73

онпероксидазу, для синтеза которых в организме нужны металлы (кальций, магний, марганец, цинк, селен и др.).

Неферментативное звено защиты от свободнорадикальных процессов включает в себя витамины, не синтезируемые организмом (А, С, Е), а также вещества, получаемые из растительной пищи – биофлавоноиды.

ГЛАВА 3. ПРИРОДНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ПИЩИ, ОКАЗЫВАЮЩИЕ НЕГАТИВНОЕ ДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ

Природные компоненты пищи, оказывающие негативное влияние на организм условно делятся на 3 основные группы.

Первую группу представляют природные ингредиенты пищи, характерные для определенного вида продукта животного или растительного происхождения. Вторую и третью группу составляют вещества, которые попадают в продукты питания из окружающей среды. Это – контаминанты (загрязнители) биологической или химической природы (антропогенного характера); пищевые добавки, т.е. вещества, специально вносимые в продукты для достижения каких–то технологических свойств.

Неблагоприятное влияние первой группы природных компонентов пищи на организм человека проявляется, прежде всего, в случаях нарушения синтеза каких–либо ферментов в пищеварительном тракте, что в свою очередь приводит к нарушению обмена тех или иных компонентов пищи (белков, углеводов и др.). К примеру, многие люди не переносят коровье молоко. Обусловлено это тем, что в пищеварительном тракте таких людей отсутствует фермент, расщепляющий лактозу (молочный сахар). Или такое заболевание, как глютеновая энтеропатия. Это заболевание связано с недостаточностью одного из протеолитических ферментов, расщепляющих глютен, что проявляется в непереносимости пшеничного белка. Непереносимость людьми некоторых ингредиентов пищи могут быть обусловлены и наследственными факторами, т.е. отсутствием в желудочно–кишечном тракте синтеза такого фермента, как фенилаланингидроксилаза, что и приводит к заболеванию фенилкетонурией.

Воснове непереносимости отдельных компонентов пищи могут быть

итакие нарушения, как несбалансированность пищевых элементов в рационе. Так, преобладание в рационе углеводов, и в первую очередь сахарозы (сахаров), способствует образованию сахарного диабета, ожирения и некоторых форм сердечно–сосудистой недостаточности. Потребление в большом количестве жиров, особенно животного происхождения, способствует атеросклеротическому изменению сосудов, общему ожирению организма. Токсический эффект могут обусловить и некоторые жирные кислоты, такие как эруковая, которая содержится в рапсовом и горчичном масле.

Одной из причин возникновения пеллагры может быть потребление с пищей в значительном количестве белков кукурузы и сорго, в которых не-

74

сбалансировано содержание незаменимых аминокислот лейцина и изолейцина. Поэтому употребление продуктов из кукурузы и сорго нарушает обмен такой аминокислоты, как триптофан, в результате чего блокируется образование из триптофана одного из важнейших водорастворимых витаминов – ниацина (РР), что и усиливает развитие пеллагры.

В натуральных продуктах питания содержатся и компоненты, обладающие фармакологической активностью. Это этанол (этиловый или винный спирт), который, с одной стороны, является биологически активным веществом, а с другой – веществом, представляющим опасность для здоровья человека, так как его фармакологическое и в первую очередь наркотическое действие оказывает отрицательное влияние на жизнедеятельность живого организма.

Ингредиенты, содержащиеся в чае, кофе – производные ксантина (кофеин, теобромин, теофиллин), являются стимуляторами нервной деятельности. Небезразличны для живого организма и биологически–активные компоненты – биогенные амины: тирамин, серотонин, норадреналин и другие, содержащиеся как в продуктах животного (сыры, печень, соленая рыба), так и растительного (томаты, бананы, апельсины, ананасы) происхождения. Поступление в организм перечисленных элементов в пределах физиологической нормы допустимо, но иногда их присутствие в рационе превышает фармакопейные дозы. К примеру, в чашке крепкого кофе содержится от 100 до 150 мг кофеина, а в 100 г бананов около 3 мг серотонина. Кофеин, содержащийся в кофе, активизирует выделение из организма кальция, магния, натрия и ряда других элементов, увеличивая тем самым потребность в них.

Другую значительную группу природных компонентов пищи составляют антиалиментарные (непищевые) компоненты. Антиалиментарные компоненты не обладают токсическим действием, но могут снижать усвояемость отдельных пищевых веществ. Поэтому они рассматриваются как своеобразные антагонисты обычных пищевых компонентов. В группу природных антиалиментарных соединений входят антиферменты, антивитамины, деминирализующие вещества, другие соединения.

Антиферменты – вещества белковой природы (ингибиторы протеиназ). Они выделены из некоторых злаковых растений: бобовых, овощей (рис, пшеница, соя, фасоль) и из продуктов животного происхождения (белки яиц кур, индеек, уток). Изучено воздействие антиферментов на пищеварительные ферменты, в частности на пепсин, трипсин, химотрипсин, α–амилазу и др. Белки ингибиторы образуют стойкие соединения с этими протеолитическими ферментами и снижают их активность.

