Тяжелые металлы и мышьяк

Свинец –один из самых распространенных и опас­ных токсикантов, особенно для детей. Ис­точники загрязнений – выбросы предприя­тий, производящих свинец, энергетические установки, работающие на угле и жидком топливе, а также двигатели внутреннего сгорания, работающие на топливе с присад­ками, содержащими свинец. Накопление свинца происходит в воде, атмосфере, в ра­стениях, мясе сельскохозяйственных жи­вотных, особенно вблизи промышленных центров и автомагистралей. Механизм ток­сичного действия свинца обусловлен бло­кированием SH-rpynn жизненно важных ферментов. Свинец проникает в нервные и мышечные ткани, образует соединения с молочной кислотой и фтором, которые со­здают клеточный барьер для поступления ионов кальция. В результате развиваются парезы и параличи, служащие признаками интоксикации свинцом. Свинец нарушает синтез гемоглобина, нуклеиновых кислот, протеинов и гормонов, может вызывать ги­бель эритроцитов, в результате чего разви­вается анемия. Токсикант попадает в орга­низм через легкие и желудок. ДСД, по дан­ным ФАО и ВОЗ, составляет не более 0,007 мг/кг, ДУ в зависимости от вида про­дукции колеблется от 0,02 до 10 мг/кг.

Ртуть – один из самых опасных и вы­сокотоксичных элементов, обладающих способностью накапливаться в организме. Миграция ртути в окружающей среде осуществляется за счет переноса ее паров от наземных источников в Мировой океан и циркуляции метилпроизводных соедине­ний ртути, образуемых в процессе жизнеде­ятельности бактерий, обитающих в почве и в донных отложениях водоемов. Ртуть взаи­модействует с SH-группами белков, нару­шает обмен аскорбиновой кислоты, токо­феролов, белков, минеральных веществ. ДСД ртути 0,0007 мг/кг, ДУ от 0,0005 до 1,0 мг/кг. Наиболее высокое содержание ртути отмечается в рыбе и рыбопродуктах, например в пресноводной хищной рыбе 0,6 мг/кг, в тунце, меч-рыбе и белуге 1 мг/кг.

Кадмий в больших дозах оказывает силь­ное токсическое действие, особенно на почки, нервную систему, легкие, костные ткани. Доза в 30-40 мг может вызвать ле­тальный исход. Кадмий является антагони­стом металлов, входящих в состав молекул ферментов (цинка, кобальта, селена и др.), и ингибирует их активность; блокирует SH-группы белков. Около 80 % кадмия попада­ет в организм с пищей и 20 % – из атмос­феры и при курении. В продукты питания попадает с фосфатными удобрениями, на­возом, при использовании некоторых антигельминтных и антисептических ветеринар­ных препаратов. ДСД кадмия 1 мг/кг, ДУ от 0,001 до 2,0 мг/кг (в моллюсках и ракооб­разных).

Медь в отличие от ртути и мышьяка иг­рает важную роль в организме человека. Этот элемент входит в состав целого ряда ферментных систем; его дефицит приводит к заболеваниям, в том числе анемии, замед­лению процессов роста и др. При избытке меди нарушаются механизмы адаптации, высокие концентрации могут вызывать по­ражение легких. Основные источники — промышленные выбросы, передозировка химических средств защиты растений, пе­реход ионов меди в пищу из посуды и тары. В настоящее время нормируется для животных жиров и коровьего масла. ДУ 0,4 мг/кг.

Цинк необходим для нормального обме­на веществ организма, входит в состав 80 ферментов. При его недостатке происходят замедление роста, нарушение обоняния, восприятия вкуса, функции половых орга­нов и др. Избыток металла вызывает инток­сикации – тошноту, рвоту, боли в желудке, диарею. Загрязнение продуктов питания происходит от выбросов промышленных предприятий, оцинкованной железной по­суды или тары, при нарушении правил ис­пользования пестицидов. ДУ нормируется только для пектина – 25 мг/кг.

Олово нормируется для консервов в сборной жестяной таре, которая является потенциальным источником загрязнений. ДУ 200 мг/кг. Токсичная доза олова (300-500 мг/кг) вызывает симптомы острого га­стрита. Хром необходим для поддержания нормального уровня глюкозы в организме, но его избыток приводит к поражению по­чек, печени. Большие дозы могут вызывать острые отравления с летальным исходом. Для консервов в хромированной таре ДУ 0,5 мг/кг. Профилактические меры пре­дупреждения отравления – покрытие внутренней поверхности тары стойкими лаками и полимерными материалами, строгое соблюдение сроков хранения кон­сервов.

