gränser i farmakologi

Inledning

frasen kemisk kontaminering är en tydlig indikation på förekomsten av kemikalier där de inte bör vara eller är närvarande i en mängd som är i en högre koncentration än den mängd som tillskrivs som säker. De kemiska farorna är en av de främsta orsakerna till livsmedelsförorening som är förknippad med utbrott av livsmedelsburna sjukdomar (Faille et al., i press). Ursprunget till kemiska föroreningar är olika från fältet till plattan, nämligen jord, miljö, desinfektion biprodukter, Personliga hygienprodukter, luft, vatten och förpackningsmaterial. Kemiska föroreningar hämmar nästan alla massproducerade vardagliga produkter som desinfektionsmedel, plast, tvättmedel, deodoranter, bekämpningsmedel och så vidare. Även maten som konsumeras och vattnet som tas är inte säkert från invasionen av kemikalier i osäkra koncentrationer. Livsmedelsförorening, oavsett om det är oavsiktligt eller avsiktligt, är en olycklig handling som leder till många allvarliga konsekvenser för människors hälsa. Livsmedelsföroreningar har registrerats i historien för så tidigt som för 8000 år sedan; tillväxten i jordbruksföretag och globaliseringar har dock hjälpt problemet att sprida sig över hela planeten (Robertson et al., 2014). US Center for Disease Control and Prevention bekräftade mer än 11 000 livsmedelsburna infektioner år 2013 (Salter, 2014), med flera medel som virus, bakterier, toxiner, parasiter, metaller och andra kemikalier som orsakar livsmedelskontaminering (Callej sackarin et al., 2015). Symtomen på den livsmedelsburna sjukdomen på grund av kemisk kontaminering sträcker sig från mild gastroenterit till dödliga fall av lever -, njur-och neurologiska syndrom. Det är i detta sammanhang som livsmedelsföroreningar ofta bryter in i rubrikerna till följd av dess skadliga konsekvenser. Totalt 1527 utbrott av livsmedelsburna sjukdomar bevittnades i USA mellan 2009 och 2010, resulterade i 29 444 sjukdomsfall och 23 dödsfall (CDC, 2013). Dessutom har livsmedelsföroreningar blivit allvarligare de senaste åren på grund av utvecklingen av industrin och den därmed följande miljöföroreningen (Song et al., 2017). Dessutom kan intag av förorenad mat med bekämpningsmedel och tungmetaller orsaka gastrointestinala infektioner (Song et al., 2017). Till exempel dog uppskattningsvis 400 till 500 barn av akut blyförgiftning på grund av intag av mat förorenad med blyhaltig jord och damm i Nigeria (Tirima et al., i press). Med tanke på sådana incidenter och de övergripande skadliga hälsoeffekterna i förgrunden undersöker denna översyn orsakerna och typerna av kemiska föroreningar i livsmedel tillsammans med individens exponering för sådana förorenade livsmedel dagligen och vidareutvecklar hälsoeffekterna av sådana livsmedelsföroreningar.

orsakerna till livsmedelsförorening

mat är en avgörande bidragsgivare till människors hälsa välbefinnande och en stor källa till oro, nöjen och stress (Wilcock et al., 2004), med en av orsakerna bakom stress och oro, är de sjukdomar som orsakas av förorenad mat. Det finns flera orsaker till kontaminering av livsmedel (Ingelfinger, 2008). Matlagning genomgår genom en lång kedja av bearbetning, där varje steg är en potentiell källa till kemiska föroreningar invasion av maten. Transport av mat kan också lägga grunden för kontaminering av mat, särskilt under dåliga sanitära förhållanden (Unnevehr, 2000). På samma sätt blandas vissa kemikalier medvetet under matberedningsprocessen för att förbättra hållbarheten för en livsmedelsprodukt. Föroreningarna kan inkludera föroreningsmat när de tillagas i köket; ändå är överföringen huvudsakligen beroende av kökshygienens effektivitet (Gorman et al., 2002). Kemiska föroreningar kommer in i livsmedelskedjan naturligt också med patogener som finns i miljön och visar höga bakterieantal på vissa viktiga råa livsmedel som fjäderfäkött (Humphrey et al., 2007).

