Натрия метабисульфит это: Пиросульфит Натрия (Пищевая Добавка Е223): 5 Свойств

Содержание

Пиросульфит Натрия (Пищевая Добавка Е223): 5 Свойств

Натрий сернистокислый пиро сульфит (синонимы: метабисульфит, пиросульфит, дисульфит, бисульфит, натрий пиросернистый, сернистокислый, пиросернистокислый, sodium metabisulphite, пищевая добавка Е223, название на латинском: sodium metabisulfite) – это неорганическая натриевая соль пиросернистой кислоты, представляющая собой мелкокристаллический белый или светло-желтый порошок. Соединение имеет химическую формулу: Na₂S₂O₅.

Данный материал обладает отбеливающими свойствами, а также является антиокислителем, консервантом, дезинфектантом и разрыхлителем. Благодаря этим свойствам он нашел широкое применение в пищевой промышленности в качестве добавки Е223.

Вещество хорошо растворяется в глицерине и в воде (при взаимодействии с водой образуется гидросульфит Na, а водные растворы обладают кислой реакцией). Оно очень плохо смешивается со спиртовыми растворами и не растворимо в масляных жидкостях.

При нагревании выделяет сернистый газ.

Натрий метабисульфит пищевой: полезные свойства и вред

В небольшой дозировке Е223 является безвредной. Она быстро проходит метаболические процессы в печени и выводится почками. Кроме этого, вещество способствует выходу свободных радикалов, оказывающих разрушительное воздействие на клетки, из организма.

Агрессивное и избыточное воздействие свободных радикалов становится причиной онкологических заболеваний, но по ошибке считается, что таким действием обладает Е223. Сернистокислый Na пиро, напротив, является мощным антиоксидантом и не обладает канцерогенными свойствами. Он нейтрализует действие свободных радикалов и предупреждает их развитие в организме человека.

Допустимая суточная дозировка метабисульфита Na — 0,7 мг на кг веса. Его переизбыток вызывает проблемы с органами желудочно-кишечного тракта и пищеварительной системой. Также он может быть вреден для людей с повышенной чувствительностью и предрасположенностью к аллергическим реакциям.

Применение

Пищевая добавка пиросульфит Na (ГОСТ 11683-76, 10575-76) используется в сельском хозяйстве, в пищевой промышленности, в фармацевтической отрасли и в технических областях. Он применяется как разрыхлитель, консервант, антиоксидант и отбеливатель. В виноделии его окислительные свойства позволяют регулировать цвет продукта и его биологическую устойчивость. Он также может добавляться в вина как консервант для предупреждения размножения аэробных бактерий.

В производстве пива Е223 добавляют для увеличения срока годности и защиты напитка от внешних условий окружающей среды. Также метабисульфит Na пищевой применяется для производства консервированных и замороженных овощей и фруктов, кондитерских изделий, джемов и мармеладов, колбасных изделий, морепродуктов, виноградного сока, сухофруктов, соков и безалкогольных напитков, замороженных и сушеных грибов и других продуктов.

Натрий сернистокислый пиро сульфит используется и для изготовления желатина и крахмала, наполнения лекарственных препаратов, дезинфекции фильтров в системах очистки воды, производства дезодорантов, кремов, шампуней и в других целях.

Пиросульфит натрия: где приобрести?

Мы реализуем химическую продукцию от крупных производителей квалификаций «ч», «чда» и др. Чтобы купить пиросернистокислый натрий по очень выгодным ценам на российском рынке, пожалуйста, нажмите на соответствующую кнопку ниже и далее следуйте инструкциям.

Метабисульфит натрия в пищевой промышленности используется в виде добавки-консерванта Е223

Метабисульфит натрия (натрий пиросульфит) – это вещество неорганической природы, соль дисернистой кислоты в форме белой/светло-желтой порошкообразной массы, состоящей из кристаллических структур. Запах – острый, свойственный сере. Растворение в воде происходит без преград, в этаноле – плохо. Получение данного вещества осуществляют, обеспечивая контакт двух материалов: сернистый ангидрид + содово-сульфитный раствор. Плотность – 2,36 г/см³, t плавления – 150 °C, t разложения – 65 °C. Формула: Na

2S₂O₅.

Пищепром – одна из основных отраслей, где метабисульфит натрия находит применение в качестве добавки-консерванта Е223, останавливающего развитие бактерий. Он выступает также антиокислителем, дезинфицирующим средством, отбеливает и разрыхляет.

С целью предотвратить потемнение, его используют при обработке следующих продуктов питания: крахмал, изюм, пюре из томатов, картофеля и фруктов.

Эту соль добавляют в различные напитки, преимущественно, безалкогольные, а также слабоалкогольные: в соки, прежде всего, из фруктов, в пиво некоторых видов, различнейшие вина. В виноделии она как дезинфектант и отбеливатель важна, главным образом, для сульфитирования сусла, мезги и самого вина.

В рыбном производстве используется для консервирования не только рыбы и мяса морских обитателей, но и рыбоотходов. В целом, для морепродуктов, в том числе из ракообразных головоногих, метабисульфит натрия является очень важным компонентом.

Добавляют Е223 и к приправам, но здесь есть ограничения. В пиросульфите натрия нуждаются только те разновидности специй, рецептурой которых предусмотрено применение лимонного сока.

Еще одно направление пищевой промышленности, где не обходятся без данной добавки – колбасное производство и вяленые продукты.

Также пиросульфит натрия часто задействуют в кондитерском направлении при изготовлении всевозможных сладостей: зефира и мармелада, пастилок, повидла, джемов… Он является компонентом желирующих экстрактов из фруктов, жидкого пектина, различных плодов в сушеном, замороженном и консервированном состоянии.

Из-за сходных свойств Е223 с добавкой к пище Е224 (пиросульфит калия), иногда возможна их взаимозамена.

Метабисульфит натрия и безопасность

Данная пищевая добавка не несет опасности человеку в допустимых дозах. Это до 0,7 мг/кг веса в сутки. При таких количествах не наблюдаются никакие побочные эффекты, так как печень легко окисляет это вещество до безвредного сульфата, выводящегося вместе с мочой.

Если же рекомендуемые объемы превысить, не исключены болезни ЖКТ, аллергии и разрушение важного для человека витамина В1, дефицит которого чреват нарушениями обмена углеводов.

Также важно знать о вредном для глаз ядовитом газе, который данное соединение выделяет, контактируя с кислотами, водой или нагреваясь до 65 °С и выше. Необходимо избегать и попадания данного порошка в организм в чистом виде.

Метабисульфит натрия – разрешенная в Украине добавка к пище. Если использовать ее правильно, негативное воздействие будет исключено и на работников пищевого предприятия, и на потребителей, чего мы вам и желаем!

Sodium Metabisulfite

Название INCI	Sodium Metabisulfite
Название традиционное	Метабисульфит натрия
Категория компонента	Консерванты, антиоксиданты, восстановители для окрашивания волос
Применение	Используется в косметике по уходу за жирной кожей, обычной кожей
Косметическое действие	Консервант, антиоксидант и дезинфицирующее средство
Назначение	Антиоксидант, восстановитель, консервант, антисептик, антиокислитель
Эффективен для типов кожи или волос	Для любого типа кожи
Происхождение	Синтетическое, допускается использование в натуральной косметике
Фактор опасности	Низкий
Опасность для беременных	Безопасен при использовании по назначению
Аллергенность	Возможна индивидуальная непереносимость

Метабисульфит натрия — это консервант на основе антиоксидантов, который используется в косметике и средствах по уходу за кожей для предотвращения заражения бактериями и плесенью и для продления срока хранения продуктов. Антиоксиданты помогают предотвратить окисление продуктов, которое является естественным процессом, который происходит, когда кислород забирает электроны у ингредиентов в составе, изменяя их состав и эффективность. Окисление часто связано с изменением цвета и текстуры продукта. Антиоксиданты отдают электроны кислороду, чтобы он не повредил состав.

В качестве антиоксидантного консерванта метабисульфит натрия защищает другие ингредиенты в составе от окисления. Помимо использования в качестве антиоксидантного консерванта, метабисульфит натрия действует как средство для завивки/выпрямления волос. Он часто используется в сочетании с сульфитом натрия и сульфатом натрия в средствах, используемых для выпрямления волос и в перманентных волнах. Другие продукты по уходу за волосами, в которых используется сульфит натрия, включают отбеливатели и краски для волос.

