Материал: А27137 Проверить Рогов Б.А. Пищевая инженерия производства жировой про

12.2.3. Радиоактивные загрязнения

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

Ниже приведена схема (рис. 12.1) попадания радиоактивных элементов через окружающую среду в пищевые продукты и в организм человека.

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

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

Радиоактивные осадки (локальные или всемирные) опасны с точки 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 опасность, вызванную 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.

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.

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. 12.1. Схема радиоактивного загрязнения пищевых

продуктов и его воздействия на человека

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, и возникает большое количество реакций, не свойственных нормально функционирующему организму. В результате наступают необратимые нарушения обмена веществ, разрушаются ферменты, изменяются внутриклеточные структуры.

Годовая радиоактивная нагрузка в пище человека не должна превышать 700 нанокюри. Органы здравоохранения учитывают особенности 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 растворения в воде или с помощью ионообменников (молоко, вода).

12.2.4. Микотоксины

Микотоксины  это ядовитые продукты обмена веществ плесеней, развивающихся на пищевых продуктах. Из плесеней, поражающих пищевые продукты, примерно 75 % способны выделять токсичные вещества, отравляющие при определенных концентрациях организм человека и животного.

Микотоксины делятся на высоко-, средне- и малотоксичные. К высокотоксичным относятся: афлатоксины, охратоксины, патулин, спородесмин, лютеосцерин, фузариогенин, рубратоксин, мальторицин, нидулотоксин и другие; к среднетоксичным: глиотоксин, цитринин, аспергиловая кислота и ее производные, пенициллиновая кислота, -нитропропионовая кислота, роридин, иридиоскирин, ругулозин и другие; к малотоксичным: гризеофурен, койевая кислота, щавелевая кислота, фузариновая кислота, фумагилин, трихотеция и триходермин, микофеноловая кислота, виридин, хетамин, фузидиновая кислота, геодин, кротоцин и другие. Широко распространенными и наиболее опасными являются афлатоксины, охратоксины, патулин и лютеосцирин.

Афлатоксины. Источником афлатоксинов являются плесневые грибы Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus. Эти грибы широко распространены в окружающей среде, особенно их много обитает в почве. Они являются основными возбудителями инфекционных заболеваний многих овощных, плодовых и зерновых культур.

Афлатоксины, как и все другие микотоксины, попадают в пищевые продукты из следующих источников:

 из видимо загнившего сырья;

 из сырья без видимой плесени;

 из растительных продуктов, в которых присутствие плесени не доказано;

 из продуктов животного происхождения, в которых наличие афлатоксинов обусловлено характером корма;

 из продуктов ферментации.

В явном виде заплесневелое сырье не применяется в пищу. Однако его скармливают животным, а затем афлатоксины через мясопродукты попадают в пищу. Такой продукт выбрасывается целиком, иногда удаляют очаги поражения; но метаболиты чаще всего проникают в продукт глубже, чем мицелий плесневого гриба, поэтому удаление очага плесени не гарантирует отсутствия токсинов. Способность к проникновению зависит в большой степени от пищевого продукта, во влажных и водянистых средах она больше, чем в сухих или бедных влагой. Особой осторожности с точки зрения гигиены требуют те продукты, которые производятся из заплесневелого сырья, так как в таких случаях потребитель не обнаруживает налета плесени, а микотоксины весьма устойчивы к применяемым при переработке температурам, кислотам или восстановителям.

К сырью без видимой плесени относятся плоды, на которых между семядолями может появиться плесень. Например, в скорлупе орехов, косточковых плодах, ядрах персиковых и абрикосовых косточек, миндале, каштанах может находиться незамеченная плесень, чаще A. parasiticus.

По цвету флуоресценции в УФ-свете афлатоксины обозначаются В₁ и В₂  (сине-голубая флуоресценция), G₁ и G₂ (зеленая флуоресценция), М₁ и М₂  (сине-фиолетовая флуоресценция).

О О О О

|| || || ||

О О О

ОСН₃ ОСН₃

О О

В₁ G₁

О О

|| ||

ОН О ОН

| |

О О ОСН₃

О О О О

В₂ - и G₂ -тип М₁  М₂

Наиболее токсичен афлатоксин В₁. Афлатоксины оказывают как ост-рое, так и хроническое воздействие на большинство видов животных, а также на организм человека. В первую очередь поражается печень. Поэтому в настоящее время в нормативных документах на качество многих пищевых продуктов указывается предельно-допустимая концентрация афлатоксинов, определяемых методом газожидкостной хроматографии.

Охратоксины выделяются в основном грибом Aspergillus ochraceus. Выделены три химически родственных токсических метаболита  охратоксины А, В и С. Охратоксин А является производным кумарина, продуцируется не только As.ochraceus, но и другими грибами, например, Penicillium veridicatum, P.variabile, P.commune, P.cyclopium. Охратоксин А отличается высокой острой токсичностью в малых дозах, устойчив к температуре. Охратоксины могут поступать в организм человека не только с пищей, но и проникать через кожу и дыхательные пути.

