Алюминий: оценка риска для здоровья потребителей при поступлении с пищевыми продуктами

Следует также отметить факт того, что в норме алюминий практически не содержится в организме человека. Однако в последнее десятилетие выявлены различные токсичные эффекты воздействия алюминия на организм человека, которые обусловливают риск развития различных заболеваний.

Целью данной работы является оценка рисков для здоровья человека алюминия, а также обоснование мер по снижению уровня его потребления в составе пищевых продуктов.

Исследования показали, что биодоступность различных соединений алюминия, содержащихся в воде, составляет 0,3 %, в пищевых продуктах – 0,1 %. При уровне потребления алюминия 15 мг/сут с мочой выводится 0,025 мг. При этом только 5 % алюминия аккумулируется тканями организма, около половины этого количества оседает в костной ткани. Алюминий также содержится в коже, в тканях нижнего отдела желудочно-кишечного тракта, лимфоузлах, надпочечниках, паращитовидной железе и большинстве внутренних органов человека. Проведенные на крысах эксперименты показали, что аккумуляция алюминия, поступающего с пищей, намного более выражена в поджелудочной железе, печени, костях и почках, в меньшей степени – в мозге, мышечной ткани, сердце и легких. Имеются сообщения о том, что алюминий может преодолевать плацентарный барьер [5].

В плазме крови 90 % алюминия (Al 3+ ) связывается с трансферрином и около 10 % с цитратами. Отмечено, что уровень содержания железа в организме снижается при увеличении концентрации алюминия в тканях. Дефицит кальция и магния способствует накоплению алюминия в тканях мозга и костей [5, 33].

В экспериментах, проведенных на различных животных, средняя летальная доза (ЛД 50 ) соединений алюминия составила от нескольких сот до 1000 мг/кг массы тела (в пересчете на алюминий). В соответствии с данными различных исследований, наименьшая доза алюминия, вызывающая наблюдаемые негативные явления в организме крыс (LOEL), составляла 75–80 мг/кг массы тела в сутки [5].

Алюминий оказывает негативное влияние на почки (вызывает их гидронефротическую трансформацию, расширение мочевых протоков, затруднение в мочеиспускании и/или образование камней). В соответствии с проведенными недавно in vitro экспериментами, он в больших концентрациях оказывает генотоксическое действие на хромосомы бактериальных клеток и клетки теплокровных животных. Установлено, что при введении в высоких дозах ряд соединений алюминия может потенциально оказывать негативное действие на репродуктивную систему собак и обладать нейротоксичностью у мышей и крыс [5, 11, 31].

В экспериментах in vitro , проведенных с использованием Salmonella typhimurium , возможность оказания мутагенного эффекта при воздействии алюминия не выявлена [9]. Высокие дозы соединений алюминия, вводимые через зонд внутрижелудочно, показали возможность развития эмбриотоксического эффекта у мышей и крыс, выражающегося в уменьшении массы плода и веса детенышей при рождении, задержке оссификации костной ткани новорожденных [5, 31]. Исследования, проводимые на самках крыс, получавших хлорид алюминия через зонд, выявили его фетотоксичность [4, 5, 11].

Растворимые соединения алюминия продемонстрировали репродуктивную токсичность. Они могут вызывать гистопатологические изменения в семенниках и отрицательным образом влиять на продолжительность беременности, способствуют повышению смертности плодов детенышей, снижению динамики их роста, задержке развития и нарушению развития нервной системы. Тем не менее было сообщено, что токсичность алюминия при введении перорально в большей степени зависит от вида соединения алюминия и наличия органических соединений в пище, которые влияют на его биодоступность [4].

Результаты ряда исследований показали, что потребление алюминия с питьевой водой может способствовать развитию слабоумия и синдрома Альцгеймера [10–12, 28]. Данное воздействие может объясняться тем, что соли алюминия способствуют активации воспалительных цитокинов в головном мозге [15].

Алюминий может вызвать аллергический дерматит [19]. Однако не было ни одного сообщения об аллергенности алюминия при его поступлении в организм с пищей.

