Загрязнения тяжелыми металлами Все металлы периодической системы делятся на три группы: 1. металлы как незаменимые факторы питания (эссенциальные макро- и микроэлементы), 2. неэссенциальные или необязательные для жизнедеятельности металлы, 3. токсичные металлы. Причинами загрязнения пищевых продуктов химическими элементами являются: распространение отходов промышленных предприятий, выбросы транспорта, неконтролируемое применение химических удобрений, разработка полезных ископаемых. По воздействию на организм человека разработана следующая классификация микроэлементов: 1) микроэлементы, имеющие значение в питании человека и животных (Co, Cr, Ce, F, Fe, I, Mn, Mo, Ni, Se, Si, V, Zn); 2) микроэлементы, имеющие токсикологическое значение (As, Be, Cd, Co, Cr, F, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Pd, Se, Sn, Ti, V, Zn); Токсиколого-гигиенические характеристики химических элементов Ртуть Один из самых опасных и высокотоксичных элементов, является ядом коммулятивного действия. В природе ртуть находится в трёх окисленных состояниях: металлическая – Hg0, одновалентный ион, состоящий из двух ядер, соединённых ковалентной связью – (Hg - Hg) 2+ , двухвалентный ион – Hg 2+. Распределение и миграция ртути в окружающей среде осуществляются в виде круговорота двух типов: – перенос паров элементной ртути от наземных источников в мировой океан; –циркуляция соединений ртути, образуемых в процессе жизнедеятельности бактерий. Фоновое содержание ртути в съедобных частях сельскохозяйственных растений составляет от 2 до 20 мкг/кг, редко до 50-200 мкг/кг. Наибольшая концентрация ртути обнаружена в шляпочных грибах – 6-447, перезрелых – до 2000 мкг/кг. В отличие от растений, в грибах может синтезироваться метилртуть. Фоновое содержание в продуктах животноводства составляет, мкг/кг: мясо – 6-20, печень – 20-35, почки – 20-70, молоко – 2-12, коровье масло – 2-5, яйца – 2-15. С увеличением количества ртути в корме и питьевой воде её концентрация существенно возрастает. В организм человека ртуть в наибольшем количестве с рыбопродуктами, в которых её количество многократно превышает ПДК. Токсичность ртути зависит от вида её соединений, которые поразному всасываются, метаболизируются и выводятся из организма. Наиболее токсичны алкилртутные соединения с короткой цепью – демитилртуть, метилртуть и этилртуть. Механизм токсического действия ртути связывают с её взаимодействием с SH-группами белков. Блокируя их, ртуть изменяет свойства или инактивирует ряд жизненно важных элементов. Защитным эффектом при воздействии ртути на организм человека обладает цинк и особенно селен. Токсичность неорганических соединений ртути снижает аскорбиновая кислота и медь при их повышенном поступлении в организм, органических – протеины, цистин, токоферолы. Избыточное потребление с пищей пиридоксина усиливает токсичность ртути. Безопасным уровнем содержания ртути в крови считают 50-100 мкг/л, волосах – 30-40 мкг/г, моче - 5-10 мкг/сутки. Человек получает с суточным рационом 0,045-0,06 мг ртути, что примерно соответствует рекомендуемой ФАО/ВОЗ по ДСП – 0,05 мг. ПДК ртути в водопроводной воде, идущей для приготовления пищи, составляет 0,005 мг/л, международный стандарт – 0,01 мг/л (ВОЗ, 1974). Свинец Один из самых распространённых и опасных токсикантов. В земной коре содержится в незначительных количествах. Среднее содержание свинца в продуктах питания 0,2 мг/кг. Взрослый человек получает ежедневно с пищей 0,1—0,5 мг свинца, с водой—ок. 0,02 мг. Биологический период полувыведения свинца составляет из мягких тканей и органов—ок. 20 дней, из костей—до 20 лет. По данным ФАО, допустимая суточная доза (ДСД) свинца составляет около 0,007 мг/кг массы тела, ПДК в питьевой воде— 0,05 мг/л. Основными мишенями при воздействии свинца являются кроветворная, нервная, пищеварительная система