Железо активно участвует в обмене ве­ществ в организме человека, однако его из­быток может оказывать токсическое дей­ствие. Загрязнение пищевых продуктов происходит при контакте с металлическим оборудованием, тарой. Для пищевых жиров и масла коровьего ДУ 1,5 мг/кг.

Никель поступает в продукты питания из сырья животного и растительного проис­хождения, а также при контакте продуктов с оборудованием. Избыток никеля может вызывать онкологические заболевания и за­болевания кожи. ДУ установлены для про­дуктов с гидрогенизированными жирами (0,7 мг/кг) и сахароспиртов (2,0 мг/кг).

Мышьяк содержится во всех объектах биосферы, особенно в морской воде, мо­репродуктах. Мышьяк может вызывать хро­нические (признаки — потеря аппетита, же­лудочно-кишечные расстройства, конъюн­ктивит, болезни кожи) и острые отравле­ния; разовая доза 30 мг смертельна для человека. В организме накапливается в ос­новном в волосах, ногтях и коже. Мышьяк блокирует SH-группы ферментов, отвечаю­щих за тканевое дыхание, деление клеток и другие жизненно важные процессы. В пи­щевые продукты попадает в основном из ядохимикатов, использующихся в сельском хозяйстве. ДСД около 3 мг/кг, ДУ в зависи­мости от вида продукта от 0,05 до 5 мг/кг.

Пестициды – химические вещества, при­меняемые в сельском хозяйстве для защиты растений от заболеваний, вредителей и сор­ных растений, а также в качестве дефолиан­тов, десикантов и регуляторов роста. Пес­тициды подразделяют на хлор-, ртуть- и фосфорорганические соединения, медьсо­держащие фунгициды и др. Пестициды подразделяют по силе действия ядовитых веществ с учетом среднелетальной (ЛД₅о в мг на 1 кг массы тела) и пороговой (вызывающей минимальные нарушения) доз при однократном поступлении и разных спосо­бах попадания в организм (через кожу, лег­кие, желудочно-кишечный тракт). По спо­собности накапливаться в организме, т.е. по кумулятивным свойствам, их подразде­ляют на четыре группы: вещества, обладаю­щие сверхкумуляцией, выраженной, уме­ренной и слабовыраженной кумуляцией.

СанПиН 2.3.2.1078-01 предусматривает обязательное проведение контроля за со­держанием остаточного количества двух наиболее опасных хлорорганических пести­цидов: гексахлорциклогексана (ГХЦГ) и его изомеров и ДЦТ иего метаболитов. Эти пе­стициды обладают высокой степенью кумулятивности и могут более 10 лет сохранять­ся в почве и передаваться по всем звеньям пищевых цепей. ДДТ обладает тератоген­ным и мутагенным действием, ГХЦГ– канцерогенными свойствами. Контролю подлежат все виды продуктов, участвующие в цепи переноса пестицидов: растительное и животное сырье, рыба и морепродукты, а также продукты их переработки.

В сельском хозяйстве при выращивании зерновых культур используют пестициды хлорорганической группы – гексахлорбензол, гербициды группы 2,4-Д (кислота, ее соли и эфиры), для протравливания семян (для борьбы с бактериальными и грибными заболеваниями) – ртутьорганические пес­тициды. В связи с этим проводится конт­роль за указанными соединениями в зерно­вых культурах, семенах бобовых и пшенич­ной муке. ДУ гексахлорбензола для продо­вольственного зерна и пшеничной муки 0,01 мг/кг; наличие ртутьорганических пес­тицидов и гербицидов группы 2,4-Д во всех перечисленных выше продуктах не допус­кается. Учитывая высокую степень токсич­ности и устойчивость гербицидов, а также возможность их попадания в водоемы, про­водится обязательный контроль гербицидов группы 2,4-Д в живой, охлажденной, моро­женой рыбе и в некоторых продуктах из нее ДУ пестицидов колеблется в широких пре­делах в зависимости от вида продуктов.

Микотоксины – ядовитые соединения, которые выделяются в процессе метаболиз­ма (жизнедеятельности) плесневых грибов в окружающую среду, в том числе пищевые продукты или корма. Заболевания, вызыва­емые микотоксинами, у людей и животных называют микотоксикозами.

Несвоевременная уборка зерновых, на­рушение режимов технологической обра­ботки, хранения, транспортирования и реа­лизации пищевых продуктов и кормов мо­гут привести к развитию микроскопических плесневых грибов и накоплению в них микотоксинов. При температуре 20…30°С и высокой относительной влажности воздуха плесневые грибы активно развиваются на многих пищевых продуктах. Более 70% этих плесеней могут вырабатывать мико­токсины. В настоящее время известно бо­лее 120 видов микотоксинов. Большинство из них обладают высокой степенью кумулятивности, термостабильны и сохраняют токсичность при технологической обработ­ке сырья и продуктов.

