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

Транскрипт

1 136 УДК:613.2 СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ Сульдина Т.И. АНО ОВО ЦС РФ «Российский университет кооперации» Саранский кооперативный институт (филиал), Саранск, Металлы являются элементами, необходимые для полноценной жизнедеятельности и нормального функционирования организма в допустимых количествах в продуктах питания. Но в то же время избыточное содержание тяжелых металлов наносит вред на организм человека, вызывая ряд заболеваний. Они могут попасть в продукты питания различными способами: через воздух, почву, воду, или же вследствие нарушений правил технологической обработки пищевых продуктов и сырья. Поэтому необходимо иметь представление о содержании предельно допустимого содержания тяжелых металлов и их последствий, чему и посвящена статья в изучении действий тяжелых металлов на целостную живую систему. Ключевые слова: тяжелые металлы, заболевание, ПДК. THE CONTENT OF HEAVY METALS IN FOOD AND THEIR EFFECTS ON THE BODY Suldina T.I. ANO OWO CA of the Russian Federation «Russian University of cooperation» Saransk cooperative Institute (branch), Saransk, Metals are elements that are necessary for a full life and normal functioning of the body in allowed quantities in foods. But at the same time, the excessive content of heavy metals harmful to the human body, causing a number of diseases. They can get into food in a variety of ways: through the air, soil, water, or due to violations of rules of technological processing of food products and raw materials. It is therefore necessary to have an idea about the maximum permissible content of heavy metals and their consequences, and what the article is devoted to the study of the action of heavy metals on holistic living system. Keywords: heavy metals, disease, MPC. Среди загрязнителей биосферы, представляющих наибольший интерес для различных служб контроля ее качества, металлы (в первую очередь тяжелые, то есть имеющие атомный вес больше 50) относятся к числу важнейших. Тяжелые металлы это медь, хром, цинк, молибден, марганец, свинец, кадмий, никель, мышьяк, ртуть, в очень малых количествах входят в состав биологически активных веществ, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности растений и человека; они присутствуют в воздухе, которым мы дышим, в воде, которую пьем и которой моемся, в почве, где поглощаются растениями и вовлекаются в пищевые цепи и, соответственно, в нашей пище, в косметике и т.д. Многие тяжелые металлы, такие как железо, медь, цинк, молибден, участвуют в биологических процессах и в определенных количествах являются необходимыми для функционирования растений, животных и человека микроэлементами. С другой стороны, тяжёлые металлы и их соединения могут оказывать вредное воздействие на организм человека, способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. Не имеющие полезной роли в биологических процессах металлы, такие как свинец и ртуть, определяются как токсичные металлы. Некоторые элементы, такие как ванадий или кадмий, обычно имеющие токсичное влияние на живые организмы, могут быть полезны для некоторых видов . Средняя концентрация тяжелых металлов в почве около 10 мг на 1 кг. Как недостаток, так и избыток их в почве приведут к нежелательным последствиям. Некоторые тяжелые металлы (например, мышьяк) относится к разряду канцерогенов. Ртуть весьма токсичный яд кумулятивного действия (т. е. способный накапливаться), поэтому в молодых животных его меньше чем в старых, а в хищниках (тунец, меч-рыба, акула 0,7 мг/кг) больше, чем в тех объектах, которыми они питаются. Поэтому хищной рыбой лучше не злоупотреблять в питании. Из других животных продуктов «накопителем» ртути являются почки животных (в сыром виде) до 0,2 мг/кг; поскольку почки при кулинарной обработке предварительно многократно вымачивают по 2 3 ч со сменой воды и дважды вываривают, то в оставшемся продукте содержание

2 137 ртути уменьшается почти в 2 раза. Из растительных продуктов ртуть больше всего содержится в орехах, какао-бобах и шоколаде (до 0,1 мг/кг). В большинстве остальных продуктов содержание ртути не превышает 0,01 0,03 мг/кг . Ртуть может стимулировать изменения в нормальном развитии мозга детей, а в более высоких дозах вызывать неврологические изменения у взрослых. При хроническом отравлении развивается микромеркуриализм заболевание, которое проявляется в быстрой утомляемости, повышенной возбудимости с последующим ослаблением памяти, неуверенности в себе, раздражительности, головных болях, дрожании конечностей. 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. Попадая в клетки, свинец (как и многие другие тяжелые металлы) дезактивирует ферменты, где реакция идет по сульфгидрильным группам белковых составляющих ферментов с образованием S Pb S. Свинец замедляет познавательное и интеллектуальное развитие детей, увеличивает кровяное давление и вызывает сердечно-сосудистые болезни взрослых. Изменения нервной системы проявляются в головной боли, головокружении, повышенной утомляемости, раздражительности, в нарушениях сна, ухудшении памяти, мышечной гипотонии, потливости. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления. Органические соединения свинца еще более токсичны. Высокоэффективным связующим для попавшего в организм свинца оказался пектин, содержащийся в кожуре апельсинов. В настоящее время установлены следующие максимальные уровни свинца в пищевых продуктах: молоко; продукты для новорожденных 0,02 мг/кг; фрукты, овощи; мясо крупного рогатого скота, овец и свиней, птицы; жир животных и домашней птицы, растительные масла; молочный жир 0,1 мг/кг; мелкие фрукты, яблоки и виноград; зерна злаков, бобы, вино 0,2 мг/кг; съедобные субпродукты крупного рогатого скота, свиней и домашней птицы 0,5 мг/кг. Кадмий это весьма токсичный элемент, 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. Повышенное содержание кадмия может произойти в результате попадания его из окружающей среды, например для выращивания сельскохозяйственных культур или животных используют территории, загрязненные кадмием . В этом случае группой риска являются овощи, фрукты, мясо, молоко. Пшеница содержит кадмия втрое больше, чем рожь. Кадмий накапливается, в первую очередь, в грибах, во многих растениях (особенно зерновых, овощных и стручковых культурах, а также орехах) и животных (прежде всего, водных). В растения тяжелый металл проникает из почвы. Одним почвам изначально свойственно повышенное содержание кадмия, другие загрязнены промышленными отходами или обработаны удобрениями, содержащими кадмий. 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). Кадмий по химическим свойствам родственен цинку, может замещать цинк в ряде биохимических процессов в организме, нарушая их (например, выступать как псевдоактиватор белков). Смертельной для человека может быть доза в мг. Особенно-

3 138 стью кадмия является большое время удержания: за 1 сутки из организма выводится около 0,1% полученной дозы. Симптомы кадмиевого отравления: белок в моче, поражение центральной нервной системы, острые костные боли, дисфункция половых органов. Кадмий влияет на кровяное давление, может служить причиной образования камней в почках (накопление в почках особенно интенсивно). Для курильщиков или занятых на производстве с использованием кадмия добавляется эмфизема легких. Мышьяк, химический элемент, присутствующий во всей в окружающей среде, человек ни как не может его контролировать. Источник загрязнения пищи и воды мышьяком: бытовые отходы, выбросы промышленных предприятий, химические загрязнения, фермерство, пестициды на полях, которые затем вместе с дождем попадают в грунтовые воды и реки, не говоря уже и высоком уровне мышьяка в самой почве . Из-за его широкого распространения, мышьяк был в нашей пищевой цепи с начала времен. Исследования показывают, что на сегодняшний день уровень мышьяка повысился катастрофически, из-за деятельности человека. Мышьяк содержится в следующих пищевых продуктах: белый и коричневый рис, яблочный сок, куриное мясо, коктейли белка и белковый порошок. Длительное воздействие значительной концентрации мышьяка, провоцирует рак печени, почек, мочевого пузыря, легких или простаты. Признаки отравления мышьяком: понос, острые боли в животе, рвота, если доза слишком высока, организм ее не смог вывести, затем следует покалывание в ногах, руках, мышечные судороги и смерть. Если мышьяк регулярно присутствует в вашей питьевой воде, продуктах питания, вы не минуемо заболеете раком или появится кожная патология. Возможны и следующие последствия: развитие сердечно сосудистых заболеваний, диабет. Регулярное отравление мышьяком в небольших дозах, проявляется изменением пигментации, гиперкератозом чрезмерное утолщение рогового слоя кожи (на ладонях, подошвах ног), после пяти лет отравления неминуем рак кожи, гиперкератоз является предвестником рака кожи это официальное заявление ВОЗ. В дополнение к раку кожи, длительное воздействие мышьяка, также может привести к раку мочевого пузыря и легких, повреждению кровеносных сосудов, бородавкам на коже и нарушений функций нервной системы. Международное агентство по изучению рака (МАИР) отнесла мышьяк и соединения мышьяка в нашей пище и воде, к канцерогенным веществам. Регулярное воздействие низкого уровня мышьяка на организм беременной приводит к дефектам у развивающегося плода. Медь является важнейшим микроэлементом, необходимым организму для целого ряда функций от формирования костей и соединительной ткани до выработки специфических ферментов. По рекомендации ВОЗ суточная потребность в меди для взрослых составляет 1,5 мг. Медь присутствует во всех тканях организма, но основные ее запасы находятся в печени, меньше в мозге, сердце, почках и мышцах. Хотя медь и является третьим по количеству микроэлементом в организме человека после железа и цинка, всего-то ее содержится в теле около мг. Около 90% меди в крови находится в составе соединений, которые транспортируют железо в ткани, а также выступают в качестве ферментов, ускоряющих его окисление, то есть переработку, усваивание. Именно поэтому очень часто симптомы нехватки железа (например, низкий гемоглобин) на самом деле означают дефицит меди. Кроме того, медь компонент лизилоксидазы, фермента, который участвует в синтезе коллагена и эластина, двух важных структурных протеинов, находящихся в костях и соединительных тканях. Важнейший фермент тирозиназа, который превращает тирозин в меланин пигмент, придающий цвет коже и волосам, также содержит медь. Также медь содержится в веществах, которые входят в состав меланинового покрытия, защищающего нервы. Чрезмерное потребление меди может стать причиной болей и колик в животе, тошноты, диареи, рвоты, поражения печени. К тому же некоторые эксперты считают, что повышенный уровень меди, особенно при дефиците цинка, может быть фактором, провоцирующим шизофрению, гипертензию, депрессию, бессонницу, раннее старение и предменструальный синдром. Послеродовая депрессия также может быть следствием высокого уровня меди. Это происходит по причине того, что во время беременности медь накапливается в организме примерно в двойной дозе и требуется до трех

