ochrony żywności poprzez owijanie jej podczas transportu dalekobieżnego nie zawsze są badane pod kątem ich właściwości barierowych, co czyni ją przyczyną zanieczyszczenia. W fazie czyszczenia produkcji i przygotowania żywności zanieczyszczenia mogą atakować ze względu na pozostałości po środkach dezynfekujących i czyszczących na powierzchni urządzeń do obsługi żywności (Nageli and Kupper, 2006; Villanueva et al., 2017). Obróbka cieplna w procesie produkcyjnym jest kolejnym źródłem zanieczyszczeń. Zastosowanie wysokiej temperatury gotowania w domach i przemyśle jest powszechnie stosowaną metodą w procesie spożywczym. Zastosowanie wysokiej temperatury do gotowania w połączeniu z czynnikami zewnętrznymi potencjalnie prowadzi do tworzenia toksycznych związków, które pozostawiają wpływ na bezpieczeństwo i jakość żywności. Toksyczne związki, takie jak nitrozoaminy chloropropanole, akrylamid, furany lub WWA, powstają podczas metod przetwarzania żywności, takich jak ogrzewanie, pieczenie, grillowanie, pieczenie, konserwowanie, fermentacja lub hydroliza (Nerín et al., 2016). Smażenie jest wiodącym źródłem wytwarzania szeregu toksycznych związków w procesach przygotowywania żywności(Roccato et al., 2015). Dodatkowo ogrzewanie mikrofalowe może również powodować zanieczyszczenia w żywności, ponieważ wspólną cechą gotowania mikrofalowego jest to, że żywność jest gotowana w pojemniku lub folii opakowaniowej (materiał opakowaniowy) w kuchence mikrofalowej (Nerín et al., 2003). Materiały opakowaniowe do mikrofal obejmują tekturę, kompozyty i Tworzywa sztuczne, a podczas gotowania składniki tych materiałów mogą przenosić się z opakowania do żywności, co powoduje spadek bezpieczeństwa i jakości żywności (Ehlert et al., 2008).

pakowanie żywności ma wiele zalet, takich jak ochrona fizyczna i zwiększona ochrona żywności; jednak nadal może stanowić zagrożenie (Marsh and Bugusu, 2007). Procesy pakowania wykorzystują kilka dodatków, takich jak stabilizatory, przeciwutleniacze, plastyfikatory i środki poślizgowe, aby poprawić właściwości materiału opakowaniowego. Niemniej jednak każdy bezpośredni lub pośredni kontakt z żywnością z materiałem opakowaniowym może skutkować przeniesieniem tych substancji z opakowania do żywności. Zjawisko to określa się mianem migracji. Gdy metalowe puszki są używane w opakowaniach, korozja stoi jako źródło zanieczyszczenia żywności z powodu migracji jonów metali do żywności (Buculei et al., 2012). Aby tego uniknąć, wewnętrzna strona puszek jest zwykle pokryta lakierami, takimi jak żywice epoksydowe, aby zaoszczędzić na korozji, ale nawet drobne produkty uboczne z produkcji żywic epoksydowych, takie jak cyklo-di-BADGE, bisfenol A lub eter diglicydylowy bisfenolu a (BADGE) mogą migrować do żywności. Takie związki są znane jako substancje zaburzające gospodarkę hormonalną (Cabado et al., 2008). Istnieje również ryzyko nieumyślnego dodawania substancji migrujących z materiału opakowaniowego do negatywnego wpływu na produkcję żywności(Nerin et al., 2013). Przechowywanie żywności to kolejny krok, który może prowadzić do toksyn w żywności. Niektóre z czynników zanieczyszczających obejmują bezpośrednie światło słoneczne, które przyspiesza pogorszenie jakości żywności i opakowań oraz adsorpcję niepożądanych zapachów. Żywność o dłuższym okresie przydatności do spożycia zawiera smaki i kolor, które idą w parze z wartością odżywczą żywności. Również wysokie tłuste pokarmy są podatne na zanieczyszczenie zapachem(Nerín et al., 2007a). Zanieczyszczenie żywności spowodowane przez cały proces przetwarzania żywności do etapu pakowania jest podsumowane na rysunku 1.

