Проблема екотоксикантів в харчових продуктах

2

Проблема екотоксикантів в харчових продуктах

Зміст

Вступ

1 Надходження екотоксикантів в харчовій продукції

2 Чужорідні речовини із зовнішнього середовища

3 Як екотоксиканти акумулюються живими організмами

4. Технологія переробки харчової сировини з підвищеним вмістом важких металів

5. Технологічні способи зниження радіонуклідів в харчовій продукції

6. Технологічні способи зниження залишкових кількостей пестицидів в харчовій продукції

Вступ

Хай їжа буде твоїми ліками

Гіппократ

Живлення -- один з найважливіших чинників, визначаючий здоров'я людини. Положення «здоров'я є функція живлення» є базовою для сучасного людського суспільства.

Різке погіршення екологічної ситуації практично у всіх регіонах миру, пов'язане з антропогенною діяльністю людини, вплинуло на якісний склад споживаної їжі. З продуктами харчування в організм людини поступає значна частина «хімічних і біологічних речовин. Вони потрапляють, і нагромаджується в харчових продуктах по ходу як біологічного ланцюга, що забезпечує обмін речовин між живими організмами, з одного боку, і повітрям, водою і грунтом -- з іншою, так і харчового ланцюга, що включає всі етапи сільськогосподарського і промислового виробництва продовольчої сировини і харчових продуктів, а також їх зберігання, упаковку і маркіровку. У зв'язку з цим забезпечення безпеки і якості продовольчої сировини і харчових продуктів є однією з основних задач сучасного людського суспільства, що визначають здоров'я населення і збереження його генофонду.

Безпечними для здоров'я споживача прийнято рахувати продукти, які або не містять зовсім токсичних речовин, що представляють небезпеку для здоров'я людей нинішнього і майбутнього півпенні, або містять їх в кількостях, допустимих санітарними нормами і гігієнічними нормативами.

Безпеку продовольчої сировини і харчових продуктів оцінюють по кількісному або якісному змісту в Їх антиживильних речовин мікробіологічної, хімічної і біологічної природи. Відомо, що багато харчових продуктів мають здатність акумулювати з навколишнього середовища екологічно шкідливі речовини - контамінанти і концентрувати їх в небезпечних кількостях.

1. Надходження екотоксикантів в харчових продуктах

Малюнок 1 - Накопичення контамінантів в харчових продуктах по ходу біологічних і харчових ланцюгів

З їжею рослинного і тваринного походження в організм людини потрапляє з навколишнього середовища до 70% токсинів різної природи. Продовжує рости в порівнянні з 60-ми роками рівень радіонуклідів в продуктах харчування. Забруднення продуктів харчування нітратами і продуктами їх розпаду також зросло за останні 5 років майже в 5 разів. До 10% проб досліджених харчових продуктів містили важкі метали і половина з них - в дозах, що перевищують гранично допустимі концентрації (ПДК). По окремих видах продукції цей показник ще вище. Так, в 52% досліджених зразків вершкового масла містилися токсичні речовини -- мідь, цинк, залізо, свинець в дозах, перевищуючих ПДК. За даними Госсанепіднадзора Росії, протягом останніх роки реєстровано більше 110 спалахів кишкових інфекцій з числом потерпілих понад 8 тис. людина, у тому числі 37 спалахів сальмонельозу, 48 -- дизентерія, 7 -- вірусного гепатиту А і 4 -- черевного тифу, пов'язаних з вживанням недоброякісних харчових продуктів і питної води. Проблема недоброякісного живлення має загальносвітове значення. Так, за оцінками американських дослідників, в США непридатно захворюють від вживання недоброякісних продуктів до 33 млн. людина, при цьому в 9 тис. випадках хвороба закінчується смертю.

Аналіз динаміки живлення різних груп населення Росії показує, що останніми роками його структура зазнала істотні зміни. За узагальненими даними обстеження населення дефіцит повноцінних білків складає до 25%, харчових волокон - до 40%, вітаміну З - до 50%, вітамінів групи В -до 20...30% і вітаміну А - до 30%. Вперше за багато років середньодушевой набір продуктів харчування не забезпечував потреби організму людини в енергії -- її дефіцит склав близько 20%.

Порушення харчового статусу населення в нашій країні і забруднення навколишнього середовища і продуктів харчування є одним з основних причин різкого скорочення середньої тривалості життя у чоловіків до 59, у жінок до 70 років.