В числе эффектов, возможно, связанных с воздействием наночастиц оксида алюминия, вводимых внутрижелудочно через зонд растущим крысам-самцам линии Вистар ежедневно на протяжении 28 дней в дозе 1 или 100 мг/кг, отмечено снижение относительной массы печени и легких, уровня небелковых тиолов печени, изменение активности изоформы CYP1A1 цитохрома Р450 печени и глутатионредуктазы эритроцитов, повышение уровня диеновых конъюгатов полиненасыщенных жирных кислот в плазме крови. Указанные сдвиги биохимических показателей были небольшими по абсолютной величине, укладывались в естественные вариации биологической нормы или не демонстрировали определенной зависимости от дозы вводимых наночастиц. Вместе с тем, по мнению авторов, с учетом большой значимости данного наноматериала как потенциального загрязнителя окружающей среды и пищевых продуктов, исследования его возможной токсичности должны быть продолжены в условиях введения низких доз (1 мг/кг и менее) на протяжении длительного времени [1].

Объединенным экспертным комитетом ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) неоднократно проводились оценки безопасности алюминия при его поступлении в организм из всех возможных источников. В соответствии с данными оценками JECFA в 1988 г. установлен условно-переносимый уровень потребления алюминия (provisional tolerable weekly intake – PTWI), который составил 0–7 мг/кг массы тела в неделю. С учетом токсикологических данных, полученных в 2007 г., определен новый показатель PTWI – 0–1 мг/кг массы тела взрослого человека за неделю [4]. Пересмотр оценки алюминия при поступлении его в организм человека из всех источников, проведенный в 2011 г., позволил установить JECFA новый уровень безопасного недельного потребления – PTWI равен

0–2,0 мг/кг массы тела в пересчете на алюминий [11]. Таким образом, установленный допустимый уровень поступления алюминия для человека со средней массой тела 60 кг составляет 120 мг за неделю. Данный уровень PTWI не может быть использован по отношению к детям в возрасте до 1 года, так как их метаболические функции и возможности экскреции чужеродных веществ почками развиты не полностью [10]. В 2011 г. Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) установило переносимый уровень поступления алюминия в организм (TWI), который составил 1 мг/кг массы тела [31].

Оценка уровня потребления алюминия с пищевыми продуктами. В соответствии с проведенными в 2008 г. Европейским союзом исследованиями потребление алюминия с пищей составляет от 1,6 до 13,0 мг алюминия/сут. Эти значения соответствуют 0,2–1,5 мг/кг в неделю при массе тела взрослого человека 60 кг. Разница поступления алюминия с пищей зависит от места проживания, состава почвы, индивидуальных пищевых привычек, уровня содержания в пищевых продуктах алюминийсодержащих пищевых добавок. Значительную роль в данном случае играет масса тела человека. Потребление алюминия с питьевой водой составляет менее 0,4 мг/сут.

Исследования, проведенные в ФРГ, Франции, Великобритании, Ирландии и Испании, показали, что большая часть необработанных пищевых продуктов содержит алюминий в количестве 5–7 мг/кг [10, 11, 18, 22, 33]. Более высокие концентрации алюминия (от 5 до 10 мг/кг) отмечаются в хлебе, кондитерских хлебобулочных изделиях, некоторых овощах (шпинате, редисе, салате латук, маш-салате), грибах, глазированных фруктах, молочных составных продуктах, вареных колбасах, субпродуктах, морепродуктах. Наибольшее содержание алюминия обнаружено в листовом и пакетированном чае, травах, какао и какао-продуктах, специях [31].

Известно, что алюминий в пищевые продукты поступает из различных объектов окружающей среды, а также в результате внесения в пищу алюминийсодержащих пищевых ингредиентов, например пищевых добавок, или в процессе ее изготовления, упаковывания, хранения в результате контактирования с различными алюминийсодержащими материалами и оборудованием [7, 11, 18, 22, 33].

Наибольшее поступление алюминия для 97,5 % потребителей составило 0,4 мг/кг массы тела в неделю во Франции и 0,94 мг/кг массы тела в неделю в Великобритании. Для людей старшего возраста наибольшее потребление алюминия с пищей отмечено в Великобритании, которое составило 1,14 мг/кг массы тела в неделю [4, 31].

По оценкам Всемирной организации здравоохранения в среднем поступление алюминия в организм человека из всех возможных источников (вода, пищевые продукты, упаковка, воздух) составляет от 11 до 136 мг на человека в неделю. Для европейских стран этот показатель составляет 11 – 91 мг на человека в неделю.