В настоящее время разработаны методы контроля и установлен обязательный мони­торинг для шести наиболее распространен­ных микотоксинов для продуктов, в кото­рых наиболее вероятно их присутствие. Грибы Aspergillus flavus и A. parasiticus про­дуцируют афлатоксины B₁, B₂, G₁,G₂, M₁ и M₂, из которых наиболее распространены и опасны В₁ и М₁ Присутствие плесени на продукте не является доказательством на­личия афлатоксина и, наоборот, отсутствие видимого глазом роста плесени не означает отсутствие афлатоксина. Афлатоксины ока­зывают гепатотоксическое, гепатоканцерогенное, мутагенное, тератогенное и иммунодепрессивнос действие.

Источниками афлатоксина В₁ чаще все­го бывают орехи (особенно арахис), зерно­вые, бобовые, семена масличных, какао-бобы, а также продукты их переработки, в том числе сахаристые кондитерские изде­лия. ДУ афлатоксина В₁ составляет от 0,0005 до 0,7 мг/кг; ЛД₅₀-2мг/кг. Афлатоксин М₁ менее токсичный, обнаружен в молоке и молочных продуктах (при развитии плесеней на кормах токсин переходит в молоко), ДУ 0,0005 мг/кг.

В зерновых культурах и продуктах их переработки (крупа, мука, хлеб, хлебобулоч­ные, сухарные и бараночные изделия, муч­ные кондитерские изделия) нормируется содержание следующих токсинов: дезоксиниваленол (ДОН)-ДУ 0,7-1 мг/кг; Т-2 токсин –ДУ 0,1 мг/кг, зеараленон – ДУ 0,2-1,0 мг/кг. ДОН и Т-2 токсины относят­ся к трихотеценовым токсинам, так как их молекулы содержат ядро трихотецена; они продуцируются грибами родов Fusarium, Trichodcrma, Myrothecium и др.; оказывают нейротоксическое, лейкопеническое, им-мунодепрессивное, дермотоксическое, те­ратогенное и другие виды воздействия. Зеа­раленон вырабатывается грибами Fusarium graminearum, F. moniliforme, F. tricinctum, вызывает эстрогенный синдром, обладает тератогенным действием.

Патулин –продукт обмена грибов Pcnicillium expansurn, P. patulum, P. urticae, развивающихся на свежих и переработан­ных плодоовощных продуктах, и Byssochlamis nivea — термоустойчивого гри­ба, выделенного из фруктовых соков. Пату­лин обладает канцерогенными и мутаген­ными свойствами. ДУ 0,05 мг/кг устанавли­вается для овощных и плодово-ягодных консервов, соков, напитков, джемов, варе­нья и т.п.

Нитраты, нитриты и нитрозоамины. Нит­раты – естественные компоненты расти­тельных продуктов питания. Однако при нарушении внесения доз азотистых удобре­ний или при неблагоприятных условиях выращивания в продукции растениеводства накапливается избыточное количество нит­ратов. ДСД нитратов 5 мг/кг.

Избыточное содержание нитратов ока­зывает иммунодепрессивное действие, од­нако основную опасность нитраты пред­ставляют как предшественники нитритов, которые образуются из нитратов при учас­тии фермента нитратредуктазы. Фермента­тивное превращение может происходить как вне организма при участии нитратре­дуктазы микроорганизмов или собственных ферментов; имеющихся в продуктах, так и под действием ферментов бактерий, нахо­дящихся в полости рта и в пищеваритель­ном тракте.

Нитриты используют в посолочных сме­сях и в качестве консервантов при произ­водстве многих мясопродуктов, колбас, со­сисок, рыбы, сыров и др. Они реагируют с вторичными аминами и превращаются в канцерогенные соединения – нитрозоами­ны, а также реагируют с гемоглобином (Fe³⁺), образуя метгемоглобин (Fe²⁺). При этом снижается способность крови перено­сить кислород и при сильном отравлении возможен летальный исход. Особенно опасны нитриты для грудных детей, так как у них в красных кровяных тельцах от­сутствует фермент, который у взрослого человека способен частично переводить метгемоглобин в гемоглобин. Нитриты взаимодействуют со многими витаминами (аскорбиновой и фолиевой кислотами, рутином и др.) и инактивируют их.

