Чем опасна муравьиная кислота для человека
Муравьиная кислота: собственный антибиотик из брюшной железы
Долгое время считалось, что муравьиная кислота нужна этим насекомым только для защиты от хищников, например, от других насекомых и птиц. Но оказалось, что ее функции много шире: она служит не только дезинфектантом для антигрибковой обработки гнезда и потомства, но и эффективным антибиотиком
Муравьиная кислота – одна из самых простых органических кислот, несмотря на свое название, встречается не только у муравьев, но и в выделениях пчел и медуз, а также у представителей растительного царства: в крапиве, хвойных, а также в некоторых фруктах. Но впервые она была найдена действительно у лесных рыжих муравьев еще в 1670 г.; позднее выяснилось, что это соединение вырабатывается брюшной железой всех представителей наиболее «продвинутого» муравьиного семейства Formicidae.
Одно время считалось, что муравьи используют это вещество для отпугивания врагов, но недавно было обнаружено, что они обрабатывают кислотой свои гнезда и потомство для предотвращения распространения патогенных микроскопических грибков. Кстати сказать, муравьиная кислота представляет опасность и для человека: концентрированная, она может вызывать сильные химические ожоги, а в концентрации свыше 10% – разъедать кожу.
Немецкие ученые из Галле-Виттенбергского университета им. Мартина Лютера и Байройтского университета (Германия) при наблюдении за поведением древесных муравьев Camponotus floridanus обнаружили, что всякий раз после еды или питья воды они начинают чистить брюшко. Исследователи заметили, что при этом муравьи глотают секрет брюшных желез, вследствие чего в желудке возникает кислая среда. В эксперименте по кормлению муравьев пищей, зараженной патогенными и условно-патогенными бактериями, выяснилось, что возможность проглотить муравьиную кислоту улучшает выживаемость особей.
Такая кислотная «БАД» особенно актуальна для этих насекомых, так как муравьи практикуют кормление друг друга и личинок «изо рта в рот». И высокая кислотность желудка, по-видимому, не дает возможной инфекции распространиться на всю колонию. Правда, пока неясно, убивает ли муравьиная кислота патогены напрямую, либо она действует совместно с другими факторами, например, иммунными. Так или иначе, потребление кислоты способствует формированию определенного состава микробиома пищеварительного тракта муравьев, в котором преобладают кислотостойкие бактерии семейства Acetobacteraceae.
Высокая кислотность пищеварительной среды характерна не только для муравьев: кислота в больших количествах вырабатывается в желудках высших позвоночных, включая земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих. Но среди насекомых муравьи – одни из очень немногих, кто имеет такую особенность. И эффекты она везде оказывает одинаковые: защищает от патогенов и структурирует микрофлору.
Кстати сказать, сегодня муравьиная кислота, получаемая искусственным путем, активно используется в качестве консервирующего и антибактериального агента при заготовке кормов, в пчеловодстве, а также для дезинфекции оборудования и как антисептическое средство в медицине. В ряде случаев именно она оказывается предпочтительнее, так как обладает наиболее выраженным действием в отношении ряда бактерий и плесеней. Не обошла муравьиная кислота и индустрию красоты: это вещество применяется при производстве препаратов для борьбы с угревой сыпью, удаления лишней растительности и даже для использования в соляриях.
E236 Муравьиная кислота
Муравьиная кислота (Formic acid, метановая кислота, E236).
Муравьиной кислотой называют одноосновную карбоновую кислоту, зарегистрированную в качестве пищевой добавки с кодом Е236 по международной классификации, которую используют как консервант. Считается первым представителем в ряду насыщенных одноосновных карбоновых кислот.
Химическая формула HCOOH.
