SÚHRN

Článok sa zaoberá analýzou rizika z potravinárskych aditívnych látok a kontaminantov posudzujúc riziko alebo nebezpečnosť pre ľudské zdravie. Všetky uvedené príklady dokazujú, že inherentné vlastnosti alebo akútna toxicita látok poskytujú iba jedno hľadisko k posudzovaniu rizika alebo nebezpečnosti. Je potrebné vykonať interdisciplinárne posúdenie podľa princípu „riziko a úžitok“ a „minimalizácie rezíduí“. Podľa takého prístupu otázka neznie iba tak, či je látka toxická alebo zapríčiňuje riziko, ale i tak, či je látka toxická alebo riziková v danom množstve, či v danej ceste expozície, alebo v aktuálnej forme v prostredí či v potravine.

Kľúčové slová: ekotoxikológia – potravinový reťazec – intepretácia vedeckých výsledkov – odhad rizika – manaž­ment rizika.

Lek Obz, 59, 2010, č. 9, s. 359 – 363.

SUMMARY

The paper deals with risk analysis of food additives and contaminants by assessment of their risk or hazard to human health. All examples presented demonstrate, that inherent properties or acute toxicity of substances offer only one point of view to the risk assessment or risk management. It is necessary to carry out the interdisciplinary evaluation after the application of „risk and benefit“ and „minimalization of residues“ principle. After these approaches the question is not only if the substance is hazard or toxic, but also if the substance is toxic or if presents a risk in actual quantities, in which occurs in the environment or in a discussed way of the exposure or in actual from in the environment or in the foodstuff.

Key words: ecotoxicology, food chain, results of science interpretation, risk assessment, risk management.

Lek Obz, 59, 2010, 9, p. 359 – 363.

Tak ako dlho trvalo uplatnenie princípu prevencie formou minimalizácie počtu mikroorganizmov (teda hygieny) v mikrobiológii, tak zdĺhavo sa presadzuje princíp minimalizácie rizika chemických a fyzikálnych faktorov v životnom prostredí, a najmä v potravinovom reťazci. Veľmi často aj v odborných kruhoch sa škodlivosť interpretuje výlučne ako vrodená vlastnosť, teda pato­génnosť mikroorganizmov alebo ako bazálna toxicita látok. Cituje sa formálne zásada „Sola dosis facit venenum“, ale neaplikuje sa často pri posudzovaní zdravotného rizika potravín. Prof. Mucha, nestor slo­venskej hygieny, (4) presadzoval ako základné kritérium hygieny stanovenie celkového počtu mikroorganizmov, pretože čím je ich počet v potravinách väčší, tým je väčšia pravdepodobnosť prítomnosti patogénov a tvor­by toxínov. Tieto potom aj po tepelných zásahoch môžu zostať toxickými, napr. prostredníctvom metabolitov. Pokiaľ sa však nevytvoria podmienky prostredia na rozmnožovanie alebo na produkciu metabolitov – toxínov, ani niektoré patogénny nemusia byť bez­prostredne nebezpečné (napr. prítomnosť mikro­organizmu zlatého stafylokoka v potravine). V ostatnom čase boli zásady hygieny a prevencie pre biologicky bezpečnú výrobu potravín a pre ich kontrolu zhrnuté medzinárodnými organizáciami Svetovej zdravotníckej organizácie a Organizácie pre potraviny a poľno­hospodárstvo pri OSN (WHO/FAO) ako systémovo vypracované schémy formou HACCP (Hazard analysis on critical control point).

