Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Медико-биологические требования и санитарные нормы качества растительного сырья и пищевых продуктов. Учебное пособие
.pdf
61
Например, для кадмия тропными органами являются почки
и печень, для свинца – костная ткань, почки, печень.
Для растений характерно накопление тяжелых металлов
в стеблях, листьях, оболочке и зародыше злаков. Поэтому условно-годное зерно может использоваться только для производства
муки высшего сорта, где предусматривается максимально полное
удаление всех оболочек.
Наиболее эффективное снижение содержания тяжелых металлов достигается при производстве рафинированной продукции
(из условно-годного сырья) - крахмала, спирта, сахара, безбелковых жировых продуктов.
Не рекомендуется использовать условно-годное сырье для
получения пектина и желатина. Переработка условно-годного
сырья должна осуществляться на тех предприятиях, которые определены органами санитарно-эпидемиологического надзора; они
же контролируют весь технологический цикл.
Готовая продукция, полученная из такого сырья, должна
обязательно проверяться на соответствие требованиям нормативных документов и только после этого может быть отправлена на
реализацию.
Выведению тяжелых металлов из организма способствует
постоянное употребление продуктов, богатых пищевыми волокнами и пектиновыми веществами. Установлено, что норма
суточного потребления пищевых волокон для взрослого человека
составляет 30-50 г, пектиновых веществ – 3-4 г. Для детей суточная потребность в пектиновых веществах равна 1-2 г. Для рабочих, контактирующих с тяжелыми металлами, суточная потребность в пектиновых веществах составляет около 15 г.
Резко улучшить экологическое положение с почвой, водой
и воздухом практически нереально. Поэтому выдвинута другая
параллельная альтернатива – изучить влияние технологии и оборудования перерабатывающих предприятий на перераспределение вредных для человека и животных элементов исходного сырья по конечным продуктам переработки [11].
Решение проблемы экологической безопасности зерна и
продуктов его переработки в значительной степени зависит от
создания новых технологий, обеспечивающих снижение содер-
62
жания или предотвращающих попадание контаминантов в зернопродукты на различных этапах – от зерна до хлеба, в том числе в
процессе послеуборочной обработки и подготовки зерна, а также
на этапах производства хлеба. При производстве хлеба из целого
зерна в экологически неблагополучных зонах встают 2 проблемы,
связанные с получением безопасной продукции:
- снижение микробиологической обсемененности зерна;
- снижение содержания тяжелых металлов и радионуклидов
в зерне.
В Орловском ГТУ проводились исследования возможности
снижения содержания свинца в зерне пшеницы при производстве
зернового хлеба с использованием ферментативного гидролиза на
стадии подготовки зерна к диспергированию. Внесение ферментных препаратов целлюлолитического действия, таких, как Целловиридин Г20х, Biobake-721, Pentopan 500BG и Fungamyl Super
AX, приводит к снижению содержания свинца в зерне пшеницы с
0,576 мг/кг до 0,422-0,167 мг/кг в зависимости от вида фермент-
ного препарата.
При замачивании зерна с ферментными препаратами и последующем промывании его водой возможны потери белковых
фракций и редуцирующих сахаров, что является отрицательным
фактором при подготовке зерна к производству хлеба. Установлено, что на стадии промывания происходит незначительное
снижение содержания исследуемых веществ. Так, потери белка
при промывании составляют 1,0 -1,8 %; редуцирующих сахаров –
0,29-0,37 %. Наибольшей эффективностью для снижения содержания свинца отличается отечественный ферментный препарат
Целловиридин Г20х [22].
Многолетними исследованиями, проведенными за рубежом
и в нашей стране, доказано, что содержание элементов в сырье,
полуфабрикатах, готовой продукции подвержено постоянным
колебаниям по годам в зависимости от многих условий: почвенно-климатических, экологических, агротехнических. Антропогенное загрязнение окружающей среды также приводит к постепенному накоплению токсичных металлов и вовлечению их в
биологический цикл [33].
63
Поступление тяжелых металлов в пищу осуществляется по
сложной схеме, а именно: "почва – растение – корм – животное –
человек". Для изучения миграции и накопления тяжелых металлов
в кормах и пищевых продуктах необходимо провести анализ их
содержания во всех составляющих этой биологической цепочки.
В работе [33] особое внимание уделено одним из главнейших звеньев указанной цепочки: "почва – растение" и "растение –
животное", посредством решения задачи по получению кормов
для скармливания сельскохозяйственным животным из зерноотходов и вторичных материальных ресурсов (ВМР) способом гранулирования и экструзии (холодная, теплая, горячая), с выявлением наиболее эффективного из них с точки зрения получения
экологически чистого и безопасного продукта.
