Фиксаторы миоглобина

К фиксаторам миоглобина относятся вещества, обеспечивающие стойкий розовый цвет мясным изделиям.
В таблице 1  представлены основные вещества, применяемые в качестве фиксаторов миоглобина:
АЗОТИСТОКИСЛЫЙ НАТРИЙ (НИТРИТ НАТРИЯ);
АЗОТНОКИСЛЫЙ НАТРИЙ (НИТРАТ НАТРИЯ);
АЗОТНОКИСЛЫЙ КАЛИЙ (НИТРАТ КАЛИЯ)

Рассмотрим эти вещества подробнее.
Наибольшее гигиеническое значение в группе фиксаторов миоглобина имеют НИТРИТЫ и НИТРАТЫ (азотистокислый натрий, азотнокислый натрий и азотнокислый калий), которые добавляют в колбасные изделия, сосиски, свинокопчености, некоторые деликатесные мясные консервы, а также в посолочные смеси при посоле мяса с целью сохранения «естественной» красно-розовой окраски этих продуктов. Кроме того, нитрит натрия и нитрат калия применяют при производстве брынз и сыров для предотвращения из раннего вспучивания. Нитраты обладают также некоторым консервирующим действием. Часто нитраты и нитриты используют в комбинации.

В колбасном производстве вводимая в колбасный фарш селитра (нитраты) в количестве 0,05-0,1% в результате жизнедеятельности денитрифицирующих бактерий восстанавливается до нитритов. Нитриты, вступая в связь с пигментами мяса (миоглобином), образуют вещество красного цвета — нитрозогемоглобин, переходящий при тепловой обработке в гемохромоген, который и сообщает колбасам стойкий красный цвет. Таким образом, в обеспечении сохранения красного цвета колбасных изделий играют роль не столько нитраты, сколько нитриты. В то же время восстановление нитратов до нитритов возможно лишь при достаточно высокой жизнедеятельности денитрифицирующих бактерий, что не всегда удается обеспечить. Это послужило обоснованием более широкого использования в качестве фиксатора миоглобина непосредственно нитритов. Однако нитриты обладают большей токсичностью по сравнению с нитратами, что требует строгой дозированности и равномерности распределения в массе фарша, а также контроля за приготовлением раствора, его введением в фарш и сроками хранения.
Переходя к вопросу о токсичности, следует остановиться на данных биохимических исследований о том, что наиболее важной реакцией после всасывания нитритов в кровь является превращение гемоглобина в метгемоглобин. Так,установлено, что 1 г нитрита способен превратить в метгемоглобин примерно 1855 г гемоглобина.
Токсичность нитритов зависит, главным образом, от количества метгемоглобина, образующегося в организме после его введения, а также от способности организма вновь превращать метгемоглобин в гемоглобин.
Комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установлена безусловно допустимая суточная доза нитритов для человека на уровне 0-0,4 мг, а условно допустимая — 0,4- 0,8 мг на 1 кг веса тела. Добавление нитрита натрия в продукты, предназначенные для грудных детей абсолютно недопустимо.
(В нашей стране пытались заменить фиксатор миоглобина нитрит на ЭРИТРАЗИН. В ряде стран этот краситель используется, однако известно, что эритразин является ингибитором сукцинатдегидрогеназы и оказывает слабое мутагенное действие. Имеются также данные о том, что эритразин является дополнительным источником поступления йода в организм, что необходимо учитывать.)
Биологические действие нитратов также заключается в том, что в пищеварительном тракте под влиянием кишечной микрофлоры нитраты способны восстанавливаться до нитритов. Если восстановление нитратов происходит до его выделения из организма, то может наступить отравление. При наличии диспепсии такой эффект может наблюдаться у детей в возрасте до 6 месяцев.
Накопление метгемоглобина в крови приводит к той или иной степени гипоксии. Кроме того, нитраты и нитриты оказывают угнетающее действие на пищеварительные ферменты, в частности на панкреатическую липазу и щелочную фосфатазу.
