Допустимые уровни содержания микотоксинов в растениеводческой продукции и пищевых продуктах

В продуктах детского и диетического питания следы микотоксинов не допус­каются. В молоке сыром и сыром обезжиренном, сырых сливках ограничено содер­жание афлатоксина Mi - не более 0,0005 мг/кг (л).

Контаминанты химического происхождения и их токсикологическая характеристика

Токсичные элементы

Причинами загрязнений растениеводческой продукции токсичными химиче­скими элементами являются: распространение отходов промышленных предпри­ятий, выбросы транспорта, неконтролируемое применение удобрений, пестицидов, разработка полезных ископаемых. Токсичные элементы заносятся в атмосферу в составе аэрозолей и выпадают на почву с осадками. Растения испытывают комби­нированное загрязнение - в результате оседания аэрозолей на их поверхность и по­глощения токсичных элементов листьями и через корни из почвы. К главным источ­никам атмосферного загрязнения относятся тепловые электростанции, на долю ко-

Глава 5

торых приходится 27% всех выбросов, предприятия по добыче и переработке нефти (15,5%), транспорт (13,1%), а также предприятия по добыче и изготовлению строи­тельных материалов (8,1%). От 10 до 30% поступивших в атмосферу тяжелых ме­таллов и мышьяка оседают на расстоянии до10 км от промышленного предприятия. Тяжелые металлы входят в состав некоторых пестицидов.

Большинство химических элементов жизненно необходимы человеку, при этом для многих из них установлена определенная роль в организме, что описано ранее. Следует отметить, что биохимическое и физиологическое действие микро- и макро­элементы проявляют только в определенных дозах. В больших количествах они ток­сичны для организма. Существуют элементы, которые проявляют сильно выражен-ные токсикологические свойства при самых низких концентрациях и не выполняют какой-либо полезной функции. К таким токсичным элементам относят ртуть, сви­нец, кадмий, мышьяк. Они не являются ни жизненно необходимыми, ни благотвор­ными, так как даже в малых дозах приводят к нарушению нормальных метаболиче­ских функций организма.

Согласно решению объединенной комиссии ФАО/ВОЗ по пищевому кодексу, восемь химических веществ включено в число компонентов, содержание которых контролируют при международной торговле продуктами питания. Это ртуть, кад­мий, свинец, мышьяк, медь, стронций, цинк, железо. В России гигиеническими тре­бованиями и санитарными нормами определены критерии безопасности для сле­дующих токсичных веществ, которые могут содержаться в сельскохозяйственной продукции: ртуть, свинец, кадмий, мышьяк.

Ртуть - один из самых опасных и высокотоксичных элементов, способный на­капливаться в организме животных и человека, в растениях. Благодаря 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.

Распределение и миграция ртути в окружающей среде осуществляются в виде круговорота двух типов:

• перенос паров соединений ртути от наземных источников в мировой океан;

• циркуляция соединений ртути, образуемых в процессе жизнедеятельности бак­терий.

Загрязнение продукции ртутью может происходить в результате естественного процесса испарения из земной коры, использования ртути в народном хозяйстве. Ежегодно в мире получают более 10 тыс. т ртути. Ее используют как катализатор в химическом производстве, в электрическом оборудовании, при производстве кра­сок, ртутных приборов, таких как термометры, в производстве зеркал, в агрохимии, в качестве ртутной амальгамы при лечении зубов и в других процессах. Большое количество ртути выделяется в окружающую среду при сгорании угля, нефти, газа.

Второй тип круговорота, связанный с метилированием неорганической ртути, наиболее опасен, так как приводит к образованию метилртути, диметилртути, дру­гих высокотоксичных соединений, поступающих в пищевые цепи. Метилирование ртути осуществляют аэробные и анаэробные микробы, а также микромицеты, оби­тающие в почве, в верхнем слое донных отложений водоемов.

Кроме описанных путей распределения и миграции ртути в окружающей среде, в почву и растения ртуть попадает при использовании протравителей зерна, компо-стов из городских отходов, из бьющихся в быту и на производстве люминисцентных ламп и медицинских термометров.

Потребительские свойства сельскохозяйственной продукции. Показатели безопасности 143

Механизм токсического действия ртути связывают с ее взаимодействием с сульфгидрильными группами белков. Блокируя их, ртуть изменяет свойства или инактивирует ряд жизненно важных гидролитических и окислительных ферментов. Ртуть, проникнув в клетку, может включиться в структуру ДНК, что сказывается на наследственности человека. Концентрируется ртуть преимущественно в печени и почках, а также может накапливаться в тканях, богатых липидами, включая и голов­ной мозг. Мозг проявляет особое сродство к метилртути и способен аккумулировать почти в шесть раз больше ртути, чем остальные органы.

