Frontiers in Pharmacology

Introduktion

Fraserne kemisk forurening er en klar indikation af tilstedeværelsen af kemikalier, hvor de ikke burde være eller er til stede i en mængde, der er i en højere koncentration end den mængde, der anses for at være sikker. De kemiske farer er en af hovedårsagerne til fødevareforurening, der er forbundet med udbrud af fødevarebårne sygdomme (Faille et al., in press). De kemiske forureninger har forskellige oprindelser fra marken til tallerkenen, nemlig jord, miljø, desinfektionsbiprodukter, personlige plejeprodukter, luft, vand og emballagemateriale. Kemiske forureninger hæmmer næsten alle masseproducerede produkter til daglig brug som f.eks. desinfektionsmidler, plastik, rengøringsmidler, deodoranter, pesticider osv. Selv den mad, der spises, og det vand, der indtages, er ikke sikkert mod invasionen af kemikalier i usikre koncentrationer. Fødevareforurening, hvad enten den er utilsigtet eller forsætlig, er en uheldig handling, som har en lang række alvorlige konsekvenser for menneskers sundhed. Fødevareforurening er blevet registreret i historien så tidligt som for 8.000 år siden, men væksten i landbrugsindustrien og globaliseringen har hjulpet problemet med at sprede sig over hele planeten (Robertson et al., 2014). Det amerikanske center for sygdomsbekæmpelse og forebyggelse bekræftede mere end 11 000 fødevarebårne infektioner i 2013 (Salter, 2014), hvor flere agenser som virus, bakterier, toksiner, parasitter, metaller og andre kemikalier forårsager fødevareforurening (Callejón et al., 2015). Symptomerne på fødevarebårne sygdomme som følge af kemisk forurening spænder fra mild gastroenteritis til dødelige tilfælde af lever- og nyresygdomme samt neurologiske syndromer. Det er i denne sammenhæng, at fødevareforurening ofte bryder ind i overskrifterne som følge af dens skadelige konsekvenser. I alt 1527 udbrud af fødevarebårne sygdomme blev konstateret i USA mellem 2009 og 2010, hvilket resulterede i 29 444 sygdomstilfælde og 23 dødsfald (CDC, 2013). Desuden er fødevareforurening blevet mere alvorlig i de seneste år på grund af udviklingen af industrien og den deraf følgende miljøforurening (Song et al., 2017). Desuden kan indtagelse af forurenede fødevarer med pesticider og tungmetaller forårsage gastrointestinale infektioner (Song et al., 2017). F.eks. skønnes det, at 400 til 500 børn døde af akut blyforgiftning som følge af indtagelse af fødevarer forurenet med blyholdig jord og støv i Nigeria (Tirima et al., in press). Med sådanne hændelser i tankerne og de overordnede skadelige sundhedsmæssige konsekvenser i forgrunden undersøger denne gennemgang årsagerne og typerne af kemiske forureninger i fødevarer sammen med individets eksponering for sådanne forurenede fødevarer på daglig basis og uddyber yderligere de sundhedsmæssige konsekvenser af sådanne fødevareforureninger.

Rårsagerne til fødevareforurening

Mad er en afgørende bidragyder til menneskers sundhedsmæssige velbefindende og en vigtig kilde til bekymring, fornøjelser og stress (Wilcock et al, 2004), og en af årsagerne til stress og bekymringer er de sygdomme, der opstår som følge af forurenede fødevarer. Der er flere årsager til forurening af fødevarer (Ingelfinger, 2008). Tilberedning af fødevarer gennemgår en lang kæde af forarbejdningsprocesser, hvor hvert trin er en potentiel kilde til kemisk forurening af fødevarerne. Transport af fødevarer kan også danne grundlag for kontaminering af fødevarer, især under dårlige sanitære forhold (Unnevehr, 2000). Ligeledes blandes nogle kemikalier bevidst under tilberedningsprocessen for at forbedre et fødevaremiddels holdbarhed. Kontaminanterne kan omfatte urenheder i fødevarer, når de tilberedes i køkkenet; ikke desto mindre afhænger overførslen hovedsageligt af køkkenhygiejnens effektivitet (Gorman et al., 2002). Kemiske forureninger kommer naturligt ind i fødevarekæden også med patogener, der findes i miljøet og viser høje bakterietal på nogle vigtige rå fødevarer som f.eks. fjerkrækød (Humphrey et al., 2007).