Если с пищей в кишечный тракт попадет большое количество трипсин ингибитора, то это задерживает переваривание белков и приводит к таким же изменениям в организме, как и при отсутствии в рационе эссенциальных аминокислот.

75

Ингибиторы растительного происхождения к тому же обладают высокой термической устойчивостью. Полное разрушение соевого ингибитора трипсина достигается при 20–минутном автоклавировании при 115оС или кипячением соевых бобов в течение 2–3 часов.

Ингибиторы животного происхождения более чувствительны к тепловому воздействию. Однако потребление сырых яиц в большом количестве нежелательно, так как может оказать отрицательные влияния на усвояемость белков рациона.

Тепловая обработка пищи способствует денатурации белковой молекулы антифермента, т.е. антиферменты оказывают негативное влияние на пищеварение только при употреблении сырой пищи.

Вгруппу антиалиментарных веществ входят и антивитамины. Антивитамины – это группа веществ, способная полностью или частично блокировать биологическое действие витаминов.

К антивитаминам относят две группы соединений:

- соединения, по механизму действия подобные антиметаболитам, т.е. их механизм направлен на конкурентные взаимоотношения между витаминами и антивитаминами;

- соединения, способные модифицировать витамины, снижать их биологическую активность и приводить к разрушению.

Всостав многих овощей, фруктов, ягод входит фермент – аскорбатоксидаза, разрушающий аскорбиновую кислоту (витамин С). Содержание и активность аскорбатоксидазы в различных продуктах питания не одинаковы. Больше всего ее содержится в огурцах и кабачках, и меньше –

вморкови, свекле, помидорах, черной смородине и т.д.

Разрушение аскорбиновой кислоты под действием аксорбатоксидазы и хлорофилла происходит при приготовлении пищи, особенно при нарезании овощей, когда нарушается целостность клетки и возникают благоприятные условия для взаимодействия фермента и субстрата. Смесь нарезанных сырых овощей за 6 часов хранения теряет более 50% аскорбиновой кислоты от первоначального уровня. В тыквенном соке через 15 минут после его приготовления теряется половина аскорбиновой кислоты, в капустном – через 35 минут. Поэтому рекомендуется пить соки сразу же после приготовления, а фрукты и овощи употреблять в натуральном виде, избегая измельчения и приготовления различных салатов.

Следует отметить, что активность аскорбатоксидазы подавляется при 1–3–х минутном прогревании сырья при 100оС.

Антивитаминным действием обладает и фермент тиаминаза. Данный фермент разрушает действие тиамина (витамина В1). Тиаминаза выделена из некоторых видов рыб, в частности из семейства карповых, сельдевых, корюшковых. Отсутствует данный фермент у рыб семейства тресковых: трески, наваги и других морских рыбах.

76

Тиаминовая недостаточность была зарегистрирована у жителей Тайланда, которые употребляли с пищей сырую рыбу и жевали бетель, несмотря на то, что в рационах содержалось достаточное количество тиамина

(витамина В1).

Возникновение в организме человека дефицита тиамина может быть обусловлено и наличием в кишечном тракте бактерий (Bac. thiaminolytic, Bac. anekrinolytieny), продуцирующих тиаминазу. Тиаминазную болезнь в этом случает рассматривают как одну из форм дисбактериоза.

Вряде случаев может проявиться и дефицит биотина. Антагонистом биотина является авидин, который содержится в яичном белке. Авидин, вступая в реакцию с биотином, инактивирует его. Суточная потребность в биотине для человека составляет около 0,01 мг, но введение его с пищей не требуется, так как бактериальная флора кишечника обеспечивает организм биотином.

Антагонистом витамина В6 (пиридоксина) является линатин. Линатин содержится в семенах льна.

Впищевых продуктах может содержаться и антиалиментарная группа веществ, обладающая деминерализующими свойствами, т.е. способностью подавлять усвоение кальция, цинка, калия, меди и других минеральных элементов, образуя с ними труднорастворимые соединения. Типичными представителями деминерализующих веществ являются щавелевая кислота и фитин. В молекуле фитина шестиатомный циклический спирт инозит связан с шестью остатками фосфорной кислоты или кислых фосфатов кальция и магния. Органическая часть молекулы фитина подвергается в организме превращения, а шесть молекул фосфорной кислоты освобождаются и вызывают окисление крови (ацидоз).

Фитин благодаря своему химическому строению легко образует труднорастворимые комплексы с ионами кальция, магния, железа, цинка и меди, чем и объясняется его деминерализующий эффект. Много фитина содержится в зерне злаковых и бобовых растений: пшенице, фасоли, горохе, кукурузе – около 400 мг/100 г. Располагается фитин в наружном слое зерна.

Однако высокое содержание фитина в зерне злаковых не вызывает опасности для человека, так как содержащийся в зерне фермент способен

расщеплять фитин. Расщепляющий фитин фермент эффективен при температуре 70оС. Поэтому в хлебе, выпеченном из рафинированной муки практически не содержится фитина, а в хлебе из муки низших сортов благодаря высокой активности фитазы фитин разрушается.

