Frontiers in Pharmacology

Introducere

Expresia contaminare chimică este o indicație clară a prezenței substanțelor chimice acolo unde nu ar trebui să se afle sau care sunt prezente într-o cantitate mai mare decât cea care este atribuită ca fiind sigură. Pericolele chimice reprezintă una dintre principalele cauze de contaminare a alimentelor care se asociază cu focare de toxiinfecții alimentare (Faille et al., în presă). Originile contaminanților chimici sunt diverse, de la câmp până în farfurie, și anume solul, mediul înconjurător, subprodusele de dezinfecție, produsele de îngrijire personală, aerul, apa și materialele de ambalare. Contaminanții chimici inhibă aproape toate produsele de uz cotidian produse în masă, cum ar fi dezinfectanții, materialele plastice, detergenții, deodorantele, pesticidele și așa mai departe. Nici măcar alimentele consumate și apa luată nu sunt ferite de invazia de substanțe chimice în concentrații nesigure. Contaminarea alimentelor, fie că este accidentală sau intenționată, este un act nefericit care aduce în urma sa numeroase implicații grave asupra sănătății umane. Contaminarea alimentelor a fost înregistrată în istorie încă de acum 8.000 de ani; cu toate acestea, creșterea agrobusiness-ului și globalizările au ajutat la răspândirea problemei pe întreaga planetă (Robertson et al., 2014). Centrul pentru Controlul și Prevenirea Bolilor din SUA a confirmat mai mult de 11.000 de infecții de origine alimentară în anul 2013 (Salter, 2014), mai mulți agenți precum viruși, bacterii, toxine, paraziți, metale și alte substanțe chimice cauzând contaminarea alimentelor (Callejón et al., 2015). Simptomele toxiinfecțiilor alimentare datorate contaminării chimice variază de la gastroenterite ușoare până la cazuri fatale de sindroame hepatice, renale și neurologice. În acest context, contaminarea alimentară ajunge adesea pe prima pagină a ziarelor ca urmare a consecințelor sale nocive. Un total de 1527 de focare de toxiinfecții alimentare au fost atestate în Statele Unite între 2009 și 2010, soldate cu 29 444 de cazuri de îmbolnăvire și 23 de decese (CDC, 2013). În plus, contaminarea alimentelor a devenit mai gravă în ultimii ani din cauza dezvoltării industriei și a poluării consecvente a mediului (Song et al., 2017). În plus, ingestia de alimente contaminate cu pesticide și metale grele ar putea provoca infecții gastrointestinale (Song et al., 2017). De exemplu, se estimează că între 400 și 500 de copii au murit de intoxicație acută cu plumb din cauza ingestiei de alimente contaminate cu sol și praf cu conținut de plumb în Nigeria (Tirima et al., în curs de publicare). Ținând cont de astfel de incidente și de implicațiile nocive generale asupra sănătății în prim-plan, această recenzie examinează motivele și tipurile de contaminanți chimici din alimente, împreună cu expunerea zilnică a indivizilor la astfel de alimente contaminate și elaborează în continuare impactul acestor impurități alimentare asupra sănătății.

Motive pentru contaminarea alimentelor

Alimentul este un contribuitor crucial la bunăstarea sănătății umane și o sursă majoră de îngrijorare, plăcere și stres (Wilcock et al., 2004), unul dintre motivele care stau la baza stresului și îngrijorării, fiind bolile provocate ca urmare a alimentelor contaminate. Există multiple motive pentru contaminarea alimentelor (Ingelfinger, 2008). Prepararea alimentelor trece printr-un lanț lung de procesare, în care fiecare etapă este o sursă potențială de invazie a contaminanților chimici în alimente. Transportul alimentelor poate, de asemenea, să pună bazele contaminării alimentelor, în special în condiții sanitare precare (Unnevehr, 2000). De asemenea, unele substanțe chimice sunt amestecate în mod deliberat în timpul procesului de preparare a alimentelor pentru a îmbunătăți durata de conservare a unui produs alimentar. Contaminanții pot include alimente cu impurități atunci când sunt gătite în bucătărie; cu toate acestea, transmiterea depinde în principal de eficacitatea igienei din bucătărie, deși (Gorman et al., 2002). Contaminanții chimici intră în lanțul alimentar în mod natural, precum și cu agenți patogeni care sunt prezenți în mediul înconjurător și prezintă un număr ridicat de bacterii pe unele alimente crude cheie, cum ar fi carnea de pasăre (Humphrey et al., 2007).