Серед причин смертності основне місце як і раніше займають серцево-судинні, онкологічні, гастроентерологічні, інфекційні захворювання. Особливу тривогу викликає стійка тенденція до зростання захворюваності дітей. Рівень захворюваності дифтерією збільшився в 2,2 рази, туберкульозом -- на 24%. За даними НДІ гігієни і профілактики захворюваності дітей, підлітків і молоді, лише 14% дітей практично здорові, 50% мають відхилення в здоров'ї, 36% хронічно хворі. Частка здорових дітей до кінця навчання в школі не перевищує 20...25%.

Помітно збільшилася кількість «захворювань немолодого віку», передумови до яких нагромаджуються протягом всього життя людини. До них відносяться серцево-судинні захворювання, рак, діабет, інсульт, катаракта і глаукома, остеопороз, пов'язаний з живленням нижче за фізіологічні норми в умовах несприятливої екологічної ситуації, що визначає якість харчових продуктів і нормальну життєдіяльність людини.

В умовах, що реально склалися, забезпечення якості і безпеки продовольчої сировини і харчових продуктів стає найважливішою проблемою людства.

2. Чужорідні речовини із зовнішнього середовища

Земля не належить людині: людина належить землі, всі речі взаємозв'язані подібно крові, об'єднуючій одну сім'ю. Людина не сплітає тканину життя, він всього лише пасмо в ній. Все, що він заподіює цій тканині він заподіює самому собі.

Індіанський вождь, 1855

Розподіл хімічних з'єднань між повітрям, водою і грунтом відбувається відповідно до їх физико-хімічних властивостей. При цьому чинники навколишнього середовища грають вирішальну роль. На малюнку 2 представлена схема перенесення речовин в екосфері.

Перенесення хімічних з'єднань на межі розділу грунт - вода грає важливу роль в процесі забруднення природних вод. З грунту забруднювачі поступають в результаті внесення хімічно засобів захисту рослин або їх надходження з дощем. Забруднення може також відбуватися як водою, що стікає по поверхнігрунту, так і грунтовими водами. Для всіх переходів хімічних продуктів через межу грунт-вода основну роль грають процеси адсорбції.

Перехід речовин в природних умовах з водного середовища в атмосферу називають летючістю; цей процес здійснюється в результаті дифузії. Зворотне перенесення називають сухим осадженням.

Транспортні процеси між грунтом і атмосферою є найскладнішими. Перехід речовини з грунту в атмосферу за допомогою дифузії, в природних умовах називають летючістю з грунту, а зворотний процес -- сухим осадженням в грунт.

Малюнок 2 - Схема процесів перенесення речовин в екосфері

3. Як екотоксиканти акумулюються живими організмами

Будь-яка хімічна речовина поглинається і засвоюється живими організмами. Рівноважний стан або стан насичення в процесі засвоєння досягається в тому випадку, якщо його надходження і виділення з організму відбуваються з однаковою швидкістю. Стала при цьому в організмі концентрація називається концентрацією насичення. Якщо вона вище тій, що спостерігається в навколишньому середовищі або продуктах харчування, відбувається збагачення або акумуляція (накопичення) хімічних з'єднань в живому організмі. Це небажаний процес, оскільки зовнішні забруднювачі надають негативну дію на людину і інші живі організми.

Процеси акумуляції хімічних речовин водними і наземними живими організмами характеризуються наступними показниками:

біоконцентрація -- збагачення організму хімічним з'єднанням в результаті прямого сприйняття з навколишнього середовища, без урахування забруднення ними продуктів харчування;

біомноження -- збагачення організму хімічним з'єднанням безпосередньо в результаті живлення. В природному водному середовищі цей процес йде одночасно з біоконцентрацією;

біоакумуляція - збагачення організму хімічною речовиною шляхом його надходження з навколишнього середовища і харчової продукції.

За даними зарубіжних дослідників, із загальної кількості чужорідних хімічних речовин, проникаючих з навколишнього середовища в організм людини, залежно від умов мешкання 30...80% поступає з їжею.

Проте проблема забруднення повітря, води і грунту також вельми актуальна. Це обумовлено тим, що:

кількість шкідливих речовин, що поступають в атмосферу, воду і грунт в результаті антропогенної діяльності людини, неухильно зростає;

чужорідні забруднювачі розповсюджуються в атмосфері, воді і грунті вельми нерівномірно, і в деяких районах їх концентрація вже досягла розмірів, що загрожують здоров'ю людини;

багато речовин, потрапляючи через харчові ланцюги і системи в продукти харчування, можуть надавати шкідливу дію на людину і тварин навіть в дуже малих концентраціях - на рівні тисячних і десятитисячних часток міліграма на 1 м² грунти, або на 1 м³ повітря і води.