Декальцинирующий эффект тем выше, чем ниже соотношение кальция и фосфора в продукте и при низкой обеспеченности организма витамином D. Установлено, что усвояемость железа снижается в присутствии дубильных веществ в чае, поскольку они образуют с ним соединения, которые не всасываются в тонком отделе кишечника. Такое воздействие ду-

77

бильных веществ не распространяется на геминовое железо мяса, рыбы и яичного желтка.

Продукты с высокой концентрацией щавелевой кислоты способны резко снижать утилизацию кальция путем образования нерастворимых в воде солей, что может служить причиной тяжелых отравлений за счет абсорбции кальция в тонком отделе кишечника. Установлено, что интоксикация щавелевой кислоты в основном проявляется на фоне дефицита витамина D.

Высокое содержание щавелевой кислоты отмечено в овощах, в среднем (мг/100г): шпинат – 1000, портулак – 1300, ревень – 800, щавель – 500, красной свекле – 275.

Для некоторых пищевых продуктов характерно наличие в их составе природных компонентов, негативно влияющих на организм, избыточное поступление которых может отрицательно влиять на здоровье человека. К этой группе гликопротеиновых веществ относятся лектины. Лектины обладают способностью повышать проницаемость стенок кишечника для чужеродных веществ и могут вызывать склеивание эритроцитов (агглютинацию). Лектины содержатся в бобовых, арахисе, проростках растений, икре рыб.

Токсическим компонентом цианогенных гликозидов является цианид (HCN). HCN находится в форме цианогидрина, где связан с альдегидом или кетоном. Цианогидрин соединяется с остатками сахаров – отсюда название "цианогенные гликозиды". В процессе приготовления пищи или при длительном ее хранении образуются специфические ферменты, отделяющие цианогидрин от остатков сахаров и расщепляющие его до HCN, альдегида или кетона.

В растениях цианогенные гликозиды представлены рядом соединений. Так ламирин содержится в бобах, в белой фасоли, амагдалин – в косточках персиков, абрикосов, вишен и горьком миндале.

Для здоровья людей представляет опасность и позеленевший картофель, т.к. в этом случае в клубнях происходит накопление саланина – органического вещества, обладающего токсичными свойствами.

Следует отметить, что продукты копчения, перегретые продукты, особенно жиры, накапливают полициклические ароматические углеводороды, нитрозосоединения, обладающие канцерогенным свойством.

Природные компоненты пищи, которые были упомянуты выше, могут оказывать вредное побочное действие (вплоть до летального исхода) лишь при определенных условиях, либо при врожденных нарушениях метаболизма, либо при резких нарушениях количественного и качественного их соотношения в рационе.

С экологической точки зрения наибольшую опасность для здоровья человека представляют природные токсичные компоненты пищи и конта-

78

минанты пищевых продуктов, поступающие из окружающей среды (воздух, почва, вода, упаковочные материалы) и т.д.

В табл. 3.1 приведена классификация антипищевых веществ, содержащихся в пищевых продуктах и возможные пути устранения их влияния.

Таблица 3.1

Антипищевые вещества и возможные пути устранения их влияния

79

80

Продолжение табл. 3.1

В настоящее время к основным загрязнителям пищевых продуктов относят тяжелые металлы (свинец, кадмий, ртуть, олово, мышьяк), радионуклиды стронция, цезия, йода, пестициды и их метаболиты, нитраты, нитриты, и N–нитрозамины, полициклические ароматические углеводороды, фтористые соединения, стимуляторы роста растений и сельскохозяйственных животных (гормоны, антибиотики), а также другие органические и неорганические соединения мигрирующие в системе – почва – вода – растение – животное – продукты питания (растительные и животные) – человек.

Неорганические экотоксины пищи. Согласно решению объединен-

ной комиссии ФАО/ВОЗ по пищевому кодексу. Восемь химических элементов включены в число компонентов, содержание которых контролируется при международной торговле продуктами питания. Это ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, стронций, цинк, железо. В России санитарно–

81

гигиеническими требованиями определены критерии безопасности для следующих элементов: свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, медь, цинк, олово, железо.

Свинец. Свинец известен с древних времен. Глазури, которыми древние покрывали глиняную посуду – те же соединения свинца. Римляне при прокладке водопроводов применяли металлический свинец, что оказало негативное влияние на вырождение населения Рима. В настоящее время перечень применения свинца очень широк: производство электрических кабелей, свинцовых аккумуляторов, атомная промышленность (для защи-

ты от ɣ–излучения), производство хрусталя, спичек, пиротехнических изделий и т.д.

Объем современного производства свинца составляет более 2,5 млн тонн в год. В результате производственной деятельности в природные воды ежегодно попадает 500–600 тыс. тонн свинца, а через атмосферу на поверхность Земли оседает около 400 тыс. тонн свинца. В воздух основная часть свинца (260 тыс. тонн) выбрасывается с выхлопными газами автотранспорта, примерно около 30 тыс. тонн – при сжигании каменного угля.

