При оценке безопасности пищевой продукции базисными регламентами являются предельно допустимая концентрация (далее ПДК), допустимая суточная доза (далее ДСД), допустимое суточное потребление (далее ДСП) веществ, содержащихся в пище.
ПДК ксенобиотика в продуктах питания измеряется в миллиграммах на килограмм продукта (мг/кг) и указывает на то что, более высокая его концентрация несёт опасность для организма человека.
ДСД ксенобиотика - максимальная доза (в мг на 1 кг веса человека) ксенобиотика, ежедневное пероральное поступление которой на протяжении всей жизни безвредно, т.е. не оказывает неблагоприятного воздействия на жизнедеятельность, здоровье настоящего и будущих поколений.
ДСП ксенобиотика - максимально возможное для потребления количество ксенобиотика для конкретного человека в сутки (в мг в сутки). Определяется умножением допустимой суточной дозы на массу человека в килограммах. Поэтому ДСП ксенобиотика индивидуально для каждого конкретного человека, и очевидно, что для детей этот показатель значительно ниже, чем для взрослых.
Наиболее распространённая в современной науке классификация загрязнителей продовольственного сырья и продуктов питания сводится к следующим группам:
) химические элементы (ртуть, свинец, кадмий, др.);
) радионуклиды;
) пестициды;
) нитраты, нитриты и нитрозосоединения;
) вещества, применяемые в животноводстве;
) полициклические ароматические и хлорсодержащие углеводороды;
) диоксины и диоксинподобные вещества;
) метаболиты микроорганизмов.
Основные источники загрязнения продовольственного сырья и продуктов питания.
Атмосферный воздух, почва, воды, загрязнённые отходами жизнедеятельности человека.
Загрязнение растительного и животноводческого сырья пестицидами и веществами, которые являются продуктами их биохимических превращений.
Нарушение технологических и санитарно-гигиенических правил использования удобрений и оросительных вод в сельском хозяйстве.
Нарушение правил использования в животноводстве и птицеводстве кормовых добавок, стимуляторов роста, медикаментов.
Технологический процесс производства продукции.
Использование неразрешённых пищевых, биологически активных и технологических добавок.
Использование разрешённых пищевых, биологически активных и технологических добавок, но в повышенных дозах.
Внедрение новых плохо проверенных технологий, основанных на химическом или микробиологическом синтезе.
Образование в пищевых продуктах токсических соединений в процессе варки, жарки, облучения, консервирования и проч.
Несоблюдение санитарно-гигиенических правил производства продукции.
Пищевое оборудование, посуда, инвентарь, тара, упаковка, содержащие вредные химические вещества и элементы.
Несоблюдение технологических и санитарно-гигиенических правил хранения и транспортировки продовольственного сырья и продуктов питания.
Рассматриваемые ниже химические элементы широко распространены в природе, они могут попадать в пищевые продукты, например, из почвы, атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, сельскохозяйственного сырья, а через пищу - в организм человека. Они накапливаются в растительном и животном сырье, что обусловливает их высокое содержание в пищевых продуктах и продовольственном сырье.
Большинство макро - и микроэлементов жизненно необходимы человеку, при этом для одних установлена определенная роль в организме, для других эту роль еще предстоит определить.
Таким образом, большинство химических элементов в строго определённых количествах являются необходимыми для нормального функционирования организма человека, но избыточное их поступление вызывает отравление.
Согласно решению объединенной комиссии Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (далее ФАО) и Всемирной организации здравоохранения (далее ВОЗ) по Пищевому кодексу, в число компонентов, содержание которых контролируется при международной торговле продуктами питания, включено восемь химических элементов: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, цинк, железо, стронций. Список этих элементов в настоящее время дополняется. В России медико-биологическими требованиями определены критерии безопасности для следующих химических элементов: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, цинк, железо, олово.
Свинец. Один из самых распространенных и опасных токсикантов. В земной коре содержится в незначительных количествах. Вместе с тем только в атмосферу поступает в переработанном и мелкодисперсном состоянии 4,5·105 т свинца в год.