Инструкция, как находить товары, в составе которых есть указанный ингредиент.

1. Скопировать название ингредиента.

2. Вставить значение в ленту поиска.

3. Дождаться пока сайт сделает поиск и подбор косметики с указанным ингредиентом.

4. Выбрать «Все результаты поиска».

5. Подобрать косметику по фильтрам (Цена, Группа товаров, Тип кожи или волос Бренд).

Всегда выгодные предложения на натуральную косметику можно найти в разделе АКЦИИ в интернет магазине Ланталь!

Натрий метабисульфит – Еврохим

Описание

Метабисульфит натрия – это неорганическое соединение, которое состоит из натрия, серы и кислорода. Обычно он поставляется в белом или желтовато-белом кристаллическом порошке. Ето неорганическая соль, используемая в качестве дезинфицирующего средства и консерванта в косметических средствах и средствах личной гигиены.

Он также считается восстановителем, который переносит молекулы водорода на другие вещества в косметических средствах и средствах личной гигиены.

Синонимы

Пиросульфит натрия, бисульфит натрия, Е 223.

Внешний вид

Белый или желтоватый кристаллический порошок с резким запахом.

Технические характеристики

Содержание главного вещества	98,00
Двуокиси серы	66,02
Тисульфата натрия	0,02
Железа	5
Тяжелых металлов	10
Хлоридов	0,02
As	0,5
Pb	0,5
Hg	0,1
Cd	50
Se	0,5
pH 10% водного раствора	4,0-4,5
Содержание Na2SO3	15
Содержание Na2SO4	2

Область применения

Пищевая промышленность: применяется как консервант, антиоксидант, отбеливатель и разрыхлитель, используется при производстве фруктовых соков, сладостей, вина и пива;
Фармацевтическая промышленность: применяется в качестве наполнителя в некоторых таблетках, вспомогательного вещества в инъекционных лекарственных препаратах, системах фильтрации воды, для дезинфекции оборудования;
Химическая промышленность;
Сельское хозяйство: используется для удаления пней.

Упаковка

Мешки 25кг

Производитель

Турция, Китай

«Хранители» лекарств » Фармвестник

Наша стабильность

В процессе хранения лекарственных средств (ЛС) происходят изменения их свойств, имеющие различный характер и выраженность, обусловленные физическими, химическими, микробиологическими и другими процессами, разнообразными по проявлениям, скорости течения, порядку реакции. Одна из задач фармацевтических технологий — обеспечить препаратам как можно более длительный срок годности, который при этом не требует особых условий хранения.

Под термином «стабильность» понимают способность ЛС сохранять свои свойства в течение всего срока хранения. Этому вопросу фармацевты начали уделять внимание с момента организации первых производств. Однако вначале подход к этой проблеме носил исключительно эмпирический характер. Оценка качества осуществлялась по изменению цвета, консистенции, образованию осадка, вкуса и т.д. Лишь в последние десятилетия XX в. исследование стабильности было поставлено на реальную научную основу. Этому способствовали развитие фундаментальных исследований в области химии, биологии, физики, создание новых высокочувствительных методов физико-химического анализа, успехи фармацевтической науки.

Критерием стабильности служит отсутствие изменений в составе ЛС в течение всего срока хранения. Снижение количественного содержания основных и вспомогательных компонентов в ЛС подтверждает его нестабильность. Присутствие кислорода, который находится в растворенном состоянии и в газовом пространстве над раствором в ампуле или флаконе, является одной из основных причин окисления ЛС в растворах. Этому процессу подвергаются многие биологически активные вещества, входящие в состав ЛС: производные ароматических аминов и фенотиазина, алкалоиды и азотистые соединения с фенольными и аминогруппами, ряд витаминов, а также другие соединения с подвижным атомом водорода. Скорость окислительных процессов зависит от множества факторов: концентрации кислорода, температуры, рН, наличия катализаторов, агрегатного состояния, концентрации вещества в растворе и т. д.

Особо требовательные

Особую группу представляют растворы для парентерального введения. В них наиболее интенсивно могут протекать химические реакции, которые ведут к разрушению основных и вспомогательных компонентов. Стабильность стерильных растворов обеспечивается соблюдением технологического процесса, процесса стерилизации, пастеризации, а также использованием различных консервантов и антиоксидантов.

Большая потребность в растворах для внутривенного и внутримышечного введения обусловлена возможностью достичь наибольшей (по сравнению с пероральной формой) терапевтической эффективности и скорости наступления терапевтического эффекта. Это объясняется тем, что при данном способе введения активные лекарственные вещества попадают непосредственно во внутренние среды организма, минуя естественные барьеры. Таким образом:

• во-первых, ускоряется наступление фармакологического эффекта;

• во-вторых, увеличивается точность дозировки, т.к. устраняются естественные потери лекарственного вещества, которые неизбежны при всасывании его слизистой оболочкой ЖКТ;

• в-третьих, вещество, реагируя с тканями организма массой всей своей дозы при введении непосредственно в кровеносное русло (особенно при внутривенном введении), обусловливает более выраженный эффект, чем при энтеральном пути введения.

Существуют различные способы повышения стабильности ЛС для парентерального введения. Это приготовление их в токе инертных газов, лиофилизация растворов и хранение в герметической упаковке (ампулы, флаконы), использование одноразовых герметических упаковок (шприц-тюбики или тюбики-капельницы).

Для некоторых групп ЛС, в частности биологически активных веществ (гормоны, некоторые витамины, гликозиды, антибиотики), осталось неразрешенной задачей повысить стабильность до 1—2 лет. Поэтому в процессе производства в данные ЛС вносят избыток основного вещества до 110—120%. Однако при отсутствии стабилизирующих факторов в процессе хранения происходит разрушение основных веществ. Это приводит к снижению фармакологических свойств ЛС и усилению побочных эффектов. Продукты распада биологически активных веществ в подавляющем большинстве случаев достаточно токсичны.

Стабильность ЛС для инъекций в первую очередь достигается строгим соблюдением асептических условий в процессе их приготовления, подбором оптимальных условий (температура, время) стерилизации, применением допустимых антимикробных средств, позволяющих достигать необходимого эффекта стерилизации при более низких температурах, и, наконец, использованием веществ, повышающих химическую устойчивость ЛС в инъекционных растворах. В настоящее время более половины растворов для парентерального введения требуют использования стабилизаторов.

На службе фармпрома

Антиоксиданты, являясь сильными восстановителями, обладают более высокой активностью по отношению к кислороду, чем многие биологически активные вещества, входящие в состав ЛС. Точнее говоря, значения окислительно-восстановительных потенциалов у антиоксидантов выше, чем у большинства ЛС. Окисляясь сами, антиоксиданты предохраняют ЛС от окисления. В качестве антиоксидантов используют натрия метабисульфит, аскорбиновую кислоту, тиомочевину, бутилоксианизол, бутилокситолуол и др. Восстановительные свойства многих антиоксидантов обусловлены присутствием или образованием сульфит-ионов. Механизм защитного действия сульфитов сводится к разложению гидропероксидных соединений, образующихся в процессе окисления. Действие сульфитов при стабилизации связано с их способностью окисляться значительно быстрее, чем стабилизируемое ЛС. При этом из ЛС (водный раствор) удаляется кислород. Прямая реакция между сульфит-ионом и кислородом протекает с низкой скоростью, т.к. молекулы находятся в разных мультиплетных состояниях. Антиоксиданты в качестве стабилизатора применяются в малых дозах. Так, аскорбиновую кислоту применяют в концентрации от 0,02 до 0,1%; натрия бисульфит — в концентрации 0,1—0,15%; тиомочевину — в концентрации 0,005%; эфиры аскорбиновой кислоты — в концентрации 0,01—0,015%; соли этилендиаминтетрауксусной кислоты — в концентрации от 0,01 до 0,075% и т.д.

Натрия сульфит применяют для стабилизации инъекционных растворов аскорбиновой кислоты и стрептоцида; натрия дисульфит (метабисульфит) — для стабилизации растворов адреналина, норадреналина гидрохлорида, эрготала, новокаинамида. Натрия дисульфит в качестве стабилизатора входит в состав таких зарекомендовавших себя широко назначаемых препаратов, как Но-шпа (дротаверин), Мексидол (этилметилгидроксипиридина сукцинат), Ультракаин Д-С (артикаин + эпинефрин ), Инфезол (аминокислоты), Метадоксил (пиридоксин L-2 пирролидон 5-карбоксилат).

