Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экология продуктов питания. Учебное пособие
.pdf
2.3. СВИНЕЦ, ЕГО ТОКСИЧНОСТЬ
И ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Свинец относится к наиболее известным ксенобиотикам и среди
современных токсикантов играет весьма заметную роль. Свинец находится почти повсеместно. В почвах обычно содержится от 2 до
200 мг/кг свинца. Он, как правило, сопутствует другим металлам, чаще
всего цинку, железу, кадмию и серебру. Свинец используют в виде металла и в виде его химических соединений. Наибольшая доля добываемого свинца применяется в изготовлении свинцовых аккумуляторов
для автомобилей, электротранспорта. Традиционно его используют для
покрытия кабелей, изготовления пуль и снарядов, для пайки швов жестяных банок, при производстве двигателей, в полиграфии. Оксид
свинца идет на изготовление белил, свинцового сурика, глазурования
керамических изделий. Соли свинца широко используются в производстве стеклянных изделий, высококачественного хрусталя, телевизионных трубок и флуоресцентных ламп.
Повышенное содержание свинца в окружающей среде обусловлено
главным образом техногенным загрязнением воздуха, почвы и воды.
Источниками загрязнения служат энергетические установки, работающие на угле и жидком топливе, двигатели внутреннего сгорания.
В настоящее время в роли токсикантов окружающей среды выступают
прежде всего алкильные соединения свинца, такие как тетраэтилсвинец, которые примешивают к автомобильному бензину в качестве антидетонаторов. Их высокая токсичность была установлена относительно недавно, до этого о ядовитости соединений свинца судили исключительно по данным о содержании в организме издавна известного
неорганического свинца.
Отмечается увеличенная загрязненность свинцом промышленных
районов и городов. Выбросы промышленных производств, выхлопные
газы автотрасс попадают в почву. Таким образом концентрация свинца
в растениях из прилегающих зон может увеличиваться в десятки раз.
Скармливание травоядным животным травы или сена из придорожных
или пригородных зон приводит к накоплению свинца в организме животных. Часть свинца может выводиться из организма с молоком
(в этом случае молоко становится опасным для употребления в пищу),
а часть накапливается в органах и тканях сельскохозяйственных животных. Пестициды, содержащие свинец, способствуют увеличению
содержания свинца во фруктах и овощах, а при достаточно длительном
использовании таких пестицидов свинец накапливается в почве.
21
При переработке продуктов основным источником поступления
свинца служит жестяная банка, которая используется для упаковки от
10 до 15 % пищевых изделий. Свинец попадает в продукт из свинцового припоя в швах банки. Установлено, что около 20 % свинца в ежедневном рационе людей (кроме детей до 1 года) поступает из консервированной продукции, в том числе от 13 до 14 % из припоя, а остальные 6–7 % – из самого продукта. В последнее время с внедрением новых методов пайки и закатки банок содержание свинца в консервированной продукции уменьшается.
Свинец токсически воздействует на четыре системы организма:
кроветворную, нервную, пищеварительную и выделительную. Острое
отравление свинцом обычно проявляется в виде желудочно-кишечных
расстройств. Вслед за потерей аппетита, диспепсией, запорами могут
последовать приступы колик с интенсивными пароксизмальными болями в животе. Это так называемые сухие схватки или девонширские
колики.
Заболевания головного мозга в результате воздействия свинца у
взрослых встречаются редко, но у детей бывают довольно часто. Сокращение периода жизнедеятельности эритроцитов при отравлении
свинцом может стать причиной анемии.
Хорошо изучено воздействие свинца на нервную систему – как
центральную, так и периферическую. Кроме острой энцефалопатии
существуют и более мягкие симптомы реагирования нервной системы
на поступление свинца, в частности снижение умственных способностей и агрессивное поведение. Поражение периферической нервной
системы выражается в так называемых свинцовых параличах мышц
рук и ног.
Установлено, что даже небольшое регулярное поступление свинца
в организм, если оно длительное, приводит к хроническому заболеванию. Так, продолжительное воздействие свинца при его концентрации
в крови свыше 70 мкг/мл может вызвать хроническую необратимую
нефропатию. Период биологического полураспада свинца составляет в
организме в целом 5 лет, в костях человека – 10 лет.
Экспертами ФАО и ВОЗ установлена максимально допустимая доза свинца для взрослого человека – 3 мг в неделю, т. е. ДСД составляет
около 0,007 мг на 1 кг массы тела, а ПДК в питьевой воде – 0,05 мг/л.
22
2.4. МЫШЬЯК, ЕГО ТОКСИЧНОСТЬ
И ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Мышьяк широко распространен в окружающей среде. Он встречается почти во всех почвах. Степени окисления мышьяка: –3, 0, +3, +5.
