Что такое титановые белила и почему эта пищевая добавка больше не считается безопасной

Что такое диоксид титана и «с чем его едят»

Диоксид титана (химическая брутто-формула: TiO₂) — это пищевая добавка E171, не имеющая питательной ценности и добавляемая в обработанные продукты для обеспечения отбеливающего эффекта. Впервые TiO₂ был одобрен для использования Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) в 1966 году, затем Европейским союзом в 1969-м на основании Codex Alimentarius. При использовании в качестве пищевого красителя диоксид титана маркируется как E171 в Европе и странах Таможенного союза или INS171 — в США. В других областях применения его также называют титановыми белилами, Pigment White 6 или CI77891.

В зависимости от желаемой кристаллической полиморфной модификации диоксид титана производят либо сульфатным, либо хлоридным способом. Анатазная форма диоксида титана может быть получена только в результате сульфатного процесса, а рутиловая — обоими способами. В настоящее время E171 состоит из чистого анатаза и/или рутила. До 2006 года для применения в пищевой промышленности разрешалась только анатазная форма. Рутил допускается для замены анатаза в пищевых продуктах, особенно в пленочных покрытиях для таблеток, пищевых добавок и продуктов питания. В структурах анатаза и рутила основной строительный блок состоит из атома титана, окруженного шестью атомами кислорода. Структуры различаются искажением и сборкой октаэдров — в рутиле они соединены через углы и грани (рис. 1).

Хотя обе формы разрешены к применению в пищевых продуктах, характеристика образцов, полученная в американских и европейских лабораториях, показывает, что преобладает анатаз. Например, пять из шести жевательных резинок содержали TiO₂ в виде анатаза и только одна включала смесь анатаза и рутила.

Пищевые продукты, содержащие TiO₂

Пищевые красители группы II, включая диоксид титана, разрешены к использованию в большинстве категорий продуктов, включая молочные продукты и их аналоги (ароматизированные кисломолочные продукты и сливки), сыр и сырные продукты, такие как невыдержанный сыр (моцарелла или свежий сыр), съедобная сырная оболочка, сывороточный и плавленый сыры, съедобные глазури, кондитерские изделия (жевательная резинка, съедобные украшения, покрытия и начинки на нефруктовой основе), сурими и аналогичные рыбные продукты, заменители лосося, приправы и специи, горчица, супы, бульоны и соусы, пищевые добавки. Этот список, несмотря на длину, не является исчерпывающим — весь перечень, с некоторыми ограничениями по использованию, доступен на специализированных сайтах.

Читайте также

Слаще сахара и меда. История подсластителей от сахарина до монах-фрукта

Диоксид титана обнаружен в жевательных резинках, кондитерских изделиях, соусах и заправках, немолочных сливках и в диетических добавках. По сведениям о новых продуктах, представленных на рынке 62 крупнейших экономик мира, использование TiO₂ постоянно увеличивалось до 2014 года; Е171 входит в состав более чем 3500 продуктов питания или напитков.

TiO₂ присутствует в 51% жевательных резинок, 25% помад, жидкостей и спреев, 21% смешанных продуктов, 10% пастилок, желе и жевательных конфет и 10% леденцов.

Жевательные резинки и кондитерские изделия, включая пастилки, желе и жевательные конфеты, — самые распространенные категории продуктов питания, содержащих TiO₂. Торты и пирожные представляют собой вторую по значимости категорию. Количество TiO₂ в коммерческих продуктах показывает, что жевательные резинки являются наиболее богатыми диоксидом титана и содержат до 5,4 мг/г. Следующая категория — сладости с содержанием до 2,5 мг/г, затем кондитерские изделия — до 0,5 мг/г продукта, в съедобных украшениях, покрытиях и начинках — до 20 мг/г, в обработанных орехах 3,8 мг/г, в пищевых добавках 2,8 мг/г и в салатах и сэндвич-спредах на основе соленых продуктов 2,5 мг/г продукта.

Сколько TiO₂ съедает человек?

