Aspecte ale evaluării sănătății substanțelor și ingredientelor străine din alimente

JÜRG A. ZARN *, BARBARA E. ENGELI *
În plus față de ingredientele lor naturale, alimentele pe care le introducem pe piață pot conține și substanțe care intră în sau în alimente în timpul diferitelor etape de producție sau provin din mediu. Prin urmare, alimentele reflectă mediul și tehnologiile în care sau cu care sunt produse. Pentru a putea oferi alimente sigure pentru sănătate, fermierul trebuie să aibă zone de cultivare impecabile și să poată utiliza materiale auxiliare testate cu atenție, cum ar fi pesticide și îngrășăminte. Ulterior, totuși, industria de prelucrare, industria de ambalare și transport, precum și comerțul cu amănuntul trebuie să aibă tehnologii adecvate, astfel încât alimentele inițial sigure să nu fie contaminate inutil cu substanțe străine după aceea. De-a lungul acestui lanț alimentar, de la producător la consumator, autoritățile cantonale și federale evaluează tehnologiile și substanțele utilizate, monitorizează siguranța alimentelor și conformitatea cu reglementările relevante și sfătuiesc părțile implicate la fiecare nivel.

Substanțe din alimente
În principiu, substanțele din alimente pot fi împărțite aproximativ în ingrediente și substanțe străine. Ingredientele sunt componente naturale ale alimentelor și pot avea efecte asupra sănătății dorite (de exemplu, vitamine și minerale) sau nedorite (de exemplu, furocumarine, amine biogene, glicozide cianogene), în funcție de doză. Materiile străine pot fi subdivizate în continuare în: • Reziduuri din utilizarea prevăzută-
substanțe destinate producției de alimente (de exemplu, pesticide, medicamente veterinare) • Aditivi pentru a influența proprietățile alimentelor (de exemplu, îndulcitori, coloranți)
* Biroul federal pentru siguranță alimentară și veterinar, Berna

Substanțe cum ar fi acrilamida, furanul, hidrocarburile policiclice aromatice) • Migrații: substanțe care migrează din materialul de ambalare (de exemplu, bisfenol A, uleiuri minerale) • Contaminanți de mediu de origine antropică (de exemplu dioxine/PCB, ignifugi bromurați) și de origine naturală (de exemplu, micotoxine, anumite metale grele) . Această clasificare se bazează în primul rând pe originea substanțelor și inițial - precum și originea lor (naturală sau sintetică) - nu spune nimic despre proprietățile lor chimice, biologice și toxicologice. În plus față de pesticidele sintetice, există și unele care aparțin fitonutrienților naturali (de exemplu, alfa-pinen, d-carvonă, giberelină). Aditivii sunt adesea substanțe naturale, cum ar fi E100 (curcumina), E960 (steviol glicozid) sau E210 (acid benzoic) (1). Subprodusele procesate nu trebuie să fie doar-

țesături dorite. La încălzirea alimentelor, reacțiile variate ale lui Maillard pot avea ca rezultat și substanțe foarte aromate, care fac ca un aliment să fie tipic din punct de vedere al gustului (de exemplu, aroma cărnii prăjite, a pâinii etc.). Varietatea enormă de substanțe chimice din alimentele noastre (probabil câteva zeci de mii) lasă un decalaj fără goluri-
Abrevieri
ADI, aport zilnic acceptabil; ALARA, cât se poate de rezonabil; ARfD, doză de referință acută; BMD, cutie de referință; BMDL, interval de încredere mai scăzut al dozei de referință; BMDU, Benchmark Dose Interval de încredere superior; HBGV, Valoare de orientare bazată pe sănătate; LOAEL, cel mai scăzut nivel de efect advers observat; MOE, Marja de expunere; NOAEL, niciun nivel de efect advers observat; POD, punctul de plecare; SF, factor de siguranță; TDI, aport zilnic tolerabil; TTC, prag de îngrijorare toxicologică.

Caseta 1: Ecuația de bază pentru obținerea unui HBGV (2):
HBGV (ADI, ARfD, TDI și altele) = POD (NOAEL sau valoare de la BMD): SF

Figura 1: Relația doză-efect, conceptul NOAEL, BMD și MOE. Punctele reprezintă rezultatele medii ale măsurătorii (cu abaterea standard asociată) unui studiu virtual pe animale cu patru doze. Linia continuă reprezintă cel mai potrivit model matematic (BMD) pentru rezultatele măsurătorii, linia punctată inferioară (BMDL) și superioară (BMDU) asociate Intervale de încredere. NOAEL reprezintă doza care nu se distinge statistic de grupul martor (0 mg/kg greutate corporală), iar LOAEL cea mai mică doză la care efectul este statistic semnificativ diferit de grupul martor. 10% este potența specificată pentru care doza (BMDL10%) este determinată din curba BMDL, ceea ce duce la o dimensiune a efectului de 10%. Prin împărțirea NOAEL sau BMDL10% la un factor de siguranță (SF, de obicei 100), se determină doza (HBGV) considerată acceptabilă pentru oameni. În cazul substanțelor mutagene, expunerea umană trebuie să fie cu cel puțin un factor de 10.000 (MOE) mai mic decât BMDL10%.

