Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экология продуктов питания. Учебное пособие
.pdf
5. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
СОЕДИНЕНИЯМИ АЗОТА
В соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01 [3] и ТР ТС 021/2011 [10],
ТР ТС 029/2012 [12] в отдельных пищевых продуктах контролируется
содержание таких азотсодержащих соединений, как нитраты – в плодоовощной продукции; N-нитрозамины – в рыбе и рыбопродуктах,
мясных продуктах и пивоваренном солоде.
5.1. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ НИТРАТОВ И НИТРИТОВ
В ПИЩЕВОМ СЫРЬЕ И ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ
Нитраты – соли азотной кислоты (анион
NО
) – широко распро-
3
странены в окружающей среде, главным образом в почве и в воде. Ион
NО
почвой не поглощается, поэтому весь нитратный азот находится
3
в почве в растворе, легкоподвижен и доступен для растений. Нитраты
входят в состав удобрений, а также используются в качестве естественного компонента в пищевых продуктах растительного происхождения. В животных продуктах, таких как мясо и молоко, содержание
нитратов весьма незначительно.
Основными источниками
нитратов в сырье и продуктах питания
помимо азотсодержащих соединений стали нитратные пищевые добавки (нитрат калия или натрия), вводимые в мясные изделия с целью подавления размножения некоторых патогенных микроорганизмов.
Для увеличения урожайности растительной продукции агрохимическая технология часто нарушается – в почву вносят повышенное количество азотсодержащих удобрений. Это увеличивает содержание
нитратов в растительном сырье и продуктах. Если овощи выращены
без дополнительного внесения азотных удобрений, содержание в них
нитратов будет примерно следующим: салат – 2900 мг/кг, петрушка –
250 мг/кг, капуста – 100 мг/кг, картофель – 20 мг/кг. При избытке азота
в почве наибольшее количество нитратов накапливается в шпинате
(до 6900 мг/кг), свекле (до 5000
мг/кг), салате (до 4400 мг/кг), редисе
(до 3500 мг/кг). Наименьшее количество нитратов содержится при таких же условиях в томатах.
71
Видовые различия растений по накоплению нитратов обусловлены
их локализацией в отдельных частях растений. В генеративных органах
(органах полового размножения растений) нитраты отсутствуют или
имеются в меньших количествах, чем в вегетативных. Поэтому листья и
корнеплоды богаче нитратами, чем плоды и зерна злаковых Так, не
накапливают опасных концентраций нитратов злаки (до 20 мг/кг), фрукты (до 55 мг/кг), ягоды (до 4,5 мг/кг).
Выше концентрация нитратов в ксилемных тканях (
служащих для
проведения воды и минеральных солей к листьям и органам) – корнях,
стеблях, черешках, жилках растений, кожице и поверхностных слоях.
К примеру, в листьях белокочанной капусты нитратов на 60…70 %
меньше, чем в кочерыжке. В листьях салата их на 40…50 % меньше,
чем в листовых черенках.
В молодых растениях нитратов на 50…70 % больше, чем в зрелых
.
Однако повышенное содержание нитратов в растениях может быть
обусловлено не только применением больших доз азотных удобрений,
но и рядом других факторов, влияющих на метаболизм азотсодержащих
соединений. Например, соотношением различных питательных веществ
в почве, освещенностью, температурой, влажностью и т. д. Факторы,
тормозящие процесс фотосинтеза, замедляют скорость восстановления
нитратов и включения их
в состав белков.
Причина повышенного содержания нитратов в овощах, выращенных под пленкой или в теплицах при большой загущенности посева –
это недостаток света. Поэтому растения с повышенной способностью
аккумулировать нитраты не следует выращивать в затемненных местах, например, в садах.
Известно, что овощи, выращенные в открытом грунте, в период
большой продолжительности
светового дня имеют бо´льшую питательную ценность, чем те, которые были выращены в закрытом грунте или
в конце лета, когда продолжительность светового дня меньше. Высокая освещенность способствует ассимиляции азота, что в конечном
итоге снижает содержание нитратов в растениях. Повышение температуры и влажности воздуха также способствует увеличению активности
нитрит-редуктазы и, соответственно, снижению содержания нитратов
в плодах и овощах.