Tipuri de contaminanți alimentari

Contaminanții alimentari includ, de obicei, contaminanți de mediu, contaminanți de procesare a alimentelor, adulteranți și aditivi alimentari neaprobați și migranți din materialele de ambalare (Mastovska, 2013). Contaminanții de mediu sunt impurități care sunt fie introduse de om, fie se găsesc în mod natural în apă, aer sau sol. Contaminanții proveniți din prelucrarea alimentelor includ acei compuși indezirabili, care se formează în alimente în timpul coacerii, prăjirii, conservării, încălzirii, fermentării sau hidrolizei (Schrenk, 2004). Contactul direct al alimentelor cu materialele de ambalare poate duce la contaminare chimică din cauza migrării unor substanțe nocive în alimente. Mai mult, utilizarea unor aditivi neaprobați sau eronate poate duce la contaminarea alimentelor.

Contaminanți naturali în alimente

Diverse bacterii, virusuri și paraziți locuiesc în mod natural pe suprafețele alimentelor crude. Contaminarea alimentelor crude poate apărea, de asemenea, din cauza apelor uzate, solului, suprafețelor externe, animalelor vii, organelor interne ale animalelor de carne. O sursă suplimentară de contaminare a alimentelor este reprezentată de alimentele care provin de la animale bolnave, deși progresul în domeniul sănătății a eliminat aproape complet această sursă de contaminare a alimentelor (Marriott și Gravani, 2006). Contaminarea alimentelor din sursele chimice include amestecarea accidentală a consumabilelor chimice în alimente sau substanțele chimice din hrana animalelor sau injecțiile cu antibiotice administrate animalelor de curte (Martin și Beutin, 2011). Mai mulți paraziți sunt, de asemenea, prezenți în alimente prin relații simbiotice între organism și parazit. Numeroși dintre aceștia provoacă infecții și focare de toxiinfecții alimentare. O clasificare generală a acestor paraziți este prezentată în tabelul 1A (Newell et al., 2010).

Tabel 1A. Paraziții din diferite alimente (modificat și este utilizat cu permisiunea lui Newell et al., 2010).

Infecțiile enterice datorate paraziților pot fi transmise pe cale fecal-orală prin consumarea intrinsecă a alimentelor contaminate sau prin absorbția de paraziți care trăiesc liberi din medii. Contaminarea produselor alimentare, cum ar fi carnea, legumele și fructele, este posibilă prin introducerea parazitului în apele reziduale, apa de irigații, fecalele, solul, manipularea umană sau prelucrarea necorespunzătoare a cărnii infectate. Animalele producătoare de alimente pot transfera ele însele paraziții, deoarece sunt ele însele infectate (Pozio, 1998).

Contaminarea în timpul fazelor de producție, procesare, depozitare și preparare a alimentelor

