Наноматериалы в пищевой продукции и ее упаковке: сравнительный анализ рисков и преимуществ

Файл статьи: 
Иконка PDF health-risk-analysis-2018-4-16.pdf
УДК: 
544.73: 613.2
DOI: 
10.21668/health.risk/2018.4.16
Авторы: 

И.В. Гмошинский, В.А. Шипелин, С.А. Хотимченко

Организация: 

Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи, Россия, 109240, г. Москва, Устьинский проезд, 2/14

Аннотация: 

Области применения наноматериалов (НМ) при производстве пищевой продукции включают нанодисперсные формы пищевых веществ, наноинкапсуляты и наномицелляты, пищевые добавки с улучшенными функциональными характеристиками, новые виды упаковочных материалов с повышенными газо-, фотобарьерными и антимикробными свойствами. Высокая химическая и каталитическая активность наночастиц (НЧ), их способность проникать через биологические барьеры и накапливаться в организме определяют наличие у многих НМ токсических свойств, которые необходимо учитывать при оценке безопасности указанных видов продукции. Приоритетными видами НМ, с точки зрения оценки рисков и перспективного гигиенического нормирования, являются НЧ серебра, НЧ аморфного диоксида кремния (аэросила), НЧ диоксида титана, углеродные нанотрубки. Результаты токсиколого-гигиенических исследований на лабораторных животных показали, что возможная допустимая суточная дозы НЧ диоксида кремния (SiO2), поступающих с пищей, составляет не более 1 мг/кг массы тела. Это делает актуальной проблему гигиенического нормирования и регуляции наноразмерного SiO2, используемого в качестве пищевой добавки. В основе разнообразных эффектов токсического действия НЧ серебра in vivo является дозированное высвобождение ими цитотоксичных ионов серебра (Ag+) под воздействием эндогенных окислителей в органах-мишенях (в первую очередь в печени). Признаки токсичности НЧ серебра отмечаются, начиная с дозы 1 мг/кг массы тела, и максимальная недействующая доза (NOAEL) может быть оценена как равная 0,1 мг/кг массы тела. По отношению к человеку с учетом введения поправочных коэффициентов безопасная доза НЧ серебра при пероральном поступлении и должна составить 70 мкг в сутки. Данная оценка совпадает с принятым в настоящее время в России верхним допустимым уровнем потребления серебра как химического элемента. НЧ диоксида титана и углеродные нанотрубки, рассматриваемые в перспективе как контаминанты пищевой продукции, создают риски для здоровья человека, требующие углубленной токсиколого-гигиенической оценки.