Екологічний моніторинг основною метою якого є встановлення, попередження, усунення або зменшення чинників шкідливого впливу середовища незаселеного на здоров'я людини.

Порядок і періодичність контролю за змістом важких металів в продуктах харчування і продовольчій сировині установами санепідслужби відображений в методичних вказівках з відповідною назвою (затверджене МЗ РФ від 13.06.90 р. № 5175-90) і правилах сертифікації окремих харчових продуктів (по 14 групам харчових продуктів).

За змістом важких металів харчову продукцію класифікують таким чином:

«чиста харчова продукція» -- зміст важких металів нижче ПДК;

умовно-годна харчова продукція -- зміст важких металів вище ПДК, але не більше 2 ПДК;

непридатна для харчової мети продукція -- зміст важких металів більше 2 ПДК.

Умовно-годна харчова продукція може бути дозволений органами Госсанепіднадзора для реалізації з урахуванням конкретних умов: розміру партії, виду продукції, розміру її споживання і кількості її в добовому харчовому раціоні. Головними критеріями дозволу реалізації і споживання такої продукції є рекомендації ВІЗ тимчасового переносимого тижневого надходження основних важких металів з харчовим раціоном. Вони складають для кадмію 0,0067...0,0083 мг/кг маси тіла, для ртуті - 0,005 мг/кг, для метилртути - 0,0033 мг/кг, для свинцю -0,05 мг/кг.

Умовно-годна продукція категорично заборонена для живлення в лікувально-профілактичних і дитячих установах, а також для промислового виробництва продуктів дитячого і лікувального харчування.

Витікає, проте, врахувати, що умовно-годна продовольча сировина може бути перероблений з метою зниження змісту важких металів в ньому.

ф Одним з ефективних методів зниження концентрації важких металів є механічне видалення так званих критичних або потрійних органів, тваринних тканин, частин рослин. Так, для кадмію органами тропів є нирки і печінка; для ртуті - нирки, печінка, мозок; для свинцю -- кісткова тканина, нирки і печінка.

З урахуванням цього при забої худоби необхідне видалення цих потрійних органів з подальшою їх технічною утилізацією. При цьому туші тварин повинні бути добре знекровлений, а кров нерозчинні солі алюмінію відрізняються слабою токсичною дією. При нирковій недостатності через накопичення в організмі алюмінію можливі процеси порушення метаболізму Са, Мg і Р. При значному збільшенні змісту Аl в харчових продуктах спостерігається порушення мови і орієнтації. Збагачення їжі алюмінієм відбувається в процесі її приготування або зберігання в алюмінієвому посуді. Розчинність алюмінію зростає в лужному або кислому середовищі. До речовин, що усилюють розчинення алюмінію, відносять антоцианові пігменти овочів і фруктів, аніони органічних гідроокисів, куховарську сіль. В процесі приготування такої їжі в алюмінієвому посуді зміст алюмінію може збільшитися в 2 рази.

Концентрація алюмінію 1,3.. .6,2 г/сут є смертельною для людини.

В Росії і країнах СНГ тимчасовий нормативний вміст алюмінію в харчових продуктах наступний (мг/кг): в молочних продуктах - 1, в м'ясі, соках, напоях - 10, в хлібопродуктах, фруктах -- 20, в овочах -- 30.

4. Технологія переробки харчової сировини з підвищеним вмістом важких металів

Аналіз негативних наслідків для організму людини важких металів показав, що вони через високу біологічну кумуляцію володіють мутагенними, канцерогенними, тератогенними, ембріо- і гонадотоксичниим дією.

Деякі, промислові регіони з особливо інтенсивним забрудненням токсичними металами стають зонами екологічної біди. На території Росії і країн СНГ відомі випадки масових захворювань з синдромом» тотального облисіння.

Аналіз результатів лабораторних досліджень харчової продукції на зміст важких металів за останні роки показує, що в середньому по Росії гігієнічним нормативам не відповідає близько 3% проб. По ряду регіонів кількість незадовільних результатів доходить до 6% і більш.

