Экология продуктов питания

Пестициды – вещества различной химической природы, применяемые в сельском хозяйстве для защиты культурных растений от сорняков, вредителей и болезней, т.е. химические средства защиты растений.

По данным американских ученых, 60% всех гербицидов, 90% фунгицидов и 30% инсектицидов вызывают опухоли у животных. Многие из них помимо высокой токсичности  обладают ярко выраженными кумулятивными свойствами, последствия которых проявляются в изменении иммунологического статуса организма, мутагенном и тератогенном действии.

С гигиенических позиций принята  следующая классификация пестицидов:

• по токсичности при однократном поступлении через желудочно-кишечный тракт пестициды  делятся на сильнодействующие ядовитые вещества (ЛД50 до 50мг/кг), высокотоксичные (ЛД50  от 50 до 200 мг/кг), среднетоксичные (ЛД 200 –1000 мг/кг), малотоксичные (ЛД более 1000 мг/КГ).
• по кумулятивным свойствам пестициды делятся на вещества, обладающие свехкумуляцией, выраженной кумуляцией, умеренной  и слабовыраженной кумуляцией.
• по стойкости пестициды делятся на очень стойкие (время разложения на нетоксичные компоненты свыше 2 лет), стойкие (0,5-1 год), умеренно стойкие (1-6 месяцев), малостойкие (1 месяц).

Применение  пестицидов и их роль в борьбе с различными вредителями  в повышении урожайности сельскохозяйственных культур, их влиянии на окружающую среду  и здоровье человека вызывают неоднозначные  оценки различных специалистов.

Интересна судьба открытого  в 1939 году швейцарцем Паулем Мюллером инсектицида ДДТ. Препарат токсичен, ЛД₅₀ – 200 мг/кг, ПДК в воде 0,1 мг/л, допустимые остатки в овощах и фруктах – 0,5 мг/кг, в других продуктах не допускается.

ДДТ сыграл огромную роль в борьбе с малярией, и в 1948 году Мюллер был удостоин Нобелевской премии в области медицины за свое открытие. Однако, уже начиная с 1950 года, начали поступать сообщения о токсических свойствах ДДТ и реальной угрозе с его стороны для здоровья человека. Благодаря своей стойкости и летучести (период обращения вокруг Земли составлял всего 3-4 недели), ДДТ оказался одним из первых глобальных загрязнителей. Он был обнаружен на всех континентах, в том числе и в Антарктиде. Его способность аккумулироваться и передаваться по пищевым цепям привела к тому, что он был обнаружен в жировом слое пингвинов и в грудном молоке женщин. Все это способствовало тому, что уже в 60-х гг. в большинстве стран препарат был запрещен (в СССР с 1970 г).

В настоящее время споры о применении или же полном запрете пестицидов продолжаются.

Результаты продолжительного мониторинга (с 1986 г) показывают возрастание  общего содержания пестицидов в продуктах  растительного и животного происхождения. Особенно это касается таких продуктов, как картофель, лук, капуста, помидоры, огурцы, морковь, свекла, яблоки, виноград, пшеница, рыба прудов и водохранилищ, молоко. Причем повышение допустимого уровня содержания пестицидов в 5 и более раз следует понимать как экстремальное загрязнение, а оно наблюдается, к сожалению, в широком ассортименте продуктов питания.

Нитраты, нитриты, нитрозоамины

Нитраты широко распространены в природе, они  являются нормальными  метаболитами любого живого организма, как растительного, так и животного, даже в организме человека образуется и используется в обменных процессах более 100 мг нитратов.

Почему же говорят об опасности нитратов? При потреблении  в повышенном количестве нитраты  в пищеварительном тракте человека частично восстанавливаются до нитритов. Механизм токсического действия нитритов в организме заключается в их взаимодействии с гемоглобином крови и в образовании метгемоглобина, неспособного связывать и переносить кислород. 1мг нитрита натрия может перевести в метгемоглобин около 2000 мг гемоглобина.

Нитраты, как отмечалось выше, сами по себе не обладают выраженной токсичностью, однако одноразовый прием 1-4 г нитратов вызывает у людей  острое отравление, а доза 8-14 г может  оказаться смертельной. ДСД, в пересчете  на нитрат ион, составляет 5 мг/кг массы тела. ПДК нитратов  в питьевой воде – 45 мг/л, для детей – 10 мг/л.