У человека при ежедневном поступлении этого металла в количестве от 0,3 до1 мг нарушается работа центральной нервной системы, проявляется мутагенное и канцерогенное действие. При остром отравлении солями ртути возникает рвота, распухают губы, происходит сильное воспаление десен, наступает упадок сердечной деятельности. Хроническое отравление сопровождается металлическим вкусом во рту, образуются язвы на деснах, выпадают зубы, поражается нервная система. Ток­сичность ртути зависит от вида ее соединений, которые по-разному всасываются, метаболизируются и выводятся из организма.

Свинец относится к наиболее известным ядам. Действительно, об опасности, связанной с использованием этого металла и свинцовых изделий, человечеству было известно очень давно. Еще древние греки и римляне знали, что рабам, занятым на работе в свинцовых рудниках, угрожает отравление свинцовой пылью. Греческий врач Никандр Колофонский в 150 г. до н. э. описал типичные признаки отравления свинцом, проявляющиеся в малокровии и кишечных коликах, темной «свинцовой кайме» по краям десен. Хроническое отравление свинцом было распространено в Древнем Риме, где для водопроводов использовали свинцовые трубы.

В современном мире основными источниками загрязнения окружающей среды этим металлом служит тетраэтилсвинец и тетраметилсвинец, которые добавляют в бензин в качестве антидетонаторов. Более 95% свинца, содержащегося в атмосфере, поступает с выхлопными газами автомобилей. Выхлопные газы, кроме свинца, со­держат кадмий, оксид углерода, бенз(а)пирен и другие канцерогенные углеводороды. Наибольшее загрязнение свинцом наблюдается вблизи аэродромов и вдоль автомо­бильных дорог. По данным ВНИИЗ, зерно, выращенное недалеко от аэродрома в г. Саратове, содержало8 мг/кг свинца. В зерне пшеницы и ячменя, выращенных в при­дорожных зонах, концентрация этого металла превышает фоновый уровень в 5-8 раз.

Загрязнение окружающей среды свинцом происходит также при выплавке свинца и при сбросе вод из рудников, а также свинецперерабатывающими предпри­ятиями. Свинец содержится в некоторых пестицидах, фосфорных удобрениях, из­вестковых туках. Поэтому при выращивании зерновых культур по интенсивным технологиям содержание свинца в продукции возрастает в10-20 раз.

Свинец находится в микроколичествах почти повсеместно. В почвах обычно со­держится от 2 до 200 мг/кг свинца. Заметное повышение количества свинца выявлено даже в льдах Гренландии. Среднее содержание свинца в продуктах питания 0,2 мг/кг; по отдельным группам продуктов: во фруктах -0,1, в овощах - 0,19, крупах -0,21, хлебобулочных изделиях - 0,16 мг/кг.

В организме взрослого человека усваивается в среднем 10% поступившего свинца, в организме детей 3<М0%. Остальной свинец выводится из организма с фе­калиями, мочой и другими биологическими жидкостями. Свинец не участвует в об­менных процессах организма человека, и попав в легкие и желудочно-кишечный

Глава 5

Тракт, переходит в кровь, откладывается в костях, печени, почках. После попадания в кровеносную систему свинец разносится по всему телу, включаясь в клетки крови и плазму. В крови свинец в основном включается в эритроциты и сокращает период их жизнедеятельности, что может стать причиной анемии. Некоторое количество свинца поступает в мозг, однако накапливается там незначительно.

Свинец токсически воздействует не только на кроветворную систему, но и на нервную, а также на желудочно-кишечный тракт и на почки. Отмечено его отрица­тельное влияние на половую функцию. Хорошо изучено воздействие свинца на нервную систему: снижаются умственные способности, появляется агрессивное по­ведение, может быть острая энцефалопатия, а также паралич мышц рук и ног. Про­должительное воздействие свинца при его концентрации в крови свыше 70 мкг/л мо­жет привести к хронической необратимой нефропатии. Имеются данные и о канцеро­генном действии свинца при ежедневном попадании его в организм не менее2 мг.

Е.С. Перцовский и А.С. Шубин (1964 г.) установили, что полупериод биологи­ческого распада (время, необходимое для снижения вдвое от исходного содержания накопившегося в органе или организме металла) для свинца составляет в организме в целом 5 лет, в костях человека 10 лет.

Эксперты ФАО и ВОЗ установили максимально допустимое поступление свин­ца для взрослого человека - 3 мг в неделю, то есть ДСД составляет около 0,007 мг/кг массы тела; ПДК в питьевой воде - 0,05 мг/л.

Кадмий попадает в почву с фосфорными удобрениями, которые содержат его от 5 до 100 мг/кг, выделяется в атмосферу с выхлопными газами автотранспорта, при плавке руд и сгорании мазута, дизельного топлива, кадмийсодержащих пласт­массовых отходов. Кадмий также обычно сопутствует в природных рудах другим металлам, чаще всего цинку. В 40-х годах прошлого столетия в Японии наблюдалась массовая интоксикация кадмием жителей бассейна реки Дзинцу. Загрязненную сто­ками цинкового рудника воду использовали для питья и орошения рисовых полей и соевых плантаций. Спустя 15-30 лет 150 человек умерло от хронического отравле­ния кадмием. Содержание кадмия в рисе - основном продукте питания - достигало 600-1000 мкг/кг. Это стало причиной болезни, называемой Itai-Itai (итаи-итаи), что в переводе с японского означает «ой-ой». Болезнь выражается в сильной деформации скелета, переломах костей даже при небольших нагрузках, общем ослаблении им­мунитета и тяжелых поражениях почек.