Объединенный комитет экспертов ФАО/ ВОЗ по пищевым добавкам установил, что уровень суточной дозы нитратов, не вызывающий значительных токсических явлений у животных на протяжении примерно всей жизни, составляет 500 мг/кг веса тела, или примерно 1% от общего количества пищи. Безусловно допустимой суточной дозой нитрата натрия для человека установлено 0-5 мг/кг (в расчете на нитрат-ион), а условно допустимой — 5~10 мг на 1 кг веса. Следует отметить, что добавление нитратов в продукты детского питания абсолютно недопустимо, так как высокая чувствительность грудных детей и особенная чувствительность грудных детей, страдающих диспепсией, не позволяет определить допустимые дозы нитратов для них.
При определении нитратно-нитритной нагрузки на организм следует также учитывать поступление этих солей с водой.
В настоящее время по совокупности накопленных клинических и экспериментальных наблюдений применение нитратов и нитритов вызывает все большую озабоченность медицинских работников и требует дальнейшего изучения, а также поиска заменителей нитратов и нитритов. В этой связи проблема нитратов и нитритов заслуживает особого внимания. Давайте рассмотрим ее.
Нитраты,нитриты в пище.
Нитраты, нитриты и другие азотсодержащие соединения в пищевых продуктах в настоящее время привлекают особое внимание гигиенистов. В пище современного человека доля колбасных изделий, изготовленных с применением нитратов и нитритов, в последние годы возрастает. Систематическое поступление в организм повышенных количеств нитратов, нитритов и нитрозаминов чревато неблагоприятными сдвигами в жизнедеятельности и здоровье, возрастанием риска онкологических заболеваний. В силу изложенного, содержание нитратов, нитритов, нитрозаминов и некоторых других азотсодержащих соединений в пище современного человека стало одной из актуальных проблем пищевой токсикологии, в которой еще много нерешенного. Не подлежит сомнению: необходимо стремиться к тому, чтобы содержание названных соединений в пище человека свести к минимуму. Нитраты и другие азотсодержащие соединения широко распространены не только в пище, но и в биосфере вообще — они широко присутствуют в воде, почве.
Токсикология нитратов и нитритов
Часть нитритов и нитратов, поступивших в пищеварительный канал, метаболизируется микрофлорой желудка и кишок, а остальное количество легко всасывается. В зависимости от микрофлоры кишок, pH среды и характера пищи могут образовываться различные азотсодержащие соединения, способные всасываться. Всасывание происходит главным образом в желудке. В течение 8 часов выделяется с мочой 42-90% введенных нитратов. Наивысшее содержание метгемоглобина в крови обнаруживается через 2-3 часа после приема воды с нитратами. Концентрация нитратов в моче и слюне пропорциональна количеству, введенному в организм. Одним из путей образования нитритов в организме человека является восстановление нитратов слюны под воздействием микрофлоры полости рта. В слюне человека обычно содержится нитритов 1-10 мг/л. После потребления 100 мг нитратов концентрация нитритов в слюне нарастает примерно на 15- 20 мг/л.
НИТРИТЫ, поступая из кишок в кровь, взаимодействуют с гемоглобином, окисляя двухвалентное железо, в результате чего образуется нитрозогемоглобин, трансформирующийся в метгемоглобин и частично в сульфгемоглобин. В патогенезе острой нитритной интоксикации основную роль играет трансформация гемоглобина в метгемоглобин, неспособный осуществлять обратимое связывание кислорода. Вследствие уменьшения кислородной ёмкости крови развивается клиническая картина гипоксии. 1 мг нитрита натрия может перевести в метгемоглобин около 2000 мг гемоглобина.
