Загрязнения продуктов питания химическими элементами

      ВВЕДЕНИЕ 

      Проблема  безопасности продуктов питания  – сложная комплексная проблема, требующая многочисленных усилий для  ее решения, как со стороны ученых – биохимиков, микробиологов, токсикологов и др., так и со стороны производителей, санитарно – эпидемиологических служб, государственных органов  и, наконец, потребителей.

      Актуальность  проблемы безопасности продуктов питания  с каждым годом возрастает, поскольку  именно обеспечение безопасности продовольственного сырья и продуктов питания  является одним из основных факторов, определяющих здоровье людей и сохранение генофонда.

      Под безопасностью продуктов питания  следует понимать отсутствие опасности  для здоровья человека при их употреблении, как с точки зрения острого  негативного воздействия (пищевые  отравления и пищевые инфекции), так и с точки зрения опасности  отдаленных последствий (канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие). Иными словами, безопасными можно считать продукты питания, не оказывающие вредного, неблагоприятного воздействия на здоровье настоящего и будущих поколений.

      С продуктами питания в организм человека могут поступать значительные количества веществ, опасных для его здоровья. Поэтому остро стоят проблемы, связанные с повышением ответственности  за эффективность и объективность  контроля качества пищевых продуктов, гарантирующих их безопасность для  здоровья потребителей.

      Токсичные элементы (в частности, некоторые  тяжелые металлы) составляют обширную и весьма опасную в токсикологическом  отношении группу веществ. К ним относятся: ртуть, свинец, кадмий, цинк, мышьяк, алюминий, медь, железо, стронций и др.

      Разумеется, не все перечисленные элементы являются ядовитыми, некоторые из них необходимы для нормальной жизнедеятельности  человека и животных. Поэтому часто трудно провести четкую границу между биологически необходимыми и вредными для здоровья человека веществами.

      В большинстве случаев реализация того или иного эффекта зависит  от концентрации. При повышении оптимальной  физиологической концентрации элемента в организме может наступить  интоксикация, а дефицит многих элементов  в пище и воде может привести к  достаточно тяжелым и трудно распознаваемым явлениям недостаточности.

      Загрязнение водоемов, атмосферы, почвы, сельскохозяйственных растений и пищевых продуктов  токсичными металлами происходит за счет:

      - выбросов промышленных предприятий  (особенно угольной, металлургической  и химической промышленности);

      - выбросов городского транспорта (имеется в виду загрязнение  свинцом от сгорания этилированного  бензина);

      - применения в консервном производстве  некачественных внутренних покрытий, технологии припоев;

      - контакта с оборудованием (для  пищевых целей допускается весьма  ограниченное число сталей и  других сплавов).

      Для большинства продуктов установлены  предельно – допустимые концентрации (ПДК) токсичных элементов, к детским  и диетическим продуктам предъявляются  более жесткие требования.

      Наибольшую  опасность из вышеназванных элементов  представляют ртуть, свинец, кадмий.

 

    1 РТУТЬ 

      Ртуть – один из самых опасных и высокотоксичных элементов, обладающих способностью накапливаться в растениях и в организме животных и человека, т. е. является ядом кумулятивного действия. Токсичность ртути зависит от вида ее соединений, которые по-разному всасываются, метаболизируются и выводятся из организма.

         Наиболее токсичны алкилртутные соединения с короткой цепью – метилртуть, этилртуть, диметилртуть. Защитным эффектом при воздействии ртути на организм человека обладают цинк и, особенно, селен. Предполагают, что защитное действие селена обусловлено деметилированием ртути и образованием нетоксичного соединения – селено – ртутного комплекса. О высокой токсичности ртути свидетельствуют и очень низкие значения ПДК: 0,0003мг/м³ в воздухе и 0,0005 мг/л в воде.

      В организм человека ртуть поступает  в наибольшей степени с рыбопродуктами (80 – 600мкг/кг), в которых ее содержание может многократно превышать  ПДК. Мясо рыбы отличается наибольшей концентрацией ртути и ее соединений, поскольку активно аккумулирует их из воды и корма, в который входят различные гидробионты, богатые  ртутью. У некоторых рыб в мышцах содержится белок – металлотионеин, который с различными металлами, в том числе и с ртутью, образует комплексные соединения, способствуя тем самым накапливанию ртути в организме и передаче ее по пищевым цепям.

