Сои тяжелых металлов в пищевых продуктах. Тяжелые металлы и нитраты: так ли они опасны? Стандартный метод определения олова

Введение

За последнее время большое значение для аналитической химии приобрела проблема, связанная с загрязнением пищевых продуктов тяжёлыми металлами и другими химическими веществами. В атмосферу идет огромный выброс токсичных веществ со всевозможных производств: фабрик, заводов и т.д. Попадая в атмосферу и воду, тем самым они загрязняют и почву, а с ней и растения. Растения, в свою очередь, это основа всех пищевых продуктов.

Тяжелые металлы также попадают в мясо, молоко, так как животные, употребляя растения, употребляют тем самым и токсичные элементы, то есть тяжелые металлы, которые накапливаются в растениях. Завершающим звеном в этой цепочке, является человек, который потребляет большое разнообразие пищевых продуктов.

Тяжелые металлы способны накапливаться и трудно выводиться из организма. Они пагубно влияют на организм человека и здоровья в целом.

Поэтому для аналитической химии важной задачей является разработка методов определения токсичных веществ в пищевых продуктах.

При этом весьма важным вопросом является также определение среднего и предельно допустимого содержания концентраций металлов в пищевых продуктах.

Целью курсовой работы является систематизация литературных данных по методам определения содержания тяжёлых металлов и других компонентов в пищевых продуктах, определение фальсификации молока аммонийными соединениями, определение кислотности молока и т.д.

1.Источники загрязнения пищевых продуктов тяжёлыми металлами

Термин "тяжелые металлы" связан с высокой относительной атомной массой. Эта характеристика обычно отождествляется с представлением о высокой токсичности. Одним из признаков, которые позволяют относить металлы к тяжелым, является их плотность.

Согласно сведениям, представленным в "Справочнике по элементарной химии" под ред. А.Т.Пилипенко (1977), к тяжелым металлам относятся элементы, плотность которых более 5 г/см3. Если исходить их этого показателя, тяжелыми следует считать 43 из 84 металлов Периодической системы элементов.

Таким образом, к тяжелым металлам относят более 40 химических элементов с относительной плотностью более 6. Число же опасных загрязнителей, если учитывать токсичность, стойкость и способность накапливаться во внешней среде, а также масштабы распространения указанных металлов, значительно меньше.

Прежде всего, представляют интерес те металлы, которые наиболее широко и в значительных объемах используются в производственной деятельности и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк.

В атмосферном воздухе тяжелые металлы присутствуют в форме органических и неорганических соединений в виде пыли и аэрозолей, а также в газообразной элементной форме (ртуть). При этом аэрозоли свинца, кадмия, меди и цинка состоят преимущественно их субмикронных частиц диаметром 0,5-1 мкм, а аэрозоли никеля и кобальта - из крупнодисперсных частиц (более 1 мкм), которые образуются в основном при сжигании дизельного топлива. В водных средах металлы присутствуют в трех формах: взвешенные частицы, коллоидные частицы и растворенные соединения. Последние представлены свободными ионами и растворимыми комплексными соединениями с органическими (гуминовые и фульвокислоты) и неорганическими (галогениды, сульфаты, фосфаты, карбонаты) лигандами. Большое влияние на содержание этих элементов в воде оказывает гидролиз, во многом определяющий форму нахождения элемента в водных средах. Значительная часть тяжелых металлов переносится поверхностными водами во взвешенном состоянии.

В почвах тяжелые металлы содержатся в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах. Водорастворимые формы, как правило, представлены хлоридами, нитратами, сульфатами и органическим комплексными соединениями. Кроме того, ионы тяжелых металлов могут быть связаны с минералами как часть кристаллической решетки.

В таблице 1 приведены биогеохимические свойства тяжёлых металлов.

Таблица 1. Биогеохимические свойства тяжёлых металлов

В - высокая, У - умеренная, Н - низкая.

Добыча и переработка не являются самым мощным источником загрязнения среды металлами. Валовые выбросы от этих предприятий значительно меньше выбросов от предприятий теплоэнергетики. Не металлургическое производство, а именно процесс сжигания угля является главным источником поступления в биосферу многих металлов. В угле и нефти присутствуют все металлы. Значительно больше, чем в почве, токсичных химических элементов, включая тяжелые металлы, в золе электростанций, промышленных и бытовых топок. Выбросы в атмосферу при сжигании топлива имеют особое значение. Например, количество ртути, кадмия, кобальта, мышьяка в них в 3-8 раз превышает количество добываемых металлов. Известны данные о том, что только один котлоагрегат современной ТЭЦ, работающий на угле, за год выбрасывает в атмосферу в среднем 1-1,5 т паров ртути. Тяжелые металлы содержатся и в минеральных удобрениях.

Наряду со сжиганием минерального топлива важнейшим путем техногенного рассеяния металлов является их выброс в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах (металлургия, обжиг цементного сырья и др.), а также транспортировка, обогащение и сортировка руды.

Техногенное поступление тяжелых металлов в окружающую среду происходит в виде газов и аэрозолей (возгона металлов и пылевидных частиц) и в составе сточных вод. Металлы сравнительно быстро накапливаются в почве и крайне медленно из нее выводятся: период полуудаления цинка - до 500 лет, кадмия - до 1100 лет, меди - до 1500 лет, свинца - до нескольких тысяч лет.

Существенный источник загрязнения почвы металлами - применение удобрений из шламов, полученных из промышленных и канализационных очистных сооружений.

В выбросах металлургических производств тяжелые металлы находятся, в основном, в нерастворимой форме. По мере удаления от источника загрязнения наиболее крупные частицы оседают, доля растворимых соединений металлов увеличивается, и устанавливаются соотношения между растворимой и нерастворимыми формами. Аэрозольные загрязнения, поступающие в атмосферу, удаляются из нее путем естественных процессов самоочищения. Важную роль при этом играют атмосферные осадки. В итоге выбросы промышленных предприятий в атмосферу, сбросы сточных вод создают предпосылки для поступления тяжелых металлов в почву, подземные воды и открытые водоемы, в растения, донные отложения и животных.

Максимальной способностью концентрировать тяжелые металлы обладают взвешенные вещества и донные отложения, затем планктон, бентос и рыбы.

2. Методы определения тяжёлых металлов в пищевых продуктах

1 Токсичные компоненты

Мышьяк - высокотоксичный кумулятивный протоплазматический яд, поражающий нервную систему. Смертельная доза 60-200 мг. Хроническая интоксикация наблюдается при потреблении 1-5 мг в день. ФАО/ВОЗ установлена недельная безопасная доза 50 мкг/кг. В рыбах содержание мышьяка может достигать 8 мг/кг, а в устрицах и креветках - до 45 мг/кг.

Токсическое действие соединений мышьяка обусловлено блокированием сульфгидрильных групп ферментов и других биологически активных веществ.

Определить мышьяк в пределах 1-50 мг/л можно с помощью колориметрических методов анализа на основе диэтилдитиокарбамата серебра. Удобным является метод атомно-абсорбционной спектроскопии. Он основан на определении арсина, полученного при восстановлении соединений мышьяка. Имеющиеся в продаже приборы для выделения арсина используются в сочетании со стандартным оборудованием. При анализе мышьяка рекомендуется использовать пламя закись азота-ацителен. Из-за молекулярной абсорбции газов пламени могут возникать помехи в верхнем диапазоне ультрафиолетовой части спектра, где находятся наиболее чувствительные линии мышьяка. Эти помехи устраняются при корректировке фона.

Для определения микроколичеств мышьяка с успехом использовался нейтронно-активационный анализ. Это позволило провести точные определения

мышьяка в очень малых образцах, например один волос.

Часто бывает необходимо установить тип химического соединения мышьяка. Для отличия в водных растворов трехвалентного мышьяка от пятивалентного использовали инверсионную полярографию. Для разделения органических соединений мышьяка от неорганических использовался метод газожидкостной хроматографии.

Арбитражный метод - колориметрия с диэтилдитиокарбаматом серебра после отгонки мышьяка из гидролизата (или раствора золы) в виде гидрида или трихлорида мышьяка. Атомно-абсорбционное определение возможно только после предварительного концентрирования в виде гидрида AsH3 и использования графитовой кюветы.

Кадмий - высокотоксичный кумулятивный яд, блокирующий, работу ряда ферментов; поражает почки и печень. ФАО/ВОЗ установлена недельная безопасная доза 6,7-8,3 мкг/кг. В устрицах и печени животных и рыб может накапливаться до значительных величин; в растительных продуктах зависит от дозы удобрения суперфосфатом.

Токсическое действие соединений кадмия на организм вызывается тем, что ионы этих металлов вступают во взаимодействие с сульфгидрильными SH-группами белков, ферментов и аминокислот. При взаимодействии ионов металлов с SH-группами образуются слабодиссоциирующие и, как правило, нерастворимые соединения. Поэтому блокирование сульфгидрильных групп приводит к подавлению активности ферментов и свертыванию белков. Ионы двухвалентных металлов блокируют одновременно две SH-группы:

В таблице 2 приведены среднее содержание и ПДК Сd в пищевых продуктах.

Таблица 2. Среднее содержание и ПДК Сd в пищевых продуктах.

Для определения кадмия, как правило, требуется предварительное концентрирование, так как содержание металла в продуктах питания обычно мало. Комитет по аналитическим методам рекомендует проводить кислотную минерализацию серной кислотой с добавлением перекиси водорода. При сухом озолении могут быть потери кадмия, так как при температуре свыше 500ºС он испаряется. Содержание кадмия может быть установлено и путем образования комплексов с тетраметилендитиокарбамат-аммония, а также экстракцией кадмия изобутилметилкетоном.

Для определения кадмия в пищевых экстрактах может быть также использован колориметрический метод на основе дитизона.

В настоящее время наиболее широко применяется атомно-абсорбционная спектрофотометрия. Использование воздушно-ацетиленового пламени позволяет получить хорошие результаты, однако пламя должно тщательно контролироваться. Беспламенная атомно-абсорбционная спектрофотометрия позволяет определять кадмий на уровне 5 мкг/кг. Однако из-за химического влияния некоторых соединений, например солей калия, результаты могут быть искажены.