В соответствии с оценкой EFSA, в зависимости от взятого в расчет сценария, потребление пяти алюминийсодержащих пищевых добавок (сульфат алюминия-аммония (E523): алюмофосфат натрия кислый (E 541); алюмосиликат натрия (E 554); алюмосиликат кальция (E 556); алюмосиликат (каолин) (E 559)) населением различных возрастных групп (дети младшего и школьного возраста, подростки, взрослое население, пожилые люди) составляет от 2,3 до 76,9 мг/кг массы тела за неделю в среднем и от 7,4 до 145,9 мг/кг массы тела за неделю для 95 % населения. В соответствии со вторым сценарием, предусматривающим большее потребление пищевых продуктов, в состав которых входят алюминийсодержащие пищевые добавки, эти значения составили: среднее потребление 18,6–156,2 мг/кг массы тела за неделю; потребление для 95 % выборки населения 5,3–286,8 мг/кг массы тела. Таким образом, было показано, что поступление алюминия в составе пищевых продуктов, содержащих пищевые добавки на основе алюминия, в различных возрастных группах намного превышает безопасный уровень его поступления из всех источников (TWI = 1 мг/кг массы тела), установленный EFSA, а также условно-переносимый уровень потребления алюминия за неделю (PTWI = 0–2,0 мг/кг массы тела), установленный JECFA [18].

Полученные другими авторами результаты подтверждают факт того, что дети, как правило, потребляют большее количество алюминия с пищей в рсчете на массу тела, чем взрослые, хотя эти данные несколько отличаются от полученных EFSA оценок. В соответствии с этими данными возможное потребление алюминия в 97,5 % случаев для детей во Франции составило для возраста 3–15 лет – 0,7 мг/кг массы тела в неделю, для дошкольников (1,5–4,5 года) – 2,3 мг/кг массы тела в неделю. В Великобрита- нии в 1988 г. потребление алюминия детьми 4–18 лет составило 1,7 мг/кг массы тела в неделю. В ФРГ 10 % детей в возрасте 5–8 лет получали алюминий с пищей в количестве большем, чем 0,38 мг/кг массы тела в неделю. Потенциальное потребление алюминия детьми в возрасте 0–3, 4–6, 7–9 и 10–12 месяцев в составе пищевых продуктов для детей составляет соответственно 0,1, 0,2, 0,43 и 0,78 мг/кг массы тела в неделю [4, 31]. Проведенные в Китае исследования показали, что средний уровень потребления алюминия для детей в Шэньчжэне составил 3,272 мг/кг массы тела в неделю, что выше установленного для взрослых людей значения PTWI = 2 мг/кг массы тела в неделю [7].

Исследования, проведенные в 2010 г., показали, что уровень получения алюминия с пищевыми продуктами, предназначенными для детей с 6 месяцев жизни, при условии их потребления в рекомендуемых количествах, является достаточно высоким. В соответствии с представленными данными потребление алюминия с различными продуктами, предназначенными для питания детей от 0 до 12 месяцев жизни, колебалось от 224 до 592 мкг/кг в сутки. Данные получены из расчета максимально рекомендованного количества потребления этих продуктов [32].

Проведенные в Испании исследования показали, что содержание алюминия в восстановленных детских продуктах на основе молока составило 0,24–0,69 мг/л, а на основе сои – 0,93 мг/л [25]. Полученные данные явились основанием для проведения дополнительной оценки потребления алюминия с этими пищевыми продуктами, которая составила для 3-месячных детей с весом 6,1 кг 0,2–0,6 мг/кг массы тела в неделю при использовании продуктов на молочной основе и 0,75 мг/кг массы тела в неделю – при использовании продуктов на основе сои. В случае высокого уровня потребления данные значения составили 0,3–0,9 и 1,1 мг/кг массы тела в неделю соответственно [31]. Данные о повышенном содержании алюминия в пищевых продуктах для детей (молочных продуктах, печенье, сухих зерновых завтраках, десертах, рыбе, фруктовом пюре, мясе, макаронных изделиях, сухарях, овощах) подтверждены целым рядом исследований [10, 13, 31].