С этой целью исследовано влияние технологических факторов (давление, высокие температуры), которые возникают в
процессах получения формованных кормов, на содержание тяжелых металлов и их химическую активность.
Исследовано поведение тяжелых металлов в процессе гранулирования и экструдирования зерна, выращенного в хозяйства
Оренбургского района, а также изменение их форм существования в продуктах переработки кормов для сельскохозяйственных
животных.
Известно, что тяжелые металлы, переходя в кислой среде
желудка в растворимую форму, всасываются в желудочнокишечном тракте и накапливаются в печени и почках. Поэтому
изучение содержания тяжелых металлов в комбикормах, предназначенных для скармливания животным, имеет важное экологическое и медико-биологическое значение. Необходимо разрабатывать технологические приемы переработки зерноотходов, обеспечивающие минимизацию содержания вредных компонентов.
На основе способа i n vi vo авторами [33 ] предложена оригинальная методика изучения степени извлечения кислоторастворимых форм тяжелых металлов в раствор из продукта, подвергнутого различным температурным режимам экструзионной обработки. Изменения степени извлечения исследовали в зависимости
от времени инкубации в растворе, моделирующем желудочный
сок животных.
64
Анализ результатов исследования показывает, что максимальная степень извлечения тяжелых металлов в раствор, моделирующий желудочный сок, наблюдается из рассыпного зерна.
По мере возрастания температуры обработки зерна степень извлечения металлов уменьшается. Это можно объяснить усилением деструкции крахмала и других биополимеров, увеличением
степени денатурации и растворимости белка при более жестких
режимах обработки зерна (температуры, давления, механического воздействия). Поскольку тяжелые металлы связаны в прочные
комплексы с аминокислотами и другими соединениямикомплексообразователями, входящими в состав биополимеров,
их растворимость также снижается.
Наименьшая степень извлечения тяжелых металлов наблюдается из образца, подвергнутого горячей экструзии. Очевидно,
при такой обработке из-за микровзрывов перегретым паром происходит максимальное разрыхление зерен крахмала, образование
развитой внутренней поверхности образца. Высокая температура
способствует карамелизации крахмала, образованию новых химических связей. Характер таких превращений еще более затрудняет переход тяжелых металлов в жидкую фазу.
Исследовано влияние рН раствора на выщелачивание тяжелых металлов. Максимальная степень извлечения тяжелых металлов наблюдается в сильно кислой среде при рН раствора меньше 2.
Это связано с тем, что в сильнокислой среде происходит разрушение комплексов тяжелых металлов с аминокислотами и другими
комплексообразователями и переход металлов в раствор в виде
катионов. В слабокислой и слабощелочной среде разрушение комплексов тяжелых металлов и их растворение минимально.
Горячая экструзия способствует снижению поступления
тяжелых металлов с кормом и получению "чистой" продукции из
зерна, выращенного в неблагоприятных условиях [33].
Проанализированы на содержание тяжелых металлов, бактерий, грибов и микотоксинов зерно гречихи, отобранное до и
после зерноочистительного отделения крупоцеха, зерновые отходы, мучка, лузга, крупка третьего сорта, продел в шелушильном
отделении [11].
65
В результате исследований установлено (табл. 6), что превышение норм отмечается только для свинца в мучке и лузге (соответственно 0,59 и 0,55 мг/кг), тогда как в исходном зерне до
очистки его содержание было 0,42 мг/кг. Следовательно, на стадиях переработки происходит значительное снижение токсичности по свинцу в ядрице третьего сорта и проделе (более чем в 3
раза) по сравнению с исходным зерном. Содержание мышьяка в
конечных продуктах – ядрице и проделе – снизилось в 2-4 раза, а
в мучке и лузге находилось на уровне исходного зерна. Содержание ртути во всех исследованных пробах было незначительным и
колебалось от 0,005 до 0,009 мг/кг и практического изменения в
крупе не произошло. Максимальное содержание цинка отмечено
в мучке – 31,6 мг/кг, минимальное – в лузге – 3,7 мг/кг. В мучке
содержание меди также минимально – 2,6 мг/кг.