Механизм токсического действия свинца определяется по двум направлениям:

-блокада функциональных SH–групп белка, что приводит к ингибированию многих жизненно важных ферментов. Наиболее ранний признак свинцовой интоксикации (сатурнизма) – снижение активности дельта– аминолевуменовой кислоты – фермента, катализирующего процесс формирования протобилиногена и гемсинтетазы;

-проникновение свинца в нервные и мышечные клетки, образование лактата свинца путем взаимодействия с молочной кислотой, затем фосфатов свинца, которые создают клеточный барьер для проникновение в нервные и мышечные клетки ионов кальция. Развивающиеся на основе этого парезы, параличи служат признаками свинцовой интоксикации.

От свинцовой токсикации в первую очередь страдают кроветворная, нервная, пищеварительная системы и почки. Отмечается негативное влияние свинца на половую функцию организма (угнетается продуцирование стероидных гормонов, нарушается сперматогенез) и др.

Полагают, что длительная токсикация организма свинцом способствует развитию атеросклероза. Американские ученые предполагают, что причина агрессивного поведения школьников – их токсикация свинцом.

Ворганизм человека и животных свинец попадает с растительной пищей. Незначительное количество свинца накапливают бобовые растения

имного – кабачки.

Всосавшийся из пищи свинец накапливается в костях (до 90%), а также во внутренних органах. При неполноценном питании поступление этого элемента в кровь увеличивается. Содержащиеся в пище витамины С и Е предохраняют от токсического влияния свинца на работу кроветворных

82

органов и центральную нервную систему. Высокоэффективным фактором, нейтрализующим токсическое влияние свинца на организм, выступает пектин.

При дефиците в рационе кальция, железа, пектинов, белков или высоком поступлении в организм витамина D увеличивается усвоение свинца, а следовательно, его токсичность, что необходимо учитывать при организации диетического и лечебно–профилактического питания.

Взрослый человек с пищей ежедневно получает 0,1–0,5 мг свинца, с водой – около 0,02 мг. В организме взрослого человека усваивается до 10%, а у детей – 30–40% поступившего свинца. Общее содержание свинца в организме составляет 120 мг.

Поступивший в организм свинец на 90% выводится из организма с фекалиями, остальное количество с мочой и другими биологическими жидкостями.

Биологический период полувывода свинца из мягких тканей и органов составляет около 20 дней, а из костей – до 20 лет. В плазме крови концентрация свинца составляет 1,9 мкмоль/л, а выводится с мочой 0,19 мкмоль/л.

По данным ФАО, допустимая суточная доза (ДСД) свинца составляет около 0,007 мг/кг массы тела предельно допустимая концентрация (ПДК) в питьевой воде – 0,05 мг/л.

Вфруктах в среднем содержится свинца от 0,01 до 0,6 мг/кг, в овощах

–0,01–1,6 мг/кг, в хлебобулочных изделиях – 0,03–0,82 мг/кг, в мясе и рыбе – 0,01–0,78 мг/кг, молоке и молочных продуктах 0,01–0,1 мг/кг.

Кадмий. Кадмий относится к условно необходимым элементам. Он широко применяется в различных отраслях промышленности в качестве компонента защитных гальванических покрытий при производстве пластмасс, полупроводников. Кадмий в некоторых странах используют в ветеринарии в качестве антигельминтных и антисептических препаратов. Много кадмия попадает в почву, а из нее в растения с минеральными удобрениями. В 1 кг простого суперфосфата его содержится 0,25 мг/кг, а в двойном суперфосфате – 0,48, нитроаммофоске – 20,0 мг/кг. Много кадмия поступает в почву и с органическими удобрениями (навоз, сточные воды). Все это способствует накоплению кадмия в продовольственном сырье и пищевых продуктах: картофель кадмия накапливает от 12 до 50 мг/кг, капуста от 2 до 26, томаты от 10 до 30 мг, в 1 кг растительного масла содержание кадмия может достигать от 10 до 50, в сахаре от 5 до 31 и в грибах от 100 до 5000 мг/кг. В молоке в среднем содержится кадмия – 2,4 мкг/кг, твороге – 6, в яйце – 23–250 мг/кг.

Ворганизм человека в сутки с пищей поступает 80% кадмия, через легкие из атмосферы – 20%. С пищей взрослый человек потребляет более 150 мг/кг кадмия. В одной сигарете содержится от 1,2 до 2,5 мкг кадмия. Из этого количества в легкие курильщика попадает 0,1–0,2 мкг, а осталь-

83

ное рассеивается вместе с дымом и пеплом, попадая, конечно, и в чужие легкие.

Мировое производство табака составляет около 5,7 млн тонн в год. Значит, при выкуривании всех сигарет мира выделяется от 5,7 до 11,4 тонн кадмия, т.е. такое же количество, как при трех–четырех средней силы вулканических извержениях, но "коэффициент вредного действия" табачного кадмия много выше – ведь он идет в легкие человека по кратчайшему пути, тогда как вулканический в значительной части оседает вдали от населенных пунктов и над безлюдными просторами океанов.