typer av livsmedelsföroreningar

livsmedelsföroreningar inkluderar vanligtvis miljöföroreningar, livsmedelsförädlingsföroreningar, icke godkända äktenskapsbrytare och livsmedelstillsatser och migranter från förpackningsmaterial (Mastovska, 2013). Miljöföroreningar är föroreningar som antingen införs av människor eller förekommer naturligt i vatten, luft eller jord. Livsmedelsförädlingsföroreningar inkluderar de oönskade föreningarna som bildas i maten under bakning, rostning, konservering, uppvärmning, jäsning eller hydrolys (Schrenk, 2004). Den direkta livsmedelskontakten med förpackningsmaterial kan leda till kemisk kontaminering på grund av migrering av vissa skadliga ämnen till livsmedel. Vidare kan användning av icke godkända eller felaktiga tillsatser leda till livsmedelsförorening.

naturligt förekommande föroreningar i livsmedel

flera bakterier, virus och parasiter bebor ytorna på den råa maten naturligt. Förorening av rå mat kan också uppstå på grund av avlopp, jord, yttre ytor, levande djur, köttdjurens inre organ. En ytterligare källa till förorenad mat är maten som härstammar från sjuka djur, även om hälsofrämjandet nästan har eliminerat denna källa till livsmedelsförorening (Marriott och Gravani, 2006). Livsmedelsförorening från de kemiska källorna inkluderar oavsiktlig blandning av kemiska leveranser i livsmedel eller kemikalierna i djurfoder eller antibiotikainjektioner som ges till fjäderfädjur (Martin och Beutin, 2011). Flera parasiter finns också i maten genom symbiotiska relationer mellan organismen och parasiten. Många av dessa orsakar livsmedelsburna infektioner och utbrott. En bred kategorisering av dessa parasiter presenteras i tabell 1a (Newell et al., 2010).

enteriska infektioner på grund av parasit kan överföras via fekal-oral väg genom att i sig konsumera den förorenade maten eller genom upptag av fritt levande parasiter från miljöerna. Kontaminering av livsmedelsprodukter som kött, grönsaker och frukt är möjlig via införandet av parasiten i avlopp, bevattningsvatten, avföring, jord, mänsklig hantering eller felaktig process av det infekterade köttet. Livsmedelsproducerande djur kan själv överföra parasiterna, eftersom de själva är smittade (Pozio, 1998).

förorening under livsmedelsproduktion, bearbetning, lagring och beredning faser

föroreningar kan förekomma i maten i deras råa stadier som ett resultat av miljökällor för föroreningar. Under transport av livsmedel inkluderar vanliga föroreningskällor fordonsutsläpp av diesel och bensin eller korskontaminering i fordonet som används för mattransport. Långdistansfartyg för transport korsas också ofta med kemikalier som används för desinfektion eller andra källor (ner Askorn et al., 2007a). Höga barriärer som används för att skydda livsmedel genom att förpacka det under långväga transporter testas inte alltid för deras barriäregenskaper, vilket gör det till en orsak till förorening. I rengöringsfasen av livsmedelsproduktion och beredning kan föroreningar invadera på grund av rester från desinfektionsmedel och rengöringsmedel på ytan av livsmedelshanteringsutrustning (Nageli och Kupper, 2006; Villanueva et al., 2017). Värmebehandling i produktionsprocessen är en annan källa till föroreningar. Användningen av hög matlagningstemperatur i hem och industrier är den allmänt använda metoden för livsmedelsprocess. Användningen av hög temperatur för matlagning i kombination med yttre faktorer leder potentiellt till bildandet av giftiga föreningar som påverkar livsmedelssäkerheten och kvaliteten. Giftiga föreningar såsom nitrosaminer kloropropanoler, akrylamid, furaner eller PAH bildas under livsmedelsförädlingsmetoderna som uppvärmning, rostning, grillning, bakning, konservering, jäsning eller hydrolys (ner Accord et al., 2016). Stekning är en ledande källa till generering av en rad giftiga föreningar i matberedningsprocesserna (Roccato et al., 2015). Dessutom kan mikrovågsuppvärmning också ge upphov till föroreningar i mat, eftersom det vanliga med mikrovågskokning är att maten tillagas i behållaren eller förpackningsfilmen (förpackningsmaterial) i mikrovågsugnen (ner Uc6n et al., 2003). De mikrovågbara förpackningsmaterialen inkluderar kartong, kompositer och plast och under tillagningskomponenterna i dessa material kan överföras från förpackningen till maten, vilket resulterar i en minskning av livsmedelssäkerhet och kvalitet (Ehlert et al., 2008).