Contaminanții pot fi prezenți în alimente în stadiile lor brute, ca urmare a surselor de contaminanți din mediu. În timpul transportului alimentelor, sursele comune de contaminare includ gazele de eșapament ale vehiculelor cu motorină și benzină sau contaminarea încrucișată în vehiculul utilizat pentru transportul alimentelor. Navele de transport pe distanțe lungi sunt, de asemenea, adesea contaminate încrucișat cu substanțe chimice utilizate pentru dezinfecție sau alte surse (Nerín et al., 2007a). Barierele înalte utilizate pentru protecția alimentelor prin împachetarea lor în timpul transportului pe distanțe lungi nu sunt întotdeauna testate pentru proprietățile lor de barieră, ceea ce face ca acestea să fie o cauză de contaminare. În faza de curățare a producției și preparării alimentelor, contaminanții pot invada din cauza reziduurilor lăsate de dezinfectanți și agenți de curățare pe suprafața echipamentelor de manipulare a alimentelor (Nageli și Kupper, 2006; Villanueva et al., 2017). Tratamentul termic în procesul de producție este o altă sursă de contaminanți. Utilizarea temperaturii ridicate de gătire la domiciliu și în industrie este metoda utilizată pe scară largă pentru procesul alimentar. Utilizarea temperaturii ridicate pentru gătit, asociată cu factori externi, conduce potențial la formarea de compuși toxici care lasă un impact asupra siguranței și calității alimentelor. Compușii toxici, cum ar fi nitrozaminele, cloropropanolii, acrilamida, furanii sau HAP, se formează în timpul metodelor de procesare a alimentelor, cum ar fi încălzirea, prăjirea, grătarul, coacerea, punerea în conserve, fermentarea sau hidroliza (Nerín et al., 2016). Prăjirea este o sursă principală de generare a unei serii de compuși toxici în procesele de preparare a alimentelor (Roccato et al., 2015). În plus, încălzirea cu microunde poate da naștere, de asemenea, la contaminanți în alimente, deoarece caracteristica comună a gătitului cu microunde este aceea că alimentele sunt gătite în recipientul sau în folia de împachetare (materialul de ambalare) în cuptorul cu microunde (Nerín et al., 2003). Materialele de ambalare pentru microunde includ carton, materiale compozite și materiale plastice, iar în timpul gătitului, componentele acestor materiale se pot transfera din ambalaj în alimente, ceea ce duce la o scădere a siguranței și calității alimentelor (Ehlert et al., 2008).

Ambalajul alimentelor prezintă mai multe avantaje, cum ar fi protecția fizică și o protecție sporită a alimentelor; cu toate acestea, acesta poate reprezenta totuși o amenințare (Marsh și Bugusu, 2007). Procesele de ambalare utilizează mai mulți aditivi precum stabilizatori, antioxidanți, plastifianți și agenți de alunecare pentru a îmbunătăți proprietățile materialului de ambalare. Cu toate acestea, orice contact direct sau indirect al alimentelor cu materialul de ambalare poate duce la transferul acestor substanțe din ambalaj în alimente. Un astfel de fenomen se numește migrare. Atunci când se utilizează cutii metalice în ambalaje, coroziunea se prezintă ca o sursă de contaminare a alimentelor datorită migrării ionilor metalici către alimente (Buculei et al., 2012). Pentru a evita acest lucru, partea interioară a cutiilor de conserve este în mod obișnuit acoperită cu lacuri, cum ar fi rășinile epoxidice, pentru a le feri de coroziune, dar chiar și subprodusele minore de la fabricarea rășinilor epoxidice, cum ar fi ciclo-di- BADGE, bisfenol A sau bisfenol A diglicidil eter (BADGE), pot migra în alimente. Astfel de compuși sunt cunoscuți ca perturbatori endocrini (Cabado et al., 2008). Există, de asemenea, riscul ca substanțele adăugate în mod neintenționat să migreze din materialul de ambalaj în alimente, producând efecte adverse (Nerin et al., 2013). Depozitarea alimentelor este o altă etapă care poate duce la prezența toxinelor în alimente. Printre factorii de contaminare se numără lumina directă a soarelui, care accelerează deteriorarea alimentelor și a ambalajelor, precum și adsorbția de mirosuri externe nedorite. Alimentele cu un termen de valabilitate mai lung conțin arome și culori care compromit valoarea nutritivă a alimentelor. De asemenea, alimentele bogate în grăsimi sunt predispuse la contaminarea cu mirosuri (Nerín et al., 2007a). Contaminarea alimentelor datorată tuturor etapelor de la procesarea alimentelor până la ambalare este rezumată în figura 1.

Figura 1. Contaminarea alimentelor. (A) Contaminarea în procesul de producție și prelucrare a alimentelor. (B) Contaminarea datorată influențelor de mediu.

