Якість і безпечність зерноборошняних продуктів - Навчальний посібник (Сирохман І.В., Лозова Т.М. )

2. забруднення харчових продуктІв та можливостІ запобІгання йому

Одним із пріоритетних напрямів державної політики щодо здорового харчування населення вважається забезпечення безпечності харчових продуктів. При цьому враховуються особливості складу продуктів, оскільки, крім пластичного матеріалу і біологічно активних речовин, вони можуть містити багато контамінан-тів, у тому числі мікотоксини, токсичні елементи, пестициди, по-ліхлоріровані бифеніли, діоксини, антибіотики, поліциклічні ароматичні вуглеводні тощо. Основна їх кількість надходить в організм людини з їжею.

Основні джерела небезпеки для людини - це зараження продуктів патогенною мікрофлорою і накопичення токсичних речовин.

Мікотоксини (грец. mykes - гриб, toxicon - отрута) - вторинні метаболіти грибів (пліснявих). їх виявляють найчастіше як природні забруднювачі рослинних продуктів. За даними FAO, щорічному забрудненню мікотоксинами піддається не менше ніж 25 \% усіх продовольчих ресурсів. Основний шлях потрапляння мікотоксинів в організм людини - харчовий.

У рейтингу канцерогенного ризику, пов'язаного з контамі-нантами їжі, мікотоксини (афлатоксини і охратоксин А) посідають перше місце, вони в десятки разів вищі від ризику, пов'язаного з такими забруднювачами, як діоксини, поліхлорова-ні бифіноли, пестициди (Кравченко Л.В., Тутельян В.А., 2005).

Найбільш відомі і вивчені за мікотоксинів афлатоксини. За хімічною структурою вони вважаються фурокумаринами. Вперше, у 1961 р. афлатоксини були виділені із арахісового борошна, зараженого грибом A. flaus, який дав назву цій групі мікотоксинів - А (spergillus) fla (vus) toxins. Родина афлатоксинів включає не менше ніж 16 сполук, з яких 4 (афлатоксини В1, В2, G1 і G2) є природними забруднювачами харчових продуктів і кормів, а решта - їх метаболіти, що утворюються в організмі ссавців. Буквені позначення характеризують здатність афлатоксинів флюоресціювати в ультрафіолетовому світлі: група В - блакитним (blue), група G -зеленим (green).

Згідно з класифікацією Міжнародного агентства вивчення раку, афлатоксин В і належить до категорії речовин, канцерогенних для людини (група 1), а афлатоксин М1 - до можливо канцерогенної для людини речовини (група 2 В).

Продуценти афлатоксинів (Aspergillus flavus і A.parasiticus, рідше - A. nomius) поширені всюди, але найбільш сприятливі умови для їх росту і токсиноутворення в регіонах з теплим і вологим кліматом. У природних умовах найчастіше всього і в найбільших кількостях афлатоксини виявляють в арахісі, кукурудзі і насінні бавовни. Зернові культури піддаються забрудненню аф-латоксинами рідко і, як правило, в низьких концентраціях. Коде-ксним комітетом з харчових добавок і контамінантів (CCFAC) у 2003 р. гранично допустиму концентрацію суми афлатоксинів у межах 15 мкг/кг рекомендовано для всіх видів продуктів харчування, але затверджено тільки для арахісу.

Знайдено тісну кореляцію між надходженням афлатоксину В1 з їжею і частотою первинного раку печінки в деяких країнах Африки і Південно-Східної Азії.

Охратоксини разом з цитриніном становлять групу мікото-ксинів, які ушкоджують переважно нирки. За структурою охрато-ксини є ізокумаринами, що зв'язані пептидним зв'язком з фенілаланіном. Частіше як природний забруднювач харчових продуктів і кормів виявляється охратоксин А, рідко - охратоксин В.

Основними продуцентами охратоксинів є A. ochraceus, A. carbonarius і P. verrucosum. Охратоксин А виявляється всюди як природний забруднювач продовольчого і кормового зерна - пшениці, ячменю, кукурудзи, вівса, жита, а також кавових зерен, винограду, виноградного соку і вина. За узагальненими для різних країн даними, середня концентрація охратоксину А в зерні (включаючи пшеницю, ячмінь, кукурудзу, овес, жито, рис) становить 0,94 мкг/кг, зернових продуктах - 0,19, каві - 0,86, виноградному соку - 0,44 і вині - 0,32 мкг/кг. Розрахункове тижневе навантаження охратоксину А на людину становить в середньому 45 нг/кг маси тіла, а основним джерелом охратоксину є зернові (25), потім -вино (8,9), виноградний сік (3,1) і кава (2,1). Рекомендації JECFA щодо допустимого тижневого споживання охратоксину А - не вище ніж 100 нг/кг маси тіла. CCFAC у 2003 році запропонувала гранично допустиму концентрацію охратоксину А для пшениці, ячменю, жита і продуктів їх переробки - 5 мкг/кг.