Общая характеристика Муравьиной кислоты
Муравьиная кислота представляет собой прозрачную жидкость без цвета, запаха и с кислым вкусом. Вещество имеет свойство растворяться в глицерине, бензоле и ацетоне и смешиваться с водой и этанолом. Муравьиной кислота была названа после того, как её выделил англичанин Джон Рэй из огромного количества рыжих лесных муравьёв (calorizator). Химическим способом производится как побочный продукт синтеза уксусной кислоты. Природными поставщиками муравьиной кислоты являются крапива, хвоя, фрукты и выделения пчёл и муравьёв.
Полезные свойства Муравьиной кислоты
Основное полезное свойство муравьиной кислоты – замедление процессов распада и гниения, соответственно, увеличение срока годности и использования продуктов. Замечено, что муравьиная кислота стимулирует метаболизм клеток, является раздражителем для нервных окончаний.
Вред Е236
Пищевая добавка Е236 Муравьиная кислота способна спровоцировать возникновение аллергических реакций и серьёзных расстройств желудочно-кишечного тракта при передозировке. Если муравьиная кислота в чистом виде попадает на кожные покровы или слизистые, как правило, возникает ожог, который необходимо по возможности быстро обработать раствором соды и немедленно обратиться в медицинское учреждение за квалифицированной помощью.
Контакт с концентрированными парами муравьиной кислоты может привести к повреждению глаз и дыхательных путей. Случайное попадание внутрь даже разбавленных растворов вызывает явления тяжелого некротического гастроэнтерита.
Опасность муравьиной кислоты зависит от концентрации. Согласно классификации Европейского союза, концентрация до 10% обладает раздражающим эффектом, больше 10% – разъедающим.
Применение Е236
Пищевую добавку Е236 чаще всего применяют в качестве антибактериального и консервирующего агента при производстве корма для скота. В пищевой промышленности свойства Е236 используются в кондитерских изделиях, безалкогольных и алкогольных напитках, рыбных и мясных консервах. Также муравьиная кислота применяется в химической промышленности, медицине и фармацевтике, в производстве шерстяных тканей и дублении кожи.
Использование Е236 в России
На территории Российской Федерации разрешено применение пищевой добавки Е236 в качестве нейтрального консерванта, при условии соблюдения нормативов, установленных Санитарными правилами РФ.
Муравьиная кислота (Е236)
Многие наслышаны о так называемой муравьиной кислоте, но мало кто знает, что на ее основе существует синтетическая добавка, которая в европейском классификаторе пищевых добавок маркируется символом Е236.
Муравьиная кислота – прекрасный консервант, который несмотря на производство химическим путем, несет пользу для человеческого организма. Существуют, конечно, и некоторые опасности при ее употреблении, но они столь незначительны, что не делают данное вещество запрещенным к приему в пищу.
Описание муравьиной кислоты, физические и химические свойства
В природе данное вещество встречается в выделениях насекомых, особенно пчел и рыжих муравьев, собственно, из-за чего и получила свое название. Находится она также в хвое, крапиве и некоторых фруктах.
Впервые целебные свойства муравьиной кислоты заинтересовало ученых примерно в семнадцатом веке. Английский биолог-натуралист Джон Рэй провел ряд экспериментов по добыванию данного вещества из рыжих муравьев. Хотя опыты были далеко не гуманными, ведь для этого пришлось воздействовать горячим паром на живых особей, закончились они успехом. В результате последующей конденсации получилось кислое вещество, которое и назвали муравьиной кислотой.
Позже, уже в середине девятнадцатого столетия, французский химик Джозеф Гей Люссак синтезировал данный продукт из синильной кислоты, а Марселен Бертело получил его из окиси углерода, чей опыт до сих пор применяется для получения муравьиной кислоты в современных условиях.
По внешнему виду данное вещество напоминает прозрачную бесцветную жидкость с резким характерным запахом и кислым вкусом. Муравьиная кислота хорошо растворима в воде, этиловом спирте, бензоле, эфире и ацетоне. Она легковоспламенима и чрезвычайно взрывоопасна, также обладает высокой коррозийной активностью.
Пищевая добавка Е236 имеет молекулярную формулу в виде CH2O2. А структурную формулу ее можно представить в виде: HCOOH.