Есть данные по определению кадмия методом вольтамперометрии с анодным растворением. Результаты хорошо согласуются с данными атомно-абсорбционной спектрометрии. Достаточно надежные и точные данные удается получить с помощью нейтронно-активационного анализа. С использованием нового оборудования и повышением точности стало ясно, что данные, полученные ранее с помощью атомно-абсорбционной спектрофотомерии и менее точной пламенной фотометрии, не являются достоверными. Это объясняется несовершенством современных аналитических методов.

Определение кадмия в порошковом обезжиренном молоке

Необходимые реактивы. Первичный кислый фосфорнокислый аммоний, 0.5% раствор вес/об. (используется для химической модификации аналита). Примеси следов металлов в модификаторе должны быть удалены комплексообразованием АПДК и экстракцией МИБК. Деионизованная дистиллированная вода. ТRITON Х-100, 0.01% раствор в воде (об/об).

Подготовка образца

Растворяют порошок молока (1.25 г) в деионизованной дистиллированной воде (25 мл) при хорошем перемешивании с использованием магнитной мешалки или ультразвуковой бани. Немного ТRITON Х-100 0.01% об. (1 мл) можно добавить для получения лучших диспергирующих свойств.

Приготовление градуировочных растворов

Водные стандарты: исходный стандарт 1000 мкг Cd/л в 1 М азотной кислоте. Готовят градуировочный раствор с концентрацией 10 мкг Cd/л разбавлением исходного раствора.

Процедура градуировки

Методом стандартных добавок с использованием программируемого дозатора образцов. Рекомендуемый объём образца - 10 мкл, объём стандартных добавок - 5 и 10 мкл, 10 мкл модификатора и бланковый раствор до общего для всех растворов объёма 30 мкл.

Так как Cd обычно присутствует в малых количествах, градуировочный раствор Cd должен иметь концентрацию 5 мкг/л или меньше. Для кадмия температура озоления должна быть не больше 750ºС.

Свинец - высокотоксичный кумулятивный яд, поражающий нервную систему, почки. Хроническая интоксикация наступает при потреблении 1-3 мг в сутки. ФАО/ВОЗ установлена общая недельная безопасная доза 50 мкг/кг массы тела. Так как часть свинца поступает с воздухом и водой, с пищей человек может потреблять 300-400 мкг в день.

В моллюсках содержание свинца может достигать 15 мг/кг. В консервированных (в металлической таре) продуктах, содержащих кислоты, особенно в плодовых и овощных, содержание свинца может увеличиваться в 10 раз и более по сравнению с естественным уровнем.

Свинец депонируется в основном в скелете (до 90%) в форме труднорастворимого фосфата:

Используют как сухое озоление с добавкой нитрата магния или алюминия и кальция, так и мокрое - смесью азотной и хлорной кислот, применение серной кислоты не рекомендуется. Для текущих исследований - колориметрия с дитизоном, в который для устранения мешающего влияния цинка и олова добавляют цианид калия. Теряется в заметном количестве в присутствии хлоридов. Озоление веществ, содержащих свинец, проводится при температуре (500-600)º С.

Определение проводят согласно ГОСТ 26932-86, ИСО 6633-84.

Ртуть - высокотоксичный, кумулятивный яд, поражающий нервную систему и почки. Наиболее токсичны некоторые органические соединения, особенно метилртуть, составляющая в рыбе от 50 до 90% общей ртути. Установлена недельная безопасная доза общей ртути 5 мкг/кг массы тела, в том числе метилртути 3,3 мкг/кг. В наибольших количествах содержится в рыбе, обычно пропорционально ее возрасту и размеру, и особенно велико ее содержание у хищных рыб. При кулинарной тепловой обработке рыб теряется около 20% ртути.

Токсическое действие соединений ртути на организм вызывается тем, что ионы этих металлов вступают во взаимодействие с сульфгидрильными SH-группами белков, ферментов и аминокислот. При взаимодействии ионов металлов с SH-группами образуются слабодиссоциирующие и, как правило, нерастворимые соединения. Поэтому блокирование сульфгидрильных групп приводит к подавлению активности ферментов и свертыванию белков. Ионы двухвалентных металлов блокируют одновременно две SH-группы:

Из-за летучести элемента возможны потери даже при хранении и сушке образца. Поэтому рекомендуют только мокрое озоление смесями азотной, серной, иногда хлорной кислот с добавкой перманганата или молибдата при невысоких температурах и в специальной герметичной аппаратуре.

Определение ртути в пищевых продуктах и других биологических объектах требует точности и высокого мастерства. В настоящие время ртуть определяют тремя основными аналитическими методами: колориметрический, методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии и методом нейтронно-активационного анализа.

Колориметрический метод. Этот метод основан на переводе металла, содержащегося в навески, в комплекс с дитизоном, который экстрагируют органическим растворителем и затем колориметрируют. Эти операции длительны; предел обнаружения составляет около 0,05 мг/кг. Для определения требуется большая навеска (5 г) образца.

Метод пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии. Методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии в настоящие время широко используется для определения ртути. Имеется оборудование, позволяющее приспособить стандартную атомно-абсорбционную спектрометрию для так называемой техники холодного испарения. При этом используются циркуляционные и нециркуляционные методы. В первом случае содержание ртути в образце измеряют по значению мгновенной абсорбции ртути при прохождении ее паров через абсорбционную ячейку. При циркуляционных методах пары ртути накапливаются постепенно до достижения постоянной абсорбции. Для перевода ионов ртути в молекулярную форму используется хлорид олова. Метод применим для растворов, содержащих ртуть в форме, легко поддающейся восстановлению хлоридом олова.

Для определения ртути используются и другие аналитические методы.

Нейтронно-активационный анализ, например, характеризуется высокой селективностью и точностью. Он эффективен для определения ртути в небольших навесках при проведении общего анализа пищи.

Арбитражный метод - атомно-абсорбционный с использованием техники низкотемпературного холодного пара. Для текущих, исследований - колориметрия с йодидом меди. Колориметрия с дитизоном не рекомендуется, так как для большинства продуктов не позволяет определять величины ПДК. Метилртуть определяют методом газожидкостной хроматографии. Также определяют содержание ртути согласно нормативным документам ГОСТ 26927-86.

2.Нетоксичные компоненты

Цинк - необходимый элемент, участвующий в работе ряда важных ферментов и гормона инсулина. Повышенные количества цинка токсичны. Так, признаки токсичности установлены при длительном потреблений воды с содержанием цинка 0,04 мг/кг. Много содержится в пшеничных отрубях и в устрицах - до 150 мг/кг. При хранении кислых продуктов в оцинкованной таре содержание элемента может увеличиваться в несколько раз.

Все еще широко применяется дитизон-колориметрический метод для качественного и количественного определения цинка. Окрашенный комплекс экстрагируют органическим растворителем и сравнивают со стандартами аналогично приготовленным раствором цинка. Предел определения составляет 0,7 мг/л.

Наиболее широко в настоящие время применяется метод атомно-абсорбционный спектрофотомерии. Метод чувствителен, и при этом другие элементы практически не мешают определению.

Также определяю цинк согласно стандартной методики определения по ГОСТ 26У34-86.

Таблица 3.Среднее содержание и ПДК цинка в пищевых продуктах

Железо - необходимый элемент в жизнедеятельности человека, однако при повышенных содержаниях оно токсично. Установлено, что при потреблении железа >200 мг в день наступает гепатический сидероз. Железо является еще более сильным окислителем, чем медь, и вызывает такие же нежелательные явления. Поэтому часто железо в продуктах нормируют на более низком уровне, чем это необходимо по токсикологическим показателям (например, в жирах и маслах 1,5-5 мг/кг). Много содержится в бобовых растениях и в печени и почках животных (250-400 мг/кг). В напитках при хранении в металлической незащищенной таре из черного металла содержание железа может достигать 7мг/кг и выше.

Озоление образцов, содержащих железо, проводят при температуре (500-600) ºС, иногда - до 800 ºС. Окислители обычно не добавляют, однако азотная кислота и нитриты ускоряют окисление. При озолении образцов, содержащих хлориды, теряется некоторое количества железа.

Железо в биологических материалах легко определяют колориметрическими, спектрофотометрическими и другими инструментальными методами. Способность переходных металлов образовывать окрашенные комплексы используются во многих колориметрических методах. Низкие концентрации железа легко определить методами пламенной и беспламенной атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Наиболее эффективными обычно бывает воздушно-ацетиленовое пламя, при этом другие неорганические вещества не создают помех. Перед анализом образцы подвергаются либо кислотной минерализации, либо озоляются с последующим растворением в разбавленной кислоте. Однако при непосредственном анализе жидких пищевых продуктов возникают трудности, связанные с вязкостью и поверхностным натяжением жидкости (растительного масла), а также с наличием в них растворенной углекислоты (пиво). Для решения этих проблем можно использовать метод добавок, а также дегазацию напитков, содержащих углекислый газ.

Имеются данные, что при атомно-абсорбционном определении присутствие в растворе лимонной кислоты в концентрации 200 мг/л снижает абсорбцию более чем на 50 %. Увеличение высоты пламени и добавление фосфорной кислоты позволяют устранить это действие. Было установлено, что применение пламени закись азота-ацетилен позволяет устранить практически все помехи.

3.Методы определения йода в пищевых продуктах

Методы идентификации и количественного определения йода в пищевых продуктах, продовольственном сырье и биологически активных добавках к пище -одна из трудных процедур в аналитической химии. Сложность анализа йода связана с его поливалентностью и летучестью, возможностью вступать в окислительно-восстановительные реакции с компонентами анализируемого продукта, а также его низким в ряде случаев содержанием в исследуемом объекте.

