Многочисленные непищевые вещества, токсичные для организма, поступают различными путями в пищевые продукты и, соответственно, в организм человека. К данным веществам относятся: гербициды, пестициды, металлоорганические соединения, антибиотики, применяемые в животноводстве, миотоксины, гормоноподобные вещества, используемые для стимуляции роста сельскохозяйственных животных. Полициклические соединения, многие из которых обладают мутагенной и канцерогенной активностью, другие соединения могут кумулировать, попадая в организм человека через цепи питания.

В процессе приготовления пищи (мариновании, варке жарке, копчении) происходит ее загрязнение тяжелыми металлами, вследствие контакта сырья при термической обработке с посудой и аппаратурой создаются условия проникновения в пищу многих токсикантов и тяжелых металлов.

Цепи питания являются одним из основных путей поступления вредных веществ в организм человека (до 70-80%). Эти цепи берут начало от сельскохозяйственных угодий и оканчиваются человеком, который, являясь конечным звеном, может получать продукты с концентрацией токсикантов в 10-1000 раз более высокой, чем в почвах.

Ухудшение экологической обстановки в мире и связанный с этим высокий уровень загрязненности продуктов питания радионуклидами, токсичными химическими соединениями, биологическими агентами и микроорганизмами способствуют нарастанию негативных тенденций в состоянии здоровья. При консервировании продуктов основным источником загрязнения свинцом являются жестяные банки, которые используются для упаковки 10 — 15% пищевых изделий, при этом свинец попадает в продукты из свинцового припоя в швах банок. Показано, что около 20% свинца в рационе людей (кроме детей до 1 года) поступает из консервированной продукции, причем 13 — 14% из припоя, а остальные 6 — 7% — из самого пищевого продукта. В то же время необходимо отметить, что с внедрением новых технологий пайки и закатки банок содержание свинца в консервированной продукции снижается.

Все вредные вещества пищи можно разделить на 2 группы: первая группа — это собственно природные компоненты пищевых продуктов, способные при обычном или избыточном потреблении вызывать неблагоприятное воздействие на организм человека и вторая группа — это вещества, не свойственные продуктам питания, которые попадают в пищу из внешней среды. Наибольшую опасность для здоровья человека представляют загрязнители (контаминанты) пищевых продуктов, не свойственные пищевым продуктам, а попадающие из окружающей среды. Истинные загрязнители пищевых продуктов разделяют на вещества природного (биологического) происхождения и вещества химического (антропогенного) происхождения. Загрязнение продовольственного сырья и пищевых продуктов чужеродными веществами напрямую зависит от степени загрязнения окружающей среды. К приоритетным загрязнителям пищевых продуктов антропогенного происхождения относятся токсичные (тяжелые) металлы, радионуклеиды, пестициды и продукты их метаболической деградации, нитраты, нитриты и N-нитрозоамины, полициклические ароматические углеводороды(бензпирен), полихлорированные дифенилы, диоксины, стимуляторы роста сельскохозяйственных животных (гормоны, антибиотики). Реальную опасность представляют природные контаминанты биологического происхождения — бактериальные токсины, токсичные метаболиты микроскопических грибов (микотоксины), некоторые токсины морепродуктов.

Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах.

Термин тяжелые металлы, характеризующий широкую группу загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение. В различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение этого понятия. В связи с этим количество элементов, относимых к группе тяжелых металлов, изменяется в широких пределах. В качестве критериев принадлежности используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или металлоидам (например, мышьяк).

С промышленными и коммунальными стоками, в результате атмосферных выпадений происходит поступление тяжелых металлов и в природные воды]. Помимо непосредственного загрязнения источников питьевого водоснабжения большую опасность представляет загрязнение гидробионтов, которых человек употребляет в пищу.

Основным резервуаром, где откладываются тяжелые металлы, является почва. Почва накапливает многолетние поступления тяжелых металлов, попадающие в нее из атмосферы в составе газообразных выделений, дымов и техногенной пыли; в виде отходов промышленности, сточных вод, бытового мусора, минеральных удобрений.

Немаловажным источником повышенных микроэлементных поступлений в организм человека и животных является пища, выращенная на загрязненных почвах. Специфичность тяжелых металлов заключается в том, что по степени насыщения ими тканей растений их основные органы располагаются так

корень > стебель, листья > семена > плоды.

В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута, биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов. По классификации Н.Реймерса, тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 8 г/см 3 . Таким образом, к тяжелым металлам относятся Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Формально определению тяжелые металлы соответствует большое количество элементов.

Токсичные металлы, попавшие в организм, распределяются в нем неравномерно. Первый удар принимают на себя основные органы выделения (печень, почки, легкие, кожа). В частности, попав в печень, они могут претерпевать различные изменения, даже с благоприятным для организма исходом, что способствуют их обезвреживанию и выведению через почки и кишечник. Если эти механизмы уже не срабатывают, то происходит накопление тяжелых металлов в организме человека

До 90 % общего содержания ртути в организме скапливается в почках. У людей, связанных с ртутью профессионально, обнаружены ее повышенное содержание в веществе головного мозга, печени, щитовидной железе и гипофизе. Свинец накапливается в костях, его концентрация здесь может в десятки и сотни раз превышать концентрацию в других органах. Кадмий откладывается в почках, печени, костях; медь — в печени. Мышьяк и ванадий накапливаются в волосах и ногтях. Олово — в тканях кишечника; цинк — в поджелудочной железе. Сурьма близка по своим свойствам мышьяку и оказывает на организм сходное действие.

Отравление свинцом (сатурнизм) – представляет собой пример наиболее частого заболевания, обусловленного воздействием окружающей среды. В большинстве случаев речь идет о поглощении малых доз и накопление их в организме, пока его концентрация не достигнет критического уровня необходимого для доксического проявления.

Кроме токсического действия тяжелые металлы обладают канцерогенным действием. По данным Международного агенства по изучению рака IARC для человека канцерогенными являются соединения мышьяка (рак легких и кожи), хрома (рак легких и верхних дыхательных путей), никеля (Ni) (группа 1) и кадмия (рак предстательной железы) (группа 2Б). Канцерогенными для животных и потенциально опасными для человека признаны соединения свинца (Pb), кобальта (Co), железа (Fe), марганца (Mn) и цинка (Zn). Данные о канцерогенном влиянии многих химических элементов в настоящее время изучаются и дополняются.

В конечном итоге тяжелые металлы понижают общую сопротивляемость организма, его защитно-приспособительные возможности, ослабляют иммунную систему, нарушают биохимический баланс в организме. Медиками ведется поиск натуральных протекторов, способных ослабить или нейтрализовать вредное воздействие. За экологами же остаются задачи объективной оценки и прогноза степени загрязненности нашей среды обитания, а также большая работа по ограничению их поступлений во внешнюю и внутреннюю среду человека.

Медиками-гигиенистами определены ПДК тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов, радионуклидов в почвах по показателям их вредности. Нормирование подразделяют на транслокационное (переход нормируемого элемента в растение), миграционное воздушное (переход в воздух), миграционное водное (переход в воду) и общесанитарное, гигиеническое (влияние на самоочищающую способность почв и почвенный микробиоценоз).

Таблица – ПДК тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах, мг/кг (СанПиН 42-123-4089-86)

Элемент	хлеб	овощи	фрукты
Ртуть	0,02	0,02	0,02
Кадмий		0,03	0,03
Свинец

Продолжение табл.

	Пищевые продукты растительного происхождения
Мышьяк
Сурьма
Медь	10,0
Цинк	50,0	10,0	10,0
Никель
Хром
Олово		200,0	200,0

В результате действия многочисленных факторов пища становится источником и носителем большого числа потенциально опасных и токсичных веществ химической и биологической природы. Положение дел в этой области в России, особенно за последние пять лет, ухудшилось в связи с экономическим кризисом, демонополизацией пищевой промышленности, увеличением объемов поставок продовольствия из-за рубежа, ослаблением контроля за производством и реализацией продуктов питания, что вызывает серьезную тревогу. До 10% проб пищевых продуктов в целом по России содержат тяжелые металлы: свинец, кадмий, медь, цинк и другие, в том числе до 5% в концентрациях, превышающих предельно допустимые.

2. ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА В РЕЗУЛЬТАТЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Исследования показывают, что климат Земли никогда не был статичным. Он является динамичным, подверженным колебаниям во всех временных масштабах, начиная от десятилетий до тысяч — миллионов лет. К числу наиболее заметных колебаний относится цикл более порядка 100 000 лет — ледниковые периоды, когда климат Земли был в основном холоднее по сравнению с настоящим, после чего следовали более теплые межледниковые периоды. Эти циклы определялись причинами естественного характера.
С начала промышленной революции изменение климата происходит ускоренными темпами в результате деятельности человека. Причина этого изменения, которая накладывается на естественную изменчивость климата, приписывается прямым или косвенным образом деятельности человека, которая изменяет состав атмосферы.

Современная деятельность человека, так же как и его деятельность
в прошлом, существенно изменила природную среду на большей части нашей планеты, эти изменения до недавнего времени были только суммой многих локальных воздействий на природные процессы. Они приобрели планетарный характер не в результате изменения человеком природных процессов глобального масштаба, а потому, что локальные воздействия распространились на большие пространства. Иначе говоря, изменение фауны в Европе и Азии не влияло на фауну Америки, регулирование стока американских рек не изменило режима стока африканских рек и так далее. Только в самое последнее время началось воздействие человека на глобальные природные процессы, изменение которых может оказать влияние на природные условия всей планеты.

Принимая во внимание тенденции развития хозяйственной деятельности человека в современную эпоху, недавно было высказано предложение, что, дальнейшее развитие этой деятельности может привести к значительному изменению окружающей среды, в результате которого произойдет общий
кризис экономики и резко сократится численность населения.
К числу крупных проблем относится вопрос о возможности изменения под влиянием хозяйственной деятельности глобального климата нашей
планеты. Особое значение этого вопроса заключается в том, что такое изменение может оказать существенное влияние на хозяйственную деятельность человека раньше всех других глобальных экологических нарушений.

Изменение климата планеты в результате деятельности человека — проблема не только чрезвычайной важности, но и чрезвычайной сложности. Основополагающая теория о том, как человеческое общество способствует потеплению окружающей среды сжиганием ископаемого топлива, появилась более ста лет назад. Теоретическим моделям окружающей среды, однако, всего несколько десятков лет, и они по-прежнему остаются несовершенными.
В то же время перепады температуры, неожиданное выпадение осадков и другие подобные явления свойственны самому климату как таковому, вне зависимости от деятельности человека. Поэтому так страшно отделение человеческого фактора от природных факторов. Тем более поразительно, что мировому сообществу удалось выработать согласованный подход к решению данной проблемы. Дело в том, что не только научная сторона этого вопроса является сложной и неясной, но и интересы разных стран отличаются друг от друга.

Так глобальное потепление может хуже всего сказаться на тропических странах, но принести определенную пользу странам с более холодным климатом, таким как Канада и Россия, например. Прибрежные страны могут пострадать от повышения уровня воды в океане, тогда как это не окажет практически никакого влияния на удаленные от моря регионы.

Понижение спроса на ископаемое топливо больно ударит по странам, живущим за счет добычи угля и нефти, в то время как производители других видов энергии, таких как гидроэлектроэнергия, только выиграют от этого. Короче говоря, изменение климата планеты — это вопрос, вызывающий столкновение различных интересов при отсутствии определенности относительно его причин.

При определенных условиях влияние хозяйственной деятельности
человека на климат может в сравнительно близком будущем привести к потеплению, сравнимому с потеплением первой половины 20 века, а затем намного превзойти это потепление.

Одной из причин изменения климата является использование разнообразных аэрозолей.

Аэрозоли — это мелкие частицы пыли, которые находятся во взвешенном состоянии в атмосфере. Они образуются главным образом в результате химических реакций между газообразными загрязнителями воздуха, поднятого на высоту песка или брызг морской воды, лесных пожаров, сельскохозяйственной и промышленной деятельности, а также автомобильных выхлопов. Аэрозоли образуют мутный слой тропосфере, самом низком слое до высоты 10 км атмосфере. Они могут также образоваться высоко атмосфере после вулканического извержения и даже в стратосфере на высоте порядка 20 км. В безоблачные дни небо становится из-за них не таким абсолютно синим, а скорее беловатым (особенно направлении Солнца). Лучше всего аэрозоли видны при восходе и заходе солнца, когда путь лучей атмосфере до поверхности Земли больше.

Аэрозоли являются высокоэффективными рассеивателями солнечного света, поскольку их величина составляет, как правило, несколько десятых долей микрона. Некоторые аэрозоли (такие, как сажа) поглощают также свет. Чем больше они поглощают, тем больше нагревается тропосфера и тем меньше солнечной радиации может достигнуть поверхности Земли. В результате этого аэрозоли могут понизить температуру приземного слоя атмосферы.

Большие количества аэрозолей могут привести, таким образом, к охлаждению климата, которое компенсирует в определенной степени эффект потепления в результате увеличения объема парниковых газов. Кроме того, аэрозоли обладают дополнительным косвенным эффектом охлаждения благодаря своей способности усиливать облачный покров. Продолжительность нахождения частиц пыли в атмосфере гораздо короче продолжительности существования парниковых газов, поскольку они могут исчезнуть в результате осадков в течение недели. Последствия воздействия аэрозолей также гораздо более локальны по сравнению с широко распространенным воздействием парниковых газов.

В связи с ростом мирового населения многократно возросла нагрузка на культивируемые участки суши. Интенсивное земледелие, выпас скота и истощение запасов подводных вод из-за их использования для ирригации привели к деградации почвы в нескольких районах. Альмерия (юг Испании)является одним из многочисленных примеров, когда земле угрожает опасность опустынивания. Изменения в землепользовании негативно воздействуют на климатические параметры региона, такие, как температура и влажность, которые, в свою очередь, оказывают воздействие на региональный и глобальный климат.

Со времени промышленной революции зеленые леса на всем земном шаре, в настоящее время находящиеся в основном в зоне тропических дождей, были вытеснены товарными и прочими культурами. Люди также изменяют окружающую среду в результате выращивания скота, которое повышает спрос на воду. Помимо выпаса скота на естественных пастбищах, люди существенно изменили частоту, интенсивность и объем выпаса в результате одомашнивания скота. Фактически, усилиям по сдерживанию опустынивания в сахельских регионах и в других местах мешают чрезмерный выпас скота и рубка деревьев для получения дров.

Урбанизация способствовала изменению климата. В начале нынешнего столетия жители городов составляли почти половину мирового населения. Согласно оценкам, город с населением в 1 млн человек производит ежедневно 25 000 тонн двуокиси углерода и 300 000 тонн сточных вод. Концентрация деятельности и выбросы являются достаточными для того, чтобы изменить местную атмосферную циркуляцию вокруг городов. Эти изменения являются столь значительными, что могут изменить циркуляцию на уровне региона, а это, в свою очередь, сказывается на глобальной циркуляции. Если подобное воздействие будет продолжаться, то ощутимым станет долгосрочное воздействие на климат.

В течение последних десятилетий появляется все больше свидетельств изменения климата, основанных на изменениях физических характеристик атмосферы, а также фауны и флоры в различных частях мира.

Одним из наиболее убедительных аргументов в отношении изменения климата является тот факт, что столь большое количество независимо проведенных наблюдений подтверждает, что за последний век общее повышение температуры поверхности составило 0, 6 0 С. Со времени промышленной революции ускоренными темпами продолжалось увеличение содержания в атмосфере двуокиси углерода.

Возрастают как максимальные, так и минимальные среднесуточные температуры, однако минимальные температуры возрастают более быстрыми темпами по сравнению с максимальными. Измерения температуры на поверхности Земли, а также измерения при помощи радиозондов и спутников показывают, что тропосфера и поверхность Земли стали более теплыми и что происходит охлаждение стратосферы.

Все большее количество свидетельств на основе палеоклиматических данных свидетельствует о вероятности того, что темпы и продолжительность потепления в ХХ веке являются более значительными по сравнению с любым другим временным периодом за последнюю тысячу лет. Девяностые годы ХХ века являются, вероятно, самым теплым десятилетием тысячелетия в северном полушарии. Самой высокой зарегистрированной температурой характеризовался 1998 г. , а 2001 г. был на втором месте.

Продолжалось увеличение объема ежегодных осадков над сушей в средних и высоких широтах северного полушария, за исключением Восточной Азии. Паводки наблюдались даже в тех местах, где дождь обычно является редким событием.

Облачность над континентальными регионами средних и высоких широт северного полушария увеличилась с начала ХХ века почти на 2 %. Уменьшение площади снежного покрова и континентального льда по-прежнему характеризуется позитивной связью с увеличением температуры поверхности земли. Уменьшается объем морского льда в северном полушарии, однако не очевидными являются сколь-либо существенные тенденции изменения морского льда в Антарктике.