Наиболее распространенные неорганические соединения мышьяка –
это оксид мышьяка (III) As2О3 и оксид мышьяка (V) As2О5. К другим
важным соединениям мышьяка относятся хлорид мышьяка (III) и различные соли, такие как арсенат свинца, ацетарсенат меди, а также газообразное водородное соединение – арсин (AsH3). По степени токсичности соединения мышьяка располагаются в следующий ряд:
AsH3 > As3+ > As5+ > RAsX.
Для мышьяка, так же как и для ртути, характерна реакция метилирования. В природе наблюдается переход арсенатов в арсениты, а затем при их метилировании образуются метилмышьяковая и диметилмышьяковистая кислоты. В аэробных условиях образуется триметиларсин, а в анаэробных – диметиларсин, включающиеся в пищевые
цепи.
Мировое производство мышьяка составляет приблизительно
50 тыс. т в год. В последнее время производство мышьяка каждые
10 лет возрастает на 25 %. Мышьяк применяется в металлургии при
получении некоторых сплавов для увеличения твердости и термостойкости сталей. В химической промышленности мышьяк используется в производстве красителей, а также стекла и эмалей. В сельском
хозяйстве его применяют в качестве родентицидов, инсектицидов,
фунгицидов, древесных консервантов, стерилизаторов почв.
В результате широкого распространения в окружающей среде и
использования в сельском хозяйстве мышьяк присутствует в большинстве пищевых продуктов. Обычно его содержание в пищевых продуктах достаточно мало (менее 0,5 мг/кг) и редко превышает 1 мг/кг, за
исключением некоторых морских организмов, которые аккумулируют
этот элемент. При отсутствии значительных загрязнений содержание
мышьяка в хлебных изделиях составляет до 2,4 мг/кг, фруктах –
до 0,17 мг/кг, напитках – до 1,3 мг/л, мясе – до 1,4 мг/кг, молочных
продуктах – до 0,23 мг/кг. В морских продуктах содержится больше
мышьяка – обычно 1,5…15,3 мг/кг.
Мышьяк присутствует почти во всех пресных водах. В питьевой воде из различных источников содержание мышьяка определяется приро-
23
дой залегающих пород. В некоторых геологических формациях залегает
арсенопирит, который служит источником мышьяка в пресных водах и
приводит к увеличению его концентрации до 0,5…1,3 мг/л. Регулярное
использование таких вод может привести к избыточному поступлению
мышьяка в организм и вызвать хроническое отравление.
Основную опасность представляет техногенное загрязнение окружающей среды соединениями мышьяка вокруг медеплавильных заводов, предприятий, перерабатывающих цветные металлы, сжигающих
бурые угли. В зоне действия таких предприятий создается высокая
концентрация мышьяковистого ангидрида и других соединений мышьяка в воздухе. Они накапливаются в воде, почве, растениях с последующим перераспределением в организм животных, потребляющих загрязненные корм, воду, а также в молоко и мясо, получаемые от этих
животных.
Терапевтические свойства мышьяка известны более 2000 лет.
В малых количествах мышьяк благотворно действует на организм человека: улучшает кроветворение, повышает усвоение азота и фосфора,
ограничивает распад белков и ослабляет окислительные процессы. Эти
свойства мышьяка используются при назначении с лечебной целью
мышьяковистых препаратов. Неорганические препараты (раствор арсената (III) натрия, мышьяковистый ангидрид и др.) назначают при
истощении, малокровии, некоторых кожных заболеваниях. В зубоврачебной практике применяют пасту с мышьяковистым ангидридом
(«белый мышьяк»). Органические препараты мышьяка используются
при лечении возвратного тифа, малярии и ряда других инфекционных
заболеваний.
Соединения мышьяка хорошо всасываются в пищевом тракте. 90 %
поступившего в организм мышьяка выделяется с мочой. В организме
он накапливается в эктодермальных тканях – волосах, ногтях, коже,
что учитывается при биологическом мониторинге. Биологический период полужизни мышьяка в организме – 30…60 часов.
Неорганические соединения мышьяка более токсичны, чем органические. Мышьяк может вызвать как острые, так и хронические отравления. Хроническая интоксикация возникает при длительном употреблении питьевой воды с содержанием мышьяка 0,3…2,2 мг/л. Разовая
доза мышьяка в 30 мг смертельна для человека. Механизм токсического действия мышьяка связан с блокированием тиоловых групп ферментов, контролирующих тканевое дыхание, деление клеток и другие
жизненно важные функции.
24
Хроническое отравление мышьяком приводит к потере аппетита и
снижению веса, кишечным расстройствам, периферийным неврозам,
конъюнктивиту, гиперкератозу и меланоме кожи. Меланома возникает
при длительном воздействию мышьяка и может привести к развитию
рака кожи.