Натрия дисульфит благодаря своим восстановительным свойствам обладает сильной антиоксидантной активностью: предотвращает процессы окисления и, соответственно, разложения неустойчивых к окислению химических веществ. С химической точки зрения натрия метабисульфит более сильный восстановитель, чем, например, действующее вещество Мексидола — этилметилгидроксипиридина сукцинат. И поэтому он «принимает на себя» все процессы окисления, которые могут происходить в процессе хранения раствора, элиминируясь и сохраняя лекарственное вещество.

Таким образом, обеспечение стабильности инъекционных ЛС входит в число важнейших задач современных фармацевтических технологий.

Сегодня стабильность достигается путем добавления в лекарствееное средство различных химических веществ, обладающих антиоксидантными, стабилизирующими, консервантными и другими свойствами.

Обескислороживание и дехлорирование воды

Обескислороживание — Удаление кислорода из воды

Из-за кислорода, который содержится в воде, металлические элементы паровых котлов и теплосетей ржавеют в ходе эксплуатации, а тепло вместе с паром переносится менее эффективно. Поэтому обескислороживание воды — одна из главных технологий, повышающих её качество.

Этот процесс, называемый также деаэрацией, проводят несколькими способами, среди которых — физические и химические. Физические — это вакуумная, термическая, пузырьковая деаэрация. Химические же проводятся с помощью специализированных реактивов.

В качестве примера такого реактива можно привести состав, основу которого составляет катализированный сульфит натрия, — АМИНАТ марки КО-2. Он выступает как ингибитор происходящих химических реакций, за счёт чего растворённый в воде кислород удаляется. Марку КО-2 применяют, чтобы не допускать кислородную коррозию в закрытых теплоснабжающих системах.

Исходя из того, какое давление поддерживается в котлах, аэрацию проводят с помощью разных реактивов:

Если давление ниже 7,0 МПа, то используют сульфит и метабисульфит натрия.
В котлах с более высоким давлением основу реактивов составляют диамид, карбогидразин, хеламин, гидрохинон и другие.

После обескислороживания воды, проведённой в одну стадию, доля кислорода в 1 литре воды не превышает 0,2 мл. Если необходимо дополнительно снизить содержание кислорода в воде, когда оно уже составляет меньше 0,07 мл на каждый литр, то химические реактивы подбирают и дозируют дополнительно.

Дехлорирование воды — Удаление хлора из воды

Полученная из внешней среды вода содержит немало элементов, способных причинить вред при использовании в любых целях — и для приготовления еды, и для бытовых задач, и в технических процессах, включая отопление. Большим значением обладает дехлорирование воды, поскольку хлор — один из самых опасных и вредных сторонних элементов.

Чтобы удалять свободный хлор, также применяют различные методы дехлорирования. Физические — это сорбция с помощью активированного угля, аэрация и другие процессы. Химические — это реакции, с помощью которых хлор, в частности, восстанавливают в хлориды.

Реагенты для химического дехлорирования воды — это сернистый газ и соли натрия: сульфиты, бисульфиты и так далее. При реакции кислоты нейтрализуются за счёт природных щелочных свойств воды. При введении сульфита натрия образуются соляная кислота и сульфат натрия. На каждый 1 мг хлора расходуют около 3,05 мг сульфита натрия в форме кристаллов.

В результате применения сертифицированных реагентов удаётся очищать воду от свободного хлора, не провоцируя реакции, из-за которых бы образовывались другие вредные примеси. В уже упомянутую серию АМИНАТ входит множество марок реагентов, способных среди других составляющих воды удалить из неё растворённый в объёме хлор.

Борьба с микрофлорой

Один из ключевых результатов, которых стараются добиться, очищая воду различными технологическими способами, — уничтожение вредоносных бактерий и прочих микроорганизмов. Химический реагент, который позволяет добиться такой цели, носит название биоцид — при этом он одновременно может выполнять и множество других функций.

Основа биоцидов — соединения, по своей природе способные подавлять биологическую активность: кислоты, соли, спирты и другие классы соединений. Среди различных марок реагентов серии АМИНАТ есть немало биоцидов, в том числе:

ДМ-50, щёлочь в составе которого устраняет многие загрязнения, включая биологические;
ДМ-50Б, который также является щелочным, но воздействует целенаправленно на биологические и органические загрязнения;
ДМ-70, основанный на способности щёлочи отмывать отложения биологического и небиологического происхождения;
ДМ-К, с помощью которого мембранные элементы консервируют на долгий срок и снижают биологическую активность воды.

Реагенты могут иметь разное происхождение. Цель их производства состоит в том, чтобы сочетать функциональность, то есть способность очищать воду от тех или иных примесей, с безопасностью. В частности, аналог АМИНАТ одной из перечисленных марок может быть основан не на щелочах, а на других соединениях, обладающих меньшей агрессивностью, если это необходимо.

Натрий метабисульфит (пиросульфит) (Е 223)

Химическая формула: Na2S2O5

Международное название: Sodium metabisulfite

CAS No: 7681-57-4

Квалификация: BASF, «Ч»

Внешний вид: порошок мелкокристаллический, белого цвета

Гарантийный срок хранения: 9 месяцев со дня изготовления

Фасовка: мешки 25 кг

Условия хранения: в закрытых складских помещениях в неповрежденной упаковке

Синонимы: Натрий пиросульфит, натрий пиросернистокислый, натрий сернистокислый пиро

Мы предлагаем Натрий метабисульфит производства BASF Пищ., и техн., а также пр-ва Китай по выгодным ценам с доставкой по всей России.

Спецификация
Молярная масса	190,1 г/моль
Температура плавления	150 °C

Спецификация 1 (пр-во BASF, Пищ.)
Основного вещества (Na2S2O5),%,не менее	97,2 (факт. 98,7 %)
Содержание CO2, %,не менее	65,5 (факт. 66,5 %)
PH (10% водный раствор)	4,0 — 4,8 (факт. 4,3)
Тиосульфата калия (Na2S2O3), не более	0,05 %
Содержание хлоридов, не более	0,05 %
Содержание Хрома (Cr), не более	0,0001 %
Содержание мышьяка (As), не более	0,0001 %
Содержание тяжелых металлов (Pb), не более	0,001 %
Содержание меди (Cu), не более	0,0001 %
Содержание кадмия (Cd), не более	0,0001 %
Содержание железа (Fe), не более	0,0005 %
Содержание ртути (Hg), не более	0,00001 %
Содержание никеля (Ni), не более	0,0001 %
Содержание свинца (Pb), не более	0,0001 %
Содержание селена (Se), не более	0,0001 %
Содержание цинка (Zn), не более	0,0001 %

Спецификация 2 (пр-во BASF, техн.)
Основного вещества (Na2S2O5),%,не менее	97,2
Содержание CO2, %,не менее	65,5
PH (10% водный раствор)	4,0 — 4,8 (факт. 4,3)
Содержание хлоридов, не более	0,05 %
Содержание железа (Fe), не более	0,001 %
Содержание тяжелых металлов (Pb), не более	0,001 %
Некоторые примеси	не анализируются

Спецификация 3 (пр-во Китай)
Основного вещества (Na2S2O5),%,не менее	97
Содержание CO2, не менее	65,0 %
Содержание железа (Fe), не более	0,003 %
Нерастворимых в воде веществ, не более	0,03 %
Содержание тяжелых металлов (Pb), не более	0,001 %
Содержание мышьяка (As), не более	0,0001 %
PH (10% водный раствор)	4,0 — 4,6

Натрий метабисульфит, Натрий пиросульфит производства BASF FOOD GRADE (Пищ., E 223) и NON FOOD GRADE (техн.), а также Натрий метабисульфит производства Китай (Пищ. и техн.) по выгодным ценам с доставкой по всей России. Для согласования условий оплаты, звоните нашим менеджерам.

Натрий метабисульфит, его также называют Натрий пиросульфит или натрий пиросернистокислый — это химическое соединение, соль пиросернистой кислоты. Иногда называют также бисульфит натрия. Натрий метабисульфит имеет вид белого мелкокристаллического порошка с достаточно резким запахом.
В воде у пиросульфита натрия легко происходит гидролиз с превращением в гидросульфит натрия:
Na2S2O5 + h3O = 2 NaHSO3
При нагревании натрия метабисульфита происходит термическое разложение с выделением двуокиси серы (SO2):
Na2S2O5 = Na2SO3 + SO2
При взаимодействии с водой и кислотами или нагревании выше температуры 65 °C натрий метабисульфит выделяет токсичный газ — сернистый ангидрид SO2.
Получение
Пиросульфит натрия или метабисульфит натрия получают взаимодействием сернистого ангидрида с содово-сульфитным раствором.