sub care nu sunt de așteptat efecte. Cu toate acestea, corectitudinea acestor ipoteze nu poate fi dovedită biologic. Cu toate acestea, deceniile de efectuare a testelor de substanță folosind aceste ipoteze de bază au generat o cantitate mare de date care oferă retroactiv dovezi că ipotezele sunt în esență corecte. În plus, este plauzibil să se presupună și, în unele cazuri, s-a demonstrat și experimental, că propriile mecanisme de protecție ale organismului pot preveni consecințele asupra sănătății ale unor doze foarte mici. Ficatul cu enzimele sale de detoxifiere joacă un rol central aici.
Date bune: conceptul NOAEL/ADI sau BMD

nu este permisă verificarea sănătății tuturor substanțelor. De aceea, autoritățile - împreună cu industria - se concentrează în principal pe substanțe care au fost sintetizate sau izolate recent și care pot intra în contact cu produsele alimentare. Acest lucru înseamnă că proporția substanțelor străine (cu excepții) a fost relativ bine clarificată din punct de vedere toxicologic, în timp ce pentru un număr mare de ingrediente sunt disponibile doar date foarte rudimentare sau nu există date privind efectele asupra sănătății.
Principii de evaluare a riscurilor chimice
Scopul unei evaluări a riscului chimic este de a determina cât de mare este expunerea la o substanță sau absorbția unei substanțe în raport cu potența sa toxică. Dacă expunerea este mică în raport cu potența toxică, expunerea la alimentele afectate este evaluată ca fiind acceptabilă. Principiile evaluării riscurilor chimice sunt în mare măsură armonizate la nivel mondial (2) și sunt utilizate de autoritățile naționale

precum și utilizat de Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară (EFSA) și Organizația Mondială a Sănătății (OMS).
Derivarea valorilor de referință bazate pe sănătate Sunt făcute mai multe ipoteze pentru testarea toxicologică a substanțelor de către autorități. Pe de o parte, există relații specifice, în mare parte în creștere monotonică, a dozei-efect pentru substanțe, adică efectele sunt mai puternice la doze mai mari decât la cele mai mici. Pe de altă parte, faptul că aceste relații doză-răspuns pot fi, în principiu, înregistrate cu studii pe animale de laborator (reprezentative pentru oameni) prin administrarea unor doze crescânde de substanță care urmează să fie examinată mai multor grupuri de animale de laborator. Aceasta presupune că animalele de laborator și oamenii reacționează similar, adică efecte similare sunt produse într-o măsură similară la o doză similară. De asemenea, se presupune că există o doză de prag toxicologic pentru marea majoritate a substanțelor-

Presupunând existența unei doze de prag toxicologic, cea mai mare doză fără un efect negativ semnificativ statistic poate fi identificată în experimentele pe animale, cunoscut sub numele de NOAEL (Fără nivel observat de efect advers) (Figura 1). Următoarea doză mai mare care produce un efect semnificativ statistic se numește LOAEL (cel mai mic nivel observat al efectelor adverse). Relația doză-răspuns poate fi, de asemenea, modelată matematic folosind datele experimentale. Această procedură este rezumată ca un concept de model de dozare de referință (DMO) (3). Se caută o funcție matematică (cu intervale de încredere) care se potrivește cu datele experimentale cât mai aproape posibil (BMD). Din această relație modelată doză-efect (sau preferabil intervalul său de încredere mai scăzut; BMDL), poate fi apoi derivată doza care produce o dimensiune a efectului predeterminată (adesea dimensiunea efectului de 10% este specificată ca standard). Atât conceptul NOAEL, cât și conceptul BMD oferă o doză care poate fi utilizată ca punct de plecare

datele sunt întotdeauna valori aproximative care sunt supuse incertitudinilor și variabilităților, indiferent dacă substanțele analizate sunt substanțe nutritive sau contaminanți. Același lucru se aplică ipotezelor de consum pentru alimente. De exemplu, nu toți oamenii din populație mănâncă mere cu o frecvență comparabilă, iar dacă mănâncă mere, probabil și în cantități diferite. O mare varietate de scenarii de expunere poate fi derivată din distribuția frecvenței consumului și a cantităților consumate. Cu toate acestea, în practică, se limitează de obicei la cantități frecvente și ridicate de consum pe de o parte și la cantități de consum medii față de populație pe de altă parte.
Evaluarea riscului După obținerea unui HBGV și estimarea expunerii, riscul are loc-

Caseta 2: Ecuația de bază a evaluării riscului (2):

evaluare. În cazul în care coeficientul de HBGV și expunerea este mai mare de 1, nu este de așteptat niciun risc inacceptabil conform ipotezelor făcute. Dacă este mai mică de 1, adică dacă expunerea depășește HBGV, siguranța alimentelor în cauză nu mai este garantată. Prin compararea HBGV cu expunerea, evaluarea riscului permite o declarație cantitativă clară cu privire la faptul dacă concentrațiile de substanțe străine găsite sunt sau nu problematice. Cu toate acestea, afirmațiile de mai sus arată, de asemenea, că această afirmație este valabilă numai în baza ipotezelor făcute care conțin incertitudini.

