Frontiers in Pharmacology

はじめに

化学物質汚染という言葉は、あるはずのない場所に化学物質が存在すること、あるいは安全とされる量よりも高い濃度で存在することを明確に示しています。 ケミカルハザードは、食中毒の発生に関連する食品汚染の主な原因の1つです（Faille et al.） 化学汚染物質の起源は、土壌、環境、消毒副産物、パーソナルケア製品、空気、水、包装材など、畑から食卓まで様々である。 化学汚染物質は、殺菌剤、プラスチック、洗剤、消臭剤、殺虫剤など、大量生産される日常使用製品のほとんどを阻害している。 消費される食品や摂取される水でさえも、安全でない濃度の化学物質の侵入から安全ではありません。 食品汚染は、偶発的なものであれ、意図的なものであれ、人間の健康に多くの深刻な影響をもたらす不幸な行為である。 食品汚染は、8,000年前という早い時期に歴史に記録されていますが、アグリビジネスの成長とグローバル化によって、この問題は地球上に広がっています（Robertson et al.、2014）。 米国疾病対策予防センターは、2013年の1年間に11,000件以上の食中毒を確認し（Salter, 2014）、ウイルス、細菌、毒素、寄生虫、金属、その他の化学物質など複数の病原体が食品汚染を引き起こしています（Callejón et al, 2015）。 化学物質汚染による食中毒の症状は、軽度の胃腸炎から肝・腎・神経症候群の致死的な症例まで多岐にわたります。 このような背景から、食品汚染はその有害な結果、しばしばトップニュースに躍り出る。 2009年から2010年にかけて、米国では合計1527件の食中毒が発生し、29,444人が発症し、23人が死亡しました（CDC, 2013）。 さらに、産業の発展とそれに伴う環境汚染により、近年、食品汚染はより深刻になっています（Song et al.、2017）。 そのほか、農薬や重金属で汚染された食品を摂取すると、消化器感染症を引き起こす可能性があります（Song et al.、2017）。 例えば、ナイジェリアでは、鉛を含む土壌や粉塵に汚染された食品を摂取したことにより、推定400～500人の子供が急性鉛中毒で死亡しています（Tirima et al.、in press）。 このレビューでは、このような事件と全体的な健康への有害な影響を念頭に置き、個人が日常的にそのような汚染された食品にさらされることとともに、食品中の化学汚染物質の理由と種類を調べ、さらにそのような食品不純物が健康に及ぼす影響について詳しく説明します。 2004）、そのストレスや心配の原因のひとつは、汚染された食品の結果として引き起こされる病気である。 食品の汚染には複数の理由がある (Ingelfinger, 2008)。 食品の調理は長い処理の連鎖を経て行われ、その各段階が食品への化学的汚染物質の侵入源となる可能性がある。 食品の輸送も、特に劣悪な衛生状態のもとでは、食品汚染の基盤となり得る（Unnevehr, 2000）。 同様に、食品の保存性を高めるために、食品の調理過程で意図的に化学物質を混ぜることもある。 厨房で調理される場合、汚染物質には不純物が含まれることがあるが、それでも感染は主に厨房の衛生状態の効果に左右される（Gorman et al.） 化学汚染物質は、環境中に存在する病原体とともに自然に食物連鎖に入り、鶏肉などの主要な生食品に高い細菌数を示します (Humphrey et al., 2007)。

食品汚染物質の種類

食品汚染物質には通常、環境汚染物質、食品加工汚染物質、認可されていない混入物および食品添加物、包装材料からの移行物があります（Mastovska、2013年）。 環境汚染物質は、人間によって持ち込まれた、または水、空気、土壌に自然に存在する不純物である。 食品加工汚染物質には、焼成、ロースト、缶詰、加熱、発酵、加水分解の過程で食品中に生成される望ましくない化合物が含まれます（Schrenk, 2004）。 包装材料と食品が直接接触することにより、いくつかの有害物質が食品に移行するため、化学的汚染につながる可能性がある。 さらに、未承認または誤った添加物の使用は、食品汚染の原因となります。

Naturally Occurring Contaminants in Food

いくつかの細菌、ウイルスおよび寄生虫は、生の食品の表面に自然に生息しています。 生食品の汚染は、下水、土壌、外部表面、生きている動物、食肉動物の内臓によっても起こり得ます。 さらに、病気の動物に由来する食品も汚染源となるが、健康の向上により、このような汚染源はほぼ排除されている（Marriott and Gravani, 2006）。 化学物質による食品汚染には、食品に化学物質が誤って混入した場合、家畜の飼料や抗生物質の注射に含まれる化学物質による汚染などがあります（Martin and Beutin, 2011）。 また、生物と寄生虫の共生関係によって、いくつかの寄生虫が食品中に存在します。 これらの中には、食品由来の感染症やアウトブレイクを引き起こすものが数多く存在します。 これらの寄生虫の大まかな分類を表 1A に示す (Newell et al., 2010)。

Table 1A.