zanieczyszczenie spowodowane wpływem środowiska

format testu bioczujników pomaga określić liczne zanieczyszczenia środowiska, które powodują zanieczyszczenie żywności (Baeumner, 2003). Kilka metali, głównie toksycznych metali ciężkich kadm, rtęć, ołów i polichlorowany bifenyl (PCB) przedostaje się przez środowisko przemysłowe w celu skażenia żywności. Przypadek obszaru przemysłowego Huludao w północno-wschodnich Chinach, który jest poważnie zanieczyszczony metalami ciężkimi, takimi jak rtęć, ołów, kadm, cynk i miedź z powodu wytopu metali ciężkich w tym obszarze (Zheng et al., 2007). Rośliny stanowią podstawę łańcucha pokarmowego i mogą łatwo wchłaniać toksyczne substancje z gleby, zanieczyszczając nie tylko owoce i warzywa, ale także owoce morza (Peralta-Videa et al., 2009). Kolejnym źródłem skażenia żywności jest środowisko glebowe. Metale ciężkie z obszarów przemysłowych mogą przedostawać się do gleby i przedostawać się do łańcucha pokarmowego, aby zainfekować surowe źródła żywności (Krishna and Govil, 2006). Pestycydy stosowane jako środki ochrony roślin również wchodzą do łańcucha pokarmowego, a ekspozycja ludzi na te chemikalia pokazuje szeroki zakres problemów zdrowotnych, takich jak supresja immunologiczna, zmniejszona inteligencja, zaburzenia hormonalne, rak i zaburzenia reprodukcyjne (Abhilash and Singh, 2009). Co roku na całym świecie stosuje się około 3 mld kg pestycydów (Pimentel, 2005), co stanowi poważne zagrożenie, ponieważ chemikalia zanieczyszczają surowe źródła żywności. Jednakże w przypadku pestycydów najwyższy dopuszczalny poziom pozostałości (MLP) jest ważnym wyznacznikiem ryzyka, jakie stwarza dla zdrowia ludzkiego. Poziomy pozostałości pestycydów w żywności są regulowane przez ustawodawstwo w celu zminimalizowania ich narażenia na kontakt z konsumentem (Nasreddine and Parent-Massin, 2002). Jednak w wielu krajach słabo rozwiniętych takie przepisy nie są stosowane lub są słabo uchwalane. Podobnie jak pestycydy są pozostałości leków weterynaryjnych u zwierząt gospodarskich, które mogą pozostać w mięsie i zagrażać jednostce poprzez narażenie na te pozostałości leków, przenoszenie oporności na antybiotyki i Ryzyko alergii (Reig and Toldrá, 2008).

zanieczyszczenia chemiczne w wodzie pitnej

kwestia konsumpcji żywności ewoluowała od krótkiego łańcucha handlowego między producentem a konsumentem do złożonego łańcucha różnych stron (Pongratz et al., 2011). Podobnie jak w przypadku żywności, woda pitna jest również zagrożona zanieczyszczeniami o poważnych skutkach zdrowotnych nie tylko dla życia ludzkiego, ale także dla życia morskiego i innych organizmów, które spożywają nieczystą wodę. Źródła tych zanieczyszczeń są liczne, w tym zrzuty przemysłowe i komunalne, naturalne formacje geologiczne, spływy miejskie i wiejskie, proces uzdatniania wody pitnej i materiały do dystrybucji wody (Calderon, 2000). Działalność człowieka, taka jak szczelinowanie hydrauliczne i Wiercenie poziome, zwiększyła produkcję energii, ale także zwiększyła częstość zanieczyszczenia wody pitnej. Woda pitna pozyskiwana z wód gruntowych może być również zanieczyszczona metalami ciężkimi (np. niklem, rtęcią, miedzią i chromem), co może spowodować zwiększenie przypadków wad zdrowotnych o charakterze rakotwórczym i niekarcynogennym (Wongsasuluk et al., 2013), w tym skażenie kału (Kostyla et al., 2015). Takie źródło zanieczyszczenia wody pitnej jest szczególnie rozpowszechnione w krajach o niskich i średnich dochodach (Bain et al., 2014). Produkty uboczne farmaceutyków są również toksyczne i inne zidentyfikowane źródło zanieczyszczenia wody przez chemikalia (Shen and Andrews, 2011).

