Хімічне та радіоактивне забруднення харчових продуктів

Спектр шкідливого впливу пестицидів, особливо хлорорганічних, на здоров'я людини дуже широкий: від гострого отруєння до мутагенної їх активності.

Ступінь токсичності пестицидів визначається ступенем легкості проникнення через шкіру, здатністю до накопичення в організмі (кумуляції), ступенем і швидкістю знешкодження і виділення з організму.

Пестициди за ступенем токсичності поділяють на:

- особливо токсичні – ЛД50 до 50 мг/кг,

- високотоксичні – ЛД50 до 50–200 мг/кг,

- середньотоксичні – ЛД50 200–1000 мг/кг,

- малотоксичні – ЛД50 більше 1000 мг/кг.

Значна частина пестицидів здатна до кумуляції(накопичення). Існує два типикумуляції: матеріальна (характеризується накопиченням в організмі токсичних речовини та їхніх метаболітів) і функційна (супроводжується накопиченням патологічних ефектів).

Пестициди – одна з причин вимирання видів рослин і тварин у природі. Будучи чинником відбору, вони мають здатністю ушкоджувати генетичний апарат клітини і викликати мутації. Навіть невеликі еволюційні зсуви призводять врешті-решт до зміни в генетичній системі організму, а потім і до зміни поведінки, що може вплинути на подальший хід еволюції. Відомо, що ДДТ порушує чисельність популяцій деяких мікроорганізмів, а це може призводити до змін видової різноманітності угруповань і розривів харчових ланцюгів.

Організація з захисту навколишнього середовища допускає, що з 320 пестицидів, дозволених до вживання в агрономії, щонайменше, 66 – передбачувані канцерогени.

Оцінка рівня забруднення харчових продуктів пестицидами. Максимально допустимі рівні вмісту пестицидів в деяких рослинних і тваринних харчових продуктах наведені в «Медико-біологічних вимогах і санітарних нормах якості продовольчої сировини і харчових продуктів», затверджених 1.08.89 № 5061-89. Особливо суворий контроль повинен бути за вмістом пестицидів в продуктах, призначених для дитячого і дієтичного харчування.

Нітрати, нітрити та нітрозаміни в продуктах харчування. Нітрати – це солі нітратної кислоти; найбільш поширеними є нітрат натрію (NaNO₃), нітрат калію (KNO₃), нітрат кальцію (CaNO₃) та нітрат амонію (NH₄NO₃).

Нітратний та амонійний нітроген є основним джерелом нітратного живлення рослин. Надходження їх є необхідним процесом нітратного метаболізму. В сільськогосподарському виробництві нітратне живлення рослин регулюють застосуванням нітратних добрив. Використання мінеральних добрив веде до нагромадження в продуктах харчування нітратів, нітритів і нітрозамінів.

Нітрати самі по собі не мають вираженої токсичності, проте небезпечним є надходження в організм надмірної кількості їх. Одноразовий прийом 1-4 г нітратів викликає у людей гостре отруєння, а доза 8-14 г може виявитися смертельною. Прийнята ГДК для нітритів – 1 мг/л – встановлена за токсикологічними критеріями без урахування канцерогенного ефекту. У зв'язку з цим в літературі висловлюється думка, що необхідно зменшити існуючі ГДК до 0,01 мг/л. Відомо, що нітрати з тонкої кишки швидко потрапляють у кров і відновляються в нітрити. Чим більше утворюється нітритів, тим сильнішою є токсична дія. Хімізм та механізм токсичної дії полягає у кисневому голодуванні, що розвивається внаслідок взаємодії нітритів з оксигемоглобіном та утворення метгемоглобіну, який не може зв’язувати та переносити до тканин кисень.

Важкі отруєння відзначаються у випадках, коли вміст нітратів у харчових продуктах, воді, напоях становить 1200 мг і більше на 1 л або на 1 кг. Перша допомога полягає у промиванні шлунка, швидкому введенні в організм метиленового синього.

Нітрити — це солі нітритної кислоти, що утворюються з нітратів. Особливо інтенсивно процес утворення нітритів відбувається при надмірному вмісті нітратів у продуктах харчування рослинного походження. Нітрити сприяють розвиткові диспепсії у дітей, вони небезпечні для людей, що хворіють на дизбактеріоз, хвороби дихальної та серцево-судинної системи. Нітрити викликають утворення в організмі метагемоглобінанемії, зменшують вміст вітамінів в організмі, знижують стійкість організму до онкогенних чинників. Надлишкові нітрити в організмі беруть участь в утворенні більш складних сполук, а саме нітрозамінів, що мають канцерогенні властивості.

Нітрозаміни належать до речовин, що характеризуються наявністю нітрозогрупи у сполуці з атомом нітрогену.