Для определения йодидов (йодатов) применяют как достаточно чувствительные, простые и доступные методы (титриметрический, фотометрический, ионометрический, вольтамперометрический), так и менее доступные, высокоинформативные и чувствительные, но требующие хорошего инструментального оснащения или специальных реагентов методы. К последним могут быть отнесены методы изотопного разбавления, нейтронно-активационного анализа и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (МС-ИСП).

Практически все методы анализа йода требуют предварительной подготовки проб, которая является одним из ответственных этапов анализа по определению содержания йода в продуктах питания и продовольственном сырье. В большинстве способов детектирования йода органическая составляющая пищевого продукта мешает проведению анализа. Для устранения этого влияния используется техника щелочного сухого сжигания («сухое» озоление) в муфельной печи при температуре от 400 до 500 °С либо обработка сильными кислотами в присутствии окислителей («мокрое» озоление). Наиболее часто применяемый способ подготовки проб сводится к обработке анализируемого образца раствором гидроокиси натрия или карбоната натрия, причем добиваются полного смачивания и набухания пробы.

3.1 Титриметрический метод

Титриметрический метод анализа - один из наиболее распространенных способов количественного определения йода в различных объектах окружающей среды. Этот метод рекомендован для определения йода в питьевой воде, хлебе и хлебобулочных изделиях. Международной ассоциацией официальных химиков аналитиков (АОАС) титриметрический метод рекомендован в качестве официального стандартного метода для определения свободного йода в стандартном растворе, йода в пищевых продукта, при оценке уровня йодирования соли, анализе йода в лекарственных средствах, содержащих йод, а также при оценке абсорбированного йода в маслах. Оценивая титриметрический метод определения йода в объектах окружающей среды, следует отметить его доступность и простоту, а также высокую чувствительность при определении всех форм йода - молекулярного, йодидов и йодатов. Вместе с этим следует иметь в виду, что объекты исследования, в частности пищевые продукты и продовольственное сырье, могут содержать вещества (органического и неорганического происхождения), способные как окислять, так и восстанавливать различные формы йода, существенным образом влияя на результат анализа. В качестве индикатора в йодометрии используют свежеприготовленный 1% раствор крахмала. При взаимодействии йода с крахмалом протекают 2 процесса - комплексообразование и адсорбция, в результате которых образуются соединения синего цвета. Крахмал следует добавлять в титруемый раствор, лишь когда основное количество йода уже оттитровано, иначе крахмал образует очень прочное соединение с избытком йода; при этом наблюдается перерасход тиосульфата натрия, что ведет к искажению (завышению) результатов анализа. Йодометрическое титрование необходимо осуществлять на холоде, так как при повышенных температурах наблюдается потеря йода вследствие его улетучивания из раствора. Кроме того, с повышением температуры снижается чувствительность индикаторной йодкрахмальной реакции. Титрование нельзя проводить в щелочном растворе, поскольку в щелочной среде йод образует гипойодид и некоторые другие продукты реакции. В связи с этим рекомендуется осуществлять титрование в кислой среде (рН 3-5). При титровании в сильнокислых растворах возникает опасность окисления йодида (I) кислородом воздуха.

При проведении титриметрического определения йода, помимо указанных выше особенностей анализа, необходимо учитывать, что используемый для титрования тиосульфат натрия при стоянии может превращаться в сульфит под действием кислоты (даже такой слабой, как угольная), что приводит к возрастанию титра тиосульфата. Кроме того, при стоянии раствора наблюдается снижение титра тиосульфата за счет окисления последнего кислородом воздуха до сульфатов. Процесс окисления катализируется ничтожными количествами солей меди. Для стабилизации раствора рекомендуется вводить небольшое количество карбоната натрия. Другой причиной снижения титра тиосульфата является его разложение рядом микроорганизмов, которые всегда находятся в воздухе. Растворы крахмала также разрушаются при хранении в течение нескольких дней под воздействием бактерий. С целью предотвращения действия микроорганизмов к раствору тиосульфата добавляют небольшое количество (до 0,5 мл) хлороформа и(или) карбоната натрия.

При проведении титриметрического анализа используют точно измеренные объемы растворов 2 реагирующих между собой веществ. В основе титриметрического метода анализа лежит реакция окисления-восстановления по схеме:

I2 +2е = 2I- (1)

Для увеличения растворимости I2 используют растворы йодида калия. При этом образуются йодидные комплексы I3-, что практически не сказывается на величине потенциала пары I2/2I- . В этой реакции свободный йод (или I3-) в растворе является окислителем, а йодид (I-) - восстановителем. Йод, выделяющийся в результате окисления йодид-иона, титруют обычно тиосульфатом натрия (в присутствии крахмала в качестве индикатора) в концентрации, определяемой по уравнению:

S2032- +I2=S4062- +2I- (2)

Йодометрическое титрование лежит в основе количественного определения йодатов (IO3-) и йодидов (I-). Основой йодометрического определения йодатов

(IO3-)является реакция:

3-+ 5I- + 6H+=3I2 + 3H2O (3)

В исследуемый раствор, содержащий йодат (IO3-), добавляется избыточное количество йодида (I-) с целью проведения окислительно-восстановительной реакции в кислой среде с высвобождением свободного йода. Дальнейшая процедура количественного определения образовавшегося из йодата свободного йода проводится титриметрически в соответствии с уравнением 2.

Сущность вольтамперометрического метода анализа йода в пищевых продуктах заключается в переводе всех форм йода в электрохимическую активную форму йодида (I-) с последующим определением йодид-ионов с помощью инверсионной вольтамперометрии (ИВ). Метод основан на способности йодид-ионов накапливаться на поверхности ртутного электрода в виде малорастворимого соединения с ртутью с последующим катодным его восстановлением в условиях линейно меняющегося потенциала при рН=2 в среде инертного газа. Аналитическим сигналом является величина катодного пика йодида, пропорциональная его концентрации в оптимальных условиях. Количество йодида оценивают методом стандартной добавки. Предел обнаружения йодидов составляет 0,5 мкг в 100 г продукта, диапазон определяемых концентраций йода (в виде йодида) - 1-500 мкг в 100 г продукта, соответствие результатов зависит от концентрации йода и меняется от 10 до 18%.

Йод в форме йодата также можно определять методом вольтамперометрии, проводимым на стационарном ртутном электроде в среде инертного газа при рН=10-12 и потенциале 1240±30 мВ. Разработанный ранее метод потенциометрического титрования позволяет определять потенциал индикаторного серебряного электрода, который изменяется в процессе титрования йодид-ионов серебром (Ag+). Количество йодид-ионов оценивают по количеству серебра, пошедшего на потенциометрическое титрование. Этот метод используется для анализа большого числа продуктов в широкой области концентраций - от 0,2 до 500 мг/кг.

3 Методы газожидкостной и высокоэффективной жидкостной хроматографии

Метод газожидкостной хроматографии (ГЖХ) разработан для определения общего йода в пищевых продуктах. Органическую матрицу образца разрушают щелочным пиролизом; образующийся йодид растворяют в воде и окисляют до свободного йода добавлением бихромата в присутствии серной кислоты. Освобождающийся при этом йод взаимодействует с 3-пентаноном, давая 2-йод-З-пентанон, который экстрагируют н-гексаном и анализируют методом ГЖХ с применением электронзахватного детектора (ЭЗД). Правильность метода - 91,4-99,6%, предел определения - 0,05 мкг/г. Аналогично метод ГЖХ применяется для определения йода в молоке и биопробах. При этом вместо 3-пентанона используют бутанон или ацетон. Стандартное отклонение -1,9%, правильность метода - 95,5%.

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) применяется для определения йодидов в жидком молоке и молочном порошке. Белки и нерастворимый материал жидкого и восстановленного молока удаляют с помощью мембранных фильтров. Йодид в фильтрате отделяют от других ионов с помощью обращеннофазовой ионпарной жидкостной хроматографии и анализируют путем селективного детектирования с применением электрохимического детектора. При концентрации 0,5-4,6 мкг йода в 1 г молочного порошка средняя величина определения йода составляет 91%, величина сходимости - 9,0%, степень воспроизводимости - 12,7%. При содержании 300 мкг йода в 1 л молока правильность метода равна 87%, величина сходимости - 8,2%, степень воспроизводимости - 8,3% . Разработан новый метод ионной хроматографии с использованием прямого ультрафиолетового (УФ) детектирования при 210 нм неорганических анионов в солевых растворах (искусственная морская вода) с использованием октадецилсиликоновой колонки, модифицированной цвитерионом (3-(N,N-диметилмиристиламмоний) пропансульфонатом. Предел обнаружения иодида -0,80 мкг/кг, относительное стандартное отклонение <1,2%.

Таким образом, существует широкий арсенал методов количественного определения йода в различных пищевых продуктах, воде и биологических объектах. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. При этом следует отметить, что многие из методов, которые применяются для определения йода, содержащегося в продуктах питания, продовольственном сырье и биологических средах, малодоступны для использования в широкой аналитической практике, хотя и обладают высокой чувствительностью и достоверностью. В то же время наиболее доступные и простые методы (титриметрический, фотометрические и др.) часто характеризуются низкой чувствительностью, недостаточной селективностью и малой воспроизводимостью результатов анализа.

Аппаратура в анализе пищевых продуктов

Вольтамперометрический анализатор Экотест-ВА предназначен для определения электрохимически активных элементов и веществ при анализе проб воды, водных растворов или экстрактов, получаемых из различных материалов, медицинских препаратов, продуктов питания и т.д.

На его базе создан универсальный комплекс для измерения микроколичеств (до 10 -10 моль/л) тяжелых металлов, йода, селена и мышьяка, токсичных органических и неорганических компонентов в самых различных объектах методами инверсионной вольтамперометрии и полярографии.

Устройство вольтамперометрического анализатора Экотест-ВА изображено на рисунке 1.

Рисунок 1. Вольтамперометрический анализатор Экотест-ВА

Объекты анализа:

· вода питьевая, природная, сточная, морская;

· пищевые продукты, напитки, продовольственное сырье;

· почвы, корма;

· косметика, лекарственные препараты, биологические объекты.

