Исследование степени накопления радиоактивных элементов в продуктах питания

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 637.138:546.027:539.16:549.25/.28:658.562.23

Исследование степени накопления радиоактивных элементов в продуктах питания

А.К. Какимов, Ж.Х. Какимова, А.Е. Бепеева, Ж.С. Есимбеков

Аннотация

В статье приводятся результаты исследования степени аккумуляции радиоактивных элементов в таких продуктах питания как пастеризованное молоко, обезжиренный творог, сливочное масло, выработанное из молока-сырья Восточно-Казахстанской области, а также нерафинированного подсолнечного масла. Было установлено, что технологическая обработка сырья при производстве пищевых продуктов по- разному влияет на содержание в них токсикоэлементов. Полученные данные свидетельствуют о том, что необходимо дальнейшее изучение степени накопления в продуктах питания радиоактивных элементов и разрабатывать технологические приемы для их понижения.

Ключевые слова: радиоактивные элементы, продукты питания, творог, молоко, масло, семена подсолнечника, цезий, америций

На основании проведенных исследований степени накопления изучаемых радиоактивных элементов цезия (137Сs) в коровьем молоке установлена прямая связь между поступлением радиоактивных элементов с кормами и водой и их содержанием в получаемом молочном сырье.

Степень накопления америция (241Am) в коровьем молоке зависит от его концентрации в крови животного.

Для определения степени накопления свойственных для Семейского региона Восточно-Казахстанской области радиоактивных элементов в продуктах питания в лабораторных условиях были выработаны молочные продукты из молочного сырья с изученным содержанием цезия (137Сs) и америция (241Am), отобранного из 20 дворов каждого исследуемого населенного пункта.

Молоко - это сложная полидисперсная система. Дисперсные фазы находятся в ионно-молекулярном состоянии (фаза истинного раствора), в виде коллоидных (коллоидная фаза) и грубодисперсных частиц различной величины (фаза эмульсии).

Цезий (137Сs) и америций (241Am) переходят в молоко в процессе биосинтеза из составных частей крови животного. Исследуемые токсикоэлементы в соответствии с их химическими свойствами проявляют себя по-разному

Для определения степени перехода радиоактивных элементов в молочные продукты в зависимости от их фазового распределения в полидисперсной системе молока, были выработаны три вида молочных продуктов:

- пастеризованное молоко, продукт с ненарушенной полидисперсной системой;

- творог - белковый продукт, важнейшим процессом которого являются каогуляция казеина и гелеобразование, то есть переход коллоидной системы молока из свободнодисперсного состояния (золя) в связнодисперсное (гель);

- сливочное масло, важнейшим процессом которого является деэмульгирование стабильной фазы эмульсии и выделение из нее дисперсной фазы.

Для выработки пастеризованного молока в лабораторных условиях сырое молоко подвергали пастеризации при температуре 76°С с выдержкой 15-20 секунд с последующим охлаждением до температуры 4-6°С.

Для выработки обезжиренного творога кислотным способом подогретое коровье молоко до температуры 40-45°С и сепарировали с получением сливок с массовой долей жира не менее 35-40%.

Полученное обезжиренное молоко после сепарирования подвергли пастеризации при температуре 78-80°С с выдержкой 20с, охлаждению до температуры 30-35°С с последующим заквашиванием и сквашиванием молока.

При заквашивании использована закваска прямого внесения (культуры мезофильного стрептококка и термофильного стрептококка) в количестве 5% от объема заквашиваемого молока при постоянном перемешивании в течение 15 минут.

Сквашивание обезжиренного молока проводилось при температуре 35-38°С до образования плотного сгустка кислотностью 80-90°Т. Для ускорения выделения сыворотки, готовый сгусток был разрезан специальными проволочными ножами на кубики размером граней 2 см. Разрезанный сгусток для интенсификации выделения сыворотки подогревали до 36-38°с продолжительностью 15-20 мин с дальнейшим удалением сыворотки в процессе самопрессования и пресования. Для предотвращения дальнейшего нарастания кислотности полученный творог был охлажден до температуры 8°С.