Ключевые слова: 
наночастицы, диоксид кремния, диоксид титана, углеродные нанотрубки, пищевые добавки, упаковка, оценка риска
Гмошинский И.В., Шипелин В.А., Хотимченко С.А. Наноматериалы в пищевой продукции и ее упаковке: сравнительный анализ рисков и преимуществ // Анализ риска здоровью. – 2018. – № 4. – С. 134–142. DOI: 10.21668/health.risk/2018.4.16
Список литературы: 
  1. Развитие системы оценки безопасности и контроля наноматериалов и нанотехнологий в Российской Федерации / Г.Г. Онищенко, В.А. Тутельян, И.В. Гмошинский, С.А. Хотимченко // Гигиена и санитария. – 2013. – № 1. – С. 4–11.
  2. Nanomaterials for products and application in agriculture, feed and food / R.J.B. Peters, H. Bouwmeester, S. Gottardo, V. Amenta, M. Arena, P. Brandhoff [et al.] // Trends Food Sci. Technol. – 2016. – Vol. 54. – P. 155–164.
  3. Современная законодательная, нормативная и методическая база в области обеспечения безопасности пищевой продукции в Российской Федерации / В.А. Тутельян, С.А. Хотимченко, И.В. Гмошинский, Н.В. Тышко, М.М. Гаппаров, А.К. Батурин [и др.] // Совет Федерации Федерального собрания Российской Федерации. Аналитический вестник. – 2013. – Vol. 500, № 16. – С. 33–46.
  4. Токсикологическая оценка наноструктурного диоксида кремния. I. Интегральные показатели, аддукты ДНК, уровень тиоловых соединений и апоптоз клеток печени / А.А. Шумакова, Е.А. Арианова, В.А. Шипелин, Ю.С. Сидорова, А.В. Селифанов, Э.Н. Трушина [и др.] // Вопросы питания. – 2014. – Т. 83, № 3. – С. 52–62.
  5. Silicon dioxide, amorphous [Электронный ресурс]. – URL: http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/jecfa_ad-ditives/docs/Monograph... (дата обращения: 16.01.2017).
  6. Subchronic toxicity study in rats orally exposed to nanostructured silica / M. Van der Zande, R.J. Vandebriel, M.J. Groot, E. Kramer, Z.E.H. Rivera, K. Rasmussen [et al.] // Part. Fibre. Toxicol. – 2014. – Vol. 11. – P. 8.
  7. Токсикологическая оценка наноструктурного диоксида кремния. III. Микроэкологические, гематологические показатели, состояние системы иммунитета / А.А. Шумакова, Н.Р. Ефимочкина, Л.П. Минаева, И.Б. Быкова, С.Ю. Ба-тищева, Ю.М. Маркова [и др.] // Вопросы питания. – 2015. – Т. 84, № 4. – С. 55–65.
  8. Влияние наночастиц диоксида кремния на морфологию внутренних органов у крыс при пероральном введении / Н.В. Зайцева, М.А. Землянова, В.Н. Звездин, А.А. Довбыш, И.В. Гмошинский, С.А. Хотимченко // Анализ риска здо-ровью. 2016. – № 4. – С. 80–93. DOI: 10.21668/health.risk/2016.4.10
  9. Titanium dioxide [Электронный ресурс] // World Health Organization. – URL: http://apps.who.int/food-additives-contaminants-jecfa-database/chemical.... (дата обращения: 16.01.2017).
  10. EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food (ANS) // EFSA Journal. – 2016. – Vol. 14, № 9. – P. 4545.
  11. Grey goo on the skin? Nanotechnology, cosmetic and sunscreen safety / G.J. Nohynek, J. Lademann, C. Ribaud, M.S. Roberts // Crit. Rev. Toxicol. – 2007. – Vol. 37, № 3. – P. 251–277. DOI: 10.1080/10408440601177780
  12. Induction of chronic inflammation in mice treated with titanium dioxide nanoparticles by intratracheal instillation / E.J. Park, J. Yoon, K. Choi, J. Yi, K. Park // Toxicology. – 2009. – Vol. 260, № 1–3. – P. 37–46. DOI: 10.1016/j.tox.2009.03.005
  13. NMR-based metabonomic study of the sub-acute toxicity of titanium dioxide nanoparticles in rats after oral admin-istration / Q. Bu, G. Yan, P. Deng, F. Peng, H. Lin, Y. Xu [et al.] // Nanotechnology. – 2010. – Vol. 21, № 12. – P. 125105. DOI: 10.1088/0957-4484/21/12/125105