Другой причиной, делающей нитраты опасными для организма  является следующая. Из нитритов в присутствии  различных аминов могут образовываться нитрозоамины. 80% образующихся нитрозоаминов обладают канцерогенным, мутагенным, тератогенным действием, причем канцерогенное действие этих соединений определяющее. Нитрозоамины могут образовываться и в окружающей среде, так, с питьевой водой человек получает 0,01 мкг нитрозосоединений в сутки. В результате технологической обработки сырья, полуфабрикатов (интенсивная термическая обработка, копчение, соление, длительное хранение) образуется  широкий спектр нитрозосоединений. Кроме того, нитрозоамины образуются в организме человека в результате синтеза из нитратов и нитритов.

Основными источниками поступления  нитратов и нитритов в организм человека являются, в первую очередь, растительные продукты и питьевая вода. И поскольку  нитраты, как уже отмечалось, являются нормальным продуктом обмена азота в растениях, нетрудно предположить, что их содержание зависит от следующих факторов:

• индивидуальные особенности растений; существуют так называемые «растения накопители нитратов», это в первую очередь, листовые овощи (салат, шпинат), а также корнеплоды, например, редис, свекла.
• Степень зрелости плодов; недозрелые овощи, картофель, а также овощи ранних сроков созревания могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной зрелости;
• Возрастающее и часто бесконтрольное применение азотных удобрений (неправильная дозировка и сроки внесения);
• Использование некоторых гербицидов и дефицит молибдена в почве нарушают обмен веществ в растениях, что приводит к накоплению нитратов.

Нитраты неравномерно распределяются в пределах различных частей растения. Поскольку источник поступления нитратов в растения один – внешняя среда, то чем ближе к корням и чем богаче органы растения проводящими системами, тем больше в них нитратов. В стебле, черешках и главных жилках листьев, в корнеплодах, особенно в центральной части. Нитратов мало в самих тканях, бутонах, цветках, плодах и семенах. Плоды могут содержать значительно меньше нитратов, чем другие части растений. Особенно это характерно для томатов, кабачков, початков кукурузы, зеленого горшка. В наружных листьях капусты нитратов в 2 раза больше, чем в центральной части качана. При удалении с плода огурца кожицы, содержание нитратов уменьшается в 2 раза. В недозревших овощах нитратов намного больше, чем в созревших.

Помимо растений, источниками нитратов и нитритов для  человека являются мясные продукты, а также колбасы, рыба, сыры, к которые добавляют нитрит натрия или калия в качестве пищевой добавки – как консервант или для сохранения привычной окраски мясопродуктов, т.к. образующийся при этом NO-миоглобин сохраняет красную окраску даже после тепловой денатурации, что существенно улучшает внешний вид и товарные качества мясопродуктов.

Нитрозоамины обладают широким спектром токсического действия и могут вызывать опухоли различной  локализации. Экспериментально доказана возможность канцерогенного действия нитрозоаминов на организм в период его внутриутробного развития (нарушения в хромосомах). ПДК в питьевой воде для нитрозодиэтиламина - 0,03 мкг/л. Допустимая суточная доза нитратов и нитритов - 300-325 мг. В обычных условиях в организм человека 70-85% нитратов поступает с продуктами растительного происхождения. В России реальная суточная доза составляет в среднем 150-350 мг на человека, достигая иногда 500 и более мг. Значительная часть нитратов поступает также с питьевой водой. Принятая ПДК для нитритов - 1мг/л - установлена по токсикологическим критериям без учета Канцерогенного эффекта. В связи с этим в литературе высказывается мнение, что необходимо уменьшить существующие ПДК до 0,01 мг/л.

Возможно существенное снижение  синтеза нитрозоаминов в организме человека путем добавления к пищевым продуктам аскорбиновой кислоты. Аскорбиновая кислота реагирует с нитратами и образует окись азота и дагидроаскорбиновую кислоту. Считают, что если даже две части АК приходится на одну часть нитрат-ионов, то нитрозосоединения не образуются.

 ДСД нитратов 5 мг/кг массы  тела в сутки.