Следует отметить, что табак вбирает в себя также токсичную ртуть. Ее концентрация в сухих листьях табака на порядок, а кадмия – на три порядка выше средних значений величины для биомассы наземной растительности.

Здоровый организм человека содержит около 50 мг кадмия.

Острые производственные отравления кадмием вызываются вдыханием кадмия с пылью или паром. Хронические отравления кадмием проявляются лишь через несколько лет в форме раздражений дыхательных путей, эмфиземы легких и специфической болезни почек, протекающей с повышенным выделением белка с мочой – 70–3000 мг в сутки (у здоровых людей – 50 мг). Выделение кадмия усиливается лишь с началом протеинурии. Кроме того, люди с хроническим отравлением кадмием страдают анемией, причиной которой, предположительно, является ускоренный распад эритроцитов и блокирование всасывания железа в пищеварительном канале.

Возрастное субхроническое отравление кадмием встречается у большинства людей в возрасте старше 40 лет и связано с содержанием кадмия в клетках (около 40 мг/кг у женщин и 50 мг/кг у мужчин). В течение всей жизни кадмий непрерывно накапливается в организме, в особенности в почках, что обусловлено крайне большим периодом его биологического полувыведения.

Механизм токсического действия кадмия связан с блокадой сульфгидрильных групп белков. Кроме того, кадмий является антагонистом цинка, кобальта, селена, ингибируя активность ферментов, содержащих указанные металлы. Кадмий в больших дозах может блокировать не только всасывание железа, но и кальция, что и приводит к возникновению ряда заболеваний: гипертоническая болезнь, анемия, снижение иммунитета, воспаление почек, жировое перерождение сердца, кишечные кровотечения и т.д. Считают, что кадмий может обусловить тератогенный, мутагенный и канцерогенный эффект. Положительное влияние при кадмиевом отравлении оказывает витамин Д и глюканат кальция.

Известная под названием "итай–итай" хроническая кадмиевая интоксикация впервые была выявлена в Японии. Причиной ее послужило потребление в пищу риса, собранного с полей, орошаемых стоками промыш-

84

ленных предприятий. Тяжесть кадмиевой интоксикации зависит от характера питания, в частности от количества белка, кальция и пектина в рационе. Большие дозы кадмия, поступающего в организм, вызывают значительные нарушения половых клеток и яичников.

Допустимая суточная потребность (ДСП) кадмия составляет 70 мкг/сутки, а допустимая суточная доза (ДСД) – 1 мг/л. Учитывая ДСП кадмия, его содержание в 1 кг суточного набора продуктов не должно превышать 30–35 мкг.

Важное значение в профилактике интоксикации кадмия имеет правильное питание: преобладание в рационе растительных белков, высокое содержание серосодержащих аминокислот, аскорбиновой кислоты, а также минеральных элементов: Fe, Zn, Cu, Se, Ca. Следует помнить, что белки молока способствуют накоплению кадмия в организме и проявлению его токсических свойств.

При определении кадмия в пищевых продуктах необходимо учитывать его способность улетучиваться при температуре 500оС в процессе озоления. Поэтому минерализацию проводят в серной кислоте с добавлением перекиси водорода.

Олово. Элемент, с малоизученной ролью, его необходимость для организма животных и человека не выявлена. Однако, в организме взрослого человека содержится около 17 мг олова, что указывает на возможность его участия в обменных процессах. В продуктах питания его концентрация может достигать от 1 до 2 мг/кг. Поступившее с пищей в организм человека олово всасывается плохо (около 1%). Выводится оно из организма с мочой и желчью.

Неорганические соединения олова малотоксичны, органические – более токсичны, они находят применение в сельском хозяйстве в качестве фунгицидов, в химической промышленности как стабилизаторы поливинилхлоридных полимеров. Основным источником загрязнения пищевых продуктов оловом являются консервные банки, фляги, железные и медные кухонные котлы, другая тара и оборудование, которые изготавливаются с применением лужения и гальванизации.

Опасность отравления оловом увеличивается при постоянном присутствии его спутника – свинца. Предполагают, что олово вступает с отдельными пищевыми веществами во взаимодействие, в результате чего образуются новые органические соединения, которые более токсичны, чем сам элемент.

Имеются данные, что токсичная доза олова при его однократном поступлении в организм – 5–7 мг/кг массы тела, т.е. 300–500 мг. Отравление оловом может вызвать признаки острого гастрита (тошнота, боли в желудке, рвота).

85

Олово угнетает деятельность пищеварительных ферментов. В организме человека олово накапливается в костях, период выведения – 20–40 дней.

Профилактической мерой предупреждения загрязнения пищи оловом это внутреннее покрытие тары и оборудования.

Алюминий. Токсичность алюминия для человека явилась неожиданностью, несмотря на то, что имелись данные о токсичности алюминия для растений. Основное токсическое действие ионов алюминия связано с тем, что они проникают через клеточные мембраны в растительные ткани, образуя комплексные соединения с органическими лигандами, и препятствуют репликации ДНК в растительном организме.