Пороговой дозой нитрит-иона, вызывающей достоверное повышение концентрации метгемоглобина в крови людей, является примерно 0,05 мг/кг массы тела. Среднее содержание метгемоглобина в крови нормальной популяции людей — 2%, при 8-10% может отмечаться бессимптомный цианоз, при 30% и более — симптомы острой интоксикации (одышка, тахикардия, цианоз, слабость, головная боль), а при 50% и более возникает опасность для жизни. Токсичность нитритов зависит как от дозы, так и от способности организма с помощью метгемоглобинредуктазы восстанавливать метгемоглобин в гемоглобин. Чем меньше возраст грудных детей, тем тяжелее протекает нитритная интоксикация, так как у них частично или полностью отсутствует в эритроцитах метгемоглобинредуктаза. Кроме того, эмбриональный гемоглобин быстрее окисляется нитритами. Скорость окисления гемоглобина, вплоть до периода половой зрелости, постепенно уменьшается, а затем резко снижается.
Для крыс ЛД.50 нитритов составляет 85 мг/кг массы тела, т. е. нитриты относятся к умеренно токсичным химическим веществам. Эпидемиологические наблюдения, сделанные шри случайных отравлениях нитритами, когда нитрит натрия ошибочно применяли вместо поваренной соли, позволили сделать вывод, что острое отравление отмечается при одноразовой дозе 200-300 мг, а летальная доза для человека составляет 300-2500 мг, причем более низкая для детей и лиц старческого возраста.
Однократное введение 100-150 мг нитритов вызывает у человека покраснение кожи лица,снижение артериального давления, учащение пульса, ощущение шума в голове. При введении 300 мг отмечается обильное потение, синюшность кожи, одышка, головокружение, а иногда — преходящее расстройство зрения.
Наблюдались и тяжелые, иногда групповые, интоксикации различными колбасными изделиями, содержавшими, вследствие ошибочного применения, большие концентрации нитритов — от 200 до 6570 мг/кг продукта. Описаны и случаи нитритной метгемоглобинемии при употреблении рыбы, обработанной нитритом натрия. Один из описанных случаев закончился летально, действующая доза составила 33 мг/кг массы тела.
В последние годы широко изучается хроническое действие нитритов, хотя они, как и нитраты, относятся к слабо кумулятивным токсикантам. В экспериментальных исследованиях, в которых в течение 2 лет поили крыс водой, содержащей 0, 100, 1000, 2000 и 3000 мг/л нитритов, или 0, 5, 50, 100 и 150 мг/кг массы тела соответственно, не наблюдалось существенных различий от контроля в приросте массы тела, развитии, смертности и содержании гемоглобина. У крыс, получавших воду со 100 мг/л нитритов, уровень метгемоглобина увеличивался лишь в первые 2 месяца наблюдения, а у животных, которым вводили другие дозы, содержание повысилось соответственно до 5, 12 и 22%. У этих же животных обнаруживались дистрофические изменения в ткани печени, селезенке и сердечной мышцы. Сообщается, что введение животным нитрита натрия по 100 мг/кг массы тела в день в течение всей жизни и в трех последующих поколениях обусловливало небольшую задержку роста (10-20%) и сокращение средней продолжительности жизни (с 740 до 640 дней).
Обобщив все экспериментальные данные, Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам пришел к выводу, что подпороговая доза нитритов ниже 100 мг/кг массы тела в день. Па этом основании с учетом коэффициента запаса 100 была принята величина допустимого суточного потребления, равная 0,4 мг/кг массы тела (за исключением детей грудного возраста), которая впоследствии была снижена до 0,2 мг/кг массы тела нитрита натрия, или 0,15 мг/кг в расчете на нитрит-ион. Предельно допустимая концентрация нитритов в питьевой воде составляет 1 мг/л, или 0,034-0,05 мг/кг массы тела.