В організмі охратоксин А гідролізується з участю ферментів кишок і кишкової мікрофлори з утворенням малотоксичного охратоксину - а. Охратоксин А вважається сильним прооксидан-том, індукує утворення активних метаболітів кисню, що розглядають як один із імовірних механізмів його канцерогенної дії. У деяких країнах Європи охратоксин А виявлений і в жіночому молоці, тому в країнах ЄС величина допустимого добового споживання охратоксину А знижена до 5 нг/кг.

Дослідженням міри забрудненості зерна твердої пшениці, кукурудзи і ячменю по 70 проб із кількох провінцій Італії встановлено наявність охратоксину А у відносно високій концентрації (в середньому 1,6±1,4 нг/г) у 15,7 \% проб (19 проб кукурудзи, 8 ячменю, 6 пшениці) (Palermo D. Та ін., 2002). У 7,1 \% проб виявлено низькі концентрації токсину (0,05-0,9 нг/г) і тільки в одній пробі зерна кукурудзи концентрація охратоксину А була високою (5,2 нг/г) і перевищувала допустимий норматив ЕС (5,0 нг/г).

Цитринін виявлено як природний забруднювач рису, ячменю, пшениці, кукурудзи. Часто його знаходять у зерні, разом з охратоксином А. Він характеризується нефротоксичними властивостями, підсилює токсичність (у тому числі й канцерогенну) охратоксину А, але значно менш токсичний, ніж охратоксин А і афлатоксини.

Циклопіазонова кислота часто виявляється разом з афлато-ксинами в арахісі і кукурудзі.

Дезоксиніваленол - найбільш широко розповсюджений у світі мікотоксин. Продуценти його - F. graminearum і F. culmorum, що є патогенами для злакових культур і кукурудзи. Його виявляють переважно в пшениці, кукурудзі і ячмені, частка яких посідає понад 2/3 світового виробництва зерна. За даними Міжнародного Інституту наук про життя, що узагальнюють відомості 12 європейських країн, дезоксиніваленол виявляють більше ніж у 50 \% продуктів харчування. У деяких країнах визначається небезпека надходження цього мікотоксину з харчуванням дітей у віці до одного року, що перевищує гранично допустиму норму.

Рекомендована JECFA для дезоксиніваленолу допустиме добове споживання (ДДС) становить 1 мкг/кг, а запропонована в 2003 р. Комісією ФАО/ВООЗ Codex Alimentarius гранично допустима концентрація (ГДК): для неочищеного зерна пшениці і кукурудзи - 2 мг/кг, для зерна прямого продовольчого призначення і продуктів його переробки - 0,5, для дитячого харчування на зерновій основі - 0,1 мг/кг.

Синдром „п'яного хліба" - захворювання людини і тварин, пов'язане зі споживанням зернових продуктів, заражених грибами F. graminearum, відомими як продуценти дезоксиніваленола, зеараленона, ніваленола.

Зеараленон відноситься до найбільш поширених у світі мі-котоксинів. За структурою він є лактоном резорцинової кислоти. Природний зеараленон має транс-конфігурацію. Основними продуцентами зеараленону є F. graminearum, F. culmorum, F. semitec-tum. Найчастіше його виявляють у кукурудзі, пшениці і ячмені, часом разом з дезоксиніваленолом.

Фумонізинами, за середніми для різних країн даними ВООЗ, забруднено 73 \% кукурудзяного борошна, крупи і 40 \% інших продуктів із кукурудзи (кукурудзяні пластівці, поп-корн, дитяче харчування). Розрахункове добове споживання фумонізину становить в країнах Європи 0,03-0,06 мкг/кг, в Канаді і США - відповідно 0,02 і 0,08 мкг/кг. Рекомендована JECFA величина ДДС для суми фуманізинів В1, В2 і В3 становить 2 мкг/кг.

Фумонізини вважаються єдиними відомими природними специфічними інгібіторами біосинтезу сфінголіпідів, що є одним з основних механізмів їх токсичної дії. Небезпеку фумонізину В1 для здоров'я людини пов'язують з його канцерогенними властивостями. Зокрема, встановлено пряму залежність між високою частотою раку травного каналу в деяких регіонах Південної Африки і Китаю з високим рівнем забрудненості фумонізинами кукурудзи.