На концентрацию нитратов в растениях влияют и сроки уборки
урожая. Так, увеличение продолжительности вегетации в весенний период положительно сказывается на снижении содержания нитратов в
овощах.
72
Способность растений аккумулировать нитраты в значительной
степени зависит от их вида и сорта, способа и условий их подкормки,
состава почвы и других факторов (рис. 9).
Рис. 9. Факторы, обусловливающие накопление
нитратов в растениях
Следует также отметить, что при транспортировке, хранении, переработке сырья и продуктов питания может происходить микробиологическое восстановление нитратов под действием фермента нитритредуктазы. Поэтому особенно опасно хранить готовые овощные блюда, содержащие нитраты, при повышенной температуре и в течение
длительного времени. Это же относится к мясным продуктам, в кото-
добавляют нитрат натрия или калия.
рые
Кроме того, источником нитратов могут быть природные воды.
Присутствие нитратных ионов в них связано:
с внутриводоемными процессами нитрификации аммонийных
ионов в присутствии кислорода под действием нитрифицирующих
бактерий;
с атмосферными осадками, которые поглощают образующиеся
при атмосферных электрических разрядах оксиды азота (концентрация
нитратов в атмосферных осадках достигает 0,9…1 мг/дм
3
);
с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами,
особенно после биологической очистки, когда концентрация нитратов
достигает 50 мг/дм;
со стоком с сельскохозяйственных угодий и со сбросными вода-
ми с орошаемых полей, на которых применяются азотные удобрения.
73
В поверхностных водах нитраты находятся в растворенной форме.
Концентрация нитратов в поверхностных водах подвержена заметным
сезонным колебаниям: минимальная – в вегетационный период, она
увеличивается осенью и достигает максимума зимой, когда при минимальном потреблении азота органические вещества разлагаются и азот
из органических форм переходит в минеральные.
В незагрязненных поверхностных водах концентрация нитрат
не превышает десятков микрограммов в 1 дм
3
(в пересчете на азот). В
-ионов
незагрязненных подземных водах содержание нитратных ионов обычно
выражается сотыми, десятыми долями миллиграмма и реже единицами
миллиграммов в 1 дм
3
. Подземные водоносные горизонты в большей
степени подвержены нитратному загрязнению, чем поверхностные водоемы, так как в них отсутствует потребитель нитратов.
Нитриты – соли азотистой кислоты (анион
NO
) – представляют
2
собой промежуточную ступень в цепи бактериальных процессов окисления аммония до нитратов (нитрификация – только в аэробных условиях) и, напротив, восстановления нитратов до азота и аммиака (денитрификация – при недостатке кислорода). Подобные окислительновосстановительные реакции характерны для станций аэрации, систем
водоснабжения и собственно природных вод. Кроме того, нитриты используются в качестве ингибиторов коррозии в процессах водоподготовки технологической воды и поэтому могут попасть в системы хозяйственно-питьевого водоснабжения.
В поверхностных водах нитриты находятся в растворенном виде.
В кислых водах могут присутствовать небольшие концентрации азотистой кислоты (HNO
). Повышенное содержание нитритов указывает на
2
усиление процессов разложения органических веществ в условиях более медленного окисления
NO
NO
в
2
, что свидетельствует о загряз-
3
нении водного объекта, т. е. служит важным санитарным показателем.
Концентрация нитритов в поверхностных водах составляет сотые
(иногда даже тысячные) доли миллиграмма в 1 дм
концентрация нитритов обычно выше, особенно в верхних водоносных
горизонтах (сотые, десятые доли миллиграмма в 1 дм
3
; в подземных водах
3
).