Percepția riscului
Acceptarea riscurilor din diferite origini poate varia foarte mult. Se pare că există o tendință în rândul consumatorilor de a evalua riscurile cauzate de substanțele care apar în mod natural în alimente și comportamentul propriu de consum la fel de scăzut, iar cele din substanțele sintetice sunt deosebit de problematice (11). Acest lucru se poate datora faptului că „natural” este în mare parte asociat cu proprietăți pozitive, în timp ce „sintetic” tinde să aibă conotații negative. Poate că acesta este rezultatul faptului că societatea a învățat să folosească sinteticul doar de aproximativ 100 de ani

Clasa de azoli la mamifere influențează hormonii sexuali (15), cu consecințe negative asupra dezvoltării organelor sexuale. În cazul insecticidelor din grupul organofosfaților și carbamaților, există, de asemenea, o anumită suprapunere între mecanismul de acțiune vizat la insectă și mecanismul toxicologic la om. La insecte, organofosfații și carbamații vizează acetilcolinesteraza, care joacă un rol central în sistemul nervos la om și la insecte. Aceste substanțe sunt cele mai toxice dintre pesticide și, prin urmare, au, în medie, un ADI mai scăzut decât erbicidele și fungicidele. Rezumate detaliate privind toxicologia ingredientelor active individuale din pesticide sunt disponibile de la EFSA și OMS, printre altele (16, 17). Pesticidele pot apărea ca reziduuri în alimente, dar au fost foarte bine cercetate toxicologic.

Concentrațiile maxime sunt de obicei stabilite mult mai mici decât ar fi necesar din punct de vedere toxicologic, iar respectarea valorilor maxime statutare este verificată continuu. Din aceste motive, reziduurile de pesticide sunt clasificate ca inofensive pentru sănătate dacă pesticidele sunt utilizate în conformitate cu reglementările.
Substanțe naturale și subproduse de proces Pe lângă carbohidrați, proteine, grăsimi și vitamine, plantele formează așa-numitele substanțe vegetale secundare, care servesc drept protecție împotriva insectelor și atacurilor microbiene, ca culoare și parfum, pentru a atrage insectele polenizatoare sau ca protecție împotriva luminii UV. Reprezentanții tipici sunt alcaloizii, uleiurile esențiale, flavonoidele și multe altele. Deși apar adesea în cantități mici, unele dintre ele sunt și vor fi substanțe biologic foarte active

ingerat natural de oameni cu alimente. Unii reprezentanți sunt folosiți pentru a arăta mâncărurile sau pentru a promova sănătatea (de exemplu, flavonoizii ca antioxidanți, fitosteroli/fitostanoli pentru a menține nivelurile normale de colesterol din sânge). Altele, pe de altă parte, duc la otrăvire la om chiar și în cantități mici (de exemplu, cianură de hidrogen, nicotină, alcaloizi pirrolizidinici) sau - administrate în cantități mari - sunt cancerigene în experimente pe animale (de exemplu, estragol și metileugenol în busuioc, estragol în semințe de fenicul, alcaloizi pirrolizidinici). În cele ce urmează, potențialul toxic al alcaloizilor de estragol și pirrolizidină va fi rezumat pe scurt ca o selecție dintr-un număr mare de exemple posibile. Marja de expunere a estragolului dăunător genetic și cancerigen găsit în semințele de fenicul este

Rații destinate utilizării ca suplimente alimentare, bazate pe studii de caz reale, la cererea EFSA. Jurnalul EFSA 7. 19. Kast C și colab. Analiza mierilor elvețiene pentru alcaloizi pirrolizidinici. Journal of Apicultural Research 2014. 53: 75-83. 20. BfR, 2013. Alcaloizi pirrolizidinici din ceaiuri din plante și ceaiuri. Declarația BfR. 21. EFSA, 2011. Aviz științific privind alcaloizii pirrolizidinici din alimente și furaje. EFSA Journal 9: 2406. 22. Abdel-Rahman A și colab. Siguranța și reglementarea produselor naturale utilizate ca alimente și ingrediente alimentare. Toxicol Sci 2011. 123: 333-348. 23. Pittler M și colab. Evenimente adverse ale suplimentelor alimentare pe bază de plante pentru reducerea greutății corporale: revizuire sistematică. Obes Rev 2005. 6: 93-111. 24. Stickel F și colab. Revizuirea leziunilor hepatice asociate cu suplimentele alimentare. Liver Int 2011. 31: 595-605.