4 139 месяцев, чтобы снизить ее уровень до нормального. Поскольку избыток меди выделяется через желчь, отравление медью может случиться у людей с нарушениями работы печени или другими заболеваниями, связанными со сниженной функцией выделения желчи. Токсичный эффект от повышенного уровня меди в тканях наблюдается у пациентов с болезнью Вильсона, генетическим расстройством способности аккумулировать медь в различных органах, что приводит к нарушениям синтеза белка для переноса меди в крови. Содержание цинка в организме взрослого человека небольшое 1,5-2 г. Суточная потребность в цинке составляет мг. Верхний допустимый уровень потребления цинка установлен в 25 мг в сутки. Он действует на наш организм на уровне клеток, напрямую участвуя в обмене веществ: этот важнейший микроэлемент является частью всех витаминов, ферментов и гормонов, по сути, занимая 98% всех наших клеток. Цинк незаменим для нормального функционирования тела человека и, конечно же, духа, ведь «в здоровом теле здоровый дух». Наличие этого микроэлемента в организме обеспечивает человеку нормальную жизнедеятельность и хорошее самочувствие. Напротив, его недостаток может вызвать ряд серьёзных проблем: нарушения репродуктивной функции; сбои в работе иммунной системы; аллергические реакции; дерматит; плохое кровообращение; анемия; замедление процесса заживления; торможение нормального роста, полового созревания; потеря вкусовых качеств и обоняния; потеря волосяного покрова; у спортсменов снижение полученных результатов; у подростков склонность к алкоголизму; у беременных женщин прерывание беременности; преждевременные роды; рождение ослабленных детей с низким весом. Итак, больше всего цинка находится в зерновых и бобовых культурах и в орехах. Однако рекордсменами по содержанию этого полезного вещества в 100 гр являются устрицы. Также богаты цинком угри в отварном виде и пшеничные отруби, мясные изделия, сухие или прессованные дрожжи. Цинк содержится также в мясе птицы, сырах, луке, картофеле, чесноке, зелёных овощах, гречневой крупе, чечевице, сое, ячменной муке, сухих сливках, сельдерее, спарже, редьке, хлебе, цитрусовых, яблоках, инжире, финиках, чернике, малине, чёрной смородине . 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. В таблице приведено содержание предельно допустимых концентраций тяжелых металлов (таблица 1). 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. 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 (цинковый 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.

5 140 Содержание ПДК тяжелых металлов в основных продуктах питания Таблица 1 Продукты Свинец (Pb) Кадмий (Cd) Мышьяк (As) Ртуть (Hg) Медь (Cu) Цинк (Zn) Зернобобовые 0,5 0,1 0,2-0,3 0,02-0, Сахар и конфеты 1,0 0,1 0,5 0,02-0, Молоко и жидкие молочные продукты 0,1 0,03 0,05 0,005 1,0 5 Масло растительное и изделия из него 0,1 0,05 0,1 0,05 1, Овощи, ягоды, фрукты свежие и свежезамороженные 0,04-0,5 0,03 0,2 0,02 5,0 10,0 Овощи, ягоды, фрукты и изделия из них в сборной жестяной таре 1,0 0,05 0,2 0,02 5,0 10,0 Мясо и птица свежие 0,5 0,05 0,1 0,03 5,0 20 Мясо и птица консервированные в сборной жестяной таре 1,0 0,1 0,1 0,03 5,0 70 Рыба свежая и мороженная 1,0 0,2 1,0-5,0 0,3-0, Рыба консервированная в сборной жестяной таре 1,0 0,2 1,0-5,0 0,3-0, Напитки 0,1-0,3 0,01-0,03 0,1-0,2 0,005 1,0-5,0 5,0-10 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. Для выведения из организма тяжелых элементов необходимо как можно чаще употреблять в пищу молочные продукты, содержащие кальций, большое количество клетчатки, больше овощей, сухофруктов и зерновых продуктов. Тогда тяжелые металлы будут оседать в желудочно-кишечном тракте, и выводиться из организма, не всасываясь. Список литературы 1. Жидкин В.И., Сульдина Т.И. Радиоактивные загрязнения пищевых продуктов, их последствия для здоровья человека и радиозащита питанием // Интеграция образования в условиях инновационной экономики: материалы Междунар. науч.-практ. конф.: в 2 частях. Саранск, С Жидкин В.И., Семушев А.М. Основные загрязнители продовольственного сырья и пищевых продуктов // Вторые чтения памяти профессора О.А. Зауралова: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Саранск, 12 мая 2010 г.). Саранск, С Жидкин В.И., Семушев А.М. Пути загрязнения продовольствия // Третьи чтения памяти профессора О.А. Зауралова: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Саранск, 13 мая 2011 г.). Саранск, С Семушев А.М. Влияние загрязнителей на качество продовольственных товаров растительного происхождения // Кооперация в системе общественного воспроизводства: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Саранск, 9-10 апр г.) в 2 ч. Саранск: Принт-Издат, Ч. 2. С Жидкин В.И., Семушев А.М. Загрязнение пищевых продуктов нитратами, пестицидами и тяжелыми металлами // Предпринимательство С Жидкин В.И., Семушев А.М. Экология. Загрязнение продовольственных товаров: учебное пособие. Саран. кооп. ин-т РУК. Саранск: Принт-Издат, с. 7. Позняковский В.М. Гигиенические основы питания, безопасность и экспертиза товаров. 5-е изд., испр. и доп. / Гриф МО и науки РФ. Новосибирск: Сибир. универ. издво, с.

Утверждаю Главный государственный санитарный врач СССР П.Н.БУРГАСОВ 31 марта 1986 г. N 4089-86 ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МЫШЬЯКА В ПРОДОВОЛЬСТВЕННОМ СЫРЬЕ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

Значение витаминов и минеральныхвеществ в рационе питания младшего школьника. Профилактикавитаминной недостаточности. Витамины и минеральные вещества - обязательные компоненты питания младшего школьника.

Соли в медицине Минеральные вещества представляют собой не только строительный материал. Они необходимы для регулирования жизненно важных процессов: обмена веществ, пищеварения, передачи нервных импульсов

Недостаточный вес: пути повышения Недостаточное питание Пониженное питание Нормальный вес 18-25 лет ИМТ менее 18,5 ИМТ 18,5 19,4 ИМТ 19,5-22,9 26-45 лет ИМТ менее 19,0 ИМТ 19,0 19,9 ИМТ 20,0-25,9 Причины

Металлы друзья или враги здоровья? Содержание: Введение Вредные металлы Друзья здоровья Возможна ли замена металлов Интересные факты Вывод Вопросы Использованная литература Авторы Введение: Металлы вредны

Здоровье во многом зависит от того, насколько правильно мы питаемся. Более того, фактор питания играет важную роль в лечении многих заболеваний. Многие считают так: были бы продукты под руками, а мы уж

Чтобы нормально расти и развиваться, школьникам требуются бесперебойные поставки минеральных веществ и витаминов. Витамин А (ретинол) Источники: морковь, зелёный салат, персики, абрикосы, арбузы, кукуруза,

Правильное и здоровое питание детей Подготовила воспитатель ДОУ 62 «Золотая рыбка» Семенова Наталья Юрьевна. Правильное питание-основа здоровья ребёнка. Правильное питание для детей это получение ребенком

1 Витамины и микроэлементы почему они так важны? ВИТАМИНЫ Витамин А. Участвует в образовании зрительных пигментов, поддерживает целостность кожи и слизистых оболочек, в частности, роговицы и конъюктивы.

Всё, что нужно знать о витаминах и минералах. Часть 2 Подробнее о минералах. В первой части статьи мы рассмотрели химические соединения, ответственные за множество функций организма витамины. На этот раз

Подготовил 6Б класс Здоровое питание залог успеха в учебном году Правильное питание - это основа здоровья человека. Пища единственный источник, с которым учащийся получает необходимый пластический материал

10 полезных продуктов для женщин Какие продукты необходимо включить женщине в свой рацион, чтобы оставалась здоровой и энергичной? Женское здоровье и красота требуют особого внимания и заботы. Каждая женщина

Здоровая пища Все мы хотим быть молодыми, красивыми и здоровыми. Очень многие забывают о том, что залогом всего этого есть здоровое питание. В наше время появляется все больше и больше не качественной

Ежегодно «Всемирный день здорового питания» отмечается 16 октября. Цель Всемирного дня здорового питания - привлечение внимания общественности к проблемам питания в современном обществе. Питание один из

История применения цинка, как биологически активного минерала, уходит в глубокую древность. Цинковой мазью пользовались при кожных болезнях и для ускорения заживления ран еще в Древнем Египте 5000 лет

Продукты, повышающие гемоглобин Уровень гемоглобина во многом определяет состояние здоровья людей. Гемоглобин, содержащийся в крови, представляет собой сложный белок, составляющий эритроциты (красные кровяные

Корнякова О.В., учитель-дефектолог Питание для здоровья глаз altarta.com Для обеспечения хорошего зрения в организм должно поступать достаточное количество витаминов. Витамины это органические вещества,

Витамины в нашей жизни Составители: воспитатели Селиванова Л.П. Гостяева Е.Ю. Из истории Витамины это органические вещества. Как правило, они не синтезируются в организме и поэтому должны поступать с пищей.

Таблетки с витаминами группы В «Тяньши» ru.tiens.com Вам это знакомо? Заеда (ангулярный хейлит) Боли в языке Шершавость Дерматит Потрескавшиеся губы Анемия (малокровие) Раздражительность Повышенная утомляемость

Здоровье человека это главная ценность в жизни Цехмейстер Ирина Николаевна, учитель начальных классов МБОУ «Гимназия 1» г. Ноябрьск, ЯНАО, Тюменская область Зачем нужны витамины В отличие от основных компонентов

Питание беременной женщины Беременность и лактация (образование и выделение молока молочной железой) - это сложный биологический процесс, вызывающий перестройку функций и структуру органов и систем женщин.