Широкое применение нитрозоаминов  в промышленности, а также использование  азотных удобрений и пестицидов в сельском хозяйстве приводит к  загрязнению поверхностных и подземных вод, т.к. нитрозамины хорошо растворимы в воде. Установлено, что меньше всего нитрозоаминов содержится в зернах пшеницы, тогда как в корнеплодах их содержание очень высокое. В овощах (картофель, помидоры, лук, перец), а также в винограде и дынях, не подвергавшихся технологической обработке и содержащих относительно малое количество нитритов, нитрозоамины практически отсутствуют. Наибольшее количество нитрозоаминов найдено в свекле и черной редьке (0,7-1,5 мкг/кг), в которых содержание нитритов и нитратов составляло соответственно 4370 и 360 мг/кг. При длительном хранении продуктов растительного происхождения концентрация нитрозоаминов возрастает. Если для кормления животных (коров) используют корма с пастбищ, где вносились азотные удобрения, то в сыре обнаруживаются нитрозоамины.            

При жарении мяса на открытом пламени  белки взаимодействуют с жирами с образованием нитрозоаминов.

Нитрозоамины – летучие вещества и могут быть определения газовой  хроматографией с флуоресцентным детектором.

Помимо указанных  классов соединений  возможно загрязнение  продукции животноводства антибиотиками,  гормональными препаратами, транквилизаторами  и антиоксидантами.

ПАВ

Хорошо растворяются в воде  и переносятся с водными массами  на большие расстояния. Опасность этих веществ связана с модифицирующим воздействием на биологические мембраны, в первую очередь на их танспортно-барьерные свойства; при высоких концентрациях ПАВ наблюдаются более сильные эффекты – сольюбилизация мембран.  ПАВ оказывают влияние на активность ферментов в мембране, причем при низких концентрациях в ряде случаев наблюдается активация, а при высоких – ингибирование ферментативной активности. Механизм мембранотропного действия этой  группы соединений связан со способностью неполярной части молекулы встраиваться в липидные структуры мембран.

Микотоксины.

Микотоксины представляют собой токсические  вещества, продуцируемые микроскопическими  грибами (плеснями).

Высокий интерес специалистов в  области гигиены питания к  проблеме микотоксинов обусловлен их опасностью для здоровья человека – обнаружением у них гепатотоксических и гепатоканцерогенных свойств, чрезвычайно широкой распространенностью и весьма внушительными размерами наносимого ими экономиечксого ущерба. Изветсно более 240 видов различных плесневых грибов, которые продуцируют около 100 токсических соединений, явяющихся причиной микотоксикозов человека и животных.

Распространение микотоксинов в пищевых  продуктах зависит от их образования  специфическими штаммами грибов и подвержено влиянию таких факторов, как влажность и температура. Таким образом, загрязнение пищевых продуктов может изменяться в зависимости от географических условий, методов производства и хранения, вида продукта. Грибы-продуцентыы микотоксинов широко распространены в природе и способны развиватьсяя практически на всех продуктах как растительного, так и животного происхождения с образованием токсинов на любом из этапов их производства – в полевых условиях, при уборке, транспортировке, хранении урожая, в процессе кулинарной обработки.

Токсины не удаляются из пищевых  продуктов обычными способами кулинарной обработки. Снижения содержания токсинов в продуктах можно добиться правильным хранением урожая, применением устойчивых сортов, пестицидов. Характерно, что семена, в которых концентрируютя токсины отличаются окраской и их можно и нужно отделить.

Различают четыре основных класса микотоксинов:

• афлотоксины;
• охратоксины;
• зеараленон;
• трихотецены.

ПДК для суммы афлотоксинов во всех пищевых продуктах – 5х10^-3 мг/кг. Из трихотеценовых регламентируется вомитоксин в зерновых продуктах – 1 мг/кг.

Афлатоксины. (B₁, B₂, G₁, G₂ и др.) Среди микотоксинов афлотоксины выделяются своими токсическими и канцерогенными свойствами, а также широкой распространенностью. Вырабатываются афлотоксины некоторыми штаммами Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus. Эти грибы встречаются повсеместно, чем объясняются значительные масштабы загрязнения ими пищевых продуктов и кормов. Размножение грибов Aspergillus связано с определенным  набором условий: высокий уровень углеводов, низкое содержание протеинов, наличие ионов металлов, таких как, Cd, Mg, Ca, Zn²⁺. Особое значение имеет цинк, потому, что он интенсивно потребляется при синтезе афлотоксинов. На развитие грибов, продуцирующих афлотоксины, влияют влажность продукта и воздуха, температура воздуха, освещенность, рН.