Некоторые исследователи подчеркивают, что при хроническом воздействии нитритов у крыс снижается содержание в органах ретинола, аскорбиновой кислоты, токоферолов, тиамина и пиридоксина. О возможности отдаленных эффектов при хронической нитритной интоксикации у исследователей нет единого мнения, так как исследовалось действие преимущественно больших доз. Так, у крыс, получавших воду с 1000 мг/л и более нитритов, наблюдали эмбриотоксическое действие и нарушение репродуктивной функции. Нитриты оказывали мутагенное действие на бактерии (Е. coli, S. typhimurium), дрожжи, аспергиллы. В экспериментах на млекопитающих этот эффект не изучался.
Также дискутируется и вопрос об онкогенном действии нитритов. Имеется точка зрения, что нитриты могут вызывать развитие опухолей; другие же авторы свидетельствуют, что в экспериментах на животных, получавших высокие дозы нитрита, не было выявлено онкогенного действия этого соединения. Имеется и третья точка зрения: нитриты, уменьшая содержание витаминов в органах, снижают устойчивость организма к действию онкогенных факторов.
НИТРАТЫ не являются метгемоглобинообразователями и сами по себе не обладают выраженной токсичностью. Они быстро выделяются из организма с мочой, стимулируя диурез. По данным ФАО/ВОЗ, ЛД50 нитратов для крыс при пероральном введении составляет 3236 мг/кг массы тела, хотя по данным других исследователей она выше или ниже этой величины. Вариабельность данных объясняется как различиями в условиях экспериментов, так и составом микрофлоры кишечника. Тем не менее, нитраты следует относить к малотоксичным соединениям. Имеются также сообщения, что чувствительность крыс-самок в 1,5 раза выше, чем у самцов. Организм человека в 10-30 раз чувствительнее к нитратам, чем организм лабораторных животных. При случайном приеме внутрь 1-4 г нитратов отмечались острые отравления, доза 8 г может оказаться смертельной, а доза 13-14 г, или примерно 233 мг/кг массы тела, обычно смертельна. При гибели животных от острой интоксикации нитратами наибольшие дистрофические изменения обнаруживаются в печени. При определенных условиях, зависящих большей частью от микрофлоры, в пищевых продуктах или желудочно-кишечном тракте (особенно при диспепсиях у детей) часть нитратов может восстанавливаться до более токсичных нитритов, что служит главной причиной острой интоксикации — нитратно-нитритной метгемоглобинемии. Нитрозирующие свойства хорошо выражены у 50% штаммов кишечной палочки, выделяемых из желудочно-кишечного тракта человека. Низкая кислотность желудочного сока у детей раннего грудного возраста или у взрослых, страдающих гипоацидным гастритом, может способствовать накоплению нитратредуцирующей микрофлоры. У грудных детей с неспецифической диареей pH желудочного сока равняется 5,6 при нормальных показателях 2,7.
При пероральном введении (по специфическому показателю — метгемоглобинообразованию) человек примерно в 2,5 раза более чувствителен к нитратам, чем лабораторные модельные животные. Данные различных исследователей о токсичности нитратов неоднозначны. Кумулятивные свойства нитратов выражены гораздо слабее, чем нитритов. В этой связи представляют интерес данные, полученные при выяснении возможности хронической интоксикации.
Так, например, при двухлетнем наблюдении за крысами, получавшими нитрат натрия в количестве 1% от общего объема корма, или 500 мг/кг массы тела в расчете на нитрат-ион, не было выявлено признаков интоксикации. У животных, получавших нитратов в количестве 2500 мг/кг массы тела, наблюдалось отставание в росте. Считая дозу 500 мг/кг массы тела подпороговой и коэффициент запаса 100, эксперты ФАО/ВОЗ приняли допустимую суточную дозу для нитратов 5 мг/кг массы тела в расчете на нитрат-ион.