Основними джерелами надходження нітратів і нітритів в організм людини є, передусім, рослинні продукти і питна вода. І оскільки нітрати є нормальним продуктом обміну нітрогену в рослинах, їхній вміст в продуктах рослинного походження залежить від:

- індивідуальних особливостей рослин: існують так звані рослини «накопичувачі» нітратів, це, передусім, листкові овочі (салат, шпинат, ревінь, петрушка, щавель), а також коренеплоди (редиска, буряк);

- ступеня зрілості плодів: нестиглі овочі, картопля, а також овочі ранніх строків дозрівання можуть містити нітратів більше, ніж ті, що досягли нормальної збиральної стиглості;

- зростаючого і часто безконтрольного використання нітратних добрив (неправильне дозування і терміни внесення);

- використання деяких гербіцидів і дефіцит молібдену в ґрунті порушують обмін речовин в рослинах, що призводить до накопичення нітратів.

Нітрати в межах різних частин рослини розподіляються нерівномірно. Більше їх в стеблі, черешках і головних жилках листків, а особливо в центральній частині коренеплоду. Нітратів накопичується менше в бутонах, квітках, плодах і насінні. Це характерно для помідорів, кабачків, кукурудзи, зеленого горошку. В зовнішніх листках капусти нітратів в 2 рази більше, ніж в центральній частині головки. При видаленні з плоду огірка шкірки, вміст нітратів зменшується в 2 рази.

Крім рослин, джерелами нітратів і нітритів для людини є м'ясні продукти, а також ковбаси, риба, сири, в які додають нітрит натрію або калію. Нітрити використовуються як консервант і для збереження забарвлення м'ясопродуктів, що істотно покращує зовнішній вигляд і товарні якості м'ясопродуктів.

Найменше нітрозамінів міститься в зернівках пшениці, тоді як в коренеплодах їхній вміст дуже високий. В овочах (картопля, помідори, цибуля, перець), а також у винограді і динях, що не зазнавали технологічної обробки і містили відносно малу кількість нітритів, нітрозаміни практично відсутні. Найбільша кількість нітрозамінів в буряці і чорній редьці (0,7–1,5 мкг/кг), в яких вміст нітритів і нітратів може складати відповідно 4370 і 360 мкг/кг. За умов тривалого зберігання продуктів рослинного походження концентрація нітрозамінів зростає.

З рослинних продуктів нітрозаміни зустрічаються в основному в солоно-маринованих виробах, а з напоїв – в пиві, де сумарний вміст їх може досягати 12 мкг/л. З молочних продуктів нітрозаміни знайдені головним чином в сирах (до 10 мкг/кг), якщо для годування сільськогосподарських тварин (корів) використовують корми з пасовищ, де вносили нітратні добрива. Найбільше нітрозамінів міститься в копчених м'ясних виробах, ковбасах, виготовлених з додаванням нітритів, – до 80 мкг/кг, в солоній і копченій рибі – до 110 мкг/кг. В свіжому м'ясі і рибі нітрозаміни відсутні або виявляються лише сліди їх – менше 1 мкг/кг. При смаженні м'яса на відкритому полум'ї білки взаємодіють з жирами з утворенням нітрозамінів.

Відомо, що нейтралізація нітритів аскорбіновою кислотою дозволяє гальмувати утворення нітрозосполук в організмі людини. Тому, перед вживанням високонітратної їжі (капусти, огірків, ковбаси) можна прийняти аскорбінову кислоту або випити фруктовий сік. При варінні і тушкуванні нітрозаміни видаляються переважно з парою, тому в процесі приготування капусти, буряка, кабачків не потрібно накривати їх кришкою.

Слід також зазначити, що очищення бульб картоплі призводить до різкого (більш ніж в 2 рази) зменшення вмісту нітратів, тобто покрови бульб є певним бар'єром для переходу нітратів у воду. У томатному сокові, що піддається термічній обробці, кількість нітратів зменшується в 2 рази. До соку моркви з коренеплодів переходить близько 44% нітратів від загальної кількості їх в сировині. У буряка майже 80% їх також переходить до соку. При виробництві сухих вин нітрати переходять в сік. Одержані вина можуть містити від 1 до 47,8 мкг/л нітратного нітрогену. Відомо, що концентрація нітратів вище 8 мкг/л істотно позначається на смакових якостях продукту, він набуває терпкого, кислувато-солоного смаку. Свіжоприготовані соки можуть стати небезпечними для здоров'я, якщо тривалий час не піддаються подальшій обробці унаслідок швидкого переходу нітратів в нітрити. В процесі висушування продукту або упарювання рідини часто відбувається збільшення кількості нітратів.

