Тема 1 Причины Загрязнения продовольственного сырья

Основная часть

Практическое занятие № 1

Тема 1 Причины Загрязнения продовольственного сырья

И пищевых продуктов

Химический состав пищевых продуктов

 

Пищевые продукты представляют собой сложные многокомпонентные системы, состоящие из сотен химических соединений. Эти соединения можно условно разделить на следующие три группы.

1. Соединения, имеющие алиментарное значение. Это необходимые организму нутриенты: белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества.

2. Вещества, участвующие в формировании вкуса, аромата, цвета, предшественники и продукты распада основных нутриентов, другие биологические вещества. Они носят условно неалиментарный характер. К этой группе относят также природные соединения, обладающие антиалиментарными (препятствуют обмену нутриентов, например антивитамины) и токсическими свойствами (фазин в фасоли, соланин в картофеле).

3. Чужеродные, потенциально опасные соединения антропогенного или природного происхождения. Согласно принятой терминологии, их называют контаминантами, ксенобиотиками, чужеродными химическими веществами (ЧХВ). Эти соединения могут быть неорганической или органической природы, в том числе микробиологического происхождения.

 

Причины загрязнения продовольственного сырья и

Продуктов питания

 

Основные пути загрязнения продуктов питания и продовольственного сырья:

- использование неразрешенных красителей, консервантов, антиокислителей или их применение в повышенных дозах;

- применение новых нетрадиционных технологий производства продуктов питания или отдельных пищевых веществ, в том числе полученных путем химического и микробиологического синтеза;

- загрязнение с/х культур и продуктов животноводства пестицидами, используемыми для борьбы с вредителями растений и в ветеринарной практике для профилактики заболеваний животных;

- нарушение гигиенических правил использования в растениеводстве удобрений, оросительных вод, твердых и жидких отходов промышленности и животноводства, коммунальных и других сточных вод, осадков очистных сооружений и т.д.;

- использование в животноводстве и птицеводстве неразрешенных кормовых добавок, консервантов, стимуляторов роста, профилактических и лечебных медикаментов или применение разрешенных добавок в повышенных дозах;

- миграция в продукты питания токсических веществ из пищевого оборудования, посуды, инвентаря, тары, упаковок, вследствие использования неразрешенных полимерных, резиновых и металлических материалов;

- образование в пищевых продуктах эндогенных токсических соединений в процессе теплового воздействия, кипячения, жарения, облучения, других способов технологической обработки;

- несоблюдение санитарных требований в технологии производства и хранения пищевых продуктов, что приводит к образованию бактериальных токсинов (микотоксины, батулотоксины и др.);

- поступление в продукты питания токсических веществ, в том числе радионуклидов, из окружающей среды – атмосферного воздуха, почвы, водоемов.

-

Афлатоксины

Афлатоксины относятся к группе соединений, продуцируемых микроскопическими плесневыми грибами Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus.

К семейству афлатоксинов относится более 20 соединений, 4 из которых – основные: В₁, В₂, G₁, G₂. Остальные – их производные или метаболиты. Наиболее токсичные и широко распространенные афлатоксины В₁.

Немаловажный интерес в плане загрязнения пищевых продуктов представляет афлатоксин М₁, который является метаболитом афлатоксина В₁ и выделяется с молоком у животных после употребления зараженного корма.

Афлатоксины впервые обнаружены в семенах арахиса и получаемых из них продуктах. Часто источником афлатоксинов являются зерно кукурузы, риса, ячменя и др. культур, орехах, бобах какао и кофе. Небольшое количество афлатоксинов обнаружено в молоке, мясе и яйцах (до 1 мкг/кг), но даже это количество представляет опасность для маленьких детей.

В России предельно допустимые концентрации афлатоксина В₁ для всех пищевых продуктов, кроме молока, составляет 5 мкг/кг, для молока и молочных продуктов – 1 мкг/кг, афлатоксина М₁ – 0,5 мкг/кг. Допустимая суточная доза этих веществ для взрослого человека составляет 0,005 – 0,01 мкг/кг массы тела.

 

Патулин

Патулин – опасный микотоксин, продуцентами которого являются различные виды микроскопических грибов рода Penicillium.

Патулин оказывает мутагенное действие на организм человека и животного – изменение генетической информации – приводящее к появлению уродств и отклонениям в развитии молодого организма, вызывает гибель клеток.

Содержится в овощах, фруктах, ягодах и в продуктах их переработки.

Предельно допустимая концентрация патулина в пищевых продукта по медико-биологическим требованиям составляет не более 0,05 мг/кг; в продуктах детского и диетического питания – присутствие следов патулина не допускается.

 

Контрольные вопросы:

1) Что представляют собой микотоксины?

2) Дайте характеристику афлатоксинам.