К другим названиям данного вещества относятся: Е236, метановая кислота, Methanoic acid, Formic acid. На французском языке ее наименование звучит как: Acile formique или Acide methanoique, на немецком – d-Carbonsaure или Ameisensaure.
Относится муравьиная кислота к группе консервантов. Такое вещество естественным путем образуется из метилового спирта, проникающего в организм человека через кожу или дыхательные пути. Однако это количество очень мало.
Получают данную пищевую добавку разными методами. Первый способ применяется в основном для получения кислоты, используемой в технических целях. Щелочным гидролизом формамида получают около тридцати пяти процентов общего количества добавки.
А для пищевой промышленности процесс синтеза протекает в два этапа. Для этого гидроксид натрия или каустическую соду нагревают до температуры 1300 градусов Цельсия и пропускают его через монооксид углерода, получая таким образом натриевую соль муравьиной кислоты, по другому – формиат натрия. Полученный продукт разлагают серной кислотой и в процессе перегонки в вакуумной установке получают уже готовое вещество. Этим методом пользуются в промышленности в большей степени, чем предыдущим.
Муравьиная кислота – самая насыщенная карбоновая одноосновная кислота, которая в сильно концентрированном виде может растворить такие стойкие полимеры, как капрон или нейлон.
Основные производители пищевой добавки Е236
Основными поставщиками муравьиной кислоты в промышленных масштабах являются немцы. Их концерн BASF имеет около восьмидесяти производственных площадок в разных странах мира.
Практически в спину им дышат китайцы: корпорация Jinzhou Lv Zhiyuan Fertilizer Factory имеет свой химический завод, оснащенный пятью линиями производства.
В Российской Федерации производством добавки Е236 занимается компания «Компонент-Реактив», находящаяся в Москве и обладающая международной наградой «Золотая Арка», которая присуждается за высокое качество производимой продукции.
А промышленное предприятие «Химреактив» является одним из ведущих поставщиков технического продукта на мировом рынке.
Данная кислота считается продуктом повышенной опасности, поэтому к ее упаковке предъявляют высокие требования. Для этого подходят:
Емкости обязательно должны быть герметично закрыты и включать в себя дополнительные прокладки, устойчивые к воздействию муравьиной кислоты.
Стеклянную тару закрывают пробками, оборачивают полиэтиленовой пленкой и прочно завязывают.
Наносят на упаковку множество различных маркировок: ЛВЖ – легковоспламеняющиеся жидкости, ЕК – едкие коррозионные вещества и соответственно Е236 – муравьиная кислота.
Применение пищевого консерванта Е236
Еще с древних времен муравьиная кислота славилась своими антибактериальными свойствами, использовалась в качестве антисептика и препятствовала размножению патогенной микрофлоры. Благодаря всем этим качествам она ценится и в современной жизни. Такую пищевую добавку активно используют во многих сферах жизни и промышленных отраслях.
В пищевой промышленности ее применяют для:
Используется такое вещество и как самостоятельный ингредиент и в комплексе с другими продуктами, в качестве которых чаще всего выступают бензойная и кислота и ее бензоаты.
В медицинской отрасли пищевая добавка Е236 активно используется для:
Косметология тоже не обошла стороной данное вещество. В этой отрасли ее применяют:
Также используется муравьиная кислота и в других отраслях:
Технический продукт часто применяют как антигололедный реагент, противоморозную добавку. С ее помощью удаляют окисления со сплавов меди, и очищают оборудование для покраски на СТО.
Использование муравьиной кислоты в качестве пищевой добавки на территории Российской Федерации разрешено, однако в европейских странах ее можно использовать только в косметологических целях. В Америке на ее основе делают химические ароматизаторы, также использующиеся в пищевой промышленности.
Полезные и вредные свойства муравьиной кислоты
Как уже говорилось выше, муравьиная кислота – продукт повышенной опасности, однако приносит вред она только тогда, когда применяется в концентрированном виде. Десятипроцентный водный раствор такого вещества удостоен третьего класса опасности.
