По воздействию на организм человека металлы классифицируют следующим образом:
1) металлы, необходимые в питании человека и животных (Co, Cu, Cr, Ce, Fe, F, I, Mn, Mo, Ni, Se, Si, V, Zn).
2) металлы, имеющие токсикологическое значение (As, Be, Cd, Cu, Co, Cr, F, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Sn, Ti, V, Zn).
При этом следует отметить, что 10 из перечисленных элементов отнесены к обеим группам.
Биологически эссенциальные металлы (первой группы) имеют пределы доз, определяющие их дефицит и токсичность. Токсические металлы (второй группы) в низких дожах не оказывают вредного действия. Из этого следует, что все металлы токсичны в избыточных количествах, а также при взаимодействии их друг с другом. Так, например, токсичность кадмия на организм человека зависит от присутствия цинка и селена, а функциональная роль железа в организме определяется присутствием меди, кобальта, молибдена и цинка.
Однако такие металлы, как ртуть, свинец мышьяк и кадмий являются токсичными и даже в малых дозах приводят к нарушению нормативных метаболических функций организма.
Объединенная комиссия ФАО/ВОЗ по пищевому кодексу - Coollex Alimentarius регламентирует контроль по содержанию в пищевых продуктах следующих токсичных элементов – ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, стронций, медь, железо, цинк.
СанПиН 2.3.2.1078 – 01 определены критерии безопасности для следующих металлов: свинец, кадмий, ртуть, медь, цинк, олово, железо, в т.ч. в консервах для Детского питания (табл. 3).
В пищевых продуктах могут подлежать контролю, при наличии ряда факторов и следующие элементы: сурьма, никель, хром, аллюминий, фтор и йод.
Ртуть. Ртуть относится к числу рассеянных в природе микроэлементов. В природе ртуть находится в 3 – х окисленных состояниях: металлическая или атомарная (Hg0), окисленная со степенью окисления +1 (Hg+) и окисленная со степенью окисления +2 (Hg+2)/
С токсикологической точки зрения ртуть наиболее опасна, когда она присоединена к углеродному атому метиловой, этиловой или пропиловой группы – это алкильные соединения с короткой цепью.
Мозг проявляет особое сродство к метилртути и способен аккумулировать почти в 6 раз больше ртути, чем остальные органы. Метилртуть выводится из организма частично через почки, а в основном через печень и желчь, а далее с фекалиями. Продолжительность выведения соединений ртути из организма составляет около 70 дней.
Кадмий. Кадмий представляет собой один из самых опасных токсикантов внешней среды. В организме кадмий в первую очередь накапливается в почках и после достижения пороговой концентрации – около 0,2 мг. Кадмия на 1г. массы почек – появляются симптомы тяжелого отправление и почти неизлечимого заболевания.
Больше всего кадмия мы получаем с растительной пищей. Он легко переходит из почвы в растение. Для кадмия период полувыведения составляет более 10 лет.
Свинец. Свинец относится к наиболее известным ядам и среди современных токсикантов играет весьма заметную роль. Его используют в виде металла и в виде его химических соединений. В наше время в роли токсикантов окружающей среды выступают прежде всего алькильные соединения свинца, такие, как тетраэтилсвинец. При обработке продуктов основным источником поступления свинца является жестяная банка, которая используется для упаковки от 10 до 15 % пищевых изделий. Около 10% поглощенного с пищей, питьем и из воздуха свинца абсорбируется в желудочно-кишечном тракте. Установлено, что полупериод биологического распада – время, необходимое для снижения вдвое от исходного содержания накопившегося в органе или организме металла – для свинца составляет в организме в целом 5 лет, в костях человека 10 лет.
Мышьяк. Мышьяк широко распространен в окружающей среде. Он встречается почти во всех почвах. Хроническое отравление мышьяком и его соединениями возникает при длительном употреблении питьевой воды с а3-2,2 мг/л мышьяка.
Хроническое отравление мышьяком приводит к потере аппетита и снижению массы, гастрокишечным растройствам, конъюктивиту, меланоме кожи. Меланома возникает при длительном воздействии мышьека и может привести к развитию рака кожи.