Наибольшую опасность представляет способность нитритионов участвовать в реакциях нитрозирования с образованием нитрозоаминов, оказывающих канцероген­ное, мутагенное и тератогенное воздей­ствие. Существует много типов нитрозосоединений, механизм их действия различен. Содержание нитрозоаминов нормируется для мяса, птицы, рыбы, продуктов их пере­работки, мясорастительных и рыбных кон­сервов, зерновых, животных жиров, пива, вина и других алкогольных напитков. ДУ для суммы НДМА (нитрозодиметиламина) и НДЭА (нитрозодиэтиламина) составляет 0,002 мг/кг для мяса и мясопродуктов; 0,003 мк/кг – для рыбы и рыбных продук­тов, пива; 0,004 мг/кг – для копченых про­дуктов.

Содержание нитратов контролируется в свежих, завороженных, сушеных, консер­вированных плодах, овощах, ягодах, в мя­сорастительных консервах, в варенье, дже­мах, соках, напитках и др. ДУ установлен в зависимости от вида продукта.

Антибиотики (АБ) широко используют в животноводстве и птицеводстве с целью профилактики и лечения эпизоотических заболеваний, ускорения откорма, консерва­ции кормов и т. д. Около половины произ­водимых в мире антибиотиков применяется в животноводстве. Они способны перехо­дить в ткани животных и накапливаться в мясе, молоке, яйцах и других продуктах жи­вотноводства. Поэтому не разрешается ис­пользовать в сельском хозяйстве и пищевой промышленности АБ медицинского назна­чения. АБ могут оказывать сенсибилизиру­ющее действие, приводить к изменению со­става полезной микрофлоры кишечника, вырабатывать лекарственную устойчивость организма. В связи с этим осуществляется обязательный контроль за содержанием АБ в продуктах, имеющих потенциальную опасность. Не допускается наличие левомицетина и АБ тетрациклиновой группы. Кроме того, в мясе, субпродуктах, птице и продуктах их переработки не допускается содержание гризина и бацитрацина; в яй­цах и продуктах их переработки – стрепто­мицина и бацитрацина;в молоке и продук­тах его переработки — стрептомицина и пе­нициллина.

Радионуклиды контролируют во всех видах пищевых продуктов и в сырье. Радио­активное излучение считается одним из наиболее экологически неблагоприятных факторов в связи с тем, что у организма человека не существует соответствующих защитных механизмов. Радиационный фон Земли за последние десятилетия резко воз­рос за счет увеличения количества искусст­венных радионуклидов, образовавшихся в результате человеческой деятельности.

Степень поражения зависит от источни­ка облучения, величины поглощенной дозы и времени воздействия. Облучение дозами, превышающими допустимый уровень, вы­зывает мутагенный и канцерогенный эф­фекты. Большую опасность представляет пролонгированное хроническое облучение, которое создает риск отдаленного эффекта с непредсказуемыми последствиями. Такую опасность несут в себе продукты питания, содержащие повышенные дозы радионук­лидов. Особенно это относится к долгоживущим радионуклидам, которые способны мигрировать по пищевым цепям, накапли­ваться в органах и тканях,' подвергать хро­ническому облучению костный мозг, кост­ную и другие ткани, кровь и создавать риск развития злокачественных новообразова­ний и генетических нарушений.

Для питьевой воды бутилированной и воды минеральной нормируется показатель общая а-радиоактивность (0,1 Бг/л) и об­щая β-радиоактивность (1,0 Бг/л). При рас­паде радиоактивных элементов образуются разные виды ионизирующих излучений. α-излучение – поток положительно заря­женных частиц, скорость которых около 20000 км/с; β-излучение – поток отрица­тельно заряженных частиц, движущихся со скоростью света.

В продуктах питания нормируется ДУ для цезия-137 и стронция-90. Цезий-137 попадает в организм человека в основном с продуктами питания, примерно 80 % его откладывается в мышечных тканях внут­ренних органов, биологический период полувыведения (БПП) составляет в сред­нем 100 сут; период полураспада (ППР) – 30 лет. Стронций-90 поступает в организм через желудочно-кишечный тракт и на­капливается в основном в костных тканях, БПП от 90 до 150 сут., ППР 28 лет.

В продуктах питания животного проис­хождения радионуклидов накапливается на 2-4 порядка меньше, чем в продукции рас­тениеводства. ДУ для Цезия-137 составляет 50-2500 Бк/кг, для стронция-90 – 25-250 Бк/кг. Установлено, что обогащение ра­циона питания рыбой, кальцием, калием, фтором, ламинарией, пищевыми волокна­ми и пектиновыми веществами способству­ет выведению указанных веществ из орга­низма.