и почки. Механизм токсического действия свинца определяется по двум основным направлениям: —блокада функциональных SH-групп белков, что приводит к ингибированию многих жизненно важных ферментов. —проникновение свинца в нервные и мышечные клетки, образование лактата свинца путём взаимодействия с молочной кислотой, затем фосфатов свинца, которые создают клеточный барьер для проникновения в нервные и мышечные клетки ионов кальция. Развивающиеся на основе этого парезы, параличи служат признаками свинцовой интоксикации. Мероприятия по профилактике загрязнения свинцом пищевых продуктов должны включать государственный и ведомственный контроль за промышленными выбросами свинца в атмосферу, водоёмы, почву. Необходимо снизить или полностью исключить применение тетраэтилсвинца в бензине, свинцовых стабилизаторах, изделиях из поливинилхлорида, красителях, упаковочных материалах. В основном повышенное содержание свинца наблюдается в консервах, помещённых в так называемую сборную жестяную тару, которая спаивается сбоку и к крышке припоем, содержащим определённое количество свинца. Продукты в этой сборной жестяной таре нельзя хранить более 5 лет. Тетраэтилсвинец, добавленный в бензин для повышения октанового числа в количестве 0,1%, весьма летуч и более токсичен, чем сам свинец и его неорганические соединения. Он легко попадает в почву и загрязняет пищевые продукты. Отмечается увеличенная загрязненность свинцом промышленных районов и городов. Продукты, выращенные вдоль автострад, содержат повышенное количество свинца. В зависимости от интенсивности движения эта опасная зона может простираться от 10 до 500 м. Поэтому вдоль дорог следует сажать только лесные породы или выращивать кормовые культуры. Таблица 1. Предельно допустимое содержание токсичных продуктах питания, мг/кг Продукты Свинец Кадмий Мышьяк Ртуть Медь Цинк Большинство зернобобовых 0,5 0,1 0,2 - 0,3 0,02 – 0,03 10 50 Сахар и конфеты 1,0 0,1 0,5 0,02 – 0,03 10 - 20 50 Молоко и большинство жидких молочных продуктов Масло растительное и изделия из него 0,1 0,03 0,05 0,005 1,0 5 0,1 0,05 0,1 0,05 1,0 5 – 10 Овощи, ягоды и фрукты свежие и свежезамороженные Овощи, ягоды, фрукты и изделия из них в сборной жестяной таре 0,04 – 0,5 0,03 0,2 0,02 5,0 10,0 1,0 0,05 0,2 0,02 5,0 10,0 Мясо и птица свежие Мясо и птица консервированные в сборной жестяной таре 0,5 1,0 0,05 0,1 0,1 0,1 0,03 0,03 5,0 5,0 20 70 Рыба свежая и мороженная 1,0 0,2 1,0 – 5,0 0,3 – 0,6 10 40 Рыба консервированная в сборной жестяной таре 1,0 0,2 1,0 – 5,0 0,3 - 0,7 10 40 Напитки 0,1 - 0,3 0,01-003 0,1 – 0,2 0,005 1,0– 5,0 5,0-10 Мышьяк Природный мышьяк находится в связанном состоянии, в виде арсенидов и арсеносульфидов тяжелых металлов. Фоновый уровень мышьяка в продуктах питания из нормальных геохимических регионов составляет, мг/кг: 0,5-1 мг/кг. В овощах и фруктах - 0,01 0,2, зерновых – 0,006 – 1,2, говядине и свинине – 0,005 – 0,05, печени – 2, яйцах – 0,003 – 0,03, коровьем молоке и кисло-молочных продуктах – 0,005 – 0,01, твороге – 0,003 -0,3. Высокая концентрация мышьяка, как и других химических элементов, отмечается в пищевых гидробионтах, в частности морских. Разовая доза мышьяка в 30 мг смертельная доза для человека. После ртути, мышьяк является вторым по токсичности контаминантом пищевых продуктов. Соединения мышьяка хорошо всасываются в пищевом тракте. 