Среднее содержание свинца по отдельным группам продуктов, мг/кг: фрукты - 0,1, овощи - 0, 19, крупы - 0,21, хлебобулочные изделия - 0,16, мясо и рыба - 0,16, молоко - 0,027.
Предусматривается содержание свинца в водопроводной воде не выше 0,03 мг/кг. Следует отметить активное накопление свинца в растениях и мясе сельскохозяйственных животных вблизи промышленных центров, крупных автомагистралей. Взрослый человек получает ежедневно с пищей 0,1-0,5 мг свинца, с водой - около 0,02 мг. Общее его содержание в организме составляет 120 мг. Из крови свинец поступает в мягкие ткани и кости.90% поступившего свинца выводится из организма с фекалиями, остальное с мочой и другими биологическими жидкостями. Биологический период полувыведения свинца из мягких тканей и органов составляет около 20 дней, из костей - до 20 лет.
Основными мишенями при воздействии свинца являются кроветворная, нервная, пищеварительная системы и почки. Отмечено отрицательное влияние на половую функцию организма.
Мероприятия по профилактике загрязнения свинцом пищевых продуктов должны включать государственный и ведомственный контроль за промышленными выбросами свинца в атмосферу, водоемы, почву. Необходимо снизить или полностью исключить применение соединений свинца в бензине, стабилизаторах, изделиях из поливинилхлорида, красителях, упаковочных материалах. Немаловажное значение имеет гигиенический контроль за использованием луженой пищевой посуды, а также глазурованной керамической посуды, недоброкачественное изготовление которых ведет к загрязнению пищевых продуктов свинцом.
Кадмий. В природе в чистом виде не встречается. Земная кора содержит около 0,05 мг/кг кадмия, морская вода - 0,3 мкг/кг.
Кадмий широко применяется при производстве пластмасс, полупроводников. В некоторых странах соли кадмия используются в ветеринарии. Фосфатные удобрения и навоз также содержат кадмий.
Все это определяет основные пути загрязнения окружающей среды, а, следовательно, продовольственного сырья и пищевых продуктов. В нормальных геохимических регионах с относительно чистой экологией содержание кадмия в растительных продуктов составляет, мкг/кг: зерновые - 28-95; горох - 15-19; фасоль - 5-12; картофель - 12-50; капуста - 2-26; помидоры - 10-30; салат - 17-23; фрукты - 9-42; растительное масло - 10-50; сахар - 5-31; грибы - 100-500. В продуктах животного происхождения, в среднем, мкг/кг: молоко - 2,4; творог - 6; яйца - 23-250.
Установлено, что примерно 80% кадмия поступает в организм человека с пищей, 20% - через легкие из атмосферы и при курении.
С рационом взрослый человек получает в сутки до 150 и более мкг кадмия на 1 кг массы тела. В одной сигарете содержится 1,5-2,0 мкг кадмия, поэтому его уровень в крови и почках у курящих в 1,5-2,0 раза выше по сравнению с некурящими.
-94% кадмия, попавшего в организм с пищей, выводится с мочой, калом и желчью. Остальная часть находится в органах и тканях в ионной форме или в комплексе с белковыми молекулами. В виде этого соединения кадмий не токсичен, поэтому синтез таких молекул - защитная реакция организма при поступлении небольших количеств кадмия. Здоровый организм человека содержит около 50 мг кадмия. Кадмий, как и свинец, не является необходимым элементом для организма млекопитающих.
Попадая в организм в больших дозах, кадмий проявляет сильные токсические свойства. Главной мишенью биологического действия являются почки. Известна способность кадмия в больших дозах нарушать обмен железа и кальция. Все это приводит к возникновению широкого спектра заболеваний: гипертоническая болезнь, анемия, снижение иммунитета и др. Отмечены тератогенный, мутагенный и канцерогенный эффекты кадмия.
ДСП кадмия составляет 70 мкг/сутки, ДСД - 1 мкг/кг. ПДК кадмия в питьевой воде - 0,01 мг/л. Концентрация кадмия в сточных водах, попадающих в водоемы, не должна превышать 0,1 мг/л. Учитывая ДСП кадмия, его содержание в 1 кг суточного набора продуктов не должно превышать 30-35 мкг.