Использование соединений мышьяка в составе пестицидов для обработки виноградников привело к случаям отравления винами.
Медь. Медь присутствует почти во всех пищевых продуктах. Потребление в пищу большого количества солей меди вызывает токсические эффекты у людей и животных. Они, как правило, обратимы. При случайном попадании больших количеств меди в организм людей, опрыскивающих виноградники бордоской смесью, проявляются симптомы поражения легких, которые гистологически напоминают силикоз. В некоторых случаях отмечена взаимосвязь между развитием рака легких и накоплением меди.
Цинк. В течение многих веков цинк использовался главным образом для получения латуни, которая широко применяется для изготовления кухонной утвари и оборудования пищевых предприятий. Цинк присутствует во многих пищевых продуктах и напитках, особенно в продуктах растительного происхождения. В настоящее время установлено, что человеку с пищей необходимо получать цинк. Он участвует в ряде биологических процессов, особенно ферментативных. Но избыточное содержание цинка вызывает токсическое воздействие на организм. Поэтому при изготовлении пищи с повышенной кислотностью нежелательно использовать емкости с цинковым покрытием, так как при этом металл может растворяться. Токсические дозы солей цинка действуют на желудочно-кишечный тракт. Это приводит к острому, но излечимому заболеванию, сопровождающемуся тошнотой, рвотой, болями в желудке, коликами и диареей.
Олово. Олово известно еще с древности. Его сплавляли с медью и получали бронзу. Олово в макроколичествах содержится в большинстве почв, в промышленных масштабах его добывают в немногих районах земного шара. При производстве консервных банок используются мягкие стали с гальваническим покрытием. Но при длительном хранении консервов олово может переходить в продукты и при накоплении в больших количествах отрицательно действует на организм. Поэтому жестяные банки после лужения дополнительно покрывают лаками, а количество олова в консервах контролируют. Высокая концентрация олова в пище может привести к острому отравлению.
Железо. Железо является вторым наиболее распространенным металлом после алюминия и пятым по распространению химическим элементом в земной коре. Почти все пищевые продукты содержат железо в самых разных количествах. Оно является необходимым микроэлементов. Служба здравоохранения Великобритании рекомендует потребление железа с пищей мужчинам 10 мг/сут, а женщинам 12 мг/сут. Несмотря на то что поглощение железа тщательно регулируется содержанием металла в организме, иногда может поглощаться избыточное количество железа. В результате этого металл накапливается в организме, развивается болезнь – сидероз. У детей после случайного приема 0,5 г. железа или 2,5 г. сульфата железа наблюдалось состояние шока. Поэтому гигиеническими нормами предусматривается контроль содержания железа в пищевой продукции. Загрязнение пищевых продуктов железом может происходить через сырье, при контакте с металлическим оборудованием и тарой, что обусловливает соответствующие меры профилактики.
Стронций. Стронций довольно распространенный в литосфере металл. Концентрация металла в плодах, растущих на нормальной почве, колеблется от 1 до 169 мг/кг. Стронций плохо абсорбируется в кишечном тракте, и основная часть металла, попадающего в организм, из него выделяется. Оставшийся в организме стронций замещает кальций и в небольших количествах накапливается в костях. При значительном накоплении стронция возникает вероятность проявления процесса кальцинирования растущих костей и остановка роста. Поэтому нерадиоактивный стронций представляет опасность для здоровья людей, и его количество в продуктах подлежит согласно требованиям ФАО/ВОЗ контролю.
Сурьма. В природе сурьма обычно встречается в виде сульфида: сурьмяного блеска (антимонита). Сурьма используется при получении свинцовых, медных и других сплавов. Сплавы применяются для изготовления подшипников, аккумуляторов, печатных шрифтов, взрывчатых веществ. По механизму токсического действия и клинической картине отравления сурьма аналогична мышьяку. Профилактические мероприятия состоят в строгой регламентации содержания и характера соединений сурьмы в стали.