Специфическими симптомами интоксикации считают утолщение
рогового слоя кожи ладоней и подошв. Экспертами ФАО и ВОЗ установлена ДСД мышьяка
0,05 мг на 1 кг массы тела, что для взрослого
человека составляет около 3 мг/сут.
2.5. ОЛОВО, ЕГО ТОКСИЧНОСТЬ
И ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Олово известно еще с древности. Задолго до проникновения римлян из Галлии в Британию корабли финикийских купцов заходили в
порты Корнуэлла за редким и ценным металлом. Олово сплавляли с
медью и получали бронзу.
Олово в микроколичествах содержится в большинстве почв, в промышленных масштабах его добывают в немногих районах Земного
шара, главным образом в Малайзии. Основная руда – касситерит.
Соединения олова находят применение в сельском хозяйстве в качестве фунгицидов, в химической промышленности – как стабилизаторы поливинилхлоридных полимеров. Свыше половины добываемого
олова используется для производства покрытий. Оловянные покрытия
получают с помощью горячего лужения или погружения, а также методом гальванизации. Гальванические покрытия используют при изготовлении деталей для машиностроительной и электротехнической
промышленности, чтобы обеспечить коррозионную устойчивость.
Основным источником загрязнения пищевых продуктов оловом
служат консервные банки, фляги, железные и медные кухонные котлы,
другая тара и оборудование, изготовленные с применением лужения и
гальванизации. При длительном хранении пищевых продуктов олово
может переходить в них. Активность перехода возрастает при температуре более 20 °С при высоком содержании в продукте органических
кислот, нитратов и окислителей, которые усиливают растворимость
олова. Повышенная концентрация олова в продуктах придает им неприятный металлический привкус, изменяет цвет.
Предупредить загрязнение пищи оловом можно, покрывая внутреннюю поверхность тары и оборудования стойким, безопасным лаком
25
или полимерным материалом, соблюдая сроки хранения баночных
консервов, используя для некоторых консервов стеклянную тару. Срок
хранения консервов, вырабатываемых в жестяной банке, устанавливают с учетом предупреждения накопления больших количеств олова
(на 1 кг продукта – не более 200 мг для взрослых и 100 мг – для детей).
При поступлении олова с пищей всасывается около 1 % вещества.
Из организма олово выводится с мочой и желчью. Его высокая концентрация в пище приводит к отравлению. Отравление оловом может вызвать признаки острого гастрита (тошнота, рвота и другие симптомы),
отрицательно влияет на активность пищеварительных ферментов. Неорганические соединения олова малотоксичны, органические – более токсичны. Токсичная доза олова для человека составляет 5…7 мг/кг массы
тела. Опасность отравления оловом увеличивается при постоянном присутствии его спутника – свинца. Не исключено взаимодействие олова с
отдельными веществами пищи и образование более токсичных органических соединений.
2.6. ХРОМ, ЕГО ТОКСИЧНОСТЬ
И ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Хром широко распространен в земной коре. Он составляет 0,04 %
твердой породы, в основном применяется в металлургической промышленности для получения нержавеющих сталей и для покрытия металлических изделий с целью коррозионной защиты, в частности металлических консервных банок. Феррохром и хром используются в
промышленности в качестве легирующих добавок, для получения красок и в полиграфической промышленности. Дубление соединениями
хрома – традиционный способ обработки кожи. Хроматы добавляют в
качестве антикоррозионных агентов в воду, а присутствие их в сточных водах приводит к значительному выделению промышленных хроматов в окружающую среду.
Хром в ограниченных количествах находится в большинстве пищевых продуктов и напитков. Среднее суточное потребление хрома с
пищей составляет приблизительно 50…80 мкг.
С точки зрения биологического действия на организм, хром – необходимый элемент. Основная его роль заключается в поддержании
нормального уровня глюкозы. Недостаток металла в организме приводит к нарушению глюкозного и липидного обмена и может вызвать
диабет и атеросклероз.
26
2.7. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ
Отбор проб пищевых продуктов производится в соответствии с
требованиями Госстандартов на отдельные виды продуктов питания и
сырья. Средняя лабораторная проба подготавливается таким образом,
чтобы ошибки, обусловленные неоднородностью пищи по объему, были минимальными.
В большинстве продуктов питания металлы невозможно определить, не разрушая органическую матрицу вещества. Удаление органических соединений из продуктов называют минерализацией образца и
проводят с использованием различных методов окисления. Существует
три основных способа подготовки образцов пищевых продуктов к
определению токсичных элементов: сухая минерализация, мокрая минерализация и кислотная экстракция (ГОСТ 26929–94) [7]. Выбор способа минерализации зависит от природы определяемого металла и анализируемого продукта, а также от метода определения элемента на конечной стадии анализа.