Воздействие индустриальных загрязнителей на организм человека Елена Манвелян НПО Армянские женщины за здоровье и здоровую окружающую среду 10 Декабря 2018 Ереван Проект «Вовлеченность Гражданского Общества

Школа по рациональному питанию и коррекции массы тела. Центр здоровья БУ «ГКБ 1» Минздрава Чувашии Что такое здоровье? Здоровье это не отсутствие болезни как таковой или физического недостатка, а состояние

Ценные запасы Нехватка гемоглобина в организме дает о себе знать вялостью, слабостью и головными болями. И если многие женщины привыкли годами игнорировать проявления анемии, будущей маме стоит обратить

ПИЩА И ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА КАКИЕ ОРГАНЫ УЧАСТВУЮТ В ПИЩЕВАРЕНИИ? Мы поговорим о питательных веществах, содержащихся в наших продуктах питания. Углеводы, белки, жиры, минеральные вещества, витамины и вода

Продукты разные нужны, блюда разные важны Образовательная программа «Правильное питание» 6 класс Грибенюк Г.В. Правильное питание Когда речь идет о правильном питании, часто говорят, что в одних продуктах

Www.coral.prom.center Корал цинк 25 Всё, что мы должны знать о микроэлементе цинк Цинк один из основных микроэлементов, присутствующий почти во всех клетках организма. По последним статистическим данным,

Возраст и здоровье «Хорошее здоровье прибавляет жизни к годам» Независимо от того, где мы живем, старение касается каждого из нас молодых и пожилых, мужчин и женщин, богатых и бедных Особенности здорового

Витамины в жизни ребенка Воспитатель Маслова Наталья Анатольевна Витамины играют огромную роль во всех процессах жизнедеятельности организма. Они регулируют обмен веществ, участвуют в образовании ферментов

ЛЕКАРСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ Все травы лекари душица, И зверобой, и медуница, И земляника, и черника, И брусника с голубикой. Чистотел, полынь, калина, Лён, календула, крапива. Травы где найти такие, Знают жители

Рациональное питание школьника Одной из составляющих здорового образа жизни является рациональное питание. Рациональное (здоровое) питание является необходимым условием обеспечения их здоровья, устойчивости

Цинк АП Цинк один из наиболее «востребованных» элементов для организма человека. Являясь единственным металлом, представленным в каждом классе ферментов, цинк не может быть заменен никаким другим элементом.

Основные принципы здорового питания школьников. Питание школьника должно быть сбалансированным Для здоровья детей важнейшее значение имеет правильное соотношение питательных веществ. В меню школьника обязательно

Классный час «ЗДОРОВОЕ ПИТАНИЕ» Классный руководитель: Чернявская Л.М. 5 класс МБОУ ООШ 27 ПРАВИЛЬНОЕ ПИТАНИЕ ЗАЛОГ НАШЕГО ЗДОРОВЬЯ Здоровая пища должна содержать все необходимые для организма человека

Сколько кальция в день нужно будущей маме? Кальций составляет основу костной ткани, входит в состав ферментов, участвует в передаче нервных импульсов и сокращении мышц, а также влияет на свертываемость

Федеральное бюджетное учреждение здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Москве» Оценка риска воздействия на население города Москвы химических контаминантов в пищевых продуктах А.В. Иваненко,

Особенности, как организовать рациональное питание дома, роль витаминов в детском питании. Зимний период имеет свои особенности в организации правильного питания ребенка. Низкая температура воздуха оказывает

Витамин В (пиродоксин) Физиологическое значение. Витамин В участвует в белковом обмене и способствует усвоению тканями аминокислот, улучшает использование организмом ненасыщенных жирных кислот. Он благотворно

Витамины и минералы, которых вам не хватает. Часть 2 Нет дефициту полезных веществ! Получать достаточное для организма количество витаминов и минералов очень важно. Но удается это далеко не каждому. Как

Региональная общественная организация медицинских сестер города Москвы Питание детей с эндокринными заболеваниями ГБУЗ ДГКБ им. З.А. Башляевой ДЗМ медицинская сестра отделения эндокринологии Гольдман Г.В.

Витаминывжизничеловека Витамин С - аскорбиновая кислота, Польза организму от нее велика. Она иммунитет повышает, Болезни прочь прогоняет. Витамин С есть в фруктах, Он есть и во многих овощах. Шиповник,

Витамины в питании детей Витамины ценнейшие вещества, необходимые организму человека. Все виды обмена веществ, работа нервной пищеварительной, сердечнососудистой систем осуществляются должным образом только

Управление здравоохранения администрации г. Оренбурга «Центр медицинской профилактики» ПРАВИЛЬНОЕ ПИТАНИЕ ЗАЛОГ ЗДОРОВЬЯ памятка для родителей детей школьного возраста г. Оренбург Пирамида питания Жиры

Азбука жизни Группа «Алфавит» Выполнили: учащиеся 9 класса Семьянова Ирина Семьянова Анна Короткова Ксения Гипотеза Мы предполагаем, что витамины бывают различными по химическому составу, свойствам, значению

Организация питания Основные принципы организации рационального питания сохраняют свою актуальность для людей всех возрастов. Назовем их: 1. Адекватная энергетическая ценность рациона, соответствующая

ВОПРОСЫ К ЗАЧЁТУ 1. Процессы поступления, распределения яда и выведения его из организма изучает 2. Токсическая опасность химического вещества характеризуется: 3. К тяжелым металлам относятся 4. Процесс

Атомно-абсорбционная спектроскопия: объекты анализа, выполняемые стандарты Анализ пищевых, сельскохозяйственных продуктов и спиртосодержащей продукции: ГОСТ 31707-2012 ГОСТ 31466-2012 ГОСТ Р ИСО 17240-2010

ÓÄÊ 615.874 ÁÁÊ 53.51 Ã 95 Ã 95 Ãóðâè Ì. Ì. Ñàõàðíûé äèàáåò? Ïèòàíèå âàøå ëåêàðñòâî / Ì. Ãóðâè. Ì. : Ýêñìî, 2013. 144 ñ. (Îçäîðîâëåíèå ïî ñèñòåìå Ãóðâè à). ISBN 978-5-699-63222-0 Ïðàâèëüíîå ïèòàíèå ýòî

ТРАНСАКТИВАТОР КАЛЬЦИЯ Создан для нормализации обмена кальция Кальций относится к важнейшим элементам, отвечающим за огромное количество процессов в нашем организме. Однако, неправильный метаболизм кальция

ISSN 2079-8490 Электронное научное издание «Ученые заметки ТОГУ» 2013, Том 4, 2, С. 50 56 Свидетельство Эл ФС 77-39676 от 05.05.2010 http://ejournal.khstu.ru/ [email protected] УДК 546.3:644 2013 г. Е.

Чем проще пища, тем она приятнее - не приедается, тем здоровее и тем всегда и везде доступнее. Л.Н. ТОЛСТОЙ Здоровое питание - здоровый ребенок. А здоровый ребенок в семье это самое важное для родителей.

2000 LV 2000 LV Ваш депозит 1 на 2000 LV Ваш депозит 2 на 5000 LV Ваш депозит 3 на 10 000 LV Ваш Бонусный депозит на 25 000 LV - 500 LV - 400 LV - 300 LV - 200 LV - 100 LV - 50 LV - 50 LV - 50 LV - 50

Основные принципы здорового питания школьников Питание школьника должно быть сбалансированным. Для здоровья детей важнейшее значение имеет правильное соотношение питательных веществ. В меню школьника обязательно

20 правил здорового питания для диабетиков (по рекомендациям Harvard Medical School) 1 Разнообразие Питайтесь разнообразно: для сбалансированного питания необходимы разные продукты 2 Больше растительного

МАОУ «Белоярская средняя общеобразовательная школа 2» Здоровое питание школьников (для родителей) Сохранение и укрепление здоровья обучающихся является целью современной реформы образования в России, одним

ГБУ РО «МЕДИЦИНСКИЙ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР» ПОДРОСТКАМ о ЗДОРОВОМ (материал для СМИ) ПИТАНИИ Правильное питание в подростковом возрасте (от 10 до 18 лет) играет немаловажную роль в формировании

Натуральный комплекс минералов Что такое минералы? Минералы это химические элементы, которые встречаются в земной коре. Минералы питательные вещества, которые способствуют функционированию всех органов

Сбалансированным питанием для ребенка можно назвать только то, которое включает в себя продукты, содержащие необходимое для организма питательные вещества, микроэлементы и лучшие витамины для детей. Правильно

С 1 декабря 2013 года! «Распустились» почки? Болезни почек встречаются всё чаще. В России от них страдают уже около 4 % населения, в основном женщины. Лечебное питание является важной составляющей терапии

Практически всегда, когда речь идет о специфике питания спортсменов, «женский интерес» либо вообще не учитывается, либо ограничивается учетом антропометрических данных. Между тем, женский организм таит

ТЕМА «Пищеварительная система» 1. В каком отделе пищеварительного канала человека всасывается основная масса воды 1) желудке 2) пищеводе 4) толстой кишке 2. В каком отделе кишечника человека происходит

Принципы здорового питания школьников ПРИНЦИПЫ ЗДОРОВОГО ПИТАНИЯ ШКОЛЬНИКОВ Питание школьника должно быть сбалансированным. Для здоровья детей важнейшее значение имеет правильное соотношение питательных

10 продуктов, в которых больше всего йода Дефицит йода может привести к депрессии, плохой работе мозга и набору веса. Чтобы избежать всех этих ужасов, мы выяснили, в каких продуктах встречается повышенное

От чего зависит здоровье человека (взрослого, подростка, ребенка, новорожденного?) Белки вещества, которые служат основным «строительным материалом» для тела человека. Особенно нужен такой материал детям

Потребность в кальции возрастает с возрастом. Обезжиренное коровье молоко богато кальцием, необходимым для костей и профилактики остеопороза, а так же при правильном питании. Молочное предотвращает снижение

РАСШИРЕНИЕ АССОРТИМЕНТНОЙ ЛИНИИ ТВОРОЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ 132 Г.К. Альхамова Ассортимент молочной и кисломолочной продукции довольно разнообразен. Однако, по результатам проведённого обзора рынка творожных продуктов

«Решение задач на проценты» МБОУ СОШ 72 им. Ю.В.Лукьянчикова Учитель Доронина Е.Д. Вычислите и расшифруете слова: К Найдите 1% от 340 руб. Т Увеличьте число 15 на 300 % А Уменьшите число 50 на 20% Н Найдите

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Творческий проект на тему:

« Содержание тяжелых металлов в продуктах питания ».