Еще один механизм вредного действия алюминия на растения заключается в том, что ионы этого элемента, участвуя в реакциях гидролиза, служат источником почвенной кислотности. В организм человека алюминий попадает с питьевой водой и растительной пищей.

В настоящее время обнаружено достаточно грозное проявление токсичности алюминия в организме человека. Это нарушение речи, провалы памяти, нарушение ориентации, помутнение рассудка, конвульсии, а порой и гибель пациентов с почечной недостаточностью, проходивших лечение на аппаратах гемодиализа (искусственная почка). Все эти симптомы мозгового заболевания, названного "диализная энцефалопатия" исчезали, когда используемую при гемодиализе воду стали предварительно очищать от ионов алюминия.

Будучи третьим по распространенности элементом земной коры, алюминий обладает ценными качествами. Так, металлический алюминий широко применяется в технике и в быту.

Алюминиевая посуда (если она не контактирует с кислой или щелочной средой) не является поставщиком алюминия в организм. Обогащение питьевой воды ионами алюминия происходит на водоочистительных станциях при обработке ее сульфатом алюминия.

С экологической точки зрения не следует злоупотреблять лекарствами, содержащими гидроксид алюминия: противоартритными, противогеммороидальными, а также препаратами, понижающими кислотность желудочного сока.

Считается, что для нормального развития большинства сельскохозяйственных культур содержание алюминия не должно превышать 2–3 мг на 100 г почвы.

Для снижения накопления растениями алюминия рекомендуется проводить известкование или применять другие мелиоранты, снижающие кислотность почв.

Мышьяк. Концентрация мышьяка в почвах составляет в среднем 6 (0,1–40) мг/кг. Почвенный мышьяк связан с гумусом, и лишь 10% его находится в водорастворимой форме. В морской воде мышьяка содержится

86

около 5 мкг/кг, в продуктах питания, произведенных в геохимических районах, не засоренных мышьяком, содержание мышьяка составляет от 0,5 до 1 мг/кг. В овощах и фруктах содержание мышьяка не высокое – 0,01–0,2 мг/кг, в говядине и свинине – 0,005–0,05, печени – 2, яйцах – 0,003–0,03, коровьем молоке и кисломолочных продуктах – 0,01–0,005, твороге – 0,03–

0,003 мг/кг.

Относительно высокая концентрация мышьяка в морской воде обуславливает значительное его накопление в теле морских рыб от 1,5 до 15,3 мг/кг.

Органически связанный мышьяк из пищевых продуктов всасывается в организм более чем на 50% и очень быстро, практически без остатка, выделяется через почки. Ядовитость соединений мышьяка зависит от скорости его всасывания и выделения. Избыток мышьяка может вызвать как острые, так и хронические отравления, которые случаются довольно часто из–за потребления загрязненной пищи.

Чаще всего отравляются оксидом мышьяка, смертельная доза его составляет 30 мг. Соединения пятивалентного мышьяка менее токсичны, чем трехвалентного.

Мышьяк – яд, действующий на протоплазму. Он связывается с сульфгидрильными группами органических соединений и таким образом ингибирует действие ферментов, особенно тех, которые участвуют в процессах клеточного метаболизма и дыхания.

Хроническое отравление мышьяком приводит к потере аппетита и снижению массы тела, гастрокишечным расстройствам, периферийным неврозам, конъюнктивиту, гиперкератозу и меланоме кожи. Меланома возникает при длительном воздействии мышьяка и может привести к раку кожи.

Костяк и мышцы благодаря своей большой массе являются основными депо мышьяка. Значительная часть его накапливается в коже и ее производных (в ногтях и волосах). В организме человека содержится около 1,8 мг мышьяка. Биологический период полужизни мышьяка в организме 30– 60 часов. Необходимость мышьяка для жизнедеятельности организма человека не доказана, но известно, что он стимулирует процесс кроветворения, принимает участие в нуклеиновом обмене, синтезе белка, необходим для синтеза гемоглобина.

В последние годы он причислен к "новым элементам жизни" и находит широкое применение в медицине, в частности, используется при остром и хроническом малокровии, неврастении.

По данным экспертов ФАО/ВОЗ, суточное поступление мышьяка в организм взрослого человека составляет от 0,05 до 0,42 мг, т.е. около 0,007 мг/кг массы тела. ФАО/ВОЗ определили допустимую дозу мышьяка для человека – 0,05 мг/кг массы, что для взрослого человека равно поступлению 3 мг/сутки.

87

Продукты питания загрязняются мышьяком в процессе их производства через почву. Загрязнение почв мышьяком происходит в зоне воздействия теплоэлектростанций, предприятий по переработке полиметаллических сульфидных руд, предприятий полиграфической, лакокрасочной промышленности. Почвы сельскохозяйственных угодий загрязняются мышьяком при удобрении их суперфосфатами, при обработке посевов овощных культур, плодовых насаждений пестицидами, в состав которых входят

Na2AsO4, Na(CH3)3 AgO(OH)6, (CH3)2AsO2 (ONa) и другие соединения.