Рис. 4. Схема исследования пищевых продуктов
на содержание токсичных элементов
В настоящее время для определения токсичных элементов применяют атомную спектроскопию, полярографию и спектрофотометрию.
Схема исследования пищевых продуктов на содержание токсичных
элементов представлена на рис. 4.
27
2.8. СПОСОБЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ
ПИЩЕВОГО СЫРЬЯ С ПОВЫШЕННЫМ
СОДЕРЖАНИЕМ ТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Анализ отрицательных последствий токсичных элементов для организма человека показал, что из-за высокой биологической кумуляции они обладают мутагенным, канцерогенным, тератогенным, эмбрио- и гонадотоксическим действием.
Некоторые промышленные регионы с особо интенсивным загрязнением токсичными металлами становятся зонами экологического
бедствия. На территории России и стран СНГ известны случаи массовых заболеваний, сопровождающихся синдромом тотальной алопеции
(облысения).
Результаты лабораторных исследований пищевой продукции на
содержание токсичных элементов за последние годы свидетельствуют
о том, что в среднем по России гигиеническим нормативам не отвечает
около 3 % проб. По ряду регионов количество неудовлетворительных
результатов превышает 6 %.
Снизить содержание токсичных элементов в пищевой продукции
без ухудшения ее пищевой ценности практически невозможно.
По содержанию токсичных элементов пищевую продукцию классифицируют следующим образом:
безопасная пищевая продукция – содержание токсичных элемен-
тов ниже ПДК;
условно годная пищевая продукция – содержание токсичных
элементов выше ПДК, но не более 2 ПДК;
негодная для пищевых целей продукция – содержание токсич-
ных элементов больше 2 ПДК.
Условно годная пищевая продукция может быть разрешена органами Роспотребнадзора для реализации с учетом конкретных условий:
размера партии, вида продукции, размера ее потребления и количества
ее в суточном пищевом рационе.
Главными критериями разрешения реализации и потребления такой продукции стали рекомендации ВОЗ, основанные на нормах временного переносимого недельного поступления основных токсичных
элементов с пищевым рационом. Они составляют для кадмия
0,0067…0,0083 мг/кг массы тела, для общей ртути – 0,005 мг/кг, для
метилртути – 0,0033 мг/кг, для свинца – 0,05 мг/кг.
28
Условно годная продукция категорически запрещена для питания в
лечебно-профилактических и детских учреждениях, а также для промышленного производства продуктов детского и лечебного питания.
Следует, однако, учесть, что условно годное продовольственное
сырье может быть переработано с целью снижения в нем содержания
токсичных элементов.
Один из эффективных методов снижения концентрации токсичных
элементов – это механическое удаление так называемых критических,
или тропных, органов, животных тканей, частей растений. Так, для
кадмия тропными органами считаются почки и печень; для ртути –
почки, печень, мозг; для свинца – костная ткань, почки и печень.
С учетом этого при убое скота необходимо удалять тропные органы с последующей их технической утилизацией. Туши животных
должны быть хорошо обескровлены, а кровь не должна использоваться для изготовления кровяных зельцев, колбас и других пищевых
продуктов.
Тропными органами рыб являются внутренние органы, жабры, чешуя, кости. Условно годная рыба должна разделываться на спинку,
тешу или филе с удалением и технической утилизацией внутренних
органов и головы.
В растениеводческой продукции токсичные элементы накапливаются в стеблях, листьях, оболочке и зародыше злаков. По этой причине
условно годное зерно может использоваться только для производства
муки высшего сорта, где предусматривается максимальное удаление
оболочек.
Наиболее эффективно содержание токсичных элементов снижается
при производстве рафинированной продукции из условно годного пищевого сырья: крахмала, спирта, сахара, безбелковых жировых продуктов. Не рекомендуется использовать условно годное сырье для получения пищевого пектина и желатина.
Условно годное пищевое сырье должно направляться на промышленную переработку на те предприятия, которые определены органами
санитарного надзора. Весь технологический цикл переработки условно
годного сырья должен находиться под контролем ведомственной лаборатории и лабораторий Роспотребнадзора.
29
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Какие из токсичных элементов подлежат контролю в пищевых
продуктах согласно действующим санитарным правилам?
2. Дайте характеристику токсической опасности соединений ртути.
3. Охарактеризуйте основные источники загрязнения пищевых
продуктов кадмием.
4. Укажите пути попадания свинца в продукты питания.
5. Каковы источники загрязнения пищи соединениями мышьяка,
олова и хрома
?
6. Перечислите основные методы определения токсичных элемен-
тов в пищевых продуктах и питьевой воде.
7. Какими технологическими способами можно существенно сни-
зить содержание токсичных химических элементов в продовольственном сырье и пищевых продуктах?
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]