Тяжелые металлы как загрязнители продуктов питания и кормов. Определение наличия тяжелых металлов в продуктах питания Металлы в продуктах питания

Распространенное представление об

обязательной токсичности тяжелых металлов (ТМ) для растений

является заблуждением, т.к. в эту группу входят медь, цинк,

молибден, кобальт и марганец – такие элементы, биологическое

значение которых хорошо известно. Медь и кобальт относятся к

микроэлементам, которые вносят в качестве удобрений. Вполне

справедливым будет связывать представление об их опасности для

растений только с большими концентрациями в почве в результате

промышленного или иного загрязнения. В полной мере «тяжелые»,

в смысле «токсичные», следует относить только к ртути, кадмию и

Допустимое количество тяжелых металлов, которое человек

может потреблять с продуктами питания без риска заболеть,

колеблется в зависимости от вида металла: свинец – 3 мг, кадмий

0,4 - 0,5, ртуть – 0,3 мг в неделю. Хотя эти уровни условны, тем не

менее, они служат основой для контроля содержания тяжелых

металлов в продуктах питания.

В живых организмах тяжелые металлы играют двоякую роль.

В малых количествах они входят в состав биологически активных

веществ, регулирующих нормальный ход процессов

жизнедеятельности. Нарушение в результате техногенного

загрязнения сложившихся эволюционно концентраций тяжелых

металлов приводит к отрицательным и даже катастрофическим

последствиям для живых организмов. Поступившие, например,

в организм человека тяжелые металлы накапливаются

преимущественно в печени и выводятся крайне медленно.

Первоначально они накапливаются главным образом в почвах.

Продукция растениеводства, выращенная даже на

слабозагрязненных почвах, способна вызвать кумулятивный

эффект, обусловливая постепенное увеличение содержания

тяжелых металлов в организме теплокровных (человек, животные).

Поступая в растения, тяжелые металлы распределяются в их

органах весьма неравномерно. Многими исследованиями было

показано, что при выращивании растений на почвах с повышенным

в вегетативных частях растений, а в генеративных их содержание

повышается меньше. Растение как бы стремится сохранить свою

генеративную часть в чистоте. Зачастую корневые системы

надземных органах цинк концентрируется преимущественно в

старых листьях. Корни пшеницы отличаются более высоким

уровень накопления тяжелых металлов в различных частях растений

зависит от биологических особенностей культуры, физиологической

роли элемента, его содержания в почве и доступности для растений.

Знание особенностей распределения тяжелых металлов

в растениях представляет интерес для потребителя, поскольку

позволяет рационально использовать продукцию в процессе

технологической переработки и при употреблении в пищу в сыром

виде. Важно знать особенности распределения тяжелых металлов

в овощных культурах. Например, в корнеплодах моркови их

железа характерно высокое содержание в головке и равномерное

распределение в остальной части корнеплода. В центральной части

корнеплода содержится повышенное количество цинка и свинца, а

в коре – повышенное количество меди, марганца, кадмия и железа.

Минимальное количество кадмия, цинка и свинца находится

в мякоти клубней картофеля. Повышенное количество железа

характерно для периферийной части клубней. Медь распределяется

равномерно во всех частях клубня. Для зеленных культур

характерно более высокое содержание свинца в черешках, чем

листовых пластинках. Растения салата отличаются наиболее

петрушки и хрена – наименьшим. Среди зеленных культур

наибольшее количество свинца во всех органах растений

наблюдается у укропа, щавеля и салата.

Таким образом, зная распределение тяжелых металлов

в отдельных зонах и тканях различных органов растений, можно

оценить их опасность в зависимости от объема, который они

занимают в данном органе. Это дает основание для механического

удаления опасной части органа.

Одним из важнейших звеньев производства экологически

продукции является нормирование содержания тяжелых металлов.

Это является важным шагом на пути снижения поступления

вредных веществ в организм человека и животных. В таблице 6

приведены ПДК тяжелых металлов в пищевых продуктах. Однако

не следует преувеличивать значение этих показателей. По своей

сути они являются лишь своеобразными «опорными точками» для

сравнительных оценок. Имеющиеся ПДК загрязнителей позволяют

сравнивать качественное состояние продукции по уровню ее

загрязненности, разрабатывать и реализовывать необходимые

охранные мероприятия и т.д. Во многих странах разработаны

национальные нормативы ДОК. Сопоставление этих норм

свидетельствует о том, что у них есть как сходство, так и различия.

Например, в Германии ДОК кадмия в овощах в 3 раза выше, чем

принято в России.

Техногенное поступление в окружающую среду тяжелых

металлов существенно снижает продуктивность плодовых растений,

качество и питательную ценность плодов. Наиболее токсичными

среди металлов являются свинец и никель, присутствие которых

в продуктах питания строго нормируется. Такие биогенные

элементы, как цинк, железо и медь, необходимы для протекания

нормальных физиологических процессов в организме человека,

однако при высоких концентрациях проявляется токсический

эффект. Как показали многолетние исследования Всероссийского

НИИ селекции плодовых культур, содержание токсических

элементов в плодах не превышает санитарно-гигиенических норм и

варьирует в следующих пределах: свинец – 0,025-0,230, никель –

0,035-0Э380 мг/кг, а ПДК соответственно 0,4 и 0,5 мг/кг. По

располагаются по возрастающей в следующем порядке:

слива< земляника < красная смородина < крыжовник <

груша < яблоня < черная смородина < вишня.

Было также установлено, что 10-20% свинца и 15-30% никеля

можно удалить при мытье фруктов. Для уменьшения загрязнения

плодово-ягодной продукции тяжелыми металлами рекомендуется

размещать садовые насаждения не ближе 500 м от автомагистралей.

Применяя такие агротехнические приемы, как известкование,

внесение минеральных и органических удобрений можно на разных

стадиях производства свести к минимуму вероятность накопления

тяжелых металлов в вырабатываемой продукции. В опытах на

песчаной почве было установлено, что извлечение овсом никеля при

сильной кислотности почв и невысоком содержании гумуса

возрастало, а при известковании уменьшалось. Например, этот

прием заметно ослаблял отрицательное действие никеля и снизил

его поглощение растениями. Положительное действие гумуса

связывают с образованием устойчивых комплексных соединений с

этим элементом.

Общая площадь аэротехногенного загрязнения в Мурманской

области составляет 21 тыс. км2, причем основным источником

являются металлургические предприятия. Чувствительность

растений, прежде всего, выражается в угнетении их роста, что

связано, как правило, с повышением количества металлов в тканях

растений. Золу растений рассматривают как одну из существенных

показателей качества. Повышенное содержание золы является, как

правило, признаком накопления ТМ. Специалистами Кольского

научного центра РАН было изучение влияние аэротехногенного

загрязнения на качество кормовых трав, выращенных в

Мончегорском районе. По результатам агрохимического

обследования почвы пахотных участков (иллювиально-гумусовый

подзол) можно отнести к хорошо окультуренным: их реакция

слабокислая или близкая к нейтральной, они содержат

повышенное количество подвижного фосфора и среднее

подвижного калия. Кислотно-щелочные свойства почвы во многом

определяют накопление и миграцию тяжелых металлов в почве.

В кислой среде возрастает их подвижность и возможность

поглощения растениями. Для большинства кормовых растений,

выращиваемых в Мурманской области, эта реакция близка

оптимальной.

Тем не менее, эти почвы нуждаются в известковании с учетом

их постоянного аэротехногенного загрязнения. По количеству меди

и никеля почвы следует отнести к загрязненным. Группировки почв

по градациям их содержания следующие: для меди при < 60 мг/кг –

первая, 60-180 мг/кг – вторая; для никеля при 180-540 мг/кг – вторая

из пяти имеющихся, основанных на геометрической прогрессии

нарастающих концентраций этих элементов. Для кобальта

отсутствует ПДК в почвах нашей страны по валовому содержанию,

но предложен ПДК по подвижным формам – 5 мг/кг почвы.

Агрохимическая служба России ориентируется на ПДК для меди

100 мг/кг и никеля 150 мг/кг.

Влияние загрязнения выражается в заметной низкорослости

растений и неразвитой корневой системе. Содержание золы

в растениях позволяет выявить общее количество минеральных

веществ, поступающих из почвы. В зависимости от ее типа, климата

и агротехники, зольный состав может значительно меняться. По

нашим данным, которые согласуются с полученными в Мурманской

области другими специалистами (Чемисов и др., 1978), в составе

сухих веществ на долю золы у кормовых трав обычно приходится 4-

8%, у турнепса 9-11%. В определяемых растениях показатель

зольности выше, что свидетельствует о повышенном в 1,3-2 раза

мере это объясняется и накоплением ТМ. Для сравнения следует

привести данные, полученные в Норвегии. Большинство образцов

трав, собранных в июне-июле содержало кальция в среднем 0,65 с

колебаниями от 0,17 до 1,8%. Минимальный уровень для злаковых

трав был определен в 1%. В районах, примыкающих к российской

территории, и находящихся в зоне воздействия предприятия

цветной металлургии, отмечено накопления цинка - 47,5 мг/кг и

меди - 44,0 мг/кг. Количество клетчатки для овса и турнепса –

обычное для условий области, хотя относительно средних данных

для этих культур оно немного выше. Для смеси гороха и рапса нет

нормативов для сравнения, но с учетом того, что у гороха клетчатки

бывает 24-26%, показатель можно отнести к нормативному. В

турнепсе и горохе с рапсом примерно вдвое больше общего и

белкового азота, чем в овсе, что надо объяснить не столько

биологическими особенностями этих культур, сколько условиями

аэротехногенного загрязнения, в которых они выращиваются.

Значительная доля этого азота состоит из нитратов – у турнепса

32%, у гороха с рапсом 14% и только у овса 4% от общего азота.

величины БЭВ и легкогидролизуемых углеводов из-за расходования

на синтез белка. Промышленное загрязнение атмосферы

фитотоксичными газами и большой запас в почве элементов

минерального питания часто приводят к накоплению

дополнительного количества азота в надземной части травянистых

Каротина оказалось либо больше, либо меньше потребности

животных. По содержанию нитратов у всех растений есть

превышение ПДК, особенно у турнепса, что исключает возможность

его использования для кормления животных. Во всех растениях

повышено количество никеля, а меди меньше ПДК, равного 10 мг/кг

сырой массы (что при тех же исходных данных по влажности

соответствует 32 мг/кг сухого вещества). В растительном корме

Все полученные нами данные многократно перекрывают это

уровень. Для меди оптимум находится в пределах 8-11 мг/кг сухого

вещества. Зарубежные данные близки отечественным – 4-10 мг/кг и

2-15 мг/кг сухого вещества.

Приведенные данные подтверждают негативную роль ТМ для

сельскохозяйственных растений и, в частности, овса. Опытами

установлено, что фитотоксичным считается такое содержание

металла в почве, при котором продуктивность растений снижается

на 10% относительно контроля. В описанном выше эксперименте

это показатель составлял 41-75%.

окультуренных альфегумусовых подзолистых почвах показало, что

оно довольно подвижно во времени. Некоторые специалисты

считают, что стационарного состояния ТМ в почве не бывает. Такое

положение является весьма существенным при оценке перспектив

мелиорации загрязненных почв и выращивания на них

сельскохозяйственных культур. Следует отметить, что даже

кардинальные технологические решения, которые позволили бы

полностью прекратить техногенное загрязнение в районе

Мончегорска, приведут лишь к некоторой стабилизации

существующего состояния окружающей среды. Возобновление

естественной растительности в зоне интенсивного выпадения

загрязненных осадков возможно только через несколько столетий

после их прекращения. Причем восстановление фитоценозов будет

идти лишь на участках со слабым или умеренным повреждением.

Таким образом, еще достаточно длительный период будут

использоваться в земледелии почвы с повышенным содержанием

сульфатов и тяжелых металлов.

Использование и регулирование почвенного плодородия при

воздействии промышленного загрязнения должно быть основано на

соблюдении принципов экологического земледелия (Каштанов,

Щербаков и др., 1993). Первый из них формирует соответствие

сельскохозяйственных культур условиям, к которым они

экологически наиболее приспособлены. Из 7 многолетних и 3

однолетних видов кормовых трав, преимущественно

распространенных в Мурманской области, в районе

непосредственного влияния комбината «Североникель»

выращивают, в основном, овес, горох, тимофеевку луговую и

кострец безостый. Наиболее предпочтительными из них следует

части меньше тяжелых металлов, чем многолетние (если травы не

предназначены для кормления животных, а в качестве

мелиоративного приема, тогда лучше высевать многолетние травы).

Несомненно, что с учетом всех нормативных требований к качеству

растительной продукции, ведение земледелия в таких условиях

нежелательно. Хотя в опытах и не обнаружено прямой связи между

степенью загрязнения почв медью, никелем, кобальтом и их

поступлением в растения, в 15-км зоне вокруг предприятия

накопление этих элементов в травах всегда превышает ПДК. В них

отмечается также повышенное количество кальция и нитратов.

Однако сложившаяся инфраструктура и природные условия не

позволяют рассчитывать на освоение других территорий без весьма

значительных затрат. На основе изложенного допустимо

возделывать на удалении 15 км и более от предприятия цветной

металлургии, что способствует получению более качественной

кормовой продукцию. Это согласуется с результатами исследований

микробиологов, которые констатировали снижение

фитотоксичности почв именно с такого расстояния (Евдокимова,

Второй принцип устанавливает, что антропогенные

воздействия на почву, растения и атмосферу не должны превышать

пределы, за которыми снижается производительность

агроэкосистемы. Граничное состояние для окультуренной

подзолистой почвы, как между обладающей определенным

плодородием и бесплодной, находится в диапазоне содержания

меди и никеля каждого по 0,01-0,05% в присутствии

техногенной двуокиси серы. В связи с этим в зоне аэротехногенного

воздействия необходим ежегодный контроль над реакцией почвы и

Третий принцип следует из предыдущего и заключается

в отсутствии целесообразности повышать производительность

агроэкосистем без одновременного совершенствования всех

элементов при использовании определенной системы земледелия.

Комплекс агротехнических мероприятий в таком районе должен

быть направлен не только на создание оптимальных условий

питания растений, но и снижения негативного влияния ТМ. Для

поддержания существующего уровня плодородия следует

соблюдать следующие правила: ежегодное совместное внесение

минеральных удобрений (не менее N120P80K80) и навоза (не менее

80 т/га); систематическое применение извести на кислых почвах.

Соблюдение предложенных практических мер позволяет

возделывать кормовые травы в зоне влияния предприятия цветной

металлургии при постоянном контроле над их качеством, особенно,

Нитраты. Сельскохозяйственной продукции без нитратов не

бывает, поскольку они являются основным источником азота

в питании растений. Нитраты (NO3

-) представляют собой соли

азотной кислоты, а нитриты (NO2

-) – азотистой. Соли азотной

кислоты используют в качестве удобрения (натриевая селитра,

аммиачная селитра, кальциевая селитра и др.). Для получения не

только высоких, но и высококачественных урожаев необходимо

вносить в почву минеральные азотные удобрения и органику.

Потребность растений зависит от многих факторов: вида, сорта,

погодных условий, свойств почвы и количества ранее

применявшихся удобрений.

Как вещества, обладающие токсическими свойствами,

нитраты и нитриты известны давно. Широкую известность

получило заболевание под названием «метгемоглобинемия»,

особенно опасное для детей грудного возраста. При этом

заболевании нитратный ион, взаимодействуя с гемоглобином крови,

образует метгемоглобин, который не способен транспортировать

кислород крови, что приводит к удушью. При поступлении

значительных количеств нитратов в организм человека

проявляется цианоз (темно синяя или фиолетово-синяя окраска

слизистой и кожного покрова), понижается кровяное давление,

наблюдается сердечная и легочная недостаточность.

Проблема нитратов в сельскохозяйственной продукции тесно

связана с крайне низкой культурой земледелия, как

в государственном, так и в частном секторе. Неграмотное

применение азотных удобрений в высоких дозах ведет к тому, что

избыток азота в почве вызывает поступление нитратов в растения в

больших количествах. Как правило, содержание нитратов выражают

в мг/кг или мг/100г. Нитраты являются главным элементом питания

растений, произрастающих на земле, поскольку в них входит азот –

основной строительный материал. В естественных условиях (в лесу

или на лугу) содержание нитратов в растениях небольшое (1-30

мг/кг сухой массы), они почти полностью переходят в органические

соединения. В культурных растениях при возделывании на

удобренной почве количество нитратов возрастает во много раз (от

40 до 12000 мг/кг сухой массы). Нитраты присутствуют во всех

средах: почве, воде, воздухе. Сами нитраты не отличаются высокой

токсичностью, однако под воздействием микроорганизмов или в

процессе химической реакции восстанавливаются до нитритов,

опасных для человека и животных. В организме теплокровных

нитриты участвуют в образовании более сложных (и

наиболее опасных) соединений – нитрозаминов, которые обладают

канцерогенными свойствами.

Среди возделываемых культур наибольшее количество

нитратов (в мг/кг сухой массы) накапливается в свекле столовой

(200-4500), салате (400-2900), шпинате (600-4000), укропе (400-

2200), редисе (400-2700), редьке 1500-1800). Томат, перец,

баклажан, чеснок, горошек и фасоль отличаются низким

В связи с опасностью, которую нитраты могут представлять

для нормального питания человека, в различных странах

разработаны ПДК нитратов в продуктах питания. Так как нитраты

поступают в организм человека преимущественно из овощей,

то особое внимание обращают на динамику их содержания в овощах

и продуктах их переработки. ПДК установлены для продукции как

открытого, так и защищенного грунта (для которого характерны

более высокие показатели, т.к. испытывая недостаток света,

растения накапливают значительное их количество). Например,

установлены следующие предельно допустимые концентрации

нитратов в некоторых пищевых продуктах (мг/кг сырой массы):

картофель – 250; капуста белокочанная – 900; морковь

ранняя – 400; томаты – 150 (для защищенного грунта – 300);

свекла столовая – 1400; лук репчатый – 80; лук зеленый – 600; арбуз

– 60; дыня – 90; яблоки – 60; груши – 60.

Для снижения содержания нитратов в продуктах питания

важно правильно выбрать способ выращивания культур, способы

хранения и переработки, а также методы контроля. Накопление

нитратов различными культурами имеет сортовую специфику. Это

значит, что одна и та же культура в зависимости от сорта может

накапливать различное количество этих соединений. Широкое

распространение сортов с низкой способностью к накоплению

нитратов должно стать основой для улучшения биологического

качества растениеводческой продукции.

Уменьшению накопления нитратов в растениях способствует

рациональная система применения удобрений, предполагающая

правильное определение форм, доз, сроков и способов внесения.

Лучшие формы азотных удобрений – сульфат аммония и мочевина.

Большое внимание следует уделять дозе азотного удобрения. Она не

должна превышать 20 г на 1 м2 по азоту. Вносить удобрения лучше

перед перекопкой участка, локальным способом, когда удобрения

вносят рядками (лентами) на глубину 10-12 см (расстояние между

рядками 15-20 см). Навоз лучше применять, предварительно

прокомпостировав его с соломой или торфом.

Убранную продукцию следует правильно хранить и

перерабатывать, поскольку нарушение условий хранения и режимов

переработки может вызвать повышение количества нитратов

в конечном продукте. Колебания в содержании нитратов при

хранении зависят от вида продукции, исходного содержания их и

режимов хранения. Хранение свежеубранных овощей при низкой

температуре способствует их образованию. К накоплению нитратов

приводят сильная загрязненность листовых овощей и корнеплодов,

механические повреждения, оттаивание свежезамороженных

овощей в течение длительного времени при комнатной температуре.

При хранении овощей и картофеля в оптимальных условиях

(температура и влажность воздуха) количество нитратов во всех

видах продукции снижается, причем наиболее заметно в феврале –

В зависимости от режимов и видов технологической

обработки меняется содержание нитратного азота в конечном

продукте. Как правило, количество нитратов в продукте в процессе

переработки снижается. При этом важно соблюдать режимы

переработки. Предварительная подготовка продукции (очистка,

мойка, сушка) приводит к снижению количества нитратов в

продукции на 3-35%. В процессе переработки продукции быстро

разрушаются ферменты и гибнут микроорганизмы, что

останавливает дальнейшее превращение нитрата в нитрит.