Охратоксины, и особенно охратоксин А, обнаруживаются в заплесневелых пшенице, ячмене, овсе, сырых кофейных зернах.

Патулин  ядовитый продукт обмена ряда плесневых грибов рода Penicillium, встречающихся на фруктах, фруктовых изделиях и на другой плодоовощной продукции. Основными продуцентами патулина является гриб Penicillium expancum  возбудитель «коричневой гнили» в яблоках, грушах, айве, абрикосах, персиках и томатах; P. urticaе  гриб, развивающийся на многих плодовых культурах и вызывающий гниение; Byssochlamis nivea  термоустойчивый гриб, выделенный из фруктовых соков.

Патулин обладает мутагенным и канцерогенным действием и поэтому в нормативной документации на многие пищевые продукты указывается ПДК.

Лютеосцерин выделяется грибом Penicillium islandicum, поражающим рис и рисопродукты. Этот гриб является обычным представителем почвенной микрофлоры во всем мире. Он образует желтый пигмент, названный лютеосцерином. Химически он относится к группе оксиантрахинонов. Лютеосцерин  высокотоксичное соединение, вызывающее серьезные поражения печени и почек.

12.2.5. Канцерогенные вещества

Полициклические ароматические углеводороды относятся к самой большой группе известных канцерогенов, из которых наиболее распространены: бензапирен, фенантрен, 20-метилхолантрен, флурантрен, 9,10-диме-тилбензантрацен. Эти соединения являются составной частью сажи и смога, образующихся в результате пиролиза органических соединений.

Источником загрязнения окружающей среды, особенно воды, и пищевых продуктов могут быть отработанные газы двигателей внутреннего сгорания, сажа, смолы, промышленные сточные воды. Кроме того, полициклические ароматические углеводороды образуются при термической обработке пищевых продуктов (обжаривании, копчении, выпечке).

Бензапирен  один из наиболее распространенных углеводородов  попадает в организм человека с такими пищевыми продуктами, в которых существование канцерогенов до настоящего времени не предполагалось. Он обнаружен в хлебе, овощах, фруктах, маргарине, растительных маслах, обжаренном кофе, копченостях и в мясных продуктах, поджаренных на древесном угле, зерне, высушенном с использованием бурого угля.

Образование канцерогенных углеводородов можно снизить путем правильно проведенной термической обработки продуктов питания. Однако даже при традиционном методе копчения с дымом в колбасу, мясо и рыбу попадает в среднем 0,5…10 мкг бензапирена на один килограмм продукта. В подгоревшей корке хлеба содержание бензапирена повышается до 0,5 мкг/кг, в подгоревшем бисквите  до 0,75 мкг/кг.

Овощи и фрукты, выращенные в непосредственной близости от предприятий, вырабатывающих смолу и сажу, очень сильно загрязнены. Но при мытье до 20 % углеводородов удаляется с поверхности плодов и овощей, некоторая часть этих соединений обнаруживается внутри плодов.

Другими источниками экзогенного загрязнения продуктов питания могут быть упаковочные материалы, например пакеты, покрытые парафином.

Содержание бензапирена в пищевых продуктах колеблется в широких пределах: от 0,73 мкг/кг (мука) до 90 мкг/кг (овощи, выращенные вблизи промышленных предприятий).

Нитрозамины   это вещества, характеризующиеся наличием нитрозо-группы, соединенной с атомом азота. Это сильнейшие химические канцерогены, и образуются они в результате взаимодействия нитритов с вторичными и третичными аминами.

R₁ R₁

NH + HONO  NNO + H₂ O

R₂  R₂

Причиной нежелательного повышения содержания нитратов и нитритов в плодах и овощах может быть применение избыточных доз азотных удобрений, некоторых гербицидов, например 2,4-дихлорфеноксиук-сусной кислоты, а также недостаток молибдена в почвах. Это создает благоприятные условия для образования нитрозаминов.

Нитраты и нитриты во многих странах добавляют в мясо, колбасу, рыбу и сыры в качестве консерванта и для сохранения естественной окраски мясопродуктов. В организме человека нитраты восстанавливаются до нитритов с участием ферментов нитрат- и нитритредуктазы, выделяемых микрофлорой желудка. Образовавшиеся нитриты могут взаимодействовать с вторичными и третичными аминами, попадающими в организм человека с пищевыми продуктами, например, с овощами, фруктовыми соками, а также с лекарственными препаратами и из окружающей среды. При этом образуются канцерогенные нитрозамины, синтез которых можно замедлить путем добавления аскорбиновой, изо-аскорбиновой кислот или их натриевых солей.

Для предотвращения образования нитрозаминов регламентируется ПДК для нитратов и нитритов во многих пищевых продуктах.

Следовательно, пища современного человека представляет собой не только комплекс многих тысяч веществ, каждое из которых обладает определенной биологической активностью, не только источник энергии, пластических веществ и ряда других эссенциальных факторов. Пища в то же время может быть источником контаминантов (пестицидов, солей тяжелых металлов, радионуклидов, микотоксинов и многих других ксенобиотиков), отрицательно влияющих на здоровье человека.