Химия и экология

Лекция №4

Токсичные вещества в пищевых продуктах

Основные пути поступления токсичных веществ в пищу человека

3

Токсичные вещества в пищевых продуктах

Радионуклиды

Большую группу опасных загрязнений в продуктах питания составляют радионуклиды. Радионуклиды — это атомы радиоактивных химических элементов. Они попадают в пищевые

продукты из атмосферы, почвы, воды и других источников. При самопроизвольном превращении некоторых атомных ядер в другие ядра наблюдается испускание различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц. Такое явление называется радиоактивностью.

Радиоактивность подразделяется на естественную — распад неустойчивых изотопов, имеющихся в природе, и искусственную - распад изотопов, полученных в результате ядерных реакций. Естественными источниками ионизирующего излучения являются космос, земля (грунт, вода, строительные материалы) радиоактивные элементы, содержащиеся в организме человека, и другие источники. К искусственным источникам излучения относятся некоторые медицинские приборы, полеты в самолете, телевизор, АЭС в безаварийном состоянии, ТЭЦ на

угле. Наиболее значимыми радиоактивными элементами по токсикологической характеристике являются йод, цезий, полоний, плутоний, стронций, иттрий.

3

Токсичные вещества в пищевых продуктах

Влияние радионуклидов на загрязнение пищевых продуктов

У цезия (Cs) известны изотопы от цезия-125 до цезия-145. Наибольшее токсикологическое значение имеет цезий-137, получаемый при делении ядер урана и плутония. Цезий является бета- и гамма-излучателем. При попадании в организм цезий почти полностью всасывается из желудочно-кишечного тракта в кровь и концентрируется в основном в мышечной ткани. Средний период полувыведения из организма для взрослых составляет 110 суток, для детей в зависимости от возраста — 10—50 суток. Период полураспада — 30 лет. У стронция (Sr) известны изотопы от стронция-81 до строн-ция-97. Наибольшую значимость имеет стронций-90. Он накапливается преимущественно в костях, в результате чего может образовываться остеосаркома — злокачественная опухоль костей. Стронций-90 является бета-излучателем. Период полураспада составляет 29,2 года, биологический период полувыведения — от 90 до 154 суток.

4

Токсичные вещества в пищевых продуктах

Влияние радионуклидов на загрязнение пищевых продуктов

Степень радиационной опасности радионуклидов при внутреннем облучении человека определяет ряд факторов:

•путь поступления радиоактивного вещества в организм;

•распределение его в организме;

•время пребывания излучателя в организме, определяемое периодом радиоактивного полураспада и периодом полувыведения;

•энергия, излучаемая радионуклидами в единицу времени, определяемая произведением числа актов распада в единицу времени на среднюю энергию одного акта распада;

•масса облучаемой ткани, зависящая от проникающей способности излучения и локализации радиоактивного вещества в организме;

•отношение массы облучаемой ткани к массе всего тела;

•количество радионуклидов в органе, т.е. количество распада в единицу времени.

Сложное переплетение этих факторов приводит к разнообразию величин, характеризующих предельно допустимые количества радиоактивных элементов в воздухе, воде, внутри организма человека и более общий показатель — предел годового поступления радионуклида в организм человека. Значительную роль играет продолжительность поступления радионуклидов в организм. При постоянном их поступлении в теле может накопиться опасное или даже смертельное количество излучателя. Ограничивая поступление радионуклидов, удается не допустить их накопления сверх предельно допустимого содержания в организме.

5

Токсичные вещества в пищевых продуктах

Влияние радионуклидов на загрязнение пищевых продуктов

Радиоактивные элементы проникают в организм тремя путями: через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и через кожу. Вначале они попадают в кровь, а затем током крови разносятся по всему телу или преимущественно в критические органы, где избирательно накапливаются. Наибольшую опасность представляет внутреннее облучение за счет потребления загрязненных радионуклидами продуктов питания, поскольку значительная часть радиоактивных веществ попадает в организм человека с пищей.

Внутреннее облучение опаснее внешнего при одних и тех же количествах радионуклидов. При внутреннем облучении его время совпадает со временем пребывания радиоактивного вещества в организме. Некоторые радионуклиды не выводятся из организма, и облучение может длиться всю жизнь. Так, биологический период полувыведения плутония-238 из скелета равен 100 годам; плутония-239 из печени - 40 годам. Наиболее радиочувствительными являются клетки постоянно обновляющихся тканей и органов — костный мозг, селезенка, половые железы и др. Изменения на клеточном уровне, гибель клеток приводят к таким нарушениям функций отдельных органов и связанных с ними процессов, которые часто имеют необратимые для организма последствия, вплоть до гибели.

6

Токсичные вещества в пищевых продуктах

Влияние обработки пищевых продуктов токсичными

веществами

При промышленном изготовлении пищевых продуктов в основные продукты вносят различные добавки, а при кулинарных процессах (жарение, варка, сушка и др.) происходят химические превращения веществ, в ходе которых образуются новые соединения. Изменение свойств пищевых продуктов происходит и при добавлении стабилизаторов, которые должны обеспечить продукту большую устойчивость. Эти стабилизирующие продукты препятствуют бактериальным процессам свертывания молока, однако "возраст" молока после введения консервантов с трудом удается установить. При нагревании жиров образуются вещества, токсические свойства которых были установлены в опытах на животных. Ненасыщенные жирные кислоты даже при комнатных температурах способны к самоокислению, в результате которого образуются алкил-, алкокси- и пероксирадикалы. Установлено, что в процессе образования радикалов принимают участие также карбоксильные группы жирных кислот.

R· + О2 →RO2·

RO· + RH → ROH + R·

RO2· + RH →ROOH + R·

ROOH →RO· + HO·

Токсичные вещества в пищевых продуктах

Влияние обработки пищевых продуктов токсичными

При копчении и поджаривании мяса оно постоянновеществами находится в дыме над продуктами сгорания, что придает пище своеобразный аромат.Устойчивость мяса после копчения обусловливается присутствием веществ фенольного характера. При копчении образуются и полициклические углеводороды, которые вместе с дымом оседают на мясе. Полициклические ароматические углеводороды почти нерастворимы в воде, имеют высокую температуру кипения и с трудом поддаются разрушению. Основным соединением этого класса является бензо(а)пирен.

9

Токсичные вещества в пищевых продуктах

Влияние обработки пищевых продуктов токсичными

веществами

Все эти соединения имеют углубление в структуре молекулы, так называемую "вау- область", характерную для многих канцерогенных веществ. При холодном копчении в дыме содержание бензо(а)пирена всегда ниже, чем при горячем копчении (60—120°С). Среднее содержание бенз( )пирена в копченостях составляет 2-8 мкг/кг. При поджаривании подобные вещества образуются из перегретых жиров.

При поджаривании на древесном угле содержание бензопиренов составляет около 50 мкг/кг и превосходит их содержание после поджаривания инфракрасным облучением (0,2-8 мкг/кг). Если подобрать оптимальное расстояние от нагревателя или вести холодное копчение при температурах 12—24°С, то можно свести содержание бензопиренов в мясных копченостях до минимума.

10