Забруднення харчових продуктів важкими металами

Метали, густина (питома вага) яких більша 5 г/см³ чи атомна маса більше 50 одиниць, називають важкими.

За ступенем небезпеки важкі метали поділяютьна три класи:

І клас – особливо токсичні – кадмій, арсен (миш’як), плюмбум (свинець), ртуть, селен, цинк;

ІІ клас – токсичні – купрум (мідь), молібден, кобальт, нікель, сурма;

ІІІ клас – слабко-токсичні – манган (марганець), хром, стронцій, ванадій, вольфрам.

Плюмбум і кадмій виявляють канцерогенні властивості.

Згідно з рішеннями комісії ВООЗ ртуть, кадмій, плюмбум, арсен, купрум, стронцій, цинк, ферум (залізо) включені до переліку металів, вміст яких контролюється у міжнародній торгівлі. У країнах СНД контролю підлягають ще й сурма, нікель, хром, алюміній, фтор, йод.

Важкі метали в повітря потрапляють при спалюванні різних складних речовин, до складу яких вони входять (наприклад при викидах газів автомобілями, тепловими електростанціями, заводами) і можуть осідати на поверхню рослин. Важкі метали, що надходять з атмосферними викидами, також накопичуються в поверхневих шарах ґрунту і потрапляють у продукцію рослинництва.

Забруднення ґрунтів важкими металами відбувається і при внесенні добрив та пестицидів у надмірних кількостях, адже відомо, що лише в Україні з мінеральними добривами в ґрунт потрапляло щороку до 2,2 тис. т цинку , 1,4 тис. т хрому, по 400 т кадмію і кобальту, 200 т купруму, 180 т плюмбуму тощо.

Фізіологічно кислі мінеральні добрива, підкислюють ґрунт, мобілізують важкі метали, переводять їх у доступну для рослин форму. При одноразовому внесенні і рівномірному розподілі мінеральних добрив вміст токсичних елементів у поверхневому шарі ґрунту суттєво не змінюється, однак систематичне внесення мінеральних добрив в підвищених дозах у сівозміни може призвести до перевищення допустимого вмісту деяких токсичних елементів у ґрунті.

Таким чином, накопичення надлишку важких металів в продуктах харчування рослинного походження відбувається за рахунок поверхневого забруднення і надходження з ґрунту. Важкі метали, що накопичилися на поверхні рослин, відіграють незначну роль в забрудненні рослинної їжі людини, однак значно забруднюють корми для тварин, що негативно позначається на якості продуктів харчування тваринного походження.

Накопичення хімічних елементів у внутрішніх органах людини призводить до розвитку різних захворювань. В значних кількостях в організмі людини нагромаджуються кадмій, хром – в нирках; мідь – в шлунково-кишковому тракті; ртуть – в центральній нервовій системі; цинк – в шлунку, руховому апараті; миш’як – в нирках, печінці, легенях, серцево-судинній системі; селен – в кишечнику, печінці, нирках; берилій – в органах кровотворення, нервовій системі. Найбільшу небезпеку серед всіх перерахованих елементів становлять ртуть, плюмбум і кадмій. І навіть якщо важкі метали не є основною причиною певних захворювань, вони, разом з іншими токсинами, можуть бути супутнім чинником, що викликає ефекти, що призводять до розладу імунної системи індивіда. Спровокована металами імунна недостатність може просто давати можливість одному з вірусів залишитися активним або неконтрольованим. Кір, віруси-невидимки, герпес або інший вірус, так само як і дріжджі одержують міцного союзника в особі важких металів. Більш того, це може примусити імунну систему спрямувати свої зусилля у помилкове русло. Отруєна токсинами ртуті імунна система може спровокувати боротьбу проти ні в чому неповинних пилку, пилу або продуктів харчування у формі сильної алергії, ігноруючи при цьому хвороботворні організми, з якими їй слід було би вести боротьбу.

Для більшості продуктів харчування встановлені ГДК важких елементів, до дитячих і дієтичних продуктів пред'являються жорсткіші вимоги.

Радіоактивне забруднення харчових продуктів. Радіонукліди природного походження (³H, ⁷Be, ¹⁴C, ²²Na, ²⁴Na, ⁴⁰K, ²³⁸U, ²³²Th) постійно присутні у всіх об’єктах неживої і живої природи, починаючи з моменту утворення нашої планети. При цьому радіаційний фон в різних регіонах Землі може відрізнятися в 10 і більше разів.

У результаті виробничої діяльності людини, пов’язаної з видобутком корисних копалин, спалюванням органічного палива, створенням мінеральних добрив тощо, відбулося збагачення атмосфери природними радіонуклідами, причому природний радіаційний фон постійно змінюється.