Podobným systémovým postupom sa riadi aj princíp odhadu, resp. analýzy rizika (Risk assessment) pri posudzovaní chemických látok v potravinovom reťazci. V záujme zdravotnej bezpečnosti potravín podľa Renwicka (5) systém pozostáva z niekoľkých stupňov činnosti (obr. 1). Prvý okruh znázorňuje výskum zameraný na inherentné vlastnosti skúmanej látky či už cestou pokusov na zvieratách, klinických štúdií, epidemiologických štúdií (monitoring, surveillance), alebo iných biochemických štúdií až na bunkovú úroveň skúmania. Všetky tieto vedecké štúdie sú na obr. 1 v prvom okruhu a využívajú sa predovšetkým na posudzovanie potravinárskych aditív. Pri posudzovaní rizika z kontaminantov (xenobiotík) okrem uvedených výskumov má význam aj štúdia zameraná na dynamiku prípadných zmien ich rezíduí v procese poľ­nohospodárskej a potravinárskej výroby až po kulinárnu technológiu. Tieto požiadavky sa na fórach FAO/WHO formulujú heslom „From farm to fork“ (od farmy po vidličku) (3).

Poznatky získané z výskumu sa podrobia odhadu rizika z hľadiska určenia nebezpečenstva (hazard) a z hľadiska možnej expozície ľudského organizmu. Takto sa charakterizuje riziko, čo sa potom uplatňuje cestou manažmentu rizika (ovládanie rizika) a vyústi v určovaní maximálne povolených limitov v legislatíve. Pri posudzovaní a povoľovaní aditív do potravín sa môže uplatniť až zákaz ich používania, čo platí aj pre agrochemikálie. Pri environmentálnych chemikáliách sa zákaz uplatňuje iba vzácne, pretože by sa musela zakázať výroba, ktorá produkuje napr. exhaláty. V týchto prípadoch sa zvažuje „risk (cost) versus benefit“ a pri­praví sa minimalizácia rizika vylepšovaním technológie vrátane výmeny vstupných surovín, aby produkovala menej kontaminantov (napr. výroba hliníka v Žiari nad Hronom). Na medzinárodných fórach sa minimalizácia definovala ako systém ALARA (As low as reasonable achievable) a pre aditíva vyjadrením „tak málo, ako je to možné“ (9).

Celý opísaný postup od pokusov na zvieratách a interpretácie až po legislatívny proces znázorňujeme (8) schémou (obr. 2) pre aditíva podľa WHO/FAO (ľavá strana). Na pravej strane je schematicky znázornený postup EPA (Environmental protection agency – USA), uplatňovaný spravidla pre environmentálne konta­minanty. V oboch prípadoch sa aplikujú bezpečnostné faktory vzhľadom na interpretáciu výsledkov z pokusov na zvieratách na človeka.

Podobne sa uplatňuje systém odhadu rizika aj na posudzovanie rizika z nutrientov, pričom sa stanovia limity ich najvyššieho príjmu. Musí sa však brať do úvahy ich špecifickosť z hľadiska nebezpečenstva, teda aj rizika z ich deficiencie (2).

Veľa nedorozumení nastáva, žiaľ, aj medzi odbor­níkmi z toho, že masmediálne informácie o bezpečnosti potravín sa spravidla opierajú o najsenzačnejší literárny poznatok o vlastnostiach aditívnej látky alebo látky kontaminujúcej potravinu. V takejto súvislosti takmer vždy ide o poznatok z prvého okruhu (obr. 1), teda o inherentné vlastnosti, neberie sa do úvahy jej forma prívodu do ľudského organizmu, jej koncentrácia, množstvo a ani prostredie, v ktorom môže látka účinkovať. Negujú sa často aj poznatky o zverejnených záveroch medzinárodných organizácií (WHO/FAO), ktoré vznikli na základe všetkých dostupných vedeckých informácií po overení možnej dávky a všetkých ostat­ných parametrov odhadu rizika. Závery týchto medzinárodných fór sa priebežne doplňujú, ba aj menia podľa aktuálnych nových výsledkov bádania a poznat­kov. Informácie WHO/FAO zhŕňajú teda všetky aktivity o látke opísané v uvedených troch okruhoch, nie iba z prvého okruhu podľa obrázku 1, ako sme uviedli. Napr. akútna toxicita sa berie do úvahy v rámci odhadu rizika, ale iba ako jeden samostatný poznatok.