寄生虫による腸内感染は、汚染された食品を直接摂取することによって、または環境から自由生活寄生虫を取り込むことによって、糞口経路で感染する可能性がある。 肉、野菜、果物などの食品の汚染は、下水、灌漑水、糞便、土壌、人間の取り扱い、感染した食肉の不適切な処理によって寄生虫が侵入することで起こり得る。 食品を生産する動物は、それ自身が感染しているため、寄生虫を移すことができます (Pozio, 1998)。

食品の生産、加工、保管、準備段階での汚染

汚染物質は、汚染物質の環境源の結果として、生の段階の食品に存在する可能性があります。 食品の輸送中、一般的な汚染源としては、ディーゼルやガソリンの車両排気ガス、または食品輸送に使用される車両内の二次汚染などが挙げられます。 長距離輸送の船舶も、消毒に使われる化学物質などで交差汚染されることが多い（Nerín et al.、2007a）。 長距離輸送時に食品を包んで保護するために使用されるハイバリアは、そのバリア性が必ずしも検証されていないため、汚染の原因となる。 食品製造・調理の洗浄段階において、食品を扱う器具の表面に消毒剤や洗浄剤が残っていることが原因で、汚染物質が侵入することがある（Nageli and Kupper, 2006; Villanueva et al, 2017）。 生産工程での加熱処理も汚染物質の発生源となる。 家庭や産業界で高い調理温度を使用することは、食品加工に広く用いられている方法である。 外部要因と組み合わせた高温調理は、食品の安全性と品質に影響を残す有害化合物の生成を潜在的にもたらす。 ニトロソアミン・クロロプロパノール・アクリルアミド・フラン・PAHなどの有害化合物は、加熱・ロースト・グリル・焼成・缶詰・発酵・加水分解などの食品加工時に生成されます（Nerín et al.、2016）。 フライは、食品調理工程における様々な有害化合物の主要な生成源である（Roccato et al.、2015）。 さらに、電子レンジ加熱は、食品を容器や包装フィルム（包装材）に入れたまま電子レンジで調理することが一般的であるため、食品中に汚染物質を生む可能性もある（Nerín et al.、2003）。 電子レンジで調理可能な包装材には板紙、複合材、プラスチックがあり、調理中にこれらの材料の成分が包装材から食品に移行し、食品の安全性と品質の低下を招くことがあります (Ehlert et al., 2008).

食品包装には物理的保護や食品保護強化などいくつかのメリットがありますが、それでも脅威となることがあります (Marsh and Bugusu, 2007). 包装工程では、安定剤、酸化防止剤、可塑剤、滑り剤などのいくつかの添加物を使用して、包装材料の特性を向上させている。 それにもかかわらず、食品と包装材が直接あるいは間接的に接触することで、これらの物質が包装材から食品に移行してしまう可能性がある。 このような現象はマイグレーションと呼ばれる。 金属缶を包装に使用した場合、金属イオンが食品に移行するため、腐食が食品汚染の原因となる（Buculei et al.、2012）。 これを避けるために、缶の内側をエポキシ樹脂などのワニスでコーティングして腐食を防ぐのが一般的ですが、エポキシ樹脂の製造時に発生するシクロジバッジ、ビスフェノールA、ビスフェノールAジグリシジルエーテル（BADGE）などの微量副産物も食品に移行する可能性があります。 このような化合物は、内分泌攪乱物質として知られています（Cabado et al.、2008）。 また、意図的に添加されていない物質が包装材から食品に移行し、悪影響を及ぼす危険性もあります（Nerin et al.、2013）。 食品の保存は、食品に毒素をもたらす可能性のあるもう一つのステップである。 汚染要因には、食品と包装の劣化を早める直射日光や、不要な異臭の吸着があります。 保存期間が長い食品には、食品の栄養価を損なうような風味や色が付いています。 また、脂肪分の多い食品は臭気汚染が起こりやすい（Nerín et al.、2007a）。 食品加工から包装までの全段階による食品汚染は、図1にまとめられています。

Figure 1.食品加工から包装までの全段階による食品汚染は、図1にまとめられています。 食品の汚染。 (A)食品製造・加工における汚染。 (B) 環境の影響による汚染。