Никель. В природе никель присутствует обычно совместно с мышьяком, сурьмой и серой. Никель присутствует в небольших количествах почти во всех почвах. Растения могут содержать от 0,5 до 3,5 мг/кг металла. В значительных количествах он содержится в большинстве тканей животных. Источниками загрязнения никелем пищевых продуктов могут являться почва и применяемое в пищевой промышленности оборудование. Он плохо абсорбируется из пищевых продуктов и напитков. В тканях организма остается около 3-6% ежедневно поглощаемого металла. Распределяется никель в организме почти однородно, без накопления в каких-либо органах. Он активирует некоторые ферменты (карбоксилаза, трипсин), хотя и не является их единственным активатором. При избытке никеля у рабочих предприятий по очистке его отмечены случаи рака органов дыхания и дерматиты.
Хром. Хром в природе широко распространен в земной коре, он составляет 0,04% твердой породы. Он в основном применяется для получения нержавеющих сталей и для покрытия металлических изделий с целью коррозионной защиты. Хром по биологическому действию на организм является необходимым элементом. Основная его роль заключается в поддержании нормального уровня глюкозы в организме. Недостаток металла в организме приводит к нарушению глюкозного и липидного обмена и может привести к диабету и атеросклерозу. Известны также острые и хронические заболевания, вызванные воздействием на организм избыточного содержания хрома и его соединений. Рабочие кожевенных заводов страдают хронической язвой, возникающей под действием соединений хрома (VI). Введение больших количеств дихромата калия приводит к смертельным отравлениям.
Алюминий. Алюминий – самый распространенный металл в атмосфере. Он составляет 8% земной коры. В природе алюминий встречается в виде силикатов. Несмотря на то что алюминий широко используется при производстве домашней посуды и оборудования для пищевых предприятий, данных о содержании металла в пище и его ежедневном потреблении немного. Отечественными токсикологами установлено, что даже растворимые соли алюминия отличаются слабым токсическим действием. При почечной недостаточности из-за накопления в организме алюминия возможны процессы нарушения метаболизма Са, Мg и Р. При значительном увеличении содержания алюминия в пищевых продуктах наблюдается нарушение речи и ориентации. Обогащение пищи алюминием происходит в процессе ее приготовления или хранения в алюминиевой посуде.
Контроль за содержанием тяжелых металлов в пищевых продуктах осуществляется в аккредитованных лабораториях и лабораториях Госсанэпиднадзора.
Порядок и периодичность контроля учреждениями Госсанэпидемслужбы регламентируется в методических указаниях №5175-90 и Правилах сертификации пищевых продуктов.
По содержанию тяжелых металлов (ТМ) пищевую продукцию классифицируют на «чистую» (содержание ТМ<ПДК), условно-годную (ТМ>ПДК), и непригодную (ТМ>2ПДК).
Условно-годная пищевая продукция в ряде случаев может быть разрешена для реализации. Главными критериями потребления такой продукции является ПДК недельной дозировки тяжелых металлов, поступающей с пищевым рационом в организм человека. Эти ПДК регламентируют ФАО/ВОЗ.
Для детского и функционального питания условно-годная продукция к реализации не допускается.
1.1.Технологические способы переработки сырья с повышенным содержанием ТМ.
Условно-годное сырье может быть переработано с целью снижения ТМ. Для этого предприятия, выпускающие готовую продукцию из такого сырья должно иметь разрешение от Госсанэпидемслужбы. Весь технологический узел переработки данного сырья контролируется ведомственными лабораториями и лабораториями Госсанэпидемнадзора.
Для снижения ТМ в растительном сырье и сырье животного происхождения, в первую очередь удаляют тропные органы f части растений и животных (в которых преобладает токсичный элемент).
Для растительного сырья характерно накопление тяжелых металлов в стеблях, листьях, оболочке и зародыше злаков. Поэтому такое сырье используется в основном только для производства муки.
Тропные органы рыб – внутренние органы, чешуя, жабры, кости, голова. Эти органы подлежат утилизации. Аналогично подлежат утилизации тропные органы животных – почки, печень, мозговая часть, костная ткань, кровь.