Применение
Натрий метабисульфит (пиросульфит натрия, натрий пиросернистокислый) предназначен
• для рыбной промышленности,
• для пищевой промышленности (приготовление хлеба, пшеничной муки, пирогов, напитков, фруктовых соков и т. п.)
• для фармацевтики,
• для сельского хозяйства,
• для химической и др. отраслей промышленности.

Метабисульфит натрия — обзор

6.4.1 Метабисульфит натрия

Метабисульфит натрия (SMBS), коммерчески производимая соль сернистой кислоты, представляет собой консервант, используемый для продления срока хранения мясных продуктов, таких как свежие колбасы и гамбургеры, хотя он может оказывать неблагоприятное воздействие на некоторых людей, особенно на астматиков. В некоторых странах SMBS не разрешено использовать в мясных продуктах. Химически SMBS содержит 67% диоксида серы (SO ₂). Когда SMBS применяется к мясному продукту, SMBS мгновенно вступает в реакцию с водой, и, как показывает опыт, около 50–55% добавленных SMBS можно найти аналитически в мясном продукте как SO ₂.Часть SO ₂ «потеряна» в результате бесчисленных реакций и больше не может быть обнаружена. Поэтому мясные продукты не анализируются на предмет содержания в них SMBS. Вместо этого следует измерять уровень SO ₂, а пищевые стандарты относятся к уровню SO ₂, а не к уровню SMBS продукта. В таких странах, как Австралия и Новая Зеландия, 500 ppm SO ₂ — это максимум на килограмм свежей колбасы. В Великобритании SMBS разрешено только для определенных мясных продуктов и не разрешено в большинстве других стран ЕС.Одна из причин, по которой это не разрешено в некоторых странах, заключается в том, что SMBS вызывает значительную потерю витаминов, таких как тиамин, в пищевых продуктах.

Разложение SO ₂ в мясном продукте зависит в первую очередь от микробиологического статуса используемых мясных и жировых материалов и от температур хранения, которым подвергается мясной продукт. Избыточный уровень бактерий в свежем мясном продукте быстро снижает уровень остаточного SO ₂ в свежем мясном продукте, таком как свежая колбаса, и в целом срок хранения значительно сокращается.Повышенные температуры хранения также значительно снижают уровень SMBS в свежей колбасе, в результате чего сокращается срок хранения. SMBS более эффективен против грамотрицательных бактерий, таких как энтеробактерии, чем грамположительные бактерии. SMBS также более эффективен при низких значениях pH.

Как объяснялось выше, в большинстве мировых стандартов на пищевые продукты уровень SMBS, присутствующий в мясном продукте, выражается как SO ₂, и около 50–55% добавленного SMBS можно найти как SO ₂ в готовом мясном продукте сразу после производства. мясной продукт, например, свежая колбаса.Например, 500 частей на миллион SO ₂ обычно получают добавлением 1,1 г SMBS на каждый килограмм сырого мясного продукта. При добавлении SMBS к мясным продуктам, таким как свежие колбасы, SO ₂ получают в кислой среде (как в случае с мясными продуктами) из SMBS (Na ₂ S ₂ O ₅ → SO ₂ ). SO ₂ абсорбируется бактериальными клетками и вступает в реакцию с водой в клетке. Получается сернистая кислота (SO ₂ + H ₂ O → H ₂ SO ₃), которая нестабильна и распадается, отдавая ионы водорода h3SO3 → HSO3- + H +.В последующей реакции также получаются отрицательно заряженные ионы SO3− (SO32− + 2H +). Сернистая кислота, хотя и присутствует в виде кислоты, действует как очень сильный консервант, а недиссоциированная молекула кислоты является активным агентом. Оптимальное значение pH для максимальной эффективности серной кислоты в качестве консерванта будет 5,1, потому что тогда она будет присутствовать в недиссоциированной форме. Однако такие низкие значения pH обычно не встречаются в мясных продуктах, так как активация белков и лейкоциты очень плохи при таких уровнях pH (IEP).SO ₂ сам по себе также нарушает ферментативную структуру бактериальных клеток.

Помимо SO ₂, сернистая кислота присутствует на разных уровнях диссоциации: H ₂ SO ₃, HSO3- и SO3- одновременно. SO ₂ и сернистая кислота оказывают сильное влияние на рост бактерий, в то время как ионы сероводорода, такие как ионы HSO ₃ ^—, действуют как слабые антибактериальные агенты. Сульфат-ионы, такие как SO ₃ ^—, довольно слабо влияют на рост бактерий.Сульфит-ионы — это восстановители с неподеленной парой электронов, что делает их очень реактивными, и они образуют связи с широким спектром других веществ, присутствующих внутри клетки. Они также связываются с кислородом и создают радикалы, которые по-разному вмешиваются в процессы внутри клетки, такие как синтез белка и репликация ДНК, системы производства энергии и деятельность клеточных мембран. Как правило, в мясном продукте должно присутствовать не менее 150 частей на миллион SO ₂, чтобы иметь существенное влияние на продление срока хранения.Введение SMBS в приготовленные мясные продукты, такие как колбасы и ветчина, иногда практикуется, но мало влияет на продление срока хранения этих продуктов после термической обработки.

SMBS контролирует рост бактерий и даже в определенной степени убивает бактерии перед термической обработкой, но после того, как мясной продукт приготовлен и все белки денатурированы, влияние остаточных SMBS в приготовленном мясном продукте в отношении продления срока хранения незначительно. . Это связано с тем, что SMBS требуется свободная вода для образования SO ₂, а вода уже так или иначе прочно связана в приготовленном продукте.Следовательно, все вегетативные бактерии погибают, и SMBS не оказывает никакого воздействия на споры, которые пережили пастеризацию. SMBS также улучшает и стабилизирует цвет свежих колбас, поскольку это восстанавливающий агент, отдающий электроны и, как таковой, замедляющий окисление миоглобина до метмиоглобина, а также восстанавливающий метмиоглобин до восстановленного миоглобина. Образование метмиоглобина значительно замедляется и, как следствие, снижается. Метмиоглобин придает мясным продуктам коричневато-серый цвет, а присутствие SO ₂ помогает сохранить «первоначальный» красный цвет.Эксперты описывают это, говоря, что «цветение» колбасы сохраняется.

Границы | Усиление токсичности метабисульфита натрия пропиленгликолем в системах как in vitro, так и in vivo

Введение

Многие химические вещества используются в бытовых товарах, включая дезодоранты, освежители воздуха, косметику, дезинфицирующие средства, краски и лаки для волос. Во время нашей повседневной деятельности домашние товары в виде спреев считаются основным источником ингаляционного воздействия химических веществ (Hahn et al., 2010; Shim et al., 2013), хотя они недостаточно изучены, несмотря на их широкое использование. Метабисульфит натрия (Na ₂ S ₂ O ₅; SM), также известный как динатриевая соль, пиросульфит натрия, динатрий сульфит, безводный сульфит натрия или дисульфит натрия, представляет собой неорганический сульфит, широко используемый в качестве консерванта для борьбы с распространение микроорганизмов; кроме того, он обладает антиоксидантными свойствами в некоторых винах и пищевых продуктах (Jamieson et al., 1985; Ercan et al., 2015) и используется как дезинфицирующее или антиоксидантное средство в косметических продуктах и некоторых фармацевтических препаратах (Noorafshan et al., 2013). SM — это белое кристаллическое или порошкообразное твердое вещество с легким запахом серы, и это химическое вещество становится коррозионной кислотой при смешивании с водой. Поскольку они становятся едкими кислотами, SM могут вызывать кашель и хрипы при вдыхании (Steiner et al., 2008). В предыдущих исследованиях сообщалось, что SM вызывает астму за счет индукции бронхоспазма (Stevenson and Simon, 1981; Nichol et al., 1989; Nannini and Hofer, 1997). В предыдущем отчете указывалось, что ответ на СМ возникает в результате воздействия диоксида серы, который влияет на сенсорные нервы и вызывает высвобождение медиатора (Wright et al., 1990).