В течение последних 45 -50 лет арктический морской лед стал тоньше почти на 40 %в период между окончанием лета и началом осени.

Показатель среднего глобального повышения уровня моря в течение ХХ века находится в пределах 1, 0 -2, 0 мм/г. Эти показатели роста больше соответствующих показателей XIX века, хотя столь давние данные являются весьма немногочисленными. Повышение уровня моря в ХХ веке превышает, вероятно, в десять раз среднюю величину этого повышения за последние 3 000 лет.

Развитие явления Эль-Ниньо/южное колебание (ЭНСО) было необычным с середины 70-х годов XX века по сравнению с предшествующими 100 годами. Наводнения и засухи, нередко сопровождаемые гибелью урожаев и лесными пожарами, стали более частыми, хотя размеры общей затронутой поверхности суши увеличились относительно незначительно.

Наблюдалось явное увеличение сильных и экстремальных осадочных явлений.

В течение ХХ века происходило относительно небольшое увеличение общего размера континентальных районов, которые подверглись суровым засухам или повышенной влажности, хотя в некоторых районах отмечались изменения. Убедительных свидетельств, указывающих на то, что характеристики тропических и внетропических штормов изменились, не существует.

Природные системы, такие, как ледники, коралловые рифы, атоллы, леса, увлажненные земли и т. д. , уязвимы для изменения климата. Некоторые эксперты оценивают, что более четверти коралловых рифов во всем мире разрушены в результате потепления морей. Они предупреждают, что если не будут приняты срочные меры, то большая часть из остающихся рифов погибнет через 20 лет. За последние два года в некоторых наиболее сильно пораженных районах, таких, как Мальдивские и Сейшельские о-ва в Индийском океане, по оценкам, обесцвечено до 90% коралловых рифов.

Открытие «озоновой дыры» над Антарктикой в середине 80-х годов привело к интенсивным научным исследованиям в области химии и переноса в стратосфере. Стратосферный озон составляет приблизительно 90 %всего озона в атмосфере, в то время как остающиеся 10 %находятся в тропосфере, в самом низком слое атмосферы, при этом толщина слоя составляет 10 км у полюсов и 16 км в тропиках.

Недавние изменения регионально климата, особенно повышение температуры, уже отразилось на многих физических и биологических системах. Параметрами этого является следующее:

увеличение продолжительности вегетационных периодов в средних-высоких широтах;

уменьшение популяций некоторых растений и животных;

сокращение и перемещение границ нахождения растений и животных в направлении полюсов и более высоких широт;


уменьшение площади снежного покрова и континентального льда, что явно связанно с увеличением температуры поверхности земли;


более позднее образование льда и более ранний ледоход на реказ о озерах;


таяние вечной мерзлоты;


сокращение размеров ледников


Таким образом, изменение климата, возможно, является первым реальным признаком глобального экологического кризиса, с которым столкнется человечество при стихийном развитии техники и экономики.
Основной причиной этого кризиса на его первой стадии будет пе-
распределение количества осадков, выпадающих в различных районах земного шара, при их заметном уменьшении во многих районах неустойчивого увлажнения. Поскольку в этих районах расположены важнейшие области производства зерновых культур, изменение режима осадков может существенно затруднить проблему повышения урожайности для обеспечения продовольствием быстро растущего населения земного шара. По этой причине вопрос о предотвращения нежелательных изменений глобального климата является одной из существенных экологических проблем современности.


Для предотвращения неблагоприятных изменений климата, возникающих под влиянием хозяйственной деятельности человека, осуществляются
различные мероприятия; наиболее широко ведется борьба с загрязнением атмосферного воздуха. В результате применения во многих развитых странах различных мер, включающих очистку воздуха, используемого промышленными предприятиями, транспортными средствами, отопительными устройствами и так далее, в последние годы достигнуто снижение уровня загрязнения воздуха в ряде городов. Однако во многих районах загрязнение воздуха усиливается, причем, имеется тенденция к росту глобального загрязнения атмосферы. Это указывает на большие трудности предотвращения роста количества антропогенного аэрозоля в атмосфере.


Еще труднее были бы задачи (которые пока еще не ставились)
предотвращения увеличения содержания углекислого газа в атмосфере и роста тепла, выделяемого при преобразованиях энергии, используемой человеком.


Простых технических средств решения этих задач не существует, кроме ограничений потребления топлива и потребления большинства видов энергии, что ближайшие десятилетия несовместимо с дальнейшим техническим прогрессом.


Таким образом, для сохранения существующих климатических условий в близком будущем окажется необходимым применение метода регулирования климата. Очевидно, что при наличии такого метода он мог быть использован также для предотвращения неблагоприятных для народного хозяйства естественных колебаний климата и в дальнейшем, соответствующем интересам человечества.


Из других путей воздействия на климатические условия заслуживает внимание возможность изменения атмосферных движений большого масштаба. Во многих случаях атмосферные движения неустойчивы, в связи с чем возможны воздействия на них с затратой сравнительно небольшого количества энергии.


Из различных источников путей воздействия на климат, по-
видимому, наиболее доступен для современной техники метод, основанный на увеличении концентрации аэрозоля в нижней стратосфере. Осуществление этого воздействия на климат имеет целью предотвратить или ослабить изменения климата, которые могут возникнуть через несколько десятилетий под влиянием хозяйственной деятельности человека. Воздействия такого масштаба могут быть необходимы в 21 веке, когда в результате значительного роста производства энергии может существенно повысится температура нижних слоев атмосферы. Уменьшение прозрачности стратосферы в таких условиях может предотвратить нежелательные изменения климата.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Будыко М.И. Изменения климата.- Ленинград: Гидрометеоиз-
   дат, 1974. СОВРЕМЕННЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КАТАСТРОФЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ОТ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПОНЯТИЕ «ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ» СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

химические

В настоящее время все чаще применяется термин токсичные элементы (тяжелые металлы более неудачное название, поэтому употребляется реже). Под этим термином в пищевой отрасли подразумевают ряд химических элементов, которые присутствуют в пищевых продуктах и оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье человека. Прежде всего, это такие элементы, как свинец, ртуть, кадмий и мышьяк. Они обладают высокой токсичностью, способностью накапливаться в организме при длительном поступлении с пищевыми продуктами и обусловливать отдаленные последствия – мутагенные и канцерогенные (для мышьяка и свинца).

Для наиболее актуальных токсичных элементов установлены жесткие гигиенические нормативы, выполнение которых стараются отслеживать на этапе сырья. Однако превышение нормативов по токсичным элементам (тяжелым металлам) в одной партии не влечет за собой ее автоматическое уничтожение. На производстве могут поступать и другим образом – если в одной из партий сырья превышено содержание токсичного элемента, то ее смешивают с другой партией, где содержание этого элемента существенно ниже. Таким образом, на выходе получается соответствующий гигиеническому регламенту продукт. Такой подход позволяет предприятию минимизировать свои убытки при соблюдении безопасности пищевой продукции.

Наибольшие проблемы по содержанию токсичных элементов в продовольственном сырье наблюдаются в районах геохимических аномалий, где концентрация токсичных элементов в объектах природной среды значительно выше, чем в других районах. Такие же проблемы возникают в зонах расположения предприятий металлургической, машиностроительной, горнодобывающей, химической промышленностей, вблизи крупных автомагистралей и городов, а также при интенсивном использовании минеральных удобрений и других агрохимикатов.

Степень накопления токсических элементов (тяжелых металлов) в сельскохозяйственной продукции неравномерна. На нее влияют: уровень загрязненности почвы и других объектов природной среды; биологические особенности растений (например, особой способностью аккумулировать кадмий из почвы обладают листовые овощи, свекла и морковь); нерациональное применение минеральных удобрений, пестицидов; геологическая и агрохимическая характеристика почв.

Так, ртуть проникает в растения прямо пропорционально ее концентрации в почве. Исключением являются кислые почвы, в которых ртуть находится в плохо растворимых формах (в отличие от других тяжелых металлов и мышьяка). При концентрации ртути в почве до 2,1 мг/кг, в растениях не может накапливаться опасное для человека количество этого элемента.

Токсичные элементы – один из наиболее часто контролируемых показателей в пищевых продуктах. Их определяют во всех видах сырья и большей части конечных пищевых продуктов. Однако наибольшее содержание и наиболее частое превышение гигиенического норматива наблюдается в пищевых продуктах растительного происхождения (фрукты, овощи, хлеб и хлебобулочные изделия, макаронные изделия, крупы, семечки и пр.). Также они являются первичным звеном накопления токсичных элементов в пищевой цепи.