Максимальной суточной дозой для взрослого человека является 3 мг на каждый килограмм веса. Такое вещество усваивается в организме полностью и выводится при помощи мочевыводящей системы.
В окружающей среде муравьиная кислота биоразлагается, а значит не несет вреда экологии.
Помимо этого, она способствует улучшению процесса свертываемости крови и расширению кровеносных сосудов.
А вот концентрированное вещество считается одним из наиболее опасных. Вдыхание его паров в высокой концентрации может спровоцировать:
Попадание такой кислоты на кожу вызывает сильнейший химический ожог. При этом очаг поражения ни в коем случае нельзя промывать водой, только содовым раствором или раствором нашатырного спирта.
Вместо выводов
Муравьиная кислота – это синтетически выведенная пищевая добавка, которая пользуется большим спросом во многих отраслях промышленности: косметологии, медицине, пищевой сфере и других. В малых дозах – это прекрасное лекарство, обладающее антибактериальными, противовоспалительными и обезболивающими свойствами. Благодаря чему применяется как консервант при переработке пищи. Однако в больших концентрациях – это самая опасная карбоновая кислота, которая может спровоцировать возникновение различных патологий дыхательных путей и привести к другим негативным последствиям.
Чем опасна муравьиная кислота для человека
Прием внутрь муравьиной кислоты уникален тем, что приводит к гибели многих пострадавших после длительного (несколько недель) развития классического кислотного поражения желудочно-кишечного тракта. К осложнениям относятся тяжелый метаболический ацидоз, внутрисосудистый гемолиз и диссеминированное внутрисосудистое свертывание. Случайное потребление детьми обычно не приводит к летальному исходу, поскольку едкий вкус жидкости не позволяет им проглотить достаточно большую дозу.
Тем не менее муравьиная кислота используется для самоубийства, особенно на юге Индии, где это, по-видимому, излюбленное средство ухода из жизни, в первую очередь среди неквалифицированных рабочих и других малоимущи. В Европе такой способ суицида тоже хорошо известен, но относительно редок. Ожоги кожи муравьиной кислотой могут привести к системной интоксикации.
б) Синонимы. Метановая кислота, формиловая кислота, водородкарбоновая кислота.
в) Применение. Муравьиная кислота применяется как компонент патентованных средств для удаления окалины и пятновыводителей. Она также используется для стойкого крашения шерсти, в гальваностегии, для коагуляции латексной резины, восстановления старой резины, удаления волос с кожи и ее дубления, производства уксусной кислоты, авиационных смазок, аллилового спирта, формилцеллюлозы, фенольных смол и оксалата для прачечного дела, в текстильной, инсектицидной, холодильной и бумажной промышленности. В Великобритании она продается в виде препаратов «Kleenoff’ (55 %), «Ataka» (44 %), Descale (55 %) и Kilrock (60 %).
г) Источник. Муравьиная кислота — синтетическое соединение.
д) Токсичная доза муравьиной кислоты:
— Менее 10 г. Прием внутрь таких количеств детьми приводил к поверхностным ожогам ротоглотки; пострадавшие выздоровели.
— От 5 до 30 г. Прием внутрь таких количеств взрослыми чреват легкими поверхностными ожогами ротоглотки, слабой болью в животе, одышкой и дисфагией; в ряде случаев наблюдались кровавая рвота, пневмонит и стриктура пищевода. Летальный исход — явление достаточно необычное.
— От 30 до 45 г. Прием внутрь такого количества обычно ведет к кровавой рвоте, гепатотоксичности, изъязвлению, кровотечению и прободению желудочно-кишечного тракта. В ряде случаев наблюдались обратимое диссеминированное внутрисосудистое свертывание и острая почечная недостаточность; у многих пострадавших развивается стриктура пищевода. Сообщалось о летальных исходах.