      Из  других пищевых продуктов характерно содержание ртути: в продуктах животноводства: мясо, печень, почки, молоко, сливочное  масло, яйца (от 2 до 20 мкг/кг); в съедобных частях сельскохозяйственных растений: овощи, фрукты, бобовые, зерновые в шляпочных грибах (6-447 мкг/кг), причем в отличие от растений в грибах может синтезироваться метилртуть. При варке рыбы и мяса концентрация ртути в них снижается, при аналогичной обработке грибов остается неизменной. Это различие объясняется тем, что в грибах ртуть связана с аминогруппами азотсодержащих соединений, в рыбе и мясе – с серосодержащими аминокислотами.

2 СВИНЕЦ 
 

      Свинец - один из самых распространенных и опасных токсикантов. История его применения очень древняя, что связано с относительной простотой его получения и большой распространенностью в земной коре (1,6х10^-3%). Соединения свинца - Рb₃O₄ и PbSO₄ – основа широко применяемых пигментов: сурика и свинцовых белил. Глазури, которые используются для покрытия керамической посуды, также содержат соединения Pb. Металлический свинец со времен Древнего Рима применяют при прокладке водопроводов. В настоящее время перечень областей его применения очень широк: производство аккумуляторов, электрических кабелей, химическое машиностроение, атомная промышленность, производство эмалей, лаков, хрусталя, пиротехнических изделий, спичек, пластмасс и т.п. Мировое производство свинца составляет более 3,5х10⁶т в год. В результате производственной деятельности человека в природные воды ежегодно попадает 500 – 600 тыс. т, а в атмосферу в переработанном и мелкодисперсном состоянии выбрасывается около 450 тыс. тонн, подавляющее большинство которого оседает на поверхности Земли. Основным источниками загрязнения атмосферы свинцом являются выхлопные газы автотранспорта (260 тыс. тонн) и сжигание каменного угля (около 30 тыс. тонн). В тех странах, где использование бензина с добавлением тетраэтилсвинца сведено к минимуму, содержание свинца в воздухе удалось многократно снизить. Следует подчеркнуть, что многие растения накапливают свинец, который передается по пищевым цепям и обнаруживается в мясе и молоке сельскохозяйственных животных, особенно активное накопление свинца происходит вблизи промышленных центров и крупных автомагистралей.

      Ежедневное  поступление свинца в организм человека с пищей – 0,1 – 0,5 мг; с водой  – 0,02 мг. Содержание свинца в мг/кг в  различных продуктах составляет от 0,01 до 3,0.

      В организме человека усваивается  в среднем 10 % поступившего свинца, у  детей – 30 – 40 %. Из крови свинец поступает  в мягкие ткани и кости, где  депонируется в виде трифосфата. Механизм токсического действия свинца имеет двойную направленность. Во-первых, блокада SH – групп белков и, как следствие, - инактивация ферментов, во – вторых, проникновение Pb в нервные и мышечные клетки, образование лактата свинца, затем фосфата свинца, которые создают клеточный барьер для проникновения ионов Са²⁺.

      Основными мишенями при воздействии свинца являются кроветворная, нервная и  пищеварительная системы, а также  почки. Свинцовая интоксикация может  приводить к серьезным нарушениям здоровья, проявляющихся в частых головных болях, головокружениях, повышенной утомляемости, раздражительности, ухудшениях сна, гипотонии, а наиболее тяжелых  случаях к параличам, умственной отсталости. Неполноценное питание, дефицит в рационе кальция, фосфора, железа, пектинов, белков, увеличивает  усвоение свинца а следовательно – его токсичность. Допустимая суточная доза (ДСД) свинца составляет 0,007 мг/кг; величина ПДК в питьевой воде –       0,05 мг/л.

      Мероприятия по профилактике загрязнения свинцом  сырья и пищевых продуктов  должны включать государственный и  ведомственный контроль за промышленными выбросами свинца в атмосферу, водоемы и почву. Необходимо существенно снизить или полностью исключить применение тетраэтилсвинца в бензине, красителях, упаковочных материалах и т.п.

 

      

     3 КАДМИЙ 
 

      Кадмий широко применяется в различных отраслях промышленности. В воздух кадмий поступает вместе со свинцом при сжигании топлива на ТЭЦ, с газовыми выбросами предприятий, производящих или использующих кадмий. Загрязнение почвы кадмием происходит при оседании кадмий – аэрозолей из воздуха и дополняется внесением минеральных удобрений (суперфосфата, фосфата калия, селитры).

