Fotodegradovaná jedlá potravinářská barviva

Přístup k nezávadné pitné vodě je základním lidským právem uznaným Organizací spojených národů, ale dosažení univerzálního přístupu v rozvojovém světě brání nedostatečná infrastruktura pro úpravu vody a nedostatek trvalé údržby. V roce 2015 nemělo 844 milionů jedinců v zemích s nízkými a nižšími středními příjmy (LMIC) přístup k lepším zdrojům pitné vody a 159 milionů lidí přímo využívalo neupravenou povrchovou vodu, což mělo za následek ztrátu 502 tisíc životů ročně průjmovými onemocněními. onemocnění z vody kontaminované patogeny. Protože nespravedlnost pitné vody a související úmrtnost neúměrně zatěžují venkovský rozvojový svět, poskytování vylepšených technologií pro úpravu vody v místě použití (POU), které jsou levné, jednoduché a vyžadují minimální infrastrukturu, je zásadní pro dosažení všudypřítomného přístupu k bezpečnému pití. voda.

V LMIC se v současné době používá několik metod úpravy vody POU (např. solární dezinfekce (SODIS), granulovaná média nebo filtrace v keramické nádobě, chlorace atd.). Ačkoli jsou účinné proti bakteriím, většina z nich funguje relativně špatně při odstraňování virů a všechny technologie POU vykazují nižší účinnost v terénu kvůli zhoršené počáteční kvalitě vody a provozu relativně nekvalifikovanými uživateli. Zatímco technologie POU přispěly ke snížení bakteriální a parazitární gastroenteritidy, případy virové gastroenteritidy se nesnížily, přičemž virová agens byla pozorována u 43 % případů průjmu v rozvojovém světě.

Jedna technologie POU ve vývoji, která prokázala potenciál pro inaktivaci virů v pitné vodě, je aplikace jedlého fotosenzibilizačního barviva do vody za účelem dezinfekce. Při vystavení slunečnímu záření produkuje fotosenzibilizační barvivo singletový kyslík, reaktivní kyslíkovou formu (ROS) schopnou inaktivovat širokou škálu virů. Erythrosin, barvivo schválené FDA, prokázalo svou schopnost dezinfikovat pitnou vodu a dosáhnout 4-log inaktivace bakteriofága MS2 za méně než 10 minut slunečního záření. Kromě toho barvivo fotobělí po vystavení světlu a doprovodná zřetelná změna barvy (např. z erythrosinové červeně na průhlednou) probíhá rychlostí srovnatelnou s dezinfekcí, což poskytuje bezpečnostní indikaci, že dezinfekce byla dokončena, což je velmi potřebná funkce, která chybí další technologie POU. Za celkové náklady 0,002-0,003 $ na litr upravené vody je v několika rozvojových zemích levnější než převaření vody a je to finančně životaschopná technologie dezinfekce vody.

Erythrosin, v USA také známý jako FD&C Red No. 3, je schválen FDA pro použití v potravinách, lécích a kosmetice s přijatelným denním příjmem (ADI) 2,5 mg/kg tělesné hmotnosti/den. Literárně doporučená koncentrace pro dezinfekci v pitné vodě je 5,0 µM erythrosinu, neboli přibližně 4,4 mg/l. S průměrným Američanem, který spotřebuje 2,38 l pitné vody a nápojů denně, se očekává denní expozice 10,5 mg erythrosinu/den. Za předpokladu, že celková spotřeba vody za den v zemích s nízkými a středními příjmy odpovídá americké spotřebě 2,38 l, pak by jedinec s hmotností 60 kg zažil denní dávku erytrosinu 0,17 mg/kg tělesné hmotnosti/den, což je výrazně pod stanovenou FDA ADI.

Motivace pro zkoumání účinků erythrosinu na lidské zdraví pramení z neznámého chování produktů fotodegradace. Zatímco molekulární struktura erythrosinu se po oxidaci singletovým kyslíkem změní, typické reakce singletového kyslíku jsou adiční reakce, které typicky nevedou ke štěpení molekulární struktury. V důsledku toho se neočekává, že by se rychlost absorpce erythrosinu významně změnila po oxidativním fotobělení. Tyto oxidační produkty však nebyly dříve testovány na toxicitu a měly by být prozkoumány dříve, než bude umožněn další vývoj dezinfekce vody na bázi erythrosinu. Nedávné testy se pokusily charakterizovat produkty fotooxidace erythrosinu, ale nebyly jednoznačné.

Dále předchozí literatura uvádí, že ~19 % jódu v molekulární struktuře erythrosinu se uvolní do roztoku po vystavení světlu a oxidaci singletovým kyslíkem. Při dodržení předchozích parametrů úpravy vody (5,0 µM erythrosin, 2,38 l vody/den, 60 kg jednotlivce) by denní spotřeba jódu uvolněného z erythrosinu byla 1,1 mg I/den. Nejnižší hladina pozorovaných nežádoucích účinků (LOAEL) a hladina bez pozorovaných nežádoucích účinků (NOAEL) pro jód jsou 1,7 mg I/den a 1,0–1,2 mg I/den, což vede k tolerovatelné horní hladině příjmu (UL) 1,1 mg I/den. Pokud je v literatuře uváděné uvolňování jódu z erytrosinu správné, pak jsou expozice na UL pro jód. Vzhledem ke špatné absorpci erythrosinu gastrointestinálním traktem se neočekává, že by jód, který zůstává vázán na erythrosin, významně ovlivňoval celkovou spotřebu jódu. I když se neočekává, že úprava vody na bázi erythrosinu povede k nepříznivým výsledkům v důsledku expozice erytrosinovým fotoproduktům nebo nadměrné expozice jódu, je důležité postupovat opatrně a testovat její dopad, než umožní další vývoj technologie, která by byly denně konzumovány jednotlivci v rozvojovém světě.