Systémový prístup „Risk assessment“ sa teda opiera o interpretáciu výsledkov získaných v prevažnej miere v pokusoch na zvieratách a transformuje ich na človeka. Epidemiologické, resp. klinické štúdie na ľuďoch sa vykonávajú iba vo vzácnych prípadoch (napr. s gluta­mánom sodným). Výsledky z laboratórnych zvierat sa preto musia poisťovať faktormi neistoty pri tvorbe pri­jateľnej dennej dávky (ADI - Acceptably Daily Intake), resp. referenčnej dávky (RfD – Reference Dose) (obr. 2). Legislatívne limity sa formulujú podľa ADI a z pohľadu verejného zdravotníctva sú určené pre veľké súbory zdravých ľudí.

Výskyt alergií jednotlivcov sa rieši v rámci liečby, keďže sa týkajú jednotlivcov a tiež preto, že štúdie z oblasti senzibilizácie aditív, ako napr. konzervačných látok a potravinárskych farbív, nepresahujú mieru podobných účinkov na prirodzené zložky z niektorých potravín (napr. mlieko, sója, čokoláda, ryby). Pre aler­gológov systémový prístup odhadu rizika s požadovanou deklaráciou zloženia, najmä aditív (kódy „E“), poskytuje veľkú pomoc pri liečení. V prevencii proti alergii v po­travinárstve predstavuje osobitný prípad nutnosť dokonalého odstránenia zvyškov bielkovín alebo ich frakcií (napr. aminokyselina fenylalanín) technologickým spôsobom výroby, správnym postupom čistenia a sani­tácie v prostredí.

Pri systémových prístupoch ekotoxikológie nemož­no obísť ani používanie alternatívnych metód toxikoló­gie. Tieto boli vyvinuté po celosvetovom obmedzovaní používania pokusných zvierat. Počítačové modely

QSAR (Quantitative Structure Activity Relationship) sú založené na kvalitatívnom vzťahu medzi príbuznými chemickými štruktúrami a ich biologickou aktivitou. Pomocou nich sa predpovedajú niektoré vlastnosti látky. Správne aplikovaná matematická štatistika dokáže určiť pravdepodobnosť, s akou sa približujú vypočítané výsledky k predpokladaným virtuálnym hodnotám získaným z výsledkov toxikologických testov na zvieratách. Tieto sa získajú na základe porovnávania počítačovej hodnoty so sériou podobných zlúčenín v databáze. Po vyjadrení pravdepodobnosti sa rozho­duje, či stačia výsledky tohto skríningu, alebo sa majú doplniť aj testom na zvieratách.

V rámci hodnotenia na karcinogénnosť sa vykonali, napr. v USA, aj štúdie zamerané na transfer výsledkov na človeka z pokusov na zvieratách (1). Z pohľadu predik­cie rizika 20 možných karcinogénov podľa ich reálnych príjmov z priemernej dennej stravy človeka vychádzala pravdepodobnosť výskytu tumorov z cudzo­rodých látok v potravinách u 6 z desaťmilionóv osôb (6x10-7).

Z publikácií IARC (International Agency for Research of Cancer) je známe, že z karcinogénov deklarovaných ako dokázaných pre človeka prichádza do úvahy približne 10 kontaminantov (10). Z potravinárskych adi­tív sú niektoré zaradené do skupiny pravdepodobných alebo možných karcinogénov. Je známe, že karcino­génnymi pre človeka okrem aflatoxínov boli vyhlásené chemické látky na základe epidemiologických štúdií pracovného lekárstva teda nie po prívode gastro­intestinálnou cestou človeka, čo platí aj pre niektoré azofarbivá profesionálnou expozíciou v pracovnom prostredí. Pri aflatoxínoch sa karcinogénnosť potvrdila u rôznych druhov živočíchov. Je vhodné ešte spomenúť, že spomedzi označených karcinogénov z populárneho letáku o „ečkach“ sa iba jedno farbivo nachádza na pozitívnom zozname, ale len ako pravdepodobný karcinogén. Toto farbivo však nikdy nebolo povolené u nás ani v Európskej únii. Azofarbivo maslová žltá a iné v tuku rozpustné farbivá z tejto skupiny sa používali u nás do roku 1959 v margaríne (7), odvtedy sú však nepovolené pre potraviny všeobecne v celej Európe.