Определяемые компоненты:

· металлы: Zn , Cd , Pb , Cu , Hg , Mn , Co , Fe , Ni , Mo , Sn , Cr;

· неметаллы: As, Bi, Se, I;

· органические молекулы: метанол, ацетальдегид, формальдегид, диэтиленгликоль, фенол и его производные;

· другие электроактивные органические и неорганические вещества.

Пределы обнаружения некоторых компонентов без концентрирования проб приведены в таблице 4.

Таблица 4. Пределы обнаружения некоторых компонентов без концентрирования проб

Полярограф АВС-1.1 - универсальный компьютерный комплекс нового поколения для вольтамперометрического анализа тяжелых металлов в питьевых, природных и сточных водах, продуктах питания и продовольственном сырье, биологических и других материалах. Прибор реализует измерения на основе метода инверсионной вольтамперометрии (ИВА) на твердых электродах.

Полярограф АВС-1.1 является экономичной альтернативой дорогостоящим спектроскопическим приборам и успешно конкурирует с ними в практике анализа тяжелых металлов.

Оригинальная конструкция датчика гарантирует надежную и длительную эксплуатацию и обеспечение высоких метрологических характеристик определений. Используемые в датчике стеклоуглеродные и другие инертные металлические электроды отвечают лучшим достижениям в этой области. Отличаются механической прочностью, химической инертностью и широкой областью рабочих потенциалов.

Устройство полярографа АВС-1.1 приведено на рисунке 2.

Рисунок 2. Полярограф АВС-1.1

Наряду с одновременно определяемыми элементами Cu, Pb, Cd, Zn последовательным анализом определяются ионы Hg, Ni, Bi, As, J и другие элементы; прибор широко апробирован при анализе пищевых продуктов и объектов окружающей среды.

Пределы обнаружения некоторых компонентов приведены в таблице 5.

Таблица 5. Пределы обнаружения металлов без концентрирования пробы

Ртутный анализатор «Юлия-2» является до сих пор наиболее распространённым прибором в отечественных контрольно-аналитических лабораториях определения ртути в продуктах питания и объектах окружающей среды.

К недостаткам данного прибора следует отнести высокую погрешность (15-25%), а также низкую надёжность при выполнении измерений за счёт конденсации влаги на окошках кюветы и нарушений герметичности ее торцевых уплотнений.

Достоинствами данного прибора являются его низкая стоимость, простота в эксплуатации и долговечность.

«Юлия-2» оснащен реакторной системой циркуляционного типа, изготовленной в виде приставки.

На рисунке 3 изображена схема циркулярной установки концентрирования ртути.

Рисунок 3. Схема циркуляционной установки с контуром концентрирования ртути

Реактор, 2 - холодильник, 3 - калильная воронка с хлоридом олова, 4 - петля с сорбентом, 5 - электропечь, 6 - кювета спектрофотометра, 7 - циркуляционный насос, 8 - склянка с поглотительным раствором.

Атомно-абсорбционный спектрометр SpectrAA -50B предназначен для анализа следовых количеств тяжелых металлов в пищевых продуктах и продовольственном сырье, позволяющий определить свинец, кадмий, ртуть и мышьяк.

Хромато-масс-спектрометр 220-MS - многоцелевой инструмент, позволяющий проводить анализ проб неясного состава с идентификацией компонентов по масс-спектральной библиотеке. В анализе пищевых продуктов чаще всего применяется для выявления фальсификаций коньячных изделий, вин, соков, кофе, чая и др. Применение автоматической твердофазной микроэкстракции, наряду с уникальной чувствительностью масс-спектрометра, позволяет проводить анализ, как жидких проб, так и ароматов без предварительной пробоподготовки. Система тандемной масс-спектрометрии дает возможность упрощать стандартную пробоподготовку при анализе фосфорорганических пестицидов.

Также существует много современного оборудования для анализа пищевых продуктов, таких как, высокоэффективный жидкостной хроматограф , газовый хроматограф 430-GC и другие.

5.Экспериментальная часть

1 Техника безопасности

При выполнении практической части учитывались особенности проведения эксперимента согласно правилам техники безопасности.

В лаборатории было запрещено принимать пищу, пить воду, работать одному, а также определять вещества по вкусу и запаху. Все работы проводились в спецодежде.

Все работы с кислотами, щелочами, органическими растворителями и другими вредными веществами проводились в вытяжном шкафу.

В работе использовались минимальные количества реактивов с минимально необходимыми концентрациями. Отработанные реактивы помещали в соответствующие сливы.

Работа с нагревательными приборами проводилась согласно общим правилам работы в аналитической лаборатории. Категорически запрещалось ставить на электроплитки герметично закрытые колбы и другие ёмкости, нагревать органические жидкости и вещества, работать без защитных очков и халатов.

Постоянно проверялось заземление приборов, наличие резиновых ковриков, исправность электрических контактов, наличие противогазов, песка, противопожарного инвентаря.

На рабочем месте поддерживались чистота и порядок.

В лабораторию не заносили реактивы и растворы без разрешения ответственного за технику безопасности и заведующего кафедрой.

2 Колориметрический метод определения аммиака в молочных продуктах

Принцип метода:

В молоке, поступающем на предприятия молочной промышленности, не допускается наличие нейтрализующих веществ (аммонийных соединений). В случае подозрения на фальсификацию молока этими веществами присутствие аммонийных соединений обнаруживают качественным методом, основанным на использовании качественной реакции, выражающейся в изменении цвета выделенной молочной сыворотки при взаимодействии с реактивом Несслера.

Реактив Несслера - наиболее общепринятый и распространенный реактив для определения содержания аммиака и аммонийных солей. Содержит иодид ртути (II) и иодид калия. Метод Несслера основан на образовании коллоида, окрашенного в красно-бурый цвет, при взаимодействии аммиака и аммонийных солей с реактивом Несслера - щелочным раствором меркурииодида калия (К2) по следующей реакции:

NH3 + 2HgI42- → NH2Hg2I3 + 5I- .

Он образует устойчивые суспензии лишь при очень малых концентрациях, поэтому при фотометрическом определении необходимо добавлять в раствор защитные коллоиды - гуммиарабик, желатин или поливиниловый спирт.

Чувствительность метода по ГОСТ составляет 6-9 мг % аммиака.

Приборы, реактивы и реагенты: стаканы емк.50 мл, мерный цилиндр на 25 см3, пипетки на 1 и 2 см3, пробирки, реактив Несслера, 10% раствор уксусной кислоты, анализируемы продукт (молоко).

Исследование молока проводила по следующей методике:

В стакан отмеривают цилиндром 20±2 см3 молока и нагревают в течении 2-3 мин на водяной бане при t = 40-45 оС. В подогретое молоко вносят 1 см3 водного раствора с объемной долей уксусной кислоты 10%. Смесь оставляют в покое на 10 мин для осаждения казеина. Пипеткой (с ваткой на нижнем конце для предотвращения попадания казеина) отбирают 2 см3 отстоявшейся сыворотки и переносят в пробирку. В ту же пробирку прибором для отмеривания жидкостей или пипеткой с резиновой грушей добавляют 1 см3 реактива Несслера и содержимое сразу же перемешивают, наблюдая при этом в течение не более 1 мин изменение окраски смеси. Появление лимонно-желтой окраски смеси указывает на присутствие аммиака в количестве, характерном для молока. Появление оранжевой окраски различной интенсивности указывает на наличие аммиака в молоке выше его естественного содержания.

В качестве исследуемого молока были выбраны молоко фирмы «Добрыня», «Веселий молочник» и агрофирмы «Шахтёр».

Результаты эксперимента приведены в таблице 6.

Таблица 6. Результаты эксперимента

Результаты показывают, что в анализируемом молоке аммиак присутствует в количестве характерном для молока, на что указывает его лимонно-жёлтая окраска.

пищевой продукт тяжелый металл

5.3 Определение кислотности молока

Принцип метода:

Кислотность молочных продуктов определяется объемом (см3) 0,1 моль/дм3 раствора гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации кислот в 100 см3 молока; кислотность выражается в градусах Тернера (°Т). Кислотная реакция молока обусловлена присутствием казеина, кислых солей фосфорной и лимонной кислот, СО2. Под влиянием молочнокислых бактерий в молоке образуется молочная кислота. Кислотность свежего молока - около 16-18 °Т; если кислотность достигает 27-30 °Т, то при кипячении молоко свертывается.

Иногда кислотность молока и молочных продуктов выражают содержанием (%) молочной кислоты (СН3СНОНСООН, относительная молекулярная масса

Мr= 90,00); 1 см3 0,1 моль/дм3 раствора NaOH (т.е. 1 °Т) соответствует 0,009г молочной кислоты. Если, например, кислотность равна 20 °Т, значит в 100 г (или см3) молока содержание кислот в пересчете на молочную кислоту составляет 20·0,009=0,18 г, или 0.18 % (маc).

Приборы, реактивы и реагенты: гидроксид натрия, 0,1 моль/дм3 стандартный раствор; фенолфталеин, этанольный раствор с концентрацией 1 %; бюретка вместимостью 25 см3; пипетки вместимостью 10 и 20 см3; колба для титрования вместимостью 100см3; аналитические весы; анализируемый продукт (молоко).

Определение кислотности проводила по следующей методике:

В колбу для титрования помещают пипеткой 10 см3 молока, доливают 20 см3 воды, 2-3 капли фенолфталеина и титруют раствором NaОН. Сначала добавляют 1,0 см3 раствора NaОН, затем титрант прибавляют по каплям при перемешивании до появления устойчивой розовой окраски.

Кислотность (К, °Т) вычисляют по формуле:

где VNaOH - объем раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование 10 см3 молока, см3; CNaOH - концентрация раствора гидроксида натрия, моль/дм3;

Объем молока, взятый для титрования, см3; 0,1- коэффициент пересчета кислотности молока на объем 0,1 моль/дм3 раствора гидроксида натрия.