Основные поставщики нитритов – мясные продукты, на долю которых приходится 53…60 % общего поступления нитритов в организм
человека. Нитриты, в частности нитрит натрия, широко используются
в пищевой промышленности в качестве консерванта и фиксатора
окраски при приготовлении ветчины, колбас, мясных консервов, для
74
придания им аппетитного цвета и предотвращения развития Clostridium botulinum. Содержание нитритов, используемых в качестве пище-
вых добавок, строго нормируется.
5.2. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА
НА ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ОРГАНИЗМ
Нитраты не обладают выраженной токсичностью. Потенциальная
токсичность нитратов, содержащихся в повышенной концентрации в
пищевом сырье и продуктах питания, заключается в том, что они при
определенных условиях могут восстанавливаться до нитритов, которые обусловливают серьезные нарушения здоровья не только детей, но
и взрослых.
В воздействии на человека различают:
первичную токсичность собственно нитрат-иона;
вторичную токсичность, связанную с образованием нитрит-иона;
третичную токсичность, обусловленную образованием из нитри-
тов и аминов нитрозаминов.
В организме человека нитриты из нитратов образуются в пищеварительном тракте (желудке и кишечнике) или уже непосредственно в
полости рта. Через 4…12 часов большая их часть (80 % у молодых людей и 50 % у пожилых) выводится из организма через почки. Остальное количество задерживается
в организме. Концентрация нитратов в
слюне пропорциональна их количеству, потребляемому с пищей. Величина этой концентрации влияет на образование нитритов. Проникая
вместе с пищей в слюну и тонкий кишечник, нитраты микробиологически восстанавливливаются до нитритов, в результате в крови образуются нитрозил-ионы.
Токсические изменения в организме наблюдаются при длительном
употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов (от 25 до 100 мг/дм
3
по азоту). Уста-
новлено, что нитраты могут угнетать активность иммунной системы
организма, снижать устойчивость организма к отрицательному воздействию факторов окружающей среды. При избытке нитратов чаще возникают простудные заболевания, а сами болезни приобретают затяжное течение.
Нитраты и нитриты способны изменять активность обменных процессов в организме. Это обстоятельство
используют в животноводстве.
При добавлении в рацион определенных количеств нитритов при
75
откорме свиней снижается интенсивность обмена и происходит отложение питательных веществ в запасных тканях животного.
В больших количествах нитраты опасны для здоровья человека.
Человек достаточно легко переносит дозу нитратов 150…200 мг/сут.,
500 мг считается предельно допустимой дозой, а 600 мг/сут. – доза,
токсичная для взрослого человека. Для грудных детей токсична доза
/сут.
10 мг
Министерством здравоохранения России утверждена допустимая
суточная доза нитратов в пересчете на нитрат ион: 5 мг на 1 кг массы
тела человека. Следовательно, взрослый человек может получать с
продуктами питания 300…350 мг нитратов ежедневно.
Токсическое действие нитритов на человеческий организм заключается в их взаимодействии с гемоглобином крови и окислении двухвалентного железа F
е2+ гемоглобина в трехвалентное Fе3+. В результате
такого окисления гемоглобин, имеющий красную окраску, превращается в NO-метгемоглобин, который имеет темно-коричневую окраску.
Метгемоглобин в отличие от гемоглобина не способен связывать и переносить кислород, что приводит к развитию гипоксии (метгемоглобинемии).
При нормальном физиологическом состоянии в организме образуется примерно 2 % метгемоглобина, поскольку редуктазы красных
кровяных
телец (эритроцитов) взрослого человека обладают способно-
стью превращать образовавшийся метгемоглобин снова в гемоглобин.
Первые признаки отравления – головокружение, одышка – наблю-
даются при содержании в крови 6…7 % метгемоглобина:
легкая форма заболевания проявляется при содержании в крови
10…20 % метгемоглобина;
средняя – при содержании 20…40 %,
тяжелая – при содержании более 40 % метгемоглобина.