Пропиленгликоль (PG), бесцветная вязкая жидкость, также не имеет запаха и растворяется в воде (Kulo et al., 2012). Это химическое вещество гигроскопично и смешивается с водой, ацетоном и хлороформом; поэтому он широко используется в качестве растворителя и разбавителя во многих продуктах, смешанных с различными химическими веществами (Cruz et al., 2002). Эмульгаторы являются обычным компонентом многих потребительских товаров, а PG — типичный эмульгатор, который широко используется в нашей повседневной жизни. На основании информации, предоставленной базой данных домашних хозяйств, PG используется в кремообразном мыле, зубных пастах, освежителях воздуха, очистителях, пятновыводителях и в пищевых продуктах в качестве консерванта.Предыдущие исследования показали, что PG был относительно безопасным и нетоксичным при использовании в качестве единственного химического вещества (Gaunt et al., 1972; Ruddick, 1972; Wilson et al., 2005).

Хотя воздействие химических смесей обычно имеет место и считается важным в токсикологии, токсичность, вызываемая вдыханием, менее изучена (Cassee et al., 1996; Feron et al., 2002; Yang et al., 2004). В частности, по сравнению с каждым отдельным химическим веществом, in vivo и исследований токсичности смесей не были проведены в достаточной степени, чтобы получить полное представление о воздействии на здоровье (Kortenkamp, 2008; Altenburger et al., 2013). Известно также, что некоторые коммерчески доступные продукты, содержащие SM, включают PG в качестве консерванта. Поэтому вызывает беспокойство тот факт, что некоторые из этих продуктов могут рассеиваться в воздухе в виде аэрозолей, а токсичные аэрозоли могут вызывать серьезные заболевания легких, такие как интерстициальное заболевание легких (Kim et al., 2014, 2016; Park et al. ., 2014; Paek et al., 2015).

Токсикологические взаимодействия, такие как добавление, синергизм, потенцирование и антагонизм, могут возникать, когда два химических вещества подвергаются воздействию организмов одновременно (Bae et al., 2001; Гренье и Освальд, 2011; Джарвис и др., 2014). Следовательно, оценка токсичности химических смесей не может быть произведена простым сложением их индивидуальной токсичности (Rizzati et al., 2016). Например, наночастицы оксида цинка в нетоксичной концентрации усиливают цитотоксичность наночастиц меди (Li et al., 2015). Кроме того, многие исследователи недавно обнаружили усиление токсического действия некоторых химических веществ в системах in vitro, и in vivo, (Pérez Martín et al., 2014; Tabet et al., 2016; Ян и др., 2016).

Однако, насколько нам известно, исследований по наблюдению in vitro, и in vivo, реакций SM или для изучения ингаляционной токсичности химической смеси SM с PG не проводилось. Таким образом, это исследование было направлено на оценку токсикологического воздействия SM и PG на альвеолярные базальные эпителиальные клетки человека (A549), а также на оценку ингаляционной токсичности всего тела, вызванной однократным воздействием SM и смесью SM с PG.Мы также сравнили различия в токсичности между SM и смесью SM и PG как in vitro, и in vivo, так и .

Материалы и методы

Химическая промышленность

Метабисульфит натрия и PG, использованные в настоящем исследовании, были приобретены у Sigma-Aldrich Co., Ltd. (Сент-Луис, Миссури, США).

Исследование in vitro с клетками A549

Для анализа in vitro , альвеолярные эпителиальные клетки человека A549 были приобретены из Американской коллекции типовых культур (АТСС).Клетки культивировали в культуральной среде RPMI 1640 (Thermo Fisher Scientific Inc., Уолтем, Массачусетс, США) с добавлением 10% об. / Об. Фетальной бычьей сыворотки и 1% пенициллин-стрептомицин при 37 ° C, 5% CO ₂ / 95% воздух.

Для оценки токсичности SM и PG для клеток A549 клетки помещали в 96-луночные планшеты (1 × 10 ⁵ клеток / лунку) и инкубировали в течение 24 часов. Тест на единую химическую токсичность для SM и PG проводили при различных концентрациях (50–500 мкг / мл для SM и 31.25–1000 мкг / мл для PG) после инкубации в течение следующих 24 часов. Токсичность смеси SM + PG также оценивали инкубацией 200 мкг / мл SM и 31,25–1000 мкг / мл PG в течение 24 часов. Морфологию клеток наблюдали с помощью оптической микроскопии, а жизнеспособность клеток оценивали с помощью окрашивания EZ-Cytox (DoGenBio Co., Ltd.) для измерения 3- (4,5-диметилтиазол-2-ил) -2,5-дифенилтетразолия бромида. (МТТ). Целостность мембраны проверяли с помощью EZ-лактатдегидрогеназы (LDH) (DoGenBio Co., Ltd.) для измерения уровня LDH.Анализ нейтрального красного был проведен путем измерения накопления нейтрального красного красителя в лизосомах неповрежденных клеток, а набор для анализа нейтрального красного Tox4 (Sigma – Aldrich Co., Ltd., Сент-Луис, Миссури, США) был использован для оценки нормальное количество лизосом.

Клоногенный анализ проводили для наблюдения за ростом клеток, определения способности образовывать колонии и оценки способности деления клеток. Поэтому клетки высевали в 6-луночные планшеты (200 клеток / лунку, общий объем среды 4 мл) и инкубировали в течение 24 часов.Затем клетки обрабатывали SM (200 мкг / мл) и PG (31,25–1000 мкг / мл). После 7 дней инкубации среду удаляли, затем планшеты осторожно промывали PBS, фиксировали метанолом в течение 10 мин на льду и окрашивали 0,5% кристаллическим фиолетовым.

In vivo Исследование вдыхания

Животные

Шестинедельные самцы крыс Sprague-Dawley, не содержащих специфических патогенов (SPF), были приобретены у Orient Bio Inc. (Соннам, Южная Корея) и содержались в нашем помещении для лабораторных животных при 21 ± 3 ° C, 50 ± Относительная влажность 20% и 12-часовой цикл свет / темнота.Перед началом лечения животных акклиматизировали не менее чем за 1 неделю. Животные были разделены на четыре и пять групп в исследованиях подострого воздействия SM и SM + PG соответственно. Массу тела измеряли дважды в неделю с начала исследования до умерщвления животных, а также отслеживали общие симптомы и признаки в течение периода воздействия. Все эксперименты на животных проводились в соответствии с руководящими принципами Институционального комитета по уходу и использованию животных Национального института экологических исследований (Южная Корея).

Воздействие при вдыхании

После 1-недельного периода акклиматизации крыс подвергали анализу ингаляционного воздействия. Температуру контролировали в течение периода воздействия (температура 21 ± 3 ° C; влажность 50 ± 20% и 12-часовой цикл свет / темнота). Для исследования подострого ингаляционного воздействия, получавшего лечение SM, крысы подвергались воздействию 5 мг / м ³ (низкий), 20 мг / м ³ (средний), 100 мг / м ³ (высокий) SM 6 часов в день, 5 дней в неделю, 14 дней. Для изучения ингаляции смеси SM + PG крысы были разделены на пять групп (16 крыс / группу): контроль, контроль носителя (1% водный раствор PG), низкий (1% водный раствор PG + 1% водный раствор SM). раствор), средней (1% PG + 5% SM) и высокой (1% PG + 20% SM) группы.Мы приготовили ингаляционный аэрозоль этих растворов с помощью распылителя с потоком чистого воздуха 250 л / мин. Крыс подвергали воздействию 6 часов в день, 5 дней в неделю в течение 2 недель (14 дней). В каждой группе половину крыс умерщвляли через 1 день после последнего воздействия, а оставшуюся половину умерщвляли через 7 дней после последнего воздействия для наблюдения за выздоровлением.

Мониторинг SM и PG

Все параметры ингаляции контролировались во время воздействия, включая температуру, влажность, воздушный поток и давление, с помощью модели VT3-X15, Sibata Scientific Technology Ltd.(Сайтама, Япония). Концентрацию SM контролировали путем отбора проб воздуха в камере с помощью SIP-32L (SIBATA) и сравнения разницы в весе мембраны (T60A20, Φ55). Размер частиц измеряли с помощью портативного аэрозольного спектрометра (модель 1.109, Grimm Aerosol Technik, GmbH & Co. KG, Айнринг, Германия). Воздействие PG было измерено в соответствии с руководством по анализу 2355 Национального института безопасности и гигиены труда (NIOSH) путем сбора образцов с помощью пробирки XAD-7 OVS и анализа с помощью газового хроматографического пламенно-ионизационного детектора (GC-FID).Система ГХ / ПИД представляла собой Agilent 6890 (Agilent Technologies Inc., Санта-Клара, Калифорния, США), а колонка для ГХ, используемая для анализа образцов, представляла собой DB-WAX (30 м × 0,25 мм × 0,25 мкм) от J&W Scientific Inc. (Санта-Клара, Калифорния, США).