Contaminarea datorată influențelor de mediu

Formatul de testare cu biosenzor ajută la determinarea numeroșilor poluanți de mediu care cauzează contaminarea alimentelor (Baeumner, 2003). Mai multe metale, în primul rând metale grele toxice cadmiu, mercur, plumb și bifenili policlorurați (PCB) pătrund prin mediul industrial pentru a contamina alimentele. Exemplul unei zone industriale din Huludao, în nord-estul Chinei, care este grav contaminată de metale grele, cum ar fi mercurul, plumbul, cadmiul, zincul și cuprul, din cauza topiturilor de metale grele din zonă (Zheng et al., 2007). Plantele formează baza lanțului alimentar și pot absorbi cu ușurință substanțele toxice din sol, contaminând nu numai fructele și legumele, ci și fructele de mare (Peralta-Videa et al., 2009). Mediul solului este o altă sursă de contaminare a alimentelor. Metalele grele din zonele industriale se pot infiltra în sol și pot pătrunde în lanțul alimentar pentru a infecta sursele brute de hrană (Krishna și Govil, 2006). Pesticidele utilizate ca agenți de protecție a plantelor pătrund, de asemenea, în lanțul alimentar, iar expunerea umană la aceste substanțe chimice prezintă o gamă largă de probleme de sănătate, cum ar fi suprimarea imunității, scăderea inteligenței, perturbarea hormonilor, cancerul și anomaliile de reproducere (Abhilash și Singh, 2009). Aproximativ 3 miliarde de kg de pesticide sunt aplicate în fiecare an în întreaga lume (Pimentel, 2005), ceea ce reprezintă o amenințare serioasă, deoarece substanțele chimice contaminează sursele brute de hrană. Cu toate acestea, în cazul pesticidelor, limita maximă de reziduuri (LMR) este un factor determinant important al riscului pe care îl prezintă pentru sănătatea umană. Nivelurile de reziduuri de pesticide din alimente sunt reglementate de legislație pentru a minimiza expunerea consumatorului la acestea (Nasreddine și Parent-Massin, 2002). Cu toate acestea, în numeroase țări subdezvoltate, o astfel de legislație nu există sau este slab pusă în aplicare. Similar pesticidelor sunt reziduurile de medicamente veterinare din animalele de fermă care pot rămâne în carne și amenință individul prin expunerea la aceste reziduuri de medicamente, transferul rezistenței la antibiotice și riscul de alergii (Reig și Toldrá, 2008).

Contaminanți chimici în apa potabilă

Problema consumului de alimente a evoluat de la un lanț comercial scurt între producător și consumator la un lanț complex de diverse părți (Pongratz et al., 2011). La fel ca și în cazul alimentelor, și apa potabilă este expusă riscului de contaminanți cu implicații grave asupra sănătății, nu numai pentru viața umană, ci și pentru viața marină și alte organisme care consumă apa impură. Sursele acestor contaminanți sunt multiple, inclusiv deversările industriale și municipale, formațiunile geologice naturale, scurgerile urbane și rurale, procesul de tratare a apei potabile și materialele de distribuție a apei (Calderon, 2000). Activitățile umane, cum ar fi fracturarea hidraulică și forajul orizontal, au crescut producția de energie, însă au crescut și incidența contaminării apei potabile. Apa potabilă provenită din apele subterane poate fi, de asemenea, contaminată cu metale grele (de exemplu, nichel, mercur, cupru și crom), ceea ce ar putea duce la creșterea numărului de cazuri de defecte de sănătate de natură cancerigenă și necancerigenă (Wongsasuluk et al., 2013), inclusiv contaminarea fecală (Kostyla et al., 2015). O astfel de sursă de contaminare a apei potabile este deosebit de răspândită în țările cu venituri mici și medii (Bain et al., 2014). Subprodusele produselor farmaceutice sunt, de asemenea, toxice și o altă sursă identificată de contaminare a apei cu substanțe chimice (Shen și Andrews, 2011).