Например, при варке картофеля уровень нитратного азота падает на

40-80%, при жарении в растительном масле – на 15%. При

квашении, мариновании и консервировании часть нитратов

переходит в нитриты, количество которых постепенно падает, и к

седьмому дню они полностью исчезают. По этой причине

использовать консервированные продукты в пищу в течение первой

термической обработке, количество нитратов уменьшается в 2 раза.

Пестициды и их остаточное количество. В современном

сельскохозяйственном производстве используется широкий

ассортимент химических средств, предназначенных для повышения

урожайности, защиты и регуляции роста растений. С точки зрения

загрязнения продуктов питания и влияния на здоровье населения к

числу наиболее опасных химических средств относятся химические

средства защиты растений (пестициды).

В настоящее время применяют около 3,2 млн. т пестицидов (в

среднем по 0,5 кг на одного жителя планеты). Пестициды – общее

наименование всех химических соединений, которые применяются

в сельском хозяйстве для защиты культурных растений от вредных

организмов. В качестве пестицидов используют около 900 активных

химических соединений, входящих в состав 60 тыс. препаратов.

Ими обрабатывают более 4 млрд. га земли.

По объектам применения пестициды разделяют на следующие

основные группы: акарициды - для борьбы с вредными клещами;

инсектициды – с вредными насекомыми; моллюскоциды –

моллюсками; нематициды – нематодами; роденцидами –

грызунами; бактерициды – для защиты растений от бактериальных

болезней; фунгициды – от грибных растений; гербициды – для

борьбы с сорными растениями; десиканты – препарате для

предуборочного подсушивания растений; дефолианты – для

удаления листьев; репелленты – препараты для отпугивания

вредных насекомых; аттрактанты – для привлечения насекомых;

хемостерилянты – для химической стерилизации насекомых;

феромоны – вещества, продуцируемые насекомыми или их

синтетические аналоги для воздействия на особей другого пола;

регуляторы роста растений – вещества, влияющие на рост и

развитие растений; ретарданты – для торможения роста растений;

поверхностно-активные вещества, адъюванты - добавки к

гербицидам, усиливающие их действие. Среди химических средств

защиты растений наибольшей токсичностью по отношению к

теплокровным животным и человеку отличаются инсектициды, а

наименьшей – гербициды. В Список пестицидов и агрохимикатов,

разрешенных к применению на территории Российской Федерации

включены около 130 инсектицидов для борьбы с вредными

насекомыми. По способу проникновения и действия на вредный

организм инсектициды делятся на контактные, вызывающие

гибель насекомых при контакте вещества с их телом; кишечные,

вызывающие отравление организма при попадании яда с пищей в

кишечник; системные, способные передвигаться по проводящей

системе растения и отравлять поедающих его насекомых;

фумиганты – вещества, действующие на насекомых в паро- или

газообразном состоянии через органы дыхания.

Химические средства борьбы с сорной растительностью –

гербициды – могут быть избирательного и сплошного действия.

Первые уничтожают растения, относящиеся к отдельному классу

(однодольные, многолетние корневищные, корнеотпрысковые),

семейству (злаки), виду (овсюг, пырей, виды осота); вторые –

любую растительность.

Особое беспокойство вызывает возможность загрязнения

почв, воды, растений, в том числе урожая и продуктов его

переработки, остаточными количествами пестицидов. Пестициды

могут приводить к образованию злокачественных опухолей у

человека. Примерно 70% применяемых соединений попадает в

организм человека с мясом, молоком и яйцами, а 30% - с

растительной пищей.

Основная причина накопления остаточных количеств

пестицидов в продуктах – нарушение правил и регламентов

сроков обработки сельскохозяйственных культур, неправильный

выбор препаративной формы и способа применения и т.п.). При

оценке возможности допуска нового препарата проводят

экотоксикологическую проверку. При этом делают упор не только

на выявление характерных особенностей поведения пестицида

в окружающей среде, но и его действия на растения и животных

в процессе их биологического развития, т.е. контроль должен

распространяться и на качество конечной продукции, используемой

для питания. Критерием оценки содержания пестицидов является

ПДК или ДОК. В разных странах эти нормативы неодинаковы, что

затрудняет обмен продовольствием. Основная причина таких

различий – использование разных методов определения остаточных

количеств препаратов и продуктов их распада.

Наиболее часто в пищевых продуктах содержатся остатки

дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) и изомеров

гексахлорциклогексана (ГХЦГ). В то же время

фосфороорганические пестициды нестабильны, практически не

накапливаются в продуктах питания. Для того чтобы избежать

возможной аккумуляции остаточных количеств пестицидов в

окружающей среде, снизить риск возникновения резистентных

видов вредных организмов, необходимо чередовать препараты с

разным механизмом действия.

Растения по степени накопления остаточных количеств

хлороорганических пестицидов (ХОП), которые в течение

нескольких десятилетий занимали одно из первых мест по

масштабам использования в сельском хозяйстве, в продуктивных

органах располагаются в следующем порядке:

морковь > петрушка > картофель > свекла > многолетние

травы > томат > кукуруза > капуста белокочанная.

В корнеплодах ХОП накапливаются в основном в кожуре и

в меньших количествах – в мякоти. Накопление пестицидов и

продуктов их распада в пищевой продукции связано с процессами

метаболизма, с биохимическим составом растений. Длительному

сохранению химических средств защиты растений в зерне, плодах и

ягодах способствует наличие в продуктах моносахаридов и

полисахаридов, которые являются стабилизаторами токсикантов

(в фармакологии это свойство сахаров используют для

приготовления таблеток).

Основную роль в устойчивом функционировании

агроэкосистем играют почвы с их уникальными свойствами и

способностью к самоочищению от загрязняющих веществ, в том

числе и от остаточных количеств пестицидов. Важными факторами

в процессах трансформации загрязняющих веществ являются

гранулометрический состав, содержание гумуса в почве и его

состав. Гумус инактивирует продукты распада пестицидов и

препятствует тем самым загрязнению экосистем. Вместе с тем

сорбированные гумусовыми соединениями ксенобиотики могут

сохраняться в почве длительное время, представляя постоянную

угрозу токсикации отдельных компонентов экосистем.

Диоксины. Опасность диоксинов как веществ, относящихся к

разряду супертоксикантов, с последней четверти прошлого века

приобрела общепланетарные масштабы. Угрозу человечеству от

этой группы веществ можно сравнить с последствиями применения

ядерного оружия. Особо опасны для окружающей среды и человека

главным образом тетразамещенные диоксины – 2,3,7,8-ТХДД

(тетрахлорбибензол-n-диоксин) входит в состав пестицидов

комплексного действия в качестве микропримеси. Наиболее важные

химические характеристики диоксинов – чрезвычайная

стабильность в сильнокислых и щелочных растворах, высокая

устойчивость к окислителям. Период полураспада диоксинов в

почве составляет около 10 лет, в воде 1-2 года. Диоксины прочно

связываются с частицами почвы, поэтому плохо вымываются

дождями. Однако подвижность диоксинов резко снижается с

увеличением содержания в почве органического вещества.

Диоксины концентрируются в основном в верхнем 15-см

слое почвы.

Диоксины имеют исключительно техногенное

происхождение. Их появление в окружающей среде связано в

первую очередь с производством и использованием

хлорорганических соединений и утилизацией их отходов. В

воздушную среду диоксины попадают с дымом при сжигании

промышленных и бытовых отходов, а также с выхлопными газами

автомобилей. С воздушными массами диоксины переносятся на

значительные расстояния и могут быть причиной глобального

загрязнения.

Накопление диоксинов осуществляется главным образом по

пищевым цепям. Большинство диоксинов легко попадают в живые

организмы через желудочно-кишечный тракт, кожные покровы. Эти

вещества очень медленно выводятся из живых организмов, а из

организма человека практически не выводятся. Даже при очень

малых концентрациях диоксины вызывают подавление иммунной

системы и нарушают способность организмов к адаптации в

изменяющихся условиях внешней среды. Это приводит к резкому

подавлению жизнедеятельности.

Диоксины концентрируются наиболее активно в организме

рыб и дойных коров. В молоке коров, содержащихся на фермах,

расположенных вблизи мусоросжигательных печей, химических,

целлюлозно-бумажных и металлургических заводов,

аккумулируется повышенное количество диоксинов. Вблизи этих

объектов загрязняются диоксинами главным образом вода и корма.

Предельно допустимая норма суточного и соответственно

недельного «потребления» диоксинов выражается в диоксиновом

эквиваленте (ДЭ), т.е. в пересчете на такую массу 2,3,7,8 – ТХДД,

систематическое попадание которой в организм приводит к

появлению одного пострадавшего на 1 млн. человек. Суточное

потребление диоксинов не должно превышать 0,1 пг/кг (1 пг = 10-12

районы, где содержание диоксинов выше 1 мкг ДЭ в 1 кг почвы. В

России установлены максимально допустимые концентрации

диоксинов: для пищевых продуктов – 0,036 нг/кг, для молока – 5,2 и

для рыбы 8,8 нг/кг.

Кроме перечисленных ксенобиотиков опасность для здоровья

человека имеют также следующие соединения, которые могут

попадать через продукты питания - полициклические ароматические

углеводороды (преимущественно 3,4-бенза(а)пирен – БП),

полихлорированные бифенилы (арохлоры, канехлоры, соволы,

фенохлоры, хлорфены), регуляторы роста растений (абсцизовая

кислота, ауксины, гиббереллины, цитоксины, этилен и др.),

лекарственные средства (антибиотики, сульфаниламидные

препараты, нитрофураны, гормональные препараты). микотоксины

(продукты жизнедеятельности различных видов микроскопических

К началу XXI века более 10 млн.га сельскохозяйственных

земель подвержены загрязнению тяжелыми металлами,

радионуклидами и другими токсикантами.

Генетически модифицированная продукция. К генетически

модифицированным или трансгенным продуктам (ГМП) относят

полученные из организмов, преимущественно растений, в ДНК

которых введен особый, не данный им от природы, ген. В процессе

развития этот ген наделяет своего «хозяина» новыми свойствами.

Например, выведен картофель, вредный для колорадского жука:

поев его листьев, тот мгновенно умирает. Трансгенные томаты или

огурцы дольше хранятся и не портятся. Коровы дают молоко

повышенной жирности. Генетически модифицированным культурам

нипочем сорняки, вредители и неблагоприятные температуры,

повышенная влажность или засуха, они успешнее сопротивляются

болезням и инфекциям. Использование таких растений позволяет

отказаться от многих средств защиты растений и удобрений.

Первое трансгенн

Выходные данные сборника:

Высокое качество и безопасность продуктов питания является в настоящее время одной из существенных предпосылок сохранения продовольственной независимости Казахстана и важнейшей задачей государственной политики в области здорового питания.

Уровень контаминантов в пищевом сырье за последние пять лет увеличился почти в пять раз. Токсичные элементы обнаруживаются в 90 % исследуемых продуктов питания. В данных условиях возникла необходимость расширения и углубления представлений о возможных путях загрязнения продовольственного сырья, технологических приемах переработки, позволяющих снизить вредное воздействие .

Качество молочных продуктов во многом зависит от экологических условий получения молока. Активная антропогенная деятельность способствует загрязнению природной среды вредными ингредиентами, достигшими критических уровней в большинстве промышленных центров . Распространенность тяжелых металлов в окружающей среде в связи с их неблагоприятным влиянием на организм является актуальной проблемой, прежде всего для регионов повышенного техногенного загрязнения, к которым принадлежит и наша область .

Негативное влияние экологического фактора приводит к нарушениям обмена веществ у животных, что, как правило, сопровождается снижением продуктивности, ухудшением качества молока, эндемическими болезнями. Исследованиями последних лет установлена прямая связь между поступлением тяжелых металлов с кормами и водой и их содержанием в получаемом молоке. В результате в молочном сырье накапливаются крайне нежелательные микроэлементы. К наиболее опасным из них относятся ртуть, свинец, кадмий, кобальт, никель, цинк, олово, сурьма, медь, молибден, ванадий, мышьяк. Попадают металлы в биосферу при высокотемпературных технологических процессах (металлургии, сжигании топлива, обжиге цемента и др.) в виде газов, и аэрозолей (возгонка металлов), пылевидных частиц и жидком виде (технологические сточные воды). Они способны мигрировать в окружающей среде и попадать в растения. В глобальных масштабах происходит процесс, называемый сегодня «металлическим прессом на биосферу» .

В связи с вышесказанным, определение тяжелых металлов в молоке и кисломолочных продуктахпредставляется актуальным.

Целью данной работы явилась определение тяжелых металловв молоке и кисломолочных продуктах отечественного и зарубежного производителей.

Анализ образцов на содержание цинка, свинца и кадмия выполнен в аккредитованной лаборатории биогеохимии и экологии Западно-Казахстанского государственного университета им. М. Утемисова. Содержание тяжелых металлов было определено на приборе - анализатор жидкости вольтамперометрический «Экотест-ВА». Подготовка образцов проводилась методом минерализации «до влажных солей» .

Результаты анализа тяжелых металлов в содержании молока оте­чественного и зарубежного производителей представлены в таблице 1.

Таблица 1

Концентрация тяжелых металлов в содержании молока отечественного и зарубежного производителей, мг/дм 3

Как видно из таблицы 1, содержание цинка в образцах варьирует в пределах 0,0204-0,0874 мг/дм 3 и составляет в среднем 1 % от предельно-допустимой концентрации. Содержание кадмия в образцах колеблется от 0,0011 до 0,0018 мг/дм 3 , что составляет в среднем 7,5 % от ПДК, среднее значение свинца составляет 0,0181 мг/ дм 3 или 0,36 ПДК.

Далее нами были определены концентрации ионов цинка, кадмия и свинца в содержании йогурта. Результаты анализа тяжелых металлов в содержании йогуртаотечественного и зарубежного производителей представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, содержание цинка в образцах варьирует от 0,0004 до 0,010 мг/кг, содержание кадмия составляет от 6 до 11 %от предельно-допустимой концентрации, среднее значение свинца составляет 0,020 мг/кг.

Таблица 2

Концентрация тяжелых металлов в содержании йогурта, мг/кг

Результаты анализа тяжелых металлов в содержании кефираотечественного и зарубежного производителей представлены в таблице 3.

Исходя из таблицы 3 видно, что содержание цинка в образцах варьирует от 0,0600 до 0,1766 мг/кг. Содержание кадмия колеблется в пределах 0,0008-0,0011 мг/кг, что не превышает предельно-допустимую концентрацию. Содержание свинца составляет в среднем 0,0151 мг/кг.

Таблица 3

Концентрация тяжелых металлов в содержании кефира, мг/кг

Результаты анализа тяжелых металлов в содержании творогаотечественного и зарубежного производителей представлены в таблице 4.Исходя из таблицы 4 видно, что наибольшее содержание цинка наблюдается у образца № 1, по содержанию кадмия - у образца № 3, по содержанию кадмия - у образца № 2. во всех исследуемых образцах содержание тяжелых металлов не превышает предельно-допустимую концентрацию токсичных веществ.

Таблица 4

Концентрация тяжелых металлов в содержании творога, мг/кг

Таким образом, проведенный анализ некоторых токсичных веществ в молочных продуктах, показал, что средний уровень концентрации тяжелых металлов не превышает предельно-допустимых значений токсичных веществ в молочных продуктах.

Список литературы:

1. Бударков В.А., Макаров В.В. Методологические аспекты исследования комбинированного действия факторов радиационной, химической и биологической природы // Вестник сельскохозяйственной науки. 1992. - №4. - С. 122-130.
2. Бугреева H.H. Содержание соединений свинца и кадмия в молоке и молочных продуктах и пути их снижения при производстве молокопродуктов: Автреф. дис. .к-та вет. наук. Москва, 1995. - 24 с.
3. Васильев A.B., Ратников А.Н., Алексахин P.M. Закономерности перехода радионуклидов и тяжелых металлов в системе почва растение - животное -продукт животноводства // Химия в сельском хозяйстве. - 1995. - № 4. - С. 16-18.
4. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания, книга четвертая. - М. - «Мир». - 1995. - 192 с.
5. ГОСТ Р 51301-99 Продукты пищевые и продовольственное сырье. Инверсионно-вольтамперометрические методы определения содержания токсичных элементов (кадмия, свинца, меди и цинка).

Ртуть — весьма токсичный яд кумулятивного действия (т. е. способный накапливаться), поэтому в молодых животных его меньше чем в старых, а в хищниках больше, чем в тех объектах, которыми они питаются. Особенно этим отличаются хищные рыбы такие, как тунец , где ртуть может накапливаться до 0,7 мг/кг и более. Поэтому хищной рыбой лучше не злоупотреблять в питании. Из других животных продуктов «накопителем» ртути являются почки животных - до 0,2 мг/кг. Это, конечно относится к сырому продукту. Поскольку почки при кулинарной обработке предварительно многократно вымачивают по 2-3 ч со сменой воды и дважды вываривают, то в оставшемся продукте содержание ртути уменьшается почти в 2 раза.

Из растительных продуктов ртуть больше всего содержится в орехах в какао-бобах и шоколаде (до 0,1 мг/кг). В большинстве остальных продуктов содержание ртути не превышает 0,01-0,03 мг/кг.

Свинец

Свинец - яд высокой токсичности. В большинстве растительных и животных продуктов естественное его содержание не превышает 0,5-1,0 мг/кг. Больше всего свинца содержится в хищных рыбах (в тунце до 2,0 мг/кг), моллюсках и ракообразных (до 10 мг/кг).

В основном повышение содержания свинца наблюдается консервах, помещенных в так называемую сборную жестяную тару которая спаивается сбоку и к крышке припоем, содержащим определенное количество свинца. К сожалению, пайка иногда бывает некачественная (образуются брызги припоя), и хотя консервные банки еще дополнительно покрываются специальным лаком это не всегда помогает. Имеются случаи, правда довольно редкие (до 2%), когда в консервах из этой тары накапливается, особенно при длительном хранении, до 3 мг/кг свинца и даже выше что, конечно, представляет опасность для здоровья, поэтому продукты в этой сборной жестяной таре не хранят более 5 лет.

Свинец и этилированный бензин

Большое загрязнение свинцом происходит от сгорания этилированного бензина. Тетраэтилсвинец , добавленный в бензин для повышения октанового числа в количестве около 0,1% весьма летуч и более токсичен, чем сам свинец и его неогранические соединения. Он легко попадает в почву и загрязняет пищевые продукты. Поэтому продукты, выращенные вдоль автострад содержат повышенное количество свинца. В зависимости от интенсивности движения эта опасная зона может простираться от 10 до 500 м. Поэтому вдоль дорог следует сажать только лесные породы или выращивать кормовые культуры. Однако этим иногда пренебрегают и часто вдоль дорог высаживают плодовые деревья, которые дают загрязненные свинцом плоды. Прекрасный пример в отношении борьбы с загрязнением продуктов показала Дания. Там уже несколько лет запретили использование в автомобилях этилированного бензина и естественный уровень свинца в основных овощах (картофель, морковь , лук) сократился в 2-3 раза. Будем надеяться, что у нас появится такое же отрицательное отношение к использованию этилированного бензина.

Кадмий

Кадмий - это весьма токсичный элемент. Кадмия естественного в пищевых продуктах содержится примерно в 5-10 раз меньше, чем свинца. Повышенные концентрации его наблюдаются в какао-порошке (до 0,5 мг/кг), почках животных (до 1,0 мг/кг) и рыбе (до 0,2 мг/кг). Содержание кадмия увеличивается в консервах из сборной жестяной тары, так как кадмий, как и свинец, переходит в продукт из некачественно выполненного припоя, в котором также содержится определенное количество кадмия.

Как тяжелые металлы попадают в продукты?

Токсические элементы могут попасть в опасных для человека концентрациях в пищевые продукты из сырья и в процессе технологической обработки только при нарушении соответствующих технологических инструкций. Так, в растительном сырье они могут появиться при нарушении правил применения ядохимикатов, содержащих в своем составе такие токсические элементы, как ртуть, свинец, мышьяк и др. Повышенное количество токсических элементов может появиться в зоне вблизи промышленных предприятий, загрязняющих воздух и воду недостаточно очищенными отходами производства.