Из анализа полученных данных можно сделать следующие
выводы. При переработке гречихи зерна в крупу происходит перераспределение тяжелых металлов по продуктам переработки. В
лузге и мучке происходит концентрирование таких вредных веществ, как свинец и мышьяк, мучка и лузга содержат повышенное количество свинца. В конечных продуктах гречихи-зерна –
ядрице третьего сорта и проделе – снижается содержание свинца
и мышьяка в 2-2,5 раза, меди в 1,3 раза. Это является следствием
положительного влияния таких технологических процессов, как
очистка, пропаривание, шлифование и сортирование готового
продукта. Анализ стадий технологического процесса переработки
гречихи-зерна в крупу позволил сделать вывод о существенном
влиянии гидротермической обработки (пропаривания) зерна не
только на повышение выхода и качества крупы, но и на более
существенное снижение содержания металлов в готовом продукте по сравнению с переработкой риса-зерна в крупу, в технологическом процессе которой гидротермическая обработка не предусмотрена. Пропаривание зерна повышает "чистоту" готовой продукции вследствие положительного воздействия повышенной
температуры и давления водяного пара.
Установлено, что свинец и мышьяк концентрируются в
мучке, в зерновых отходах (направляемых обычно на корм жи-
66
вотным) и лузге. Эти отходы и промежуточные продукты требуют особого экологического контроля.
Таблица 6
Содержание (мг/кг) металлов в зерне гречихи и продуктах переработки
Образец
Гречиха зерно до очистки 5,3 0,42 21,3 0,008 0,156
Гречиха после очистки 4,7 0,32 15,7 0,005 0,087
Зерновые отходы 3,2 0,15 11,3 0,007 0,097
Мучка 2,6 0,59 31,6 0,006 0,085
Лузга 2,7 0,55 3,7 0,008 0,153
Ядрица 3,9 0,13 15,9 0,009 0,025
Продел 4,1 0,15 17,3 0,008 0,055
Допустимые уровни 10,0 0,50 50,0 0,030 0,200
медь свинец цинк ртуть мышьяк
Элементы
Сотрудниками Кубанского государственного технологического университета проведен анализ содержания токсичных ионов Cu (II), P b (II), Cd (II), Zn (II) в сахарной свекле, почве, где
она произрастала, в поливочной воде и в основных продуктах
переработки свеклы (табл. 7) [16].
Таблица 7
Содержание тяжелых металлов в объектах исследования [16]
Образец
Почва 7,00 0,05 0,35 7,38
Вода поливочная 5,04 0,01 0,14 3,47
Наземная часть растения (ботва)
Подземная часть растения (корнеплод)
Zn (II) C d (I I) Pb (II) Cu (I I)
1,02 0,01 0,04 1,12
1,25 0,01 0,07 1,03
Содержание элементов, мг/кг
Установлено довольно равномерное распределение ионов
Cu (II), Pb (II) и неравномерное – ионов Cd (II) и Zn (II) между
ботвой и корнеплодом. По-видимому, это связано с повышенным
содержанием одноименных ионов в почве и поливочной воде, где
происходило их первоначальное накопление. Известно, что пестициды, являясь биологически активными веществами, особенно
67
влияют на поступление и перераспределение в растениях ионов
цинка и меди. Поэтому содержание ионов Zn (II) в ботве больше,
чем в корнеплоде. Близость грунтовых дорог обусловливает повышенное содержание в почве и корнеплоде ионов Pb (II). Микроэлементы можно расположить в порядке увеличения концентраций в следующие ряды: Cd (II), P b (II), Cu (II), Zn (II) – в поливочной воде, почве, корнеплоде; Cd (II), Pb (II), Zn (II), Cu (II) –
в ботве.
Изучено распределение ионов тяжелых металлов в продуктах переработки корнеплодов сахарной свеклы (табл. 8) [16].
Таблица 8
Содержание тяжелых металлов в продуктах переработки сахарной свеклы
Образец
Корнеплод 1,25 0,01 0,07 1,03
Меласса 1,04 0,01 0,07 0,47
Жом свекловичный
сухой
Желтый сахар 1,04 0,01 0,04 0,53
Белый сахар 1,03 0,001 0,04 0,19
Белый сахар (ПДК) 10,00 0,03 0,50 5,00
Zn (II) C d (I I) Pb (II) Cu (I I)
1,04 0,01 0,05 0,73
Содержание элементов, мг/кг
Уменьшение содержания ионов определяемых металлов в
начале технологического процесса, по-видимому, обусловлено
образованием гидроксикомплексов при резком изменении рН от
5,8-6,5 до 12,5 (стадия дефекации) и резком увеличении температуры. Дальнейшее возрастание концентраций вызвано высвобождением этих ионов при разрушении гидроксикомплексов (рН 7,88,0) и после блокировки сернистой кислотой карбоксильных
групп, связывающих ионы тяжелых металлов (стадия сатурации).
Уменьшение содержания ионов в готовой продукции обусловлено цикличностью технологического процесса.