Contaminanții apei potabile includ mai multe substanțe chimice, cum ar fi arsenicul, aluminiul, plumbul, fluorura, subprodusele de dezinfecție, radonul și pesticidele (tabelul 1B). Efectele lor asupra sănătății variază de la numeroase tipuri de cancer, boli cardiovasculare, rezultate adverse în materie de reproducere și boli neurologice. Currie et al. (2013) au identificat, de asemenea, că consumul de apă contaminată chimic de către mame, în special de către cele care sunt mai puțin educate, prezintă efecte semnificative asupra gestației sugarilor și a greutății la naștere a copilului.

Tabel 1B. Contaminanți chimici comuni din apa potabilă raportați în literatura recentă.

Implicațiile asupra sănătății ale contaminanților alimentari

Bolile transmise prin alimente însumează aproximativ 48 de milioane de îmbolnăviri anual în SUA. (Gould et al., 2013) Alimentele contaminate chimic au implicații grave asupra sănătății indivizilor. Efectele nocive variază de la probleme gastrice minore până la fatalități majore pentru sănătate. Contaminanții chimici sunt strâns legați de consecințe grave, de lipsa de control personal și de efecte pe termen lung (Kher et al., 2011). Consumul de alimente este cea mai probabilă sursă de expunere a oamenilor la metale. Metale precum cadmiul și plumbul pot intra cu ușurință în lanțul alimentar. Metalele grele pot epuiza grav nutrienții specifici din organism care pot diminua apărarea imunologică, pot afecta facilitățile psiho-sociale și pot provoca întârzieri de creștere intrauterină. Consumul de metale grele este, de asemenea, asociat cu malnutriția și crește ratele de boli gastrointestinale (Khan et al., 2008). Contaminanții alimentari sunt, de asemenea, o cauză principală a cancerului (Abnet, 2007) Expunerea la bifenili policlorurați (PCB) ca urmare a contaminării alimentelor poate afecta negativ dezvoltarea neurologică a copiilor și răspunsul imunitar (Schantz et al., 2004). Pesticidele din alimente ca și contaminanți prezintă, de asemenea, implicații grave asupra sănătății. Nivelurile excesive ale acestor substanțe chimice din alimente provoacă leziuni neuronale și renale, dizabilități congenitale, probleme de reproducere și se pot dovedi a fi cancerigene (Bassil et al., 2007). Acumularea pesticidelor în țesuturile organismului poate duce, de asemenea, la degradarea metabolică (Androutsopoulos et al., 2013). Există, de asemenea, riscul apariției unor tulburări de neurodezvoltare, cum ar fi tulburările de deficit de atenție, autismul, paralizia cerebrală și retardul mintal, cauzate de substanțele chimice industriale, cum ar fi arsenicul, PCB-urile și plumbul, atât în alimente, cât și în apă. Expunerea la astfel de substanțe chimice în stadiile fetale de dezvoltare poate provoca leziuni cerebrale și astfel de dizabilități pe tot parcursul vieții la doze mult mai mici decât cele care pot afecta funcția creierului la adulți (Grandjean și Landrigan, 2006).

Expunerea individuală la contaminanți alimentari

Consumul de alimente este o cale crucială de expunere la contaminanți din diverse surse. Expunerea unui individ la acești contaminanți este ridicată, ceea ce explică numărul mare de cazuri spitalizate și de îmbolnăviri nu numai în SUA, ci și în întreaga lume. Contaminanții alimentari se regăsesc în aproape toate produsele alimentare, inclusiv în fructe, produse de panificație, legume, păsări de curte, carne și produse lactate (Kantiani et al., 2010). Nu este neobișnuit ca un singur produs alimentar să conțină reziduuri de cinci sau mai mult de cinci toxine chimice persistente (Schafer, 2002). Un studiu a examinat expunerea alimentară la 37 de contaminanți în SUA și a arătat că 20 dintre contaminanții studiați aveau concentrații de referință disponibile pentru cancer. Aceste concentrații de referință au indicat faptul că expunerea zilnică la contaminanți avea o probabilitate de a prezenta efecte secundare adverse (Dougherty et al., 2000). Un alt studiu a estimat expunerea la numeroși contaminanți alimentari la copii; rezultatele au arătat că valorile de referință pentru cancer ale contaminanților au fost depășite la toți copiii în cazul dieldrinului, arsenicului, DDE și dioxinelor (Vogt et al., 2012).