Typer af fødevareforureninger

Fødevareforureninger omfatter typisk miljøforureninger, forureninger fra fødevareforarbejdning, ikke-godkendte forfalskninger og fødevaretilsætningsstoffer samt migranter fra emballagematerialer (Mastovska, 2013). Miljøforureninger er urenheder, der enten er indført af mennesker eller forekommer naturligt i vand, luft eller jord. Kontaminanter i forbindelse med fødevareforarbejdning omfatter de uønskede forbindelser, som dannes i fødevarerne under bagning, ristning, konservering, opvarmning, fermentering eller hydrolyse (Schrenk, 2004). Direkte kontakt mellem fødevarer og emballagematerialer kan føre til kemisk kontaminering på grund af migration af visse skadelige stoffer til fødevarer. Endvidere kan brugen af ikke-godkendte eller fejlagtige tilsætningsstoffer resultere i fødevareforurening.

Naturligt forekommende forurenende stoffer i fødevarer

Flere bakterier, vira og parasitter lever naturligt på overfladen af rå fødevarer. Forurening af rå fødevarer kan også forekomme på grund af spildevand, jord, ydre overflader, levende dyr, køddyrs indre organer. En yderligere kilde til forurenede fødevarer er fødevarer, der stammer fra syge dyr, selv om sundhedsfremskridt næsten har elimineret denne kilde til fødevareforurening (Marriott og Gravani, 2006). Fødevareforurening fra kemiske kilder omfatter utilsigtet blanding af kemiske stoffer i fødevarer eller kemikalier i dyrefoderet eller antibiotikaindsprøjtninger til fjerkræ (Martin og Beutin, 2011). Flere parasitter er også til stede i fødevarerne gennem symbiotiske relationer mellem organismen og parasitten. Mange af disse forårsager fødevarebårne infektioner og udbrud. En bred kategorisering af disse parasitter er præsenteret i tabel 1A (Newell et al., 2010).

Tabel 1A. Parasitter i forskellige fødevarer (modificeret og anvendes med tilladelse fra Newell et al., 2010).

Enteriske infektioner på grund af parasitter kan overføres via den fækale-orale rute ved indtagelse af forurenede fødevarer eller ved optagelse af fritlevende parasitter fra omgivelserne. Kontaminering af fødevarer såsom kød, grøntsager og frugt er mulig via indførsel af parasitten i spildevand, vandingsvand, afføring, jord, menneskelig håndtering eller forkert forarbejdning af inficeret kød. Fødevareproducerende dyr kan selv overføre parasitterne, da de selv er inficeret (Pozio, 1998).

Kontaminering i faser af fødevareproduktion, forarbejdning, opbevaring og tilberedning