  14. Токсиколого-гигиеническая характеристика наночастиц диоксида титана, вводимых в виде дисперсии в же-лудочно-кишечный тракт крыс. Сообщение 1. Интегральные, биохимические и гематологические показатели, степень всасывания макромолекул в тонкой кишке, повреждение ДНК / Р.В. Распопов, В.М. Верников, А.А. Шумакова, Т.Б. Сенцова, Э.Н. Трушина, О.К. Мустафина [и др.] // Вопросы питания. – 2010. – Т. 79, № 4. – С. 21–30.
  15. Влияние наночастиц диоксида титана на показатели иммунной системы у крыс / Е.А. Арианова, А.А., Шума-кова О.Н. Тананова, Э.Н. Трушина, О.К. Мустафина, Н.Э. Шаранова, И.В. Гмошинский, С.А. Хотимченко // Вопросы питания. – 2012. – Т. 84, № 6. – С. 47–53.
  16. Food-grade TiO2 impairs intestinal and systemic immune homeostasis, initiates preneoplastic lesions and promotes aberrant crypt development in the rat colon / S. Bettini, E. Boutet-Robinet, C. Cartier, C. Coméra, E. Gaultier, J. Dupuy [et al.] // Sci. Rep. – 2017. – Vol. 7. – P. 40373. DOI: 10.1038/srep40373
  17. Влияние наночастиц диоксида титана на белковый профиль микросом печени крыс / О.Н. Тананова, Е.А. Ариа-нова, И.В. Гмошинский, И.В. Аксенов, В.Г. Згода, С.А. Хотимченко // Вопросы питания. – 2012. – Т. 81, № 2. – С. 18–22.
  18. Toxicity and cellular responses of intestinal cells exposed to titanium dioxide / B.A. Koeneman, Y. Zhang, P. Westerhoff, Y. Chen, J.C. Crittenden, D.G. Capco // Cell. Biol. Toxicol. – 2010. – Vol. 26, № 3. – P. 225–238. DOI: 10.1007/s10565-009-9132-z
  19. Влияние наночастиц диоксида титана на состояние слизистой оболочки тонкой кишки крыс / Г.Е. Онищенко, М.В. Ерохина, С.С. Абрамчук, К.В. Шайтан, Р.В. Распопов, В.В. Смирнова, Л.С. Василевская, И.В. Гмошинский, М.П. Кирпичников, В.А. Тутельян // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2012. – Т. 154, № 8. – С. 231–237.
  20. AVIS de l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail relatif à une de-mande d'avis relatif à l’exposition alimentaire aux nanoparticules de dioxyde de titane [Электронный ресурс]. – ANSES, 2017. – URL: https://www.anses.fr/fr/system/files/ERCA2017SA0020.pdf (дата обращения: 16.01.2017).
  21. Modeling interorgan distribution and bioaccumulation of engineered nanoparticles (using the example of silver nano-particles) / V.A. Demin, I.V. Gmoshinsky, V.F. Demin, A.A. Anciferova, Yu.P. Buzulukov, S.A. Khotimchenko, V.A. Tutelyan // Nanotechnologies in Russia. – 2015. – Vol. 10, № 3–4. – P. 288–296. DOI: 10.1134/S1995078015020081
  22. Bioaccumulation of silver and gold nanoparticles in organs and tissues of rats studied by neutron activation analysis / Yu.P. Buzulukov, E.A. Arianova, V.F. Demin, I.V. Safenkova, I.V. Gmoshinski, V.A. Tutelyan // Biology Bulletin. – 2014. – Vol. 41, № 3. – P. 255–263. DOI: 10.1134/S1062359014030042
  23. Distribution, elimination, and toxicity of silver nanoparticles and silver ions in rats after 28-day oral exposure / M. Van der Zande, R.J. Vandebriel, E.V. Doren, E. Kramer, Z.H. Rivera, C.S. Serrano-Rojero [et al.] // ACS Nano. – 2012. – Vol. 6, № 8. – P. 7427–7442. DOI: 10.1021/nn302649p
  24. Transfer of silver nanoparticles through the placenta and breast milk during in vivo experiments on rat / E.A. Melnik, Yu.P. Buzulukov, V.F. Demin, V.A. Demin, I.V. Gmoshinski, N.V. Tyshko, V.A. Tutelyan // Acta. Naturae. – 2013. – Vol. 5, № 3 (18). – P. 48–56.
  25. Twenty-eight-day oral toxicity, genotoxicity, and gender-related tissue distribution of silver nanoparticles in Sprague-Dawley rats / Y.S. Kim, J.S Kim., H.S. Cho, D.S. Rha, J.M. Kim, J.D. Park [et al.] // Inhal. Toxicol. 2008. Vol. 20, № 6. P. 575–583. DOI: 10.1080/08958370701874663