livsmedelsförpackning har flera fördelar som fysiskt skydd och förbättrat livsmedelsskydd; det kan dock fortfarande utgöra ett hot (Marsh och Bugusu, 2007). Förpackningsprocesser använder sig av flera tillsatser som stabilisatorer, antioxidanter, mjukningsmedel och glidmedel för att förbättra förpackningsmaterialegenskaperna. All direkt eller indirekt kontakt med livsmedlet med förpackningsmaterialet kan dock leda till överföring av dessa ämnen från förpackningen till livsmedlet. Ett sådant fenomen kallas migration. När metallburkar används i förpackningar står korrosion som en källa till livsmedelsförorening på grund av migrering av metalljoner till mat (Buculei et al., 2012). För att undvika detta är den inre sidan av burkar vanligen belagda med lacker som epoxihartser för att spara från korrosion, men även de mindre biprodukterna från epoxihartserna tillverkar som cyklo-di-BADGE, bisfenol A eller bisfenol A diglycidyleter (BADGE) kan migrera till mat. Sådana föreningar är kända som endokrina störningar (Cabado et al., 2008). Det finns också risken för att icke-avsiktligt tillsatta ämnen migrerar från förpackningsmaterialet till de livsmedelsproducerande negativa effekterna (Nerin et al., 2013). Matlagring är ett annat steg som kan leda till toxiner i maten. Några av de förorenande faktorerna inkluderar direkt solljus som påskyndar försämring av mat och förpackning och adsorption av oönskade lukt. Livsmedel med längre hållbarhet innehåller smaker och färger som äventyrar matens näringsvärde. Dessutom är höga feta livsmedel benägna att luktförorening (ner Aci et al., 2007a). Livsmedelskontaminering på grund av hela livsmedelsförädlingen till förpackningsstegen sammanfattas i Figur 1.

förorening på grund av miljöpåverkan

biosensoranalysformatet hjälper till att bestämma de många miljöföroreningar som orsakar livsmedelsförorening (Baeumner, 2003). Flera metaller, främst giftiga tungmetaller kadmium, kvicksilver, bly och polyklorerad bifenyl (PCB) kommer in genom den industriella miljön för att förorena mat. Förekomsten av ett industriområde i Huludao i nordöstra Kina, som är allvarligt förorenat av tungmetaller som kvicksilver, bly, kadmium, zinkoch koppar på grund av tungmetallsmältningen i området (Zheng et al., 2007). Växter utgör basen i livsmedelskedjan, och de kan lätt absorbera giftiga ämnen från jorden och förorena inte bara frukt och grönsaker utan också skaldjur (Peralta-Videa et al., 2009). Jordmiljön är en annan källa till livsmedelsförorening. Tungmetaller från industriområden kan sippra in i jorden och komma in i livsmedelskedjan för att infektera de råa källorna till mat (Krishna och Govil, 2006). Bekämpningsmedel som används som växtskyddsmedel går också in i livsmedelskedjan och mänsklig exponering för dessa kemikalier visar ett brett spektrum av hälsoproblem som immunundertryckning, minskad intelligens, hormonavbrott, cancer och reproduktiva abnormiteter (Abhilash och Singh, 2009). Cirka 3 miljarder kg bekämpningsmedel appliceras varje år runt om i världen, (Pimentel, 2005) vilket utgör ett allvarligt hot, eftersom kemikalierna förorenar de råa livsmedelskällorna. När det gäller bekämpningsmedel är gränsvärdet för resthalter en viktig faktor för den risk det innebär för människors hälsa. Bekämpningsmedelsresterna i livsmedel regleras av lagstiftning för att minimera exponeringen för konsumenten (Nasreddine och Parent-Massin, 2002). Men i många underutvecklade länder är sådan lagstiftning inte på plats eller är dåligt antagen. På samma sätt som bekämpningsmedel är rester av veterinärmedicinska läkemedel i husdjur som kan förbli i köttet och hotar individen genom exponering för dessa läkemedelsrester, överföring av antibiotikaresistens och risk för allergier (Reig och Toldr Millenium, 2008).