Contamination Due to Environmental Influences

バイオセンサーアッセイ形式は、食品汚染を引き起こす多数の環境汚染物質を測定するのに役立ちます（Baeumner、2003年）。 いくつかの金属、主に毒性のある重金属のカドミウム、水銀、鉛、ポリ塩化ビフェニル（PCB）が産業環境から入り込み、食品を汚染しているのです。 中国東北部のHuludaoの工業地帯の例では、この地域での重金属製錬により、水銀、鉛、カドミウム、亜鉛、銅などの重金属に深刻に汚染されている（Zheng et al.、2007）。 植物は食物連鎖の底辺を形成しており、土壌から有害物質を吸収しやすく、野菜や果物だけでなく魚介類も汚染される（Peralta-Videa et al.、2009）。 また、土壌環境も食品汚染の原因の一つです。 工業地帯からの重金属が土壌にしみ込み、食物連鎖に入り込み、食物の生源に感染することがある（Krishna and Govil, 2006）。 植物保護剤として使用される農薬も食物連鎖に入り込み、人間がこれらの化学物質にさらされると、免疫抑制、知能低下、ホルモン障害、がん、生殖異常など、さまざまな健康被害が見られる（Abhilash and Singh、2009）。 世界中で毎年約30億kgの農薬が散布されており（Pimentel, 2005）、化学物質が食物の原材料を汚染するため、深刻な脅威となっている。 しかし、農薬の場合、最大残留基準値（MRL）は、それが人間の健康にもたらすリスクの重要な決定要因である。 食品中の残留農薬レベルは、消費者への曝露を最小限に抑えるために、法律で規制されている（Nasreddine and Parent-Massin, 2002）。 しかし、多くの低開発国では、そのような法律が整備されていないか、制定が不十分である。 農薬と同様、家畜に残留する動物用医薬品は、肉に残留する可能性があり、これらの残留薬剤への曝露、抗生物質耐性の伝達、およびアレルギーのリスクを通じて、個人を脅かします (Reig and Toldrá, 2008)。 食品と同様に、飲料水もまた、人間の生活だけでなく、不純な水を摂取する海洋生物やその他の生物にとっても、健康に深刻な影響を及ぼす汚染物質のリスクにさらされている。 これらの汚染物質の発生源は、工場や自治体からの排水、自然の地層、都市や農村からの流出、飲料水の処理過程、配水材など多岐にわたる（Calderon, 2000）。 水圧破砕や水平掘削などの人間活動は、エネルギー生産を増大させたが、同時に飲料水汚染の発生率も増加させた。 地下水を源とする飲料水は、重金属（ニッケル、水銀、銅、クロムなど）で汚染される可能性もあり、糞便汚染（Kostyla et al.、2015）など、発がん性及び非発がん性の健康障害を引き起こすケースが増加する恐れがある（Wongsasuluk et al.、2013）。 このような飲料水の汚染源は、特に低・中所得国に多く見られる（Bain et al.、2014）。 医薬品の副産物も有毒であり、化学物質による水の汚染の別の特定された原因である（Shen and Andrews, 2011）。

飲料水の汚染物質には、ヒ素、アルミニウム、鉛、フッ化物、消毒副産物、ラドン、農薬など、いくつかの化学物質がある（表 1B）。 それらの健康影響は、多数の癌、心血管疾患、生殖に関する有害な結果、および神経疾患からなる。 Currieら（2013）はまた、母親、特に教育を受けていない母親による化学的に汚染された水の消費は、乳児の妊娠と出生体重に大きな影響を示すことを明らかにしている