— От 45 до 200 г. У немногих, кто выжил после такой дозы, отмечались обратимое диссеминированное внутрисосудистое свертывание, пневмонит, острая почечная недостаточность и стриктура пищевода. У большинства развиваются коррозионное прободение органов брюшной полости, желудочно-кишечное кровотечение и несколько реже острая почечная недостаточность.
Смерть в течение 36 ч — самый обычный исход при такой дозе. У одного выздоровевшего пациента прием 50 мл муравьиной кислоты привел к обратимой острой почечной недостаточности, последовавшей за желудочно-кишечным кровотечением.
е) Токсикокинетика муравьиной кислоты:
— Всасывание. Примерно через 2 ч после приема внутрь приблизитель но 100 г муравьиной кислоты ее уровень в крови составил 348 мкг/мл (7,6 ммоль/л).
— Выведение. Период полувыведения муравьиной кислоты у одного больного был около 2,5 ч.
ж) Механизм действия. Муравьиная кислота непосредственно воздействует на I факторы свертывания, приводя к увеличению времени кровотечения и геморрагии. В желудочно-кишечном тракте она вызывает сухую некротизацию, разъедая ткани вплоть до мышечной оболочки. Кровавая рвота чревата гиповолемией. Эта кислота оказывает непосредственное гемолитическое действие на эритроциты. Гемолиз в сочетании с коррозивным эффектом на уровне почечной паренхимы может привести к острой почечной недостаточности. Фрагменты некротизированной ткани, вероятно, индуцируют диссеминированное внутрисосудистое свертывание.
з) Клиника отравления муравьиной кислотой. В зависимости от принятой дозы наблюдаются следующие первичные эффекты.
— Полость рта. Жгучая боль во рту и глотке; слюнотечение; гипереми-ческая, отечная слизистая оболочка; изъязвление щечной слизистой оболочки и глотки.
— Глаза. Мидриаз; гиперемическая конъюнктива.
— Желудочно-кишечный тракт. Тошнота, рвота, боль в животе; кровотечение в верхней части тракта; ригидный живот; панкреатит.
— Пищевод. Геморрагический эзофагит; отторжение некротизированной слизистой оболочки.
— Желудок. Прогрессирующая язва.
— Кожа. Эритема, волдыри; пурпура, кровоподтеки вокруг мест внутривенных инъекций (особенно спустя несколько дней).
— Дыхательная система. Одышка, аспирационный пневмонит, двусторонние грубые хрипы, «шоковые легкие»; острый респираторный дистресс-синдром; остановка дыхания; альвеолярно-капиллярное просачивание на 4-е сутки.
— Выделительная система. Диурез; через 2 сут или более анурия.
— Мышцы. В тяжелых случаях мышечные контрактуры.
— Сердечно-сосудистая система. Тахикардия, брадикардия, гипертензия, гипотензия; часто через 10 сут и более — центральный цианоз, асистолия.
— Гематология. Метгемоглобинемия; внутрисосудистый гемолиз; диссеминированное внутрисосудистое свертывание.
— Обмен веществ. Метаболический, дыхательный ацидоз. К осложнениям относятся тяжелое желудочно-кишечное кровотечение, пневмония, острый канальцевый некроз, острый респираторный дистресс-синдром, перитонит, сепсис, диссеминированное внутрисосудистое свертывание, гемолиз, абсцессы печени, метаболический ацидоз, шок, летальный исход.
и) Лабораторные данные отравления муравьиной кислотой:
— Аналитические методы. Сывороточные концентрации муравьиной кислоты определяют ферментативно с помощью формиатдегидрогеназы (УФ-метод) и спектрофотометрических измерений.
— Уровни в крови. Через 2 ч после приема внутрь примерно 100 г муравьиной кислоты (200 мл 50 % раствора) ее концентрация в крови составляла 348 мкг/мл (7,6 ммоль/л), а затем экспоненциально снижалась с периодом полувыведения около 2,5 ч. Через 6 ч после приема 50 мл муравьиной кислоты наблюдался ее сывороточный уровень 180 мкг/мл.