В регионах с относительно чистой экологией содержание кадмия в раститель­ных продуктах составляет, мгк/кг: зерновые - 28-95, горох - 15-19. фасоль - 5-12, картофель - 12-50, капуста - 2-26, помидоры - 10-30, салат - 17-23,' фрукты - 9^12, грибы-100-500.

Примерно 80% кадмия поступает в организм человека с пищей, 20% - через легкие из атмосферы и при курении. Основная часть кадмия (92-94%), попавшего в организм с пищей, выводится с мочой, калом и желчью, остальная - концентрирует­ся в почках, печени и костной ткани.

Кадмий опасен в любой форме - принятая внутрь доза в 30-40 мг уже может оказаться смертельной. Поэтому даже потребление напитков из пластмассовой тары, материал которой содержит кадмий, чрезвычайно опасно. Поглощенное количество кадмия выводится из организма очень медленно (0,1% в сутки), поэтому легко мо­жет происходить хроническое отравление. Самые ранние симптомы отравления кадмием в малых дозах - снижение обоняния и так называемая «кадмиевая кайма» -

Потребительские свойства сельскохозяйственной продукции. Показатели безопасности 145

золотистое окрашивание десен в области зубных шеек, сладкий вкус во рту, голов­ная боль в области лба с последующим возникновением острых костных болей. При избыточном поступлении в организм главной мишенью биологического действия кадмия служат почки. Механизм токсического действия кадмия связан с блокадой сульфгидрильных групп белков. Кроме того, он является антагонистом цинка, ко­бальта, селена, ингибируя активность ферментов, содержащих указанные металлы. Благодаря высокой химической активности кадмий замещает кальций в костной ткани, при этом кости становятся непрочными и крошатся. Он обладает также мута­генным, канцерогенным и тератогенным действием.

Аккумуляцию кадмия в организме тормозит достаточное количество железа в крови. Кроме того, большие дозы витамина D действуют как противоядие при от­равлении кадмием.

Всемирная организация здравоохранения считает максимально допустимой ве­личину поступления кадмия для взрослых людей 500 мкг в неделю, то есть ДСП -70 мкг/сут., а ДСД - 1 мкг/кг массы тела.

Мышьяк широко распространен в окружающей среде. Он встречается почти во всех почвах. Содержится во всех объектах биосферы: земной коре - 2 мг/кг, мор­ской воде - около 5 мкг/кг, рыбах и ракообразных - в наибольших количествах.

Загрязнение растениеводческой продукции мышьяком обусловлено его исполь­зованием в сельском хозяйстве в составе инсектицидов, фунгицидов, древесных кон­сервантов, стерилизатора почвы. Фоновый уровень мышьяка в продукции из нор­мальных геохимических регионов составляет 0,5 мг/кг и редко превышает 1 мг/кг. Значительно больше мышьяка содержится в морских продуктах - 1,5-15,3 мг/кг.

По данным экспертов ФАО/ВОЗ суточное поступление мышьяка в организм взрослого человека составляет в среднем 0,05- 0,42 мг, то есть около 0,007 мг/кг массы тела, и может достигать1 мг в зависимости от его содержания в потребляе­мых продуктах питания и проникновения из других объектов окружающей среды. ФАО/ВОЗ установлена ДСД мышьяка 0,05 мг/кг массы тела, что составляет для взрослого человека около 3мг.

При повышенном поступлении в организм мышьяк поражает кожу и легкие че­ловека. В зависимости от дозы он может вызвать острое и хроническое отравление. Хроническая интоксикация возникает при длительном употреблении питьевой воды с 0,3-2,2 мг/л мышьяка. При этом происходит потеря аппетита, снижение веса, на­блюдаются гастрокишечные расстройства, неврозы, конъюнктивит, меланома кожи. Разовая доза в 30 мг смертельна для человека.

Механизм токсического действия мышьяка связан с ингибированием действия многих ферментов, контролирующих тканевое дыхание, деление клеток, другие жиз­ненно важные функции. Специфическими симптомами интоксикации считают утолще­ние рогового слоя кожи ладоней и подошв, пигментацию кожи и появление бородавок.

Биологическая ПДК мышьяка в моче равна 1 мг/л, а его концентрация 2-4 мг/л свидетельствует об интоксикации. В организме он накапливается в волосах, ногтях, коже, что учитывают при биологическом мониторинге. Биологический период по­лужизни мышьяка в организме 30-60 ч.

Допустимые уровни содержания токсичных элементов в продовольственном сырье и пищевых продуктах приведены в табл. 5.5.

Глава 5