В качестве исследуемого молока были взяты молоко фирмы «Добрыня», «Веселий молочник» и агрофирмы «Шахтёр».

Результаты эксперимента приведены в таблице 7.

Таблица 7. Результаты эксперимента

Результаты показывают, что кислотность анализируемого молока фирмы «Веселий молочник» и агрофирмы «Шахтёр» соответствует установленной норме. А вот кислотность молока фирмы «Добрыня» превышает норму, это свидетельствует о его несвежести.

Заключение

Проблемой современной аналитической химии является поиск более точных методов для обнаружения загрязняющих веществ (тяжёлые металлы, аммиак, йод и др.) в пищевых продуктах.

На сегодняшний день самыми современными и точными методами анализа пищевых продуктов являются колориметрический метод с использованием различных соединений, пламенная и беспламенная атомно-абсорбционная спектрометрия, вольтамперометрия, нейтронно-активационный анализ, а также пламенная фотометрия. Эти методы анализа позволяют определить такие тяжёлые металлы, как железо, свинец, кадмий, ртуть, цинк и др.

В написании курсовой работы систематизировала литературные данные по методам определения содержания тяжёлых металлов и других компонентов в пищевых продуктах, а в экспериментальной части - определила фальсификацию молока аммонийными соединениями и кислотность молока.

Результаты экспериментов показывают, что в исследуемом молоке аммиак содержится в количествах, не превышающих норму и кислотность молока также соответствует норме.

Список использованной литературы

1. Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия. Учебное пособие/Алемасова А.С., Рокун А.Н., Шевчук И.А.-Севастополь: «Вебер», 2003.

Химия и обеспечение человечества пищей. Пер. с англ./Под ред. Л.Шимилта. - М.:Мир, 1986. -616 с.

3. Константинов С.Г.Возможности потенциометрического метода для определения ряда металлов: Тез.докл., Могилёв: Изд-во Могилёвский технологический институт, 2000.

Методы анализа пищевых продуктов. Проблемы аналитической химии. - т.VIII/отв. за ред. Клячко Ю.А., Беленький С.М. - М.: Наука, 1988. - 207 с.

Http://www.varianinc.ru.

Http://www.ecolife.org.ua.

Http://www.bioiod.ru.

Некоторые металлы необходимы для нормального протекания физиологических процессов в организме человека. Однако при повышенных концентрациях они токсичны. Соединения металлов, попадая в организм, взаимодействуют с рядом ферментов, подавляя их активность.

Широкое токсическое воздействие проявляют тяжелые металлы. Это воздействие может быть широким (свинец) или более ограниченным (кадмий). В отличие от органических загрязняющих веществ, металлы не разлагаются в организме, а способны лишь к перераспределению. Живые организмы имеют механизмы нейтрализации тяжелых металлов.

Загрязнение пищевых продуктов наблюдается, когда сельскохозяйственные культуры выращиваются на полях вблизи промышленных предприятий или загрязнены городскими отходами. Медь и цинк концентрируются преимущественно в корнях, кадмий - в листьях.

Hg (ртуть): соединения ртути применяются в качестве фунгицидов (например, для протравливания посевного материала), используются при производстве бумажной массы, служат катализатором при синтезе пластмасс. Ртуть используется в электротехнической и электрохимической промышленности. Источниками ртути служат ртутные батареи, красители, люминесцентные лампы. Вместе с отходами производства ртуть в металлической или связанной форме попадает в промышленные стоки и воздух. В водных системах ртуть с помощью микроорганизмов может превращаться из относительно малотоксичных неорганических соединений в высокотоксичные органические (метилртуть (CH 3)Hg). Загрязненной оказывается, главным образом, рыба.

Метилртуть может стимулировать изменения в нормальном развитии мозга детей, а в более высоких дозах вызывать неврологические изменения у взрослых. При хроническом отравлении развивается микромеркуриализм - заболевание, которое проявляется в быстрой утомляемости, повышенной возбудимости с последующим ослаблением памяти, неуверенности в себе, раздражительности, головных болях, дрожании конечностей.

Руководством Codex CAC/GL 7 для любых видов рыбы, поступающих в международную торговлю (кроме хищной), установлен уровень 0,5 мг/кг, для хищной рыбы - (акула, меч-рыба, тунец) - 1 мг/кг.

Pb (свинец): свинец применяется для производства аккумуляторных батарей, тетраэтилсвинца, для покрытия кабелей, в производстве хрусталя, эмалей, замазок, лаков, спичек, пиротехнических изделий, пластмасс и т. п. Такая активная деятельность человека привела к нарушениям в природном цикле свинца.

Основной источник поступления свинца в организм - растительная пища.

Попадая в клетки, свинец (как и многие другие тяжелые металлы) дезактивирует ферменты. Реакция идет по сульфгидрильным группам белковых составляющих ферментов с образованием -S-Pb-S-.

Свинец замедляет познавательное и интеллектуальное развитие детей, увеличивает кровяное давление и вызывает сердечнососудистые болезни взрослых. Изменения нервной системы проявляются в головной боли, головокружении, повышенной утомляемости, раздражительности, в нарушениях сна, ухудшении памяти, мышечной гипотонии, потливости. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления. Органические соединения свинца еще более токсичны.

В течение прошлого десятилетия уровни свинца в пище значительно снизились благодаря сокращению его эмиссии автомобилями. Высокоэффективным связующим для попавшего в организм свинца оказался пектин, содержащийся в кожуре апельсинов.

Стандартом Codex STAN 230-2001 установлены следующие максимальные уровни свинца в пищевых продуктах:

Cd (кадмий): кадмий активнее свинца, и отнесен ВОЗ к веществам, наиболее опасным для здоровья человека. Он находит все большее применение в гальванике, производстве полимеров, пигментов, серебряно-кадмиевых аккумуляторов и батареек. На территориях, вовлеченных в хозяйственную деятельность человека, кадмий накапливается в различных организмах и с возрастом способен увеличиваться до критических для жизни величин. Отличительные свойства кадмия - высокая летучесть и способность легко проникать в растения и живые организмы за счет образования ковалентных связей с органическими молекулами белков. В наибольшей мере аккумулирует кадмий из почвы растение табака.

Кадмий по химическим свойствам родственен цинку, может замещать цинк в ряде биохимических процессов в организме, нарушая их (например, выступать как псевдоактиватор белков). Смертельной для человека может быть доза в 30-40 мг. Особенностью кадмия является большое время удержания: за 1 сутки из организма выводится около 0,1% полученной дозы.

Симптомы кадмиевого отравления: белок в моче, поражение центральной нервной системы, острые костные боли, дисфункция половых органов. Кадмий влияет на кровяное давление, может служить причиной образования камней в почках (накопление в почках особенно интенсивно). Для курильщиков или занятых на производстве с использованием кадмия добавляется эмфизема легких.

Не исключено, что это канцероген для человека. Содержание кадмия должно быть уменьшено, в первую очередь, в диетических продуктах. Максимальные уровни должны быть установлены настолько низкими как это разумно достижимо.

Что такое тяжелые металлы

Существует много определений тяжелых металлов – в зависимости от атомной массы (т.е. значения массы атома, выраженного в атомных единицах массы), плотности и других критериев. Если вы помните, как устроена таблица Менделеева, то знаете, что элементы в ней расположены, помимо прочего, по возрастанию атомной массы. Т.е. чем ближе к концу таблицы, тем элемент тяжелее.

Согласно Большому энциклопедическому словарю, «тяжелые металлы – это цветные металлы с плотностью, большей, чем у железа: Pb (свинец), Cu (медь), Zn (цинк), Ni (никель), Cd (кадмий), Co (кобальт), Sb (сурьма), Sn (олово), Bi (висмут), Hg (ртуть)». Некоторые классификации также относят к тяжелым металлам мышьяк, про действие которого отдельно рассказывать не надо.

Где можно встретить тяжелые металлы

Металлы – это природные элементы, в огромном количестве содержащиеся в окружающей среде и в микроскопических дозах – в организме каждого из нас. Более того, в предусмотренных природой количествах они необходимы нашим организмам для нормального функционирования. Однако еще Парацельс (швейцарско-немецкий врач и алхимик 16 века) учил, что любое вещество – яд, все зависит лишь от дозы. В случае с тяжелыми металлами это выражение – стопроцентное попадание.

С тяжелыми металлами человек соприкасается много где: они присутствуют в воздухе, которым мы дышим, в воде, которую пьем и которой моемся, в почве и, соответственно, в нашей пище, в косметике и т.д. В этой статье мы хотим сфокусироваться именно на тяжелых металлах в продуктах питания.

Хотя необходимо избегать попадания тяжелых металлов в организм, это не всегда возможно. Европейское агентство по безопасности продуктов питания (EFSA) выявило максимальные дозы разных тяжелых металлов , которые допустимо потреблять ежедневно и еженедельно в течение всей жизни без особого риска для здоровья. Эти дозы указываются в миллиграммах вещества на килограмм веса вашего организма – такая доза будет допустима для потребления ежедневно или еженедельно.

Как тяжелые металлы попадают к нам в пищу

Выхлопные газы автомобилей и дымовые выбросы промышленных предприятий содержат высокие концентрации тяжелых металлов. Через эти выбросы металлы попадают в воду, почву и воздух, а оттуда – во флору и фауну, представителей которых мы потом едим. К тому же пища может загрязниться тяжелыми металлами в результате неправильного хранения и использования некачественной упаковки.

Про собственно тяжелые металлы

Мы не будем рассказывать про все тяжелые металлы, иначе эта статья станет слишком длинной, однако скажем про пару самых «популярных» тяжелых металлов, которые у всех на устах в качестве главных страшилок (которыми они, к сожалению, действительно являются).