Это связано с тем, что растения не просто непосредственно контактируют с землей, но и активно всасывают из нее различные вещества, включая токсичные элементы.

В животных накопление токсичных элементов происходит при употреблении ими в пищу соответствующих кормов. Это наблюдается, например, в случае неудачного расположения пастбищ (в местах с повышенным содержанием токсичных элементов) или при использовании приготовленного загрязненного корма.

Отдельное место занимает рыба и морепродукты. Они способны накапливать токсичные элементы в зависимости от степени загрязненности водоемов. Поэтому ловля рыбы, а также сбор морепродуктов нежелателен вблизи крупных городов, в реках, на которых расположены опасные виды производств и пр.

Можно выделить общие черты в механизме токсичности у всех токсичных элементов. Так, наиболее часто они связываются с белками (с сульфгидрильными группами), чем нарушают их функции как переносчиков, ферментов, рецепторов и пр.

Основными сферами избирательной токсичности элементов этой группы являются эпителий почек, печени и кишечника, а также эритроциты и нервные клетки, где наблюдается повышенная концентрация этих веществ.

Клиническая картина отравлений токсичными элементами редко носит специфичный характер, позволяющий определить, чем было вызвано отравление (за исключением острых отравлений, при употреблении значительных количеств токсичных элементов). Преобладают такие симптомы, как общее недомогание, хроническая усталость, различные диспептические явления и пр. Часто наблюдают такие симптомы, как: нефропатия, токсическая дистрофия печени, выраженная неврологическая симптоматика и гемолиз.

Как правило, в таких случаях на фоне неясных признаков врачам тяжело определить причину недомоганий. Поэтому для своевременной диагностики отравлений (особенно хронических) необходимо проводить анализ на содержание токсичных элементов в моче или крови человека.

, ТИПОВАЯ СХЕМА САНИТАРНО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ.doc , Найти значение функции.docx , виды контроля.pptx .

45. Методы определения показателей безопасности (тяжелые металлы, пестициды, нитраты, радионуклиды) в сырье, полуфабрикатах и готовой продукции

Под безопасностью продуктов питания следует понимать отсутствие опасности для здоровья человека при их употреблении, как с точки зрения острого негативного воздействия (пищевые отравления и пищевые инфекции), так и с точки зрения опасности отдаленных последствий (канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие).

С продуктами питания в организм человека могут поступать значительные количества веществ, опасных для его здоровья. Поэтому остро стоят проблемы, связанные с повышением ответственности за эффективность контроля качества пищевых продуктов, гарантирующих их безопасность для здоровья потребителя.

Токсичные элементы (в частности тяжелые металлы) составляют обширную и весьма опасную в токсикологическом отношении группу веществ. Обычно рассматривают 14 элементов: Hg, Pb, Cd, As, Sb, Sn, Zn, Al, Be, Fe, Cu, Ba, Cr, Tl.

Современные методы обнаружения и определения содержания микотоксинов в пищевых продуктах и кормах включают скрининг – методы - количественные аналитические и биологические методы.

Скрининг – методы отличаются быстротой и удобны для проведения серийных анализов, позволяют быстро и надежно разделять загрязненные и незагрязненные образцы. К ним относятся такие широко распространенные методы, как миниколоночный метод определения афлатоксинов, охратоксина А и зеараленона; методы тонкослойной хроматографии (ТСХ-методы) для одновременного определения до 30 различных микотоксинов, флуоресцентый метод определения зерна , загрязненного афлатоксинами, и некоторые другие.

Количественные аналитические методы определения микотоксинов представлены химическими, радиоиммунологическим и иммуноферментными методами. Химические методы являются в настоящее время наиболее распространенными.

Консерванты – это вещества, подавляющие развитие микроорганизмов и применяемые для предотвращения порчи продуктов. В больших концентрациях эти вещества опасны для здоровья, поэтому Минздравом России определены предельно допустимые количества их в продуктах и установлена необходимость контроля за их содержанием.

Определение диоксида серы . В ГОСТе описаны два метода определения: дистилляционный и йодометрический.

Дистилляционный метод с предварительной отгонкой диоксида серы применяется при определении малых количеств вещества, а также при арбитражных анализах; йодометрический, сравнительно простой, но менее точный метод, используют при определении диоксида серы с массовой долей его в продукте более 0,01%.

Дистилляционный метод основан на вытеснении свободного и связанного диоксида серы из продукта ортофосфорной кислотой и перегонке в токе азота в приемники с пероксидом водорода, где диоксид серы окисляется до серной кислоты. Количество полученной серной кислоты определяют ацидометрически – титрованием раствором гидроксида натрия или комплексонометрически – титрованием раствором трилона Б в присутствии эриохрома черного Т.

Йодометрический метод заключается в высвобождении связанного диоксида серы при обработке щелочью вытяжки из навески продукта с последующим оттитровыванием раствором йода. По количеству израсходованного на титрование йода определяют общее количество диоксида серы.

При определении сорбиновой кислоты используют либо спектрофотометрический, либо фотоколориметрический метод. Оба метода основаны на отгонке сорбиновой кислоты из навески анализируемого продукта в токе пара с последующим определением ее либо путем измерения оптической плотности отгона на спектрофотометре , либо после получения цветной реакции – на фотоэлектроколориметре.

Среди тяжелых металлов наиболее опасны свинец, кадмий, ртуть и мышьяк.

Поскольку металлы в пищевых продуктах находятся в связанном состоянии, непосредственное их определение невозможно. Поэтому первоначальной задачей химического анализа тяжелых металлов является удаление органических веществ – минерализация (озоление) рекомендуется при определении Cu, Pb, кадмия, Zn, Fe, мышьяка.

Для определения содержания Cu, кадмия и Zn используют метод полярографии.

Для олова – фотометрический метод, который основан на измерении интенсивности желтой окраски раствора комплексного соединения с кверцетином. Для определения используют минерализат, полученный мокрой минерализацией навески пробы продукта массой 5-10 г.

Также фотометрические методы исследования применяют при определении Cu, Fe, мышьяка.

Для определения ртути применяют колориметрический или атомно-абсорбционный метод, который основан на окислении ртути в двухвалетный ион в кислой среде и восстановлении ее в растворе до элементного состояния под воздействием сильного восстановителя.

46. Методы определения минеральных веществ (зола, микро- и макроэлементы, хлориды) в сырье, полуфабрикатах и готовой продукции

В зависимости от количества минеральных веществ в организме человека и пищевых продуктах их подразделяют на макро- и микроэлементы. Так, если массовая доля элемента в организме превышает 10 -2 %, то его следует считать микроэлементом. Доля микроэлементов в организме составляет 10 -3 -10 -5 %. Если содержание элемента ниже 10 -5 % , его считают ультрамикроэлементом.

К макроэлементам относят калий, натрий, кальций, магний, фосфор, хлор, серу.

Микроэлементы условно делят на две группы: абсолютно или жизненно необходимые (кобальт, железо, медь, цинк, марганец, йод, бром, фтор) и, так называемые, вероятно необходимые (алюминий, стронций, молибден, селен, никель, ванадий и некоторые другие). Микроэлементы называют жизненно необходимыми, если при их отсутствии или недостатке нарушается нормальная жизнедеятельность организма. К наиболее дефицитным минеральным веществам в питании современного человека относятся кальций и железо, к избыточным – натрий и фосфор.

При переработке пищевого сырья, как правило, происходит снижение содержания минеральных веществ (кроме добавления пищевой соли). В растительных продуктах они теряются с отходами. Так, содержание ряда макро- и микроэлементов при получении крупы и муки после обработки зерна снижается , так как в удаляемых оболочках и зародышах этих компонентов находится больше, чем в целом зерне. Например, в среднем, в зерне пшеницы и ржи зольных элементов содержится около 1,7%, в муке же в зависимости от сорта от 0,5 (в высшем сорте) до 1,5% (в обойной).

При очистке овощей и картофеля теряется от 10 до 30% минеральных веществ. Если их подвергают тепловой обработке, то в зависимости от технологии теряется еще от 5 до 30%.

Мясные, рыбные продукты и птица в основном теряют такие макроэлементы, как кальций и фосфор, при отделении мякоти от костей. При тепловой обработке (варке, жарке, тушении) мясо теряет от 5 до 50% минеральных веществ.

Для анализа минеральных веществ в основном используются физико-химические методы – оптические и электрохимические.