Важное значение в профилактике интоксикации кадмием имеет правильное питание: преобладание в рационе растительных белков, богатое содержание серосодержащих аминокислот, аскорбиновой кислоты, железа, цинка, меди, селена, кальция. Необходимо профилактическое УФ-облучение. Целесообразно исключить из рациона продукты, богатые кадмием. Белки молока способствуют накоплению кадмия в организме и проявлению его токсических свойств.
Мышьяк. Содержится во всех объектах биосферы: морской воде - около 5 мкг/кг, земной коре - 2 мг/кг, рыбах и ракообразных - в наибольших количествах. Фоновый уровень мышьяка в продуктах питания из нормальных геохимических регионов составляет в среднем 0,5-1 мг/кг. Высокая концентрация мышьяка, как и других химических элементов, отмечается в печени, пищевых гидробионтах, в частности морских. В организме человека обнаруживается около 1,8 мг мышьяка.
ФАО/ВОЗ установила ДСД мышьяка 0,05 мг/кг массы тела, что составляет для взрослого человека около 3 мг/сутки.
Мышьяк, в зависимости от дозы, может вызывать острое и хроническое отравление. Хроническая интоксикация возникает при длительном употреблении питьевой воды с 0,3-2,2 мг мышьяка на 1 л воды. Разовая доза мышьяка в 30 мг смертельна для человека. Специфическими симптомами интоксикации считают утолщение рогового слоя кожи ладоней и подошв. Неорганические соединения мышьяка более токсичны, чем органические. После ртути мышьяк является вторым по токсичности элементом, содержащимся в пищевых продуктах. Соединения мышьяка хорошо всасываются в пищевом тракте.90% поступившего в организм мышьяка выделяется с мочой. Биологическая ПДК мышьяка в моче равна 1 мг/л, а концентрация 2-4 мг/л свидетельствует об интоксикации. В организме он накапливается в волосах, ногтях, коже, что учитывается при биологическом мониторинге. Необходимость мышьяка для жизнедеятельности организма человека не доказана, за исключением его стимулирующего действия на процесс кроветворения.
Загрязнение продуктов питания мышьяком обусловлено его использованием в сельском хозяйстве. Мышьяк находит применение в производстве полупроводников, стекла, красителей. Бесконтрольное использование мышьяка и его соединений приводит к его накоплению в продовольственном сырье и пищевых продуктах, что обусловливает риск возможных интоксикаций и определяет пути профилактики.
Ртуть. Один из самых опасных и высокотоксичных элементов, обладающий способностью накапливаться в организме растений, животных и человека. Благодаря своим физико-химическим свойствам - растворимости, летучести - ртуть и ее соединения широко распространены в природе. В земной коре ее содержание составляет 0,5 мг/кг, морской воде - около 0,03 мкг/кг. В организме взрослого человека - около 13 мг, однако необходимость ее для процессов жизнедеятельности не доказана.
Загрязнение пищевых продуктов ртутью может происходить в результате:
естественного процесса испарения из земной коры в количестве 25-125 тыс. т ежегодно;
использования ртути в народном хозяйстве - производство хлора и щелочей, зеркал, электротехническая промышленность, медицина и стоматология, сельское хозяйство и ветеринария;
образование некоторыми группами микроорганизмов метилртути, диметилртути, других высокотоксичных соединений, поступающих в пищевые цепи.
Фоновое содержание ртути в съедобных частях сельскохозяйственных растений составляет от 2 до 20 мкг/кг, редко до 50-200 мкг/кг. Наибольшая концентрация ртути обнаружена в шляпочных грибах - 6-447 мкг/кг, в перезрелых - до 2000 мкг/кг. В отличие от растений, в грибах может синтезироваться метилртуть.
Фоновое содержание в продуктах животноводства составляет, мкг/кг: мясо - 6-20, печень - 20-35, почки - 20-70, молоко - 2-12, коровье масло - 2-5, яйца - 2-15. С увеличением количества ртути в корме и питьевой воде ее концентрация в органах и тканях существенно возрастает.