Анализ бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ)

Для оценки токсичности, вызванной вдыханием в легкие, всех крыс умерщвляли и анализировали жидкость БАЛ (ЖБАЛ). Жидкость для лаважа из легких крысы получали трижды 4 мл фосфатно-солевого буфера, не содержащего кальция и магния (PBS, pH 7.4). BALF центрифугировали при 1500 об / мин в течение 10 минут в Hanil Union 32R (Инчхон, Корея), супернатанты собирали и хранили при -80 ° C до использования. Анализ белка бицинхониновой кислоты (BCA) (Intron, Корея) и анализ LDH проводили с использованием набора для анализа цитотоксичности (Daeil Lab Service Co., Ltd., Корея). Анализ экспрессии фактора некроза опухоли альфа (TNF-α), интерлейкина-6 (IL-6), трансформирующего фактора роста бета1 (TGF-β1), интерлейкина-1бета (IL-1β) и хемоаттрактантного белка моноцитов. 1 (MCP-1) были проведены с использованием наборов ELISA, предоставленных R&D systems (Миннеаполис, Миннесота, США), для оценки различий в уровнях воспалительных цитокинов, вызванных ингаляцией.После центрифугирования осадки BALF собирали и количество клеток в образцах BALF подсчитывали с использованием анализатора Vi-Cell ^® XR (Beckman Coulter, Brea, CA, США). Основываясь на результатах определения количества клеток, 50 мкл готовых образцов разводили до 2 × 10 ⁵ клеток / мл и вводили в набор слайдов в Shandon Cytospin (Shandon, Pittsburgh, PA, United States) и слайды окрашивали Diff-Quik.

Гистопатологический анализ

После ингаляции SM и смеси SM + PG в течение 2 недель животных умерщвляли под анестезией.После макроскопического обследования печень, легкие и носовую полость фиксировали в 10% нейтральном забуференном формалине. Носовую полость декальцинировали декальцинирующим раствором, а затем делали поперечные срезы на трех уровнях сечения носовой полости: на уровне I (непосредственно позади верхних резцов), на уровне II (между резцовыми сосочками и первым небным гребнем) и разрез III уровня (середина коренных зубов). После стандартной обработки ткани ткани заливали парафином, а затем делали срезы толщиной 3 мкм.Затем срезы тканей окрашивали гематоксилином и эозином (H&E) и проводили гистологическое исследование под световым микроскопом (Olympus BX41, Токио, Япония). Поражения классифицировались патологоанатомами отдельно в зависимости от их тяжести.

Статистический анализ

Статистический анализ был проведен с использованием PASW Statistics 18 (SPSS Inc., Корея). Непараметрические статистические тесты использовались для сравнения групп, получавших SM и PG, по сравнению с контрольными группами, и значения выражались как среднее ± стандартное отклонение (SD).Односторонний анализ множественной дисперсии (ANOVA) с последующим тестом Стьюдента t использовался для сравнения экспериментальных групп с контрольной группой и для определения того, было ли значение P <0,05, 0,01 или 0,001.

Результаты

Анализ in vitro

Для оценки токсичности в клетках A549 клетки обрабатывали только SM или PG, и проводили анализы МТТ, ЛДГ и нейтрального красного. Обработка только SM клетками A549 вызывала дозозависимое снижение жизнеспособности клеток (по методу МТТ) при концентрациях выше 100 мкг / мл.Значение IC ₅₀ было определено как 281,5 мкг / мл (рис. 1А), хотя между группами не было обнаружено различий в клеточных мембранах и лизосомах. Однократное введение PG не вызывало никаких эффектов при всех протестированных концентрациях (31,25–1000 мкг / мл), что позволяет предположить, что в клетках A549 в диапазоне концентраций не было никаких цитотоксикологических эффектов (рис. 1B). Воздействие смеси SM + PG осуществляли с использованием 200 мкг / мл SM (жизнеспособность клеток составляла около 80% от контрольной группы) и смесей с несколькими дозами PG.Жизнеспособность клеток снизилась во всех группах, получавших смесь SM + PG, по сравнению с таковой в контрольной группе (рис. 1C), хотя никаких различий не наблюдалось в клеточных мембранах и лизосомах.

РИСУНОК 1. Жизнеспособность клеток измеряли с помощью анализа МТТ. Эпителиальные клетки легких человека (A549) подвергались воздействию различных концентраций (A) метабисульфита натрия (SM), (B) пропиленгликоля (PG) и (C) смеси SM и PG в течение 24 дней. часЗначения представлены как среднее значение ± стандартная ошибка (стандарт Стьюдента: t -тест, ^∗ P <0,05, ^∗∗ P <0,01 и ^∗∗∗ P <0,00 по сравнению с контролем. ).

Клоногенные анализы использовали для оценки хронического эффекта лечения SM и SM + PG на клетки A549. Сначала засевали 200 клеток / лунку; через 24 ч клетки обрабатывали 50–1000 мкг / мл SM или смесью 200 мкг / мл SM и 31,25–1000 мкг / мл PG, а затем инкубировали в течение 7 дней.Через 7 дней общее количество колоний заметно уменьшилось дозозависимым образом при обработке SM (фиг. 2A), хотя различные дозы PG с 200 мкг / мл SM не подавляли образование колоний (фиг. 2B).

РИСУНОК 2. Ингибирование образования колоний клеток, индуцированное SM в эпителиальных клетках легких человека. (A) SM и (B) SM + PG смесь. Клетки A549 подвергались воздействию химикатов в течение 7 дней. Значения представлены как среднее ± стандартная ошибка (стандартная ошибка Стьюдента t -тест, ^* P <0.05 по сравнению с контролем).

SM Исследование подострого вдыхания

Для изучения токсичности подострого воздействия SM были проведены 14-дневные ингаляционные исследования. Крыс разделили на четыре группы и позволили вдохнуть свежий воздух (отрицательный контроль), 5, 20 и 100 мг / м ³ SM в течение 6 часов, 5 дней в неделю в течение 2 недель (всего 10 дней. ): контрольная, низкая, средняя и высокая группы соответственно. Фактическая экспозиционная концентрация SM составила 5,5 ± 2,4, 29,3 ± 7.7 и 110 ± 38,9 мг / м ³ в группах с низким, средним и высоким воздействием соответственно. Гранулометрический состав SM был измерен с помощью многоступенчатого импактора, и средний массовый диаметр (MMAD) находился в диапазоне 1,95–2,32 мкм с геометрическим стандартным отклонением (GSD) 1,71–1,92 в каждой камере, что соответствует условиям Руководства ОЭСР по испытаниям химических веществ.

По сравнению с крысами в группах с низким и средним воздействием (рис. 3), масса тела значительно снизилась в группе с высоким воздействием на 14-й день воздействия, хотя никаких других клинических симптомов во время воздействия не наблюдалось.При исследовании образцов жидкости БАЛ крыс в каждой группе общее количество клеток увеличилось в группе с высоким восстановлением (измерено через 7 дней после окончательного воздействия) (рис. 4A), но не было обнаружено четкой разницы для TP. и анализы ЛДГ во всех группах воздействия (измеренные через 1 день после окончания воздействия) и группах восстановления (Рисунки 4B, C). Группы лечения подострого воздействия не привели к явным изменениям всех факторов воспалительной реакции легких (рис. 5).

РИСУНОК 3. Изменение массы тела крыс, подвергшихся подострой СМ. Крысы-самцы вдыхали аэрозольный СМ в течение 2 недель. Значения представлены как среднее ± стандартная ошибка (стандарт Стьюдента t -тест, ^* P <0,05 по сравнению с контролем).

РИСУНОК 4. Легочная токсичность, вызванная подострым вдыханием SM у крыс. (A) Общее количество клеток в жидкости бронхоальвеолярного лаважа (BALF), (B) содержание общего белка (TP) в BALF и (C) активность лактатдегидрогеназы (LDH) в BALF.Крысы-самцы вдыхали аэрозольный СМ в течение 2 недель. Значения представлены как среднее ± стандартная ошибка.