При технологии производства пищевых продуктов токсические элементы могут появиться при контактах с оборудованием, выполненным из металла, не разрешенного органами здравоохранения (для пищевых целей допускается весьма ограниченное количество сталей и других сплавов). Но главным образом такие токсические элементы, как свинец и кадмий, могут появиться в консервном производстве при использовании жестяной тары с применением пайки швов в случае нарушения технологии пайки, при использовании случайных припоев или применения некачественных внутренних покрытий.

Органами санитарного надзора установлены жесткие нормы содержания токсических элементов в пищевом сырье и готовых продуктах питания. Для большинства продуктов имеются предельно допустимые концентрации токсичных элементов в основных продуктах питания.

Требования к содержанию тяжелых металлов в продуктах питания

Для производства детских и диетических продуктов по ряду тяжелых металлов предъявляются более жесткие требования. Так, для зернобобовых продуктов содержание свинца допускается только 0,3 мг/кг, а кадмия 0,03 мг/кг. В таблице ниже не приведено содержание предельно допустимых концентраций олова и железа. Олово контролируется только в консервах из сборной жестяной тары, где допускается до 200 мг/кг (в детских - до 100 мг/кг). Железо нормируется только в напитках типа пива и вина (15 мг/кг), жирах и маслах (5 мг/кг).

В концентрированных растительных и животных продуктах (сушеных, сублимированных и т. д.) предельно допустимая концентрация тяжелых металлов определяется, как правило, при пересчете на исходный продукт.

Задача специалистов пищевой промышленности - постоянно контролировать пищевое сырье и готовую продукцию для того, чтобы обеспечить выпуск безвредных для здоровья продуктов питания.

Как избежать появления тяжелых металлов в продуктах

В домашнем питании тоже необходим контроль, который заключается в предупреждении загрязнения консервированных продуктов свинцом. Рекомендуется вскрытые консервы из сборных жестяных банок, даже для кратковременного хранения помешать в стеклянную или фарфоровую посуду, так как под влиянием кислорода воздуха коррозия банок резко увеличивается и буквально через несколько дней содержание свинца (и олова) в продукте многократно возрастает. Нельзя также хранить маринованные, соленые и кислые овощи и фрукты в оцинкованной посуде во избежание загрязнения продуктов цинком и кадмием (цинковыи слой также содержит некоторое количество кадмия).

Нельзя хранить и приготавливать пищу в декоративной фарфоровой или керамической посуде (т. е. в посуде, предназначенной для украшения, но не для пищи), так как очень часто глазурь, особенно желтого и красного цвета, содержит соли свинца и кадмия, которые легко переходят в пищу, если такую посуду использовать для еды. Для приготовления и хранения продуктов следует использовать только посуду, специально предназначенную для пищевых целей.

То же самое относится к красивым пластмассовым пакетам и пластмассовой посуде. В них можно хранить и то непродолжительное время только сухие продукты.

Предельно допустимое содержание тяжелых металлов в продуктах питания

В таблице ниже приведены сведения по предельно допустимому содержанию тяжелых металлов в некоторых основных продуктах питания.

Заказать написание уникльной работы

;font-family:"Times New Roman"">МИНОБРНАУКИ РОССИИ

;font-family:"Times New Roman"">Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

;font-family:"Times New Roman"">высшего профессионального образования

;font-family:"Times New Roman"">«Тверской государственный технический университет»

;font-family:"Times New Roman"">(ТвГТУ)

;font-family:"Times New Roman"">Кафедра Биотехнологии и химии

;font-family:"Times New Roman"">Курсовая работа

по теме: «Методы определения содержания тяжелых металлов в различных пищевых продуктах»

;font-family:"Times New Roman"">Выполнил: студент 3курса

;font-family:"Times New Roman"">дневного отделения

;font-family:"Times New Roman"">факультета ХТФ

;font-family:"Times New Roman"">группы СМ – 1101

;font-family:"Times New Roman"">Баурина А.А.

Принял: доцент

кафедры БТ и Х

Ожимкова Е. В.

;font-family:"Times New Roman"">Тверь 2013

;font-family:"Times New Roman"">СОДЕРЖАНИЕ

;font-family:"Times New Roman"">ОПРЕДЕЛЕНИЯ 4

;font-family:"Times New Roman"">ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 6

;font-family:"Times New Roman"">ВВЕДЕНИЕ 7

1. ;font-family:"Times New Roman";color:#000000">Теоретические аспекты загрязнения пищевых продуктов 9
2. ;font-family:"Times New Roman"">Источники загрязнения пищевых продуктов тяжёлыми металлами 9
3. ;font-family:"Times New Roman"">Загрязнение химическими элементами продовольственного сырья 13

;font-family:"Times New Roman"">1.2.1 Ртуть 14

;font-family:"Times New Roman"">1.2.2 Свинец 15

;font-family:"Times New Roman"">1.2.3 Кадмий 17

;font-family:"Times New Roman"">1.2.4 Алюминий 18

;font-family:"Times New Roman"">1.2.5 Мышьяк 19

;font-family:"Times New Roman"">1.2.6 Медь 20

;font-family:"Times New Roman"">1.2.7 Цинк 21

;font-family:"Times New Roman"">1.2.8 Олово 22

;font-family:"Times New Roman"">1.2.9 Железо 24

1. ;font-family:"Times New Roman"">Классификация и методы определения тяжелых металлов в пищевых продуктах 26
2. ;font-family:"Times New Roman"">Понятие и методы качественного и количественного анализа 26
3. ;font-family:"Times New Roman"">Качественный анализ 26
4. ;font-family:"Times New Roman"">Количественный анализ 29
5. ;font-family:"Times New Roman"">Классификация и характеристика методов исследования пищевых продуктов 33
6. ;font-family:"Times New Roman"">Физические и физико-химические методы 33
7. ;font-family:"Times New Roman"">Химические и биохимические методы 37
8. ;font-family:"Times New Roman"">Микробиологические методы 38
9. ;font-family:"Times New Roman"">Физиологические методы 38
10. ;font-family:"Times New Roman"">Технологические методы 39
11. ;font-family:"Times New Roman"">Методы определения тяжёлых металлов в пищевых продуктах 40

;font-family:"Times New Roman"">4.1 Методы определения мышьяка 40

;font-family:"Times New Roman"">4.2 Методы определения кадмия 41

;font-family:"Times New Roman"">4.3 Методы определения свинца 45

;font-family:"Times New Roman"">4.4 Методы определения ртути 45

;font-family:"Times New Roman"">4.5 Методы определения цинка 48

;font-family:"Times New Roman"">4.6 Методы определения железа 49

;font-family:"Times New Roman"">ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52

;font-family:"Times New Roman"">СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 54

;font-family:"Times New Roman"">
ОПРЕДЕЛЕНИЯ

;font-family:"Times New Roman"">В данной курсовой работе применяются следующие термины с соответствующими определениями:

;font-family:"Times New Roman"">Антагония – это ;font-family:"Times New Roman";background:#ffffff">противостояние, непримиримое отвержение.

;font-family:"Times New Roman"">Возгон – это ;font-family:"Times New Roman";color:#000000;background:#ffffff">оксиды легко возгоняемых металлов, образующиеся при высоких температурах в некоторых металлургических процессах. ;font-family:"Arial";color:#000000;background:#ffffff">

;font-family:"Times New Roman"">Гальванизация – это метод покрытия одного металла каким-либо другим путем электролиза.

;font-family:"Times New Roman"">Гипотония – это ;font-family:"Times New Roman";color:#000000;background:#ffffff">пониженный тонус сосудов или мышц.

;font-family:"Times New Roman"">Инактивация – это ;font-family:"Times New Roman";color:#000000;background:#ffffff">частичная или полная потеря биологически активным веществом или агентом своей активности.

;font-family:"Times New Roman"">Инсектициды – это ;font-family:"Times New Roman";color:#000000;background:#ffffff">химические препараты для уничтожения вредных насекомых.

;font-family:"Times New Roman"">Интоксикация – это ;font-family:"Times New Roman";color:#000000;background:#ffffff">отравление организма образовавшимися в нём самом или поступившими извне токсическими веществами.

;font-family:"Times New Roman"">Кофактор – это ;font-family:"Arial";color:#000000;background:#ffffff"> ;font-family:"Times New Roman";color:#000000;background:#ffffff">вещества, необходимые для каталитического действия того или иного фермента.

;font-family:"Times New Roman"">Озоление – это ;font-family:"Times New Roman";color:#000000;background:#ffffff">химическая операция, состоящая в разрушении органического субстрата (обычно посредством сжигания).

;font-family:"Times New Roman"">Сидеоз – это ;font-family:"Times New Roman";color:#000000;background:#ffffff">заболевание человека, вызываемое осаждением в лёгких пыли, содержащей железо.

;font-family:"Times New Roman"">Тяжелые металлы – это группа химических элементов со свойствами металлов(в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом либо плотностью.

;font-family:"Times New Roman"">ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

;font-family:"Times New Roman"">В данной курсовой работе применяются следующие обозначения и сокращения:

;font-family:"Times New Roman"">АПДК – ;font-family:"Times New Roman";color:#010101;background:#ffffff">ООО ПКФ "Агропромдоркомплект-Урал"

;font-family:"Times New Roman"">ВОЗ – всемирная организация здравоохранения

;font-family:"Times New Roman"">МИБК – ;font-family:"Times New Roman";color:#000000;background:#ffffff">метил изобутил кетон

;font-family:"Times New Roman"">ДСД – допустимая суточная доза

;font-family:"Times New Roman"">ПДК – предельно-допустимые концентрации

;font-family:"Times New Roman"">ТЭЦ – ;font-family:"Times New Roman";color:#000000;background:#ffffff">тепловая электростанция

;font-family:"Times New Roman"">ФАО – продовольственная и сельскохозяйственная организация

;font-family:"Times New Roman"">ВВЕДЕНИЕ

;font-family:"Times New Roman";color:#000000">За последнее время большое значение приобрела проблема, связанная с загрязнением пищевых продуктов тяжёлыми металлами и другими химическими веществами. В атмосферу идет огромный выброс токсичных веществ со всевозможных производств: фабрик, заводов и т.д. Попадая в атмосферу и воду, тем самым они загрязняют и почву, а с ней и растения. Растения, в свою очередь, это основа всех пищевых продуктов.

;font-family:"Times New Roman";color:#000000">Тяжелые металлы также попадают в мясо, молоко, так как животные, употребляя растения, употребляют тем самым и токсичные элементы, то есть тяжелые металлы, которые накапливаются в растениях. Завершающим звеном в этой цепочке, является человек, который потребляет большое разнообразие пищевых продуктов.

;font-family:"Times New Roman";color:#000000">Тяжелые металлы способны накапливаться и трудно выводиться из организма. Они пагубно влияют на организм человека и здоровья в целом.

;font-family:"Times New Roman";color:#000000">Поэтому важной задачей является разработка методов определения токсичных веществ в пищевых продуктах.

;font-family:"Times New Roman";color:#000000">При этом весьма важным вопросом является также определение среднего и предельно допустимого содержания концентраций металлов в пищевых продуктах.

;font-family:"Times New Roman";color:#000000">Целью курсовой работы является:

1. ;font-family:"Times New Roman";color:#000000">рассмотрение методов определения содержания тяжёлых металлов в различных пищевых продукта ;font-family:"Times New Roman"">х
2. ;font-family:"Times New Roman"">
3. ;font-family:"Times New Roman"">
4. ;font-family:"Times New Roman"">
5. ;font-family:"Times New Roman"">поведение тяжелых металлов в воздухе, в воде, в почве

;font-family:"Times New Roman";color:#000000">
1. Теоретические аспекты загрязнения пищевых продуктов

;font-family:"Times New Roman";color:#000000">1.1 ;font-family:"Times New Roman"">Источники загрязнения пищевых продуктов тяжёлыми металлами

;font-family:"Times New Roman"">Термин "тяжелые металлы" связан с высокой относительной атомной массой. Эта характеристика обычно сравниваются с представлением о высокой токсичности. Одним из признаков, которые позволяют относить металлы к тяжелым, является их плотность.

;font-family:"Times New Roman"">Согласно сведениям, представленным в "Справочнике по элементарной химии" под ред. А.Т.Пилипенко (1977), к тяжелым металлам относятся элементы, плотность которых более 5 г/см3. Таким образом, к тяжелым металлам относят более 40 химических элементов с относительной плотностью более 6. Число же опасных загрязнителей, если учитывать токсичность, стойкость и способность накапливаться во внешней среде, а также масштабы распространения указанных металлов, значительно меньше.

;font-family:"Times New Roman"">Прежде всего, представляют интерес те металлы, которые наиболее широко и в значительных объемах используются в производственной деятельности и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относят: свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк.

;font-family:"Times New Roman"">В атмосферном воздухе тяжелые металлы присутствуют в форме органических и неорганических соединений в виде пыли и аэрозолей, а также в газообразной элементной форме (ртуть). При этом аэрозоли свинца, кадмия, меди и цинка состоят преимущественно их субмикронных частиц диаметром 0,5–1 мкм, а аэрозоли никеля и кобальта – из крупнодисперсных частиц (более 1 мкм), которые образуются в основном при сжигании дизельного топлива. В водных средах металлы присутствуют в трех формах: взвешенные частицы, коллоидные частицы и растворенные соединения. Последние представлены свободными ионами и растворимыми комплексными соединениями с органическими (гуминовые и фульвокислоты) и неорганическими (галогениды, сульфаты, фосфаты, карбонаты) лигандами. Большое влияние на содержание этих элементов в воде оказывает гидролиз, во многом определяющий форму нахождения элемента в водных средах. Значительная часть тяжелых металлов переносится поверхностными водами во взвешенном состоянии.

;font-family:"Times New Roman"">В почвах тяжелые металлы содержатся в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах. Водорастворимые формы, как правило, представлены хлоридами, нитратами, сульфатами и органическим комплексными соединениями. Кроме того, ионы тяжелых металлов могут быть связаны с минералами как часть кристаллической решетки.

;font-family:"Times New Roman"">В таблице 1 приведены биогеохимические свойства тяжёлых металлов.

;font-family:"Times New Roman"">Таблица 1. Биогеохимические свойства тяжёлых металлов

;font-family:"Times New Roman"">где В – высокая, У – умеренная, Н – низкая.

;font-family:"Times New Roman"">Добыча и переработка не являются самым мощным источником загрязнения среды металлами. Валовые выбросы от этих предприятий значительно меньше выбросов от предприятий теплоэнергетики. Не металлургическое производство, а именно процесс сжигания угля является главным источником поступления в биосферу многих металлов. В угле и нефти присутствуют все металлы. Значительно больше, чем в почве, токсичных химических элементов, включая тяжелые металлы, в золе электростанций, промышленных и бытовых топок. Выбросы в атмосферу при сжигании топлива имеют особое значение. Например, количество ртути, кадмия, кобальта, мышьяка в них в 3–8 раз превышает количество добываемых металлов. Известны данные о том, что только один котлоагрегат современной ТЭЦ, работающий на угле, за год выбрасывает в атмосферу в среднем 1–1,5 т паров ртути. Тяжелые металлы содержатся и в минеральных удобрениях .

;font-family:"Times New Roman"">Наряду со сжиганием минерального топлива важнейшим путем техногенного рассеяния металлов является их выброс в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах (металлургия, обжиг цементного сырья и др.), а также транспортировка, обогащение и сортировка руды.

;font-family:"Times New Roman"">Техногенное поступление тяжелых металлов в окружающую среду происходит в виде газов и аэрозолей (возгона металлов и пылевидных частиц) и в составе сточных вод. Металлы сравнительно быстро накапливаются в почве и крайне медленно из нее выводятся: период полураспада цинка – до 500 лет, кадмия – до 1100 лет, меди – до 1500 лет, свинца – до нескольких тысяч лет.

;font-family:"Times New Roman"">Существенный источник загрязнения почвы металлами – применение удобрений из шламов, полученных из промышленных и канализационных очистных сооружений.

;font-family:"Times New Roman"">В выбросах металлургических производств тяжелые металлы находятся, в основном, в нерастворимой форме. По мере удаления от источника загрязнения наиболее крупные частицы оседают, доля растворимых соединений металлов увеличивается, и устанавливаются соотношения между растворимой и нерастворимыми формами. Аэрозольные загрязнения, поступающие в атмосферу, удаляются из нее путем естественных процессов самоочищения. Важную роль при этом играют атмосферные осадки. В итоге выбросы промышленных предприятий в атмосферу, сбросы сточных вод создают предпосылки для поступления тяжелых металлов в почву, подземные воды и открытые водоемы, в растения, донные отложения и животных.

;font-family:"Times New Roman"">Максимальной способностью концентрировать тяжелые металлы обладают донные отложения, планктон, бентос и рыбы.

;font-family:"Times New Roman"">
1.2 Загрязнение химическими элементами продовольственного сырья

;font-family:"Times New Roman"">Токсичные элементы (в частности, некоторые тяжелые металлы) составляют обширную и весьма опасную в токсикологическом отношении группу веществ. К ним относятся: ртуть, свинец, кадмий, цинк, мышьяк, алюминий, медь, железо, стронций и другие.

;font-family:"Times New Roman"">Разумеется, не все перечисленные элементы являются ядовитыми, некоторые из них необходимы для нормальной жизнедеятельности человека и животных. Поэтому часто трудно провести четкую границу между биологически необходимыми и вредными для здоровья человека веществами.

;font-family:"Times New Roman"">В большинстве случаев реализация того или иного эффекта зависит от концентрации. При повышении оптимальной физиологической концентрации элемента в организме может наступить интоксикация, а дефицит многих элементов в пище и воде может привести к достаточно тяжелым и трудно распознаваемым явлениям недостаточности.

;font-family:"Times New Roman"">Загрязнение водоемов, атмосферы, почвы, сельскохозяйственных растений и пищевых продуктов токсичными металлами происходит за счет:

1. ;font-family:"Times New Roman"">выбросов промышленных предприятий (особенно угольной, металлургической и химической промышленности);
2. ;font-family:"Times New Roman"">выбросов городского транспорта (имеется в виду загрязнение свинцом от сгорания этилированного бензина);
3. ;font-family:"Times New Roman"">применения в консервном производстве некачественных внутренних покрытий, технологии припоев;
4. ;font-family:"Times New Roman"">контакта с оборудованием (для пищевых целей допускается весьма ограниченное число сталей и других сплавов).

;font-family:"Times New Roman"">Для большинства продуктов установлены ПДК токсичных элементов, к детским и диетическим продуктам предъявляются более жесткие требования.

;font-family:"Times New Roman"">Наибольшую опасность из вышеназванных элементов представляют ртуть, свинец, кадмий.

;font-family:"Times New Roman"">1.2.1 Ртуть

;font-family:"Times New Roman"">Ртуть – один из самых опасных и высокотоксичных элементов, обладающих способностью накапливаться в растениях и в организме животных и человека, т. е. является ядом кумулятивного действия.

;font-family:"Times New Roman"">Токсичность ртути зависит от вида ее соединений, которые по–разному всасываются, метаболизируются и выводятся из организма.

;font-family:"Times New Roman"">Наиболее токсичны алкилртутные соединения с короткой цепью – метилртуть, этилртуть, диметилртуть. Механизм токсичного действия ртути связан с ее взаимодействием с сульфгидрильными группами белков. Блокируя их, ртуть изменяет свойства или инактивирует ряд жизненно важных ферментов. Неорганические соединения ртути нарушают обмен аскорбиновой кислоты, пиридоксина, кальция меди, цинка, селена; органические – обмен белков, цистеина, аскорбиновой кислоты, токоферолов, железа, меди, марганца, селена. Защитным эффектом при воздействии ртути на организм человека обладают цинк и, особенно, селен. Предполагают, что защитное действие селена обусловлено диметилированием ртути и образованием нетоксичного соединения – селено– ртутного комплекса. О высокой токсичности ртути свидетельствуют и очень низкие значения ПДК: 0,0003мг/м ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:super">3 ;font-family:"Times New Roman""> в воздухе и 0,0005 мг/л в воде.

;font-family:"Times New Roman"">В организм человека ртуть поступает в наибольшей степени с рыбопродуктами (80–600 мкг/кг), в которых ее содержание может многократно превышать ПДК. Мясо рыбы отличается наибольшей концентрацией ртути и ее соединений, поскольку активно аккумулирует их из воды и корма, в который входят различные гидробионты, богатые ртутью. Организм рыб способен синтезировать метилртуть, которая накапливается в печени. У некоторых рыб в мышцах содержится белок – металлотионеин, который с различными металлами, в том числе и с ртутью, образует комплексные соединения, способствуя тем самым накапливанию ртути в организме и передаче ее по пищевым цепям.

