Оценка качества продуктов питания

По содержанию в них пищевых добавок

 

ВВЕДЕНИЕ

Загрязнение окружающей среды все больше отражается на экосистеме че­ловека и отрицательно сказывается на состоянии животного мира и расти­тельности. Попадание токсичных загрязняющих веществ в организм чело­века с некачественной водой, загрязненным воздухом и продуктами пита­ния создает серьезную и постоянно действующую угрозу здоровью населе­ния. По этой причине экомониторинг необходим не только для оценки степени загрязнения воздуха, воды и почвы, но и для выяснения непосред­ственного влияния на здоровье людей многочисленных загрязнителей природной среды, содержащихся в выбросах промышленных предприя­тий, сточных водах и выхлопных газах автотранспорта.

Контроль за содержанием загрязняющих веществ в биосредах и изуче­ние изменения состава биосред под влиянием токсикантов позволяют осуществлять раннюю диагностику многих заболеваний (нарушение об­мена веществ, бактериальные инфекции, заболевания кожи, легких, пече­ни, желудка и др.), выявлять профессиональные интоксикации (свинец, ртуть, кадмий, мышьяк и другие металлы), а также обнаруживать остатки лекарственных препаратов и наркотиков в крови и моче при клинических и токсикологических исследованиях и допинг-контроле.

Становится все более актуальным анализ пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья на содержание многочисленных химических до­бавок и остаточных количеств загрязняющих веществ, попадающих в про­дукты питания, корма и растения (удобрения, пестициды, антибиотики, гормоны, красители, консерванты, витамины, вкусовые и ароматические добавки).

Для оценки безопасности пищевых продуктов необходимо контроли­ровать в них содержание опасных для здоровья человека загрязнителей — афлотоксинов, пестицидов, полихлорированных бифенилов, диоксинов и многих других токсикантов и супертоксикантов, а также пищевых добавок (консерванты, антиоксиданты, подслащивающие вещества, красители и др.), выявлять фальсификацию и оценивать доброкачественность и све­жесть пищевых продуктов (выявлять ранние стадии порчи и определять допустимые сроки хранения).

Для этих целей применяют традиционные биологические и химичес­кие экоаналитические методы (ГХ, ВЭЖХ, ИХ, ТСХ, капиллярный элек­трофорез, пространственно-эксклюзионная хроматография и др. для определения приоритетных органических и неорганических загрязнений и металлоорганических соединений), а также спектральные (ААС, АЭМС, ИСП/МС, ИСП/АЭМС) и электрохимические (инверсионная вольтамперометрия) — для определения тяжелых металлов.

Приоритетными загрязнениями пищевых продуктов являются тяже­лые металлы, пестициды и полихлорированные бифенилы, летучие орга­нические соединения, остатки химиотерапевтических и противопаразитных фармацевтических препаратов, микотоксины, лекарственные препа­раты тетрациклинового ряда и др.

Анализ пищевых продуктов на содержание токсичных химических ве­ществ приобретают все большее значение по мере роста загрязнения при­родной среды обитания, особенно воды, а также вследствие применения удобрений и пестицидов.

При современной обработке сельскохозяйственных продуктов и пище­вого сырья часто приходится пользоваться химическими реактивами. Ни­же перечислены некоторые из таких реактивов и их назначение:

— удобрения (увеличивают урожайность);

— пестициды (используются для борьбы с сорняками и насекомыми- вредителями);

— антибиотики (защищают животных от инфекций);

— гормоны (ускоряют рост животных);

— красители (улучшают привлекательность пищевых продуктов);

— консерванты и противоокислители (увеличивают срок хранения);

— природные и искусственные подслащивающие средства и вкусоароматические добавки (улучшают вкус);

— природные и искусственные витамины (повышают питательную цен­ность пищевых продуктов);

— углеводы (используются в пищевых продуктах в качестве связываю­щих веществ).

Подобные химические реактивы повышают эффективность производст­ва и (благодаря этому) повышают конкурентоспособность и прибыль. Одна­ко, если вносимые количества оказываются выше конкретных норм, нали­чие таких добавок может оказаться опасным для здоровья человека.

В большинстве стран разработаны нормативные требования, ограни­чивающие допустимое содержание химических добавок, остаточных ко­личеств и загрязняющих веществ в пищевых продуктах и продовольствен­ном сырье. Требуется тщательный контроль обеспечения требований та­ких нормативов (стандартов), чтобы избежать превышения дозволенных уровней. Для оценки соответствия нормативным требованиям разработа­ны аналитические методы, способствующие определению вида веществ и их концентраций в пищевых продуктах. Приходится проверять как сами продукты, так и сырье. Для защиты прав потребителя, такими исследова­ниями занимаются специализированные лаборатории.