Понизити вміст важких металів в харчовій продукції без погіршення її харчової цінності практично неможливо. Це зв'язано з тим, що, наприклад, в харчовій сировині, багатій білками, велика частина важких металів сполучена з металлотіонеіном, утворюючи міцні білкові комплекси.

Повинні використовуватися для виготовлення кров'яних зельців, ковбас і інших харчових продуктів.

Органами тропів риб є внутрішні органи, зябра, луска, кістки. Умовно-годна риба повинна оброблятися на спинку, тішу або філе з видаленням і технічною утилізацією внутрішніх органів і голови.

Для продукції рослинництва характерний накопичення важких металів в стеблах, листі, оболонці і зародку злаків. З цієї причини умовно-годне зерно може використовуватися тільки для виробництва борошна вищого гатунку, де передбачається максимальне видалення оболонок.

Найефективніше зниження змісту важких металів досягається при виробництві рафінованої продукції з умовно-годної харчової сировини - крохмалю, спирту, цукру, безбілкових жирових продуктів. Не рекомендується використовувати умовно-годну сировину для отримання харчового пектину і желатину.

Умовно-годна харчова сировина повинна прямувати на промислову переробку на ті підприємства, які визначені органами Госсанепіднадзора. Весь технологічний цикл переробки умовно-годної сировини повинен знаходитися під контролем відомчої лабораторії і лабораторії Госсанепіднадзора. Готова продукція, отримана з цієї сировини, після обов'язкового контролю на відповідність гігієнічним нормативам може бути направлений на реалізацію

Істотного зниження змісту радіонуклідів в молочних продуктах можна досягти шляхом отримання з молока жиро-л білкових концентратів. При переробці молока у вершках міститься не більше 9% цезію і 5% стронцію, в сирі -- 21% цезію близько 27% стронцію, в сирах - 10% цезію і до 45% стронцію, вершковому маслі всього близько 2% цезію від його вмісту в цільному молоці. Для виведення вже що потрапили в організм радіонуклідів необхідна високобілкова дієта. Вживання білка повинне бути призначено не менше ніж на 10% від добової норми, для заповнення носіїв 8Н-групп, що окисляються активними радикалами.

5. Технологічні способи зниження радіонуклідів в харчовій продукції

Зменшення надходження радіонуклідів в організм з їжею можна досягти шляхом зниження їх вмісту в продуктах за допомогою різних технологічних або агрозоотехнічних прийомів, а також моделювання живлення, тобто використовування раціонів, що містять їх мінімальну кількість.

За рахунок обробки харчової сировини - ретельного миття, чищення продуктів, відділення малоцінних частин можна видалити від 20 до 60% радіонуклідів. Так, перед миттям деяких овочів доцільно видаляти верхнє саме зів'яле листя (капуста, лук ріповий і ін.). Картоплю і коренеплоди обов'язково миють двічі: перед очищенням від шкірки і після.

Найпереважнішим способом кулінарної обробки харчової сировини в умовах підвищеного забруднення навколишнього середовища радіоактивними речовинами є вариво. При відварюванні значна частина радіонуклідів переходить у відвар. Використовувати відвари в їжу недоцільно. Для отримання відвару потрібно варити продукт у воді 10 мін, а потім злити воду і продовжувати вариво в новій порції води. Такий відвар вже можна використовувати в їжу, наприклад, він прийнятний при приготуванні перших блюд. М'ясо перед приготуванням протягом двох годин слід замочити в холодній воді, порізавши його невеликими шматками, потім знову залити холодною водою і варити при слабому кипінні протягом 10 мін, злити воду і в новій порції води варити до готовності. При жареніі м'яса і риби відбувається їх обезводнення і на поверхні утворюється скориночка, перешкоджаюча виведенню радіонуклідів і інших шкідливих речовин. Тому при вірогідності забруднення харчових продуктів радіоізотопами слід віддавати перевагу відварним м'ясним і рибним блюдам, а також блюдам, приготованим на пару.

На виведення радіонуклідів з продукту в бульйон впливають сольовий склад і реакція води. Так, вихід в бульйон з кістки складає (у відсотках від активності сирого продукту): при вариві в дистилюючій воді -- 0,02; у водопровідній -- 0,06; у водопровідній з лактатом кальцію -- 0,18.

Питна вода з централізованого водопроводу звичайно не вимагає якої-небудь додаткової обробки. Необхідність додаткової обробки питної води з шахтних колодязів полягає в її кип'яченні протягом 15...20 мін. Потім слідує її охолодити, відстояти і обережно, не взмучивая осідання, перелити прозорий шар в інший посуд.

