Материал: А26875 Колодязная В. С., Пищевая химия

Широкое применение во многих странах мира получили карбаматы. Они используются в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов, фунгицидов, гербицидов, нематоцидов, регуляторов роста растений, а также для борьбы с переносчиками инфекций [31].

Карбаматы  это большая группа синтетических пестицидов, N-замещенные эфиры карбаминовой кислоты, имеющие общую структурную формулу

R'  NН  C  ОR",

О

где R'  алкильные радикалы; R"  арильные радикалы.

Простые эфиры и N-замещенные производные карбаминовой кислоты  это нестойкие соединения, особенно в щелочной среде, распадающиеся с образованием спирта, фенола, аммония, амина и СО₂.

Соли и эфиры замещенной карбаминовой кислоты более стойки, чем сама карбаминовая кислота.

Производное карбаматного эфира  это твердое кристаллическое вещество с низким давлением пара и плохой растворимостью в воде, но хорошей  в органических растворителях. Некоторые карба-маты могут сублимировать с поверхности слоя почвы в атмосферный воздух, загрязняя его. Карбаматы быстро разлагаются в воде и легко смываются дождевыми водами с растений после их обработки, загрязняя воду рек и озер.

В почве карбаматы разлагаются по-разному в зависимости от влажности и типа почв, рН, наличия микроорганизмов, способности абсорбции, вида карбамата (например, карбендазин очень медленно разлагается).

Механизм токсического действия карбаматов основан на подавлении активности ацетилхолинэстеразы (АХЭ) и других эстераз; АХЭ способствует гидролизу ацетилхолина до холина и уксусной кислоты.

Установлено, что под влиянием химических веществ возможно изменение качества продуктов, которое может иметь как положительную, так и отрицательную направленность. Качество продуктов в результате применения химических веществ может повышаться за счет улучшения минерального состава, уничтожения микроорганизмов, накопления ценных веществ. Однако под влиянием пестицидов, способных проникать в растения, происходят физиолого-биохимические изменения, приводящие к изменению и ухудшению качества продуктов. Так, ухудшаются органолептические показатели за счет остаточного количества пестицидов (появляются посторонний запах и вкус); изменяется химический состав и биологическая ценность (уменьшается количество витаминов,  -каротина, углеводов, аминокислот); образуются новые химические соединения, являющиеся метаболитами пестицидов. Некоторые промежуточные продукты распада пестицидов представляют собой стойкие соединения, которые могут сохраняться после сбора урожая.

Сохранение остатков пестицидов в овощах и плодах представляет особую опасность, так как они часто используются в пищу в сыром виде и, следовательно, термического разложения пестицидов не происходит. Овощи в большей мере накапливают пестициды, чем плоды. Морковь, томаты и огурцы обладают высокой способностью накапливать пестициды, из которых чаще всего встречается севин.

Многие пестициды хорошо растворяются в жирах и могут накапливаться в продуктах животноводства, в частности, молоке, яйцах, сметане, масле и т.п.

В последние годы в связи с запрещением хлорорганических пести- цидов, улучшением санитарного контроля, использованием малостойких пестицидов их содержание в пищевых продуктах выше предельно-допустимых концентраций (ПДК) практически не обнаруживается.

В настоящее время в нормативной документации на качество пищевых продуктов и в сертификатах соответствия указывается ПДК для пестицидов.

Но в последние 3040 лет кадмий нашел широкое техническое применение: например, при нанесении гальванических покрытий (кадмирование неблагородных металлов), для получения красителей, в качестве стабилизатора для пластмасс (например, поливинилхлорид), в электрических батареях. При этом много кадмия с промышленными отходами попадает в воздух и воду. Так, в Балтийское море поступает примерно 200 т кадмия, в том числе 45%  из воздуха. А во всем мире в окружающую среду выбрасывается примерно 5000 т кадмия.

Больше всего кадмия накапливается в растительных продуктах. Он легко переходит из почвы в растения, 70% кадмия поглощается из почвы, 30%  из воздуха. Кадмий накапливается в грибах, поч- ках животных, в какао-порошке. Кадмий опасен в любой форме  доза 3040 мг может быть смертельной. Он плохо выводится из организма и вызывает хронические заболевания, поражает почки, нервную систему, приводит к костным заболеваниям, нарушает функции легких. Предполагается, что он обладает канцерогенным действием.