  26. Repeated-dose toxicity and inflammatory responses in mice by oral administration of silver nanoparticles / E.J. Park, E. Bae, J. Yi, Y. Kim, K. Choi, S.H. Lee [et al.] // Environ. Toxicol. Pharmacol. – 2010. – Vol. 30, № 2. – P. 162–168. DOI: 10.1016/j.etap.2010.05.004
  27. Токсиколого-гигиеническая характеристика наночастиц серебра, вводимых в желудочно-кишечный тракт крыс / А.А. Шумакова, В.В. Смирнова, О.Н. Тананова, Э.Н. Трушина, Л.В. Кравченко, И.В. Аксенов [и др.] // Вопросы питания. – 2011. – Т. 80, № 6. – С. 9–18.
  28. Экспериментальное изучение хронической пероральной токсичности сферических нефункционализированных наночастиц серебра / Н.В. Ходыкина, А.В. Горшенин, В.В. Клаучек, А.Я. Почепцов, М.С. Срослов, Л.П. Точилкина [и др.] // Нанотоксикология: достижения, проблемы, перспективы: материалы научный конференции. – Волгоград: Станица 2, 2014. – С. 65–66.
  29. Токсикологическая оценка наноразмерного коллоидного серебра в экспериментах на мышах. Поведенческие реакции, морфология внутренних органов / Н.В. Зайцева, М.А. Землянова, В.Н. Звездин, А.А. Довбыш, Т.И. Акафьева, И.В. Гмошинский, С.А. Хотимченко // Анализ риска здоровью. – 2015. – № 2. – С. 68–81. DOI: 10.21668/health.risk/2015.2.09
  30. Токсикологическая оценка наноразмерного коллоидного серебра, стабилизированного поливинилпирролидо-ном. IV. Влияние на микробиоту, иммунологические показатели / А.А. Шумакова, В.А. Шипелин, Н.Р. Ефимочкина, Л.П. Минаева, И.Б. Быкова, Ю.М. Маркова [и др.] // Вопросы питания. – 2016. – Т. 85, № 3. – С. 27–35.
  31. Влияние перорально вводимых наночастиц серебра на содержание в организме эссенциальных и токсичных микроэлементов / И.В. Гмошинский, А.А. Шумакова, В.А. Шипелин, Г.Ю. Мальцев, С.А. Хотимченко // Российские нанотехнологии. – 2016. – Т. 11, № 9–10. – С. 102–107.
  32. Токсикологическая оценка наноразмерного коллоидного серебра, стабилизированного поливинилпирролидоном, в 92-дневном эксперименте на крысах. II. Морфология внутренних органов / Н.В. Зайцева, М.А. Землянова, В.Н. Звездин, А.А. Довбыш, И.В. Гмошинский, С.А. Хотимченко [и др.] // Вопросы питания. – 2016. – Т. 85, № 1. – С. 47–55.
  33. Углеродные нанотрубки проникают в ткани и клетки и оказывают стимулирующее воздействие на проростки эспарцета Onobrychis Arenaria (Kit.) / Е.А. Смирнова, А.А. Гусев, О.Н. Зайцева, Е.М. Лазарева, Г.Е. Онищенко, Е.В. Кузнецова [и др.] // Acta Naturae. – 2011. – Т. 3, № 1. – С. 106–113.
  34. Carbon nanomaterials in agriculture: a critical review / A. Mukherjee, S. Majumdar, A.D. Servin, L. Pagano, O.P. Dhankher, J.C. White // Front.Plant Science. – 2016. – Vol. 7. – P. 172. DOI: 10.3389/fpls.2016.00172
  35. Оценка репродуктивной токсичности и возможных популяционно-экологических эффектов МУНТ на мыше-видных грызунах / И.А. Васюкова, С.Л. Грибановский, А.А. Гусев, А.Ю. Убогов, Т.О. Халиуллин, Л.М. Фатхутдинова, А.Г. Ткачев // Российские нанотехнологии. – 2015. – Т. 10, № 5–6. – С. 109–116.
  36. Investigation of gelatin/multi-walled carbon nanotube nanocomposite films as packaging materials / G. Kavoosi, S.M. Dadfar, S.M. Dadfar, F. Ahmadi, M. Niakosari // Food Sci. Nutr. – 2014. – Vol. 2, № 1. – P. 65–73. DOI: 10.1002/fsn3.81
  37. Влияние углеродных нанотрубок и активированного угля на биохимические показатели состояния организма при хроническом введении препаратов крысам с питьевой водой / Л.В. Хрипач, Ю.А. Рахманин, Р.И. Михайлова, Т.Д. Князева, З.И. Коганова, Е.В. Железняк [и др.] // Гигиена и санитария. – 2014. – № 5. – С. 36–42.
Получена: 
18.10.2018
Принята: 
15.11.2018
Опубликована: 
30.12.2018

Вы здесь

Главная