90% поступившего в организм мышьяка выделяется с мочой. Биологический период полужизни мышьяка в организме – 30 – 60 часов. Биологическая ПДК в моче равна 1 мг/л, а его концентрация 2 – 4 мг/л свидетельствует об интоксикации. Человек принимает ежедневно с пищей около 1,2 – 2,0 мг мышьяка, что близко к максимально допустимому количеству. Кадмий Кадмий представляет собой один из самых опасных токсикантов внешней среды. В природе в чистом виде не встречается, это сопутствующий продукт при рафинировании цинка и меди. В природной среде кадмий встречается в очень малых количествах. В продуктах питания его в 5 – 10 раз меньше, чем свинцa. В нормальных геохимических регионах, с относительно чистой экологией, содержание кадмия в растительных продуктах составляет, мкг/кг: зерновые – 28 – 95; горох – 15 – 19; фасоль – 5 – 12; капуста – 2 – 26; фрукты – 9 – 42; растительное масло – 10 – 50; сахар – 5 – 31; грибы – 100 – 500. В продуктах животного происхождения, в среднем, мкг/кг: молоко – 2,4; творог – 6; яйца – 23 – 250. Примерно 80% кадмия поступает в организм человека с пищей, 20% через легкие из атмосферы и при курении. С рационом взрослый человек получает до 150 и выше мкг/кг кадмия в сутки. Попадая в организм в больших дозах, проявляет сильные токсические свойства. Допустимая суточная потребность (ДСП) кадмия составляет 70 мкг/сутки, ДСД – 1 мкг/кг массы тела. ПДК кадмия в питьевой воде – 0,01 мг/л. Важное значение в профилактике интоксикации кадмием имеет правильное питание: преобладание в рационе растительных белков, богатое содержание аминокислот, аскорбиновой кислоты, железа, цинка, меди, селена, кальция. Хром Хром широко распространен в земной коре, он составляет 0,04% твердой породы. Хром в небольших количествах находится в большинстве пищевых продуктов и напитков. Среднее суточное потребление хрома с пищей составляет приблизительно 50…80 мкг. Потенциальным источником повышения концентрации хрома в пищевых продуктах является загрязнение окружающей среды сточными водами. Хром по биологическому действию на организм является необходимым элементом. Основная его роль заключается в поддержании нормального уровня глюкозы в организме. Недостаток металла в организме приводит к нарушению глюкозного и липидного обмена и может привести к диабету и атеросклерозу. Введение больших количеств дихромата калия приводит к смертельным отравлениям. Меньшие количества вызывают повреждения почек и печени. Поэтому эксперты ФАО и ВОЗ регламентируют содержание хрома в пищевых продуктах. Олово Олово в микроколичествах содержится в большинстве почв, в промышленных масштабах его добывают в немногих районах земного шара. Основной рудой является касситерит. При длительном хранении консервов олово может переходить в продукты и при накоплении в больших количествах отрицательно действует на организм. Высокая концентрация олова в пище может привести к острому отравлению. Показано, что для человека токсичная доза олова составляет 5….7 мг/кг массы тела. После употребления пищи с содержанием олова 250 мг/кг возникает тошнота, рвота и другие симптомы отравления. Алюминий Алюминий – самый распространенный металл в литосфере. Он составляет 8% земной коры. В природе алюминий встречается в виде силикатов. Продукты растительного происхождения содержат алюминия 10…100мг/кг, редко – 300 мг/кг, продукты животного происхождения – 1…20 мг/кг. По данным исследователей, в суточных рационах в разных городах России и странах СНГ содержится алюминия 18,8…85 мг, в среднем – 25 мг. Токсичность алюминия для человеческого организма является предметом дискуссий долгие годы. Малые количества алюминия, попадающие в организм с пищей, не оказывает вредного воздействия на человеческий организм. Хроническое поступление алюминия в дозе 0,5 мг/кг массы тела безвредно для человека. К веществам, усиливающим растворение алюминия относят антоциановые пигменты овощей и фруктов, поваренную соль. В процессе приготовления такой пищи в алюминиевой посуде содержание алюминия может увеличиться в 2 раза. Никель В природе никель присутствует обычно совместно с мышьяком, сурьмой и серой. Среди наиболее важных с промышленной точки зрения руд является гарниерит – магний – никелиевый силикат. Суточная норма поступления никеля в организм человека с пищей составляет 0,3…0,6 мг. Никель плохо