Практически все эти методы требуют особой подготовки проб для анализа, которая заключается в предварительной минерализации объекта исследования. Минерализацию можно проводить двумя способами: «сухим» и «мокрым». «Сухая минерализация предполагает проведение при определенных условиях обугливания, сжигания и прокаливания исследуемого образца. «Мокрая» минерализация предусматривает еще и обработку объекта исследования концентрированными кислотами (чаще всего HNO 3 и H 2 SO 4).

Наиболее часто применяемые методы исследования минеральных веществ, представлены ниже.

Фотометрический анализ (молекулярная абсорбционная спектроскопия). Он используется для определения меди, железа, хрома, марганца, никеля и других элементов. Метод абсорбционной спектроскопии основан на поглощении молекулами вещества излучений в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях электромагнитного спектра. Анализ можно проводить спектрофотометрическим или фотоэлектроколориметрическим методами.

Эмиссионный спектральный анализ . Методы эмиссионного спектрального анализа основаны на измерении длины волны , интенсивности и других характеристик света, излучаемого атомами и ионами вещества в газообразном состоянии. Эмиссионный спектральный анализ позволяет определить элементарный состав неорганических и органических веществ.

Интенсивность спектральной линии определяется количеством возбужденных атомов в источнике возбуждения, которое зависит не только от концентрации элемента в пробе, но и от условий возбуждения. При стабильной работе источника возбуждения связь между интенсивностью спектральной линии и концентрацией элемента (если она достаточно мала) имеет линейный характер, т.е. в данном случае количественный анализ можно также проводить методом градуировочного графика.

Наибольшее применение в качестве источника возбуждения получили электрическая дуга, искра, пламя. Температура дуги достигает 5000-6000 0 С. В дуге удается получить спектр почти всех элементов. При искровом разряде развивается температура 7000-10 000 0 С и происходит возбуждение всех элементов. Пламя дает достаточно яркий и стабильный спектр испускания. Метод анализа с использованием в качестве источника возбуждения пламени называют пламенно-эмиссионный анализом. Этим методом определяют свыше сорока элементов (щелочные и щелочно-земельные металлы, Cu 2+ , Mn 2+ и др.).

Атомно-абсорбционная спектроскопия. Данный метод основан на способности свободных атомов элементов в газах пламени поглощать световую энергию при характерных для каждого элемента длинах волн.

В атомно-абсорбционной спектроскопии практически полностью исключена возможность наложения спектральных линий различных элементов, т.к. их число в спектре значительно меньше, чем в эмиссионной спектроскопии.

Уменьшение интенсивности резонансного излучения в условиях атомно-абсорбционной спектроскопии экспоненциальному кону убывания интенсивности в зависимости от толщины слоя и концентрации вещества, аналогичному закону Бугера-Ламберта-Бера

lg J/J 0 = A = klc, (3.10)

где J 0 – интенсивность падающего монохроматического света;

J – интенсивность прошедшего через пламя света;

k – коэффициент поглощения;

l – толщина светопоглощающего слоя (пламени);

с – концентрация.

Постоянство толщины светопоглощающего слоя (пламени) достигается с помощью горелок специальной конструкции.

Методы атомно-абсорбционного спектрального анализа находят широкое применение для анализа практически любого технического или природного объекта, особенно в тех случаях, когда необходимо определить небольшие количества элементов.

Методики атомно-абсорбционного определения разработаны более чем для 70 элементов.

Кроме спектральных методов анализа широкое применение нашли электрохимические методы, из которых выделяются нижеперечисленные.

Ионометрия . Метод служит для определения ионов K + , Na + , Ca 2+ , Mn 2+ , F - , I - , Cl - и т.д.

Метод основан на использовании ионоселективных электродов, мембрана которых проницаема для определенного типа ионов (отсюда, как правило, высокая селективность метода).

Количественное содержание определяемого иона проводится либо с помощью градуировочного графика, который строится в координатах Е-рС, либо методом добавок. Метод стандартных добавок рекомендуется использовать для определения ионов в сложных системах , содержащих высокие концентрации посторонних веществ.

Полярография . Метод переменно-токовой полярографии используют для определения токсичных элементов (ртуть, кадмий, свинец, медь, железо).

Металлы. Металлы находятся в продуктах питания, консервах и посуде (алюминий, олово, медь) и являются причиной различных расстройств. Восемь химических элементов (ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, стронций, цинк, железо) объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по Codex Alimentarms включил в число компонентов, содержание которых контролируется при международной торговле продуктами питания.

Рассмотрим основные из них.

Ртуть. Ртуть - это металл, занимающий особое место в истории цивилизации. Добыча золота и величайшие технические достижения в электронике и ядерной технике были бы невозможны без применения этого замечательного металла. В последние десятилетия становится все более очевидным, что ртутная интоксикация значима не только для персонала, работающего в производственных условиях, но и для большинства городского населения. Не случайно, что хронические отравления парами ртути в конце XX в., по мнению медиков, перешли из разряда профессиональных заболеваний в болезнь популяции. Несмотря на огромные усилия, предпринимаемые для замены ртутьсодержащих изделий на более безопасные, полностью избавиться от ее применения человечеству вряд ли удастся. Поэтому у нас нет другой альтернативы, как научиться держать ртуть под контролем и знать, где может подстерегать «ртутная опасность».

Ртуть - рассеянный элемент. В атмосферу поступает как в ходе природных процессов (испарение со всей поверхности суши; возгонка ртути из соединений, находящихся на большой глубине в толще земной коры; вулканическая деятельность), так и за счет антропогенной деятельности (пи- рометаллургическое получение металла и все процессы, в которых используется ртуть; сжигание любого органического топлива; цветная металлургия; термические процессы с нерудными материалами и т.п.).

Техногенно рассеиваемая ртуть (пары, водорастворимые соли, органические соединения) отличается геохимической подвижностью по сравнению с природными (преимущественно сульфидными, труднорастворимыми, малолетучими) соединениями ртути и поэтому более опасна в экологическом отношен™.

Поступившие в атмосферу пары ртути сорбируются аэрозолями, почвой, вымываются атмосферными осадками, включаясь в круговорот в почве и воде (ионизируются, превращаются в соли, подвергаются метилированию, усваиваются растениями и животными). В процессе аэрогенной, водной, почвенной и пищевой миграции Hg° превращается в Hg2+.

Метилирование неорганической ртути в донных отложениях озер, рек и других водотоков, а также океанов - ключевой этап процесса миграции ртути по пищевым цепям водных экосистем. Были выделены почвенные микроорганизмы, способные метилировать ртуть.

Метилирование ртути микроорганизмами подчиняется следующим закономерностям:

• преобладающий продукт биологического метилирования ртути при pH, близком к нейтральному, - метилртуть;
• скорость метилирования при окислительных условиях выше, чем при анаэробных;
• количество образуемой метилртути удваивается при десятикратном увеличении содержания неорганической ртути;
• повышенная скорость роста микроорганизмов увеличивает метилирование ртути.

Ртуть относится к числу микроэлементов, постоянно присутствующих в теле человека, но не является эссенци- альным микроэлементом.

Ртуть отличается высокой токсичностью для любых форм жизни.

Токсическое действие ртути зависит от вида соединения: алкилртутные соединения токсичнее неорганических. Наиболее токсичны алкилртутные соединения с короткой цепью - метилртуть, этилртуть. Они больше накапливаются в организме, лучше растворяются в липидах, легче проникают через биологические мембраны. Чувствительность нервной системы к метил- и этилртути выше, чем к другим соединениям.

В организм человека ртуть может попадать с продуктами питания растительного и животного происхождения, продуктами моря, атмосферным воздухом и водой. В производственных условиях основное значение имеет поступление ртути в организм через дыхательные пути в виде паров или пыли. Пары ртути полностью задерживаются в дыхательных путях, если концентрация их в воздухе не превышает 0,25 мг/м3.

Резорбция ртути в пищеварительном тракте зависит от типа соединения: резорбция неорганических соединений составляет 2-15%, фенилртути - 50-80, метилртути - 90- 95%. Метилртуть стабильна в организме, другие алкилртут- ные соединения быстрее трасформируются в неорганические.

При всех путях поступления ртуть накапливается преимущественно в почках, селезенке и печени. Органические соединения, хорошо связываясь с белками, легко проникают через гематоэнцефалический и плацентарный барьеры и накапливаются в головном мозге, в том числе и плода, где их концентрация в 1,5-2 раза больше, чем у матери. В мозговой ткани метилртути содержится в 5-6 раз больше, чем в крови.