3) Дайте характеристику патулину.

 

Задание к самостоятельной работе:

1) Изучить способы обработки пищевых продуктов с целью подавления микроорганизмов.

2) Подготовить сообщение о характеристике наиболее типичных для конкретного пищевого продукта микроорганизмов (по заданию преподавателя).

Практическое занятие 2

 

Ионизирующих излучениях

Немногим более ста лет назад человечество впервые узнало о существовании ионизирующего излучения и радиоактивности. В 1895 г. немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген открыл неизвестные ранее Х-лучи, которые впоследствии в его честь были названы рентгеновскими лучами. Русский ученый И.Р.Тарханов писал: «Х-лучами можно не только фотографировать, но и влиять на ход жизненных процессов». Французский физик Анри Беккерель в 1896 г. установил естественную радиоактивность урана. Через год английский физик Эрнст Резерфорд показал, что излучение урана состоит из альфа и бета-частиц. Благодаря таким открытиям наш век называется ядерным веком.

На основе подобных открытий возникла еще одна новая наука – радиобиология, которая изучает биологическое действие ионизирующих излучений на живые организмы. Основоположником является русский ученый Е.С.Лондон, который в 1903 г. описал смертельное действие лучей радия на организм некоторых животных. В 1904 г. Г.Петерсом обнаружено повреждение хромосом при делящихся клеток радием, а в 1908 г. А.Бенжамином и А.Слюком установлено угнетение под воздействием ионизирующих излучений защитных сил организма – иммунитета.

Отрицательное влияние излучений различной природы на здоровье человека зависит от длины волны (например, радиационное поражение и различные формы рака вызываются более короткими волнами – рентгеновские лучи, гамма-лучи и космические лучи).

Рентгеновские лучи, гамма-лучи и космические лучи известны как ионизирующая радиация.

Более длинные волны – от ближнего ультрафиолета (УФ) до радиоволн, микроволн и т.д. – называют неионизирующей радиацией.

Радиоактивность – свойство атомов химических веществ самопроизвольно превращаться в другие, испуская при этом элементарные частицы или фотоны. Образующиеся при этом разновидности атомов с иным массовым числом и другим атомным номером называются нуклидами.

Радиоактивные вещества распадаются со строго определенной скоростью, измеряемой периодом полураспада.

Период полураспада – время, в течение которого радиоактивность вещества в среднем уменьшается вдвое (колеблется от долей секунды до многих млн лет).

Периоды полураспада некоторых радионуклидов, внесших значительный вклад в облучение населения и загрязнение территории после чернобыльской катастрофы: йод-133 – 20,8 ч; йод-131 – 8,05 сут.; цезий-144 – 284 сут.; рутений-106 – 1 год; цезий-134 – 2,1 года; цезий-137 – 30 лет; стронций-90 – 28 лет; плутоний-239 – 20000 лет.

Для измерения радиации существуют единицы измерения – бэр, рад, кюри (Ки), беккерель (Бк), грей (Гр), зиверт (Зв).

 

Организм человека

Таблица 4.1 – Природные источники ионизирующего излучения

Источники радиации	Средняя годовая доза	Вклад в дозу, %
мбэр	мЗв
Космос (излучение на уровне моря)		0,30	15,10
Земля (грунт, вода, строительные материалы)	50-130	0,5-1,3	68,8
Радиоактивные элементы, содержащиеся в тканях тела человека (^40К, ^14С и др.)		0,30	15,1
Другие источники		0,02	1,0
Средняя суммарная годовая доза	200,0	2,0

Таблица 4.2 – Удельная радиоактивность некоторых пищевых

Продуктов и воды

Продукт	Удельная радиоактивность, Бк/кг
по калию-40	по радию-226
Пшеница	148,0	0,074-0,096
Картофель	129,5	0,022-0,044
Горох	273,8	0,090-0,870
Говядина	85,1	0,029-0,074
Рыба	77,7	0,015-0,027
Молоко	44,4	0,001-0,0099
Свинина	33,3	---
Масло сливочное	3,7	0,037-0,011
Вода речная	0,037-0,592	0,009-0,080

 

Искусственные источники

Человеческий организм

При излучении действия излучений на организм человека были определены следующие особенности:

1. Высокая эффективность поглощенной энергии. Малые количества поглощенной энергии излучения могут вызывать глубокие биологические изменения в организме.

2. Наличие скрытого или инкубационного периода проявления действия ионизирующего излучения. Этот период часто называют периодом мнимого благополучия. Продолжительность его сокращается при облучении в больших дозах.

3. Действие малых доз может суммироваться или накапливаться. Этот эффект называется кумуляцией.

4. Излучение воздействует не только на данный живой организм, но и на его потомство. Это так называемый генетический эффект.

5. Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,002-0,005 Гр уже наступают изменения в крови.

6. Не каждый организм в целом одинаково реагирует на облучение.

7. Облучение зависит от частоты. Одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное.

Степень чувствительности различных тканей к облучению не одинакова. Наиболее чувствительна лимфатическая ткань, лимфатические узлы, затем идут селезенка, щитовидная железа, костный мозг.

 

Практическое занятие 5

На человеческий организм

Потенциальная токсичность нитратов, содержащихся в повышенной концентрации в пищевом сырье и продуктах питания, заключается в том, что они при определенных условиях могут окисляться до нитритов, которые обусловливают серьезное нарушение здоровья не только детей, но и взрослых.

В организме человека нитриты образуются в пищеварительном тракте (желудке и кишечнике) или уже непосредственно в полости рта. Поступающие с пищей нитраты всасываются в пищеварительном тракте, попадают в кровь и с ней в ткани. Через 4-12 ч большая их часть (80 % у молодых и 50 % у пожилых людей) выводится из организма через почки. Остальное их количество остается в организме.

Особенно чувствительны к действию нитратов и нитритов маленькие дети. Это связано со слабой активностью у них ферментов.

Токсическое действие нитритов в человеческом организме проявляется в форме метгемоглобинемии. Данное заболевание является следствием окисления двухвалентного железа Fe²⁺ гемоглобина в трехвалентное Fe³⁺. В результате такого окисления гемоглобин, имеющий красную окраску, превращается в метгемоглобин, который уже имеет темно-коричневую окраску и не способен связывать и переносить кислород. Первые признаки заболевания - головокружение, одышка - наблюдаются при содержании в крови 6-7 % метгемоглобина.

Нитраты и нитриты способны изменять активность обменных процессов в организме. Это обстоятельство используют в животноводстве. При добавлении в рацион определенных количеств нитритов при откорме свиней снижается интенсивность обмена и происходит отложение питательных веществ в запасных тканях животного.

Установлено, что нитраты могут угнетать активность иммунной системы организма, снижать устойчивость организма к отрицательному воздействию факторов окружающей среды. При избытке нитратов чаще возникают простудные заболевания, а сами болезни приобретают затяжное течение.

В каждой стране, в том числе и в Российской Федерации, установлены предельно допустимые концентрации нитратов [20].

 

В пищевом сырье

 

Современные научные достижения и практический опыт позволяют дать рекомендации, направленные на снижение содержания нитратов и нитритов, прежде всего в овощах. Повышенное содержание нитратов обычно бывает у растений, получающих избыточное количество азота, которое они не в состоянии использовать. Поэтому необходимо систематически контролировать содержание азота в почве. Большое значение имеет соотношение в почве азота и отдельных микроэлементов.

Необходимо ограничивать рыхление почвы при выращивании листовых овощей под пленкой, это может также способствовать повышению содержания нитратов в овощах.

Следует правильно выбирать участки для выращивания овощей, исключая затененные места.

Сбор урожая желательно проводить во второй половине дня. При этом собирать следует только созревшие плоды, обеспечивая их хранение в оптимальных для них условиях.

При переработке овощей следует учитывать, что мойка и бланширование их приводят к снижению содержания нитратов на 20-80%.

При производстве мясо-овощных консервов необходимым условием безопасности служит предотвращение комбинирования нитрофильных овощей с копченостями.

 

Практическое занятие 7

 

Тема 8: Антиалиментарные факторы

 

Помимо чужеродных веществ, загрязняющих пищевые продукты, необходимо учитывать действие веществ, не обладающих общей токсичностью, но способных избирательно ухудшать или блокировать усвоение натуральных питательных веществ в организм. Эти соединения называют антиалиментарными факторами питания. Этот термин распространяется только на вещества природного происхождения, которые являются составными частями натуральных продуктов питания.

Перечень антиалиментарных факторов питания достаточно обширен. Остановимся на рассмотрении некоторых из них.

Цианогенные гликозиды

Цианогенные гликозиды — это гликозиды некоторых цианогенных альдегидов и кетонов, которые при ферментативном или кислотном гидролизе выделяют синильную кислоту — HCN, вызывающую поражение нервной системы.

Из представителей цианогенных гликозидов целесообразно отметить лимарин, содержащийся в белой фасоли, и амигдалин, который обнаруживается в косточках миндаля (до 8%), персиков, слив, абрикос (от 4 до 6%).

Биогенные амины.

 

К соединениям этой группы относятся серотонин, тирамин, гистамин — биогенные амины, обладающие сосудосуживающим действием (рисунок 8.1).