Подготовили студенты

сельскохозяйственного факультета

Группы ТС-21 Стягова Е.Ю.,

Менркулов В.Ю., Журавлева Д., Головацкая В.

Введение

2.2 Свинец

2.3 Камдий

6. Проведение опыта

Заключение

Список литературы

Введение

В настоящее время все чаще применяется термин токсичные элементы (тяжелые металлы более неудачное название, поэтому употребляется реже). Под этим термином в пищевой отрасли подразумевают ряд химических элементов, которые присутствуют в пищевых продуктах и оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье человека. Прежде всего, это такие элементы, как свинец, ртуть, кадмий и мышьяк. Они обладают высокой токсичностью, способностью накапливаться в организме при длительном поступлении с пищевыми продуктами и обусловливать отдаленные последствия - мутагенные и канцерогенные (для мышьяка и свинца). Для наиболее актуальных токсичных элементов установлены жесткие гигиенические нормативы, выполнение которых стараются отслеживать на этапе сырья. Наибольшие проблемы по содержанию токсичных элементов в продовольственном сырье наблюдаются в районах геохимических аномалий, где концентрация токсичных элементов в объектах природной среды значительно выше, чем в других районах. Степень накопления тяжелых металлов в сельскохозяйственной продукции неравномерна. На нее влияют: уровень загрязненности почвы и других объектов природной среды; биологические особенности растений (например, особой способностью аккумулировать кадмий из почвы обладают листовые овощи, свекла и морковь); нерациональное применение минеральных удобрений, пестицидов; геологическая и агрохимическая характеристика почв.

Цели и задачи проекта.

1. Ознакомиться с термином «Тяжелые металлы»

2. Определить содержание ТМ в пищевых продуктах.

3. Пополнить знания о ТМ.

4. Выяснить их влияние на растительные и животные организмы.

5. Провести анализ содержания ТМ в отдельных продуктах.

6. Подвести вывод о проделанной работе.

1. Тяжелые металлы: характеристика

тяжелый металл загрязнение растение

Тяжёлые металлы - это элементы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с относительной молекулярной массой больше 40. К тяжелым металлам относятся более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева, масса атомов которых составляет свыше 50 атомных единиц. Эта группа элементов активно участвует в биологических процессах, входя в состав многих ферментов. Группа "тяжелых металлов" во многом совпадает с понятием "микроэлементы". Отсюда, свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, хром, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий являются тяжелыми металлами. Тяжелые металлы, попадая в наш организм, остаются там навсегда, вывести их можно только с помощью белков молока и белых грибов. Достигая определенной концентрации в организме, они начинают свое губительное воздействие - вызывают отравления, мутации. Кроме того, что сами они отравляют организм человека, они еще и чисто механически засоряют его - ионы тяжелых металлов оседают на стенках тончайших систем организма и засоряют почечные каналы, каналы печени, таким образом, снижая фильтрационную способность этих органов. Соответственно, это приводит к накоплению токсинов и продуктов жизнедеятельности клеток нашего организма, т.е. самоотравление организма, т.к. именно печень отвечает за переработку ядовитых веществ, попадающих в наш организм, и продуктов жизнедеятельности организма, а почки - за их выведение наружу. Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства). Часть техногенных выбросов, поступающих в природную среду в виде тонких аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение. Другая часть поступает в бессточные водоемы, где тяжелые металлы накапливаются и становятся источником вторичного загрязнения, т.е. образования опасных загрязнений в ходе физико-химических процессов, идущих непосредственно в среде (например, образование из нетоксичных веществ ядовитого газа фосгена).

Тяжелые металлы накапливаются в почве, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции - выдувании почв. Период полуудаления или удаления половины от начальной концентрации составляет продолжительное время: для цинка - от 70 до 510 лет, для кадмия - от 13 до 110 лет, для меди - от 310 до 1500 лет и для свинца - от 740 до 5900 лет. В гумусовой части почвы происходит первичная трансформация попавших в нее соединений.

Тяжелые металлы обладают высокой способностью к многообразным химическим, физико-химическим и биологическим реакциям. Многие из них имеют переменную валентность и участвуют в окислительно-восстановительных процессах. Тяжелые металлы и их соединения, как и другие химические соединения, способны перемещаться и перераспределяться в средах жизни, т.е. мигрировать. Миграция соединений тяжелых металлов происходит в значительной степени в виде органо-минеральной составляющей. Часть органических соединений, с которыми связываются металлы, представлена продуктами микробиологической деятельности. Ртуть характеризуется способностью аккумулироваться в звеньях «пищевой цепи». Микроорганизмы почвы могут давать устойчивые к ртути популяции, которые превращают металлическую ртуть в токсические для высших организмов вещества. Некоторые водоросли, грибы и бактерии способны аккумулировать ртуть в клетках.

Ртуть, свинец, кадмий входят в общий перечень наиболее важных загрязняющих веществ окружающей среды, согласованный странами, входящими в ООН.

2. Основные загрязнители окружающей среды

Ртуть - очень опасный элемент. Он находится в воде, почве, воздухе в небольших, неопасных количествах. Но развитие тяжелой промышленности часто приводит к загрязнению и отравлению окружающей среды. Ртуть, накапливаясь в организме, разрушает его, причем это может передаваться и последующим поколениям. Действие ртути на организм происходит незаметно, бессимптомно. Головокружения, головная боль, рассеянность, бессонница, легкое подташнивание, воспаление десен - эти симптомы могут не привлечь к себе внимание. Но через некоторое время человек, отравленный ртутью, становится нервозным или же сонливым, подвержен неоправданным страхам, испытывает речевые нарушения, снижается иммунитет. В этом состоянии любая, даже слабая инфекция, может стать летальной. Заканчивается все потерей подвижности суставов. Ртутные соединения постепенно накапливаются в районах, прилегающих к большим предприятиям тяжелой промышленности. Из почвы, воды и воздуха ртуть попадает в мышцы, почки, мозг, нервы. Особенно опасна ртуть для плода, так как её накопление может вызвать врожденные аномалии. Ртутью могут быть отравлены хлеб, мука, рыба. Пары ртути или её органические соединения более опасны, чем ртуть в естественном виде. Рыба, плавающая в водах около Канады, США, Балтики содержит большое количество ртути. У людей, потребляющих эту рыбу, в организме тоже повышенное содержание ртути. Но есть вещество, которое нейтрализует ртуть. Это селен. Например в тунце высокое содержание и ртути, и селена, поэтому тунец не гибнет сам, и не вызывает отравление людей. Поступление с пищей маленьких доз ртути не опасно, так как она выводится из организма естественным путем. Но регулярное поступление даже малых доз может быть токсично.

2.2 Свинец

Одним из самых распространенных и опасных токсикантов является свинец. В земной коре он содержится в незначительных количествах. Вместе с тем мировое производство свинца составляет более 3,5Ч106 т в год, и только в атмосферу поступает в переработанном и мелкодисперсном состоянии 4,5Ч105 т свинца в год. Среднее содержание свинца в продуктах питания 0,2 мг/кг. Отмечено активное накопление свинца в растениях и мясе сельскохозяйственных животных вблизи промышленных центров, крупных автомагистралей. По данным К. Рейли взрослый человек получает ежедневно с пищей 0,1 - 0,5 мг свинца. Общее его содержание в организме составляет 120 мг. В организме взрослого 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. 90 % поступившего свинца выводится из организма. Механизм токсического действия свинца определяется по следующей схеме:

Проникновение свинца в нервные и мышечные клетки, образование лактата свинца путем взаимодействия с молочной кислотой, затем фосфатов свинца, которые создают клеточный барьер для проникновения в нервные и мышечные клетки ионов кальция.

Основными мишенями при воздействии свинца являются кроветворная, нервная, пищеварительная системы и почки. Отмечено его отрицательное влияние на половую функцию организма.

2.3 Камдий

Свое название этот «опасный» элемент получил от греческого слова, означающего цинковую руду, поскольку кадмий представляет собой серебристо-белый мягкий металл, применяемый в легкоплавких и других сплавах, для защитных покрытий, в атомной энергетике. Это побочный продукт, который получают при переработке цинковых руд. Большие количества кадмия очень опасны для здоровья. Люди отравляются кадмием, употребляя воду и зерновые, овощи, растущие на землях, расположенных вблизи от нефтеперегонных заводов и металлургических предприятий. Появляются невыносимая боль в мышцах, непроизвольные переломы костей (кадмий способен вымывать кальций из организма), деформация скелета, нарушения функций легких, почек и других органов. Излишек кадмия может вызывать злокачественные опухоли. Канцерогенное действие никотина, находящегося в табачном дыме, как правило, связано с присутствием кадмия. С рационом взрослый человек получает Cd до 150 мкг/кг и выше в сутки (92 - 94 %). Как и многие другие тяжелые металлы, кадмий имеет отчетливую тенденцию к накоплению в организме - период его полувыведения составляет 10-35 лет. К 50 годам его общее весовое содержание в теле человека может достигать 30-50 мг. Главным "хранилищем" кадмия в организме служат почки (30-60% всего количества) и печень (20-25%). Остальной кадмий находится в поджелудочной железе, селезенке, трубчатых костях, других органах и тканях. В основном кадмий находится в организме в связанном состоянии - в комплексе с белком-металлотионеином (являющимся, таким образом естественной защитой организма, по последним данным альфа-2 глобулин также связывает кадмий), и в таком виде он менее токсичен, хотя и далеко не безвреден. Даже "связанный" кадмий, накапливаясь годами способен привести к неприятностям со здоровьем, в частности к нарушению работы почек и повышенной вероятности образования почечных камней. К тому же часть кадмия остается в более токсичной ионной форме. Кадмий химически очень близок к цинку и способен замещать его в биохимических реакциях, например, выступать как псевдоактиватор или, наоборот, ингибитор содержащих цинк белков и ферментов (а их в организме человека более двухсот).