Ерготизм - найдавніший з відомих мікотоксинів людини. До XIX ст. епідемії ерготизму серед населення Західної Європи і Росії були досить частими і супроводжувалися високою смертністю. На відміну від інших мікотоксинів, ерготоксини нестабільні при зберіганні і під час кулінарного оброблення значною мірою втрачають свою токсичність. Важливим заходом, який спрямований на профілактику ерготизму, є регламентація вмісту у продовольчому зерні склероціїв (для різних країн - 0,05-0,3 \% за масою).

З метою профілактики мікотоксикозів встановлена ГДК: для афлатоксину Ві - 0,005 мг/кг (у зернових, горіхах, олійних), для дезоксиніваленолу - 0,7 (для пшениці) і 1 (для ячменю), для T-2-токсину - 0,1 (для зернових), для зеараленолу - 1,0 (для кукурудзи, пшениці, ячменю) і 0,2 мг/кг (для продуктів переробки кукурудзи, пшениці, ячменю). Не допускається наявність мікото-ксинів у продовольчій сировині і харчових продуктах, призначених для дитячого і дієтичного харчування.

Американські вчені значну увагу приділяють дослідженню мутагенних сполук, що утворюються в продуктах, їх токсичності і антиоксидантної активності. Ними оцінено біологічну і антиоксидантну активність різних продуктів реакції Майяра. Прогнозуються їх потенційні можливості в профілактиці багатьох захворювань (зокрема діабету і раку) та їх роль у патологічних процесах старіння організму.

Діоксини, як забруднювачі харчових продуктів, представлені численною групою речовин, які близькі між собоюза хімічною будовою і властивостями. Допустима добова доза діоксинів для людини становить 10 нг/кг.

Значний обсяг досліджень спрямований на з'ясування можливостей забрудненості сировини і готових харчових продуктів. Німецькі вчені Van der Meer-Markus та ін. (2004) вивчили забрудненість пшениці кадмієм, вирощеної в районі Блауе-на/Ненолінген. З'ясувалося, що пшениця має значення вище від контрольного (0,8 мг кадмію на 1 кг), і воно корелює із вмістом кадмію в пшениці з підвищенням його тотального вмісту, яке вище від контрольного значення (2 мг/кг). Низьке значення рН ґрунту призводить до збільшення вмісту кадмію в пшениці. Тому навіть незначна забрудненість ґрунту може вплинути на підвищення граничного значення відповідних харчових продуктів. Різні сорти пшениці поділяються на слабко- і сильноакумулюючі, але різниця між ними мінімальна.

Зерно різних культур часто буває з підвищеним забрудненням свинцем і кадмієм, оскільки вміст цих елементів знаходиться практично на рівні гранично допустимої концентрації (Иунихина В. та ін., 2006).

Досить детально розглядаються умови потрапляння токсичних речовин у харчові продукти на різних стадіях їх формування, включаючи компостування рослинних і тваринних відходів (Burke M., 2004). Використання некомпостованих органічних добрив у ряді країн, зокрема у США, заборонено оскільки пов'язано з ризиком для здоров'я. Компостування добрив проводиться при високій температурі для гарантування безпеки сільськогосподарських культур. Думка про те, що поліфеноли, які використовуються як антиокислювачі, безпечні, не відповідає дійсності, оскільки їх вміст не повинен перевищувати допустимих меж.

З метою зниження рівня ксенобіотиків і токсичних речовин у продуктах харчування Млинець А.І. і Кацерихова Н.В. (2002) пропонують вести роботу в таких напрямах:

посилення контролю за якістю продовольчої сировини;

пошук нових, корисних і безпечних для людини сировинних продовольчих ресурсів;

використання для виробництва продуктів харчування інвентаря, обладнання, посуду із нержавіючої сталі;

дослідження особливостей метаболізму небезпечних речовин і механізмів їх дії в харчових продуктах та організмі людини;

включення в раціон натуральних продуктів харчування;

пошуки, виробництво і використання для збагачення продуктів харчування природних харчових добавок;

розроблення технологій виробництва нових безпечних харчових продуктів зі спрямованою зміною хімічного

складу;

широка санітарна освіта населення щодо здорового харчування.

Кудряшова О.О. (2004) вважає, що нові натуральні біоко-ректори можуть бути структурно-функціональною основою живих організмів, ефективним засобом для компенсації дефіциту харчового білка, незамінних амінокислот, вітамінів, мінеральних елементів та деяких інших речовин.