Следует отметить, что алюминийсодержащие пищевые добавки не входят в перечень разрешенных для использования в пищевых продуктах для детей в соответствии с ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств» [3], стандартом Codex Alimentarius «Общий стандарт на пищевые добавки» Codex Stan № 192–1995 [20], Постановлением ЕС № 1333/2008 относительно использования пищевых добавок. Кроме того, Постановлением ЕС № 1333/2008 [27] запрещено использование алюминийсодержащих пищевых добавок при изготовлении ингредиентов для питания детей. Следовательно, алюминий попадает в продукты для детей из молока или другого сырья животного и растительного происхождения, в которое он может попасть с пищевыми добавками и при вскармливании животных с использованием алюминийсодержащих кормовых добавок, а также мигрировать из материалов, контактирующих с пищей. Это обстоятельство требует разработки специальных требований по содержанию алюминия в пищевых продуктах для детей.

Уровень миграции алюминия из контактирующих с пищевыми продуктами материалов. В норме поступление алюминия в пищу из контактирующих с пищей материалов является незначительным, так как алюминий и его сплавы устойчивы к коррозии. На воздухе металл, в результате его реакции с кислородом, очень быстро покрывается тонкой пленкой оксида алюминия (AL 2 O 3 ). Образующаяся пленка не имеет запаха и не смывается [14]. В нейтральной среде пленка оксида алюминия практически не растворима. Однако при рН пищи ниже 4,5 и выше 8,5 ее растворимость в значительной степени повышается [21], особенно при наличии поверхностных повреждений слоя оксида алюминия. Использование алюминиевой посуды в процессе приготовления и хранения пищи способствует повышению содержания алюминия в определенных видах пищевой продукции. Таким образом, алюминий может попасть в пищевые продукты из контактирующих с ним материалов. Поступлению ионов алюминия в пищу также способствует высокое содержание в ней поваренной соли (выше 3,5 % NaCl) [29].

При кипячении в алюминиевой кастрюле в течение 10–15 минут содержание алюминия в воде составляет примерно 1,5 мг/л. Это значение может варьироваться в зависимости от показателя кислотности воды и состава алюминиевого сплава [5, 21, 29]. Например, по данным [29] уровень миграции алюминия составил 5 мг/л воды.

Температура и время хранения также в значительной степени влияют на степень миграции алюминия из контактирующих с пищей материалов. Так, при использовании 3%-ной уксусной кислоты в качестве модельной среды уровень миграции алюминия в течение 24 ч был примерно в 10 раз выше при температуре 40 °С, чем при температуре 5 °С. При использовании алюминиевой фольги уровень миграции алюминия был менее 0,05 мг/дм2 при 5 °С, а при 40 °С – 96 мг/дм2 [8]. При приготовлении мяса в алюминиевой фольге содержание алюминия в конечном продукте возрастало в 5 раз (до 17,2 мг алюминия/кг продукта) [35].

Отмечен сочетанный эффект при воздействии температуры и рН при приготовлении пищевых продуктов. Так, при приготовлении рыбы без использования соли и виноградного уксуса содержание алюминия в пищевом продукте возрастало в 4 раза и достигало около 0,4 мг алюминия/кг продукта. В случае добавления к рыбе соли и уксуса содержание алюминия в пищевом продукте повышалось в 68 раз и достигало примерно 5 мг алюминия/кг готовой рыбы [26]. Проведенные позднее эксперименты подтвердили возможность миграции алюминия из алюминиевой фольги в процессе приготовления мяса. Поэтому было предложено проводить мониторинг содержания алюминия в запеченном мясе [23].

Таким образом, скорость миграции алюминия из контактирующих с пищей материалов зависит от нескольких факторов, таких, как продолжительность времени контактирования, температуры нагревания, химического состава продукции (ее рН, наличия в продукции органических кислот, соли и других ионов). Поэтому для хранения пищевых продуктов, содержащих большое количество соли, кислоты (например, солений, маринованных овощей, яблочного пюре, ревеня, томатного пюре, уксуса), использование упаковки, изготовленной на основе алюминия, не рекомендуется. Отмечено, что величина миграции алюминия в значительной степени зависит от геометрии материала или объекта и может достигать величин 60 мг/кг или 10 мг/дм2 [21, 29].

