Valohajoaneet syötävät elintarvikevärit

Turvallisen juomaveden saanti on Yhdistyneiden Kansakuntien tunnustama perusihmisoikeus, mutta yleisen saatavuuden saavuttamista kehitysmaissa on estänyt riittämätön vedenkäsittelyinfrastruktuuri ja jatkuvan huollon puute. Vuoteen 2015 mennessä 844 miljoonalla ihmisellä alhaisen ja alemman keskitulotason maissa (LMIC) ei ollut pääsyä parempiin juomavesilähteisiin ja 159 miljoonaa ihmistä käytti suoraan käsittelemätöntä pintavettä, mikä johti 502 000 ihmishenkeen vuosittain ripulin vuoksi. taudinaiheuttajien saastuttamasta vedestä peräisin olevia sairauksia. Koska juomaveden epätasa-arvo ja siihen liittyvä kuolleisuus rasittavat suhteettomasti maaseudun kehitysmaita, parempien käyttöpisteiden (POU) vedenkäsittelytekniikoiden tarjoaminen, jotka ovat edullisia, yksinkertaisia ​​ja vaativat minimaalisen infrastruktuurin, on ratkaisevan tärkeää turvallisen juoman saatavuuden saavuttamiseksi kaikkialla. vettä.

LMIC:issä käytetään tällä hetkellä useita POU-vedenkäsittelymenetelmiä (esim. aurinkodesinfiointi (SODIS), rakeinen väliaine tai keraaminen astiasuodatus, klooraus jne.). Vaikka ne ovat tehokkaita bakteereja vastaan, useimmat niistä toimivat suhteellisen huonosti viruksenpoistossa, ja kaikki POU-tekniikat osoittavat heikompaa tehoa kentällä, koska veden alkuperäinen laatu ja suhteellisen taitamattomien käyttäjien toiminta heikkenevät. Vaikka POU-tekniikat ovat auttaneet vähentämään bakteerien ja loisten aiheuttamaa maha-suolitulehdusta, virusperäisten gastroenteriittien tapaukset eivät ole vähentyneet, ja viruksen aiheuttajia on havaittu 43 prosentissa kehitysmaiden ripulitapauksista.

Yksi kehitteillä oleva POU-teknologia, joka on osoittanut potentiaalin inaktivoida viruksia juomavedessä, on syötävän valolle herkistävän väriaineen levittäminen veteen desinfiointia varten. Kun valolle herkistävä väriaine altistuu auringonvalolle, se tuottaa singlettihappea, reaktiivista happilajia (ROS), joka pystyy inaktivoimaan monenlaisia ​​viruksia. Erytrosiini, FDA:n hyväksymä väriaine, on osoittanut kykynsä desinfioida juomavettä ja saavuttaa 4-log-inaktivoitumisen bakteriofagi MS2:ssa alle 10 minuutin auringonvalolle altistuksessa. Lisäksi väriaine valovalkaisee altistuessaan valolle, ja siihen liittyvä selvä värinmuutos (esim. erytrosiininpunaisesta läpinäkyvään) tapahtuu desinfiointiin verrattavissa olevalla nopeudella, mikä antaa turvallisuusosoituksen desinfioinnin valmistumisesta, mikä kipeästi kaivattua toimintoa puuttuu. muut POU-tekniikat. Kokonaiskustannukset 0,002-0,003 dollaria litraa kohden käsiteltyä vettä se on halvempaa kuin kiehuva vesi useissa kehitysmaissa ja on taloudellisesti kannattava veden desinfiointitekniikka.

Erytrosiini, joka tunnetaan myös nimellä FD&C Red No. 3 Yhdysvalloissa, on FDA:n hyväksymä käytettäväksi elintarvikkeissa, lääkkeissä ja kosmetiikassa, ja sen hyväksyttävä päiväsaanti (ADI) on 2,5 mg/kg/vrk. Kirjallisuuden suosittelema pitoisuus desinfiointiin juomavedessä on 5,0 µM erytrosiinia eli noin 4,4 mg/l. Keskimääräinen amerikkalainen kuluttaa 2,38 litraa juomavettä ja juomia päivässä, joten päivittäinen altistuminen erytrosiinia on 10,5 mg/vrk. Olettaen, että veden kokonaiskulutus päivässä LMIC:issä vastaa Yhdysvaltojen kulutusta 2,38 litraa, silloin 60-kiloisen yksilön päivittäinen erytrosiiniannos on 0,17 mg/kg/vrk, mikä on selvästi alle vahvistetun FDA:n ADI:n.

Motivaatio tutkia erytrosiinin vaikutuksia ihmisten terveyteen johtuu valohajoamistuotteiden tuntemattomasta käyttäytymisestä. Vaikka erytrosiinin molekyylirakenne muuttuu hapettuessaan singlettihapella, tyypilliset singlettihapen reaktiot ovat additioreaktioita, jotka eivät tyypillisesti johda molekyylirakenteen katkeamiseen. Tämän seurauksena ei ole odotettavissa, että erytrosiinin absorptionopeudet muuttuvat merkittävästi oksidatiivisessa valovalkaisussa. Näiden hapettavien tuotteiden myrkyllisyyttä ei kuitenkaan ole aiemmin testattu, ja ne tulisi tutkia ennen kuin erytrosiinipohjaista veden desinfiointia voidaan kehittää edelleen. Viimeaikaiset testit ovat yrittäneet karakterisoida erytrosiinin valohapetustuotteita, mutta ne ovat olleet epäselviä.

Lisäksi aikaisemmassa kirjallisuudessa todetaan, että ~19 % erytrosiinin molekyylirakenteessa olevasta jodista vapautuu liuokseen valolle altistumisen ja singlettihapen hapettumisen jälkeen. Jos noudatetaan aikaisempia vedenkäsittelyparametreja (5,0 µM erytrosiinia, 2,38 l vettä/vrk, 60 kg yksilöä), erytrosiinista vapautuvan jodin päivittäinen kulutus olisi 1,1 mg I/vrk. Jodin alhaisin havaittu haittavaikutustaso (LOAEL) ja ei-havaittu haittavaikutustaso (NOAEL) ovat 1,7 mg I/vrk ja 1,0-1,2 mg I/vrk, jolloin siedettävä ylempi saantitaso (UL) on 1,1 mg I/vrk. Jos kirjallisuudessa raportoitu jodin vapautuminen erytrosiinista on oikea, altistukset ovat jodin UL:ssa. Koska erytrosiinin imeytyminen ruuansulatuskanavasta on heikkoa, erytrosiiniin sitoutuneen jodin ei odoteta vaikuttavan merkittävästi jodin kokonaiskulutukseen. Vaikka erytrosiinipohjaisen vedenkäsittelyn ei odoteta johtavan haitallisiin tuloksiin erytrosiinivalotuotteille tai liialliselle jodille altistumisesta johtuen, on tärkeää noudattaa varovaista lähestymistapaa ja testata sen vaikutusta, ennen kuin sallitaan sellaisen tekniikan kehittäminen, joka kehitysmaiden ihmiset kuluttaisivat päivittäin.