Kontaminanter kan være til stede i fødevarerne i deres rå stadier som følge af forureningskilder fra miljøet. Under transport af fødevarer omfatter almindelige forureningskilder bl.a. køretøjsudstødninger fra diesel og benzin eller krydskontaminering i det køretøj, der anvendes til fødevaretransport. Langdistanceskibe til transport er også ofte krydskontamineret med kemikalier, der anvendes til desinfektion eller andre kilder (Nerín et al., 2007a). De høje barrierer, der anvendes til beskyttelse af fødevarer ved at pakke dem ind under langdistancetransport, er ikke altid testet for deres barriereegenskaber, hvilket gør det til en årsag til kontaminering. I rengøringsfasen i forbindelse med fødevareproduktion og -tilberedning kan kontaminanter trænge ind på grund af de rester, der er efterladt af desinfektions- og rengøringsmidler på overfladen af udstyr til håndtering af fødevarer (Nageli og Kupper, 2006; Villanueva et al., 2017). Opvarmningsbehandling i produktionsprocessen er en anden kilde til kontaminanter. Brugen af høj madlavningstemperatur i hjem og industrier er den mest anvendte metode til fødevareprocessen. Brugen af høj temperatur til madlavning kombineret med eksterne faktorer fører potentielt til dannelse af giftige forbindelser, som efterlader en indvirkning på fødevaresikkerheden og -kvaliteten. Giftige forbindelser som nitrosaminer, chloropropanoler, akrylamid, furaner eller PAH’er dannes under fødevareforarbejdningsmetoder som opvarmning, ristning, grillning, bagning, konservering, fermentering eller hydrolyse (Nerín et al., 2016). Stegning er en førende kilde til dannelse af en række giftige forbindelser i fødevaretilberedningsprocesserne (Roccato et al., 2015). Derudover kan mikrobølgeovnopvarmning også give anledning til forurenende stoffer i fødevarer, da det fælles træk ved mikrobølgeovntilberedning er, at fødevarerne tilberedes i beholderen eller indpakningsfolien (emballagemateriale) i mikrobølgeovnen (Nerín et al., 2003). De emballagematerialer, der kan anvendes i mikrobølgeovn, omfatter pap, kompositmaterialer og plast, og under tilberedningen kan komponenter fra disse materialer overføres fra emballagen til fødevaren, hvilket resulterer i en forringelse af fødevaresikkerheden og -kvaliteten (Ehlert et al., 2008).

Mademballage indebærer flere fordele som fysisk beskyttelse og forbedret fødevarebeskyttelse; den kan dog stadig udgøre en trussel (Marsh og Bugusu, 2007). Emballageprocesser gør brug af flere tilsætningsstoffer som f.eks. stabilisatorer, antioxidanter, blødgøringsmidler og glidemidler for at forbedre emballagematerialets egenskaber. Ikke desto mindre kan enhver direkte eller indirekte kontakt mellem fødevaren og emballagematerialet resultere i overførsel af disse stoffer fra emballagen til fødevaren. Et sådant fænomen betegnes som migration. Når der anvendes metaldåser i emballagen, er korrosion en kilde til fødevareforurening på grund af migration af metalioner til fødevarerne (Buculei et al., 2012). For at undgå dette er dåsernes inderside almindeligvis belagt med lakker som f.eks. epoxyharpikser for at beskytte mod korrosion, men selv mindre biprodukter fra fremstillingen af epoxyharpikser som f.eks. cyclo-di-BADGE, bisphenol A eller bisphenol A diglycidylether (BADGE) kan migrere til fødevarer. Sådanne forbindelser er kendt som hormonforstyrrende stoffer (Cabado et al., 2008). Der er også risiko for, at stoffer, der ikke tilsættes utilsigtet, migrerer fra emballagematerialet til fødevarerne, hvilket kan have negative virkninger (Nerin et al., 2013). Opbevaring af fødevarer er et andet trin, der kan føre til toksiner i fødevarer. Nogle af de forurenende faktorer omfatter direkte sollys, som fremskynder forringelsen af fødevarer og emballage, og adsorption af uønskede off-odors. Fødevarer med længere holdbarhed indeholder smags- og farvestoffer, der går på kompromis med fødevarernes næringsværdi. Desuden er fødevarer med et højt fedtindhold udsat for lugtforurening (Nerín et al., 2007a). Fødevareforurening som følge af hele fødevareforarbejdnings- til emballeringsfasen er opsummeret i figur 1.

Figur 1. Forurening af fødevarer. (A) Forurening i forbindelse med fødevareproduktion og -forarbejdning. (B) Kontaminering som følge af miljøpåvirkninger.