kemiska föroreningar i dricksvatten

frågan om livsmedelskonsumtion har utvecklats från en kort handelskedja mellan producent och konsument till en komplex kedja av olika parter (Pongratz et al., 2011). I likhet med mat riskerar dricksvatten också föroreningar med allvarliga hälsoeffekter, inte bara för människolivet utan också för det marina livet och andra organismer som konsumerar det orena vattnet. Källorna till dessa föroreningar är flera inklusive industriella och kommunala utsläpp, naturliga geologiska formationer, stads-och landsbygdsavrinning, dricksvattenbehandlingsprocess och vattendistributionsmaterial (Calderon, 2000). Mänskliga aktiviteter som hydraulisk sprickbildning och horisontell borrning har ökat energiproduktionen, men ökade också förekomsten av dricksvattenförorening. Dricksvatten från grundvatten kan också förorenas med tungmetaller (t.ex. nickel, kvicksilver, koppar och krom) vilket kan leda till ökade fall av hälsofel av cancerframkallande och icke-karcinogen natur (Wongsasuluk et al., 2013), inklusive fekal kontaminering (Kostyla et al., 2015). En sådan föroreningskälla av dricksvattnet är särskilt vanligt i låg-och medelinkomstländer (Bain et al., 2014). Biprodukter av läkemedel är också giftiga och en annan identifierad källa till vattenförorening av kemikalier (Shen and Andrews, 2011).

Dricksvattenföroreningar inkluderar flera kemikalier som arsenik, aluminium, bly, fluor, desinfektionsbiprodukter, radon och bekämpningsmedel (tabell 1b). Deras hälsoeffekter sträcker sig från många cancer, hjärt-kärlsjukdomar, negativa reproduktiva resultat och neurologiska sjukdomar. Currie et al. (2013) har också identifierat att konsumtionen av kemiskt förorenat vatten av mödrar, särskilt de som är mindre utbildade, visar signifikanta effekter på spädbarns graviditet och barnets födelsevikt.

hälsoeffekter av livsmedelsföroreningar

livsmedelsburna sjukdomar uppgår till cirka 48 miljoner sjukdomar årligen i USA. (Gould et al., 2013) kemiskt förorenad mat har allvarliga konsekvenser för individernas hälsa. De skadliga effekterna sträcker sig från mindre magproblem till stora dödsfall. Kemiska föroreningar är starkt kopplade till allvarliga konsekvenser, brist på personlig kontroll och långsiktiga effekter (Kher et al., 2011). Livsmedelskonsumtion är den mest sannolika källan till mänsklig exponering för metaller. Metaller som kadmium och bly kan lätt komma in i livsmedelskedjan. Tungmetaller kan allvarligt tömma specifika näringsämnen i kroppen som kan minska det immunologiska försvaret, försämra psykosociala faciliteter och orsaka intrauterin tillväxtnedgång. Tungmetallförbrukning är också förknippad med undernäring och ökar frekvensen av gastrointestinala sjukdomar (Khan et al., 2008). Livsmedelsföroreningar är också en ledande orsak till cancer (Abnet, 2007) polyklorerade bifenyler (PCB) exponering på grund av livsmedelsförorening kan påverka barns neurologiska utveckling och immunsvaret negativt (Schantz et al., 2004). Bekämpningsmedel i maten som föroreningar visar också allvarliga hälsoeffekter. Överdrivna nivåer av dessa kemikalier i maten orsakar nerv-och njurskador, medfödda funktionshinder, reproduktionsproblem och kan visa sig vara cancerframkallande (Bassil et al., 2007). Ansamlingen av bekämpningsmedel i kroppens vävnader kan också leda till metabolisk nedbrytning (Androutsopoulos et al., 2013). Det finns också risken för neurodevelopmental störningar som attention deficit disorders, autism, cerebral pares och mental retardation orsakad av industriella kemikalier som arsenik, PCB och bly i både mat och vatten. Exponering för sådana kemikalier i fostrets utvecklingsstadier kan orsaka hjärnskada och sådana livslånga funktionshinder vid mycket lägre doser än de som kan påverka vuxen hjärnfunktion (Grandjean och Landrigan, 2006).