ПДК кадмия для пищевых продуктов составляет от 0,01 до 0,1 мг/кг.

Мышьяк. Источником загрязнения окружающей среды и, как следствие, продуктов питания и человека могут быть дымовые выбросы в виде мышьяковистого ангидрида медеплавильных заводов, электростанций, работающих на буром угле, при переработке некоторых руд. В ряде стран для ускорения роста цыплят, свиней и кроликов используют корм с добавлением солей мышьяковистой кислоты. Установлено, что при правильном вскармливании в мышечной ткани мышьяк не обнаруживается, но в печени может накапливаться. Человек принимает с пищей 1,52,0 мг мышьяка. В продуктах питания содержится мышьяка до 0,3 мг/кг, больше всего его обнаружено в дрожжах (до 17 мг/кг) и в морских моллюсках (до 120 мг/кг). Комитет ФАО-ВОЗ установил суточное поступление мышьяка 0,05 мг на один килограмм массы тела человека.

Хром. Металлический хром безвреден, так как не растворим. Сое- динения трехвалентного хрома не токсичны, а шестивалентного  сильно ядовиты. Хромированные изделия устойчивы к коррозии и не могут быть источником загрязнения. Наиболее опасны краски, содержащие хром, катализаторы и другие хромсодержащие соединения.

Поглощение хрома человеком очень мало. Организм содержит около 0,020,04 мг хрома на один килограмм массы тела. Кумуляция хрома в организме человека не обнаружена, выделение его происходит через почки.

Олово считается естественным компонентом пищевых продуктов низкой токсичности. Физиологическое значение не изучено. Органические соединения олова токсичны, применяются как фунгициды в сельском хозяйстве. Главным источником загрязнения пищевых продуктов являются луженые консервные банки из белой жести. Содержание олова в консервах составляет 20175 мг/кг при соблюдении сроков хранения, в противном случае количество его в продуктах увеличивается в десятки раз.

Содержание в натуральных продуктах олова мало, до 4 мг/кг. До настоящего времени накопления олова в тканях и органах человека не наблюдалось. Безопасная ежедневная доза для человека неизвестна.

ПДК по олову устанавливается только в консервах: для взрослых  до 200 мг/кг и для детей  до 100 мг/кг.

Медь. Медь принадлежит к микроэлементам, необходимым для жизнедеятельности человека. Как недостаток, так и избыток меди вызывает нарушение обменных процессов в организме. Основными источниками загрязнения пищевых продуктов являются изделия из меди, применяемые в пищевой промышленности (котлы, трубопроводы, аппаратура и другие), а также медьсодержащие пестициды. Медь катализирует окисление жиров и аскорбиновой кислоты, ее присутствие может отрицательно повлиять на пищевую ценность и вкус продуктов питания. Естественное содержание меди в продуктах составляет 0,45,0 мг/кг, допустимые концентрации ее в продуктах 0,550 мг/кг в зависимости от вида. Общее количество меди в организме человека составляет примерно 100150 мг, а ПСП  0,5 мг на один килограмм массы тела.

Цинк. Цинк принадлежит к малотоксичным элементам. Источником загрязнения пищевых продуктов является оцинкованная посуда, ее неправильное использование, особенно для кислых продуктов.

В продуктах питания основная часть цинка представлена металлом естественного происхождения и содержится его примерно до 100 мг/кг. Высоким содержанием цинка отличается желатин (до 2000 мг/кг), зерновые культуры и особенно пшеница, некоторые фрукты и яичный желток до 45 мг/кг). Предельно-допустимая концентрация цинка в продуктах колеблется от 5 мг/л (напитки) до 100 мг/кг (фрукты, овощи). Для человека ПСП цинка комитетом ФАО-ВОЗ не установлено.

5.2.3. Радиоактивные загрязнения

Радиация  это один из наиболее распространенных источников загрязнения пищевых продуктов. В настоящее время увеличилась доза радиации в окружающей среде (авария на Чернобыльской атомной станции 1986 г.), а следовательно, и в пищевых продуктах.