3. Металлы в пищевых продуктах

Некоторые металлы необходимы для нормального протекания физиологических процессов в организме человека. Однако при повышенных концентрациях они токсичны. Соединения металлов, попадая в организм, взаимодействуют с рядом ферментов, подавляя их активность.

Широкое токсическое воздействие проявляют тяжелые металлы. Это воздействие может быть широким (свинец) или более ограниченным (кадмий). В отличие от органических загрязняющих веществ, металлы не разлагаются в организме, а способны лишь к перераспределению. Живые организмы имеют механизмы нейтрализации тяжелых металлов.

Загрязнение пищевых продуктов наблюдается, когда сельскохозяйственные культуры выращиваются на полях вблизи промышленных предприятий или загрязнены городскими отходами. Медь и цинк концентрируются преимущественно в корнях, кадмий -- в листьях.

Hg (ртуть): соединения ртути применяются в качестве фунгицидов (например, для протравливания посевного материала), используются при производстве бумажной массы, служат катализатором при синтезе пластмасс. Ртуть используется в электротехнической и электрохимической промышленности. Источниками ртути служат ртутные батареи, красители, люминесцентные лампы. Вместе с отходами производства ртуть в металлической или связанной форме попадает в промышленные стоки и воздух. В водных системах ртуть с помощью микроорганизмов может превращаться из относительно малотоксичных неорганических соединений в высокотоксичные органические (метилртуть (CH3)Hg). Загрязненной оказывается, главным образом, рыба.

Метилртуть может стимулировать изменения в нормальном развитии мозга детей, а в более высоких дозах вызывать неврологические изменения у взрослых. При хроническом отравлении развивается микромеркуриализм -- заболевание, которое проявляется в быстрой утомляемости, повышенной возбудимости с последующим ослаблением памяти, неуверенности в себе, раздражительности, головных болях, дрожании конечностей.

Руководством Codex CAC/GL 7 для любых видов рыбы, поступающих в международную торговлю (кроме хищной), установлен уровень 0,5 мг/кг, для хищной рыбы -- (акула, меч-рыба, тунец) -- 1 мг/кг.

Pb (свинец): свинец применяется для производства аккумуляторных батарей, тетраэтилсвинца, для покрытия кабелей, в производстве хрусталя, эмалей, замазок, лаков, спичек, пиротехнических изделий, пластмасс и т. п. Такая активная деятельность человека привела к нарушениям в природном цикле свинца.

Основной источник поступления свинца в организм -- растительная пища.

Попадая в клетки, свинец (как и многие другие тяжелые металлы) дезактивирует ферменты. Реакция идет по сульфгидрильным группам белковых составляющих ферментов с образованием --S--Pb--S--.

Свинец замедляет познавательное и интеллектуальное развитие детей, увеличивает кровяное давление и вызывает сердечнососудистые болезни взрослых. Изменения нервной системы проявляются в головной боли, головокружении, повышенной утомляемости, раздражительности, в нарушениях сна, ухудшении памяти, мышечной гипотонии, потливости. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления. Органические соединения свинца еще более токсичны.

В течение прошлого десятилетия уровни свинца в пище значительно снизились благодаря сокращению его эмиссии автомобилями. Высокоэффективным связующим для попавшего в организм свинца оказался пектин, содержащийся в кожуре апельсинов. Cd (кадмий): кадмий активнее свинца, и отнесен ВОЗ к веществам, наиболее опасным для здоровья человека. Он находит все большее применение в гальванике, производстве полимеров, пигментов, серебряно-кадмиевых аккумуляторов и батареек. На территориях, вовлеченных в хозяйственную деятельность человека, кадмий накапливается в различных организмах и с возрастом способен увеличиваться до критических для жизни величин. Отличительные свойства кадмия -- высокая летучесть и способность легко проникать в растения и живые организмы за счет образования ковалентных связей с органическими молекулами белков. В наибольшей мере аккумулирует кадмий из почвы растение табака.

Кадмий по химическим свойствам родственен цинку, может замещать цинк в ряде биохимических процессов в организме, нарушая их (например, выступать как псевдоактиватор белков). Смертельной для человека может быть доза в 30--40 мг. Особенностью кадмия является большое время удержания: за 1 сутки из организма выводится около 0,1% полученной дозы.

Симптомы кадмиевого отравления: белок в моче, поражение центральной нервной системы, острые костные боли, дисфункция половых органов. Кадмий влияет на кровяное давление, может служить причиной образования камней в почках (накопление в почках особенно интенсивно). Для курильщиков или занятых на производстве с использованием кадмия добавляется эмфизема легких.

Не исключено, что это канцероген для человека. Содержание кадмия должно быть уменьшено, в первую очередь, в диетических продуктах. Максимальные уровни должны быть установлены настолько низкими как это разумно достижимо.

Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах.

4. Усвоение тяжелых металлов растениями

В настоящее время мало известно о механизмах накопления растениями тяжелых металлов, потому что до сих пор основное внимание уделялось усвоению соединений азота, фосфора и других элементов питания из почвы. Кроме того, сравнение полевых и модельных исследований показало, что загрязнение почвы и окружающей среды (смачивание листовых пластинок солями тяжелых металлов) в полевых условиях оказывает менее значительное изменение в росте и развитии растений, чем в лабораторных модельных опытах. В некоторых опытах высокое содержание металлов в почве стимулировало рост и развитие растений. Это связано с тем, что более низкая влажность почвы в полевых условиях снижает мобильность металлов, и это не позволяет их токсическому эффекту проявиться в полной мере. С другой стороны, это может быть связано с уменьшением токсичности почвы, обусловленной деятельностью почвенных микроорганизмов в результате снижения их численности при загрязнении почвы металлами. Кроме того, это явление можно объяснить косвенным влиянием тяжелых металлов, например, через воздействие их на некоторые биохимические процессы в почве, в результате чего возможно улучшение питательного режима растений. Таким образом, действие металлов на растительный организм зависит от природы элемента, содержания его в окружающей среде, характера почвы, формы химического соединения, срока от момента загрязнения. Формирование химического состава растительного организма определяется биохимическими особенностями различных видов организмов, их возрастом и биохимическими закономерностями связи между элементами в организме. Содержание одних и тех же химических элементов в различных частях растений может изменяться в широких пределах. Растения слабо усваивают многие тяжелые металлы - например, свинец - даже при их высоком содержании в почве из-за того, что они находятся в виде малорастворимых соединений. Поэтому концентрация свинца в растениях обычно не превышает 50 мг/кг, и даже индийская горчица, генетически предрасположенная к поглощению тяжелых металлов, накапливает свинец в концентрации всего 200 мг/кг, даже если растет на почве, сильно загрязненной этим элементом. Было обнаружено, что поступление тяжелых металлов в растения стимулируют некоторые вещества (например, этилендиаминтетрауксусная кислота), образующие с металлами в почвенном растворе устойчивые, но растворимые комплексные соединения. Так, стоило внести подобное вещество в почву, содержащую свинец в концентрации 1200 мг/кг, как концентрация тяжелого металла в побегах индийской горчицы возрастала до 1600 мг/кг. Успешные эксперименты с этилендиаминтетрауксусной кислотой позволяют предположить, что растения усваивают малорастворимые соединения тяжелых металлов в результате того, что их корни выделяют в почву какие-то природные вещества-комплексообразователи. Например, известно, что при недостатке в растениях железа их корни выделяют в почву так называемые фитосидерофоры, которые переводят в растворимое состояние содержащиеся в почве железосодержащие минералы. Однако было замечено, что фитосидерофоры способствуют и накоплению в растениях меди, цинка, марганца. Лучше всего изучены фитосидерофоры ячменя и кукурузы - мугеиновая и дезоксимугеиновая кислоты, а также выделяемая овсом авениковая кислота; роль фитосидерофоров, возможно, играют и некоторые белки, обладающие способностью связывать тяжелые металлы и делать их более доступными для растений. Доступность для растений тяжелых металлов, связанных с частицами почвы, повышают и находящиеся в мембранах корневых клеток ферменты редуктазы. Так, установлено, что у гороха, испытывающего недостаток железа или меди, в присутствии таких ферментов повышается способность восстанавливать ионы этих элементов. Корни некоторых растений (например, фасоли и других двудольных) могут при недостатке железа повышать кислотность почвы, в результате чего его соединения переходят в растворимое состояние (доказано, что поступление тяжелых металлов из почвы в растения возрастает параллельно с увлечением кислотности почвы; это происходит потому, что их соединения лучше растворяются в кислой среде). В повышении биологической доступности тяжелых металлов немалую роль может играть и корневая микрофлора. Почвенные микроорганизмы могут переводить нерастворимые формы солей тяжелых металлов в растворимые. О механизме переноса тяжелых металлов из корней в надземные части растений известно еще меньше. Были проведены эксперименты, показавшие, что в корнях соединения тяжелых металлов частично обезвреживаются и переводятся в более мобильную химическую форму, после чего они уже накапливаются в молодых побегах. Исследователи выяснили, что важная роль в этих преобразованиях принадлежит ряду мембранных белков, отвечающих за характерные особенности транспорта ионов металлов в цитоплазме и клеточных органеллах. Возможно, обычно малорастворимые соли тяжелых металлов перемещаются по сосудистой системе в виде каких-то комплексных соединений - например, с органическими кислотами типа лимонной.

При увеличении содержания металлов в почве, снижается её общая биологическая активность, и это резко отражается на росте и развитии растений, причём разные растения реагируют на избыток металлов по-разному. Исследования показали, что металлы распределяются по органам растений неравномерно. Однако в одной и той же части растения концентрация химических элементов существенно изменялась в зависимости от фазы его развития и возраста. В наибольшей степени металлы накапливались в листьях. Это обусловлено многими причинами, одна из которых - локальное накопление металлов в результате перехода их в малоподвижную форму. Например, в случае медной интоксикации окраска некоторых листьев у исследуемых растений изменялась до красной и буро-коричневой, что свидетельствовало о разрушении хлорофилла.