абсорбируется из пищевых продуктов и напитков. В тканях организма остается около 3…6% ежедневно поглощаемого металла. Распределяется никель в организме почти однородно без преимущественного накопления в какихлибо органах. Никель активирует некоторые ферменты, хотя и не является их единственным активатором. К таким ферментам относятся карбоксилаза, трипсин и ацетилкофермент-Асинтетаза. Некоторое количество никеля в организме человека находится в специфическом никельсодержащем белкеникелоплазмине. При избытке никеля у рабочих предприятий по очистке его отмечены случаи рака органов дыхания и дерматиты. Никель признан условно жизненно необходимым химическим микроэлементом. Никель и его соединения, поступающие в организм с пищей, как правило, относительно нетоксичны. Многими исследованиями подтвержден факт аккумуляции никеля костным и головным мозгом, печенью, поджелудочной железой, а также органами выделения: почками, легкими, кожей, слизистыми оболочками, включая роговицу глаза. Чрезвычайно опасна интоксикация намагниченным никелем. Магнитный никель способен выключать из обмена железо и кобальт или искажать обменные процессы, происходящие с участием этих ферромагнитных металлов. Никель отнесен к первой группе канцерогенов и поэтому является неуправляемым генератором иммунопатологии. Но гидрогенизация жиров с никель-кизельгуровым катализатором модернизировало и усилило этот процесс, так как появились трансбелки. Искусственные белки с генными нарушениями проникают и через плаценту. Антагонисты никеля – это витамины (С, Е, В1 и В12), железо, кобальт, сера, цинк, кальций и фосфор. Пищевые продукты, наиболее насыщенные никелем: какао-бобы, арахис, кофе, грибы, соя и все бобовые, грецкие орехи и любая пища на основе искусственных трансжиров. Таблица 2 – Содержание токсичных элементов в рыбе и продуктах переработки Токсические элементы, мг/кг, не более Рв Аs Cd Hg 1.3.1 Рыба живая свежая, охлажденная, мороженная, фарш, мясо морских млекопитающих 1,0/2,0 (тунец, рыба меч, белуга) 1,0/5,0 (пресноводная / морская) 0,2 0,3 (пресноводная, не хищная 0,6 (пресноводная, хищная) 0,5(морская) 0,1 (тунец, рыба меч, белуга) Sn Cr 1.3.2 Консервы и пресервы из рыбы по 1.3.1 1.3.3 Рыба сушенная, вяленная, копченная, маринованная, рыбная кулинария по 1.3.1 1.3.4 Икра и молоки рыб и продукты из нее 1,0 1,0 1,0 0,2 1.3.5 Печень рыб и продукты из нее 1,0 10 5,0 2,0 0,2 0,7 0,5 200* 200* 0,5* 0,5* 1.3.7 Нерыбные объекты промысла моллюски, ракообразные, водоросли 0,5 5,0 1,0 01 *Для консервов в сборной жестяной банке Таблица 3 - Содержание токсичных элементов в мясе и продуктах переработки Токсические элементы, мг/кг, не более 1.1.1 Мясо, в т.ч. полуфабрикаты, парные, охлажденные подмороженные, замороженные Рв Аs Cd Hg Sn Cr 0.5 0.1 0.05 0.03 1.1.2 Cубпродукты убойных 1.1.4 Колбасные изделия, 1.1.5 Продук-ты мясные животных, охлажденные продукты из мяса всех с использованием замороженные печень, почки, видов убойных животных субпродуктов по 1.1.2 язык, шкура свиная, кровь 0,6/1,0 почки 1,0 0,3/1,0 почки 0,1/0,2 почки *Для консервов в сборной жестяной таре 0,5 0,1 0,05 0,03 0,6 1,0 0,3 0,1 1.1.6 Консервы из мяса, мясорастительные 1.1.7 Консервы из субпродуктов (в т.ч. паштетные) 0,5/1,0* 0,6/1,0* 1,0 0,3/06 почки 0,1/0,2 почки 200,0* 0,5* 0,05/01* 0,03 200,0* 0,5* Таблица 4 – Содержание токсичных элементов в молоке и молочных продуктах Токсические элементы, мг/кг, не более 1.2.1 Молоко, сливки, сырое и термически обработанное, сыворотка, кисломолочные продукты в т.ч. сметана 1.2.2 Творог и творожные изделия Рв Аs Сd Нg Sn Cr 0,1 0,05 0,03 0.05 0,3 0,2 0,1 0.02 *Для консервов в сборной жестяной таре 1.2.3 Консервы молочные 1.2.5 Сыры (твердые, (молоко, сливки, полутвердые, мягкие, сгущенное молоко) рассольные, плавленые) 0,3 0,15 0,1 0.015 200,0* 0,5* 0,5 0,3 0,2 0.03