При тяжелой форме возможен летальный исход. Крайне тяжело
протекает метгемоглобинемия у грудных детей (прежде всего искусственно вскармливаемых молочными смесями, приготовленными на
воде с повышенным – примерно 200 мг/дм
3
содержанием нитратов) и у
людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. Особенно
в этом случае опасны грунтовые воды и питаемые ими колодцы, поскольку в открытых водоемах нитраты частично потребляются водными растениями. Острое отравление нитритами отмечается при одноразовой дозе в 200…300 мг, летальный исход – при 300…2500 мг. ДСД
нитрита составляет 0,2 мг/кг
массы тела человека, исключая грудных
детей.
76
При хроническом воздействии нитритов наряду с клиническими
проявлениями интоксикации (обильное потение, синюшность кожи,
одышка, головокружение) наблюдается уменьшение содержания в организме витаминов А, Е, С, В
, В6. Таким образом, снижается устойчи-
1
вость организма к воздействию различных неблагоприятных факторов,
в том числе онкогенных.
В каждой стране, в том числе в Российской Федерации, установлены предельно допустимые концентрации нитратов в продуктах питания (табл. 12).
Таблица 12
Допустимые уровни содержания нитратов в плодоовощной продукции
Допустимые уровни, мг
NO
/кг, не более
Наименование продукта
Картофель (и продукты из него) 250 –
Капуста (и продукты из нее):
– ранняя 900 –
– поздняя 500 –
Морковь (и продукты из нее):
– ранняя (до 1 сентября) 400 –
– поздняя 250 –
Томаты (и продукты из них) 150 300
Огурцы (и продукты из них) 150 400
Свекла столовая 1400 –
Лук репчатый (и продукты из него) 80 –
Лук-перо и продукты из него 600 800
Листовые овощи: салаты, шпинат, щавель, капуста
салатных сортов, петрушка, сельдерей, кинза,
укроп и т. д. (и продукты из них)
Дыни (и продукты из них) 90 –
Арбузы (и продукты из них) 60 –
Перец сладкий (и продукты из него) 200 400
Кабачки (и продукты из них) 400 400
Консервы мясорастительные с овощами, консервы
птичьи мясорастительные
77
открытый
3
защищенный
грунт
2000 –
200
грунт
Окончание табл. 12
Допустимые уровни, мг
NO
/кг, не более
грунт
3
защищенный
грунт
Наименование продукта
Соковая продукция из:
– капусты белокочанной 500
– моркови 250
– томатов 150
– свеклы 700
– кабачков 400
– прочих овощей 200
– арбуза 60
– дыни 90
открытый
5.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ
СОДЕРЖАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА
В СЫРЬЕ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ
Современные научные достижения и практический опыт позволяют дать рекомендации, направленные на снижение содержания нитратов, прежде всего в овощах.
При промышленном производстве овощей следует учитывать их
вид и сорт. Предпочтение целесообразно отдавать тем сортам, которые
обладают меньшей способностью аккумулировать нитраты. Для растений, у которых способность накапливать нитраты особенно сильно
выражена (например, листовая зелень, кольраби, редис), целесообразно
пересмотреть агротехнику.
Необходимо систематически
контролировать содержание азота в
почве. Большое значение имеет соотношение в почве азота и отдель-
ных микроэлементов. Следует отметить, что рекомендуемые до последнего времени дозы азотных удобрений были даны без учета содержания нитратов в почве. Очевидно, что при этом необходимо ориентироваться на минимальные значения рекомендуемых доз, а при использовании почв, богатых питательными
веществами, уменьшать эти
дозы на 30…40 %.
При выращивании листовых овощей под пленкой необходимо
ограничить рыхление почвы, которое также может способствовать
78
повышению содержания нитратов в овощах. Следует правильно выбирать участки для выращивания овощей, исключая затененные места.
Сбор урожая желательно проводить во второй половине дня, при-
чем собирать следует только созревшие плоды, обеспечивая их хранение в оптимальных условиях.
В консервируемых овощах (например, быстрозамороженное пюре
из шпината) возможно восстановление нитратов в нитриты при хранении размороженной продукции или повторном нагревании. При производстве мясоовощных консервов запрещается комбинировать нитрофильные
овощи с копченостями.