Количество TiO₂, потребляемого в США ежедневно, оценивалось примерно в 0,2–0,7 мг TiO₂ на кг массы тела в день (мг/кг/д), в то время как население Великобритании и Германии потребляет около 1 мг TiO₂2/кг/д. Независимо от сценария воздействия и методологического выбора наибольшее количество TiO₂ употребляют дети (3–9 лет) и подростки (10–17 лет). Вклад жевательных резинок незначителен по сравнению с кондитерскими изделиями, включая выпечку, освежающие дыхание конфеты, соусы, салаты и спреды для сэндвичей, безалкогольные напитки и сыр. В исследовании, основанном на данных Голландского национального исследования потребления продуктов питания, продуктами, вносящими наибольший вклад в потребление TiO₂ детьми младшего возраста (2–6 лет), являются кондитерские изделия (сладости, шоколадные изделия и жевательные резинки) и мелкая выпечка (печенье и проч.). Помимо пищевых продуктов таблетированные лекарства и пищевые добавки содержат до 3,6 мг/г TiO₂.

В Европе диоксид титана разрешен в количестве quantum satis, но в соответствии с надлежащей производственной практикой (GMP), то есть на уровне не выше, чем необходимо для достижения намеченного технического эффекта, в то время как в США — в пределах 1% по массе пищевого продукта. Это решение мотивировано тем, что TiO₂ рассматривался как неактивный ингредиент и что ни значительное поглощение, ни отложение в тканях после приема TiO₂ внутрь невозможно. Технический регламент Таможенного союза для диоксида титана расплывчато определяет максимальное содержание — «не более 90% по отношению к красителю».

Судьба TiO₂ в живом организме

После приема внутрь частицы TiO₂ проходят через пищеварительный тракт, начиная с ротовой полости, за которой следует желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), включающий пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник и прямую кишку. Во время прохождения через пищеварительные жидкости частицы TiO₂ в основном агломерируются под воздействием белков и электролитов, но небольшая часть всё еще находится в наноразмерном диапазоне. При диспергировании агломераты способны разрушаться, что приводит к увеличению количества «свободных» наночастиц. На степень агломерации и количество «свободных» наночастиц дополнительно могут влиять условия в пищевых продуктах и в среде ЖКТ. Низкая абсорбция TiO₂ и, наоборот, высокий процент диоксида титана, выводимого из организма с фекалиями, ранее считались доказательством отсутствия какого-либо неблагоприятного эффекта. Однако новые данные о кишечном отделе ставят это под сомнение. Частицы TiO₂, независимо от их размера и гидрофильности/гидрофобности, способны проникать через слизь в нижележащие ткани.

Когда частицы TiO₂ преодолевают защитную триаду слизь — микробиота — эпителий, они в некотором количестве попадают в системную циркуляцию и проникают в печень и почки, а также обнаруживаются в легких, селезенке и мозге с периодом полувыведения 12,7 дня, что показано на грызунах. Группа экспертов сочла, что Е171 имеет низкую пероральную системную доступность, не выше 0,5%, но может проходить через плаценту и передаваться плоду. Исследования на крысах показали длительный, 200–450 дней, период полувыведения частиц с размером 7–90 нм. Следовательно, в организме накопленные частицы TiO₂ регулярно пополняются, что предполагает биоаккумуляцию, то есть накопление в организме. В тканях умерших людей частицы TiO₂ обнаружены в печени, селезенке, почках и кишечнике.

У мышей, подвергавшихся пероральному воздействию наночастиц <30 нм в течение 90 дней, были отмечены неблагоприятные эффекты — гипербилирубинемия, повышение гликемии натощак и нарушение глюкозотолерантности, сообщалось о гистопатологических изменениях в сердце, изменениях частоты сердечных сокращений, артериального давления и концентрации лейкоцитов, увеличении абсолютного веса гипофиза, уменьшении массы и диаметра семенных канальцев, апоптозе половых клеток, снижении количества и подвижности сперматозоидов, увеличении процента аномальных сперматозоидов.

Дозы 100 мг/кг в день частиц <100 нм, перорально вводимые крысам во время эмбрионального и раннего постнатального развития, снижали гиппокампальный нейрогенез, а у взрослых крыс в дозе 500 мг/кг вызывали признаки окислительного стресса в мозге.