РИСУНОК 5. Воспаление легких, вызванное повторным вдыханием SM у крыс. (A) Фактор-альфа некроза опухоли (TNF-α), (B) интерлейкин-6 (IL-6), (C) интерлейкин-1beta (IL-1β), (D) трансформирующий фактор роста-бета1 (TGF-β1), (E) моноцитарный хемоаттрактантный белок-1 (MCP-1) в ЖБАЛ. Крысы-самцы вдыхали аэрозольный СМ в течение 2 недель.Значения представлены как среднее ± стандартная ошибка.

Гистопатологические результаты исследования подострой токсичности показаны в таблице 1. В печени наблюдалась мультифокальная инфильтрация мононуклеарных клеток в контрольной группе и группе лечения SM без заметных различий в частоте и степени тяжести среди групп. Очаговая пластическая гиперплазия желчи была отмечена у одной из четырех крыс в группе низких доз. Диффузный тип стеатоза был очевиден у крыс из групп, получавших среднюю и высокую дозу, но он был минимальным по степени тяжести.В легких не наблюдалось никаких специфических отклонений от нормы, хотя очаговая минерализация в артериальной стенке была отмечена у крысы из группы, получавшей высокие дозы (рис. 6).

ТАБЛИЦА 1. Сводка гистопатологических результатов у крыс, многократно вдыхавших метабисульфит натрия (SM).

РИСУНОК 6. Гистопатологическое окрашивание легких у самцов крыс, подвергшихся воздействию SM в течение 2 недель путем ингаляции. Никаких специфических отклонений от нормы в легких замечено не было.а, альвеолы; б, бронхиола. (A) Контрольная группа; (B) группа с низким уровнем воздействия; (C) группа средней экспозиции; (D) группа с высокой степенью воздействия; Окрашивание H&E. Увеличение = × 100 для всех изображений.

Исследование вдыхания смеси

Поскольку известно, что PG широко используется в качестве эмульгатора, мы попытались оценить токсикологический эффект смеси SM + PG. Для этого крысы были разделены на пять групп: контрольная, контрольная с носителем, группы с низкой, средней и высокой экспозицией.Фактическая концентрация SM в камере составила 3,91 ± 1,26, 35,73 ± 6,01 и 80,98 ± 5,47 мг / м ³ в группах с низкой, средней и высокой экспозицией соответственно, а фактическая концентрация ПГ был измерен как 5,5 ± 1,07 мг / м ³ (контроль носителя), 6,47 ± 1,25 мг / м ³ (низкий), 8,68 ± 0,6 мг / м ³ (средний) и 8,84 ± 1,77 мг / м ³ (выс.) в каждой из заявленных групп. MMAD составляли от 1,70 до 2,75 мкм с GSD от 1.От 69 до 2,08 в каждой камере.

Клинические симптомы, такие как носовые шумы, чихание и раздражение глаз, которые не наблюдались в исследовании однократного воздействия SM, наблюдались у крыс, подвергшихся воздействию смеси с высоким содержанием SM + PG. Масса тела крыс группы высоких доз была значительно снижена по сравнению с массой тела контрольной группы (фигура 7). Анализы крови и сыворотки крыс показали, что все результаты были в пределах нормы без значительных различий между контрольной и экспериментальной группами (данные не показаны).

РИСУНОК 7. Изменения массы тела крыс, подвергшихся воздействию смеси SM и PG. Крысы-самцы вдыхали аэрозольные SM и PG в течение 2 недель. Анализ гранулометрического состава аэрозольных частиц. Среднее ± SE (тест Стьюдента t , ^∗ P <0,05, ^∗∗ P <0,01 и ^∗∗∗ P <0,001 по сравнению с контролем).

Для наблюдения токсикологического воздействия на легкие крысы, вызванного вдыханием смесей SM + PG, подсчитывали общее количество BAL жидкости и клеток полиморфноядерных нейтрофилов (PMN).Общее количество клеток в группе со средним восстановлением было значительно увеличено, а в группе с низким уровнем восстановления увеличилось без существенной разницы (рис. 8A). Количество PMN было значительно увеличено в группах среднего и высокого уровня (Рисунки 8B, C). Кроме того, были измерены уровни общего белка (TP) и LDH в образцах жидкости BAL; Было обнаружено небольшое увеличение в группах с низким и средним уровнем извлечения (Рисунок 9). Были измерены различные цитокины, связанные с воспалением, и было обнаружено, что IL-1β и TNF-α были увеличены в группе восстановления с низкой дозой, что позволяет предположить, что SM, возможно, вызывал длительное воспаление в легких крысы (рис. 10).

РИСУНОК 8. Воспаление легких, вызванное повторным вдыханием в течение 2 недель смеси SM и PG у самцов крыс. (A) Общее количество клеток в ЖБАЛ. (B) Количество полиморфноядерных лейкоцитов (ПМН) в ЖБАЛ. (C) Diff-Quick окрашивание клеток BALF. Стрелка указывает PMN. Значения представлены как среднее ± стандартная ошибка (односторонний дисперсионный анализ с последующим тестом множественного сравнения Тьюки, ^# P <0,05, ^## P <0.01 и ^### P <0,001 по сравнению с контролем).

РИСУНОК 9. Легочная токсичность, вызванная повторным вдыханием смеси SM и PG в течение 2 недель у самцов крыс. (A) содержание TP в BALF и (B) уровень LDH в BALF. Значения представлены в виде среднего ± SE (односторонний дисперсионный анализ с последующим тестом множественного сравнения Тьюки, ^# P <0,05, ^## P <0,01 и ^### P < 0.001 по сравнению с контролем).

РИСУНОК 10. Изменения воспалительных цитокинов, вызванные повторным вдыханием смеси SM и PG в течение 2 недель у самцов крыс. (A) Фактор некроза опухоли альфа (TNF-α), (B) интерлейкин-1beta (IL-1β) в ЖБАЛ. Значения представлены как среднее ± стандартная ошибка (односторонний дисперсионный анализ с последующим тестом множественного сравнения Тьюки, ^# P <0,05 по сравнению с контролем).

Гистопатологические исследования легких, печени и носовой полости были выполнены у крыс, подвергшихся воздействию смеси SM и PG для исследования подострой токсичности (таблица 2).В печени мультифокальная инфильтрация мононуклеарных клеток наблюдалась во всех группах лечения, а также в контрольной группе, не получавшей лечения. В легких не было выявлено никаких специфических аномалий, хотя очаговая сосудистая минерализация в сосудистой стенке артерий часто обнаруживалась у нескольких крыс без разницы между контрольной группой и группами, получавшими смесь, по частоте и степени тяжести (рис. 11). В полости носа плоскоклеточная метаплазия респираторного эпителия на уровне среза I была очевидна у одной крысы группы средней дозы и всех крыс группы высокой дозы, в то время как поражение не наблюдалось в необработанном контроле. носитель и группу с низкой дозой.Поражение характеризовалось замещением респираторного эпителия плоским эпителием с полной потерей ресничек. Это наблюдение в носовой полости группы, подвергшейся воздействию смеси, явно отличается от результатов исследования однократной химической ингаляции SM, потому что в эксперименте с только обработкой SM не наблюдалось каких-либо специфических эффектов.

ТАБЛИЦА 2. Сводка гистопатологических результатов крыс, многократно вдыхавших смесь SM и пропиленгликоля (PG).

РИСУНОК 11. Гистопатология легких у самцов крыс, подвергшихся воздействию смеси SM и PG путем аэрозольной ингаляции в течение 2 недель. Результаты (A – E) — это результаты для контрольной группы, контрольной группы с носителем, низкой, средней и высокой групп соответственно. При обнажении исследуемых материалов не было обнаружено патологических данных. а, альвеолы; б, бронхиолы. Окрашивание H&E. Увеличение = × 200 для всех изображений.

В ходе исследования выздоровления в течение 1 недели были обнаружены различные фоновые поражения в печени нескольких крыс в контрольной и комбинированной группах лечения, включая мультифокальную инфильтрацию мононуклеарных клеток, очаговую гиперплазию желчных протоков и липидоз напряжения (Рисунки 12A, B).Аналогичным образом, минерализация сосудов в артериальной стенке, очаговая агрегация пенистых макрофагов и инфильтрация периваскулярных мононуклеарных клеток наблюдалась в легких в контрольной группе и группах лечения смесью без токсикологической значимости (Фигуры 12C, D). Плоскоклеточная метаплазия, которая возникла на уровне I разреза полости носа при воздействии смеси в средней и высокой дозе в течение 2 недель, не проявлялась через 1 неделю после прекращения воздействия (рис. 13).