Свинец

Свинец в окружающей среде повсюду: в воде, воздухе, горных породах. Однако для человека свинец – токсичный тяжелый металл, отравление которым может приводить, помимо прочего, к раку, патологиям костей и сильным нарушениям функции головного мозга, почек, кишечника и т.д.
Отравление свинцом – самое распространенное отравление тяжелым металлом. Человек соприкасается со свинцом, вдыхая автомобильные выхлопные газы, используя промышленную косметику и даже пищу. В бензин, на котором работает большинство автомобилей, для увеличения октанового числа добавляют тетраэтилсвинец – соединение свинца, для человека являющееся сильным ядом, отравление которым поражает мозг и нервную систему, ведет к психическим расстройствам вплоть до летального эффекта.

Ртуть

Ртуть и ее соединения очень токсичны для человека. Не зря мамы в детстве пугали нас разбитыми градусниками. Ртуть может быть природного и антропогенного происхождения. В природе она появляется в атмосфере из-за выветривания пород, содержащих ртуть, а ртуть антропогенного происхождения попадает в атмосферу в первую очередь при сжигании угля на электростанциях. Отравление ртутью, как и марганцем, оказывает направленное действие на нервную систему, нарушая ее нормальное функционирование.

Около половины от всего промышленно произведенного объема ртути попадает в Мировой океан. Это значит, что употребление в пищу любых морепродуктов и рыбы – потенциальный риск получить с пищей дозу ртути, причем значительную, т.к. концентрация этого вещества в тканях живых существ будет намного больше, чем в воде.
Однако ученые выяснили, что есть продукт, употребление которого помогает ртути, содержащейся в рыбе, не усваиваться при пищеварении, а выводиться из организма в «нетронутом» виде. Как ни удивительно, но этот продукт – клубника . А также арахисовое масло. И растительный белок из конопли. Здорово, правда?

Кадмий

Кадмий попадает в окружающую среду с отходами металлургической промышленности, мусороперерабатывающих заводов и с неправильной утилизацией никель-кадмиевых источников тока (аккумуляторов). Кадмий опасен для человека в силу своих канцерогенных свойств и способности накапливаться в организме. При избытке соединений кадмия в организме или при отравлением (например, при вдыхании паров оксида кадмия) поражается нервная система, нарушается фосфорно-кальциевый обмен, ферментные процессы и структура белковых молекул. Хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей.

Ванадий

Соединения ванадия используются в сталелитейной, фармацевтической, текстильной промышленности, вводятся в виде добавок в состав красителей, протрав, чернил и т. д. Отравление ванадием – неприятная вещь. Как и свинец, ванадий обладает политропным действием на организм, т.е. влияет не на какой-то один конкретный орган или систему, а на много систем сразу. В результате отравления ванадием в организме сбивается регуляция биохимических процессов, начинаются воспалительные процессы кожи и слизистых оболочек дыхательных путей, функциональные изменения органов кровообращения, ослабление иммунитета и т.д.

Кобальт

Кобальт используют для производства материалов, которые характеризуются жаростойкостью и для твердых инструментов – резцов и сверл. В медицине металл применяется для стерилизации препаратов и инструментов, а также в лучевой терапии.

Отравление кобальтом в основном встречается у работников стальной промышленности или в случаях загрязнения кобальтом еды или питья. Такое отравление может стать причиной сердечной недостаточности, гиперплазии (т.е. доброкачественного патологического увеличения) щитовидной железы и нарушения ее функций, а также нарушения обоняния, потери аппетита, дыхательной недостаточности и даже бронхиальной астмы.

Металлы являются элементами, необходимые для полноценной жизнедеятельности и нормального функционирования организма в допустимых количествах в продуктах питания. Но в то же время избыточное содержание тяжелых металлов наносит вред на организм человека, вызывая ряд заболеваний. Они могут попасть в продукты питания различными способами: через воздух, почву, воду, или же вследствие нарушений правил технологической обработки пищевых продуктов и сырья. Поэтому необходимо иметь представление о содержании предельно допустимого содержания тяжелых металлов и их последствий, чему и посвящена статья в изучении действий тяжелых металлов на целостную живую систему.

тяжелые металлы

заболевание

1. Жидкин В.И., Сульдина Т.И. Радиоактивные загрязнения пищевых продуктов, их последствия для здоровья человека и радиозащита питанием // Интеграция образования в условиях инновационной экономики: материалы Междунар. науч.-практ. конф.: в 2 частях. – Саранск, 2014. – С. 118-122.

2. Жидкин В.И., Семушев А.М. Основные загрязнители продовольственного сырья и пищевых продуктов // Вторые чтения памяти профессора О.А. Зауралова: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Саранск, 12 мая 2010 г.). – Саранск, 2010. – С. 28-31.

3. Жидкин В.И., Семушев А.М. Пути загрязнения продовольствия // Третьи чтения памяти профессора О.А. Зауралова: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Саранск, 13 мая 2011 г.). – Саранск, 2011. – С. 20-23.

4. Семушев А.М. Влияние загрязнителей на качество продовольственных товаров растительного происхождения // Кооперация в системе общественного воспроизводства: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Саранск, 9-10 апр. 2013 г.) в 2 ч. – Саранск: Принт-Издат, 2013. – Ч. 2. – С. 221-223.

5. Жидкин В.И., Семушев А.М. Загрязнение пищевых продуктов нитратами, пестицидами и тяжелыми металлами // Предпринимательство. – 2014. – № 5. – С. 190-198.

6. Жидкин В.И., Семушев А.М. Экология. Загрязнение продовольственных товаров: учебное пособие. Саран. кооп. ин-т РУК. – Саранск: Принт-Издат, 2013. – 80 с.

7. Позняковский В.М. Гигиенические основы питания, безопасность и экспертиза товаров. – 5-е изд., испр. и доп. / Гриф МО и науки РФ. – Новосибирск: Сибир. универ. изд-во, 2007. – 485 с.

Среди загрязнителей биосферы, представляющих наибольший интерес для различных служб контроля ее качества, металлы (в первую очередь тяжелые, то есть имеющие атомный вес больше 50) относятся к числу важнейших. Тяжелые металлы - это медь, хром, цинк, молибден, марганец, свинец, кадмий, никель, мышьяк, ртуть, в очень малых количествах входят в состав биологически активных веществ, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности растений и человека; они присутствуют в воздухе, которым мы дышим, в воде, которую пьем и которой моемся, в почве, где поглощаются растениями и вовлекаются в пищевые цепи и, соответственно, в нашей пище, в косметике и т.д.

Многие тяжелые металлы, такие как железо, медь, цинк, молибден, участвуют в биологических процессах и в определенных количествах являются необходимыми для функционирования растений, животных и человека микроэлементами. С другой стороны, тяжёлые металлы и их соединения могут оказывать вредное воздействие на организм человека, способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. Не имеющие полезной роли в биологических процессах металлы, такие как свинец и ртуть, определяются как токсичные металлы. Некоторые элементы, такие как ванадий или кадмий, обычно имеющие токсичное влияние на живые организмы, могут быть полезны для некоторых видов .

Средняя концентрация тяжелых металлов в почве около 10 мг на 1 кг. Как недостаток, так и избыток их в почве приведут к нежелательным последствиям. Некоторые тяжелые металлы (например, мышьяк) относится к разряду канцерогенов.

Ртуть - весьма токсичный яд кумулятивного действия (т. е. способный накапливаться), поэтому в молодых животных его меньше чем в старых, а в хищниках (тунец, меч-рыба, акула - 0,7 мг/кг) больше, чем в тех объектах, которыми они питаются. Поэтому хищной рыбой лучше не злоупотреблять в питании. Из других животных продуктов «накопителем» ртути являются почки животных (в сыром виде) - до 0,2 мг/кг; поскольку почки при кулинарной обработке предварительно многократно вымачивают по 2-3 ч со сменой воды и дважды вываривают, то в оставшемся продукте содержание ртути уменьшается почти в 2 раза. Из растительных продуктов ртуть больше всего содержится в орехах, какао-бобах и шоколаде (до 0,1 мг/кг). В большинстве остальных продуктов содержание ртути не превышает 0,01-0,03 мг/кг .

Ртуть может стимулировать изменения в нормальном развитии мозга детей, а в более высоких дозах вызывать неврологические изменения у взрослых. При хроническом отравлении развивается микромеркуриализм - заболевание, которое проявляется в быстрой утомляемости, повышенной возбудимости с последующим ослаблением памяти, неуверенности в себе, раздражительности, головных болях, дрожании конечностей.

Свинец - яд высокой токсичности. В большинстве растительных и животных продуктов естественное его содержание не превышает 0,5-1,0 мг/кг. Больше всего свинца содержится в хищных рыбах (в тунце до 2,0 мг/кг), моллюсках и ракообразных (до 10 мг/кг) . В основном повышение содержания свинца наблюдается консервах, помещенных в так называемую сборную жестяную тару которая спаивается сбоку и к крышке припоем, содержащим определенное количество свинца. К сожалению, пайка иногда бывает некачественная (образуются брызги припоя), и хотя консервные банки еще дополнительно покрываются специальным лаком это не всегда помогает. Имеются случаи, правда довольно редкие (до 2%), когда в консервах из этой тары накапливается, особенно при длительном хранении, до 3 мг/кг свинца и даже выше что, конечно, представляет опасность для здоровья, поэтому продукты в этой сборной жестяной таре не хранят более 5 лет.

Попадая в клетки, свинец (как и многие другие тяжелые металлы) дезактивирует ферменты, где реакция идет по сульфгидрильным группам белковых составляющих ферментов с образованием -S-Pb-S-. Свинец замедляет познавательное и интеллектуальное развитие детей, увеличивает кровяное давление и вызывает сердечно-сосудистые болезни взрослых. Изменения нервной системы проявляются в головной боли, головокружении, повышенной утомляемости, раздражительности, в нарушениях сна, ухудшении памяти, мышечной гипотонии, потливости. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления. Органические соединения свинца еще более токсичны. Высокоэффективным связующим для попавшего в организм свинца оказался пектин, содержащийся в кожуре апельсинов.