Приведены данные о снижении содержания ионов тяжелых
металлов в продуктах переработки сахарной свеклы по сравнению с их количеством в корнеплоде (табл. 9).
68
Таблица 9
Уменьшение содержания тяжелых металлов в продуктах переработки
сахарной свеклы [16]
Объект анализа
Жом свекловичный
сухой
Меласса 21,6 53,8 4,1 16,5
Желтый сахар 47,4 39,7 48,3 13,4
Белый сахар-песок 3,1 28,4 27,4 17,2
Уменьшение содержания элементов, %
Zn (II) C d (I I) Pb (II) Cu (I I)
3,1 28,7 27,3 17,2
Представленные данные свидетельствуют о незначительном биологическом поглощении ионов Cd (II) и Pb (II) как ботвой, так и корнеплодом сахарной свеклы. Содержание ионов
Cd (II), Pb (II ) и Cu (II) значительно уменьшается в процессе переработки сахарной свеклы.
Максимальное содержание ионов Cd (II) в свекловичном
жоме (табл. 9 ), вероятно, связано с образованием устойчивых комплексов с пектиновыми веществами. Известно, что в растительных
тканях пектины находятся в виде нерастворимого протопектина,
для разрушения которого при экстракции применяют кислоты или
комплексообразователи, связывающие двухвалентные катионы.
Максимальное содержание ионов Pb (II) и Cu (II), установленное в мелассе, вероятно, обусловлено способностью высокомолекулярных веществ сочетаться координационными связями
именно с этими ионами. Содержание ионов Zn (II) в ходе технологического процесса значительно не изменяется.
Таким образом, контроль за содержанием ионов тяжелых
металлов возможно проводить избирательно, обращая внимание
на количество ионов Zn (II) в желтом сахаре, ионов Cd(II) в свекловичном жоме, ионов Pb (II) в мелассе [16].
Исследовано изменение содержания тяжелых металлов по
технологической цепочке производства пива:
солод → сусло → молодое пиво → готовое пиво.
Чешскими исследователями установлено, что из сырья в
сусло переходит всего 6 % кадмия и 6 % свинца; из сусла в молодое пиво – 30 % солей кадмия и 50 % соединений свинца, а из молодого пива в готовый продукт переходит примерно 50 % указан-
69
ных элементов. В итоге в готовое пиво переходит всего 1 % кадмия,
2 % свинца, содержащихся в сырье (рис. 9) [35].
Рис. 9. Динамика соотношений концентраций тяжелых металлов
в чешских сортах пива [35]
Л.Н. Третьяк с соавторами подтверждают данные чешских
исследователей, что в сусло из сырья переходят мизерные доли
свинца, никеля, кадмия, стронция и ртути; однако ими установлено, что соли бора, кобальта и олова переходят в сусло почти
полностью (рис. 10). Особого внимания заслуживает факт резкого
обогащения молодого пива отдельными элементами в удельных
концентрациях выше, чем в сусле. Этот факт может быть связан с
особенностью биологии. Размножающиеся дрожжи способны
накапливать (адсорбировать на оболочках) селен и металлы, не
участвующие в их биологических циклах. Вполне возможно, что
при автолизе дрожжей никель, селен, ртуть и мышьяк, накопленные биомассой дрожжей, переходят в состав молодого пива и,
практически не изменяясь в процессе фильтрации, переходят в
готовый продукт [35 ].
70
Рис. 10. Изменение соотношений концентраций потенциально
токсичных элементов в сортах пива оренбургских производителей в
ходе технологического процесса [35]
Таким образом, при существующих технологиях пивоварения в пиво доходит 17 % кадмия, 19 % ртути, 52 % свинца и 78 %
мышьяка.
Преобладающее количество потенциально токсичных минералов, таких как мышьяк и ртуть, а также олова и ванадия, поступают в пиво из солода. Этот факт подтверждает необходимость
организации отдельных хранилищ пивоваренного зернового сырья с
особыми режимами хранения зерна и солода [35].
Все соединения металлов, в том числе и тяжелых, прошли
через сложный фильтр биологической очистки в процессе пивоварения, почти в сотню раз уменьшив свою концентрацию в пиве
относительно сырья, что свидетельствует о стабильности их соединений. Точный состав этих солей неизвестен. Английские
специалисты считают, что в составе пива нет соединений, первоначально присутствующих в исходном сырье, способных пройти
в готовый продукт без существенного изменения через цепь
сложнейших биотехнологических трансформаций процесса пивоварения. Считается, что 30 % солей пива присутствуют в виде
фосфатов, 10 % – в виде силикатов, возможно наличие нитратов.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]