Для отдельных видов растений и животных характерны определённые диапазоны концентрации химических элементов, в том числе и тяжелых металлов. Величина средних содержаний одного и того же элемента в различных видах растений, произрастающих в одинаковых условиях, часто колеблются в 2-5 раз. В условиях аномально высоких концентраций определённого элемента в среде обитания организмов разница содержания этого элемента в различных видах растений возрастает. Резкое увеличение содержания одного или нескольких элементов в среде приводит их в разряд токсикантов. Токсичность тяжелых металлов связана с их физико-химическими свойствами, со способностью к образованию прочных соединений с рядом функциональных группировок на поверхности и внутри клеток.

Реакция растений на повышенные концентрации ТМ.

	Концентрация в почве, мг/кг	Реакция растений на повышенные концентрации ТМ
		Ингибирование дыхания и подавление процесса фотосинтеза, иногда увеличение содержания кадмия и снижение поступления цинка, кальция, фосфора, серы, снижение урожайности, ухудшение качества растениеводческой продукции. Внешние симптомы - появление темно-зеленых листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва
		Нарушение активности ферментов, процессов транспирации и фиксации СО 2 , торможение фотосинтеза, ингибирование биологического восстановления NО 2 до NО, затруднение поступления и метабо-лизма в растениях ряда элементов питания. Внешние симптомы - задержка роста, повреждение корневой системы, хлороз листьев.
		Хлороз молодых листьев
		Ухудшение роста и развития растений, увядание надземной части, повреждение кор-невой системы, хлороз молодых листьев, резкое снижение содержания в растениях большинства незаменимых макро- и микроэлементов (К, Р, Fe, Mn, Cu, B и др.).
		Подавление процессов фотосинтеза и транспирации, появление признаков хлороза

5. Негативное влияние тяжелых металлов на организм человека

Токсичность - это мера несовместимости вредного вещества с жизнью. Степень токсического эффекта зависит от биологических особенностей пола, возраста и индивидуальной чувствительности организма; строения и физико-химических свойств яда; количества попавшего в организм вещества; факторов внешней среды (температура, атмосферное давление).

Понятие об экологической патологии. Возросшая нагрузка на организм, обусловленная широким производством вредных для человека химических продуктов, попадающих в окружающую среду, изменила иммунобиологическую реактивность жителей городов, включая детское население. Это приводит к расстройствам основных регуляторных систем организма, способствуя массовому росту заболеваемости, генетическим нарушениям и другим изменениям, объединенных понятием - экологическая патология.

В условиях экологического неблагополучия раньше других систем реагируют иммунная, эндокринная и центральная нервная системы, вызывая широкий спектр функциональных расстройств. Затем появляются нарушения обмена веществ и запускаются механизмы формирования экозависимого патологического процесса.

Среди ксенобиотиков важное место занимают тяжелые металлы и их соли, которые в больших количествах выбрасываются в окружающую среду. К ним относятся известные токсичные микроэлементы (свинец, кадмий, хром, ртуть, алюминий и др.) и эссенциальные микроэлементы (железо, цинк, медь, марганец и др.), также имеющие свой токсический диапазон.

Основным путем поступления тяжелых металлов в организм является желудочно-кишечный тракт, который наиболее уязвим к действию техногенных экотоксикантов.

Спектр экологических воздействий на молекулярном, тканевом, клеточном и системном уровнях во многом зависит от концентрации и длительности экспозиции токсического вещества, комбинации его с другими факторами, предшествующего состояния здоровья человека и его иммунологической реактивности. Большое значение имеет генетически обусловленная чувствительность к влиянию тех или иных ксенобиотиков. Несмотря на разнообразие вредных веществ, существуют единые механизмы их воздействия на организм, как у взрослого человека, так и у ребенка.

Отравления соединениями тяжелых металлов известны с древних времен. Упоминание об отравлениях «живым серебром» (сулема) встречается в IV веке. В середине века сулема и мышьяк были наиболее распространенными неорганическими ядами, которые использовались с криминальной целью в политической борьбе и в быту. Отравления соединениями тяжелых металлов часто встречались в нашей стране: в 1924-1925 гг. Было зарегистрировано 963 смертельных исхода от отравлений сулемой. Отравления соединениями меди преобладают в районах садоводства и виноделия, где для борьбы с вредителями используется медный купорос. В последние годы наиболее распространены отравления ртутью. Нередки случаи массовых отравлений, например, гранозаном после употребления семян подсолнечника, обработанного этим средством. Тяжелые металлы и их соединения могут поступать в организм человека через легкие, слизистые оболочки, кожу и желудочно-кишечный тракт. Механизмы и скорость проникновения их через разные биологические барьеры и среды зависят от физико-химических свойств указанных веществ, химического состава и условий внутренней среды организма. В результате взаимопревращений между поступившими в организм металлами или их соединениями и химическими веществами различных тканей и органов могут образоваться новые соединения металлов, обладающие иными свойствами и по-другому ведущие себя в организме. При этом в разных органах, вследствие особенностей обмена, состава и условий среды, пути превращения исходных соединений металлов могут быть различными. Отдельные металлы могут избирательно накапливаться в определенных органах и длительно задерживаться в них. В результате накопление металла в том или ином органе может быть или первичным, или вторичным.

На примере отдельных металлов рассмотрим пути их поступления в организм через желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) с продуктами питания (животного и растительного происхождения), а также токсическое действие.

Два d-элемента - кобальт и никель, широко используют в современных промышленных технологиях. При высоком содержании их в окружающей среде эти элементы могут поступать в повышенных количествах в организм человека, вызывая отравления с тяжелыми последствиями.

Кобальт является биоэлементом, который принимает активное участие в ряде биохимических процессов. Однако избыточное его поступление вызывает токсический эффект с разными повреждениями в системах окислительных превращений. Данный эффект обусловлен способностью кобальта вступать в связь с атомами кислорода, азота, серы, в конкурентные отношения с железом и цинком, входящими в состав активных центров многих ферментов. Соединения Cо(III) обладают сильной окислительной комплексообразовательной способностью.

В отношении скорости сорбции чистого кобальта, его оксидов и солей в ЖКТ сведения разноречивы. В одних исследованиях отмечено слабое всасывание (11…30%) даже хорошо растворимых солей кобальта, в других указано на высокую сорбцию солей кобальта в тонком кишечнике (до 97%) в связи с хорошей их растворимостью в нейтральной и щелочной средах. На уровень сорбции влияет также величина дозы, поступившей перорально: при малых дозах сорбция больше, чем при больших.

Ni(II) преобладает в биологических средах, образуя разные комплексы с химическими компонентами последних. Металлический никель и его оксиды из ЖКТ всасываются медленнее, чем его растворимые соли. Поступивший с водой никель абсорбируется легче, чем входящий в виде комплексов в состав пищи. В целом количество всосавшегося из ЖКТ никеля составляет 3…10%. В его транспорте участвуют те же белки, которые связывают железо и кобальт.

Цинк, также относящийся к d-элементам и имеющий состояние окисления +2, является сильным восстановителем. Соли цинка хорошо растворимы в воде. При их поступлении наблюдается задержка на некоторое время с последующим постепенным попаданием в кровь и распределением в организме. Цинк может вызывать «цинковую» (литейную) лихорадку. Абсорбция цинка из ЖКТ достигает 50% от введенной дозы. На уровень абсорбции оказывает влияние количество цинка в пище и ее химический состав. Пониженный уровень цинка в пище способствует увеличению абсорбции этого металла до 80% от введенной дозы. Увеличению абсорбции цинка из ЖКТ способствуют белковая диета, пептиды и некоторые аминокислоты, которые, вероятно, образуют хелатные комплексы с металлом, а также этилендиаминтетраацетатом. Высокое содержание фосфора и меди в пище снижает абсорбцию цинка. Наиболее активно цинк всасывается в двенадцатиперстной кишке и верхней части тонкого кишечника.

Ртуть (d-элемент) - единственный металл, который находится в обычных условиях в виде жидкости и интенсивно выделяет пары. Из неорганических соединений ртути наиболее опасны металлическая ртуть, выделяющая пары, и хорошо растворимые соли Hg(II), образующие ионы ртути, действием которых и определяется токсичность. Соединения двухвалентной ртути токсичнее, чем одновалентной. Выраженная токсичность ртути и ее соединений, отсутствие данных о сколько-нибудь заметных положительных физиологических и биохимических эффектах указанного микроэлемента заставляли исследователей относить его не только к биологически ненужным, но и опасным даже в ничтожных количествах из-за его широкой распространенности в природе. В последние десятилетия, однако, появляется все больше свидетельств и мнений о жизненно важной роли ртути. Надо отметить, что ртуть - один из самых токсичных металлов, она постоянно присутствует в природной среде (почве, воде, растениях), может в избытке поступать в организм человека через ЖКТ вместе с пищей и водой. Неорганические соединения ртути слабо всасываются в ЖКТ, в то время как органические, например метилртуть, абсорбируются почти полностью.

Свинец, относящийся, как и олово, к p-элементам и являющийся в современную эпоху одним из наиболее распространенных металлозагрязнителей окружающей среды и, прежде всего, воздуха, к сожалению, в значительных количествах может поступать в организм человека ингаляционным путем. Свинец в виде нерастворимых соединений (сульфидов, сульфатов, хроматов) плохо всасывается из ЖКТ. Растворимые соли (нитраты, ацетаты) всасываются в несколько больших количествах (до 10%). При дефиците кальция и железа в пищевом рационе абсорбция свинца увеличивается.

Из приведенных выше данных о распределении, накоплении и превращении ряда тяжелых металлов видно, что указанные процессы имеют много особенностей. Несмотря на различия в естественной биологической значимости разных металлов, все они при избыточном поступлении в организм вызывают токсические эффекты, сопряженные с нарушением нормального хода биохимических процессов и физиологических функций.