Актуальною проблемою є зниження вмісту холестерину і запобігання серцево-судинним захворюванням. Для цього пропонують використовувати ізофлавони, рослинні стироли і стано-ли, вітаміни В6 і В12, фолієву кислоту, ш-3-жирні кислоти, аргінін, кон'югати лінолевої кислоти, олію авокадо, вітамін D (Ohr Linda Milo, 2002).

Вчені Великої Британії разом з біотехнологічною фірмою Genencor розробили дизенфікуючий засіб, який руйнує пріон, що є збудником коров'ячого сказу і хвороби Крейнцфельда-Якоба. Основною діючою речовиною є фермент, який розщеплює білкові молекули пріону і робить їх безпечними. Цей фермент належить до групи термостабільних білків і походить від бактерій, які живуть у гарячих джерелах.

Розроблений універсальний автоматизований експрес-метод прямого виявлення малих концентрацій забруднювальних або отруйних речовин у воді, харчовій сировині рослинного і тваринного походження, а також у харчових продуктах з метою виявлення загрози для здоров'я людини (Шленська Т.В., Голубєв

В.Н., 2004).

У Франції створено лабораторію для дослідження харчових продуктів, які піддавались іонізованому опроміненню за допомогою променів високого енергетичного рівня, наприклад у-променів або пучка електронів. Опромінення проводиться з метою знищення комах, які ушкоджують злакові культури, бобові, сухі плоди, горіхи, гальмування проростання картоплі, цибулі і часнику, старіння плодів і бобових культур, збільшення строку зберігання харчових продуктів і зниження кількості мікроорганізмів (Eurofins 2003). Щорічно такому обробленню піддається 250 тис. харчових продуктів. Для цього використовуються методи фотолюмінесценції, термолюмінесценції, які доповнюють результати хімічного і біологічного аналізів.

Розроблена методика визначення фенольних сполук у харчових продуктах (Забабурина А.Г., 2005 р.). Суть методу полягає в утворенні азосполук з використанням сульфанілової кислоти. Для визначення фенолу наважку продукту масою 100 г подрібнюють і змішують зі 100 см дистильованої води. Отриману масу перемішують 20 хв і відстоюють 2 год, потім відфільтровують крізь паперовий фільтр „біла стрічка". Відбирають 10 см3 фільтрату. Готують діазоскладову (2,5 см3 сульфанілової кислоти з концентрацією 10-3 М + 1 см3 NaNO2 10-1 М розчину + 5 крапель HCl (1:5) + 9 г льоду) і змішують з фільтратом, додають 1,2 см3 10\% розчину Na2CO3. Через 30 хв визначають оптичну густину розчину з довжиною хвилі 460 нм і за градувальним графіком находять концентрацію фенолу у фільтраті.

Розроблено методи визначення йоду і селену в харчових продуктах (Кгауівоуа Уи. V., та ін., 2005). Аналітичним методом є інверсійна вольтамперометрія з використанням приладу AVA-2. Зразки продуктів спочатку піддають сухому спалюванню з К2С03 за температури 500 °С. Інтервал потенціалу піку йоду від -250 до -300 мв. Фоновим електролітом слугує розчин 0,02 г аскорбінової кислоти в 10 мл 0,05 М розчину К-оксалату. Лінійний інтервал визначених концентрацій 2-25 мг/л (води або розбавлених мінеральних речовин). Межа визначення йоду становить 0,004-0,02 мг/л. Для визначення селену у воді проводять мокру мінералізацію Н>ТО3 + НС104. Інтервал потенціалу піку становить 850-950 мв. Фоновий електроліт -10мл 0,025 М Н3Р04. Лінійність ГГ - від 5 до 50 мкг/л при межі визначення 0,005 мг/л.

Контрольні питання

Які Ви знаєте способи забруднення сировини і продуктів переробки зерна?

Які особливості потрапляння токсичних речовин у зернові продукти?

Що являють собою мікотоксини?

Які особливості окремих афлатоксинів?

Відмітні спрямування розвитку і дії охратоксинів.

Які мікроорганізми продукують дезоксинілваленол і яка його гранично допустима концентрація?

Які особливості дії зеараленону, фумонізинів і ерготоксинів?

Як саме можна знизити рівень ксенобіотиків і токсичних речовин у продуктах переробки зерна?

Особливості виявлення малих концентрацій забруднювальних або отруйних речовин у харчових продуктах.