Определение вредных примесей в пищевых продуктах выполняют хроматографическими методами (ГХ, ВЭЖХ, ГХ/МС, ВЭЖХ/МС и др.). На­личие селективных детекторов и легкость подключения к масс-спектро­метру (для надежной идентификации целевых компонентов) делают газо­вую хроматографию наиболее популярным хроматографическим методом в анализе пищевых продуктов.

Высокоэффективная жидкостная хроматография дает возможность раз­делять и обнаруживать вещества при комнатной температуре. По этой при­чине, официальные организации (такие как Управление по контролю за ка­чеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств при Министерстве торговли США) рекомендовало пользоваться этим методом для анализа нестойких к нагреву, нелетучих и сильнополярных веществ.

Капиллярный электрофорез — относительно новый, но быстро внедряе­мый метод разделения. Однако, он еще не используется для рутинного анализа пищевых продуктов и продовольственного сырья. Первоначаль­но, капиллярным электрофорезом пользовались (главным образом) для анализа биологических макромолекул. Тем не менее, этот метод дает воз­можность разделения смесей аминокислот, оптических изомеров лекарст­венных средств, витаминов, пестицидов, неорганических ионов, органи­ческих кислот, красителей и поверхностно-активных веществ.

Для оценки безопасности пищевых продуктов в них определяют раз­личные загрязняющие компоненты, пищевые добавки (консерванты, антиоксиданты, подслащивающие вещества, красители и др.), выявляют их фальсификацию, оценивают доброкачественность и свежесть пищевых продуктов (выявляют ранние стадии порчи и оценивают допустимые сро­ки хранения пищевых продуктов).

Основные загрязняющие вещества в пищевых продуктах, определяе­мые с помощью газовой хроматографии, включают пестициды, нитрозамины, микотоксины (афлатоксины, охратоксин А, зеараленон и др.), по­лиядерные ароматические соединения, биогенные амины и др. Сле­дует отметить, что загрязнение пищевых продуктов возможно и вследствие проникновения вредных веществ из материалов упаковки, в частно­сти хлористого винила, бензола, фталатов и др.

В мясных продуктах определяют анаболические стероиды, гормоны и некоторые другие типы фармацевтических препаратов. Отдельная очень важная область применения ГХ — это анализ состава аромата пище­вых продуктов. В этой области достигнуты большие успехи, так что можно определенно утверждать, что ныне почти нет пищевых продуктов, аромат которых не был бы изучен с помощью высокоэффективных капил­лярных колонок.

В последние годы возникло новое направление — энантиоселективный анализ с помощью капиллярной газовой хроматографии. По соотно­шению оптических изомеров в компонентах пищевых продуктов можно однозначно определить, является ли данный продукт натуральным или синтетическим.

Широкое внедрение надежных газохроматографических методов для анализа пищевых продуктов способствует улучшению их качества за счет уменьшения содержания остатков пестицидов в овощах и фруктах, исключения запрещенных добавок, исключения превышения допустимо­го уровня разрешенных добавок, выявления фальсифицированных про­дуктов, уменьшения концентрации биогенных аминов в сырах, пиве, ви­нах, уменьшения содержания гормонов в пище, уменьшения содержания трансизомеров жирных кислот в маргаринах и других жирах, исключения использования триптофана, произведенного генной технологией, исклю­чение неразрешенных процессов при обработке пищевых продуктов, в ча­стности радиационной обработки и др.

В природных жирах преобладают цисизомеры жирных кислот. Недавно обнаружено, что трансизомеры жирных кислот повышают содержание липопротеинов низкой плотности и уменьшают концентрацию липопротеинов высокой плотности в крови, что может способствовать развитию атеро­склероза. Разработка методики газохроматографического разделения и ана­лиза всех изомеров жирных кислот привела к тому, что производители в не­сколько раз уменьшили содержание трансизомеров в маргарине.

С помощью газовой хроматографии было выявлено, что в некоторых сырах содержится много нежелательных физиологически активных био­генных аминов. После употребления пищевых продуктов, в которых содержался L-триптофан, полученный с помощью генной биотехнологии в Японии, тысячи людей заболели новой болезнью и десятки умерли. С помощью газовой хроматографии были выявлено, что эти трагические по­следствия произошли вследствие токсических загрязнений в триптофане (было обнаружено 60 примесей).