Поступление ртути в организм отрицательно влияет на обмен пищевых веществ: неорганические соединения ртути нарушают обмен аскорбиновой кислоты, пиридоксина, кальция, меди, цинка, селена; органические соединения - обмен белков, цистеина, аскорбиновой кислоты, токоферолов, железа, меди, марганца, селена.

Выведение ртути из организма осуществляется всеми железами желудочно-кишечного тракта, почками, потовыми и молочными железами, легкими. В грудном молоке обычно содержится около 5% от ее концентрации в крови. Неорганические соединения выделяются преимущественно с мочой (период полувыведения из организма - 40 сут), а органические соединения на 90% выделяются с желчью и калом (период полувыведения из организма - 76 сут). Из организма новорожденных ртуть выделяется медленнее, чем у взрослых. Она выводится из организма неравномерно. По мере выделения ртуть мобилизуется из депо. По-видимому, различные стрессовые ситуации стимулируют мобилизацию ртути, с чем связывают периодические обострения при хроническом меркуриализме.

Ртуть накапливается преимущественно в ядре клетки, остальные субклеточные структуры по содержанию ртути располагаются в следующем порядке: микросомы, цитоплазма, митохондрии. Повреждающее действие ртути распространяется на все субклеточные структуры. В основе механизма действия ртути лежит блокада биологически активных групп белковой молекулы (сульфгидрильных, аминных, карбоксильных и др.) и низкомолекулярных соединений с образованием обратимых комплексов, характеризующихся нуклеофильными лигандами. Установлено включение ртути (Hg2+) в молекулу транспортной РНК, играющей центральную роль в биосинтезе белков.

В начальные сроки воздействия малых концентраций ртути имеет место значительный выброс гормонов надпочечников и активирование их синтеза. Наблюдается возрастание моноаминооксидазной активности митохондриальной фракции печени. Установлено стимулирующее действие неорганических соединений ртути на развитие атеросклероза, но эта связь нерезко выражена.

Пары ртути проявляют нейротоксичность, от чего особенно страдают высшие отделы нервной системы. Вначале возбудимость коры больших полушарий повышается, затем возникает инертность корковых процессов. В дальнейшем развивается запредельное торможение.

Неорганические соединения ртути обладают нефроток- сичностью. Есть сведения о гонадотоксическом, эмбриоток- сическом и тератогенном действии соединений ртути.

Основные проявления хронического воздействия малых концентраций ртути следующие: повышенная нервозность, ослабление памяти, депрессивное состояние, парестезии на конечностях, мышечная слабость, эмоциональная лабильность, нарушение координации движений, симптомы поражения почек. К данной симптоматике могут присоединяться признаки поражения сердечно-сосудистой системы - аномальное повышение артериального давления, тахикардия, изменение электрической активности (ЭКГ). Все эти явления обусловлены воздействием ртути на энзиматическую активность в клетках, увеличением концентрации внутриклеточного кальция, ингибированием синтеза ДНК и РНК, нарушением цитоархитектоники микротрубочек, блокированием нейрорецепторов, ПОЛ в мембранах клеток мозга.

Болезнь Минамата - ртутная интоксикация алиментарного происхождения, обусловленная употреблением в пищу рыбы и других гидробионтов, выловленных из водоемов, загрязненн ых ртутью (Япония) (см. гл. 9).

Во многих странах мира отмечена сходная клиническая картина алиментарных ртутных интоксикаций, обусловленных употреблением протравленного ртутьорганическими соединениями посевного зерна, хлебобулочных изделий из него, а также мяса скота, получавшего это зерно с кормом. Латентный период данных заболеваний в зависимости от суточной дозы метилртути, поступившей в организм человека, составлял от 1-2 дней до нескольких недель.

Есть сообщения о защитном воздействии цинка и селена при поступлении в организм ртути. Защитное действие селена (в том числе содержащегося в рыбных продуктах, например в тунце) усматривают в деметилировании ртути с образованием нетоксичного селенортутного комплекса. Токсичность неорганических соединений ртути снижают аскорбиновая кислота и медь при их повышенном поступлении в организм, а органических соединений - протеины, цистеин, токоферолы. Пиридоксин, особенно при избыточном введении в организм, усиливает токсичность ртути.

При изучении болезни Минамата установлено, что под- пороговая суточная доза метилртути (по ртути) равняется 4 мкг/кг массы тела, т.е. около 0,3 мг для взрослого человека. Комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам, основываясь на расчетах с применением коэффициента безопасности 10, пришел к выводу, что поступление ртути в организм взрослого человека не должно превышать 0,3 мг в неделю и 0,05 мг в сутки, из которых не более 0,03 мг может составлять метилртуть. По данным ВОЗ, признаки интоксикации метилртутью у наиболее чувствительных к ней людей появляются тогда, когда концентрация ртути в крови превышает 150 мкг/л. Максимально безопасным для взрослого человека уровнем ртути в крови считается 100 мкг/л. Фоновое содержание ртути в волосах - 10-20 мкг/г, безопасным уровнем ртути в волосах считают 30-40 мкг/г. Содержание ртути в моче больше 10 мкг/сут свидетельствует о возможной опасности хронического отравления, а 50 мкг/сут, при наличии соответствующей симптоматики, служит подтверждением диагноза микромеркуриализма.

Медь. Медь - микроэлемент, широко распространенный в природе. Средние концентрации меди в воде рек и озер составляют 7 мкг/л, в океанах - 0,9 мкг/л. Важная роль в процессе миграции меди в гидросфере принадлежит гидро- бионтам; некоторые виды планктона концентрируют медь в 90 тыс. раз выше. Содержание меди в почвах составляет в среднем 15-20 мг/кг.

Биологическая роль меди - она входит в состав гематокупреина и других порфиринов животного мира, металло- ферментов, например цитохромоксидазы, лизилоксидазы. Последняя осуществляет формирование поперечных сшивок между полипептидными цепями коллагена и эластина. Недостаток меди приводит к образованию дефектного коллагена, что увеличивает вероятность разрыва стенок артерий. Дефицит меди может привести к анемии, незначительному замедлению физического развития детей, увеличению частоты сердечно-сосудистых заболеваний.

Суточная потребность взрослого человека в меди - 2-2,5 мг, т.е. 35-40 мкг/кг массы тела; при напряженной мышечной деятельности поступление меди не может быть ниже 4-5 мг, для детей - 80 мкг/кг.

В обычных условиях человек получает в сутки в среднем 2-5 мг меди, главным образом с пищей. Поступление через легкие незначительно.

При поступлении с пищей в кишечнике всасывается около 30% содержащейся меди. При повышенном поступлении меди в организм резорбция ее снижается, что уменьшает опасность интоксикации. Медь малотоксична. В зависимости от ее соединений ЛД50 для теплокровных животных варьирует от 140 до 200 мг/кг массы тела. У человека однократная доза 10-20 мг/кг массы тела вызывает тошноту, рвоту и другие симптомы интоксикации. Известны случаи, когда приготовление или подогревание кофе или чая в медной посуде вызывало у людей желудочно-кишечные расстройства.

Медь в количестве 5-15 мг/кг может придать металлический привкус воде, напиткам, пище. Повышенное содержание меди может обусловить уменьшение срока хранения пищевых жиров и жиросодержащих продуктов (они прогоркают, изменяют цвет). Медь катализирует окисление не только ненасыщенных жиров, но и аскорбиновой кислоты, она снижает ее количество в овощах, фруктах и соответствующих соках.

Механизм токсического действия меди связан с блокадой сульфгидрильных групп белков, в том числе ферментов.

Высокая гепатотоксичность меди и ее соединений связана с ее локализацией в лизосомах гепатоцитов и со способностью повышать проницаемость мембраны митохондрий. Интоксикации соединениями меди могут сопутствовать аутоиммунные реакции и нарушение метаболизма моноаминов. Острая интоксикация сопровождается выраженным гемолизом эритроцитов. При хронической интоксикации медью и ее солями возможны функциональные расстройства нервной системы (обнаружено сродство меди к симпатической нервной системе), печени и почек, изъязвление и перфорация носовой перегородки.

Эксперты ФАО пришли к выводу, что суточное потребление меди может составлять не более 0,5 мг/кг массы тела (до 30 мг в рационе) при нормальном содержании в пище молибдена и цинка - физиологических антагонистов меди.

Стронций. По химическим свойствам стронций сходен с кальцием и барием. По интенсивности поглощения стоит на четвертом месте после меди, цинка и бария.