Kontaminering som følge af miljøpåvirkninger

Biosensorassayformatet hjælper med at bestemme de mange miljøforurenende stoffer, der forårsager fødevareforurening (Baeumner, 2003). Adskillige metaller, primært de giftige tungmetaller cadmium, kviksølv, bly og polychlorerede biphenyler (PCB), kommer ind gennem det industrielle miljø og forurener fødevarer. Som eksempel kan nævnes et industriområde i Huludao i det nordøstlige Kina, som er alvorligt forurenet med tungmetaller som kviksølv, bly, cadmium, zink og kobber som følge af smeltning af tungmetaller i området (Zheng et al., 2007). Planter udgør basen i fødekæden, og de kan let optage giftige stoffer fra jorden, hvilket ikke kun forurener frugt og grøntsager, men også fisk og skaldyr (Peralta-Videa et al., 2009). Jordmiljøet er en anden kilde til forurening af fødevarer. Tungmetaller fra industriområder kan sive ned i jorden og komme ind i fødevarekæden og inficere de rå fødevarekilder (Krishna og Govil, 2006). Pesticider, der anvendes som plantebeskyttelsesmidler, kommer også ind i fødekæden, og menneskers eksponering for disse kemikalier viser en lang række sundhedsproblemer som f.eks. immunforsvar, nedsat intelligens, hormonforstyrrelser, kræft og reproduktionsforstyrrelser (Abhilash og Singh, 2009). Der anvendes ca. 3 mia. kg pesticider hvert år rundt om i verden (Pimentel, 2005), hvilket udgør en alvorlig trussel, da kemikalierne forurener de rå fødevarekilder, som fødevarerne kommer fra. I tilfælde af pesticider er maksimalgrænseværdien (MRL) imidlertid en vigtig faktor for den risiko, som de udgør for menneskers sundhed. Niveauerne af pesticidrester i fødevarer er reguleret af lovgivningen for at minimere forbrugernes eksponering (Nasreddine og Parent-Massin, 2002). I mange underudviklede lande er en sådan lovgivning imidlertid ikke på plads eller er dårligt gennemført. I lighed med pesticider er der rester af veterinærmedicin i husdyrene, som kan forblive i kødet og true individet gennem eksponering for disse lægemiddelrester, overførsel af antibiotikaresistens og risiko for allergier (Reig og Toldrá, 2008).

Kemiske forureninger i drikkevand

Spørgsmålet om fødevareforbrug har udviklet sig fra en kort handelskæde mellem producent og forbruger til en kompleks kæde af forskellige parter (Pongratz et al., 2011). I lighed med fødevarer er drikkevand også udsat for en risiko for forurenende stoffer med alvorlige sundhedsmæssige konsekvenser ikke kun for mennesket, men også for det marine liv og andre organismer, der indtager det urene vand. Kilderne til disse forurenende stoffer er mangeartede, herunder industrielle og kommunale udledninger, naturlige geologiske formationer, afstrømning fra byer og landdistrikter, drikkevandsbehandlingsprocesser og vandforsyningsmaterialer (Calderon, 2000). Menneskelige aktiviteter som hydraulisk frakturering og horisontale boringer har øget energiproduktionen, men har også øget forekomsten af drikkevandsforurening. Drikkevand fra grundvand kan også være forurenet med tungmetaller (f.eks. nikkel, kviksølv, kobber og krom), hvilket kan resultere i flere tilfælde af sundhedsskader af kræftfremkaldende og ikke-kræftfremkaldende art (Wongsasuluk et al., 2013), herunder fækal forurening (Kostyla et al., 2015). En sådan kilde til forurening af drikkevandet er særlig udbredt i lav- og mellemindkomstlande (Bain et al., 2014). Biprodukter fra lægemidler er også giftige og en anden identificeret kilde til vandforurening med kemikalier (Shen og Andrews, 2011).