Переоценка безопасности Е171

Группа экспертов в мае 2021 года поменяла оценку безопасности пищевой добавки TiO₂ (Е171) в соответствии с запросом Европейской комиссии от марта 2020-го. В масштабном документе, содержащем ссылки на 323 научные публикации, пересмотрены результаты предыдущей рекомендации EFSA от 2016 года, где подчеркивалась необходимость дополнительного изучения биологических свойств TiO₂. Председатель группы экспертов заявил:

«Принимая во внимание все имеющиеся научные данные, группа заключила, что диоксид титана больше не может считаться безопасной пищевой добавкой. Важнейшим элементом для этого вывода является то, что мы не смогли отвергнуть опасения по генотоксичности частиц диоксида титана после его употребления. После приема внутрь всасывание частиц невелико, но они способны накапливаться в организме».

Оценка проводилась в том числе с учетом актуальных сведений о наночастицах, которые появились со времени заключения EFSA от 2016 года. Эксперты впервые применили Руководство научного комитета EFSA по нанотехнологиям (EFSA Scientific Committee Guidance on Nanotechnology) 2018 года к оценке безопасности пищевых добавок. Краситель Е171 содержит до 50% частиц в нанодиапазоне (то есть меньше 100 нанометров), воздействию которых подвергаются потребители.

Эксперты опасаются риска генотоксичности, при этом определить ежедневные безопасные количества добавки Е171 оказалось невозможным. Специалисты по управлению рисками Европейской комиссии были проинформированы о выводах EFSA и будут разрабатывать соответствующие регулирующие меры, чтобы обеспечить безопасность потребителей.

Может быть интересно

Свинец в перце, краска в молоке, квасцы в хлебе. История фальшивой (и опасной!) еды

Национальное агентство по безопасности пищевых продуктов, окружающей среды и гигиены труда Франции (ANSES), рассмотрев риски, связанные с воздействием пищевой добавки Е171, добилось того, что в 2019 году использование TiO₂ в пищевых продуктах было запрещено.

Параллельно Управление по безопасности продуктов питания и потребительских товаров (Нидерланды, NVWA) пришло к заключению о потенциально опасных для здоровья последствиях употребления TiO₂; представителями NVWA подчеркивалась важность изучения иммунотоксикологических эффектов в дополнение к потенциальным последствиям репротоксикологического характера.

Что обнаружили эксперты

Заключение экспертов основано на новых научных данных, которые их группа сочла достоверными, включая результаты расширенного исследования репродуктивной токсичности в одном поколении (EOGRT). Основные выводы, которые могут стать поводом для запрета добавки Е171, таковы:

• До 50 % частиц Е171 имеют размер до 100 нм. Частицы меньше 30 нм составляют <1%.
• Даже при ограниченной желудочно-кишечной абсорбции наночастиц TiO₂ в организме они способны накапливаться.
• Исследования общей и органной токсичности in vivo не выявили неблагоприятного воздействия Е171 при введении до 1 г/кг массы тела в день и частиц TiO₂ (>30 нм) в максимальной дозе 100 мг/кг в день.
• Токсического влияния на репродуктивную функцию и развитие не наблюдалось до дозы 1 г/кг массы тела в день. Однако выявлены потенциальные иммунотоксичность, нейротоксичность и провоспалительное действие при введении Е171.
• Относительно генотоксичности группа экспертов пришла к выводу, что частицы TiO₂ способны вызывать разрывы нитей ДНК и хромосомные повреждения in vitro и in vivo, но не генные мутации. Четкой корреляции между физико-химическими свойствами частиц TiO₂ и результатами тестов на генотоксичность не обнаружено, поэтому нельзя исключать опасения относительно генотоксичности Е171.
• Осталась неопределенность в отношении того, можно ли предложить пороговый уровень воздействия и предельно допустимое значение размера частиц TiO₂.
• Для изучения канцерогенного действия частиц TiO₂ не проведено ни одного надлежащим образом спланированного исследования.
• Исходя из всех имеющихся данных, исключить опасность генотоксичности TiO₂ нельзя, и, учитывая многочисленные неопределенности, группа экспертов сделала вывод, что относить Е171 к безопасным пищевым добавкам далее невозможно.

После публикации заключения руководитель Роспотребнадзора РФ А. Попова заявила, что исследовательским подразделениям поручено тщательно изучить действие Е171. Ранее токсико-гигиеническую оценку TiO₂ проводили в 2019 году и пришли к выводу, что существуют риски, обусловленные наноразмерным TiO₂, при его употреблении внутрь. Отметим, что продукты и изделия, которые не являются пищевыми, опасности не представляют.