Среднее содержание стронция в почвах - 0,035%. Нормой для растений считают концентрацию стронция в почве около 600 мг/кг, избыточное содержание - от 600 до 1000 мг/кг. При таких условиях становится реальной опасность возникновения уровской болезни. Наиболее богаты стронцием семейства зонтичных (0,044%), Виноградовых (0,037%); меньше всего его в злаковых (0,011%) и пасленовых (0,009%).

Стронций применяется в металлургии, в электровакуумной технике, как сплав со свинцом и оловом - в производстве аккумуляторов. Гидроксид стронция употребляют для изготовления стронциевых смазок, для выделения сахара из патоки; хлорид стронция - в холодильной промышленности, косметике и медицине; карбонат стронция входит в состав глазурей, стойких к атмосферным воздействиям.

Стронций содержится во всех тканях и органах человека, входит в состав скелета высших и низших животных. Стронций оказывает влияние на процессы костеобразования, активность ряда ферментов - каталазы, карбоангидразы, щелочной фосфатазы. На изолированные органы стронций действует как кальций, полностью заменяя его. Ионы Sr2+ настолько близки по характеристикам к Са2+, что включаются в обмен вместе с ним, но, обладая большей скоростью обмена и значительно отличаясь по размеру, они постепенно нарушают нормальную кальцификацию скелета.

Наиболее характерное проявление токсического действия стронция - уровская болезнь, клинические признаки которой - повышенная ломкость и уродливость костей. Предполагают, что рахитогенное действие стронция связано с блокированием биосинтеза одного из важных метаболитов витамина D и избыточным отложением фосфора в костях. Имеются указания на зобогенный эффект стронция, его действие как нервного и мышечного яда, способность хлорида стронция стимулировать продукцию тромбоксана В(2) тромбоцитами человека и оказывать местно-анестезирующее действие.

Цинк. Цинк относится к группе рассеянных элементов. Цинк - один из наиболее распространенных токсических компонентов крупномасштабного загрязнения Мирового океана, в настоящее время его содержание в поверхностном слое морской воды достигает 10-20 мкг/л. Среднее содержание цинка в почвах мира - 5-10~3%.

Цинк - компонент сплавов с цветными металлами (латунь, нейзильбер); применяется для защиты стальных и железных изделий от коррозии; служит в качестве наполнителя для резин; используется в производстве стекла, керамики, спичек, целлулоида, косметических средств. Соединения цинка служат пигментами для красок, компонентами для зубных цементов.

Антропогенными источниками поступления цинка в окружающую среду являются: выброс его в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах (основной источник); шламы сточных вод и сами сточные воды химического, деревообрабатывающего, текстильного, бумажного, цементного производств, а также рудников, горно- обогатительных и плавильных заводов, металлургических комбинатов. Источник поступления цинка в воду - вымывание его горячей водой из оцинкованных водопроводных труб до 1,2-2,9 мг с поверхности 1 дм2 в сутки.

Содержание цинка в теле взрослого человека составляет 1-2,5 г, 30% депонируется в костях, 60% - в мышцах. Цинк всасывается в двенадцатиперстной кишке и верхнем отделе тонкой кишки. В печени часть цинка депонируется, часть трансформируется в меташюбелковые комплексы, в частности металлоэнзимы. Транспортируется цинк кровью в виде комплексов с белками, лишь незначительное количество содержится в ионной форме. Содержание цинка в цельной крови - 700-800 мкг%; из этого количества 75-85% находится в эритроцитах. С возрастом человека содержание цинка в теле нарастает. Выводится в основном через кишечник (10 мг/сут), с мочой (0,3-0,6 мг/сут), потом (в жаркую погоду до 2-3 мг/сут); может выводиться также с молоком.

В основе многих проявлений цинковой интоксикации лежат конкурентные отношения цинка с рядом металлов.

Избыточное поступление цинка в организм животных сопровождалось снижением уровня кальция в крови и в костях, одновременно нарушалось усвоение фосфора, в результате развивался остеопороз.

Цинк обладает кумулятивным токсическим эффектом даже при незначительном его содержании в воздухе, может представлять мутагенную и онкогенную опасность. Среди шведских горняков, добывающих цинк, наблюдается повышенная смертность от рака. Гонадотоксическое действие цинка проявляется снижением подвижности сперматозоидов и их способности проникать в яйцеклетку.

Железо. Железо - один из наиболее распространенных элементов земной коры (4,65% по массе); присутствует также в природных водах, где среднее содержание его колеблется в интервале 0,01-26,0 мг/л. Важный фактор миграции и перераспределения железа - биомасса Земли. Многие составные части пищевой цепи интенсивно накапливают железо. Активно аккумулирует его водная флора, причем интенсивность накопления зависит от времени года (концентрация возрастает к сентябрю). Интенсивная деятельность железобактерий приводит к тому, что железо в водоемах не рассеивается, а быстро окисляется и концентрируется в донных отложениях. Животные организмы аккумулируют железо в меньших количествах, чем растения.

Антропогенные источники поступления железа в окружающую среду: локальная техногенная аномалия - зона металлургических комбинатов, в твердых выбросах которых железо содержится в количестве от 22 ООО до 31 ООО мг/кг, что сопровождается избыточным его поступлением в почву и растения. Большую опасность представляют сточные воды и шламы металлургического, химического, машиностроительного, нефтехимического, химико-фармацевтического, лакокрасочного, текстильного производств.

В организме здорового взрослого человека содержится 4-5 г железа, ежедневные его потери составляют 0,5-1,3 мг. Суточная потребность в железе взрослого человека - 11-30 мг. Она значительно возрастает при беременности, кормлении грудью, при интенсивной мышечной деятельности. В основных пищевых продуктах содержится следующее количество железа (мкг/100 мг съедобной части): хлеб- 4000, мясо - 3000, рыба - 1000, картофель - 900, овощи - 700, фрукты - 600, молоко - 70; в среднем суточный рацион - около 28 мг.

Метаболизм железа определяется двумя принципиальными моментами: процессом всасывания железа и запасом железа в организме.

Всосавшееся в желудочно-кишечном тракте восстановленное железо транспортируется кровью в виде ферритина, где оно связано с Р,-глобулиновой фракцией белков.

Основная масса металла выводится с калом, меньше - с мочой и потом, у кормящих матерей может выводиться с молоком.

Развитие дефицита железа в организме связано с дисбалансом других микроэлементов:

• недостаток фтора приводит к снижению утилизации железа и меди;
• у жителей высокогорных районов увеличенный метаболизм железа сопровождается значительным накоплением магния в эритроцитах;
• дефицит цинка приводит к развитию тяжелого симпто- мокомплекса железодефицитной анемии с гепатомегалией, карликовостью, половым недоразвитием и нарушением волосяного покрова (болезнь Прасада);
• важное значение в возникновении железодефицитных состояний имеет недостаток меди, марганца, кобальта.

Источником избыточного поступления железа в организм человека могут стать пищевые продукты, длительно хранящиеся в луженых молочных флягах. Есть данные об отсутствии железодефицитных анемий у женщин, использующих для приготовления пищи железную посуду. В то же время у племени банту в связи с высоким содержанием железа в пищевом рационе отмечены сидероз печени и селезенки и связанные с ними случаи остеопороза.

Соединения Fe2+ обладают общим токсическим действием: у крыс, кроликов при поступлении в желудок наблюдались параличи, смерть в судорогах (причем хлориды токсичнее сульфатов). Fe2+ активно участвует в реакциях с радикалами гидроперекисей липидов:

• небольшое содержание Fe2+ инициирует ПОЛ в митохондриях;
• возрастание содержания Fe2+ приводит к разрушению гидроперекисей липидов.

Соединения Fe3+ менее ядовиты, но действуют прижига- юще на пищеварительный тракт и вызывают рвоту.

Железо обладает сенсибилизирующим эффектом по клеточно-опосредованному типу, не вызывает реакций немедленного типа. Соединения железа избирательно действуют на различные звенья иммунной системы: стимулируют Т-системы и снижают показатели состояния неспецифической резистентности и общего пула иммуноглобулинов.

Высокое потребление с пищей железа предрасполагает к сердечно-сосудистым заболеваниям. Существует точка зрения, что циклические менструации, связанные с кровопоте- рей, влекут за собой потерю железа, что резко снижает риск сердечно-сосудистой патологии у женщин в предклимакте- рическом периоде. В начале менопаузы уровни запасенного железа быстро возрастают, и вероятность сердечно-сосудистых заболеваний возрастает.

Долгое время бытовало мнение о необходимости обогащения продуктов питания железом с целью борьбы с железодефицитными состояниями. Однако в последние годы появились сомнения в отношении этого из-за того, что железо может быть причиной ряда заболеваний.