;font-family:"Times New Roman"">Из других пищевых продуктов характерно содержание ртути: в продуктах животноводства: мясо, печень, почки, молоко, сливочное масло, яйца (от 2 до 20 мкг/кг); в съедобных частях сельскохозяйственных растений: овощи, фрукты, бобовые, зерновые в шляпочных грибах (6–447 мкг/кг), причем в отличие от растений в грибах может синтезироваться метилртуть. При варке рыбы и мяса концентрация ртути в них снижается, при аналогичной обработке грибов остается неизменной. Это различие объясняется тем, что в грибах ртуть связана с аминогруппами азотсодержащих соединений, в рыбе и мясе – с серосодержащими аминокислотами.

;font-family:"Times New Roman"">1.2.2 Свинец

;font-family:"Times New Roman"">Свинец – один из самых распространенных и опасных токсикантов. История его применения очень древняя, что связано с относительной простотой его получения и большой распространенностью в земной коре ;font-family:"Times New Roman"">(%). ;font-family:"Times New Roman""> Соединения свинца – Рb ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:sub">3 ;font-family:"Times New Roman"">O ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:sub">4 ;font-family:"Times New Roman""> и PbSO ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:sub">4 ;font-family:"Times New Roman""> – основа широко применяемых пигментов: сурика и свинцовых белил. Глазури, которые используются для покрытия керамической посуды, также содержат соединения Pb. Металлический свинец со времен Древнего Рима применяют при прокладке водопроводов. В настоящее время перечень областей его применения очень широк: производство аккумуляторов, электрических кабелей, химическое машиностроение, атомная промышленность, производство эмалей, лаков, хрусталя, пиротехнических изделий, спичек, пластмасс и т.п. Мировое производство свинца составляет более т в год. В результате производственной деятельности человека в природные воды ежегодно попадает 500 – 600 тыс. т, а в атмосферу в переработанном и мелкодисперсном состоянии выбрасывается около 450 тыс.т, подавляющее большинство которого оседает на поверхности Земли. Основным источниками загрязнения атмосферы свинцом являются выхлопные газы автотранспорта (260 тыс. т) и сжигание каменного угля (около 30 тыс. т). В тех странах, где использование бензина с добавлением тетраэтилсвинца сведено к минимуму, содержание свинца в воздухе удалось многократно снизить. Следует подчеркнуть, что многие растения накапливают свинец, который передается по пищевым цепям и обнаруживается в мясе и молоке сельскохозяйственных животных, особенно активное накопление свинца происходит вблизи промышленных центров и крупных автомагистралей.

;font-family:"Times New Roman"">Ежедневное поступление свинца в организм человека с пищей – 0,1 – 0,5 мг; с водой – 0,02 мг. Содержание свинца в мг/кг в различных продуктах составляет от 0,01 до 3,0.

;font-family:"Times New Roman"">В организме человека усваивается в среднем 10 % поступившего свинца, у детей – 30 – 40 %. Из крови свинец поступает в мягкие ткани и кости, где депонируется в виде трифосфата. Механизм токсического действия свинца имеет двойную направленность. Во–первых, блокада SH – групп белков и, как следствие, инактивация ферментов, во-вторых, проникновение Pb в нервные и мышечные клетки, образование лактата свинца, затем фосфата свинца, которые создают клеточный барьер для проникновения ионов Са ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:super">2+ ;font-family:"Times New Roman"">.

;font-family:"Times New Roman"">Основными мишенями при воздействии свинца являются кроветворная, нервная и пищеварительная системы, а также почки. Свинцовая интоксикация может приводить к серьезным нарушениям здоровья, проявляющихся в частых головных болях, головокружениях, повышенной утомляемости, раздражительности, ухудшениях сна, гипотонии, а наиболее тяжелых случаях к параличам, умственной отсталости. Неполноценное питание, дефицит в рационе кальция, фосфора, железа, пектинов, белков, увеличивает усвоение свинца, а следовательно – его токсичность. Допустимая суточная доза (ДСД) свинца составляет 0,007 мг/кг; величина ПДК в питьевой воде – 0,05 мг/л.

;font-family:"Times New Roman"">Мероприятия по профилактике загрязнения свинцом сырья и пищевых продуктов должны включать государственный и ведомственный контроль за промышленными выбросами свинца в атмосферу, водоемы и почву. Необходимо существенно снизить или полностью исключить применение тетраэтилсвинца в бензине, красителях, упаковочных материалах и т.п.

;font-family:"Times New Roman"">1.2.3 Кадмий

;font-family:"Times New Roman"">Кадмий широко применяется в различных отраслях промышленности. В воздух кадмий поступает вместе со свинцом при сжигании топлива на ТЭЦ, с газовыми выбросами предприятий, производящих или использующих кадмий. Загрязнение почвы кадмием происходит при оседании кадмий – аэрозолей из воздуха и дополняется внесением минеральных удобрений (суперфосфата, фосфата калия, селитры).

;font-family:"Times New Roman"">В некоторых странах соли кадмия применяют в качестве антисептических и антигельминтных препаратов в ветеринарии. Все это определяет основные пути загрязнения кадмием окружающей среды, а следовательно, продовольственного сырья и пищевых продуктов.

;font-family:"Times New Roman"">Содержание кадмия (в мкг/кг) в различных продуктах следующее. Растительные продукты: зерновые – 28–95; горох – 15–19; картофель – 12–50; капуста – 2–26; фрукты – 9–42; грибы – 100–500; в продуктах животноводства: молоко – 2,4; творог – 6,0; яйца – 23–250.

;font-family:"Times New Roman"">Установлено, что приблизительно 80 % кадмия поступает в организм человека с пищей, 20 % – через легкие из атмосферы и при курении. С рационом взрослый человек получает до 150 мкг/кг и выше кадмия в сутки. В одной сигарете содержится 1,5 – 2,0 мкг Cd.

;font-family:"Times New Roman"">Подобно ртути и свинцу, кадмий не является жизненно необходимым металлом. Попадая в организм, кадмий проявляет сильное токсическое действие, главной мишенью которого являются почки.

;font-family:"Times New Roman"">Механизм токсического действия кадмия связан с блокадой сульфгидрильных групп белков; кроме того он является антагонистом цинка, кобальта, селена, ингибирует активность ферментов, содержащих указанные металлы.

;font-family:"Times New Roman"">Известна способность кадмия нарушать обмен железа и кальция. Все это может привести к широкому спектру заболеваний: гипертоническая болезнь, анемия, ишемическая болезнь сердца, почечная недостаточность и другие.

;font-family:"Times New Roman"">Отмечены канцерогенный, мутагенный и тератогенный эффекты кадмия. По рекомендациям ВОЗ допустимая суточная доза (ДСД) кадмия – 1 мкг/кг массы тела.

;font-family:"Times New Roman"">Большое значение в профилактике интоксикации кадмием имеет правильное питание (включение в рацион белков, богатых серосодержащими аминокислотами, аскорбиновой кислоты, железа, цинка, селена, кальция), контроль за содержанием кадмия и исключение из рациона продуктов, богатых кадмием.

;font-family:"Times New Roman"">1.2.4 Алюминий

;font-family:"Times New Roman""> Первые данные о токсичности алюминия были получены в 70–х годах прошлого века, и это явилось неожиданностью для человечества. Будучи третьим, по распространенности элементом земной коры и обладая ценными качествами, Al нашел широкое применение в технике и быту. Поставщиками алюминия в организм человека является алюминиевая посуда, если она контактирует с кислой или щелочной средой, вода которая обогащается ионами Al ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:super">3+ ;font-family:"Times New Roman""> при обработке ее сульфатом алюминия на водоочистительных станциях.

;font-family:"Times New Roman"">Существенную роль в загрязнении окружающей среды ионами Al ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:super">3+ ;font-family:"Times New Roman"">играют и кислотные дожди. Не следует злоупотреблять содержащими гидроксид алюминия лекарствами: противогеморроидальными, противоартритными, понижающими кислотность желудочного сока. Как буферную добавку вводят гидроксид алюминия и в губную помаду. Среди пищевых продуктов наивысшей концентрацией алюминия (до 20 мг/г) обладает чай.

;font-family:"Times New Roman"">Поступающие в организм человека ионы Al ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:super">3+ ;font-family:"Times New Roman""> в форме нерастворимого фосфата выводятся с фекалиями, частично всасываются в кровь и выводятся почками. При нарушении деятельности почек происходит накапливание алюминия, которое приводит к нарушению метаболизма Ca, Mg, P, F, сопровождающееся ростом хрупкости костей, развитием различных форм анемии. Кроме того, были обнаружены: нарушение речи, ориентации, провалы в памяти, и т.п. Все это позволяет приблизить «безобидный», считавшийся нетоксичным до недавнего времени алюминий к «мрачной тройке» супертоксикантов: ртуть, свинец, кадмий.

;font-family:"Times New Roman"">1.2.5 Мышьяк

;font-family:"Times New Roman"">Мышьяк как элемент в чистом виде ядовит только в высоких концентрациях. Он принадлежит к тем микроэлементам, необходимость которых для жизнедеятельности организма человека не доказана, за исключением его стимулирующего действия на процесс кроветворения. Соединения же мышьяка, такие как мышьяковистый ангидрид, арсениты и арсенаты, сильно токсичны.

;font-family:"Times New Roman"">Мышьяк содержится во всех объектах биосферы (в земной коре – 2 мг/кг, в морской воде – 5 мкг/кг).

;font-family:"Times New Roman"">Известными источниками загрязнения окружающей среды мышьяком являются электростанции, использующие бурый уголь, медеплавильные заводы. Мышьяк используется при производстве полупроводников, стекла, красителей, инсектицидов, фунгицидов и т.д.

;font-family:"Times New Roman"">Нормальный уровень содержания мышьяка в продуктах питания не должен превышать 1 мг/кг. Так, например, фоновое содержание мышьяка (мг/кг): в овощах и фруктах 0,01–0,2; в зерновых 0,006–1,2; в говядине 0,005–0,05; в печени 2,0; яйцах 0,003–0,03.

;font-family:"Times New Roman"">Повышенное содержание мышьяка отмечается в рыбе и других гидробионтах, в частности в ракообразных и моллюсках. По данным ФАО/ВОЗ, в организм человека с суточным рационом поступает в среднем 0,05 – 0,45мг мышьяка. ДСД – 0,05 мг/кг массы тела. В зависимости от дозы мышьяк может вызывать острое и хроническое отравление. Разовая доза мышьяка 30 мг – смертельна для человека. Механизм токсического действия мышьяка связан с блокированием SH – групп белков и ферментов, выполняющих в организме самые разнообразные функции.

;font-family:"Times New Roman"">1.2.6 Медь

;font-family:"Times New Roman"">Медь ;font-family:"Times New Roman"">. ;font-family:"Times New Roman""> Содержание в земной коре составляет 4,5 мг/кг, морской воде – 1–25 мкг/кг, в организме взрослого человека – около 100 мг/кг.

;font-family:"Times New Roman";background:#ffffff">Медь является жизненно важным элементом, который входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании и т.д. Медь имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол, кожи (эластин). Медь входит в состав миелиновых оболочек нервов. В организме взрослого человека половина от общего количества меди содержится в мышцах и костях и 10% ;font-family:"Times New Roman"">– ;font-family:"Times New Roman";background:#ffffff"> в печени.

;font-family:"Times New Roman";color:#000000;background:#ffffff">Некоторые соединения меди могут быть токсичны при превышении ПДК в пище и воде. Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 2 мг/л (средняя величина за период из 14 суток), однако недостаток меди в питьевой воде также нежелателен.

;font-family:"Times New Roman"">Содержание меди в пищевых продуктах составляет, мг/кг: печень животных – 30-40, морепродукты – 4 – 8, орехи – 5– 12, мука – 5– 8, зерновые – 2– 8.

;font-family:"Times New Roman"">Медь, в отличие от ртути и мышьяка, принимает активное участие в процессах жизнедеятельности, входя в состав ряда ферментных систем. Суточная потребность - 0,9 мг. Дефицит меди приводит к анемии, недостаточности роста, ряду других заболеваний, в отдельных случаях – к смертельному исходу.

;font-family:"Times New Roman"">В организме присутствуют механизмы биотрансформации меди. 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 тары.

;font-family:"Times New Roman"">1.2.7 Цинк

;font-family:"Times New Roman"">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.

;font-family:"Times New Roman"">Цинк как кофактор 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, нарушения вкуса (гипогезия) и обоняния (гипосмия) и др.

;font-family:"Times New Roman"">Суточная потребность в цинке взрослого человека составляет 15 мг, при беременности и лактации – 20–25 мг. Цинк, содержащийся в растительных продуктах, менее доступен для организма, поскольку фитин растений и овощей связывает цинк (10% усвояемости). Из продуктов животного происхождения цинк 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.

;font-family:"Times New Roman"">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.

;font-family:"Times New Roman"">Известны случаи отравлений пищей или напитками, хранившимися в железной оцинкованной посуде. Такие продукты содержали 200–600 мг/кг и более цинка. В этой связи приготовление и хранение пищевых продуктов в оцинкованной посуде запрещено. ПДК цинка в питьевой воде – 5 мг/л, для водоемов рыбохозяйственного назначения – 0,01 мг/л.

;font-family:"Times New Roman"">1.2.8 Олово

;font-family:"Times New Roman"">Необходимость олова для организма человека не доказана. Вместе с тем пищевые продукты содержат этот элемент до 1–2 мг/кг, организм взрослого человека – около 17 мг олова, что указывает на возможность его участия в обменных процессах.

;font-family:"Times New Roman"">Количество олова в земной коре относительно невелико. При поступлении олова с пищей всасывается около 1%. Олово выводится из организма с мочой и желчью.

;font-family:"Times New Roman"">Неорганические соединения олова малотоксичны, органические – более токсичны, находят применение в сельском хозяйстве в качестве фунгицидов, в химической промышленности – как стабилизаторы поливинилхлоридных полимеров. Основным источником загрязнения пищевых продуктов оловом являются консервные банки, фляги, железные и медные кухонные котлы, другая тара и оборудование, которые изготавливаются с применением лужения и гальванизации. Активность перехода олова в пищевой продукт возрастает при температуре хранения выше 20ºС, высоком содержании в продукте органических кислот, нитратов и окислителей, которые усиливают растворимость олова.

;font-family:"Times New Roman"">Опасность отравления оловом увеличивается при постоянном присутствии его спутника – свинца. Не исключено взаимодействие олова с отдельными веществами пищи и образование более токсичных органических соединений. Повышенная концентрация олова в продуктах придает им неприятный металлический привкус, изменяет цвет. Имеются данные, что токсичная доза олова при его однократном поступлении – 5–7 мг/кг массы тела, т.е. 300–500 мг. Отравление оловом может вызвать признаки острого гастрита (тошнота, рвота и др.), отрицательно влияет на активность пищеварительных ферментов.

;font-family:"Times New Roman"">Действенной мерой предупреждения загрязнения пищи оловом является покрытие внутренней поверхности тары и оборудования стойким, гигиенически безопасным лаком или полимерным материалом, соблюдение сроков хранения баночных консервов, особенно продуктов детского питания, использование для некоторых консервов (в зависимости от рецептуры и физико–химических свойств) стеклянной тары.

;font-family:"Times New Roman"">1.2.9 Железо

;font-family:"Times New Roman"">Железо занимает четвертое место среди наиболее распространенных в земной коре элементов (5% земной коры по массе).

;font-family:"Times New Roman"">Этот элемент необходим для жизнедеятельности как растительного, так и животного организма. У растений дефицит железа проявляется в желтизне листьев и называется хлорозом, у человека вызывает железодефицитную анемию, поскольку двухвалентное железо – кофактор в гемсодержащих ферментах, участвует в образовании гемоглобина. Железо выполняет целый ряд других жизненно важных функций: перенос кислорода, образование эритроцитов, обеспечивает активность негемовых ферментов – альдолазы, триптофаноксигеназы и т.д.

;font-family:"Times New Roman"">В организме взрослого человека содержится около 4,5 г железа. Содержание железа в пищевых продуктах колеблется в пределах 0,07–4 мг/100г. Основным источником железа в питании являются печень, почки, бобовые культуры (6–20 мг/100 г). потребность взрослого человека в железе составляет около 14 мг/сут, у женщин в период беременности и лактации она возрастает.

;font-family:"Times New Roman"">Железо из мясных продуктов усваивается организмом на 30%, из растений – 10%. Последнее объясняется тем, что растительные продукты содержат фосфаты и фитин, которые образуют с железом труднорастворимые соли, что препятствует его усвояемости. Чай также снижает усвояемость железа в результате связывания его с дубильными веществами в труднорастворимый комплекс .

;font-family:"Times New Roman"">Несмотря на активное участие железа в обмене веществ, этот элемент может оказывать токсическое действие при поступлении в организм в больших количествах. Так, у детей после случайного приема 0,5 г железа или 2,5 г сульфата железа наблюдали состояние шока. Широкое промышленное применение железа, распространение его в окружающей среде повышает вероятность хронической интоксикации. Загрязнение пищевых продуктов железом может происходить через сырье, при контакте с металлическим оборудованием и тарой, что определяет соответствующие меры профилактики.

;font-family:"Times New Roman"">
2. Классификация и методы определения тяжёлых металлов в пищевых продуктах

;font-family:"Times New Roman"">2.1 Понятие и методы качественного и количественного анализа

;font-family:"Times New Roman"">Качественный и количественный анализ являются предметом аналитической химии. Аналитическая химия занимается исследованием экспериментальных методов определения состава веществ. Определение состава веществ включает выявление природы компонентов, из которых состоит исследуемое вещество, и установление количественных соотношений этих компонентов.

;font-family:"Times New Roman"">Сначала устанавливают качественный состав исследуемого объекта, т.е. решают вопрос, из чего он состоит, а затем приступают к определению количественного состава, т.е. узнают, в каких количественных соотношениях обнаруженные составные части находятся в объекте исследования.

;font-family:"Times New Roman"">2.1.1 Качественный анализ

;font-family:"Times New Roman"">Качественный анализ вещества можно проводить химическими, физическими, физико–химическими методами.

;font-family:"Times New Roman"">Химические методы анализа ;font-family:"Times New Roman""> ;font-family:"Times New Roman"">основаны на применении характерных химических реакций для установления состава анализируемого вещества.

;font-family:"Times New Roman"">Химический анализ вещества проводят двумя способами: «сухим путем» или «мокрым путем». Анализ сухим путем – это химические реакции, происходящие с веществами при накаливании, сплавлении и окрашивании пламени.

;font-family:"Times New Roman"">Анализ мокрым способом – это химические реакции, протекающие в растворах электролитов. Анализируемое вещество предварительно растворяют в воде или других растворителях. В зависимости от массы или объема взятого для анализа вещества, от применяемой техники различают макро–, полумикро– и микрометоды.

;font-family:"Times New Roman"">Макрометод. Для проведения анализа берут 1–2 мл раствора, содержащего не менее 0,1 г вещества, и добавляют не менее 1 мл раствора реактива. Реакции проводят в пробирке, осадок отделяют фильтрованием. Осадок на фильтре промывают от примесей.

;font-family:"Times New Roman"">Полумикрометод. Для анализа берут в 10–20 раз меньше вещества (до 0,01 г). Так как в этом методе работают с малыми количествами вещества, то пользуются микропробирками, часовыми или предметными стеклами. Для отделения осадка от раствора применяют центрифугирование.

;font-family:"Times New Roman"">Микрометод. При выполнении анализа данным методом берут одну–две капли раствора, а сухого вещества – в пределах 0,001г. Характерные реакции проводят на часовом стекле или фарфоровой пластинке.

;font-family:"Times New Roman"">При проведении анализа пользуются следующими операциями: нагревание и выпаривание, осаждение, центрифугирование, проверка полноты осаждения, отделение раствора (центрифуга) от осадка, промывание и растворение осадка.