Следует особо отметить то, что избирательное накопление и длительность задержки металлов в ткани или органе в значительной степени определяют поражение того или иного органа. Например, эндемические заболевания щитовидной железы в отдельных биогеохимических провинциях связывают с избыточным поступлением некоторых металлов и высоким содержанием их в самой железе. К таким металлам относят кобальт, марганец, хром, цинк. Еще хорошо известно поражение центральной нервной системы при отравлениях ртутью, марганцем, свинцом и таллием. Выведение металлов из организма в основном осуществляется через ЖКТ и почки. При этом следует иметь в виду, что небольшое количество металлов может выделяться с грудным молоком, потом и волосами. Скорость выведения и количество выделившегося металла за определенный промежуток времени зависит от пути поступления, дозы, свойства каждого конкретного соединения металла, прочности связи последнего с биолигандами и длительности его действия на организм. Например, разные соединения хрома выделяются из организма через кишечник, почки, с грудным молоком. Так соединения Cr(VI) превосходят по скорости выделения Cr(III). Лучше растворимый хромат натрия выделяется преимущественно через почки, а слаборастворимый хлорид хрома - кишечным и почечным путями. К другим металлам, которые выводятся двумя основными путями (через ЖКТ и почки), относят никель, ртуть и др. Нерастворимые соединения никеля даже при разных путях поступления в большем количестве выделяются через кишечник. Таким образом, выведение избыточных количеств разных металлов из организма человека является сложным биокинетическим процессом. Во многом он зависит от путей трансформации металлов в органах и тканях и скорости элиминации из них.

Вредные вещества могут оказывать на организм специфическое действие, которое проявляется не в период воздействия и не сразу по его окончании, а в периоды жизни, отделенные от химической экспозиции многими годами и даже десятилетиями. Проявление этих эффектов возможно и в последующих поколениях. Под термином «отдаленный эффект» следует понимать развитие патологических процессов и состояний у индивидуумов, имевших контакт с химическими загрязнениями среды обитания в отдаленные сроки их жизни, а также в течение жизни их потомства. К нему относятся гонадотропное, эмбриотоксическое, канцерогенное, мутагенное действие.

По опасности для здоровья человека тяжелые металлы делятся на следующие классы:

1 класс (самый опасный): Cd, Hg, Se, Pb, Zn

2 класс: Co, Ni, Cu, Mo, Sb, Cr

3 класс: Ba, V, W, Mn, Sr

Токсичность тяжелых металлов в организме человека.

В таблице показана зависимость здоровья человека от уровня загрязнения тяжелыми металлами:

6. Проведение опыта

Для проведения опыта нами были взяты три образца: крупа гречневая, крахмал, ржаной хлеб. Навески по 5 грамм измельчают до муки, помещают в тигель и осторожно обугливают на электрической плитке и прокаливают в муфельной печи при температуре 500-550?. При работе с образцами нельзя допускать его воспламенения или разбрызгивания. Для ускорения озоления можно в тигель после охлаждения добавить несколько капель перекиси водорода, которую затем необходимо удалить в сушильном шкафу при температуре 90-100?, а сухой остаток снова прокалить в муфельной печи до полного озоления пробы.

Полученная зола должна быть рыхлой, белого или серого цвета, без обугленных частиц. Затем образцы помещают в спектр и вычисляют содержание тяжелых металлов и примесей. По получению результатов исследования было выявлено, что содержание тяжелых металлов в образцах соответствует нормам. Результаты представлены в таблице.

Заключение

Неконтролируемое загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами угрожает здоровью людей. Прием токсических веществ, приводит к необратимым изменениям внутренних органов. В результате развиваются неизлечимые болезни: нарушения желудочно-кишечного тракта, печени, почечные и печеночные колики, параличи. Нередки смертельные случаи.

В связи с этим необходимо максимально снизить уровень поступления тяжелых металлов в организм человека. В частности, путем получения продукции растениеводства (пищи для человека и сельскохозяйственных животных, которые в свою очередь также являются источником продуктов питания для человека) свободной от загрязнения ТМ. Следовательно, необходимо проводить химический анализ почв на содержание каждого из наиболее опасных металлов. К сожалению, в Российской Федерации таких исследований не проводятся и поэтому невозможно судить о безопасности продукции растениеводства. Для ликвидации этой проблемы следует ввести ряд мероприятий, таких как, проведение агрохимического обследования угодий, составление картограмм содержания тяжелых металлов, подбор культур минимально потребляющих ТМ. Введение этих мер будет способствовать мониторингу содержания тяжелых металлов в пищевых продуктах и значительно уменьшит их содержание.

Список литературы

1. Посыпанов Г.С., Долгодворов В.Е., Коренев Г.Е. и др. Растениеводство. М.: ”Колос”, 1997.

2. Лушников Е.К. Клиническая токсикология. М: Медицина, 1990.

3. Душенков В., Фоскин Н. Фиторемедиация: зеленая революция. Доклад, Ратгерский университет, Нью-Джерси, США, 1999.

4. http://eat-info.ru/references/pollutants/tyazhelye-metally/.

5. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D2%FF%E6%B8%EB%FB%E5_%EC%E5%F2%E0%EB%EB%FB.

6. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ecolog/1053/%D0%A2%D0%AF%D0%96%D0%95%D0%9B%D0%AB%D0%95.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Тяжелые металлы и их вредное воздействие на организм человека. Характеристика шиповника майского. Анализ шиповника на содержание тяжелых металлов. Методика определения тяжелых металлов при совместном присутствии, их поступление в растения из почвы.

курсовая работа , добавлен 02.06.2014


Главные источники поступления тяжелых металлов, их высокая биологическая активность, опасность для организма. Токсичность тяжелых металлов, способность вызывать нарушения физиологических функций организма. Применение препаратов из цинка и меди в медицине.

презентация , добавлен 10.11.2014


Наиболее распространенные обстоятельства возникновения отравлений. Условия токсического действия веществ. Действие ядов на организм. Отравления кислотами и щелочами, оксидами углерода, соединениями тяжелых металлов, металлоорганическими соединениями.

реферат , добавлен 13.09.2013


Краткая характеристика главных степеней ожогов. Отличия III a от III б. Симптоматика при ожогах. Содержание первой помощи. Термический и химический ожог глаз. Действие щелочей, кислот и солей тяжелых металлов. Главные особенности при ожогах у детей.

презентация , добавлен 25.04.2016


Схемы поступления экотоксикантов в пищевые продукты. Чужеродные вещества из внешней среды. Аккумуляция экотоксикантов живыми организмами. Методы снижения концентрации тяжелых металлов. Технологические способы снижения радионуклидов в пищевой продукции.

реферат , добавлен 03.11.2008


Элементарный состав человека. Биологическая роль металлов в биохимических процессах. Поступление металлов в организм человека. Обнаружение металлов в водном растворе. Разложение пероксида водорода каталазой крови. Роль ионов кальция в свертывании крови.

курсовая работа , добавлен 26.02.2012


Курильщики как особая человеческая популяция. Полициклические ароматические углеводороды - наиболее опасные канцерогены. Содержание бензпирена в пищевых продуктах. Потенцирование канцерогенного влияния курения. Поступление свинца в организм с продуктами.

реферат , добавлен 22.02.2010


Классификация ожогов по глубине и типу повреждения. Химические ожоги. Кислоты и соли тяжелых металлов. Ожоговая болезнь. Правило девяток, сотни, индекс Франка. Сестринский уход в ожоговом отделении. Роль медицинской сестры при лечении пациентов с ожогами.

курсовая работа , добавлен 04.04.2016


Физиотерапия как неотъемлемая часть лечения и реабилитации после тяжелых травм. Механизмы воздействия на организм человека методов светолечения, механолечения, физикофармаколечения, водолечения, теплового лечения. Разнообразие методов электролечения.

презентация , добавлен 22.12.2014


Курительные смеси и миксы. Немного об энтеогенах. Эффект, наступающий после курения. Психологическая и физиологическая зависимость (абстинентный синдром, как при употреблении тяжелых наркотиков). Лечение и последствия курения "Спайса" и других смесей.

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

Свойство
Биохимическая активность
Токсичность
Канцерогенность
Обогащение аэрозолей
Минеральная форма распространения
Органическая форма распространения
Подвижность
Тенденция к биоконцентрированию
Эффективность накопления
Комплексообразующая способность
Склонность к гидролизу
Растворимость соединений
Время жизни

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.

Пищевые продукты и сырье		ПДК, мг/кг
Зерновые
Зернобобовые
Бараночные изделия
Отруби пшеничные
Соль поваренная
Сахар(песок)
Орехи (ядро)
Какао-порошок и шоколад
Молочные изделия
Молоко сухое
Сыры, творог
Масло сливочное
Растительные продукты
Масло растительное
Маргарины и жиры

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

Пищевые продукты и сырье		ПДК, мг/кг
Хлебобулочные и кондитерские изделия
Зерновые
Зернобобовые
Бараночные изделия
Отруби пшеничные
Соль поваренная
Сахар(песок)
Орехи (ядро)
Какао-порошок и шоколад
Молочные изделия
Молоко, кисломолочные изделия
Молоко сгущенное консервированное
Молоко сухое
Сыры, творог
Масло сливочное
Растительные продукты
Масло растительное
Маргарины и жиры
Овощи свежие и свежемороженые
Грибы свежие, консервированные и сухие

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

Компонент	Предел обнаружения
кадмий, свинец
		10 мкг/дм3
		0,5 мкг/дм3
		0,5 мкг/дм3
иодид-ион

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.

Химический анализ пищевых продуктов.

Органолептический анализ

Физико-химический анализ

Микробиологический анализ

Наличие солей в пищевых продуктах.

Натрий (соль)

Магниевые соли

Соли кальция

Наличие тяжелых металлов в пищевых продуктах.

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.

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.

Некоторые металлы необходимы для нормального протекания физиологических процессов в организме человека. Однако при повышенных концентрациях они токсичны. Соединения металлов, попадая в организм, взаимодействуют с рядом ферментов, подавляя их активность.

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.

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями являются разнообразные химические соединения. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в металлургическом, химическом производстве, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое.

Загрязнение пищевых продуктов наблюдается, когда сельскохозяйственные культуры выращиваются на полях вблизи промышленных предприятий или загрязнены городскими отходами. Медь и цинк концентрируются преимущественно в корнях, кадмий - в листьях.