Všetky axiómy odhadu rizika dokazujú, že na správny odhad nestačí ani klasická toxikológia, ktorá sa prednáša v rámci pracovného lekárstva, ani farmako­logická toxikológia. V prípade posudzovania toxicity látok v pracovnom prostredí ide o prívod inhalačný alebo subkutánny a len vzácne gastrointestinálny, potreb­ný na posudzovanie cudzorodých látok v potravinách. Vo farmakológii, i keď je aplikácia látok tráviacim traktom, vždy ide o individuálne podávanie lieku pod lekárskym dozorom, nie o podávanie celej ľudskej po­pulácii nekontrolovane. Na podoprenie týchto konšta­tovaní dovolíme si uviesť niekoľko príkladov z praxe.

Pred viac ako polstoročím sa oslavovalo nahradenie mimoriadne toxických organofosfátov (známych aj ako bojových látok) s „netoxickým“ DDT v agrochémii. Nahradilo sa aj ako plnidlo do PVC trikrezylfosfát (s vysokou akútnou toxicitou) „netoxickým“ dimetyl­ftalá­tom. Stalo sa to podľa vtedajších poznatkov o inherent­ných vlastnostiach látok. Dnes však vieme, že to boli omyly, pretože podľa ekotoxických vlastností nahrá­dzajúce látky prinášajú oveľa väčšie riziko pre populáciu človeka, ako prinášali pôvodné.

Podľa inherentných vlastností kyseliny chlóro­vodí­kovej, octovej a fosforečnej sú všetky kategorizované ako žieraviny. Pritom sa zriedené do určitých koncentrácií dlhodobo používajú, napr. ako ocot, alebo sa pridávajú do nealkoholických a energetických nápojov (Coca-cola), resp. sa používajú na úpravu pH v potravinách vrátane detskej výživy alebo na konzerváciu potravín. Teda zásadu „Dávka robí jed“ ešte väčšmi podtrhuje prítomnosť kyseliny chlorovodíkovej v našich žalúd­koch.

Omyly môžu nastať aj nesprávnou interpretácou škodlivosti pri porovnávaní rizika a úžitku. Napr. odho­várajú nášho konzumenta od jedenia morských rýb, pretože sú kontaminované ortuťou alebo inými kovmi, polychlórovanými bifenylmi (PCB) a pod. Neuvedomujú si, že v našich podmienkach pri mizivom konzume rýb neprevláda riziko nad úžitkom, obzvlášť keď sú v tolero­vaných koncentráciách. Takáto rada na zníženie kon­zumu rýb by obstála pre Grónsko, Island alebo Nór­sko.

Úvaha „cost-benefit“ je frekventovanejšia pri posu­dzovaní potravinárskych aditív. Najvýraznejšia prevaha benefitu je pri konzervačných látkach a antioxidantoch. Osobitné postavenie majú syntetické sladidlá, ktoré sú užitočné pre diabetikov a obéznych ľudí. Pre zdravých ľudí a najmä pre deti neprinášajú viacej benefitu ako rizika, keďže sú to možné karcinogény. Z týchto dôvodov toxikológovia odporúčajú ich kombinovanie v potravinách čím sa výrazne znižuje pravdepodobnosť rizika. Vyhovuje to aj výrobcom z hľadiska chuťových vlastností sladidiel. Spomedzi aditív prinášajú najmenej benefitu potravinárske farbivá, i keď by bez nich konzument ťažko akceptoval bezfarebné cukríky alebo šedobiely margarín.