6. Технологічні способи зниження залишкових кількостей пестицидів в харчовій продукції

На ефективність зниження залишкових кількостей (ОК) пестицидів впливає характер розподілу їх в різних частинах рослин. Відомо, що основна кількість ФОП і ХОП концентрується в шкірці плодів і овочів або на її поверхні, практично не проникаючи всередину плоду. Отже, початковим етапом промислової і кулінарної переробки фруктів, овочів і ягід виявляє це їх миття. Вона може здійснюватися водою, розчинами лугів, поверхнево-активними речовинами. Проте миття малоефективне, коли харчова сировина містить препарати або речовини, що володіють липофильними властивостями і міцно що зв'язуються з воском кутикули. Похідні карбаминовой і тиокарбамино-завивання кислот, оловоорганичні з'єднання в протилежність цьому достатньо добре змиваються водою. Ефективність миття значно підвищується при використовуванні серветок, а також різних миючих засобів, що видаляють жири і віск (детергенти, каустична сода, спирти). Співвідношення між об'ємами продукту і миючої рідини повинне бути не менше 1:5.

Більш ефективним способом зниження ОК пестицидів в харчових продуктах є очищення від зовнішніх частин рослин Наприклад, при видаленні шкірки у цитрусових, яблук, груш, бананів, персиків і т.д. досягається їх максимальне звільнення від ОК пестицидів -- 90... 100%, видалення таких пестицидів, як ливин-фос, монокротофос, ортен, дравин, темик, кропетон, менше -- не більше 50...70%. Достатньо високих ступенів зниження ОК можна досягти при очищенні картоплі, огірків і томатів, при видаленні зовнішнього листя у капусти і листових овочів.

Звільнення продуктів харчування від ОК пестицидів відбувається при використовуванні традиційних технологій їх переробки і кулінарної обробки, таких як вариво, жареня, печення, консервація, виготовлення варення, джему, мармеладу і т.д.

Традиційні процеси виготовлення квашених, маринованих капусти, огірків, томатів, яблук не приводять до зниження забруднення ОК ФОП, стійких в кислому середовищі (метафос, хлорофос і ін.). В процесі сушки залежно від її характеру, виду сировини і властивостей препаратів може відбуватися або концентрація залишків пестицидів, або їх видалення і руйнування. Помітно концентруються, наприклад, ОК перметрина при висушуванні яблук (2500...3000%), омайта в цитрусових (800%), бобах (630%), винограду (250%).

При переробці зернових культур ОК пестицидів нерівномірно розподіляються в різних фракціях помелу. Найбільші кількості забруднювачів виявляються звичайно у висівках, якнайменші -- в муці тонкого помелу.

Швидкість деструкції ОК пестицидів в продуктах, що зберігаються, залежить від умов. Температурні параметри, вогкість середовища, тривалість зберігання можуть значною мірою варіювати залежно від виду продукту, його призначення і інших умов.

При низьких температурах (мінус 18...мінус 23 "З) зниження ОК звичайно буває незначним навіть в тих випадках, коли тривалість зберігання перевищує 2 роки.

З підвищенням температури ступінь деструкції збільшується При 2... 10 °З ОК фенсульфотиона знижувалися в коренеплодах на 52...92%.

Із збільшенням тривалості зберігання деструкція пестицидів підвищується. Так, ОК паратиона в кетчупі були стабільні протягом 4 мес, а через 6 мес знижувалися на 93%.

В побутових умовах миття перед закладкою на зберігання може сприяти більш швидкому зниженню рівня залишкових кількостей: при зберіганні протягом 3...6 днів немитих томатів руйнувалося 30% ботрана, а в митих - 93%. Проте іноді за рахунок втрати вологи продуктів, що зберігаються, рівень ОК може підвищуватися.

Залишковий вміст пестицидів в м'ясних і молочних продуктах можна понизити шляхом їх термічної обробки. Найефективнішим в цьому відношенні є відварювання м'яса у воді. При цьому необхідно пам'ятати про можливість переходу ОК пестицидів в бульйон, а також мати на увазі, що деякі пестициди можуть в процесі варива трансформуватися з утворенням більш токсичних з'єднань.

Таким чином, захист людини від шкідливої дії пестицидів ефективно забезпечується бар'єром гігієнічних нормативів і регламентів, але в результаті їх недотримання можуть виникати гострі і хронічні отруєння і інші порушення здоров'я.