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.

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.

Скажем про несколько самых «популярных» тяжелых металлов, которые у всех на устах в качестве главных страшилок (которыми они, к сожалению, действительно являются).

Мышьяк.

– химический элемент, содержащийся в небольших количествах во всех животных и растительных организмах. Мышьяк – высокотоксичный кумулятивный яд, поражающий нервную систему. Установлено, что в малых количествах мышьяк оказывает благотворное действие на организм человека: улучшает кроветворение, повышает усвоение азота и фосфора, ограничивает распад белков и ослабляет окислительные процессы. Эти свойства мышьяка используются при назначении с лечебной целью мышьяк содержащих препаратов. Неорганические препараты (раствор арсената (III) натрия, мышьяковистый ангидрид и др.) назначают при истощении, малокровии, некоторых кожных заболеваниях. В зубоврачебной практике применяют пасту с мышьяковистым ангидридом («белый мышьяк»). Органические препараты мышьяка применяются при лечении ряда инфекционных заболеваний.

В живые организмы мышьяк попадает с пищей. В достаточных количествах содержится в съедобных моллюсках, морской рыбе, других морепродуктах. Кроме того, попадает через сигаретный дым (в табаке содержится мышьяк) и накапливается главным образом в печени, селезенке, почках и крови (в эритроцитах), а также волосах и ногтях. Содержание мышьяка может увеличиваться за счет дополнительного поступления его в пищевые продукты с некоторыми пищевыми красителями, органическими кислотами и поташом.

Хронические пищевые отравления мышьяком возникают в случаях длительного употребления пищевых продуктов, содержащих наибольшие количества этого токсического вещества. При хронических отравлениях возникают множественные воспалительные процессы в периферической нервной системе (полиневриты), появляются нарушения и извращения кожной чувствительности.

Наибольшую угрозу для здоровья людей представляет загрязненная мышьяком вода, используемая для питья, приготовления пищи и орошения продовольственных сельскохозяйственных культур.

Длительное воздействие мышьяка, содержащегося в питьевой воде и пищевых продуктах, может приводить к развитию рака и к поражениям кожи. Такое воздействие вызывает сердечно-сосудистые заболеваниями, нейротоксичность и диабет.

Смертельная доза составляет 200 мг. Хроническая интоксикация наблюдается при потреблении 1–5 мг в сутки. При остром отравлении симптомы его обычно наступают через 20–30 мин. При этом наблюдаются резко выраженные признаки расстройства желудочно-кишечного тракта, чувство жжения и металлического вкуса во рту. Отмечается общая и сердечная слабость, резкое снижение кровяного давления, потеря сознания. Нередко отравление заканчивается летальным исходом. Если пострадавшего удается вывести из тяжелого состояния, у него наблюдаются угнетение центральной нервной системы, изнурительные боли в конечностях.

Поступая из желудочно-кишечного тракта, мышьяк и различные мышьяковистые соединения быстро поглощаются тканями организма, особенно печенью. Токсическое действие мышьяка связано с нарушением им окислительных процессов в тканях вследствие блокады ряда ферментных систем организма. Наиболее быстро под влиянием мышьяка разрушается нервная ткань.

Допустимая суточная доза (безопасная для организма человека) мышьяка составляет примерно 3 мг. С целью обеспечения безопасности при расчете допустимых уровней мышьяка в пищевых продуктах учитывается его суммарное поступление с питьевой водой, пищей и лекарственными средствами.

В основных пищевых продуктах содержание мышьяка регламентировано на уровне от 0,1 до 0,3 мг/кг (для рыбы и морепродуктов допускается более высокий уровень – до 5 мг/кг).

Поэтому очень важно контролировать содержание мышьяка в пищевых продуктах, кормах и воде. Для определения концентрации мышьяка необходимо провести химический анализ в аккредитованной лаборатории.

Свинец

Свинец в окружающей среде повсюду: в воде, воздухе, горных породах. Однако для человека свинец – токсичный тяжелый металл, отравление которым может приводить, помимо прочего, к раку, патологиям костей и сильным нарушениям функции головного мозга, почек, кишечника и т.д.

Отравление свинцом – самое распространенное отравление тяжелым металлом. Человек соприкасается со свинцом, вдыхая автомобильные выхлопные газы, используя промышленную косметику и даже пищу. В бензин, на котором работает большинство автомобилей, для увеличения октанового числа добавляют тетраэтилсвинец – соединение свинца, для человека являющееся сильным ядом, отравление которым поражает мозг и нервную систему, ведет к психическим расстройствам вплоть до летального эффекта.

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)є С.

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

Ртуть

Ртуть и ее соединения очень токсичны для человека. Ртуть может быть природного и антропогенного происхождения. В природе она появляется в атмосфере из-за выветривания пород, содержащих ртуть, а ртуть антропогенного происхождения попадает в атмосферу в первую очередь при сжигании угля на электростанциях. Отравление ртутью, как и марганцем, оказывает направленное действие на нервную систему, нарушая ее нормальное функционирование.

Около половины от всего промышленно произведенного объема ртути попадает в Мировой океан. Это значит, что употребление в пищу любых морепродуктов и рыбы – потенциальный риск получить с пищей дозу ртути, причем значительную, т.к. концентрация этого вещества в тканях живых существ будет намного больше, чем в воде.

Однако ученые выяснили, что есть продукт, употребление которого помогает ртути, содержащейся в рыбе, не усваиваться при пищеварении, а выводиться из организма в «нетронутом» виде. Как ни удивительно, но этот продукт – клубника. А также арахисовое масло. И растительный белок из конопли.

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.

Кадмий

Кадмий попадает в окружающую среду с отходами металлургической промышленности, мусороперерабатывающих заводов и с неправильной утилизацией никель-кадмиевых источников тока (аккумуляторов). Кадмий опасен для человека в силу своих канцерогенных свойств и способности накапливаться в организме. При избытке соединений кадмия в организме или при отравлением (например, при вдыхании паров оксида кадмия) поражается нервная система, нарушается фосфорно-кальциевый обмен, ферментные процессы и структура белковых молекул. Хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей.

Кадмий относятся к сильноядовитым веществам, его смертельная доза для человека составляет 150 мг/кг массы тела. Поведение кадмия в организме человека характеризуется чрезвычайно большим периодом полувыведения (в среднем 25 лет), накоплением в основном в печени и почках (до 80 %); ингибированием синтеза ДНК, белков и нуклеиновых кислот; влиянием на активность ферментов и интенсивным взаимодействием с другими двухвалентными металлами (цинк, кальций, железо, селен, кобальт).

Как и многие другие тяжелые металлы, кадмий имеет отчетливую тенденцию к накоплению в организме - период его полувыведения составляет 10-35 лет. К 50 годам его общее весовое содержание в теле человека может достигать 30-50 мг. Главным "хранилищем" кадмия в организме служат почки (30-60% всего количества) и печень (20-25%). Остальной кадмий находится в поджелудочной железе, селезенке, трубчатых костях, других органах и тканях. В основном кадмий находится в организме в связанном состоянии - в комплексе с белком-металлотионеином (являющимся, таким образом естественной защитой организма, по последним данным альфа-2 глобулин также связывает кадмий), и в таком виде он менее токсичен, хотя и далеко не безвреден. Даже "связанный" кадмий, накапливаясь годами способен привести к неприятностям со здоровьем, в частности к нарушению работы почек и повышенной вероятности образования почечных камней. К тому же часть кадмия остается в более токсичной ионной форме.

В основных пищевых продуктах содержание кадмия регламентировано на уровне от 0,05 до 0,2 мг/кг. Отдельную группу риска составляют курящие люди, - в одной пачке сигарет может находиться до 1 мкг кадмия.

Ванадий

Соединения ванадия используются в сталелитейной, фармацевтической, текстильной промышленности, вводятся в виде добавок в состав красителей, протрав, чернил и т. д. Отравление ванадием – неприятная вещь. Как и свинец, ванадий обладает политропным действием на организм, т.е. влияет не на какой-то один конкретный орган или систему, а на много систем сразу. В результате отравления ванадием в организме сбивается регуляция биохимических процессов, начинаются воспалительные процессы кожи и слизистых оболочек дыхательных путей, функциональные изменения органов кровообращения, ослабление иммунитета и т.д.

Дефицит

Недостаток ванадия может повысить риск развития сахарного диабета и, наоборот, при сахарном диабете развивается его дефицит.

Также с нехваткой в организме этого элемента связана специфическая ванадий-дефицитная шизофрения, атеросклероз. Недостаток выявляется с помощью биохимического анализа крови, где отмечаются изменения в таких показателях, как фосфолипиды (повышены), триглицериды (повышены), холестерин (снижен).

Передозировка

Высокую концентрацию ванадия можно встретить у работников, занятых на производстве асфальта, стекла и топлива. Они чаще болеют астмой, экземой, воспалительными заболеваниями кожи, органов дыхания и зрения.

Отравление возникает при дозировке всего 0, 25 мг, а 2-4 мг могут привести к летальному исходу. Избыток у пострадавших проявляется в виде острой или хронической интоксикации.

Острая интоксикация сопровождается воспалением слизистых оболочек глотки, лёгких и глаз, аллергическими реакциями на коже. В анализе крови отмечается снижение лейкоцитов (лейкопения) и уровня гемоглобина (анемия).

При хронической интоксикации снижается концентрация аскорбиновой кислоты, падает количество цистеина в волосах, увеличивается риск развития онкопатологии и болезней органов дыхания.

Кобальт

Кобальт используют для производства материалов, которые характеризуются жаростойкостью и для твердых инструментов – резцов и сверл. В медицине металл применяется для стерилизации препаратов и инструментов, а также в лучевой терапии.

Отравление кобальтом в основном встречается у работников стальной промышленности или в случаях загрязнения кобальтом еды или питья. Такое отравление может стать причиной сердечной недостаточности, гиперплазии (т.е. доброкачественного патологического увеличения) щитовидной железы и нарушения ее функций, а также нарушения обоняния, потери аппетита, дыхательной недостаточности и даже бронхиальной астмы.