З моменту оволодіння людиною ядерною енергією в біосферу почали надходити штучні радіонукліди, що утворюються під час ядерних вибухів та аварій на атомних електростанціях, при виробництві ядерного палива і випробуваннях ядерної зброї. Серед радіонуклідів 8 складають основну дозу внутрішнього опромінювання населення: ¹⁴C, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ⁸⁹Sr, ¹⁰⁶Ru, ¹⁴⁴Ce, ¹³¹J, ⁹⁵Zr. Радіоактивні йод, цезій і стронцій розчинні у воді і можуть брати участь в харчовому ланцюгу людини.

У середньому понад 5/6 річної еквівалентної дози, що її одержує населення, становить природна радіація переважно внаслідок внутрішнього опромінення, а решту – через зовнішнє опромінення.

Опромінювання порушує хімічні, біохімічні процеси, що відбуваються в клітинах; руйнує клітинні мембрани.

При опромінюванні в організмі спостерігається зниження загального вмісту ліпідів, їх перерозподіл між різними тканинами зі збільшенням рівня в крові і печінці. Крім того, спостерігається пригноблення низки антиоксидантів, що в свою чергу сприяє утворенню токсичних гідроперекисів.

Основним джерелом високого накопичення радіонуклідів в організмі людей, що проживають на радіоактивно забрудненій території, є споживання місцевих продуктів харчування рослинного і тваринного походження (м’ясо і молоко), що містять цезій-137 вище за допустимі рівні.

Найважливішим чинником запобігання накопиченню радіонуклідів в організмі людей є вживання в їжу певних продуктів і їх окремих компонентів. Встановлено, що збагачення раціону рибою, кальцієм, фтором, вітамінами А, Е, С, які є антиоксидантами, а також незасвоюваними вуглеводами (пектин) сприяє зниженню ризику онкологічних захворювань.

Основними каналами виведення радіонуклідів з організму є шлунково-кишковий тракт, нирки, у лактуючих організмів – молочні залози.

Для осіб, що проживають на забруднених радіонуклідами територіях, доцільно включати в раціон харчування продукти з підвищеним вмістом білків, продуктів і харчових добавок, що містять пектини і харчові волокна, лакто- і біфідобактерії. Раціон необхідно збагатити кальцієм і калієм та доповнювати спеціальними вітамінно-мінеральними харчовими добавками.

Маючи адекватну інформацію про радіаційну ситуацію, про радіаційну гігієну і способи захисту, населення здатне захистити себе від значної частки радіації. Для цього необхідно знати які культури і як накопичують радіонукліди, а також бути обізнаним про шляхи зниження вмісту радіонуклідів в продуктах харчування.

За ступенем накопичення радіонуклідів овочеві культури розташовуються в наступному зростаючому порядку: капуста, огірки, кабачок, помідори, цибуля, перець солодкий, часник, салат, картопля, морква, буряк, редька, редиска, горох, боби, квасоля, щавель. З плодово-ягідних культур більшою мірою схильні до радіоактивного забруднення червона і чорна смородина, агрус, у меншій мірі – суниця садова, полуниця, малина, яблука, груші, вишня, слива, черешня.

У вареному м’ясі (яловичина, свинина, баранина тощо) залишається 40% радіонуклідів від тих, що містилися у свіжому. В бульйоні залишається до 60% від кількості цезію-137, що містилася у свіжому м'ясі.

Солі радіоактивного цезію мають тенденцію залишатися у водній фазі, тому переробка молока є ефективним способом зниження вмісту радіонуклідів в кінцевих молочних продуктах. Дослідженнями встановлено, що радіонукліди цезію і стронцію не пов’язані з жировою фазою молока, тому переробка молока на жирні молочні продукти (вершки, масло) істотно знижує надходження радіонуклідів в харчовий ланцюжок.

Картоплю звільняють від радіонуклідів вимочуванням упродовж 3-4 годин в злегка підсоленій воді, при цьому виводиться до 40% радіонуклідів. Тушкування обчищеної морквини знижує вміст в ній цезію-137 на 50%, обчищеного буряка до 30%, а помідорів – до 50%.

Консервація знижує вміст цезію-137 в шпинаті і капусті до 20%; очищення, миття та кип'ятіння цибулі – до 50%. Соління, маринування огірків знижує вміст цезію-137 до 15%, консервація – до 6% від початкового вмісту їх.

Основна частина радіоактивних елементів з грибів може бути виведена при варінні їх в 2% розчині солі (до 20%); при вимочуванні як свіжих, так і сушених грибів в такому ж сольовому розчині – до 10-20%, при обварюванні кип'ятком – до 10-40%.

Помел зерна пшениці в білу муку знижує вміст цезію-137 до 20–80% від початкового вмісту їх, в темну муку – до 5-10% (а стронцію-90 – до 10-20%), в манну крупу – до 15-50%.