Мясо рыбы отличается наибольшей концентрацией ртути и ее соединений, которые активно аккумулируются в организме из воды и корма, содержащих другие гидробионты, богатые ртутью. В мясе хищных пресноводных рыб уровень ртути составляет 107-509 мкг/кг, нехищных - 79-200 мкг/кг, океанских - 300-600 мкг/кг. Организм рыб способен синтезировать метилртуть, которая накапливается в печени.
При варке рыбы и мяса концентрация ртути в них снижается, при аналогичной обработке грибов - остается без изменений.
Неорганические соединения ртути выделяются преимущественно с мочой, органические - с желчью и калом. Период полувыведения из организма неорганических соединений - 40 суток, органических - 76.
Защитным эффектом при воздействии ртути на организм человека обладают цинк и особенно селен. Токсичность неорганических соединений ртути снижают аскорбиновая кислота и медь при их повышенном поступлении в организм, органических - протеины, цистин, токоферолы.
Безопасным уровнем содержания ртути в крови считают 50-100 мкг/л, волосах - 30-40 мкг/г, моче - 5-10 мкг/сут. Человек получает с суточным рационом 0,045-0,060 мг ртути, что примерно соответствует рекомендуемой ФАО/ВОЗ норме по ДСП - 0,05 мг. ПДК ртути в водопроводной воде, идущей для приготовления пищи, составляет 0,005 мг/л, международный стандарт - 0,01 мг/л (ВОЗ, 1974 г).
Медь. Содержание в земной коре составляет 4,5 мг/кг, морской воде - 1-25 мкг/кг, организме взрослого человека - около 100 мг/кг.
Медь, в отличие от ртути и мышьяка, принимает активное участие в процессах жизнедеятельности, входя в состав ряда ферментных систем. Суточная потребность - 4-5 мг. Дефицит меди приводит к анемии, недостаточности роста, ряду других заболеваний, в отдельных случаях - к смертельному исходу.
Однако при длительном воздействии высоких доз меди наступает "поломка" механизмов адаптации, переходящая в интоксикацию и специфическое заболевание. В этой связи является актуальной проблема охраны окружающей среды и пищевой продукции от загрязнения медью и ее соединениями. Основная опасность исходит от промышленных выбросов, передозировки инсектицидами, другими токсичными солями меди, потребления напитков, пищевых продуктов, соприкасающихся в процессе производства с медными деталями оборудования или медной тарой.
Цинк. Содержится в земной коре в количестве 65 мг/кг, морской воде - 9-21 мкг/кг, организме взрослого человека - 1,4-2,3 г/кг.
Цинк входит в состав около 80 ферментов, участвуя тем самым в многочисленных реакциях обмена веществ. Типичными симптомами недостаточности цинка являются замедление роста у детей, половой инфантилизм у подростков, нарушение вкуса и обоняния и др.
Суточная потребность в цинке взрослого человека составляет 15 мг. Цинк, содержащийся в растительных продуктах, менее доступен для организма. Цинк из продуктов животного происхождения усваивается на 40%. Содержание цинка в пищевых продуктах составляет, мг/кг: мясо - 20-40, рыбопродукты - 15-30, устрицы - 60-1000, яйца - 15-20, фрукты и овощи - 5, картофель, морковь - около 10, орехи, зерновые - 25-30, мука высшего сорта - 5-8; молоко - 2-6 мг/л. В суточном рационе взрослого человека содержание цинка составляет 13-25 мг. Цинк и его соединения малотоксичны. Содержание цинка в воде в концентрации 40 мг/л безвредно для человека.
Вместе с тем возможны случаи интоксикации при нарушении использования пестицидов, небрежного терапевтического применения препаратов цинка. Признаками интоксикации являются тошнота, рвота, боль в животе, диарея. Отмечено, что цинк в присутствии сопутствующих мышьяка, кадмия, марганца, свинца в воздухе на цинковых предприятиях вызывает у рабочих "металлургическую" лихорадку.