;font-family:"Times New Roman"">Нагревание растворов можно вести непосредственно пламенем газовой горелки, на асбестовой сетке или водяной бане. Небольшое количество раствора нагревают до температуры, не превышающей 100°С, на водяной бане, вода в которой должна кипеть равномерно.

;font-family:"Times New Roman"">Для концентрирования растворов применяют водяную баню. Выпаривание раствора до сухого остатка проводят в фарфоровых чашках или тиглях, нагревая их на асбестовой сетке. Если сухой остаток после выпаривания необходимо прокалить для удаления летучих солей, то тигель ставят на фарфоровый треугольник и нагревают пламенем газовой горелки.

;font-family:"Times New Roman"">Осаждение. Реакцию осаждения проводят в конических колбах или цилиндрической пробирках. В исследуемый раствор приливают пипеткой реактив–осадитель. Осадитель берут в избытке. Смесь тщательно перемешивают стеклянной палочкой и потирают о внутренние стенки пробирки, это ускоряет процесс образования осадка. Осаждение часто ведут из горячих растворов.

;font-family:"Times New Roman"">Центрифугирование. Осадок отделяют от раствора центрифугированием, используя ручную или электрическую центрифугу. Пробирку с раствором и осадком помещают в гильзу. Центрифуга должна быть загружена равномерно. При быстром вращении центробежная сила отбрасывает частицы осадка на дно и уплотняет его, а раствор (центрифугат) становится прозрачным. Время вращения составляет от 30 с до нескольких минут.

;font-family:"Times New Roman"">Проверка полноты осаждения. Пробирку осторожно вынимают из центрифуги и добавляют по стенке 1–2 капли реактива–осадителя к прозрачному раствору. Если раствор не мутнеет, значит осаждение полное. Если же наблюдается помутнение раствора, то в пробирку еще добавляют осадитель, содержимое перемешивают, нагревают и вновь центрифугируют, затем повторяют проверку полноты осаждения.

;font-family:"Times New Roman"">Отделение раствора (центрифугата) от осадка. Убедившись в полноте осаждения, отделяют раствор от осадка. Раствор от осадка отделяют капельной пипеткой. Пипетку закрывают указательным пальцем и осторожно вынимают из пробирки. Если отобранный раствор необходим для анализа, то его переносят в чистую пробирку. Для полного отделения операцию повторяют несколько раз. При центрифугировании осадок может плотно осесть на дно пробирки, тогда раствор отделяют декантацией (осторожно сливают).

;font-family:"Times New Roman"">Промывание осадка ;font-family:"Times New Roman"">. ;font-family:"Times New Roman""> Осадок (если он исследуется) необходимо хорошо отмыть; для этого приливают промывную жидкость, чаще всего дистиллированную воду. Содержимое тщательно перемешивают стеклянной палочкой и центрифугируют, затем промывную жидкость отделяют. Иногда в работе эту операцию повторяют 2–3 раза.

;font-family:"Times New Roman"">Растворение осадка. Для растворения осадка в пробирку добавляют растворитель, помешивая стеклянной палочкой. Нередко растворение осадка ведут при нагревании на водяной бане.

;font-family:"Times New Roman"">2.3 Количественный анализ

;font-family:"Times New Roman"">Для определения количественного состава вещества или продукта используются реакции нейтрализации, осаждения, окисления – восстановления, комплексообразования. Количество вещества можно определить по его массе или объему раствора, затраченного на взаимодействие с ним, а также по показателю преломления раствора, его электрической проводимости или интенсивности окраски и т.п.

;font-family:"Times New Roman"">По количеству взятого для исследования вещества аналитические методы количественного анализа классифицируются следующим образом: макроанализ – 1–10 г твердого вещества, 10–100 мл анализируемого раствора; полумикроанализ – 0,05–0,5 твердого вещества, 1–10 мл анализируемого раствора; микроанализ – 0,001–1–10– ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:super">4 ;font-family:"Times New Roman""> г твердого вещества, 0,1–1 ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:sub">* ;font-family:"Times New Roman"">10– ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:super">4 ;font-family:"Times New Roman""> мл анализируемого ;font-family:"Times New Roman""> ;font-family:"Times New Roman"">раствора. В товароведной практике часто пользуются гравиметрическим (весовым) и титриметрическим (объемным) методами.

;font-family:"Times New Roman"">Гравиметрический (весовой) анализ – один из методов количественного анализа, который позволяет определять состав анализируемого вещества путем измерения массы. Измерение массы (взвешивание) выполняется на аналитических весах с точностью 0,0002 г. Этот метод часто используется в пищевых лабораториях для определения влажности, зольности, содержания отдельных элементов или соединений. Анализ может быть выполнен одним из следующих способов.

;font-family:"Times New Roman"">Определяемую составную часть количественно (полностью, насколько это возможно) выделяют из исследуемого вещества и взвешивают. Так определяют зольность продуктов. Взвешенный на аналитических весах исходный продукт (навеску) сжигают, полученную золу доводят до постоянной массы (прокаливают до тех пор, пока не перестанет изменяться масса) и взвешивают.

;font-family:"Times New Roman"">Зольность продукта х (%) рассчитывают по формуле

;font-family:"Times New Roman""> ;font-family:"Times New Roman"">, ;font-family:"Times New Roman"">(1)

;font-family:"Times New Roman"">где В – масса прокаленной золы, г;

;font-family:"Times New Roman""> А – исходная навеска продукта, г.

;font-family:"Times New Roman"">Из навески исходного вещества полностью удаляют определяемую составную часть и остаток взвешивают. Так определяют влажность продуктов, при этом навеску исходного вещества высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы.

;font-family:"Times New Roman"">Влажность продукта х (%) рассчитывают по формуле

;font-family:"Times New Roman"">, (2)

;font-family:"Times New Roman"">где А – исходная навеска продукта, г;

;font-family:"Times New Roman""> В – масса навески после высушивания, г.

;font-family:"Times New Roman"">Объемный анализ – метод количественного анализа, где искомое вещество определяют по объему реактива с точно известной концентрацией, затраченному на реакцию с этим веществом.

;font-family:"Times New Roman"">При определении объемным методом к известному объему раствора определяемого вещества малыми порциями (по каплям) добавляют реактив с точно известной концентрацией до тех пор, пока его количество не будет эквивалентно количеству определяемого вещества. Раствор реактива с точно известной концентрацией называется титрованным, рабочим или стандартным раствором.

;font-family:"Times New Roman"">Процесс медленного прибавления титрованного раствора к раствору определяемого вещества называется титрованием. Момент, когда количество титрованного раствора будет эквивалентно количеству определяемого вещества, называется точкой эквивалентности или теоретической точкой конца титрования. Для определения точки эквивалентности пользуются индикаторами, которые вблизи ее претерпевают видимые изменения, выражающиеся в изменении цвета раствора, появлении помутнения или выпадении осадка.

;font-family:"Times New Roman"">Важнейшие условия для правильного проведения объемно–аналитических определений:

;font-family:"Times New Roman"">1) возможность точного измерения объемов растворов;

;font-family:"Times New Roman"">2) наличие стандартных растворов с точно известной концентрацией;

;font-family:"Times New Roman"">3) возможность точного определения момента окончания реакции (правильный выбор индикатора).

;font-family:"Times New Roman"">В зависимости от того, на какой реакции основано определение, различают следующие разновидности объемного метода:

1. ;font-family:"Times New Roman"">метод нейтрализации
2. ;font-family:"Times New Roman"">метод окисления – восстановления
3. ;font-family:"Times New Roman"">метод осаждения и комплексообразования.

;font-family:"Times New Roman"">В основе метода нейтрализации лежит реакция взаимодействия ионов Н ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:super">+ ;font-family:"Times New Roman""> и ОН ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:super">– ;font-family:"Times New Roman"">. Метод применяется для определения кислот, оснований и солей (которые реагируют с кислотами или основаниями) в растворе. Для определения кислот используют титрованные растворы щелочей КОН или NаОН, для определения оснований – растворы кислот НС1, Н ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:sub">2 ;font-family:"Times New Roman"">SO ;font-family:"Times New Roman";vertical-align:sub">4 ;font-family:"Times New Roman"">.

;font-family:"Times New Roman"">Для определения содержания, например, кислоты в растворе точно отмеренный пипеткой объем раствора кислоты в присутствии индикатора титруют раствором щелочи точно известной концентрации. Точку эквивалентности определяют по изменению цвета индикатора. По объему щелочи, израсходованной на титрование, вычисляют содержание кислоты в растворе.

;font-family:"Times New Roman"">Метод окисления – восстановления основан на окислительно-восстановительных реакциях, происходящих между стандартным раствором и определяемым веществом. Если стандартный раствор содержит окислитель (восстановитель), то определяемое вещество должно содержать соответственно восстановитель (окислитель). Метод окисления-восстановления подразделяется, в зависимости от используемого стандартного раствора на метод перманганатометрии, метод иодометрии и др.

;font-family:"Times New Roman"">В основе метода осаждения лежат реакции, сопровождающиеся выпадением осадка. В отличие от гравиметрического метода обработку осадка здесь не производят, массу исследуемого вещества определяют по объему реактива, израсходованному на реакцию осаждения .

;font-family:"Times New Roman"">
;font-family:"Times New Roman"">3 Классификация и характеристика методов исследования пищевых продуктов

;font-family:"Times New Roman"">При оценке показателей качества пищевых продуктов, как правило, используют органолептический и лабораторный методы.

;font-family:"Times New Roman"">Лабораторные методы широко применяются для установления химического состава, доброкачественности, физических и других свойств пищевых продуктов, а также для изучения процессов, происходящих в продуктах при технологической обработке и во время хранения. В зависимости от способов получения результатов эти методы подразделяют на:

1. ;font-family:"Times New Roman"">физические;
2. ;font-family:"Times New Roman"">физико-химические;
3. ;font-family:"Times New Roman"">химические;
4. ;font-family:"Times New Roman"">биохимические;
5. ;font-family:"Times New Roman"">микробиологические;
6. ;font-family:"Times New Roman"">физиологические;
7. ;font-family:"Times New Roman"">технологические.

;font-family:"Times New Roman"">Осуществляют лабораторные методы с помощью приборов и химических реактивов, поэтому полученные результаты выражают конкретными величинами, которые отличаются большой точностью и выражаются в количественных показателях (в %, г и др.).

;font-family:"Times New Roman"">3.1 Физические и физико-химические методы

;font-family:"Times New Roman"">Физические и физико-химические методы характеризуются быстротой выполнения анализа, высокой степенью точности и малым количеством продукта, необходимого для анализа. Физические методы основаны на использовании физических свойств объектов исследования. Из физических методов в исследованиях качества продуктов чаще всего применяют поляриметрию, рефрактометрию и реологические методы. Физическими методами определяют относительную плотность продукта, температуры плавления и застывания продуктов, оптические показатели и др.

;font-family:"Times New Roman"">Поляриметрия ;font-family:"Times New Roman""> ;font-family:"Times New Roman"">основана на способности некоторых оптически активных веществ вращать плотность поляризованного луча, проходящего через их растворы, в приборе (поляриметре, сахариметре). Поляриметрию обычно используют для установления вида сахара (сахарозы, глюкозы, мальтозы, фруктозы) и определения его концентрации в растворе.

;font-family:"Times New Roman"">С помощью рефрактометрии определяют содержание в продукте жира, влаги, спирта, сахара и других веществ ;font-family:"Times New Roman"">, ;font-family:"Times New Roman"">определяют качество жиров. Этот метод основан на измерении показателя преломления света в рефрактометре при прохождении его через жидкий продукт.

;font-family:"Times New Roman"">Реологические ;font-family:"Times New Roman""> ;font-family:"Times New Roman"">методы применяют для изучения структурно–механических свойств пищевых продуктов. Эти свойства проявляются при механическом воздействии на продукты и характеризуют их поведение под действием, приложенной извне механической энергии. С помощью реологических методов определяют упруговязкие характеристики теста, вязкость мясного фарша, прочность крахмального клейстера, консистенцию маргарина и т.д.

;font-family:"Times New Roman""> ;font-family:"Times New Roman"">Физико-химические методы основаны на изучении зависимости между физическими свойствами и составом анализируемого вещества. Из физико-химических методов для исследования качества продуктов пользуются хроматографическим, потенциометрическим, фотометрическим, люминесцентным, кондуктометрическим, нефелометрическим методами, спектроскопией и др.

;font-family:"Times New Roman"">С помощью хроматографии изучают содержание и изменение химических веществ в процессе производства и хранения пищевых продуктов, природу и количество ароматических и красящих веществ, аминокислотный состав белков, жирнокислотный состав, содержание витаминов, органических кислот, сахаров, наличие ядохимикатов и фальсификацию пищевых продуктов.

;font-family:"Times New Roman"">Хроматографический метод отличается высокой чувствительностью. Принцип хроматографического анализа основан на том, что вещества, близкие по своим свойствам, обладают различной адсорбционной способностью, поэтому при прохождении через сорбент они разделяются.

;font-family:"Times New Roman"">Потенциометрический ;font-family:"Times New Roman""> ;font-family:"Times New Roman"">метод основан на определении потенциала между электродом, насыщенным водородом, и жидкостью, имеющей водородные ионы. Этот метод широко используется для измерения рН.

;font-family:"Times New Roman"">рН – это отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов. В нейтральной среде рН равно 7,0, в кислой – меньше 7, в щелочной – больше 7.

;font-family:"Times New Roman"">Концентрация свободных ионов водорода характеризует качество большинства пищевых продуктов. Этот показатель можно применять для контроля биохимических процессов, происходящих при переработке и хранении пищевых продуктов, с активной кислотностью среды теснейшим образом связана жизнедеятельность микроорганизмов, по величине рН можно судить о свежести мяса и некоторых других продуктов.

;font-family:"Times New Roman"">Измерение рН можно осуществить на приборах, которые называются рН–метром или потенциометром.

;font-family:"Times New Roman""> Фотометрические методы основаны на взаимодействии лучистой энергии с анализируемым веществом. Они позволяют определить компоненты химического состава пищевых продуктов и судить об их свежести, доброкачественности. К этим методам относятся фотоколориметрия, спектрофотометрия, люминесцентный анализ и др.

;font-family:"Times New Roman"">Фотоколориметрический и спектрофотометрический методы основаны на избирательном поглощении света анализируемым веществом.

;font-family:"Times New Roman"">Фотоколориметрические методы определения концентрации вещества основаны на сравнении поглощения или пропускания света стандартным и исследуемым окрашенным раствором, причем степень поглощения регистрируется специальным оптическим прибором – колориметром с фотоэлементами (фотоколориметром).

;font-family:"Times New Roman"">Спектрофотометрия основана на измерении оптической плотности и процента пропускания световых потоков определенной длины волны через исследуемый раствор и эталон на спектрофотометре ;font-family:"Times New Roman"">.

;font-family:"Times New Roman"">Спектрофотометры применимы для анализа как одного вещества, так и систем, содержащих несколько компонентов. Кроме того, они позволяют работать как с окрашенными растворами, так и с бесцветными.

;font-family:"Times New Roman"">Фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методами можно установить содержание, кофеина в чае и кофе, теобромина в какао, красящих веществ в плодах и овощах, в виноградных винах, содержание аммиака, нитритов и нитратов в мясных продуктах, свинца – в консервах, некоторых витаминов, цветность сахара и пищевых жиров и т. д.

;font-family:"Times New Roman"">Люминесцентный ;font-family:"Times New Roman""> ;font-family:"Times New Roman"">анализ позволяет установить природу и состав исследуемого продукта. Этот метод основан на способности многих веществ после облучения их ультрафиолетовыми лучами испускать в темноте видимый свет различных оттенков. ;font-family:"Times New Roman""> ;font-family:"Times New Roman"">Белки, жиры и углеводы дают люминесцентное свечение определенных оттенков, которое меняется при изменении их состава. Так, свежая рыба при облучении дает голубой свет, если же она начала портиться, то свет становится фиолетовым ;font-family:"Times New Roman"">.

;font-family:"Times New Roman"">Люминесцентным методом можно обнаружить примесь маргарина в животных жирах, примесь плодово-ягодных вин в виноградных винах. Его используют для выяснения характера заболеваний плодов и овощей. По интенсивности люминесценции определяют порчу мяса, рыбы и овощей, наличие пестицидов и канцерогенных веществ в продуктах.
Кондуктометрический метод основан на измерении электропроводности материалов. С помощью этого метода определяют титруемую кислотность тёмноокрашенных продуктов (виноградных вин, плодово-ягодных соков), влажность сыпучих продуктов (зерно, мука, сахар-песок, кофе и др).

;font-family:"Times New Roman"">Нефелометрическим методом на основе определения количества света, рассеянного частицами суспензии, устанавливают степень мутности растворов прибором нефелометр.

;font-family:"Times New Roman"">Спектроскопия используется в товароведных исследованиях для количественного и качественного анализов пищевых продуктов. Спектральный метод анализа основан на изучении спектров паров исследуемых веществ. С помощью этого метода можно определять состав и количество макро– и микроэлементов, содержание в пище витаминов А, К, В1, В2, В6, никотиновой кислоты, каротина и др.

;font-family:"Times New Roman"">3.2 Химические и биохимические методы

;font-family:"Times New Roman"">Химические и биохимические методы используют для установления химического состава пищевых продуктов, количественного и качественного определения в продуктах различных компонентов. С их помощью можно судить об изменениях, происходящих в пищевых продуктах при производстве, транспортировании и хранении. Химические и биохимические методы – это методы аналитической, органической и биологической химии, основанные на химических свойствах веществ, их способности принимать участие в какой–либо специфической химической реакции с определенными реактивами. Эти методы проводятся с использованием приемов весового и объемного анализов.

;font-family:"Times New Roman"">В товароведной практике химические методы широко используют для установления соответствия показателей качества пищевых продуктов требованиям стандартов. Определение сахаров основано, например, на их способности окисляться в щелочной среде солями тяжелых металлов. Кислотность продуктов устанавливают титрованием раствором едкой щелочи в присутствии индикатора, а в окрашенных растворах с помощью рН–метра.

;font-family:"Times New Roman"">С помощью биохимических методов изучают интенсивность дыхания плодов и овощей, изменение сахаро- и газообразующей способности муки, процессы гидролиза и автолиза при созревании мяса и др. Так, интенсивность дыхания плодов и овощей определяют по количеству поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа.

;font-family:"Times New Roman"">3.3 Микробиологические методы

;font-family:"Times New Roman"">Микробиологические методы служат для установления степени обремененности пищевых продуктов микроорганизмами. При этом определяют как общее их содержание, так и вид микробов, наличие в продуктах бактерий, вызывающих пищевые отравления и заболевания. При проведении микробиологических методов широко применяют микрокопирование.

;font-family:"Times New Roman"">Микробиологическими методами можно также определить содержание в пищевых продуктах витаминов, биологически активных веществ и др.

;font-family:"Times New Roman"">3.4 Физиологические методы

;font-family:"Times New Roman"">Физиологические методы анализа проводят главным образом на подопытных животных и птицах. Физиологические методы исследования качества пищевых продуктов применяют для определения усвояемости пищи, реальной энергетической ценности и т.д .

;font-family:"Times New Roman"">3.5 Технологические методы

;font-family:"Times New Roman"">Технологическими методами пользуются для установления степени пригодности продукта к промышленной переработке, а также для определения свойств продуктов, проявляющихся в процессе их употребления. Так, при изучении хлебопекарных свойств муки обязательно проводят пробную выпечку хлеба и определяют в нем объемный выход, цвет и характер корки, пористость, цвет, эластичность, липкость мякиша и другие показатели.

;font-family:"Times New Roman"">
;font-family:"Times New Roman"">4 Методы определения тяжёлых металлов в пищевых продуктах

;font-family:"Times New Roman"">4.1 Метод определения мышьяка

;font-family:"Times New Roman"">Мышьяк – высокотоксичный кумулятивный протоплазматический яд, поражающий нервную систему. Смертельная доза 60—200 мг. Хроническая интоксикация наблюдается при потреблении 1—5 мг в день. ФАО/ВОЗ установлена недельная безопасная доза 50 мкг/кг.

;font-family:"Times New Roman"">Токсическое действие соединений мышьяка обусловлено блокированием сульфгидрильных групп ферментов и других биологически активных веществ.