РИСУНОК 12. Гистопатология печени и легких крыс-самцов, подвергшихся воздействию вдыхания смеси SM и PG в течение 2 недель в исследовании восстановления. Результаты представляют собой очаговую инфильтрацию мононуклеарных клеток (кружок в A , контрольная группа) и липидоз напряжения (кружок в B , средняя группа) в печени и инфильтрацию периваскулярных мононуклеарных клеток (стрелка в C , контроль носителя. группа) и сосудистой минерализации (стрелка в D , низкая группа) в легких.Окрашивание H&E. Увеличение = × 400 для A , × 200 для B , C и D .

РИСУНОК 13. Гистопатологическое окрашивание носовой полости у самцов крыс, подвергшихся воздействию смеси SM и PG в течение 2 недель путем ингаляции аэрозоля. Панели (A – C) представляют собой результаты групп воздействия, каждая из которых определяет контрольную, среднюю и высокую дозировку соответственно. Панель (D) показывает восстановление групп с высокой экспозицией.Обратите внимание на метаплазию респираторного эпителия в плоскоклеточные клетки в (B) и (C) (стрелки). Сравните их с нормальным респираторным эпителием, состоящим из мерцательного псевдостратифицированного столбчатого эпителия с бокаловидными клетками [стрелки на (A) и (D) ]. Плоскоклеточная метаплазия произошла в передней части носовой полости, но полностью исчезла через 7 дней после прекращения воздействия (D) . Окрашивание H&E. Увеличение = × 400 для всех изображений.

Обсуждение

Метабисульфит натрия — широко используемый биоцид, обычно в качестве консерванта в пищевой промышленности и потребительских товарах (Zhang et al., 2015). PG обычно используется в качестве растворителя во многих химических продуктах (Pillai et al., 2014). Хотя различные продукты, используемые в нашей повседневной жизни, состоят из химических смесей, проводится лишь несколько исследований токсичности химических смесей. Наше исследование было выполнено для оценки токсикологических эффектов SM, PG и их смеси как in vitro, и in vivo, так и .

Во многих исследованиях сообщалось, что токсикологические взаимодействия, такие как потенцирование или антагонизм, могут возникать при смешивании двух химических веществ (Lu et al., 2015; Nachtergael et al., 2015; Puckowski et al., 2017). В настоящем исследовании жизнеспособности клеток введение одного PG не вызывало какой-либо цитотоксичности, но усиливало токсичность SM при введении в виде смеси (при 200 мкг / мл SM), о чем свидетельствует значительное снижение жизнеспособности клеток по сравнению с лечением. только SM (рисунок 1).Предыдущее исследование документально подтвердило усиление токсичности дидецилдиметиламмонийхлорида (DDAC) смесью с этиленгликолем (EG) в клетках BEAS-2B (Kim et al., 2015). Клоногенный анализ широко используется для оценки пролиферации клеток, и клетки подвергались воздействию тестового материала в течение примерно 7 дней (Masuda and Asahara, 2013; Martignani et al., 2015). В настоящем исследовании только 50 мкг / мл SM привело к 47% снижению образования колоний по сравнению с контрольной группой, что свидетельствует о том, что хронические эффекты SM были сравнительно выше, чем острое воздействие клеток A549 в той же дозе (рис. 2A. ).Однако, в отличие от анализа МТТ, мы не обнаружили эффекта усиления SM за счет добавления PG в клоногенном анализе (рис. 2B). Stepić et al. (2013) настаивали на том, что потенцирование химического вещества является специфическим явлением, а не общим эффектом, и что причина связана с химической структурой смеси. Хотя мы обнаружили усиление SM в анализе жизнеспособности клеток, использовались только клетки A549, и только PG были смешаны с SM в нашем исследовании. Следовательно, будущие исследования должны включать в себя последующие работы, предназначенные для оценки потенцирования SM в различных типах клеток при смешивании с другими химическими веществами.

И PMN, и макрофаги играют важную роль в защите первой линии от ксенобиотиков посредством фагоцитоза и набора цитокинов (Djeu et al., 1986; Di Carlo et al., 2001; Wesselkamper et al., 2001). В настоящем исследовании мы выявили значительное увеличение PMN в группе с высокой дозой и в группах со средним и высоким уровнем восстановления после воздействия смеси SM и PG. Как в группах со средними, так и с высокими дозами процент PMN был выше в группах восстановления, чем в группах воздействия, что указывает на то, что смесь SM и PG может оказывать стойкое токсическое действие на легкие.Кроме того, в то время как у крыс, подвергшихся однократному воздействию SM, симптомов не было, клинические симптомы, такие как носовые шумы, чихание и раздражение глаз, наблюдались у крыс в группе, получавшей смесь с высоким содержанием SM + PG. Согласно гистопатологическим результатам, было обнаружено, что только SM не оказывает токсического действия на печень, легкие и носовую полость; однако смесь SM и PG вызвала плоскоклеточную метаплазию респираторного эпителия на уровне I отдела носовой полости, что указывает на потенцирующее действие PG на токсичность SM в полости носа.Поражение, характеризующееся замещением респираторного эпителия плоским эпителием, считается адаптивным изменением после повторного или длительного инсульта. Однако поражение было полностью восстановлено через 1 неделю прекращения воздействия смеси SM и PG, что указывает на обратимое изменение в зависимости от воздействия. Различия в токсичности между SM отдельно и смесью SM + PG можно объяснить распределением аэрозольных частиц, поскольку количество аэрозольных частиц большого размера увеличивается при увеличении концентрации SM + PG.В деталях, увеличенное количество частиц размером 1 мкм и более преимущественно наблюдалось в камере, подвергнутой воздействию SM + PG, по сравнению с камерой, подвергнутой воздействию одиночного химического вещества, что позволяет предположить, что в образовавшихся аэрозолях может происходить агрегация химических веществ. По мере увеличения размера частицы могут легко оседать в носовой полости крыс, что приводит к таким гистопатологическим изменениям в группах с высокими дозами смеси по сравнению с крысами, подвергавшимися однократному воздействию SM (Shang et al., 2015).Другие поражения, наблюдаемые в печени, легких и носовой полости в исследованиях по прерыванию и выздоровлению, не были связаны с воздействием смеси SM и PG, поскольку они произошли не только в группах лечения, но также в группах, не подвергавшихся лечению, или контрольных группах носителя. без существенной разницы в их частоте и степени тяжести.

Люди обычно подвергаются воздействию смеси химических веществ, а не одного химического вещества в своей повседневной жизни. Однако мы не могли легко предположить токсичность смеси, потому что химические взаимодействия могли происходить по-разному (Deneer, 2000; Jarvis et al., 2014). Многие исследователи настаивают на том, что эффекты, вызываемые одним химическим веществом, могут различаться при их смешивании с другими химическими веществами (Fortoul et al., 2005; Kortenkamp, 2014), что также подтверждается в нашем настоящем исследовании. Наше исследование выявило различие в токсических эффектах одного химического вещества и смеси химических веществ, хотя оно имеет некоторые ограничения из-за нескольких конечных точек цитотоксичности и коротких периодов воздействия при вдыхании. Поэтому будущие исследования должны включать в себя наблюдение за различными тестами in vitro, и более длительные исследования ингаляций.

Таким образом, в настоящем исследовании было обнаружено, что PG потенцирует токсичность SM в эпителиальных клетках легких человека, что также наблюдалось в 2-недельном исследовании ингаляции на крысах. Таким образом, настоящее исследование ясно показало усиление токсичности SM за счет добавления PG как в системы in vitro, и in vivo, так и в системы .

Авторские взносы

PK, SY и H-MK разработали это исследование. Рукопись написали JY, B-IY и IS. JY, IS, Y-ML, HK, E-JK и BL проводили эксперименты по цитотоксичности и ингаляционной токсичности.B-IY провел эксперименты по гистопатологии на крысах. D-HL измерял концентрации SM и PG.

Финансирование

Работа поддержана Национальным институтом экологических исследований Южной Кореи.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Рецензент SK и редактор по обработке заявили о своей общей принадлежности.

Сноска

http://householdproducts.nlm.nih.gov

Список литературы

Альтенбургер Р., Бакхаус Т., Бёдекер В., Фауст М. и Шольце М. (2013). Упрощающая сложность: оценка токсичности смеси за последние 20 лет. Environ. Toxicol. Chem. 32, 1685–1687. DOI: 10.1002 / etc.2294