— Аномалии. Гастроскопия в первые 24 ч может показать тяжелые травмы пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки. В системе свертывания крови отмечаются увеличение протромбинового времени, уменьшение частичного тромбопластинового времени и продукты деградации фибрина. Среди других лабораторных аномалий наблюдались повышение уровня лактатдегидрогеназы, аминотрансфераз, амилазы, глюкозы, лактата и креатинина. Возможен рост концентрации свободного гемоглобина, метгемоглобина, количества лейкоцитов и тромбоцитов. Гематокрит и уровень фибриногена бывают в пределах нормы. Моча краснеет.
Газовый состав артериальной крови часто отражает тяжелый метаболический ацидоз. Рентгенографическая картина грудной клетки либо остается нормальной, либо демонстрирует двусторонние пятнистые уплотнения или «шоковое легкое». Отравление муравьиной кислотой — одна из немногих интоксикаций, при которой уровень бикарбоната может упасть до нуля.
к) Лечение отравления муравьиной кислотой:
— Стабилизация состояния. Пациентов, принявших внутрь муравьиную кислоту, необходимо госпитализировать в отделение интенсивной терапии. Отек гортани может затруднять вентиляцию. Нужен мониторинг сердечно-дыхательной функции. Под рукой должен быть источник 100 % кислорода. Требуются катетеризация вен и периодическое измерение центрального венозного давления по поводу стабильности кровообращения. Полезным бывает немедленное разведение проглоченной кислоты молоком, но только не щелочью, которая может вызвать местную экзотермическую реакцию.
— Очистка пищеварительного тракта. Индукция рвоты сиропом ипекакуаны, промывание желудка и применение назогастральной трубки противопоказаны. Активированный уголь не применялся: он может усилить раздражение слизистой оболочки, проникнуть в участки ее прободения и затруднить эндоскопическое исследование. Кроме того, кислот он практически не адсорбирует.
— Поддерживающая терапия:
1. Почечная недостаточность иногда требует диализа. Перитонеальный диализ, вероятно, предпочтительнее гемодиализа, поскольку применяемый при последнем методе гепарин способен усилить желудочно-кишечное кровотечение.
2. Внутрисосудистый гемолиз можно облегчить обменным переливанием крови.
3. При угнетенном дыхании иногда помогают интубация и искусственная вентиляция с перемещающимся положительным давлением, а также кислородотерапия.
4. Анурию можно попытаться устранить внутривенным введением маннитола.
5. Особого внимания требуют состояние глаз и кожи, параметры свертывания, газовый состав артериальной крови и легкие (периодические рентгенограммы грудной клетки).
6. Роль циметидина и стероидов не ясна.
7. Диазепам можно использовать как седативное средство, когда проведена интубация.
8. При поражении полости рта бывает полезно промывание лидокаином.
9. Потеря крови иногда требует ее переливания.
10. При гемолизе необходимо вести мониторинг поступления в организм и выведения из него жидкости, а также уровней электролитов, особенно калия. Недостаток жидкости корректируют по клиническим показаниям.
11. При тяжелом метаболическом ацидозе можно назначить бикарбонат натрия для поддержания рН мочи на уровне 1,5. Корректировка ацидемии и ощелачивание мочи применяются для снижения липофильности муравьиной кислоты и усиления почечного выведения формиата. Кроме того, ощелачивание мочи может повысить растворимость гемоглобина и в результате замедлить развитие острого канальцевого некроза.
12. Фуросемид вводят внутривенно в дозе 20 мг каждые 4 ч для предотвращения формиатно-хлоридного обмена и предупреждения тем самым канальцевой реабсорбции формиата из мочи.
Высокие внутривенные дозы фолиновой кислоты (1 мг/кг, а затем еще 6 таких же доз с интервалом 4 ч до клинического улучшения) могут стимулировать расщепление формиата печенью.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021