Железо более опасно при воздействии per os, по сравнению с его действием на кожу. Аллергенная активность содержащих железо вод возрастает с увеличением температуры воды с 20 до 38 °С. При накожном воздействии сенсибилизирующий эффект наиболее выражен у Fe3+. Концентрация железа в воде на уровне 2,0-5,0 мг/л близка к порогу аллергенного действия на человека.

Алюминий. Этот металл широко применяется в машино- и самолетостроении, для приготовления упаковочных материалов, в медицине как антоцид при лечении гастритов, язв и др. Широко распространен в окружающей среде. Для организма - чужеродный элемент, так как в выполнении каких-либо биологических функций у млекопитающих не участвует.

Уже указывалось в гл. 8, что алюминий содержится в повышенных количествах в некоторых растениях и получает большую растворимость и подвижность в кислых почвах, т.е. при выпадении кислотных осадков.

Среднее потребление алюминия человеком составляет 30-50 мг в день. Это количество складывается из содержания его в продуктах питания, питьевой воде и лекарственных препаратах. Четверть от этого количества приходится на воду.

Основные источники алюминия - алюминиевая посуда и упаковочный материал, имеющий покрытие из алюминиевой фольги. Кислые консервированные продукты питания и напитки (маринованные огурцы, кока-кола) могут содержать сами по себе небольшие количества алюминия. Он поступает также с некоторыми продуктами питания, например с морковью, которая может содержать до 400 мг/кг этого металла. Другим источником алюминия является чайный лист. Эпидемиологические исследования, проведенные канадским Министерством здравоохранения и социального обеспечения в 1993 г., показали, что пациенты с болезнью Альцгеймера в среднем употребляли чай в 2,5 раза чаще других людей. Некоторые традиционные, часто употребляемые лекарственные соединения (антациды, забуференный аспирин) также содержат в своем составе алюминий.

Известно, что алюминий резорбируется в относительно небольших количествах в ЖКТ - около 1%. После резорбции комплексируется преимущественно с трансферрином и распределяется по организму: в легких может накапливаться до 50 мг/кг, в мышцах и костях - около 10 мг/кг, в мозгу - около 2 мг/кг и в сыворотке крови - около 10 мкг/л. Удаляется из организма почти исключительно через почки.

Установлено, что алюминий способен замедлять образование костной ткани, что в дальнейшем может сопровождаться ее резорбцией. Кроме того, этот трехвалентный металл тормозит в ЖКТ всасывание фтора, кальция, железа и неорганического фосфата. Алюминий способен влиять на моторику ЖКТ путем торможения индуцированного аце- тилхолином сокращения гладких мышц кишечной стенки. Эти явления отмечаются часто у пациентов, принимающих алюминийсодержащие антацидные препараты.

С накоплением в организме алюминия связывают возникновение болезни Альцгеймера - медленно прогрессирующего дегенеративного, неврологического заболевания. Накопление в тканях мозга алюминия сопровождается быстро- протекающими дегенеративными изменениями в подкорковых ганглиях, вторичной гидроцефалией, деструкцией гиппокампа, ядер переднего мозга. Биохимически для болезни Альцгеймера характерно угнетение холинэргических нейротрансмиттеров, в частности ацетилхолинэстеразы и других энзимов, обеспечивающих холинэргические механизмы.

При данном заболевании алюминий связывается и с ядерным хроматином, в частности с ДНК, что ведет к глубокому нарушению механизмов транскрипции в нейронах.

Алюминий способен концентрироваться в ядрах нейронов, в их цитоплазме формируются характерные для болезни Альцгеймера парные спиралевидные нейрофиламенты, обнаруживаемые при электронной микроскопии. Нейро- фибриллярный аппарат пораженных нейронов подвергается тяжелым необратимым изменениям, что в свою очередь влечет за собой глубокие нарушения аксонального транспорта, определенную дисгармонию рецепторной активности и характерную дегенерацию дендритов. И хотя довольно точно доказано отложение алюминия в ЦНС, трактовка болезни Альцгеймера только как злокачественной формы ней- роалюминоза неоднозначна, так как в патогенезе этого заболевания принимают участие и другие факторы (иммуно- цитохимические, генетические).

Химический анализ пищевых продуктов.

Органолептический анализ

Физико-химический анализ

Микробиологический анализ

Наличие солей в пищевых продуктах.

Натрий (соль)

Магниевые соли

Соли кальция

Наличие тяжелых металлов в пищевых продуктах.

Введение.

За последнее время большое значение для аналитической химии приобрела проблема, связанная с загрязнением пищевых продуктов тяжёлыми металлами и другими химическими веществами. В атмосферу идет огромный выброс токсичных веществ со всевозможных производств: фабрик, заводов и т.д. Попадая в атмосферу и воду, тем самым они загрязняют и почву, а с ней и растения. Растения, в свою очередь, это основа всех пищевых продуктов.

Тяжелые металлы также попадают в мясо, молоко, так как животные, употребляя растения, употребляют тем самым и токсичные элементы, то есть тяжелые металлы, которые накапливаются в растениях. Завершающим звеном в этой цепочке, является человек, который потребляет большое разнообразие пищевых продуктов.

Тяжелые металлы способны накапливаться и трудно выводиться из организма. Они пагубно влияют на организм человека и здоровья в целом.

Поэтому для аналитической химии важной задачей является разработка методов определения токсичных веществ в пищевых продуктах.

При этом весьма важным вопросом является также определение среднего и предельно допустимого содержания концентраций металлов в пищевых продуктах.

Источники загрязнения пищевых продуктов тяжёлыми металлами

Термин "тяжелые металлы" связан с высокой относительной атомной массой. Эта характеристика обычно отождествляется с представлением о высокой токсичности. Одним из признаков, которые позволяют относить металлы к тяжелым, является их плотность.

Некоторые металлы необходимы для нормального протекания физиологических процессов в организме человека. Однако при повышенных концентрациях они токсичны. Соединения металлов, попадая в организм, взаимодействуют с рядом ферментов, подавляя их активность.

Таким образом, к тяжелым металлам относят более 40 химических элементов с относительной плотностью более 6. Число же опасных загрязнителей, если учитывать токсичность, стойкость и способность накапливаться во внешней среде, а также масштабы распространения указанных металлов, значительно меньше.

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями являются разнообразные химические соединения. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в металлургическом, химическом производстве, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое.

Загрязнение пищевых продуктов наблюдается, когда сельскохозяйственные культуры выращиваются на полях вблизи промышленных предприятий или загрязнены городскими отходами. Медь и цинк концентрируются преимущественно в корнях, кадмий - в листьях.

Добыча и переработка не являются самым мощным источником загрязнения среды металлами. Валовые выбросы от этих предприятий значительно меньше выбросов от предприятий теплоэнергетики. Не металлургическое производство, а именно процесс сжигания угля является главным источником поступления в биосферу многих металлов. В угле и нефти присутствуют все металлы. Значительно больше, чем в почве, токсичных химических элементов, включая тяжелые металлы, в золе электростанций, промышленных и бытовых топок. Выбросы в атмосферу при сжигании топлива имеют особое значение. Например, количество ртути, кадмия, кобальта, мышьяка в них в 3-8 раз превышает количество добываемых металлов. Известны данные о том, что только один котлоагрегат современной ТЭЦ, работающий на угле, за год выбрасывает в атмосферу в среднем 1-1,5 т паров ртути. Тяжелые металлы содержатся и в минеральных удобрениях.

Наряду со сжиганием минерального топлива важнейшим путем техногенного рассеяния металлов является их выброс в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах (металлургия, обжиг цементного сырья и др.), а также транспортировка, обогащение и сортировка руды.

Существенный источник загрязнения почвы металлами - применение удобрений из шламов, полученных из промышленных и канализационных очистных сооружений.

В выбросах металлургических производств тяжелые металлы находятся, в основном, в нерастворимой форме. По мере удаления от источника загрязнения наиболее крупные частицы оседают, доля растворимых соединений металлов увеличивается, и устанавливаются соотношения между растворимой и нерастворимыми формами. Аэрозольные загрязнения, поступающие в атмосферу, удаляются из нее путем естественных процессов самоочищения. Важную роль при этом играют атмосферные осадки. В итоге выбросы промышленных предприятий в атмосферу, сбросы сточных вод создают предпосылки для поступления тяжелых металлов в почву, подземные воды и открытые водоемы, в растения, донные отложения и животных.

Максимальной способностью концентрировать тяжелые металлы обладают взвешенные вещества и донные отложения, затем планктон, бентос и рыбы.