При кулинарной обработке пищевых продуктов содержание в них
нитратов снижается: при очистке, мытье и вымачивании на 5…15 %, а
при варке на 80 % (в результате перехода нитратов в отвар, их разрушения, инактивации ферментов, восстанавливающих нитраты в нитриты). При этом рекомендуется двуступенчатая тепловая обработка со
сливом отвара и заменой новой порцией воды, так как резкое
снижение
нитратов в продукте происходит уже в первые 5 минут варки. При жарении овощей (картофеля) на растительном масле концентрация нитратов в продукте снижается на 10…15 %, а во фритюре – на 60 % Таким образом, в готовых блюдах нитратов меньше, чем в исходном
продукте.
5.4. НИТРОЗОСОЕДИНЕНИЯ
И ИХ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Большое внимание уделяют нитратам и нитритам еще и потому,
что они превращаются в организме в конечном итоге в
нения
, многие из которых канцерогенны. Так, из известных в настоя-
нитрозосоеди-
щее время нитрозосоединений 80 нитрозаминов и 23 нитрозамида –
активные канцерогены.
N-нитрозосоединения – вещества, у которых нитрозогруппа связана с атомом азота (›N – N = O). Они образуются при взаимодействии
нитритов с вторичными, третичными и четвертичными аминами.
К нитрозогруппе могут присоединяться различные радикалы: алкильный, арильный, алициклический и другие
, включая эфирные, аро-
матические амидогруппы и т. д.
N-нитрозосоединения – твердые вещества или жидкости, обладающие высокой реакционной способностью. Они хорошо растворимы в
органических растворителях и умеренно в воде, отличаются высокой
летучестью, относительно стабильны и способны находиться длительное время в окружающей среде без существенных изменений.
79
Наибольшее распространение получили следующие нитрозосоединения:
N-нитрозодиметиламин (НДМА);
N-нитрозодиэтиламин (НДЭА);
N-нитрозодипропиламин (НДПА);
N-нитрозодибутиламин (НДБА);
N -нитрозопиперидин (НПиП);
N-нитрозопирролидин (НПиР).
Канцерогенный эффект нитрозосоединений зависит от дозы и времени их влияния на организм. Низкие однократные дозы, суммируясь,
способны вызывать злокачественные опухоли.
Для предотвращения образования в организме человека N-нитрозосоединений следует
полностью исключить из пищевых продуктов
амины и амиды, а также нитраты и нитриты. К сожалению, реально
можно лишь снизить содержание нитратов и нитритов в продуктах питания и пищевом сырье.
Нитрозирование протекает при рН 2–3, а в присутствии катализаторов и при более низком значении рН, которое, как правило, поддерживается
в желудке человека. Такими катализаторами являются ионы
галогенов и тиоцианат (роданид).
В желудке нитраты образуют с биогенными аминами, содержащимися, например, в мясе, нитрозамины и нитрозамиды. У людей с пониженной кислотностью желудочного сока из нитратов образуется
большое количество нитрозаминов, чаще вызывая рак желудка.
Нитрозоамины образуются не только в желудочно-кишечном
тракте, но и вне живого организма. Доказано их наличие в воздухе, в различном сырье и продуктах питания. Нитрозамины могут также образовываться в процессе технологической или кулинарной обработки пищевых продуктов, например, при жарении, копчении, консервировании мясных и рыбных продуктов и т. п. В процессе хранения пищевых
продуктов содержание нитрозаминов может существенно возрастать.
Так, на 30-е сутки хранения наблюдается превышение гигиенических
норм содержания нитрозаминов в мясной варено-копченой продукции
на 30…40 %.
С суточным рационом человек получает ориентировочно 1 мкг
нитрозосоединений, с питьевой водой – 0,01 мкг, с вдыхаемым воздухом – 0,3 мкг.
Содержание нитрозосоединений в отдельных пищевых продуктах
представлено в табл. 13.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]