В России установлено ПДК для почв по мышьяку не более 20 мг/кг. Ртуть это один из самых опасных и высокотоксичных элементов, об-

ладающий способностью накапливаться в организме растений, животных и человека. Ртуть – элемент с малоизученной ролью для организма и ее необходимость для жизнедеятельности не доказана.

Токсичность ртути зависит от вида ее соединений, которые поразному всасываются, метаболизируются и выводятся из организма. Наиболее токсичны алкилртутные соединения с короткой цепью – метил–ртуть и этилртуть.

Ресорбция неорганических соединений ртути в пищеварительном канале составляет 2–15%, органических – 50–95%.

Неорганические соединения выделяются преимущественно с мочой, органические – с желчью и калом. Период полувыведения из организма неорганических соединений ртути 40 суток, органических – 76. Допустимая концентрация ртути в моче – 50 н моль/л, в организме взрослого человека содержится около 13 мг ртути.

Механизм токсического действия ртути связывают с ее взаимодействием с SH–группами белков. Блокируя их, ртуть изменяет свойства или инактивирует ряд жизненно важных ферментов. Неорганические соединения ртути нарушают обмен аскорбиновой кислоты, пиридоксина, кальция, меди, цинка, селена, органические – белков, цистина, аскорбиновой кислоты, токоферолов, железа, меди, марганца, селена.

Клиническая картина хронического отравления организма небольшими дозами ртути получила название микромеркуриализма.

При отравлении ртутьсодержащими соединениями возникает некроз и в дальнейшем возможно обызвествление канальцев почек, что может привести к развитию ишемии почек и последующей циркуляторной недостаточности в них.

Признаки хронического отравления ртутью: повышенная утомляемость, слабость, сонливость, эмоциональная неустойчивость, головные боли, головокружение; нарушается сердечная деятельность и функция желудка; происходят изменения в крови.

Чувствительность отдельных лиц к ртутным соединениям бывает индивидуальной и очень различной. Известны случаи поражения почек –

88

анурия вследствие аппликации мазей, содержащих незначительные количества ртути.

Растворимые ртутные соединения легко ресорбируются из желудка, в среднем в течение 10 мин., и быстро распространяются в организме, накапливаясь преимущественно в печени, почках, мозге, костях, селезенке и других органах. Скорость всасывания ртути из желудочнокишечного тракта зависит от степени наполнения его пищевыми массами.

Загрязнение продуктов питания ртутью может происходить в процессе естественного испарения из земной коры, а также при использовании ртути в народном хозяйстве: производство хлора и щелочей, амальгамная металлургия, электротехническая промышленность, сельское хозяйство, медицина, стоматология и т.д.

В растительной пище содержание ртути колеблется от 2 до 20 мкг/кг, редко до 50–200 мкг/кг. В овощах в среднем накапливается ртути от 3 до 59 мкг/кг, в фруктах от 10 до 124, зерновых от 10 до 103 мкг/кг. Больше всего ртути накапливают шляпочные грибы – от 6 до 447 мкг/кг, а перезревшие до 2000 мкг/кг.

Фоновое содержание ртути в продуктах животноводства составляет (в кг/кг): мясо – 6–20, печень – 20–35, почки – 20–70, молоко – 2–12, коровье масло – 2–5, яйцо – 2–15. С увеличением содержания ртути в кормах и питьевой воде ее концентрация в органах и тканях животных возрастает.

Наибольшее количество ртути содержится в мясе рыб. Рыбы ее активно аккумулируют из воды и корма, т.е. из других гидробионтов, богатых ртутью. В мясе хищных пресноводных рыб содержание ртути может быть от 107 до 507 мкг/кг, нехищных – от 79 до 200 мкг/кг, океанических – от 300 до 600 мкг/кг. Организм рыб способен синтезировать метилртуть, которая накапливается в печени при достаточном содержании в корме цианкобаламина (витамина В12). У некоторых видов рыб в мышцах содержится белок металлотионеин, с которым ртуть и другие металлы образуют комплексные соединения, концентрация которых достигает 500–20000 мкг/кг (рыба–сабля) или 5000–14000 мкг/кг (тихоокеанический марлин).

При варке рыбы и мяса концентрация ртути в них снижается при аналогичной обработке грибов – остается без изменений. Это различие заключается в том, что в грибах ртуть связана с аминогруппами азотосодержащих соединений, в рыбе и мясе – с серосодержащими аминокислотами.

Защитный эффект при воздействии ртути на организм человека оказывает цинк и особенно селен. Предполагают, что защитное действие селена обусловлено образованием нетоксичного селенортутного комплекса за счет деметилирования ртути. Токсичность неорганических соединений ртути снижают аскорбиновая кислота и медь при их повышенном поступлении в организм, а ртутьорганических соединений – протеины, цистин, витамин Е. Избыточное потребление с пищей пиродоксина увеличивает токсичность ртути.

89

Всутки человек с пищей потребляет 0,045–0,06 мг ртути, что приблизительно соответствует рекомендуемой ФАО/ВОЗ ДСП – 0,05 мг. ПДК ртути в водопроводной воде, идущей для приготовления пищи составляет 0,005 мг/л, по международному стандарту – 0,01 мг/л.