zanieczyszczenia wody pitnej obejmują kilka chemikaliów, takich jak arsen, aluminium, ołów, fluor, produkty uboczne dezynfekcji, radon i pestycydy (tabela 1B). Ich skutki zdrowotne wahają się od licznych nowotworów, chorób sercowo-naczyniowych, niekorzystnych wyników reprodukcyjnych i chorób neurologicznych. Currie et al. (2013) stwierdzili również, że spożycie wody skażonej chemicznie przez matki, w szczególności te, które są mniej wykształcone, wykazują znaczący wpływ na ciążę niemowląt i masę urodzeniową dziecka.

konsekwencje zdrowotne zanieczyszczeń żywności

choroby przenoszone przez żywność liczba około 48 milionów chorób rocznie w USA. (Gould et al., 2013) skażona chemicznie żywność ma poważny wpływ na zdrowie osób. Szkodliwe skutki wahają się od drobnych problemów żołądkowych do poważnych zgonów zdrowotnych. Zanieczyszczenia chemiczne są silnie związane z poważnymi konsekwencjami, brakiem osobistej kontroli i długoterminowymi skutkami (Kher et al., 2011). Spożycie żywności jest najbardziej prawdopodobnym źródłem narażenia człowieka na metale. Metale, takie jak kadm i ołów, mogą łatwo wejść do łańcucha żywnościowego. Metale ciężkie mogą poważnie wyczerpać określone składniki odżywcze w organizmie, które mogą obniżać odporność immunologiczną, upośledzać wyposażenie psycho-społeczne i powodować opóźnienie wzrostu wewnątrzmacicznego. Zużycie metali ciężkich wiąże się również z niedożywieniem i zwiększa częstość chorób przewodu pokarmowego(Khan et al., 2008). Zanieczyszczenia żywności są również główną przyczyną raka (Abnet, 2007) narażenie na polichlorowane bifenyle (PCB) z powodu zanieczyszczenia żywności może niekorzystnie wpływać na rozwój neurologiczny dzieci i odpowiedź immunologiczną (Schantz et al., 2004). Pestycydy w żywności jako zanieczyszczenia wykazują również poważne konsekwencje zdrowotne. Nadmierne poziomy tych substancji chemicznych w żywności powodują uszkodzenia nerwów i nerek, wrodzone upośledzenie, problemy z reprodukcją i mogą okazać się rakotwórcze(Bassil et al., 2007). Nagromadzenie pestycydów w tkankach organizmu może również prowadzić do degradacji metabolicznej (Androutsopoulos et al., 2013). Istnieje również ryzyko zaburzeń neurorozwojowych, takich jak zaburzenia deficytu uwagi, autyzm, porażenie mózgowe i upośledzenie umysłowe spowodowane przez przemysłowe chemikalia, takie jak arsen, PCB i ołów w żywności i wodzie. Narażenie na takie chemikalia w stadiach rozwoju płodu może spowodować uszkodzenie mózgu i taką niepełnosprawność przez całe życie przy znacznie niższych dawkach niż te, które mogą wpływać na funkcje mózgu dorosłych (Grandjean and Landrigan, 2006).

Indywidualne narażenie na zanieczyszczenia żywności

spożycie żywności jest kluczową ścieżką narażenia na zanieczyszczenia pochodzące z różnych źródeł. Narażenie jednostki na te zanieczyszczenia jest wysokie, co odpowiada za dużą liczbę hospitalizowanych przypadków i chorób nie tylko w USA, ale także na całym świecie. Zanieczyszczenia żywności znajdują się w prawie każdym produkcie spożywczym, w tym owocach, wypiekach, warzywach, drobiu, mięsie i produktach mlecznych (Kantiani et al., 2010). Nierzadko pojedynczy produkt spożywczy zawiera pozostałości pięciu lub więcej niż pięciu trwałych toksyn chemicznych (Schafer, 2002). W badaniu zbadano narażenie dietetyczne 37 zanieczyszczeń w USA i ujawniono, że 20 badanych zanieczyszczeń miało dostępne stężenia odniesienia dla raka. Te wzorcowe stężenia wskazywały, że dzienne narażenie na zanieczyszczenia miało prawdopodobieństwo wystąpienia niepożądanych skutków ubocznych(Dougherty et al., 2000). W innym badaniu oszacowano narażenie na liczne zanieczyszczenia dietetyczne u dzieci; Wyniki wykazały, że wskaźnik raka zanieczyszczeń przekroczył u wszystkich dzieci dla dieldryny, arsenu, DDE i dioksyn (Vogt et al., 2012).