Отечественными учеными также проведены углубленные исследования длительного поступления нитратов в организм экспериментальных животных. Результаты этих исследований показали, что пороговая доза нитратов в хроническом эксперименте при поступлении с пищей близка к 10 мг/кг массы тела. При этой дозе наблюдалось небольшое повышение уровня метгемоглобина в крови и фазовые изменения в активности некоторых ферментов. В аналогичных опытах, но при поступлении нитратов с питьевой водой их пороговая доза была ниже — от 2,8 до 5 мг/кг массы тела по данным разных авторов. В хронических экспериментах отмечались сдвиги условно-рефлекторной деятельности, изменения электроэнцефало- и электрокардиограмм, а также ультраструктуры гепатоцитов. Исследованиями была доказана возможность хронической нитратно- нитритной интоксикации, были выявлены органы-мишени, а также обнаружена большая биологическая активность нитратов воды в сравнении с нитратами пищи.
Была изучена также возможность отдаленных эффектов при длительном воздействии нитратов на организм. Исследования эмбрио- токсического действия нитратов показали, что в дозе 140 мг/кг массы тела крысы наиболее чувствительны к аммиачной селитре с 6 по 15 день беременности, а к натриевой селитре в дозе 85 мг/кг массы тела — в течение всего срока беременности. Оба изученных препарата нитратов вызывают аномалии развития плодов: гематомы, нарушение развития костной системы. Было выявлено эмбриотоксическое действие нитратов и нитритов не только на крысах, но и на других модельных животных при затравке их в течение всего срока беременности. Был сделан вывод, что эмбрионы более чувствительны к этим токсикантам, чем вынашивающие их самки. С помощью радио- биохимических исследований установлено, что мишенью действия больших доз нитратов являются ядра гепатоцитов (печеночных клеток) и нуклеиновый обмен.
В литературе, начиная с 1945 года, начали появляться сообщения о детской нитратно-нитритной метгемоглобинемии, связанной с употреблением воды, содержащей большие количества нитратов. Клиническая картина характеризовалась симптомами гипоксии разной степени тяжести: одышкой, тахикардией, цианозом, в тяжелых случаях — потерей сознания, судорогами, смертью. Метгемоглобинемия сопровождается парезом гладкой мускулатуры и снижением артериального давления. У большинства заболевших детей отмечалась диспепсия, которая и спровоцировала восстановление нитратов в нитриты за счет измененной микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Случаи чисто алиментарных острых интоксикаций нитратами описываются в литературе значительно реже. Они были обусловлены, главным образом, употреблением растительных продуктов, загрязненных нитратами в результате неправильного применения минеральных азотсодержащих удобрений, или употреблением колбасных изделий, содержащих нитраты и нитриты в качестве пищевых добавок в значительных количествах. Описаны также случаи острых отравлений нитратами, связанные с ошибочным употреблением нитратов вместо поваренной соли.

Максимально допустимые уровни нитратов и нитритов в различных странах

Нормирование нитратов и нитритов как пищевых добавок
В связи с токсичностью нитритов применение нитратов и нитритов в качестве пищевых добавок строго регламентируется. В таблице 2 приведены максимально допустимые уровни нитратов и нитритов, установленные в некоторых странах.Таким образом, при ежедневном употреблении 50-100 г колбасных изделии человек подучает с ними не более 2,5-5 мг нитритов, что намного ниже допустимого суточного потребления нитритов, а с учетом коэффициента биологической активности эквивалентно 100-200 мг нитратов. В настоящее время во многих странах проводятся исследования с целью полной замены использования нитритов в качестве пищевой добавки. Чтобы готовые продукты соответствовали указанным нормативам по содержанию нитратов и нитритов, необходимо строго соблюдать определенные регламенты применения нитритов. Так, засолку мяса необходимо проводить только мокрым способом. Для засолки говядины, баранины и конины применяется 0.1-0,12% нитрита от массы рассола; для свинины - 0,06-0,08%; для колбасных изделий - 0.003-0.005% от массы мяса, пропущенного через волчок.

(Информация из справочника "Пищевые добавки", Санкт-Петербург, 1996г. А.Булдаков.)