;font-family:"Times New Roman"">Определить мышьяк в пределах 1–50 мг/л можно с помощью колориметрических методов анализа на основе диэтилдитиокарбоната серебра. Удобным является метод атомно-абсорбционной спектроскопии. Он основан на определении арсина, полученного при восстановлении соединений мышьяка. Имеющиеся в продаже приборы для выделения арсина используются в сочетании со стандартным оборудованием. При анализе мышьяка рекомендуется использовать пламя закись азота–ацетилена. Из-за молекулярной абсорбции газов пламени могут возникать помехи в верхнем диапазоне ультрафиолетовой части спектра, где находятся наиболее чувствительные линии мышьяка. Эти помехи устраняются при корректировке фона.

;font-family:"Times New Roman"">Для определения микроколичества мышьяка с успехом использовался нейтронно-активационный анализ. Это позволило провести точные определения мышьяка в очень малых образцах, например в одном волоске.

;font-family:"Times New Roman"">Часто бывает необходимо установить тип химического соединения мышьяка. Для отличия в водных растворов трехвалентного мышьяка от пятивалентного использовали инверсионную полярографию. Для разделения органических соединений мышьяка от неорганических использовался метод газожидкостной хроматографии.

;font-family:"Times New Roman"">Арбитражный метод – колориметрия с диэтилдитиокарбонатом серебра после отгонки мышьяка из гидролизата (или раствора золы) в виде гидрида или трихлорида мышьяка. Атомно-абсорбционное определение возможно только после предварительного концентрирования в виде гидрида AsH3 и использования графитовой кюветы.

;font-family:"Times New Roman"">4.2 Методы определения кадмия

;font-family:"Times New Roman"">Кадмий — высокотоксичный кумулятивный яд, блокирующий, работу ряда ферментов; поражает почки и печень. ФАО/ВОЗ установлена недельная безопасная доза 6,7—8,3 мкг/кг. В устрицах и печени животных и рыб может накапливаться до значительных величин; в растительных продуктах зависит от дозы удобрения суперфосфатом.

;font-family:"Times New Roman"">Токсическое действие соединений кадмия на организм вызывается тем, что ионы этих металлов вступают во взаимодействие с сульфгидрильными SH–группами белков, ферментов и аминокислот. При взаимодействии ионов металлов с SH–группами образуются слабодиссоциирующие и, как правило, нерастворимые соединения. Поэтому блокирование сульфгидрильных групп приводит к подавлению активности ферментов и свертыванию белков.

;font-family:"Times New Roman"">В Таблице 2 приведено среднее содержание и ПДК С ;font-family:"Times New Roman"" xml:lang="en-US" lang="en-US">d ;font-family:"Times New Roman""> в пищевых продуктах.

;font-family:"Times New Roman"">Таблица 2. Среднее содержание и ПДК С ;font-family:"Times New Roman"" xml:lang="en-US" lang="en-US">d ;font-family:"Times New Roman""> в пищевых продуктах

;font-family:"Times New Roman"">Для определения кадмия, как правило, требуется предварительное концентрирование, так как содержание металла в продуктах питания обычно мало. Комитет по аналитическим методам рекомендует проводить кислотную минерализацию серной кислотой с добавлением перекиси водорода. При сухом озолении могут быть потери кадмия, так как при температуре свыше 500ºС он испаряется. Содержание кадмия может быть установлено и путем образования комплексов с тетраметилендитиокарбонат-аммония, а также экстракцией кадмия изобутилметилкетоном.

;font-family:"Times New Roman"">Для определения кадмия в пищевых экстрактах может быть также использован колориметрический метод на основе дитизона.

;font-family:"Times New Roman"">В настоящее время наиболее широко применяется атомно-абсорбционная спектрофотометрия. Использование воздушно–ацетиленового пламени позволяет получить хорошие результаты, однако пламя должно тщательно контролироваться. Беспламенная атомно-абсорбционная спектрофотометрия позволяет определять кадмий на уровне 5 мкг/кг. Однако из-за химического влияния некоторых соединений, например солей калия, результаты могут быть искажены.

;font-family:"Times New Roman"">Есть данные по определению кадмия методом вольтамперометрии с анодным растворением. Результаты хорошо согласуются с данными атомно-абсорбционной спектрометрии. Достаточно надежные и точные данные удается получить с помощью нейтронно-активационного анализа. С использованием нового оборудования и повышением точности стало ясно, что данные, полученные ранее с помощью атомно-абсорбционной спектрофотомерии и менее точной пламенной фотометрии, не являются достоверными. Это объясняется несовершенством современных аналитических методов.

;font-family:"Times New Roman"">Определение кадмия в порошковом обезжиренном молоке. Необходимые реактивы. Первичный кислый фосфорнокислый аммоний, 0.5% раствор вес/об. (используется для химической модификации аналита). Примеси следов металлов в модификаторе должны быть удалены комплексообразованием АПДК и экстракцией МИБК.

;font-family:"Times New Roman"">Растворяют порошок молока (1.25 г) в деионизованной дистиллированной воде (25 мл) при хорошем перемешивании с использованием магнитной мешалки или ультразвуковой бани. Немного ТRITON Х–100 0.01% об. (1 мл) можно добавить для получения лучших диспергирующих свойств.

;font-family:"Times New Roman"">Приготовление градуировочных растворов. Водные стандарты: исходный стандарт 1000 мкг Cd/л в 1 М азотной кислоте. Готовят градуировочный раствор с концентрацией 10 мкг Cd/л разбавлением исходного раствора.

;font-family:"Times New Roman"">Процедура градуировки. Методом стандартных добавок с использованием программируемого дозатора образцов. Рекомендуемый объём образца – 10 мкл, объём стандартных добавок – 5 и 10 мкл, 10 мкл модификатора и бланковый раствор до общего для всех растворов объёма 30 мкл.

;font-family:"Times New Roman"">Этот метод не рекомендуется для свежего молока или порошков цельных молочных сливок. Для таких образцов или используют кислотное разложение или добавляют кислород на стадии озоления при анализе.

;font-family:"Times New Roman"">Так как Cd обычно присутствует в малых количествах, градуировочный раствор Cd должен иметь концентрацию 5 мкг/л или меньше. Для кадмия температура озоления должна быть не больше 750ºС.

;font-family:"Times New Roman"">4.3 Методы определения свинца

;font-family:"Times New Roman"">Свинец – высокотоксичный кумулятивный яд, поражающий нервную систему, почки. Хроническая интоксикация наступает при потреблении 1–3 мг в сутки. ФАО/ВОЗ установлена общая недельная безопасная доза 50 мкг/кг массы тела. Так как часть свинца поступает с воздухом и водой, с пищей человек может потреблять 300–400 мкг в день.

;font-family:"Times New Roman"">В моллюсках содержание свинца может достигать 15 мг/кг. В консервированных (в металлической таре) продуктах, содержащих кислоты, особенно в плодовых и овощных, содержание свинца может увеличиваться в 10 раз и более по сравнению с естественным уровнем.

;font-family:"Times New Roman"">Свинец депонируется в основном в скелете (до 90%) в форме труднорастворимого фосфата:

"> "> (3)

;font-family:"Times New Roman"">Используют как сухое озоление с добавкой нитрата магния или алюминия и кальция, так и мокрое – смесью азотной и хлорной кислот, применение серной кислоты не рекомендуется. Для текущих исследований – колориметрия с дитизоном, в который для устранения мешающего влияния цинка и олова добавляют цианид калия. Теряется в заметном количестве в присутствии хлоридов. Озоление веществ, содержащих свинец, проводится при температуре (500–600)º С. Определение проводят согласно ГОСТ 26932–86, ИСО 6633–84.

;font-family:"Times New Roman"">4.4 Методы определения ртути

;font-family:"Times New Roman"">Ртуть – высокотоксичный, кумулятивный яд, поражающий нервную систему и почки. Наиболее токсичны некоторые органические соединения, особенно метилртуть, составляющая в рыбе от 50 до 90% общей ртути. Установлена недельная безопасная доза общей ртути 5 мкг/кг массы тела, в том числе метилртути 3,3 мкг/кг. В наибольших количествах содержится в рыбе, обычно пропорционально ее возрасту и размеру, и особенно велико ее содержание у хищных рыб. При кулинарной тепловой обработке рыб теряется около 20% ртути.

;font-family:"Times New Roman"">Токсическое действие соединений ртути на организм вызывается тем, что ионы этих металлов вступают во взаимодействие с сульфгидрильными SH–группами белков, ферментов и аминокислот. При взаимодействии ионов металлов с SH–группами образуются слабодиссоциирующие и, как правило, нерастворимые соединения. Поэтому блокирование сульфгидрильных групп приводит к подавлению активности ферментов и свертыванию белков.

;font-family:"Times New Roman"">Из-за летучести элемента возможны потери даже при хранении и сушке образца. Поэтому рекомендуют только мокрое озоление смесями азотной, серной, иногда хлорной кислот с добавкой перманганата или молибдата при невысоких температурах и в специальной герметичной аппаратуре.

;font-family:"Times New Roman"">Определение ртути в пищевых продуктах и других биологических объектах требует точности и высокого мастерства. В настоящие время ртуть определяют тремя основными аналитическими методами: колориметрический, методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии и методом нейтронно-активационного анализа.

;font-family:"Times New Roman"">Колориметрический метод. Этот метод основан на переводе металла, содержащегося в навески, в комплекс с дитизоном, который экстрагируют органическим растворителем и затем колориметрируют. Эти операции длительны; предел обнаружения составляет около 0,05 мг/кг. Для определения требуется большая навеска (5 г) образца.

;font-family:"Times New Roman"">Метод пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии. Методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии в настоящие время широко используется для определения ртути. Имеется оборудование, позволяющее приспособить стандартную атомно-абсорбционную спектрометрию для так называемой техники холодного испарения. При этом используются циркуляционные и нециркуляционные методы. В первом случае содержание ртути в образце измеряют по значению мгновенной абсорбции ртути при прохождении ее паров через абсорбционную ячейку. При циркуляционных методах пары ртути накапливаются постепенно до достижения постоянной абсорбции. Для перевода ионов ртути в молекулярную форму используется хлорид олова. Метод применим для растворов, содержащих ртуть в форме, легко поддающейся восстановлению хлоридом олова.

;font-family:"Times New Roman"">Для определения ртути используются и другие аналитические методы.

;font-family:"Times New Roman"">Нейтронно-активационный анализ, например, характеризуется высокой селективностью и точностью. Он эффективен для определения ртути в небольших навесках при проведении общего анализа пищи.

;font-family:"Times New Roman"">Арбитражный метод – атомно-абсорбционный с использованием техники низкотемпературного холодного пара. Для текущих, исследований — колориметрия с йодидом меди. Колориметрия с дитизоном не рекомендуется, так как для большинства продуктов не позволяет определять величины ПДК. Метилртуть определяют методом газожидкостной хроматографии. Также определяют содержание ртути согласно нормативным документам ГОСТ 26927–86.

;font-family:"Times New Roman"">4.5 Методы определения цинка

;font-family:"Times New Roman"">Цинк – необходимый элемент, участвующий в работе ряда важных ферментов и гормона инсулина. Повышенные количества цинка токсичны. Так, признаки токсичности установлены при длительном потреблений воды с содержанием цинка 0,04 мг/к ;font-family:"Times New Roman"" xml:lang="uk-UA" lang="uk-UA">г ;font-family:"Times New Roman"">. Много содержится в пшеничных отрубях и в устрицах — до 150 мг/кг. При хранении кислых продуктов в оцинкованной таре содержание элемента может увеличиваться в несколько раз.

;font-family:"Times New Roman"">Все еще широко применяется дитизон-колориметрический метод для качественного и количественного определения цинка. Окрашенный комплекс экстрагируют органическим растворителем и сравнивают со стандартами аналогично приготовленным раствором цинка. Предел определения составляет 0,7 мг/л.

;font-family:"Times New Roman"">Наиболее широко в настоящие время применяется метод атомно-абсорбционный спектрофотомерии. Метод чувствителен, и при этом другие элементы практически не мешают определению.

;font-family:"Times New Roman"">Также определяю цинк согласно стандартной методики определения по ГОСТ 26У34–86.

;font-family:"Times New Roman"">Средне содержание и ПДК цинка в пищевых продуктах приведены в таблице 3.

;font-family:"Times New Roman"">Таблица 3.Среднее содержание и ПДК цинка в пищевых продуктах

;font-family:"Times New Roman"">4.6 Методы определения железа

;font-family:"Times New Roman"">Железо – необходимый элемент в жизнедеятельности человека, однако при повышенных содержаниях оно токсично. Установлено, что при потреблении железа >200 мг в день наступает гепатический сидероз. Железо является еще более сильным окислителем, чем медь, и вызывает такие же нежелательные явления. Поэтому часто железо в продуктах нормируют на более низком уровне, чем это необходимо по токсикологическим показателям (например, в жирах и маслах 1,5—5 мг/кг). Много содержится в бобовых растениях и в печени и почках животных (250—400 мг/кг). В напитках при хранении в металлической незащищенной таре из черного металла содержание железа может достигать 7мг/кг и выше.

Озоление образцов, содержащих железо, проводят при температуре (500–600) ºС, иногда – до 800ºС. Окислители обычно не добавляют, однако азотная кислота и нитриты ускоряют окисление. При озолении образцов, содержащих хлориды, теряется некоторое количества железа .

;font-family:"Times New Roman"">Железо в биологических материалах легко определяют колориметрическими, спектрофотометрическими и другими инструментальными методами. Способность переходных металлов образовывать окрашенные комплексы используются во многих колориметрических методах. Низкие концентрации железа легко определить методами пламенной и беспламенной атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Наиболее эффективными обычно бывает воздушно–ацетиленовое пламя, при этом другие неорганические вещества не создают помех. Перед анализом образцы подвергаются либо кислотной минерализации, либо озоляются с последующим растворением в разбавленной кислоте. Однако при непосредственном анализе жидких пищевых продуктов возникают трудности, связанные с вязкостью и поверхностным натяжением жидкости (растительного масла), а также с наличием в них растворенной углекислоты (пиво). Для решения этих проблем можно использовать метод добавок, а также дегазацию напитков, содержащих углекислый газ.

;font-family:"Times New Roman'">Имеются данные, что при атомно-абсорбционном определении присутствие в растворе лимонной кислоты в концентрации 200 мг/л снижает абсорбцию более чем на 50 %. Увеличение высоты пламени и добавление фосфорной кислоты позволяют устранить это действие. Было установлено, что применение пламени закись азота-ацетилена позволяет устранить практически все помехи.

;font-family:'Times New Roman'">
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

;font-family:'Times New Roman'">На сегодняшний день самыми современными и точными методами анализа пищевых продуктов являются колориметрический метод с использованием различных соединений, пламенная и беспламенная атомно-абсорбционная спектрометрия, вольтамперометрия, нейтронно-активационный анализ, а также пламенная фотометрия. Эти методы анализа позволяют определить такие тяжёлые металлы, как железо, свинец, кадмий, ртуть, цинк и др.

;font-family:'Times New Roman'">На организм человека и животных физиологическое действие металлов различно и зависит от природы металла, типа соединения, в котором он существует в природной среде, а также его концентрации. Многие тяжелые металлы проявляют выраженные комплексообразующие свойства. Так, в водных средах ионы этих металлов гидратированы и способны образовывать различные гидроксокомплексы, состав которых зависит от кислотности раствора. Если в растворе присутствуют какие-либо анионы или молекулы органических соединений, то ионы этих металлов образуют разнообразные комплексы различного строения и устойчивости. В ряду тяжелых металлов одни крайне необходимы для жизнеобеспечения человека и других живых организмов и относятся к так называемым биогенным элементам. Другие вызывают противоположный эффект и, попадая в живой организм, приводят к его отравлению или гибели.

;font-family:'Times New Roman'">В ходе написания курсовой работы я рассмотрела следующие проблемы:

1. ;font-family:'Times New Roman';color:#000000">методы определения содержания тяжёлых металлов в различных пищевых продукта ;font-family:'Times New Roman'">х
2. ;font-family:'Times New Roman'">отрицательное влияние тяжелых металлов на организм человека и животных
3. ;font-family:'Times New Roman'">отрицательное влияние тяжелых металлов на окружающие среду и растения
4. ;font-family:'Times New Roman'">болезни, возникающие от переизбытка тяжелых металлов в организме человека
5. ;font-family:'Times New Roman'">поведение тяжелых металлов в воздухе, в воде, в почве.

;font-family:'Times New Roman'">
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ;font-family:'Times New Roman'">Гончарова В.Н. Товароведение пищевых продуктов / В. Н. Гончарова, Е. Я. Голощапова. - 2-изд., перераб. – М. : Экономика, 1990. - 271 с.
2. ;font-family:'Times New Roman'">Елисеева Л.Г. Товароведение и экспертиза продовольственных товаров

;font-family:'Times New Roman'"> / Л.Г. Елисеева ;font-family:'Verdana';color:#000000;background:#ffffff">- ;font-family:'Times New Roman';color:#000000;background:#ffffff">М.: МЦФЭР, ;font-family:'Verdana';color:#000000;background:#ffffff"> ;font-family:'Times New Roman'">2006. - 800с.

1. ;font-family:'Times New Roman'">Круглякова Г.В. Товароведение продовольственных товаров / Г.В. Круглякова,Кругляков Г.Н. ;font-family:'Arial';color:#333333"> ;font-family:'Times New Roman';color:#333333">- ;font-family:'Times New Roman'">Изд. центр «Март»,2005. - 496 с.
2. ;font-family:'Times New Roman'">Дубцов Г.Г. Товароведение пищевых продуктов / Дубцов Г. Г. – М.: Изд. Центр «Академия», 2008.- 264 с.
3. ;font-family:'Times New Roman'"> Гаммидулаев С.Н. Товароведение и экспертиза плодоовощных товаров / Гаммидулаев С. Н., Иванова Е. В., Николаева С. П., Симонова В. Н. – ;font-family:'Times New Roman';background:#ffffff">СПб. : Троицкий мост, 2010. - 367 с.
4. ;font-family:'Times New Roman'">Николаев М. А. Товароведение плодов и овощей / Николаева М. А. – ;font-family:'Times New Roman';color:#000000;background:#ffffff">М.: ИНФРА, 2001 ;font-family:'Times New Roman'">. – 120 с.
5. ;font-family:'Times New Roman';color:#000000">Новикова А.М. Товароведение и организация торговли продовольственными товарами / Новикова А.М., Голубкина Т.С. ;font-family:'Times New Roman'">– ;font-family:'Times New Roman';color:#000000;background:#ffffff"> М: «Академия», 2004. - 480 с.
6. ;font-family:'Times New Roman'">Алемасова А.С. Аналитическая атомно–абсорбционная спектроскопия /Алемасова А.С., Рокун А.Н., Шевчук И.А. – Севастополь: «Вебер», 2003. – 327 с.
7. ;font-family:'Times New Roman'">Шимитл.Л. Химия и обеспечение человечества пищей. Пер. с англ.

;font-family:'Times New Roman'">/ Под ред. Л.Шимилта. – М.:Мир, 1986. - 616 с.

1. ;font-family:'Times New Roman'"> Клячко Ю.А. Методы анализа пищевых продуктов. Проблемы аналитической химии / Клячко Ю.А., Беленький С.М. – М.: Наука, 1988.- 464 с.
2. ;font-family:'Times New Roman'"> Дубцов, Г.Г. Товароведение пищевых продуктов/ Г.Г. Дубцов. – М.: Высшая школа, 2001. – 102 с.

Введение

За последнее время большое значение для аналитической химии приобрела проблема, связанная с загрязнением пищевых продуктов тяжёлыми металлами и другими химическими веществами. В атмосферу идет огромный выброс токсичных веществ со всевозможных производств: фабрик, заводов и т.д. Попадая в атмосферу и воду, тем самым они загрязняют и почву, а с ней и растения. Растения, в свою очередь, это основа всех пищевых продуктов.

Тяжелые металлы также попадают в мясо, молоко, так как животные, употребляя растения, употребляют тем самым и токсичные элементы, то есть тяжелые металлы, которые накапливаются в растениях. Завершающим звеном в этой цепочке, является человек, который потребляет большое разнообразие пищевых продуктов.

Тяжелые металлы способны накапливаться и трудно выводиться из организма. Они пагубно влияют на организм человека и здоровья в целом.