środki zapobiegawcze w celu kontroli skażenia żywności

istnieją przepisy regulujące poziomy kilku substancji chemicznych w żywności. Niezdrowe dodatki i domieszki są prawnie niedozwolone. Konieczne są jednak skuteczne systemy nadzoru i reagowania, aby zapobiec przedostawaniu się zagrożeń chemicznych do żywności i szkodzeniu społeczeństwu. FDA określa minimalne poziomy substancji chemicznych, które są dozwolone w żywności, takie jak stężenie pestycydów nie powinno przekraczać wyznaczonego limitu (Bajwa and Sandhu, 2011). Jednak nadal mogą wystąpić błędy w przestrzeganiu ustalonej koncentracji i wytycznych. Szczególnie w przypadku krajów rozwijających się i słabo rozwiniętych egzekwowanie przepisów jest nadal słabe w odniesieniu do zarządzania stężeniem szkodliwych zanieczyszczeń w żywności. Niektóre kraje są w dużym stopniu uzależnione od rolnictwa, co skutkuje wysokim poziomem pestycydów przenikających do wód gruntowych, zanieczyszczających zarówno żywność, jak i wodę. Niezwiązane z regulacją chemikalia są szczególnie niepokojące (Villanueva et al., 2013) i więcej badań musi skupić się na zanieczyszczeniach, które wymykają się wykrywaniu przez człowieka. Również indywidualne obawy konsumentów są niezbędne, ponieważ mogą one odgrywać podstawową rolę w zarządzaniu swoim zdrowiem (Liang and Scammon, 2016). Ponadto popularność i powszechne korzystanie z Internetu umożliwiają konsumentom również wyszukiwanie informacji w Internecie i zmniejszają ryzyko dla zdrowia związane z incydentami skażenia żywności. Media informacyjne i dziennikarze odgrywają ważną rolę w informowaniu o ogniskach, zagrożeniach i ich przyczynach, w tym w komentarzach ekspertów dotyczących chemicznych zanieczyszczeń żywności. Ponadto społeczeństwo musi zachować zdrowy stopień sceptycyzmu w stosunku do zanieczyszczonych produktów żywnościowych zgłoszonych w wiadomościach i unikać spożywania oskarżonych produktów żywnościowych, dopóki dowody naukowe nie uzasadnią natychmiastowych działań. Co najważniejsze, przemysł spożywczy musi zaakceptować potrzebę bardziej uczciwej i uczciwej produkcji bezpiecznych komercyjnych produktów spożywczych, jak również ochrony społeczeństwa przed zanieczyszczeniem żywności.

wniosek

zanieczyszczenie chemiczne żywności okazało się poważnym problemem z potencjalnymi zagrożeniami dla zdrowia. Większość zanieczyszczeń żywności następuje poprzez naturalnie występujące toksyny i zanieczyszczenia środowiska lub podczas przetwarzania, pakowania, przygotowywania, przechowywania i transportu żywności. Wraz z postępem technologicznym wykrywanie takich zanieczyszczeń staje się łatwiejsze. Istnieje jednak kilka zanieczyszczeń, które są nadal nieznane i trwają badania w tym zakresie. Chociaż rząd podjął odpowiednie kroki w celu zminimalizowania indywidualnego narażenia na zanieczyszczenia żywności, nadal istnieją środki, które należy podjąć w celu zmniejszenia ryzyka dla zdrowia i chorób związanych z chemicznym zanieczyszczeniem żywności.

autorzy

IR zaprojektowali, zaprojektowali i napisali manuskrypt. WK pomagała w pisaniu. WP i JL krytycznie zrecenzowały, zredagowały i sfinalizowały manuskrypt do przesłania.

finansowanie

ta praca była wspierana przez National Research Foundation of Korea (2013m3a9a504705 i 2017m3a9a5048999).

Oświadczenie o konflikcie interesów

autorzy oświadczają, że badanie zostało przeprowadzone przy braku jakichkolwiek relacji handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

recenzent AJ zadeklarował wspólną przynależność, bez współpracy, z jednym z autorów, IR, do redakcji.