Măsurile preventive de control al contaminării alimentelor

Există o legislație care reglementează nivelurile mai multor substanțe chimice din alimente. Aditivii și adulteranții nesănătoși nu pot fi utilizați din punct de vedere legal. Cu toate acestea, sunt necesare sisteme eficiente de supraveghere și de reacție pentru a preveni ca pericolele chimice să pătrundă în alimentație și să dăuneze publicului. FDA prescrie nivelurile minime de substanțe chimice care sunt permise în alimente, cum ar fi concentrația de pesticide nu trebuie să depășească limita atribuită (Bajwa și Sandhu, 2011). Cu toate acestea, pot apărea totuși erori în ceea ce privește respectarea concentrației și a orientărilor determinate. În special în cazul țărilor în curs de dezvoltare și subdezvoltate, aplicarea legislației este încă slabă în ceea ce privește administrarea concentrației de contaminanți dăunători din alimente. Unele țări sunt foarte dependente de agricultură, ceea ce duce la niveluri ridicate de pesticide care se infiltrează în apele subterane, contaminând atât alimentele, cât și apa. Substanțele chimice nereglementate reprezintă o preocupare specifică (Villanueva et al., 2013), iar mai multe cercetări trebuie să se concentreze asupra contaminanților care scapă detecției umane. De asemenea, preocupările consumatorilor individuali sunt esențiale, deoarece aceștia pot juca un rol fundamental în gestionarea sănătății lor (Liang și Scammon, 2016). În plus, popularitatea și utilizarea pe scară largă a internetului permit, de asemenea, consumatorilor să caute informații online și să reducă riscurile pentru sănătate asociate cu incidentele de contaminare a alimentelor. Mass-media de știri și jurnaliștii au un rol important în raportarea focarelor, a amenințărilor și a cauzelor acestora, inclusiv a comentariilor experților cu privire la contaminanții alimentari chimici. În plus, publicul trebuie să păstreze un grad sănătos de scepticism cu privire la produsele alimentare contaminate raportate la știri și să evite consumul produselor alimentare acuzate până când dovezile științifice justifică o acțiune imediată. Cel mai important, industriile alimentare trebuie să accepte necesitatea de a fi mai oneste și mai directe în producerea de produse alimentare comerciale sigure, precum și în protejarea publicului de contaminarea alimentelor.

Concluzie

Contaminarea chimică a alimentelor a apărut ca o preocupare serioasă, cu potențiale pericole pentru sănătate în urma lor. Majoritatea contaminării alimentelor are loc prin intermediul toxinelor naturale și al poluanților din mediu sau în timpul procesării, ambalării, preparării, depozitării și transportului alimentelor. Pe măsură ce tehnologia avansează, detectarea acestor contaminanți devine mai ușoară. Cu toate acestea, există mai mulți contaminanți care sunt încă necunoscuți, iar cercetările continuă în acest sens. Deși guvernul a luat măsuri adecvate pentru a minimiza expunerea individuală la contaminanții alimentari, există încă măsuri care trebuie luate pentru a reduce riscurile pentru sănătate și bolile care vin odată cu contaminarea chimică a alimentelor.

Contribuții ale autorilor

IR a proiectat, conceput și scris manuscrisul. WK a ajutat la scriere. WP și JL au revizuit critic, au editat și au finalizat manuscrisul pentru a fi prezentat.

Finanțare

Această lucrare a fost susținută de Fundația Națională de Cercetare din Coreea (2013M3A9A504705 și 2017M3A9A5048999).

Declarație privind conflictul de interese

Autorii declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.

Revizorul AJ a declarat o afiliere comună, fără colaborare, cu unul dintre autori, IR, editorului de manipulare.

.