Поэтому для аналитической химии важной задачей является разработка методов определения токсичных веществ в пищевых продуктах.

При этом весьма важным вопросом является также определение среднего и предельно допустимого содержания концентраций металлов в пищевых продуктах.

Целью курсовой работы является систематизация литературных данных по методам определения содержания тяжёлых металлов и других компонентов в пищевых продуктах, определение фальсификации молока аммонийными соединениями, определение кислотности молока и т.д.

1.Источники загрязнения пищевых продуктов тяжёлыми металлами

Термин "тяжелые металлы" связан с высокой относительной атомной массой. Эта характеристика обычно отождествляется с представлением о высокой токсичности. Одним из признаков, которые позволяют относить металлы к тяжелым, является их плотность.

Согласно сведениям, представленным в "Справочнике по элементарной химии" под ред. А.Т.Пилипенко (1977), к тяжелым металлам относятся элементы, плотность которых более 5 г/см3. Если исходить их этого показателя, тяжелыми следует считать 43 из 84 металлов Периодической системы элементов.

Таким образом, к тяжелым металлам относят более 40 химических элементов с относительной плотностью более 6. Число же опасных загрязнителей, если учитывать токсичность, стойкость и способность накапливаться во внешней среде, а также масштабы распространения указанных металлов, значительно меньше.

Прежде всего, представляют интерес те металлы, которые наиболее широко и в значительных объемах используются в производственной деятельности и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк.

В атмосферном воздухе тяжелые металлы присутствуют в форме органических и неорганических соединений в виде пыли и аэрозолей, а также в газообразной элементной форме (ртуть). При этом аэрозоли свинца, кадмия, меди и цинка состоят преимущественно их субмикронных частиц диаметром 0,5-1 мкм, а аэрозоли никеля и кобальта - из крупнодисперсных частиц (более 1 мкм), которые образуются в основном при сжигании дизельного топлива. В водных средах металлы присутствуют в трех формах: взвешенные частицы, коллоидные частицы и растворенные соединения. Последние представлены свободными ионами и растворимыми комплексными соединениями с органическими (гуминовые и фульвокислоты) и неорганическими (галогениды, сульфаты, фосфаты, карбонаты) лигандами. Большое влияние на содержание этих элементов в воде оказывает гидролиз, во многом определяющий форму нахождения элемента в водных средах. Значительная часть тяжелых металлов переносится поверхностными водами во взвешенном состоянии.

В почвах тяжелые металлы содержатся в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах. Водорастворимые формы, как правило, представлены хлоридами, нитратами, сульфатами и органическим комплексными соединениями. Кроме того, ионы тяжелых металлов могут быть связаны с минералами как часть кристаллической решетки.

В таблице 1 приведены биогеохимические свойства тяжёлых металлов.

Таблица 1. Биогеохимические свойства тяжёлых металлов

В - высокая, У - умеренная, Н - низкая.

Добыча и переработка не являются самым мощным источником загрязнения среды металлами. Валовые выбросы от этих предприятий значительно меньше выбросов от предприятий теплоэнергетики. Не металлургическое производство, а именно процесс сжигания угля является главным источником поступления в биосферу многих металлов. В угле и нефти присутствуют все металлы. Значительно больше, чем в почве, токсичных химических элементов, включая тяжелые металлы, в золе электростанций, промышленных и бытовых топок. Выбросы в атмосферу при сжигании топлива имеют особое значение. Например, количество ртути, кадмия, кобальта, мышьяка в них в 3-8 раз превышает количество добываемых металлов. Известны данные о том, что только один котлоагрегат современной ТЭЦ, работающий на угле, за год выбрасывает в атмосферу в среднем 1-1,5 т паров ртути. Тяжелые металлы содержатся и в минеральных удобрениях.

Наряду со сжиганием минерального топлива важнейшим путем техногенного рассеяния металлов является их выброс в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах (металлургия, обжиг цементного сырья и др.), а также транспортировка, обогащение и сортировка руды.

Техногенное поступление тяжелых металлов в окружающую среду происходит в виде газов и аэрозолей (возгона металлов и пылевидных частиц) и в составе сточных вод. Металлы сравнительно быстро накапливаются в почве и крайне медленно из нее выводятся: период полуудаления цинка - до 500 лет, кадмия - до 1100 лет, меди - до 1500 лет, свинца - до нескольких тысяч лет.

Существенный источник загрязнения почвы металлами - применение удобрений из шламов, полученных из промышленных и канализационных очистных сооружений.

В выбросах металлургических производств тяжелые металлы находятся, в основном, в нерастворимой форме. По мере удаления от источника загрязнения наиболее крупные частицы оседают, доля растворимых соединений металлов увеличивается, и устанавливаются соотношения между растворимой и нерастворимыми формами. Аэрозольные загрязнения, поступающие в атмосферу, удаляются из нее путем естественных процессов самоочищения. Важную роль при этом играют атмосферные осадки. В итоге выбросы промышленных предприятий в атмосферу, сбросы сточных вод создают предпосылки для поступления тяжелых металлов в почву, подземные воды и открытые водоемы, в растения, донные отложения и животных.

Максимальной способностью концентрировать тяжелые металлы обладают взвешенные вещества и донные отложения, затем планктон, бентос и рыбы.

2. Методы определения тяжёлых металлов в пищевых продуктах

1 Токсичные компоненты

Мышьяк - высокотоксичный кумулятивный протоплазматический яд, поражающий нервную систему. Смертельная доза 60-200 мг. Хроническая интоксикация наблюдается при потреблении 1-5 мг в день. ФАО/ВОЗ установлена недельная безопасная доза 50 мкг/кг. В рыбах содержание мышьяка может достигать 8 мг/кг, а в устрицах и креветках - до 45 мг/кг.

Токсическое действие соединений мышьяка обусловлено блокированием сульфгидрильных групп ферментов и других биологически активных веществ.

Определить мышьяк в пределах 1-50 мг/л можно с помощью колориметрических методов анализа на основе диэтилдитиокарбамата серебра. Удобным является метод атомно-абсорбционной спектроскопии. Он основан на определении арсина, полученного при восстановлении соединений мышьяка. Имеющиеся в продаже приборы для выделения арсина используются в сочетании со стандартным оборудованием. При анализе мышьяка рекомендуется использовать пламя закись азота-ацителен. Из-за молекулярной абсорбции газов пламени могут возникать помехи в верхнем диапазоне ультрафиолетовой части спектра, где находятся наиболее чувствительные линии мышьяка. Эти помехи устраняются при корректировке фона.

Для определения микроколичеств мышьяка с успехом использовался нейтронно-активационный анализ. Это позволило провести точные определения

мышьяка в очень малых образцах, например один волос.

Часто бывает необходимо установить тип химического соединения мышьяка. Для отличия в водных растворов трехвалентного мышьяка от пятивалентного использовали инверсионную полярографию. Для разделения органических соединений мышьяка от неорганических использовался метод газожидкостной хроматографии.

Арбитражный метод - колориметрия с диэтилдитиокарбаматом серебра после отгонки мышьяка из гидролизата (или раствора золы) в виде гидрида или трихлорида мышьяка. Атомно-абсорбционное определение возможно только после предварительного концентрирования в виде гидрида AsH3 и использования графитовой кюветы.

Кадмий - высокотоксичный кумулятивный яд, блокирующий, работу ряда ферментов; поражает почки и печень. ФАО/ВОЗ установлена недельная безопасная доза 6,7-8,3 мкг/кг. В устрицах и печени животных и рыб может накапливаться до значительных величин; в растительных продуктах зависит от дозы удобрения суперфосфатом.

Токсическое действие соединений кадмия на организм вызывается тем, что ионы этих металлов вступают во взаимодействие с сульфгидрильными SH-группами белков, ферментов и аминокислот. При взаимодействии ионов металлов с SH-группами образуются слабодиссоциирующие и, как правило, нерастворимые соединения. Поэтому блокирование сульфгидрильных групп приводит к подавлению активности ферментов и свертыванию белков. Ионы двухвалентных металлов блокируют одновременно две SH-группы:

В таблице 2 приведены среднее содержание и ПДК Сd в пищевых продуктах.

Таблица 2. Среднее содержание и ПДК Сd в пищевых продуктах.

Для определения кадмия, как правило, требуется предварительное концентрирование, так как содержание металла в продуктах питания обычно мало. Комитет по аналитическим методам рекомендует проводить кислотную минерализацию серной кислотой с добавлением перекиси водорода. При сухом озолении могут быть потери кадмия, так как при температуре свыше 500ºС он испаряется. Содержание кадмия может быть установлено и путем образования комплексов с тетраметилендитиокарбамат-аммония, а также экстракцией кадмия изобутилметилкетоном.

Для определения кадмия в пищевых экстрактах может быть также использован колориметрический метод на основе дитизона.

В настоящее время наиболее широко применяется атомно-абсорбционная спектрофотометрия. Использование воздушно-ацетиленового пламени позволяет получить хорошие результаты, однако пламя должно тщательно контролироваться. Беспламенная атомно-абсорбционная спектрофотометрия позволяет определять кадмий на уровне 5 мкг/кг. Однако из-за химического влияния некоторых соединений, например солей калия, результаты могут быть искажены.

Есть данные по определению кадмия методом вольтамперометрии с анодным растворением. Результаты хорошо согласуются с данными атомно-абсорбционной спектрометрии. Достаточно надежные и точные данные удается получить с помощью нейтронно-активационного анализа. С использованием нового оборудования и повышением точности стало ясно, что данные, полученные ранее с помощью атомно-абсорбционной спектрофотомерии и менее точной пламенной фотометрии, не являются достоверными. Это объясняется несовершенством современных аналитических методов.

Определение кадмия в порошковом обезжиренном молоке

Необходимые реактивы. Первичный кислый фосфорнокислый аммоний, 0.5% раствор вес/об. (используется для химической модификации аналита). Примеси следов металлов в модификаторе должны быть удалены комплексообразованием АПДК и экстракцией МИБК. Деионизованная дистиллированная вода. ТRITON Х-100, 0.01% раствор в воде (об/об).

Подготовка образца

Растворяют порошок молока (1.25 г) в деионизованной дистиллированной воде (25 мл) при хорошем перемешивании с использованием магнитной мешалки или ультразвуковой бани. Немного ТRITON Х-100 0.01% об. (1 мл) можно добавить для получения лучших диспергирующих свойств.

Приготовление градуировочных растворов

Водные стандарты: исходный стандарт 1000 мкг Cd/л в 1 М азотной кислоте. Готовят градуировочный раствор с концентрацией 10 мкг Cd/л разбавлением исходного раствора.

Процедура градуировки

Методом стандартных добавок с использованием программируемого дозатора образцов. Рекомендуемый объём образца - 10 мкл, объём стандартных добавок - 5 и 10 мкл, 10 мкл модификатора и бланковый раствор до общего для всех растворов объёма 30 мкл.

Так как Cd обычно присутствует в малых количествах, градуировочный раствор Cd должен иметь концентрацию 5 мкг/л или меньше. Для кадмия температура озоления должна быть не больше 750ºС.

Свинец - высокотоксичный кумулятивный яд, поражающий нервную систему, почки. Хроническая интоксикация наступает при потреблении 1-3 мг в сутки. ФАО/ВОЗ установлена общая недельная безопасная доза 50 мкг/кг массы тела. Так как часть свинца поступает с воздухом и водой, с пищей человек может потреблять 300-400 мкг в день.

В моллюсках содержание свинца может достигать 15 мг/кг. В консервированных (в металлической таре) продуктах, содержащих кислоты, особенно в плодовых и овощных, содержание свинца может увеличиваться в 10 раз и более по сравнению с естественным уровнем.

Свинец депонируется в основном в скелете (до 90%) в форме труднорастворимого фосфата:

Используют как сухое озоление с добавкой нитрата магния или алюминия и кальция, так и мокрое - смесью азотной и хлорной кислот, применение серной кислоты не рекомендуется. Для текущих исследований - колориметрия с дитизоном, в который для устранения мешающего влияния цинка и олова добавляют цианид калия. Теряется в заметном количестве в присутствии хлоридов. Озоление веществ, содержащих свинец, проводится при температуре (500-600)º С.

Определение проводят согласно ГОСТ 26932-86, ИСО 6633-84.

Ртуть - высокотоксичный, кумулятивный яд, поражающий нервную систему и почки. Наиболее токсичны некоторые органические соединения, особенно метилртуть, составляющая в рыбе от 50 до 90% общей ртути. Установлена недельная безопасная доза общей ртути 5 мкг/кг массы тела, в том числе метилртути 3,3 мкг/кг. В наибольших количествах содержится в рыбе, обычно пропорционально ее возрасту и размеру, и особенно велико ее содержание у хищных рыб. При кулинарной тепловой обработке рыб теряется около 20% ртути.

Токсическое действие соединений ртути на организм вызывается тем, что ионы этих металлов вступают во взаимодействие с сульфгидрильными SH-группами белков, ферментов и аминокислот. При взаимодействии ионов металлов с SH-группами образуются слабодиссоциирующие и, как правило, нерастворимые соединения. Поэтому блокирование сульфгидрильных групп приводит к подавлению активности ферментов и свертыванию белков. Ионы двухвалентных металлов блокируют одновременно две SH-группы:

Из-за летучести элемента возможны потери даже при хранении и сушке образца. Поэтому рекомендуют только мокрое озоление смесями азотной, серной, иногда хлорной кислот с добавкой перманганата или молибдата при невысоких температурах и в специальной герметичной аппаратуре.

Определение ртути в пищевых продуктах и других биологических объектах требует точности и высокого мастерства. В настоящие время ртуть определяют тремя основными аналитическими методами: колориметрический, методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии и методом нейтронно-активационного анализа.

Колориметрический метод. Этот метод основан на переводе металла, содержащегося в навески, в комплекс с дитизоном, который экстрагируют органическим растворителем и затем колориметрируют. Эти операции длительны; предел обнаружения составляет около 0,05 мг/кг. Для определения требуется большая навеска (5 г) образца.

Метод пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии. Методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии в настоящие время широко используется для определения ртути. Имеется оборудование, позволяющее приспособить стандартную атомно-абсорбционную спектрометрию для так называемой техники холодного испарения. При этом используются циркуляционные и нециркуляционные методы. В первом случае содержание ртути в образце измеряют по значению мгновенной абсорбции ртути при прохождении ее паров через абсорбционную ячейку. При циркуляционных методах пары ртути накапливаются постепенно до достижения постоянной абсорбции. Для перевода ионов ртути в молекулярную форму используется хлорид олова. Метод применим для растворов, содержащих ртуть в форме, легко поддающейся восстановлению хлоридом олова.

Для определения ртути используются и другие аналитические методы.

Нейтронно-активационный анализ, например, характеризуется высокой селективностью и точностью. Он эффективен для определения ртути в небольших навесках при проведении общего анализа пищи.

Арбитражный метод - атомно-абсорбционный с использованием техники низкотемпературного холодного пара. Для текущих, исследований - колориметрия с йодидом меди. Колориметрия с дитизоном не рекомендуется, так как для большинства продуктов не позволяет определять величины ПДК. Метилртуть определяют методом газожидкостной хроматографии. Также определяют содержание ртути согласно нормативным документам ГОСТ 26927-86.

2.Нетоксичные компоненты

Цинк - необходимый элемент, участвующий в работе ряда важных ферментов и гормона инсулина. Повышенные количества цинка токсичны. Так, признаки токсичности установлены при длительном потреблений воды с содержанием цинка 0,04 мг/кг. Много содержится в пшеничных отрубях и в устрицах - до 150 мг/кг. При хранении кислых продуктов в оцинкованной таре содержание элемента может увеличиваться в несколько раз.

Все еще широко применяется дитизон-колориметрический метод для качественного и количественного определения цинка. Окрашенный комплекс экстрагируют органическим растворителем и сравнивают со стандартами аналогично приготовленным раствором цинка. Предел определения составляет 0,7 мг/л.

Наиболее широко в настоящие время применяется метод атомно-абсорбционный спектрофотомерии. Метод чувствителен, и при этом другие элементы практически не мешают определению.

Также определяю цинк согласно стандартной методики определения по ГОСТ 26У34-86.

Таблица 3.Среднее содержание и ПДК цинка в пищевых продуктах

Железо - необходимый элемент в жизнедеятельности человека, однако при повышенных содержаниях оно токсично. Установлено, что при потреблении железа >200 мг в день наступает гепатический сидероз. Железо является еще более сильным окислителем, чем медь, и вызывает такие же нежелательные явления. Поэтому часто железо в продуктах нормируют на более низком уровне, чем это необходимо по токсикологическим показателям (например, в жирах и маслах 1,5-5 мг/кг). Много содержится в бобовых растениях и в печени и почках животных (250-400 мг/кг). В напитках при хранении в металлической незащищенной таре из черного металла содержание железа может достигать 7мг/кг и выше.

Озоление образцов, содержащих железо, проводят при температуре (500-600) ºС, иногда - до 800 ºС. Окислители обычно не добавляют, однако азотная кислота и нитриты ускоряют окисление. При озолении образцов, содержащих хлориды, теряется некоторое количества железа.

Железо в биологических материалах легко определяют колориметрическими, спектрофотометрическими и другими инструментальными методами. Способность переходных металлов образовывать окрашенные комплексы используются во многих колориметрических методах. Низкие концентрации железа легко определить методами пламенной и беспламенной атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Наиболее эффективными обычно бывает воздушно-ацетиленовое пламя, при этом другие неорганические вещества не создают помех. Перед анализом образцы подвергаются либо кислотной минерализации, либо озоляются с последующим растворением в разбавленной кислоте. Однако при непосредственном анализе жидких пищевых продуктов возникают трудности, связанные с вязкостью и поверхностным натяжением жидкости (растительного масла), а также с наличием в них растворенной углекислоты (пиво). Для решения этих проблем можно использовать метод добавок, а также дегазацию напитков, содержащих углекислый газ.

Имеются данные, что при атомно-абсорбционном определении присутствие в растворе лимонной кислоты в концентрации 200 мг/л снижает абсорбцию более чем на 50 %. Увеличение высоты пламени и добавление фосфорной кислоты позволяют устранить это действие. Было установлено, что применение пламени закись азота-ацетилен позволяет устранить практически все помехи.

3.Методы определения йода в пищевых продуктах

Методы идентификации и количественного определения йода в пищевых продуктах, продовольственном сырье и биологически активных добавках к пище -одна из трудных процедур в аналитической химии. Сложность анализа йода связана с его поливалентностью и летучестью, возможностью вступать в окислительно-восстановительные реакции с компонентами анализируемого продукта, а также его низким в ряде случаев содержанием в исследуемом объекте.

Для определения йодидов (йодатов) применяют как достаточно чувствительные, простые и доступные методы (титриметрический, фотометрический, ионометрический, вольтамперометрический), так и менее доступные, высокоинформативные и чувствительные, но требующие хорошего инструментального оснащения или специальных реагентов методы. К последним могут быть отнесены методы изотопного разбавления, нейтронно-активационного анализа и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (МС-ИСП).

Практически все методы анализа йода требуют предварительной подготовки проб, которая является одним из ответственных этапов анализа по определению содержания йода в продуктах питания и продовольственном сырье. В большинстве способов детектирования йода органическая составляющая пищевого продукта мешает проведению анализа. Для устранения этого влияния используется техника щелочного сухого сжигания («сухое» озоление) в муфельной печи при температуре от 400 до 500 °С либо обработка сильными кислотами в присутствии окислителей («мокрое» озоление). Наиболее часто применяемый способ подготовки проб сводится к обработке анализируемого образца раствором гидроокиси натрия или карбоната натрия, причем добиваются полного смачивания и набухания пробы.