Считается безопасным уровень содержания ртути в крови в пределах 50–100 мкг/л, в волосах – 30–40 мкг/г.

Стронций. Элемент стронций не относится к числу жизненно необходимых для растений и животных. Но в связи с тем, что стронций возникает как вторичный продукт при атомных взрывах, включение его в кости приводит к тяжелым заболеваниям. Поэтому обмену стабильного и радио-

активного стронция в последнее время стали уделять большое внимание. Период полураспада 89Sr равен 54 дням, 90Sr 28 годам.

Впочвах и породах соотношение между концентрацией стронция и кальция равно примерно 1000:7. Как указывает В.В. Ковальский, концентрация стронция в почве до 600 мг/кг не представляет опасности, при более высокой концентрации у человека могут наблюдаться различные нарушения. Растения не дифференцируют кальций и стронций.

Содержание стронция в растениях колеблется от 2 до 500 мг/кг. Растительные продукты (зерно), которые бедны кальцием, содержат и мало стронция.

Всасывание стронция зависит от содержания кальция и фосфора в

пище. Чем больше в рационе содержится кальция и фосфора, тем хуже всасывается стронций. Всасывание 89Sr и 90Sr повышается, если пищу дополнительно обогащать лизином, аргинином, молоком (лактозой), неомицином и витамином D. Всасывание стронция происходит в одинаковой степени как из молока, так и из зерновых продуктов.

Из организма человека стронций выводится преимущественно с мо-

чой.

Стронций, как и кальций, депонируется главным образом в зонах роста костяка. При продолжительном поступлении стронция в состав кости в них обнаруживаются типичные изменения (уменьшение зольности и др.), которые, однако, отличаются от рахита, вызываемого недостатком кальция

ифосфора в рационе.

Вместо кальция в гидроксилапатит включается стронций. Этот процесс стимулируется теми компонентами пищи, которые усиливают всасывание стронция. По этому развитие нарушений, вызываемых облучением организма, зависит от скорости выведения 90Sr из костяка. Считают, что в процессе резорбции невозможно дифференцировать кальций от стронция.

Нежелательное накопление 90Sr в костях можно довольно эффективно предотвратить соответствующей диетой. В период интенсивного роста накопление организмом стронция выше, и рацион в это время должен быть более полноценным, чем у взрослого человека, поэтому необходимо уделять больше внимания составу пищи. Хороший эффект наблюдается при

90

уменьшении поступления в организм питательных веществ, способствующих поглощению стронция.

Рекомендуется снизить потребление витамина Д, который более всех прочих элементов способствует всасыванию стронция. Кратковременное потребление пищи с высоким содержанием кальция и фосфора допустимо, в то время как употребление пищи, способствующей накапливанию стронция в организме, нежелательно. Известно, что кальций и фосфор способны ограничивать всасывание 90Sr.

Поглощение 90Sr может быть ограничено и путем сокращения употребления в пищу овощей, выращенных непосредственно в зоне выпадения радиоактивных осадков, а также повышенным потреблением молока и продуктов из муки тонкого помола. Минимальная повреждающая доза для взрослого человека составляет 5–10 мккюри 90Sr.

Железо. Железо относится к жизненно необходимым элементам. Это тяжелый металл VIII группы периодической системы, в земной коре занимает более 5% по массе. В чистом виде почти не встречается, основой минералов являются окислы и сульфиды железа.

Природное железо представлено четырьмя стабильными изотопами с атомной массой 54, 56, 57 и 58 (в соотношении 5,8; 91,7; 2,2 и 0,3% соответственно). Получены также четыре искусственных радиоактивных изотопа, среди которых в качестве биологических индикаторов используют 55Fe и 59Fe. Последний имеет период полураспада 45 дней, энергию β–

излучения 0,27 и 0,46 мэв, ɣ–квантов – 1 и 1,29 мэв. Несмотря на то, что железо имеет высокую атомную массу и относится к тяжелым металлам, оно крайне необходимо для растительного, животного и человеческого организма.

Цинк. Цинк – химический элемент побочной подгруппы II группы пЯериодической системы. В земной коре содержится в количестве 0,004%, входит в состав полиметаллических руд. В природе представлен пятью стабильными изотопами с атомной массой 64; 66; 67; 70 в соотношении соответственно 48,9; 27,8; 4,1; 18,6 и 0,6%.

Из девяти радиоактивных изотопов цинка практическое применение нашел только один – 65Zn с периодом полураспада 245 дней. В 98,5% случаев 65Zn распадается путем захвата орбитального электрона. Не будучи продуктом деления урана, 65Zn тем не менее является одним из элементов, загрязняющих атмосферу при ядерных взрывах.

Цинк – необходимый элемент для жизни растений, животных и человека, несмотря на то, что он относится к тяжелым металлам. Поэтому действие цинка определяют как действие двуликого Януса, оно может быть и благом и злом.

Медь – элемент побочной подгруппы I группы периодической системы. В земной коре ее содержится примерно 0,007%, т.е. в 600 раз меньше,