Drikkevandsforureninger omfatter flere kemikalier såsom arsenik, aluminium, bly, fluorid, desinfektionsbiprodukter, radon og pesticider (tabel 1B). Deres sundhedsvirkninger spænder fra talrige kræftformer, hjerte-kar-sygdomme, negative reproduktionsresultater og neurologiske sygdomme. Currie et al. (2013) har også identificeret, at mødres forbrug af kemisk forurenet vand, især dem, der er mindre veluddannede, viser betydelige virkninger på spædbørns drægtighed og barnets fødselsvægt.

Tabel 1B. Almindelige kemiske forurenende stoffer i drikkevand, der er rapporteret i den nyere litteratur.

Sundhedsmæssige konsekvenser af forurenende stoffer i fødevarer

Foodborne diseases number about 48 million illnesses annually in the US. (Gould et al., 2013) Kemisk forurenede fødevarer har alvorlige konsekvenser for den enkeltes sundhed. De skadelige virkninger spænder fra mindre maveproblemer til større sundhedsmæssige dødsfald. Kemiske forureninger er stærkt forbundet med alvorlige konsekvenser, manglende personlig kontrol og langtidsvirkninger (Kher et al., 2011). Fødevareindtagelse er den mest sandsynlige kilde til menneskers eksponering for metaller. Metaller som cadmium og bly kan let komme ind i fødekæden. Tungmetaller kan alvorligt udtømme specifikke næringsstoffer i kroppen, hvilket kan forringe det immunologiske forsvar, forringe de psykosociale faciliteter og forårsage intrauterin væksthæmning. Forbrug af tungmetaller er også forbundet med underernæring og øger antallet af mave-tarmsygdomme (Khan et al., 2008). Fødevareforureninger er også en af de vigtigste årsager til kræft (Abnet, 2007). Eksponering for polychlorerede biphenyler (PCB’er) som følge af fødevareforurening kan påvirke børns neurologiske udvikling og immunforsvaret negativt (Schantz et al., 2004). Pesticider i fødevarerne som forurenende stoffer har også alvorlige sundhedsmæssige konsekvenser. Overdrevne niveauer af disse kemikalier i fødevarerne forårsager neurale skader og nyreskader, medfødte handicaps, reproduktionsproblemer og kan vise sig at være kræftfremkaldende (Bassil et al., 2007). Ophobning af pesticider i kroppens væv kan også resultere i metabolisk nedbrydning (Androutsopoulos et al., 2013). Der er også risiko for neurologiske udviklingsforstyrrelser som opmærksomhedsforstyrrelser, autisme, cerebral parese og mental retardering forårsaget af industrikemikalier som arsenik, PCB’er og bly i både fødevarer og vand. Eksponering for sådanne kemikalier i fosterets udviklingsstadier kan forårsage hjerneskader og sådanne livslange handicaps ved meget lavere doser end dem, der kan påvirke hjernefunktionen hos voksne (Grandjean og Landrigan, 2006).

Individuel eksponering for forurenende stoffer i fødevarer

Fødevareindtagelse er en afgørende vej for eksponering for forurenende stoffer fra forskellige kilder. Den enkeltes eksponering for disse forurenende stoffer er høj, hvilket forklarer det store antal hospitalsindlagte tilfælde og sygdomme ikke kun i USA, men også i hele verden. Fødevareforureninger findes i næsten alle fødevarer, herunder frugt, bagværk, grøntsager, fjerkræ, kød og mejeriprodukter (Kantiani et al., 2010). Det er ikke ualmindeligt, at en enkelt fødevare kan indeholde rester af fem eller mere end fem persistente kemiske toksiner (Schafer, 2002). En undersøgelse undersøgte eksponeringen via kosten af 37 forurenende stoffer i USA og afslørede, at 20 af de undersøgte forurenende stoffer havde tilgængelige kræftbenchmarkskoncentrationer. Disse benchmark-koncentrationer indikerede, at den daglige eksponering af forureningsstofferne havde en sandsynlighed for at vise skadelige bivirkninger (Dougherty et al., 2000). En anden undersøgelse vurderede eksponeringen af en lang række forurenende stoffer i kosten på børn; resultaterne viste, at kræftbenchmarkkoncentrationerne af forurenende stoffer overskreds hos alle børn for dieldrin, arsen, DDE og dioxiner (Vogt et al., 2012).