В настоящее время установлены следующие максимальные уровни свинца в пищевых продуктах: молоко; продукты для новорожденных - 0,02 мг/кг; фрукты, овощи; мясо крупного рогатого скота, овец и свиней, птицы; жир животных и домашней птицы, растительные масла; молочный жир - 0,1 мг/кг; мелкие фрукты, яблоки и виноград; зерна злаков, бобы, вино - 0,2 мг/кг; съедобные субпродукты крупного рогатого скота, свиней и домашней птицы - 0,5 мг/кг.

Кадмий - это весьма токсичный элемент, в пищевых продуктах содержится примерно в 5-10 раз меньше, чем свинца. Повышенные концентрации его наблюдаются в какао-порошке (до 0,5 мг/кг), почках животных (до 1,0 мг/кг) и рыбе (до 0,2 мг/кг). Содержание кадмия увеличивается в консервах из сборной жестяной тары, так как кадмий, как и свинец, переходит в продукт из некачественно выполненного припоя, в котором также содержится определенное количество кадмия.

Повышенное содержание кадмия может произойти в результате попадания его из окружающей среды, например для выращивания сельскохозяйственных культур или животных используют территории, загрязненные кадмием . В этом случае группой риска являются овощи, фрукты, мясо, молоко. Пшеница содержит кадмия втрое больше, чем рожь. Кадмий накапливается, в первую очередь, в грибах, во многих растениях (особенно зерновых, овощных и стручковых культурах, а также орехах) и животных (прежде всего, водных). В растения тяжелый металл проникает из почвы. Одним почвам изначально свойственно повышенное содержание кадмия, другие загрязнены промышленными отходами или обработаны удобрениями, содержащими кадмий. Кадмия естественного в пищевых продуктах содержится примерно в 5-10 раз меньше, чем свинца. Повышенные концентрации его наблюдаются в какао-порошке (до 0,5 мг/кг), почках животных (до 1,0 мг/кг) и рыбе (до 0,2 мг/кг).

Кадмий по химическим свойствам родственен цинку, может замещать цинк в ряде биохимических процессов в организме, нарушая их (например, выступать как псевдоактиватор белков). Смертельной для человека может быть доза в 30-40 мг. Особенностью кадмия является большое время удержания: за 1 сутки из организма выводится около 0,1% полученной дозы.

Симптомы кадмиевого отравления: белок в моче, поражение центральной нервной системы, острые костные боли, дисфункция половых органов. Кадмий влияет на кровяное давление, может служить причиной образования камней в почках (накопление в почках особенно интенсивно). Для курильщиков или занятых на производстве с использованием кадмия добавляется эмфизема легких.

Мышьяк, химический элемент, присутствующий во всей в окружающей среде, человек ни как не может его контролировать. Источник загрязнения пищи и воды мышьяком: бытовые отходы, выбросы промышленных предприятий, химические загрязнения, фермерство, пестициды на полях, которые затем вместе с дождем попадают в грунтовые воды и реки, не говоря уже и высоком уровне мышьяка в самой почве . Из-за его широкого распространения, мышьяк был в нашей пищевой цепи с начала времен. Исследования показывают, что на сегодняшний день уровень мышьяка повысился катастрофически, из-за деятельности человека.

Мышьяк содержится в следующих пищевых продуктах: белый и коричневый рис, яблочный сок, куриное мясо, коктейли белка и белковый порошок.

Длительное воздействие значительной концентрации мышьяка, провоцирует рак печени, почек, мочевого пузыря, легких или простаты. Признаки отравления мышьяком: понос, острые боли в животе, рвота, если доза слишком высока, организм ее не смог вывести, затем следует покалывание в ногах, руках, мышечные судороги и смерть. Если мышьяк регулярно присутствует в вашей питьевой воде, продуктах питания, вы не минуемо заболеете раком или появится кожная патология. Возможны и следующие последствия: развитие сердечно - сосудистых заболеваний, диабет. Регулярное отравление мышьяком в небольших дозах, проявляется изменением пигментации, гиперкератозом - чрезмерное утолщение рогового слоя кожи (на ладонях, подошвах ног), после пяти лет отравления неминуем рак кожи, гиперкератоз является предвестником рака кожи - это официальное заявление ВОЗ. В дополнение к раку кожи, длительное воздействие мышьяка, также может привести к раку мочевого пузыря и легких, повреждению кровеносных сосудов, бородавкам на коже и нарушений функций нервной системы. Международное агентство по изучению рака (МАИР) отнесла мышьяк и соединения мышьяка в нашей пище и воде, к канцерогенным веществам. Регулярное воздействие низкого уровня мышьяка на организм беременной приводит к дефектам у развивающегося плода.

Медь является важнейшим микроэлементом, необходимым организму для целого ряда функций - от формирования костей и соединительной ткани до выработки специфических ферментов. По рекомендации ВОЗ суточная потребность в меди для взрослых составляет 1,5 мг. Медь присутствует во всех тканях организма, но основные ее запасы находятся в печени, меньше - в мозге, сердце, почках и мышцах. Хотя медь и является третьим по количеству микроэлементом в организме человека после железа и цинка, всего-то ее содержится в теле около 75-100 мг.

Около 90% меди в крови находится в составе соединений, которые транспортируют железо в ткани, а также выступают в качестве ферментов, ускоряющих его окисление, то есть переработку, усваивание. Именно поэтому очень часто симптомы нехватки железа (например, низкий гемоглобин) на самом деле означают дефицит меди.

Кроме того, медь - компонент лизилоксидазы, фермента, который участвует в синтезе коллагена и эластина, двух важных структурных протеинов, находящихся в костях и соединительных тканях. Важнейший фермент тирозиназа, который превращает тирозин в меланин - пигмент, придающий цвет коже и волосам, также содержит медь. Также медь содержится в веществах, которые входят в состав меланинового покрытия, защищающего нервы.

Чрезмерное потребление меди может стать причиной болей и колик в животе, тошноты, диареи, рвоты, поражения печени. К тому же некоторые эксперты считают, что повышенный уровень меди, особенно при дефиците цинка, может быть фактором, провоцирующим шизофрению, гипертензию, депрессию, бессонницу, раннее старение и предменструальный синдром. Послеродовая депрессия также может быть следствием высокого уровня меди. Это происходит по причине того, что во время беременности медь накапливается в организме примерно в двойной дозе и требуется до трех месяцев, чтобы снизить ее уровень до нормального.

Поскольку избыток меди выделяется через желчь, отравление медью может случиться у людей с нарушениями работы печени или другими заболеваниями, связанными со сниженной функцией выделения желчи.

Токсичный эффект от повышенного уровня меди в тканях наблюдается у пациентов с болезнью Вильсона, генетическим расстройством способности аккумулировать медь в различных органах, что приводит к нарушениям синтеза белка для переноса меди в крови.

Содержание цинка в организме взрослого человека небольшое - 1,5-2 г. Суточная потребность в цинке составляет 10-15 мг. Верхний допустимый уровень потребления цинка установлен в 25 мг в сутки. Он действует на наш организм на уровне клеток, напрямую участвуя в обмене веществ: этот важнейший микроэлемент является частью всех витаминов, ферментов и гормонов, по сути, занимая 98% всех наших клеток.

Цинк незаменим для нормального функционирования тела человека и, конечно же, духа, ведь «в здоровом теле - здоровый дух». Наличие этого микроэлемента в организме обеспечивает человеку нормальную жизнедеятельность и хорошее самочувствие. Напротив, его недостаток может вызвать ряд серьёзных проблем: нарушения репродуктивной функции; сбои в работе иммунной системы; аллергические реакции; дерматит; плохое кровообращение; анемия; замедление процесса заживления; торможение нормального роста, полового созревания; потеря вкусовых качеств и обоняния; потеря волосяного покрова; у спортсменов - снижение полученных результатов; у подростков - склонность к алкоголизму; у беременных женщин - прерывание беременности; преждевременные роды; рождение ослабленных детей с низким весом.

Итак, больше всего цинка находится в зерновых и бобовых культурах и в орехах. Однако рекордсменами по содержанию этого полезного вещества в 100 гр являются устрицы. Также богаты цинком угри в отварном виде и пшеничные отруби, мясные изделия, сухие или прессованные дрожжи. Цинк содержится также в мясе птицы, сырах, луке, картофеле, чесноке, зелёных овощах, гречневой крупе, чечевице, сое, ячменной муке, сухих сливках, сельдерее, спарже, редьке, хлебе, цитрусовых, яблоках, инжире, финиках, чернике, малине, чёрной смородине .

Токсические элементы могут попасть в опасных для человека концентрациях в пищевые продукты из сырья и в процессе технологической обработки только при нарушении соответствующих технологических инструкций. Так, в растительном сырье они могут появиться при нарушении правил применения ядохимикатов, содержащих в своем составе такие токсические элементы, как ртуть, свинец, мышьяк и др. Повышенное количество токсических элементов может появиться в зоне вблизи промышленных предприятий, загрязняющих воздух и воду недостаточно очищенными отходами производства.

В таблице приведено содержание предельно допустимых концентраций тяжелых металлов (таблица 1).

В концентрированных растительных и животных продуктах (сушеных, сублимированных и т. д.) предельно допустимая концентрация тяжелых металлов определяется, как правило, при пересчете на исходный продукт.

Задача специалистов пищевой промышленности - постоянно контролировать пищевое сырье и готовую продукцию для того, чтобы обеспечить выпуск безвредных для здоровья продуктов питания.

В домашнем питании тоже необходим контроль, который заключается в предупреждении загрязнения консервированных продуктов свинцом. Рекомендуется вскрытые консервы из сборных жестяных банок, даже для кратковременного хранения помешать в стеклянную или фарфоровую посуду, так как под влиянием кислорода воздуха коррозия банок резко увеличивается и буквально через несколько дней содержание свинца (и олова) в продукте многократно возрастает. Нельзя также хранить маринованные, соленые и кислые овощи и фрукты в оцинкованной посуде во избежание загрязнения продуктов цинком и кадмием (цинковый слой также содержит некоторое количество кадмия) .