O škodlivosti najužitočnejších aditív konzervačných látok letáky s obľubou informujú o tzv. „ečkach“, ale aj niektorí „odborníci na zdravú výživu“. Pri najviac kritizovaných derivátoch kyseliny benzoovej treba brať do úvahy okolnosť, že sa vyskytujú aj v prírode, napr. v bobuľovitých druhoch ovocia, a že sú prítomné bez pridania aj v kyslomliečnych produktoch ako výsledok prirodzenej fermentácie.

Osobitné hodnotenie si vyžaduje oxid siričitý. Jeho škodlivosť v ovzduší je evidentná, ináč ho hodnotíme ako konzervačnú látku vo víne, kde v závislosti od množstva konzumu možno diskutovať o riziku kon­kurenčne s prítomným alkoholom. Najdiskutabilnejšími sú jeho aplikácie ako bielidla v sušenom ovocí a v ze­miakových výrobkoch. Tam môže znamenať riziko, najmä pre deti, ak prepočítame priemernú spotrebu a porovnáme ju s hodnotou prijateľnej dennej dávky. Dusitany, i keď spomedzi potravinárskych aditív s kon­zervačným účinkom sú najrizikovejšie z hľadiska pre­vencie proti botulotoxínu, ktorý produkuje Clostridium botulinum, sú však zatiaľ nenahraditeľné. Ich používanie v mäsovom priemysle prináša úžitok aj z hľadiska zachovania farby mäsových výrobkov. Riziko sa snaží zdravotníctvo znižovať regulovaním množstva v potra­vine a paralelným pridávaním antioxidantu kyseliny askorbovej.

Dôležitý je v ekotoxikológii aj rozvoj fyzikálno-che­mických metód analýzy. Honba za mikromnožstvami priniesla aj nové problémy, Nedetegovateľné množstvá v minulosti, teda bývalé analytické nuly, stali sa vy­jadriteľnými číslami, teda reálnym obsahom. Poly­chlórované bifenyly (PCB) sa napr. určite vyskytovali aj v potravinovom reťazci, odkedy máme elektrotechnický priemysel, ale dokázať a stanoviť ich môžeme iba dnešnými mikrometódami.

Mikroanalytika umožnila aj hlbšie skúmanie riziko­vých látok vznikajúcich počas technologických procesov vrátane kuchynskej prípravy pokrmov. Medzi také látky patria tzv. procesné kontaminanty, ako napr. propán­dioly v sójovej omáčke, akrylamid v zemiakových lu­pienkoch či pečenom mäse, nitrozamíny alebo biogén­ne amíny v rôznych potravinách, najmä v mä­sových výrobkoch. Do tejto skupiny možno zaradiť aj počas výroby či kuchynskej prípravy pokrmov vznika­júce oxidačné produkty lipidov. Všetky tieto vznikajúce kontaminanty sú podozrivé z hľadiska karcinogénnosti alebo ako prekurzory karcinogénnosti. Úlohou výskumu v chémii potravín je v tejto oblasti hľadať optimálne postupy vo výrobe na minimalizáciu ich vzniku.

K ekotoxickému odhadu rizika z chemizácie potra­vinového reťazce je potrebná spolupráca s agrochemik­mi a technológmi potravinárskeho priemyslu, ako aj s potravinárskymi chemikmi analytikmi. Pritom netreba zanedbať ani využitie poznatkov z farmakológie, klasic­kej toxikológie a výživy.

Iné možnosti na odhad rizika ako interpretovať výsledky z pokusov na zvieratách a zvážiť možnosti rizika v konfrontácii s úžitkom z používania látky v po­travinách neexistujú. Pri posudzovaní kontaminantov ide zväčša o minimalizáciu obsahu ich rezíduí. Spolu s Rosivalom (6) desiatky rokov poukazujeme na potrebu hygienicko-toxikologického zamerania v tejto oblasti. Podľa toho otázka neznie tak, či je látka škodlivá, ale tak, či je látka škodlivá alebo riziková v danej expozícii v danom množstve, v danom prostredí a v danom prívode do ľudského organizmu.