 

 

Рисунок 8.1 – Химические формулы аминов

 

Серотонин, главным образом, содержится во фруктах и овощах. Например, содержание серотонина в томатах — 12 мг/кг; в сливе — до 10 мг/кг. Тирамин чаще всего обнаруживается в ферментированных продуктах, например в сыре до 1100 мг/кг. Содержание гистамина коррелирует с содержанием тирамина в сыре от 10 до 2500 мг/кг. В количествах более 100 мг/кг гистамин может представлять угрозу для здоровья человека.

Алкалоиды

Алкалоиды — весьма обширный класс органических соединений, оказывающих самое различное действие на организм человека. Это и сильнейшие яды, и полезные лекарственные средства. Печально известный наркотик, сильнейший галлюциноген — ЛСД — диэтиламид лизергиловой кислоты, был выделен из спорыньи, грибка, растущего на ржи, в 1943 г. швейцарским химиком А. Гофманом.

С 1806 г. известен морфин, он выделен из сока головок мака и является очень хорошим обезболивающим средством, благодаря чему нашел применение в медицине, однако при длительном употреблении приводит к развитию наркомании.

Хорошо изучены в настоящее время так называемые пуриновые алкалоиды, к которым относятся кофеин и часто сопровождающие его теобромин и теофиллин. Содержание кофеина в сырье и различных продуктах колеблется в достаточно широких пределах. В зернах кофе и листьях чая, в зависимости от вида сырья, от 1 до 4%; в напитках кофе и чая, в зависимости от способа приготовления, до 1500 мг/л (кофе) и до 350 мг/л (чай). В напитках пепси-кола и кока-кола до 1000 мг/л и выше. Здесь уместно подчеркнуть, что пуриновые алкалоиды при систематическом употреблении их на уровне 1000 мг в день вызывают у человека постоянную потребность в них, напоминающую алкогольную зависимость.

К группе стероидных алкалоидов будут относится соланины и чаконины, содержащиеся в картофеле. Иначе их называют гликоалкалоидами.

Это вещества средней токсичности, их накопление в клубнях картофеля (в позеленевших частях клубня их количество может увеличиваться более чем в 10 раз и достигать 500 мг/кг), придает горький вкус и вызывает типичные признаки отравления.

Соланины и чаконины также могут содержаться в баклажанах, томатах, табаке.

Антивитамины

 

Рассмотрим некоторые конкретные примеры соединений, имеющих ярко выраженную антивитаминную активность.

Лейцин — нарушает обмен триптофана, в результате чего блокируется образование из триптофана ниацина — одного из важнейших водорастворимых витаминов — витамина PP.

Индалилуксусная кислота и ацетилпиридин— также являются антивитаминами по отношению к витамину РР; содержатся в кукурузе. Чрезмерное употребление продуктов, содержащих вышеуказанные соединения, может усиливать развитие пеллагры, обусловленной дефицитом витамина PP.

Аскорбатоксидаза и некоторые другие окислительные ферменты проявляют антивитаминную активность по отношению к витамину С.

Содержание аскорбатоксидазы и ее активность в различных продуктах неодинакова: наиболее активна аскорбатоксидаза в огурцах, кабачках, наименее — в моркови, свекле, помидорах. При измельчении овощей за 6 часов хранения теряется более половины витамина С, т. к. измельчение способствует лучшему взаимодействию фермента и субстрата.

Тиаминаза — антивитаминный фактор для витамина B₁ — тиамина. Она содержится в продуктах растительного и животного происхождения, наибольшее содержание этого фермента отмечено у пресноводных и морских рыб, кроме того, тиаминаза продуцируется бактериями кишечного тракта, что может являться причиной дефицита тиамина.

Ортодифенолы и биофлавоноиды (вещества с Р-витаминной активностью), содержащиеся в кофе и чае, а также окситиамин, который образуется при длительном кипячении кислых ягод и фруктов, также проявляют антивитаминную активность по отношению к тиамину.

Все это необходимо учитывать при употреблении, приготовлении и хранении пищевых продуктов.

Линатин — антагонист витамина В₆, содержится в семенах льна. Кроме этого, обнаружен в съедобных грибах и некоторых видах семян бобовых.

Авидин — белковая фракция, содержащаяся в яичном белке, приводящая к дефициту биотина (витамина Н), за счет связывания и перевода его в неактивное состояние.

Гидрогенизированные жиры — являются факторами, снижающими сохранность витамина А — ретинола.

Приведенные выше данные свидетельствуют о необходимости дальнейшего тщательного изучения вопросов, связанных с взаимодействием различных природных компонентов пищевого сырья и продуктов питания, влияния на них различных способов технологической и кулинарной обработки, а также режимов и сроков хранения с целью снижения потерь ценных макро- и микронутриентов, и обеспечения рациональности и адекватности питания.

Практическое занятие 8

Основная часть

Практическое занятие № 1

Тема 1 Причины Загрязнения продовольственного сырья

И пищевых продуктов