      В некоторых странах соли кадмия применяют  в качестве антисептических и  антигельминтных препаратов в ветеринарии. Все это определяет основные пути загрязнения кадмием окружающей среды, а следовательно, продовольственного сырья и пищевых продуктов.

      Содержание  кадмия (в мкг/кг) в различных продуктах следующее. Растительные продукты: зерновые – 28-95; горох – 15–19; картофель – 12–50; капуста – 2–26; фрукты – 9–42; грибы – 100–500; в  продуктах животноводства: молоко – 2,4; творог – 6,0; яйца – 23-250.

      Установлено, что приблизительно 80 % кадмия поступает  в организм человека с пищей, 20 % - через легкие из атмосферы и при  курении. С рационом взрослый человек  получает до 150 мкг/кг и выше кадмия в сутки. В одной сигарете содержится 1,5 – 2,0 мкг Cd.

      Подобно ртути и свинцу, кадмий не является жизненно необходимым металлом. Попадая  в организм, кадмий проявляет сильное  токсическое действие, главной мишенью  которого являются почки.

      Механизм  токсического действия кадмия связан с блокадой сульфгидрильных групп  белков; кроме того он является антагонистом цинка, кобальта, селена, ингибирует активность ферментов, содержащих указанные металлы.

      Известна  способность кадмия нарушать обмен  железа и кальция. Все это может  привести к широкому спектру заболеваний: гипертоническая болезнь, анемия, ишемическая  болезнь сердца, почечная недостаточность  и другие.

      Отмечены  канцерогенный, мутагенный и тератогенный эффекты кадмия. По рекомендациям ВОЗ допустимая суточная доза (ДСД) кадмия – 1 мкг/кг массы тела.

      Большое значение в профилактике интоксикации кадмием имеет правильное питание (включение в рацион белков, богатых  серосодержащими аминокислотами, аскорбиновой кислоты, железа, цинка, селена, кальция), контроль за содержанием кадмия и исключение из рациона продуктов, богатых кадмием.

 

      

     4 МЫШЬЯК 
 

      Мышьяк как элемент в чистом виде ядовит только в высоких концентрациях. Он принадлежит к тем микроэлементам, необходимость которых для жизнедеятельности организма человека не доказана, за исключением его стимулирующего действия на процесс кроветворения. Соединения же мышьяка, такие как мышьяковистый ангидрид, арсениты и арсенаты, сильно токсичны.

      Мышьяк  содержится во всех объектах биосферы (в земной коре – 2 мг/кг, в морской  воде – 5 мкг/кг).

      Известными  источниками загрязнения окружающей среды мышьяком являются электростанции, использующие бурый уголь, медеплавильные заводы. Мышьяк используется при производстве полупроводников, стекла, красителей, инсектицидов, фунгицидов и т.д.

      Нормальный  уровень содержания мышьяка в  продуктах питания не должен превышать 1 мг/кг. Так, например, фоновое содержание мышьяка (мг/кг): в овощах и фруктах 0,01-0,2; в зерновых 0,006-1,2; в говядине 0,005-0,05; в печени 2,0; яйцах 0,003-0,03.

      Повышенное  содержание мышьяка отмечается в  рыбе и других гидробионтах, в частности  в ракообразных и моллюсках. По данным ФАО/ВОЗ, в организм человека с суточным рационом поступает в среднем 0,05 – 0,45мг мышьяка. ДСД – 0,05 мг/кг массы  тела. В зависимости от дозы мышьяк может вызывать острое и хроническое  отравление. Разовая доза мышьяка 30 мг – смертельна для человека. Механизм токсического действия мышьяка связан с блокированием SH – групп белков и ферментов, выполняющих в организме самые разнообразные функции.

 

      

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

      Питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения. Правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие детей, способствует профилактике заболеваний, продлевает жизни людей, повышению работоспособности и создает условия для адаптации их к окружающей среде.

      Пищевые продукты должны удовлетворять физиологическое  потребности человека в необходимых  веществах и энергии, отвечать обычно предъявляемым к пищевым продуктам  требованиям в части органолептических  и физико-химических показателей  и соответствовать установленным  нормативными документациями требованиям  к допустимому содержанию химических, радиологических, биологических веществ и их соединений, представляющих опасность для здоровья нынешнего и будущих поколений.