3.1 Титриметрический метод

Титриметрический метод анализа - один из наиболее распространенных способов количественного определения йода в различных объектах окружающей среды. Этот метод рекомендован для определения йода в питьевой воде, хлебе и хлебобулочных изделиях. Международной ассоциацией официальных химиков аналитиков (АОАС) титриметрический метод рекомендован в качестве официального стандартного метода для определения свободного йода в стандартном растворе, йода в пищевых продукта, при оценке уровня йодирования соли, анализе йода в лекарственных средствах, содержащих йод, а также при оценке абсорбированного йода в маслах. Оценивая титриметрический метод определения йода в объектах окружающей среды, следует отметить его доступность и простоту, а также высокую чувствительность при определении всех форм йода - молекулярного, йодидов и йодатов. Вместе с этим следует иметь в виду, что объекты исследования, в частности пищевые продукты и продовольственное сырье, могут содержать вещества (органического и неорганического происхождения), способные как окислять, так и восстанавливать различные формы йода, существенным образом влияя на результат анализа. В качестве индикатора в йодометрии используют свежеприготовленный 1% раствор крахмала. При взаимодействии йода с крахмалом протекают 2 процесса - комплексообразование и адсорбция, в результате которых образуются соединения синего цвета. Крахмал следует добавлять в титруемый раствор, лишь когда основное количество йода уже оттитровано, иначе крахмал образует очень прочное соединение с избытком йода; при этом наблюдается перерасход тиосульфата натрия, что ведет к искажению (завышению) результатов анализа. Йодометрическое титрование необходимо осуществлять на холоде, так как при повышенных температурах наблюдается потеря йода вследствие его улетучивания из раствора. Кроме того, с повышением температуры снижается чувствительность индикаторной йодкрахмальной реакции. Титрование нельзя проводить в щелочном растворе, поскольку в щелочной среде йод образует гипойодид и некоторые другие продукты реакции. В связи с этим рекомендуется осуществлять титрование в кислой среде (рН 3-5). При титровании в сильнокислых растворах возникает опасность окисления йодида (I) кислородом воздуха.

При проведении титриметрического определения йода, помимо указанных выше особенностей анализа, необходимо учитывать, что используемый для титрования тиосульфат натрия при стоянии может превращаться в сульфит под действием кислоты (даже такой слабой, как угольная), что приводит к возрастанию титра тиосульфата. Кроме того, при стоянии раствора наблюдается снижение титра тиосульфата за счет окисления последнего кислородом воздуха до сульфатов. Процесс окисления катализируется ничтожными количествами солей меди. Для стабилизации раствора рекомендуется вводить небольшое количество карбоната натрия. Другой причиной снижения титра тиосульфата является его разложение рядом микроорганизмов, которые всегда находятся в воздухе. Растворы крахмала также разрушаются при хранении в течение нескольких дней под воздействием бактерий. С целью предотвращения действия микроорганизмов к раствору тиосульфата добавляют небольшое количество (до 0,5 мл) хлороформа и(или) карбоната натрия.

При проведении титриметрического анализа используют точно измеренные объемы растворов 2 реагирующих между собой веществ. В основе титриметрического метода анализа лежит реакция окисления-восстановления по схеме:

I2 +2е = 2I- (1)

Для увеличения растворимости I2 используют растворы йодида калия. При этом образуются йодидные комплексы I3-, что практически не сказывается на величине потенциала пары I2/2I- . В этой реакции свободный йод (или I3-) в растворе является окислителем, а йодид (I-) - восстановителем. Йод, выделяющийся в результате окисления йодид-иона, титруют обычно тиосульфатом натрия (в присутствии крахмала в качестве индикатора) в концентрации, определяемой по уравнению:

S2032- +I2=S4062- +2I- (2)

Йодометрическое титрование лежит в основе количественного определения йодатов (IO3-) и йодидов (I-). Основой йодометрического определения йодатов

(IO3-)является реакция:

3-+ 5I- + 6H+=3I2 + 3H2O (3)

В исследуемый раствор, содержащий йодат (IO3-), добавляется избыточное количество йодида (I-) с целью проведения окислительно-восстановительной реакции в кислой среде с высвобождением свободного йода. Дальнейшая процедура количественного определения образовавшегося из йодата свободного йода проводится титриметрически в соответствии с уравнением 2.

Сущность вольтамперометрического метода анализа йода в пищевых продуктах заключается в переводе всех форм йода в электрохимическую активную форму йодида (I-) с последующим определением йодид-ионов с помощью инверсионной вольтамперометрии (ИВ). Метод основан на способности йодид-ионов накапливаться на поверхности ртутного электрода в виде малорастворимого соединения с ртутью с последующим катодным его восстановлением в условиях линейно меняющегося потенциала при рН=2 в среде инертного газа. Аналитическим сигналом является величина катодного пика йодида, пропорциональная его концентрации в оптимальных условиях. Количество йодида оценивают методом стандартной добавки. Предел обнаружения йодидов составляет 0,5 мкг в 100 г продукта, диапазон определяемых концентраций йода (в виде йодида) - 1-500 мкг в 100 г продукта, соответствие результатов зависит от концентрации йода и меняется от 10 до 18%.

Йод в форме йодата также можно определять методом вольтамперометрии, проводимым на стационарном ртутном электроде в среде инертного газа при рН=10-12 и потенциале 1240±30 мВ. Разработанный ранее метод потенциометрического титрования позволяет определять потенциал индикаторного серебряного электрода, который изменяется в процессе титрования йодид-ионов серебром (Ag+). Количество йодид-ионов оценивают по количеству серебра, пошедшего на потенциометрическое титрование. Этот метод используется для анализа большого числа продуктов в широкой области концентраций - от 0,2 до 500 мг/кг.

3 Методы газожидкостной и высокоэффективной жидкостной хроматографии

Метод газожидкостной хроматографии (ГЖХ) разработан для определения общего йода в пищевых продуктах. Органическую матрицу образца разрушают щелочным пиролизом; образующийся йодид растворяют в воде и окисляют до свободного йода добавлением бихромата в присутствии серной кислоты. Освобождающийся при этом йод взаимодействует с 3-пентаноном, давая 2-йод-З-пентанон, который экстрагируют н-гексаном и анализируют методом ГЖХ с применением электронзахватного детектора (ЭЗД). Правильность метода - 91,4-99,6%, предел определения - 0,05 мкг/г. Аналогично метод ГЖХ применяется для определения йода в молоке и биопробах. При этом вместо 3-пентанона используют бутанон или ацетон. Стандартное отклонение -1,9%, правильность метода - 95,5%.

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) применяется для определения йодидов в жидком молоке и молочном порошке. Белки и нерастворимый материал жидкого и восстановленного молока удаляют с помощью мембранных фильтров. Йодид в фильтрате отделяют от других ионов с помощью обращеннофазовой ионпарной жидкостной хроматографии и анализируют путем селективного детектирования с применением электрохимического детектора. При концентрации 0,5-4,6 мкг йода в 1 г молочного порошка средняя величина определения йода составляет 91%, величина сходимости - 9,0%, степень воспроизводимости - 12,7%. При содержании 300 мкг йода в 1 л молока правильность метода равна 87%, величина сходимости - 8,2%, степень воспроизводимости - 8,3% . Разработан новый метод ионной хроматографии с использованием прямого ультрафиолетового (УФ) детектирования при 210 нм неорганических анионов в солевых растворах (искусственная морская вода) с использованием октадецилсиликоновой колонки, модифицированной цвитерионом (3-(N,N-диметилмиристиламмоний) пропансульфонатом. Предел обнаружения иодида -0,80 мкг/кг, относительное стандартное отклонение <1,2%.

Таким образом, существует широкий арсенал методов количественного определения йода в различных пищевых продуктах, воде и биологических объектах. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. При этом следует отметить, что многие из методов, которые применяются для определения йода, содержащегося в продуктах питания, продовольственном сырье и биологических средах, малодоступны для использования в широкой аналитической практике, хотя и обладают высокой чувствительностью и достоверностью. В то же время наиболее доступные и простые методы (титриметрический, фотометрические и др.) часто характеризуются низкой чувствительностью, недостаточной селективностью и малой воспроизводимостью результатов анализа.

Аппаратура в анализе пищевых продуктов

Вольтамперометрический анализатор Экотест-ВА предназначен для определения электрохимически активных элементов и веществ при анализе проб воды, водных растворов или экстрактов, получаемых из различных материалов, медицинских препаратов, продуктов питания и т.д.

На его базе создан универсальный комплекс для измерения микроколичеств (до 10 -10 моль/л) тяжелых металлов, йода, селена и мышьяка, токсичных органических и неорганических компонентов в самых различных объектах методами инверсионной вольтамперометрии и полярографии.

Устройство вольтамперометрического анализатора Экотест-ВА изображено на рисунке 1.

Рисунок 1. Вольтамперометрический анализатор Экотест-ВА

Объекты анализа:

· вода питьевая, природная, сточная, морская;

· пищевые продукты, напитки, продовольственное сырье;

· почвы, корма;

· косметика, лекарственные препараты, биологические объекты.

Определяемые компоненты:

· металлы: Zn , Cd , Pb , Cu , Hg , Mn , Co , Fe , Ni , Mo , Sn , Cr;

· неметаллы: As, Bi, Se, I;

· органические молекулы: метанол, ацетальдегид, формальдегид, диэтиленгликоль, фенол и его производные;

· другие электроактивные органические и неорганические вещества.

Пределы обнаружения некоторых компонентов без концентрирования проб приведены в таблице 4.

Таблица 4. Пределы обнаружения некоторых компонентов без концентрирования проб

Полярограф АВС-1.1 - универсальный компьютерный комплекс нового поколения для вольтамперометрического анализа тяжелых металлов в питьевых, природных и сточных водах, продуктах питания и продовольственном сырье, биологических и других материалах. Прибор реализует измерения на основе метода инверсионной вольтамперометрии (ИВА) на твердых электродах.

Полярограф АВС-1.1 является экономичной альтернативой дорогостоящим спектроскопическим приборам и успешно конкурирует с ними в практике анализа тяжелых металлов.

Оригинальная конструкция датчика гарантирует надежную и длительную эксплуатацию и обеспечение высоких метрологических характеристик определений. Используемые в датчике стеклоуглеродные и другие инертные металлические электроды отвечают лучшим достижениям в этой области. Отличаются механической прочностью, химической инертностью и широкой областью рабочих потенциалов.

Устройство полярографа АВС-1.1 приведено на рисунке 2.

Рисунок 2. Полярограф АВС-1.1

Наряду с одновременно определяемыми элементами Cu, Pb, Cd, Zn последовательным анализом определяются ионы Hg, Ni, Bi, As, J и другие элементы; прибор широко апробирован при анализе пищевых продуктов и объектов окружающей среды.

Пределы обнаружения некоторых компонентов приведены в таблице 5.

Таблица 5. Пределы обнаружения металлов без концентрирования пробы

Ртутный анализатор «Юлия-2» является до сих пор наиболее распространённым прибором в отечественных контрольно-аналитических лабораториях определения ртути в продуктах питания и объектах окружающей среды.

К недостаткам данного прибора следует отнести высокую погрешность (15-25%), а также низкую надёжность при выполнении измерений за счёт конденсации влаги на окошках кюветы и нарушений герметичности ее торцевых уплотнений.

Достоинствами данного прибора являются его низкая стоимость, простота в эксплуатации и долговечность.

«Юлия-2» оснащен реакторной системой циркуляционного типа, изготовленной в виде приставки.

На рисунке 3 изображена схема циркулярной установки концентрирования ртути.

Рисунок 3. Схема циркуляционной установки с контуром концентрирования ртути

Реактор, 2 - холодильник, 3 - калильная воронка с хлоридом олова, 4 - петля с сорбентом, 5 - электропечь, 6 - кювета спектрофотометра, 7 - циркуляционный насос, 8 - склянка с поглотительным раствором.

Атомно-абсорбционный спектрометр SpectrAA -50B предназначен для анализа следовых количеств тяжелых металлов в пищевых продуктах и продовольственном сырье, позволяющий определить свинец, кадмий, ртуть и мышьяк.

Хромато-масс-спектрометр 220-MS - многоцелевой инструмент, позволяющий проводить анализ проб неясного состава с идентификацией компонентов по масс-спектральной библиотеке. В анализе пищевых продуктов чаще всего применяется для выявления фальсификаций коньячных изделий, вин, соков, кофе, чая и др. Применение автоматической твердофазной микроэкстракции, наряду с уникальной чувствительностью масс-спектрометра, позволяет проводить анализ, как жидких проб, так и ароматов без предварительной пробоподготовки. Система тандемной масс-спектрометрии дает возможность упрощать стандартную пробоподготовку при анализе фосфорорганических пестицидов.

Также существует много современного оборудования для анализа пищевых продуктов, таких как, высокоэффективный жидкостной хроматограф , газовый хроматограф 430-GC и другие.

5.Экспериментальная часть

1 Техника безопасности

При выполнении практической части учитывались особенности проведения эксперимента согласно правилам техники безопасности.

В лаборатории было запрещено принимать пищу, пить воду, работать одному, а также определять вещества по вкусу и запаху. Все работы проводились в спецодежде.

Все работы с кислотами, щелочами, органическими растворителями и другими вредными веществами проводились в вытяжном шкафу.

В работе использовались минимальные количества реактивов с минимально необходимыми концентрациями. Отработанные реактивы помещали в соответствующие сливы.

Работа с нагревательными приборами проводилась согласно общим правилам работы в аналитической лаборатории. Категорически запрещалось ставить на электроплитки герметично закрытые колбы и другие ёмкости, нагревать органические жидкости и вещества, работать без защитных очков и халатов.

Постоянно проверялось заземление приборов, наличие резиновых ковриков, исправность электрических контактов, наличие противогазов, песка, противопожарного инвентаря.

На рабочем месте поддерживались чистота и порядок.

В лабораторию не заносили реактивы и растворы без разрешения ответственного за технику безопасности и заведующего кафедрой.

2 Колориметрический метод определения аммиака в молочных продуктах

Принцип метода:

В молоке, поступающем на предприятия молочной промышленности, не допускается наличие нейтрализующих веществ (аммонийных соединений). В случае подозрения на фальсификацию молока этими веществами присутствие аммонийных соединений обнаруживают качественным методом, основанным на использовании качественной реакции, выражающейся в изменении цвета выделенной молочной сыворотки при взаимодействии с реактивом Несслера.

Реактив Несслера - наиболее общепринятый и распространенный реактив для определения содержания аммиака и аммонийных солей. Содержит иодид ртути (II) и иодид калия. Метод Несслера основан на образовании коллоида, окрашенного в красно-бурый цвет, при взаимодействии аммиака и аммонийных солей с реактивом Несслера - щелочным раствором меркурииодида калия (К2) по следующей реакции:

NH3 + 2HgI42- → NH2Hg2I3 + 5I- .

Он образует устойчивые суспензии лишь при очень малых концентрациях, поэтому при фотометрическом определении необходимо добавлять в раствор защитные коллоиды - гуммиарабик, желатин или поливиниловый спирт.

Чувствительность метода по ГОСТ составляет 6-9 мг % аммиака.

Приборы, реактивы и реагенты: стаканы емк.50 мл, мерный цилиндр на 25 см3, пипетки на 1 и 2 см3, пробирки, реактив Несслера, 10% раствор уксусной кислоты, анализируемы продукт (молоко).

Исследование молока проводила по следующей методике:

В стакан отмеривают цилиндром 20±2 см3 молока и нагревают в течении 2-3 мин на водяной бане при t = 40-45 оС. В подогретое молоко вносят 1 см3 водного раствора с объемной долей уксусной кислоты 10%. Смесь оставляют в покое на 10 мин для осаждения казеина. Пипеткой (с ваткой на нижнем конце для предотвращения попадания казеина) отбирают 2 см3 отстоявшейся сыворотки и переносят в пробирку. В ту же пробирку прибором для отмеривания жидкостей или пипеткой с резиновой грушей добавляют 1 см3 реактива Несслера и содержимое сразу же перемешивают, наблюдая при этом в течение не более 1 мин изменение окраски смеси. Появление лимонно-желтой окраски смеси указывает на присутствие аммиака в количестве, характерном для молока. Появление оранжевой окраски различной интенсивности указывает на наличие аммиака в молоке выше его естественного содержания.

В качестве исследуемого молока были выбраны молоко фирмы «Добрыня», «Веселий молочник» и агрофирмы «Шахтёр».

Результаты эксперимента приведены в таблице 6.

Таблица 6. Результаты эксперимента

Результаты показывают, что в анализируемом молоке аммиак присутствует в количестве характерном для молока, на что указывает его лимонно-жёлтая окраска.

пищевой продукт тяжелый металл

5.3 Определение кислотности молока

Принцип метода:

Кислотность молочных продуктов определяется объемом (см3) 0,1 моль/дм3 раствора гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации кислот в 100 см3 молока; кислотность выражается в градусах Тернера (°Т). Кислотная реакция молока обусловлена присутствием казеина, кислых солей фосфорной и лимонной кислот, СО2. Под влиянием молочнокислых бактерий в молоке образуется молочная кислота. Кислотность свежего молока - около 16-18 °Т; если кислотность достигает 27-30 °Т, то при кипячении молоко свертывается.

Иногда кислотность молока и молочных продуктов выражают содержанием (%) молочной кислоты (СН3СНОНСООН, относительная молекулярная масса

Мr= 90,00); 1 см3 0,1 моль/дм3 раствора NaOH (т.е. 1 °Т) соответствует 0,009г молочной кислоты. Если, например, кислотность равна 20 °Т, значит в 100 г (или см3) молока содержание кислот в пересчете на молочную кислоту составляет 20·0,009=0,18 г, или 0.18 % (маc).

Приборы, реактивы и реагенты: гидроксид натрия, 0,1 моль/дм3 стандартный раствор; фенолфталеин, этанольный раствор с концентрацией 1 %; бюретка вместимостью 25 см3; пипетки вместимостью 10 и 20 см3; колба для титрования вместимостью 100см3; аналитические весы; анализируемый продукт (молоко).

Определение кислотности проводила по следующей методике:

В колбу для титрования помещают пипеткой 10 см3 молока, доливают 20 см3 воды, 2-3 капли фенолфталеина и титруют раствором NaОН. Сначала добавляют 1,0 см3 раствора NaОН, затем титрант прибавляют по каплям при перемешивании до появления устойчивой розовой окраски.

Кислотность (К, °Т) вычисляют по формуле:

где VNaOH - объем раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование 10 см3 молока, см3; CNaOH - концентрация раствора гидроксида натрия, моль/дм3;

Объем молока, взятый для титрования, см3; 0,1- коэффициент пересчета кислотности молока на объем 0,1 моль/дм3 раствора гидроксида натрия.

В качестве исследуемого молока были взяты молоко фирмы «Добрыня», «Веселий молочник» и агрофирмы «Шахтёр».

Результаты эксперимента приведены в таблице 7.

Таблица 7. Результаты эксперимента

Результаты показывают, что кислотность анализируемого молока фирмы «Веселий молочник» и агрофирмы «Шахтёр» соответствует установленной норме. А вот кислотность молока фирмы «Добрыня» превышает норму, это свидетельствует о его несвежести.

Заключение

Проблемой современной аналитической химии является поиск более точных методов для обнаружения загрязняющих веществ (тяжёлые металлы, аммиак, йод и др.) в пищевых продуктах.

На сегодняшний день самыми современными и точными методами анализа пищевых продуктов являются колориметрический метод с использованием различных соединений, пламенная и беспламенная атомно-абсорбционная спектрометрия, вольтамперометрия, нейтронно-активационный анализ, а также пламенная фотометрия. Эти методы анализа позволяют определить такие тяжёлые металлы, как железо, свинец, кадмий, ртуть, цинк и др.

В написании курсовой работы систематизировала литературные данные по методам определения содержания тяжёлых металлов и других компонентов в пищевых продуктах, а в экспериментальной части - определила фальсификацию молока аммонийными соединениями и кислотность молока.

Результаты экспериментов показывают, что в исследуемом молоке аммиак содержится в количествах, не превышающих норму и кислотность молока также соответствует норме.

Список использованной литературы

1. Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия. Учебное пособие/Алемасова А.С., Рокун А.Н., Шевчук И.А.-Севастополь: «Вебер», 2003.

Химия и обеспечение человечества пищей. Пер. с англ./Под ред. Л.Шимилта. - М.:Мир, 1986. -616 с.

3. Константинов С.Г.Возможности потенциометрического метода для определения ряда металлов: Тез.докл., Могилёв: Изд-во Могилёвский технологический институт, 2000.

Методы анализа пищевых продуктов. Проблемы аналитической химии. - т.VIII/отв. за ред. Клячко Ю.А., Беленький С.М. - М.: Наука, 1988. - 207 с.

Http://www.varianinc.ru.

Http://www.ecolife.org.ua.

Http://www.bioiod.ru.