Много публикаций имеется по газовой хроматографии алкогольных изделий и другой спиртосодержащей продукции. В 1997 г. в России вышел ГОСТ по определению микропримесей в водке и пищевом этило­вом спирте с помощью газовой хроматографии.

Пищевые добавки

Пищевые добавки – это химические вещества, добавляемые к пищевым продуктам с целью улучшить вкус, придать привлекательный вид, повысить питательную ценность или предотвратить порчу продукта. Сейчас в пищевой промышленности используются больше полутора тысяч добавок, а их безвредность вызывает сомнения. Буква «Е» в названии - это сокращение от слова «Европа». Европейская комиссия по пищевым добавкам маркирует химические соединения, которые содержатся в продукте. Трехзначное или четырехзначное число после буквы - код полного названия вещества. Ингредиенты с буквой «Е» разрешены Минздравом РФ и Европейским Сообществом. Для них установлены допустимые нормы. Но никто не отслеживает, сколько продуктов с пищевыми добавками употребляет конкретный человек, поэтому нужно ограничивать себя, особенно тем, кто страдает различными заболеваниями.

Назначение пищевых добавок следующее: Е100 – Е-182: красители (устанавливают или восстанавливают цвет продукта); Е200 – Е-299: консерванты (повышают срок хранения продуктов, защищая их от микробов, грибков, бактериофагов, добавки при созревании вин, дезинфектанты); Е-300 – Е-399: антиокислители (защищают от окисления, например, от прогорклости жиров и изменения цвета); Е-400 – Е-499: стабилизаторы и загустители (стабилизаторы сохраняют заданную консистенцию, загустители повышают вязкость); Е-500 – Е-599: эмульгаторы (создают однородную смесь несмешиваемых продуктов, – например, воды и масла); Е-600 – Е-699: усилители вкуса и аромата; Е-700 – Е-899: запасные индексы; Е-900 – Е-999: пеногасители (антифламинги) – предупреждают или снижают образование пены.

Пищевые добавки Е-171, Е-172 (красители, которые добавляются в газированную воду) негативно влияют на работу печени и почек; консерванты Е-221 (сульфит натрия), Е-222 (гидросульфит натрия), Е-223 (пиросульфит натрия), Е-224 (пиросульфит калия), Е-225 (сульфит калия), Е-226 (сульфит кальция) вызывают сильнейшее раздражение желудочно-кишечного тракта; консерванты Е-230 (дифенил), Е-231 (орто-фенилфенол), Е-232 (орто-фенилфенола натриевая соль), Е-239 (гексаметилентетрамин) вызывают аллергию, особенно ей подвержены дети; консерванты и фиксаторы окраски, которые добавляют в колбасы, копченую рыбу, шпроты, консервированную сельдь, в твердый сыр от вспучивания: Е-250 (нитрит натрия), Е-251 (нитрат натрия), Е-252 (нитрат калия) могут спровоцировать заболевания печени, кишечника. Кроме того, часть нитратов, попадая в желудочно-кишечный тракт, превращаются в более токсичные нитриты.

Многие пищевые добавки реагируют друг с другом уже в организме человека, вступая в химические реакции. Например, пищевая добавка-консервант Е-211(бензоат натрия, C₆H₅COONa) – это лекарство от кашля (отхаркивающее), но, тем не менее, применяется для консервирования мясных и рыбных изделий, маргарина, майонеза, кетчупа, плодово-ягодных продуктов, напитков и оказывает сильное угнетающее действие на дрожжи и плесневые грибы. В организме человека реагирует с витамином С, в результате образуется бензол (сильный канцероген, вызывающий раковые заболевания).

Пищевая добавка E-338 (ортофосфорная кислота, H₃PO₄) применяется при производстве газированной воды. Однако, основное применение этой кислоты – при производстве фосфорных удобрений, в текстильной промышленности; в производстве эмалей, красок, стекол. По «дырообразующей» активности ортофосфорная кислота превосходит серную.