Нельзя хранить и приготавливать пищу в декоративной фарфоровой или керамической посуде (т. е. в посуде, предназначенной для украшения, но не для пищи), так как очень часто глазурь, особенно желтого и красного цвета, содержит соли свинца и кадмия, которые легко переходят в пищу, если такую посуду использовать для еды.

Таблица 1

Для приготовления и хранения продуктов следует использовать только посуду, специально предназначенную для пищевых целей. То же самое относится к красивым пластмассовым пакетам и пластмассовой посуде. В них можно хранить и то непродолжительное время только сухие продукты.

Для выведения из организма тяжелых элементов необходимо как можно чаще употреблять в пищу молочные продукты, содержащие кальций, большое количество клетчатки, больше овощей, сухофруктов и зерновых продуктов. Тогда тяжелые металлы будут оседать в желудочно-кишечном тракте, и выводиться из организма, не всасываясь.

Библиографическая ссылка

Пестициды

Жёсткая регламентация по содержанию химических загрязнений в сельскохозяйственной продукции касается прежде всего пестицидов. Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду.

При определении допустимых концентраций пестицидов в продуктах исходят из того, что 80% их суточного поступления в организм человека происходит именно с продуктами питания. Выборочные пробы продуктов на содержание пестицидов показывают их наличие почти в 50% случаев. Поэтому контроль за содержанием пестицидов в сельскохозяйственной продукции является важным барьером по исключению негативного их влияния на здоровье человека.

Установлено, что влияние пестицидов происходит в виде общего токсического действия, а также приводит и к более отдалённым проявлениям – канцерогенным, тератогенным и другим. Наиболее эффективными и одновременно наиболее опасными для здоровья человека являются хлорорганические пестициды. Эти пестициды плохо разлагаются в грунте и воде, вызывают острые и хронические отравления с поражением печени, центральной и переферийной нервной систем, других органов. Одна из характерных особенностей хлорорганических пестицидов – способность накапливаться в пищевых цепочках до уровней, которые вызывают необратимые изменения в организмах животных и людей. С учётом этого применение этой группы пестицидов значительно ограничено, а наиболее токсичных запрещено.

Но не применять совсем сегодня пестициды нельзя – это практически единственный способ борьбы с вредителями сельского хозяйства. Широкое применение биологических методов защиты растений позволит уменьшить степень их загрязнения пестицидами. Для устранения тяжёлых последствий применения пестицидов важно прежде всего повышать культуру сельскохозяйственного производства, устранить элементарную безграмотность и невежество при применении химических веществ.

Тяжёлые металлы

Загрязнение тяжёлыми металлами атмосферы, почвы, воды является серьёзной проблемой, потому что всё больше культурных ландшафтов попадают под их воздействие, что в свою очередь сказывается как на продуктивности сельскохозяйственных культур, так и на качестве продуктов.

Источниками поступления тяжёлых металлов в почву могут быть атмосферные осадки. В осадках могут содержаться свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, хром, никель, цинк и другие элементы.

Самым большим источником тяжёлых металлов является, безусловно, промышленность. Тяжёлые металлы поступают в атмосферу в виде аэрозолей, пыли, растворы в сточных водах и с мусором. Значительное загрязнение происходит из-за транспорта и прежде всего автомобильного.

Тяжёлые металлы в минеральных удобрениях являются естественными примесями, содержащимися в агрорудах. Отдельные пестициды также содержат в своём составе тяжёлые металлы.

При выращивании сельскохозяйственной продукции на участках загрязнённых тяжёлыми металлами необходимо решать две задачи:

· во-первых, подобрать подобрать наиболее устойчивые к загрязнению культуры, способные произрастать в экстремальных условиях загрязнения;

· во-вторых, важно, чтобы в товарной части растения не концентрировались токсичные количества тяжёлых металлов.

Исследования показывают, что тяжёлых металлов больше всего содержится в корнях, затем идут стебли и листья и, наконец, семена, клубни, корнеплоды. Иногда содержание тяжёлых металлов в корнеплодах сопоставимо с их содержанием в листьях и стеблях. Это объясняется тем, что на корнеплоде имеются корни с проводящей системой, пронизывающей его толщу. Наиболее чистыми от тяжёлых металлов будут клубни, так как они не имеют проводящих пучков. Загрязнение клубня свинцом происходит в результате диффузии за счёт контакта с загрязнённой почвой. Поэтому практически весь свинец задерживается в кожуре клубня.

На загрязнённых почвах картофель и томаты дают более чистую продукцию, чем корнеплоды – морковь и редис. Поэтому при выращивании продовольственных культур на почвах, содержащих заметные количества тяжёлых металлов, следует избегать размещения на них растений, у которых в пищу используются листья (салат, шпинат, лук, щавель и т.д.), стебли и корнеплоды.

Для выращивания сельскохозяйственных культур на загрязнённых почвах осуществляют ряд профилактических мероприятий. В первую очередь проводится комплексное агрохимическое окультуривание, заключающееся в повышении содержания гумуса, нейтрализации почвенной кислотности. В дальнейшем на этих полях размещают культуры, у которых в пищу идут части растений, слабо накапливающие тяжёлые металлы (томаты, бахчевые культуры, картофель). Если по каким-либо причинам нецелесообразно комплексное окультуривание отдельных загрязненных полей, на них следует размещать технические культуры: лён, коноплю, клещевину, картофель для переработки на крахмал или спирт, сахарную свеклу для получения сахара, а также эфиро – масличные растения для получения растительных масел или сырья для парфюмерной промышленности. В отдельных случаях эти участки можно отводить под сменники овощных или кормовых культур.

Нельзя использовать загрязнённые почвы для выращивания кормовых культур, так как на корм скоту идут чаще всего те части растений и в ту фазу развития, когда в них происходит заметное накопление металлов, а соответственно и накопление вредных веществ в мясе и молоке животных.

Разумеется, на загрязнённых почвах нельзя размещать овощи, перерабатываемые на продукты детского питания (шпинат, морковь и т.д.).

С 1986 года под воздействием последствий аварии на Чернобыльской АЭС произошло загрязнение сельскохозяйственных угодий, лесов смесью продуктов ядерного распада и нейтронной активации. Основными радионуклидами, определяющими радиационный фон являются цезий – 137 и стронций – 90. Это наиболее актуально для районов, прилегающих к 30-ти километровой зоне отчуждения и районам, попавшим под радиационный след.

Наибольшую опасность для здоровья человека, как источник поступления радионуклидов, представляют продукты животного происхождения, произведённые на загрязнённых территориях. Наиболее неблагоприятными в этом отношении является скотоводство и овцеводство, а свиноводство и птицеводство, когда животные обычно содержатся в закрытых помещениях и питаются концентрированными кормами, находятся в сравнительно лучших условиях. Критическим продуктом в случае загрязнения пастбищ является молоко. С молоком в организм человека в значительных количествах могут поступать такие опасные радионуклиды как йод-131, стронций-90 и другие. Особую опасность в начальный период представляет собой йод-131, что обусловлено большим выходом его в реакциях деления урана и плутония и его высокой миграционной способностью.

В районах выпадения радионуклидов загрязнение молока может достигать 300 –400 Бк/л при допустимом уровне не более 100 Бк/л, мяса 250 – 800 Бк/кГ при допустимом уровне 200 Бк/кГ. Связано это с употреблением скотом кормов с загрязнённых угодий и пастбищ, особенно в летний период. Но наиболее загрязнённой в таких районах является продукция лесного хозяйства.

Белково-витаминные концентраты

В последние десятилетия свою лепту в экологические беды стало вносить животноводство.

В 80-х годах двадцатого столетия широкое распространение получило производство комбикормов для скота с применением белково-витаминных концентратов (БВК) или другое название паприн.

Дело в том, что основное энергопотребление организма человека происходит за счёт употребления животной пищи и, в первую очередь, мяса. Белок, жиры, углеводы из мяса, молока и яиц люди усваивают на 90–98%, а из картофеля, овощей на – 70–95%. Соответственно и для питания животных необходимо использовать полноценные корма, насыщенные белками, витаминами и иными биологически активными веществами.

Такие вещества нашли в микроорганизмах, синтезируемых на основе углеводородного сырья (продукция нефте- и газопереработки). На их основе и были созданы БВК.

Однако последние, как оказалось впоследствии не столь безобидны.

Во-первых, само их производство вызвало вспышку целого ряда заболеваний у обслуживаемого персонала таких как различные аллергии, дерматит, бронхиальная астма, а так же в некоторых случая онкологические заболевания.

Во-вторых, это заболевание животных, накопление в их организмах вредных веществ для здоровья человека.

В частности, при кормлении БВК животных, как установлено экспериментами, может возникнуть эозинофилия в слизистой оболочке кишечника (увеличение зернистых лейкоцитов в крови), развиваются гранулематозные образования (узелковые разрастания) в печени, глубокие изменения в надпочечниках и тому подобное.

Также доказано, что в БВК присутствует избыток нуклеиновых кислот в 12–15 раз больше, чем в традиционных кормах. Эти биологические полимеры, как известно, обеспечивают хранение и передачу наследственной информации, таким образом оказывают воздействие на генетический код скота, птицы, а соответственно и на человека. В нуклеиновых кислотах, содержащихся в БВК, основная составляющая – рибонуклеиновая кислота (РНК). У людей она вызывает повышенное накопление мочевой кислоты в крови и моче, а соли последней быстро откладываются в организме. Поэтому употребление в пищу продукции животноводства с высоким содержанием РНК может вызвать серьёзные осложнения здоровья.

Передозировка в меню животных БВК ведёт к накоплению жира в печени, увеличению холестерина, а его избыток приводит к нарушениям обмена веществ.

В связи с этим установлены пределы внесения паприна в корм для скота – 20%, а для птицы –10–15%, хотя зачастую это делается «на глазок».

Науке ещё предстоит «докопаться» до оставшихся неясными свойств БВК. А поэтому, только строгое выполнение рекомендованных норм БВК в корме животных вместе с другими сбалансированными компонентами позволят избежать угрозы для здоровья человека.