Table 1B.を参照。 最近の文献で報告された飲料水中の一般的な化学汚染物質。

食品汚染物質の健康への影響

食中毒は米国で年間約4800万件の疾病を発生させる。 (Gould et al., 2013) 化学的に汚染された食品は、個人の健康に深刻な影響を及ぼします。 その有害な影響は、軽度の胃の問題から大きな健康上の致命的な問題まで多岐にわたります。 化学汚染物質は、深刻な結果、個人管理の欠如、長期的な影響と強く結びついています (Kher et al., 2011)。 食品消費は、人間が金属にさらされる最も可能性の高い原因である。 カドミウムや鉛のような金属は、食物連鎖に容易に入り込むことができる。 重金属は体内の特定の栄養素を著しく減少させ、免疫防御力を低下させ、精神・社会的施設を損ない、子宮内発育遅延を引き起こす可能性がある。 重金属の消費は栄養失調とも関連し、消化器系疾患の発生率を高める（Khan et al.、2008）。 食品汚染物質はがんの主要原因でもある (Abnet, 2007) ポリ塩化ビフェニル (PCB) の食品汚染による暴露は、子どもの神経発達と免疫反応に悪影響を与える (Schantz et al., 2004)。 汚染物質として食品に含まれる農薬もまた、深刻な健康への影響を示す。 食品に含まれるこれらの化学物質が過剰になると、神経や腎臓の障害、先天性障害、生殖に関する問題を引き起こし、発がん性があることが判明します（Bassil et al.、2007）。 また、農薬が体内の組織に蓄積されると、代謝の低下を招くこともあります（Androutsopoulos et al.、2013）。 また、食品と水の両方に含まれるヒ素、PCB、鉛などの工業化学物質によって、注意欠陥障害、自閉症、脳性麻痺、精神遅滞などの神経発達障害を引き起こす危険性もある。 胎児の発達段階でこのような化学物質にさらされると、成人の脳機能に影響を与えるよりもはるかに低い用量で、脳障害や生涯続く障害を引き起こす可能性があります (Grandjean and Landrigan, 2006)。 これらの汚染物質に対する個人の曝露量は多く、これは、米国だけでなく世界中で入院患者や疾病が多いことの説明となります。 食品汚染物質は、果物、焼き菓子、野菜、鶏肉、肉、乳製品など、ほとんどすべての食品に含まれています (Kantiani et al., 2010)。 一つの食品に5種類以上の残留性化学毒素が含まれていることも珍しくない（Schafer, 2002）。 米国における 37 種類の汚染物質の食事暴露を調査した研究によると、調査した汚染物質のうち 20 種 類は、がんベンチマーク濃度が利用可能であることが明らかになった。 これらのベンチマーク濃度は、汚染物質の毎日の暴露が有害な副作用を示す確率があることを示した（Dougherty et al.） 別の研究では、多数の食物汚染物質の子どもへの曝露を推定し、その結果、ディルドリン、ヒ素、DDE、ダイオキシンについて、すべての子どもで汚染物質のがんベンチマークを超えることがわかりました（Vogt et al.、2012）。 不健康な添加物や不純物は、法律上、使用することが許されていません。 しかし、化学物質の危険性が食品供給に入り込み、一般市民に害を及ぼすことを防ぐために、効果的な監視および対応システムが必要とされています。 FDAは、食品に含まれる化学物質の最低基準値を定めており、例えば、農薬の濃度は定められた基準値を超えてはならないとしている（Bajwa and Sandhu, 2011）。 しかし、決められた濃度やガイドラインに従っても、エラーが発生する可能性がある。 特に発展途上国や低開発国の場合、食品中の有害汚染物質の濃度管理に関する法律の施行はまだ弱い。 また、農業への依存度が高い国では、地下水に大量の農薬がしみ込み、食品と水の両方を汚染している。 規制されていない化学物質には特に注意が必要であり（Villanueva et al. また、消費者個人の健康管理に基本的な役割を果たすことができるため、消費者個人の関心も不可欠である（Liang and Scammon, 2016）。 さらに、インターネットの普及と広範な利用も、消費者がオンラインで情報を求め、食品汚染事故に関連する健康リスクを低減することを可能にしています。 ニュースメディアやジャーナリストは、化学的食品汚染物質に関する専門家のコメントを含め、発生、脅威、その原因について報道する重要な役割を担っています。 さらに、一般市民は、ニュースで報道された汚染食品に対して健全な懐疑心を持ち、科学的証拠によって直ちに対処することが正当化されるまで、告発された食品の摂取を控える必要がある。 最も重要なことは、食品産業が、安全な市販食品を生産し、食品汚染から一般市民を守るために、より正直で率直である必要性を受け入れることです。 食品汚染の大部分は、自然に発生する毒素や環境汚染物質、または食品の加工、包装、準備、保管、輸送の過程で発生します。 技術の進歩により、このような汚染物質の検出は容易になってきています。 しかし、まだ未知の汚染物質もいくつかあり、この点に関する研究も続けられています。 政府は、個人が食品汚染物質にさらされるのを最小限に抑えるために十分な措置を講じていますが、化学的食品汚染に伴う健康リスクや病気を減らすために講じるべき措置はまだあります。

Author Contributions

IR は設計、構想、原稿執筆を行いました。 WKは執筆に協力した。 WPとJLが批判的にレビューし、編集し、投稿原稿を確定した。

Funding

この研究は、韓国国立研究財団（2013M3A9A504705および2017M3A9A5048999）の支援を受けている。

利益相反声明

著者らは、潜在的な利益相反と解釈され得る商業的または金銭的関係がない状態で研究が行われたことを宣言する。

査読者のAJは、著者の1人、IRと共同研究なしの共有所属を取扱編集者に宣言した。

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