Záver

Prezentácia poznatkov v článku umožňuje konšta­tovať, že iba systémový prístup analýzy nebezpečenstva a rizika pre ľudský organizmus umožňuje objektívnu predikciu o škodlivosti látky v danej aplikácii. Tento postup pre posúdenie látok sa aplikuje po uplatnení bezpečnostných faktorov na úrovni medzinárodných vedeckých organizácií za účasti Svetovej zdravotníckej organizácie a dáva vedecké podklady pre rozhodnutie na ich povolenie alebo zákaz vo výrobe potravín. Pre kontaminujúce látky z environmentálneho prostredia alebo vznikajúce počas technológie výroby potravín sa na týchto vedeckých fórach odporúčajú, resp. normujú opatrenia na ich minimalizáciu. Pokusy na zvieratách alebo údaje o toxicite známe z farmakológie alebo z pracovného lekárstva sú iba jedným z podkladov slúžiacich pre ekotoxikologickú analýzu v potravinovom reťazci. Rezolútne zaujať stanovisko o škodlivosti látky iba na základe jedného z uvedených poznatkov alebo na základe inherentnej vlastnosti látky je zavádzajúce a vyvoláva dezorientáciu spotrebiteľov.

Literatúra

1.    GAYLOR, D.W., AXELRAD, J.A.,. BROWN, R.P., CAVAGNARO, J.A., CYR, W.H., HULEBAK, K.L., LORENTZEN, R.J., MILLER, M.A., MULLIGAN, L.T., SCHWETZ, B.A.: Health risk assessment practices in the U.S. Food and Drug Administration. Regulatory Toxicol Pharmacol, 26, 1997 s. 307-321.
2.    KAJABA, I., SZOKOLAYIOVÁ, J., SZOKOLAY, A., MAĎARIČ, A.: Odhad rizika z cudzorodých látok a nutrientov. Zborník referátov z XXI. vedeckej konferencie „Cudzorodé látky v požívatinách. Bratislava: STU, Fakulta chemickej a potravinárskej technológie, 2007, s. 12-21.
3.    McKINNEY, Y.D., RICHARD, A., WALLER, CH., NEWMAN, M.C., GERBERICK, F.: The practice of structure activity relationships in toxicology. Toxicol Sci, 56, 2000, č. 1, s. 8-17.
4.    MUCHA, V. a kol.: Hygiena I. Bratislava: SAV, 1971, s. 1-9.
5.    RENWICK, A.G.: Data derived safety factors for the evaluation of food additives and environmental contaminants. Food Additiv Contamin, 10, 1993, s. 275-305.
6.    ROSIVAL, L., SZOKOLAY, A. a kol.: Cudzorodé látky v požívatinách. Martin: Osveta, 1983, 611 s.
7.    SZOKOLAY, A., MALKUS, Z.: Hygienická problematika farbív používaných v potravinárstve. Praha: Státní zdravotnické nakladatelství, 1966, s. 42-43.
8.    SZOKOLAY, A., TRUSKOVÁ, I.: Odhad rizika a úžitku pri posudzovaní prídavných a kontaminujúcich látok v požívatinách. Bulletin potravinárskeho výskumu, 356, 1995, č. 1-2, s. 45-50.
9.    WHO/FAO: Application of risk analysis to food standards issues. Report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation. Ženeva: WHO, 1995, 39 s.
10.    WHO: Evaluation of carcinogenic risk to humans. IARC monographs, 1-42, suppl. 7, 1987, s. 40-47.

Ecotoxic risk analysis in food chain

Iveta TRUSKOVÁ, Alexander SZOKOLAY, Jana SZOKOLAYOVÁ
(Z Úradu verejného zdravotníctva Slovenskej republiky v Bratislave, riaditeľ doc. MUDr. I. Rovný, PhD., MPH, laboratória toxikologického skríningu Vedecko-výskumnej základne Slovenskej zdravotníckej univerzity, riaditeľ doc. MUDr. M. Gajdoš, CSc.)