Практически все газированные напитки в пластиковых бутылках содержат в себе пищевую добавку Е-951 – генетически модифицированный нейротоксин аспартам (синтетический сахарозаменитель). В отличие от других токсинов, часто встречающихся в повседневной жизни, потенциальный риск от аспартама гораздо более велик, поскольку он присутствует в более чем 6000 наименованиях продуктов, таких как детские витамины, лекарства, диетические напитки, и практически в любом ресторанном блюде. На данный момент аспартам официально не рекомендован в Евросоюзе детям, и полностью запрещен к использованию в детском питании (Директива 94/35/EC). Аспартам содержит фенилаланин (C₉H₁₁NO₂) который является его составной частью, используется в пищевой промышленности, чаще в производстве жевательной резинки и газированных напитков. Фенилаланин, содержащийся в аспартаме, изменяет порог чувствительности, истощает запасы серотонина, что способствует при употреблении его в больших дозах развитию маниакальной депрессии, припадков паники, злости и насилия. Употребление продуктов с аспартамом сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС, проявляющемуся в виде нарушения умственного развития. В большинстве случаев (классическая форма) заболевание связано с резким снижением или полным отсутствием активности печёночного фермента фенилаланин-4-гидроксилазы, который в норме катализирует превращение фенилаланина в тирозин. Вследствие метаболического блока активируются побочные пути обмена фенилаланина, и в организме происходит накопление его токсичных производных — фенилпировиноградной и фенилмолочной кислот, которые в норме практически не образуются. Лечение хотя и даёт определённый эффект, но не устраняет развившихся ранее необратимых изменений ткани мозга. При нагревании до +30⁰С аспартам распадается с образованием канцерогена формальдегида и высокотоксичного метанола (метиловый или древесный спирт, убивший или ослепивший тысячи любителей алкоголя), затем преобразуется в формальдегид и муравьиную кислоту (яд красных муравьев). Формальдегид - это вещество с резким запахом, канцероген класса А. Т.е. формальдегид по классификации относится к той же группе веществ, что и мышьяк с синильной кислотой - смертельные яды! Употребление напитков с аспартамом не утоляет жажду. Слюна плохо удаляет остаточный подсластитель со слизистой рта, поэтому после употребления напитков с аспартамом во рту остается неприятное ощущение приторности, которое хочется снять новой порцией напитка. В результате напитки с аспартамом становятся напитками для возбуждения жажды, а не для ее утоления.

Поэтому все эти напитки рекомендуют пить охлажденными. Но тут возникает еще одна проблема: если запивать пищу холодными напитками (например, пепси-колой со льдом, как это предлагают в современных закусочных быстрого обслуживания), то время пребывания пищи в желудке сокращается с 4-5 часов до 20 минут. Это, во-первых, прямой путь к ожирению, так как такой пищей невозможно насытиться и чувство голода наступает очень быстро. Во-вторых, так начинаются гнилостные процессы в кишечнике, потому что нормального переваривания, как такового и не было. И, в-третьих, под действием холодных газированных напитков жир моментально застывает, образуя в желудке и кишечнике корки, наросты, холестериновые бляшки.

Кстати, это тот путь, на котором "Макдоналдс" сделал себе целое состояние. Запивая еду (сэндвичи, гамбургеры, хот-доги) ледяными напитками, человек никогда не сможет наесться фаст-фудом, а значит, придет перекусить еще и еще раз. При этом на горячие напитки - чай, кофе - устанавливается достаточно высокая цена и они не включаются в комплексные наборы, зато ледяная кока-кола стоит сравнительно дешево. Чтобы избежать серьезных проблем с пищеварением, не следует запивать еду холодными напитками.

Учёные Стокгольмского университета (Швеция) выяснили, что картофельные чипсы, картофель-фри и гамбургеры содержат такое количество канцерогенов, что их любители практически обречены на различные онкологические заболевания либо, как минимум, на нервные расстройства. Канцероген, который в данном случае образуется в указанных продуктах, — акриламид (белое или прозрачное кристаллическое вещество, растворимое в воде) является результатом нагревания продуктов, в которых содержатся различные пищевые добавки. Например, подогретый картофель-фри содержит канцерогена в 12-40 раз больше. При попадании в организм акриламид повреждает нервную систему и, по данным онкологов, является причиной генетических мутаций и образования опухолей в брюшной полости. Эти данные были получены в результате наблюдений над животными.

В России официально запрещеныкрасители Е-121 (цитрусовый красный), Е-123 (амарант), консерванты Е-216 (пара-оксибензойной кислоты пропиловый эфир), Е-217 (пара-оксибензойной кислоты пропилового эфира натриевая соль), Е-240 (формальдегид). Эти добавки приводят к возникновению раковых опухолей.

Детям до 5 лет нельзя есть продукты с пищевыми добавками, т. к. многие из них разрушают витамины и вызывают аллергию, способны вызывать мутацию и другие необратимые изменения в развитии организма.

 

Цель работы: оценка экологической опасности пищевых добавок в продуктах питания и формирование навыков рационального потребления продуктов на основе сведений о содержании в них пищевых добавок.

 

ЗАДАНИЕ 1 К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