De forebyggende foranstaltninger til kontrol af fødevareforurening

Der findes lovgivning til regulering af niveauerne af flere kemikalier i fødevarer. Usunde tilsætningsstoffer og forfalskningsmidler er lovmæssigt ikke tilladt at anvende. Der er imidlertid behov for effektive overvågnings- og reaktionssystemer for at forhindre, at kemiske farer kommer ind i fødevareforsyningen og skader offentligheden. FDA foreskriver de minimumsniveauer af kemikalier, der er tilladt i fødevarer, f.eks. bør pesticidkoncentrationen ikke overstige den fastsatte grænse (Bajwa og Sandhu, 2011). Der kan dog stadig ske fejl ved at følge den fastsatte koncentration og de fastsatte retningslinjer. Især i udviklingslande og underudviklede lande er håndhævelsen af lovgivningen stadig svag, når det gælder administrationen af koncentrationen af skadelige forurenende stoffer i fødevarer. Nogle lande er meget afhængige af landbruget, hvilket resulterer i høje niveauer af pesticider, der siver ud i grundvandet og forurener både fødevarer og vand. Ikke-regulerede kemikalier giver anledning til særlig bekymring (Villanueva et al., 2013), og der er behov for mere forskning med fokus på forurenende stoffer, der ikke opdages af mennesker. Det er også vigtigt at tage hensyn til de enkelte forbrugere, da de kan spille en grundlæggende rolle i forvaltningen af deres sundhed (Liang og Scammon, 2016). Desuden giver populariteten og den udbredte brug af internettet også forbrugerne mulighed for at søge oplysninger online og reducere de sundhedsrisici, der er forbundet med fødevarekontaminationshændelser. Nyhedsmedierne og journalisterne spiller en vigtig rolle i rapporteringen om udbruddene, truslen og dens årsag, herunder ekspertkommentarer vedrørende de kemiske fødevareforurenende stoffer. Desuden skal offentligheden bevare en sund grad af skepsis over for de forurenede fødevarer, der rapporteres om i nyhederne, og undgå at indtage de anklagede fødevarer, indtil videnskabelige beviser berettiger til øjeblikkelig handling. Vigtigst af alt er det, at fødevareindustrien må acceptere behovet for at være mere ærlig og ærlig med hensyn til at producere sikre kommercielle fødevarer og beskytte offentligheden mod fødevareforurening.

Slutning

Den kemiske forurening af fødevarer har vist sig at være et alvorligt problem med potentielle sundhedsrisici i kølvandet. Størstedelen af fødevareforureningen sker gennem naturligt forekommende toksiner og miljøforurenende stoffer eller i forbindelse med forarbejdning, emballering, tilberedning, opbevaring og transport af fødevarer. Efterhånden som teknologien udvikler sig, bliver det lettere at påvise sådanne forurenende stoffer. Der er imidlertid adskillige forurenende stoffer, som stadig er ukendte, og forskningen fortsætter i denne henseende. Selv om regeringen har taget passende skridt til at minimere den individuelle eksponering for forurenende stoffer i fødevarer, er der stadig foranstaltninger, der skal træffes for at reducere de sundhedsrisici og sygdomme, der følger med den kemiske fødevareforurening.

Author Contributions

IR designede, udtænkte og skrev manuskriptet. WK hjalp med at skrive. WP og JL gennemgik kritisk, redigerede og færdiggjorde manuskriptet til indsendelse.

Finansiering

Dette arbejde blev støttet af National Research Foundation of Korea (2013M3A9A9A504705 og 2017M3A9A9A5048999).

Interessekonflikt erklæring

Forfatterne erklærer, at forskningen blev udført uden kommercielle eller finansielle relationer, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.

Revisor AJ erklærede et fælles tilhørsforhold, uden samarbejde, med en af forfatterne, IR, til den behandlende redaktør.