Предлагаемые меры по снижению уровня потребления алюминия с пищевыми продуктами. Полученные данные о токсичности алюминийсодержащих пищевых добавок и уровнях потребления алюминия с пищевыми продуктами явились основанием для исключения из перечня пищевых добавок, приведенного в «Общем стандарте по пищевым добавкам» (Codex Stan 192-1995), алюмосиликата калия

Е555 и бентонита Е558. Однако возможность превышения максимально допустимого уровня потребления алюминия при использовании пищевых добавок остается открытой. Поэтому на 46-й сессии Комитета Codex Alimentarius по пищевым добавкам – CCFA46 (Гонконг, Китай, 17–21 марта 2014 г.) Российской Федерацией был поднят вопрос о необходимости пересмотра использования алюминийсодержащих пищевых добавок, входящих в перечень разрешенных, для использования в пищевой промышленности. CCFA46 поддержал это предложение [30].

В соответствии с законодательством ЕС было принято решение об исключении из перечня разрешенных для использования в пищевой промышленности пищевых добавок: алюмосиликата натрия (Sodium Aluminosilicate) Е554, алюмосиликат калия (Potassium Aluminium Silicate) Е555, алюмосиликата кальция (Calcium Aluminium Silicate) Е556, бентонита (Bentonite) Е558, алюмосиликата (каолин) – Aluminium Silicate (Kaolin) Е559 [17, 27].

Таким образом, согласно требованиям «Общего стандарта по пищевым добавкам» (Codex Stan 192-1995) (с изменениями 2014 г.) [17], а также требованиям Постановления ЕС № 1333/2008 (с изменениями на 2015 г.) [27], предлагается исключить из перечня разрешенных для использования в пищевой промышленности, приведенного в Техническом регламенте Таможенного союза «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств» (ТР ТС 029/2012), следующие алюминийсодержащие пищевые добавки: алюмосиликат натрия (Е554), алюмосиликат калия (Е555), алюмосиликат кальция (Е556), бентонит (Е558), алюмосиликат (каолин) (Е559).

Несмотря на полученные данные о токсичности алюминия, Европейским агентством по безопасности пищевых продуктов (EFSA) было предложено установить максимально допустимый уровень миграции алюминия из контактирующих с пищей материалов на уровне 5 мг/л, так как, в соответствии с опубликованными данными, в настоящее время промышленность не может обеспечить уровень миграции алюминия и его сплавов меньше, чем 5 мг/кг (л) среды. Возможность решения вопроса об увеличении уровня миграции из контактирующих с пищей материалов будет рассматриваться Европейским союзом в течение 3 лет [24].

Следует также отметить что, согласно требованиям ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки», допустимый уровень миграции алюминия в модельные среды не должен превышать 0,5 мг/л [2]. Однако в соответствии с требованиями Технического регламента Таможенного союза «О безопасности упаковки» (ТР ТС 005/2011) для определения уровня миграции веществ из контактирующих материалов используются модельные среды, содержащие кислоты (молочную, уксусную кислоты), поваренную соль, этиловый спирт [2]. Таким образом, при использовании указанных видов модельных сред в соответствии с Техническим регламентом невозможно получить достоверные данные о миграции алюминия из материалов, контактирующих с пищей, так как все используемые виды сред достаточно агрессивны по отношению к алюминию и его сплавам. Поэтому с целью получения адекватных результатов анализов уровня миграции алюминия из контактирующих с пищей материалов необходимо использовать другие модельные среды. Так, в соответствии с Постановлением ЕС № 10/2011 [16] выбор модельной среды зависит от вида пищевого продукта, который, как предполагается, будет контактировать с алюминийсодержащими материалами или изделиями.

Выводы. Таким образом, с целью снижения уровня потребления алюминия с пищевыми продуктами является целесообразным:

– исключить из перечня приложения 2 Технического регламента Таможенного союза «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств» (ТР ТС 029/2012) пищевые добавки – алюмосиликат калия (Е555), бентонит (Е558), алюмосиликат натрия (Е554), алюмосиликата калия (Е555), алюмосиликат кальция (Е556), алюмосиликат (каолин) (Е559);

– разработать требования относительно содержания алюминия в пищевых продуктах, предназначенных для питания детей;

– получить данные о содержании алюминия в реализуемых на отечественном рынке пищевых продуктах и провести оценку рисков для здоровья потребителей.