Ниже приведена схема (рис. 5), характеризующая источники попадания радиоактивных элементов через окружающую среду в пищевые продукты и в организм человека [29].

Ядерные испытания, проводимые в различных странах, являются одной из причин радиоактивного загрязнения окружающей среды и пищевых продуктов.

Естественная радиоактивность изменяется и, скорее, подвергается постоянному снижению в результате превращения радиоактивных элементов в нерадиоактивные в соответствии с периодом полураспада.

Радиоактивные осадки (локальные или всемирные) опасны с точ-ки зрения содержания радиоактивных изотопов с длительным периодом полураспада, как, например, стронций-90 (89 лет) и цезий-137 (30 лет). Другие изотопы, например, йод-131 (8 дней) и стронций-89 (55 дней) менее опасны. Однако они могут создавать состояние опасности, вызванной локальным осаждением в районе взрыва.

Одним из важных показателей радиоактивности окружающей среды в случае локального осадка и при аварийном положении является изотоп йод-131. Он легко усваивается, хорошо растворяется в воде и в жидкостях организма. Содержание изотопа йод-131 в молоке характеризует зараженность окружающей среды.

Содержание стронция-90 и цезия-137 играет ту же роль при посто- янном контроле радиоактивного загрязнения.

Расщепление атомных ядер радиоактивных элементов сопровождается излучением ,  и  -лучей.  -лучи  это высокоскоростные электроны;  -лучи  коротковолновые рентгеновские лучи. Энергия квантов радиоактивных излучений очень высока, в связи с чем они химически и биологически очень активны. При этом  -лучи менее активны, чем - и  -лучи. Характерной особенностью радиоактивных излучений является их способность вызывать ионизацию атомов и молекул, сопровождающуюся разрушением молекулярных структур.

Эффект действия ионизирующих излучений (радиации) на организм зависит от поглощенной дозы облучения. Очень малые дозы активируют некоторые жизненные процессы микроорганизмов, воздействуя на их ферментные системы; с повышением дозы облучения обмен веществ значительно нарушается, наблюдаются различные паталогические изменения в клетках (лучевая болезнь), которые могут привести к их отмиранию. При дозе ниже смертельной может восстановиться нормальная жизнедеятельность облученных клеток.

Губительное действие радиоактивных излучений обусловлено многими факторами. Они вызывают радиолиз воды в клетках и субстрате. При этом образуются свободные радикалы, атомарный водород, перекиси. Эти вещества, обладая высокой химической активностью, вступают во взаимодействие с другими веществами  возникает большое количество реакций, не свойственных нормально функционирующему организму. В результате наступают необратимые нарушения обмена веществ, разрушаются ферменты, изменяются внутриклеточные структуры.

Космическое Ядерные Ядерная энергия,

излучение и взрывы радиоактивные

естественная изотопы

радиация

Атмосфера

Аэрозоли,

Почва осадки Водоемы,

грунтовые

воды

Питьевая вода,

растения, пища

Прием пищи

Наружное Средняя доза

облучение облучения Вдыхание

человека

Малые источники Медицина

(часы, телевизоры (рентген и др.)

и т.п.)

Рис. 5. Схема радиоактивного загрязнения пищевых

продуктов и его воздействия на человека

Годовая радиоактивная нагрузка в пище человека не должна превышать 700 нанокюри. Органы здравоохранения учитывают особенно-сти радиоактивных изотопов: период полураспада, вид излучения, метаболизм (скорость поглощения и удаления, способность накопления в организме), защитные и обеззараживающие вещества.

Среди защитных мероприятий определенную роль играют адсорбция и связывание изотопов в почве с целью оборвать цепь попадания их в пищевые продукты.

В пищевых продуктах поиски ведутся по связыванию изотопов в нерастворимые комплексные соединения (сульфаты, оксалаты) или их разбавлению c помощью наполнителя, так, для стронция  это кальций (например, муку обогощают соединениями кальция). Обеззараживание возможно производить механическим путем  посредством удаления наружного слоя (помол зерна)  и химическим  посредством использования растворимости в воде или с помощью ионообменников (молоко, вода).