individuell exponering för livsmedelsföroreningar

livsmedelskonsumtion är en avgörande väg för exponering för föroreningar från olika källor. En individs exponering för dessa föroreningar är hög, vilket står för det stora antalet sjukhusfall och sjukdomar, inte bara i USA utan också runt om i världen. Livsmedelsföroreningar finns i nästan alla livsmedel inklusive frukt, bakverk, grönsaker, fjäderfä, kött och mejeriprodukter (Kantiani et al., 2010). Det är inte ovanligt att en enda livsmedelsprodukt innehåller rester av fem eller mer än fem persistenta kemiska toxiner (Schafer, 2002). En studie undersökte exponeringen av 37 föroreningar i USA och avslöjade att 20 av de studerade föroreningarna hade tillgängliga cancerriktmärkekoncentrationer. Dessa riktmärkekoncentrationer indikerade att den dagliga exponeringen av föroreningarna hade en sannolikhet att visa negativa biverkningar (Dougherty et al., 2000). En annan studie uppskattade exponeringen av många kostföroreningar på barn; resultaten visade att cancerriktmärket för föroreningarna överskred alla barn för dieldrin, arsenik, DDE och dioxiner (Vogt et al., 2012).

förebyggande åtgärder för att bekämpa Livsmedelskontaminering

det finns lagstiftning för att reglera halterna av flera kemikalier i maten. Ohälsosamma tillsatser och äktenskapsbrytare är lagligt inte tillåtna för användning. Det krävs dock effektiva övervaknings-och insatssystem för att förhindra att kemiska faror kommer in i livsmedelsförsörjningen och utgör skada för allmänheten. FDA föreskriver miniminivåer av kemikalier som är tillåtna i livsmedel, såsom bekämpningsmedelskoncentration bör inte gå högre än den tilldelade gränsen (Bajwa och Sandhu, 2011). Fel kan dock fortfarande uppstå när man följer den bestämda koncentrationen och riktlinjerna. Särskilt när det gäller utvecklingsländer och underutvecklade länder är lagstiftningen fortfarande svag när det gäller att administrera koncentrationen av skadliga föroreningar i maten. Vissa länder är mycket beroende av jordbruk, vilket resulterar i höga nivåer av bekämpningsmedel sipprar i grundvattnet, förorenar både mat och vatten. Icke-reglerade kemikalier är av särskilt intresse (Villanueva et al., 2013) och mer forskning behöver fokusera på föroreningar som undviker mänsklig upptäckt. Dessutom är enskilda konsumentproblem viktiga eftersom de kan spela en grundläggande roll för att hantera sin hälsa (Liang and Scammon, 2016). Populariteten och den utbredda användningen av internet gör det också möjligt för konsumenterna att söka information online och minska hälsoriskerna i samband med livsmedelsföroreningar. Nyhetsmedierna och journalisterna har en viktig roll i rapporteringen om utbrott, hot och dess orsak, inklusive expertkommentarer om kemiska livsmedelsföroreningar. Dessutom måste allmänheten hålla en hälsosam grad av skepsis om de förorenade livsmedelsprodukterna som rapporterats på nyheterna och undvika att konsumera de anklagade livsmedelsprodukterna tills vetenskapliga bevis motiverar omedelbara åtgärder. Viktigast av allt måste livsmedelsindustrin acceptera behovet av att vara mer ärlig och på förhand när det gäller att producera säkra kommersiella livsmedelsprodukter samt skydda allmänheten från livsmedelskontaminering.

slutsats

den kemiska föroreningen av livsmedel har uppstått som ett allvarligt problem med potentiella hälsorisker i kölvattnet. Majoriteten av livsmedelsföroreningen sker genom naturligt förekommande toxiner och miljöföroreningar eller under bearbetning, förpackning, förberedelse, lagring och transport av mat. När tekniken går framåt blir detekteringen av sådana föroreningar lättare. Det finns dock flera föroreningar som fortfarande är okända och forskning fortsätter i detta avseende. Även om regeringen har vidtagit tillräckliga åtgärder för att minimera den enskilda exponeringen för livsmedelsföroreningar, finns det fortfarande åtgärder som måste vidtas för att minska hälsoriskerna och sjukdomarna som följer med kemisk livsmedelsförorening.

Författarbidrag

IR designade, utformade och skrev manuskriptet. WK hjälpte skriftligt. WP och JL kritiskt granskade, redigerade och slutförde manuskriptet för inlämning.

finansiering

detta arbete stöddes av National Research Foundation of Korea (2013m3a9a504705 och 2017m3a9a5048999).

intressekonflikt uttalande

författarna förklarar att forskningen genomfördes i avsaknad av kommersiella eller finansiella relationer som kan tolkas som en potentiell intressekonflikt.

granskaren aj förklarade en delad anslutning, utan samarbete, med en av författarna, IR, till hanteringsredaktören.