Для выработки сливочного масла полученные в процессе сепарирования сливки пастеризовали при температуре 90°С с последующим охлаждением до температуры 2-8°С с выдержкой 1,5-3 часа для физического созревания сливок перед сбиванием. Длительность сбивания масла составила 30-40 мин. После отделения пахты полученное сливочное масло промывали водой с последующей механической его обработкой при температуре 18-20°С продолжительностью 25-30 минут. Полученное сливочное масло было охлаждено.

При выработке молочных продуктов в лабораторных условиях был произведен технологический расчет выхода каждого вида продукта.

Образцы, полученных молочных продуктов были исследованы на содержание в них радиоактивных элементов цезия (137Сs) и америция (241Am).

Результаты исследования пастеризованного молока на содержание цезия (137Сs) и америция (241Am) представлены на рисунке 1.

Рис.1. Уровень активности 137Cs и 241Am в пастеризованном молоке

аккумуляция радиоактивный кисломолочный продукт

На основании проведенных исследований установлено, что содержание исследуемых элементов в процессе выработки пастеризованного молока не изменилось и не превышает допустимо установленных норм (ПДК пастеризованного молока цезия 100 Бк/л, америция 2,5 Бк/л). То есть, термическая обработка молока при традиционном режиме кратковременной пастеризации не влияет на содержание исследуемых токсикоэлементов в молочном сырье.

Результаты исследования обезжиренного творога на содержание цезия (137Сs) и америция (241Am) представлены на рисунке 2.

Рис.2. Уровень активности 137Cs и 241Am в обезжиренном твороге

В результате исследований установлено, что содержание цезия (137Сs) в обезжиренном твороге значительно ниже предельно допустимой нормы (ПДК творога 100 мг/кг). Так, наибольшее содержание цезия обнаружено в твороге, выработанного из молочного сырья с. Караул Абайского района (3,5 мг/кг). Наименьшее содержание - в твороге, выработанного из молочного сырья с. Урджар (0,2 мг/кг) и с. Науалы (0,2 мг/кг) Урджарского района.

Минимальный переход исследуемого элемента в обезжиренный творог объясняется тем, что цезий (137Сs) по своим химическим свойствам близок к калию, а в молоке калий находится в ионно-молекулярном состоянии в виде хорошо диссоциирующих хлоридов, фосфатов и цитратов. Известно, что при недостаточном поступлении калия в организм животного, цезий при биосинтезе молока в секреторной клетке молочной железы замещает калий. Соответственно, цезий в виде хорошо диссоциирующих солей находится в фазе истинного раствора молока.

Таким образом, при выработке обезжиренного творога основное количество цезия переходит в молочную сыворотку.

Как видно из диаграммы рисунка 3.14 наибольшее количество америция установлено в обезжиренном твороге, выработанного из молока с. Жидебай Абайского района и с. Акшатау Аягозского района (0,025 Бг/кг), с. Караул Абайского района (0,019 Бк/кг).

Наименьшее содержание америция отмечено в молочных продуктах, выработанных из молока населенных пунктов с. Науалы Урджарского района (0,0025 Бк/кг) и г. Аягоз Аягозского района (0,0023 Бк/кг).

Установлено, что содержание радиоактивного элемента америция 241Am в обезжиренном твороге значительно ниже предельно допустимой нормы (ПДК америций 241Am в обезжиренном твороге 1 Бк/кг).

Пониженное содержание америция в обезжиренном твороге объясняется тем, что при формировании единой пространственной сетки молочного сгустка, в петли захватывается дисперсионная среда с шариками жира и другими составными частями молока, в том числе и америций [1]. В процессе синерезиса молочного сгустка вместе с сывороткой, по-видимому, выделяется и америций.

Это свидетельствует о том, что америций в исходном молоке находится в ионно-молекулярном состоянии.

Результаты исследования сливочного масла на содержание цезия (137Сs) и америция (241Am) представлены на рисунке 3.

Содержание цезия (137Сs) и америция (241Am) в сливочном масле, как показывают, данные экспериментальных исследований не превышает предельно допустимых норм (норма ПДК для цезия 200 Бг/кг, для америция 1 Бк/кг).

Так, наибольшее количество цезия обнаружено в сливочном масле, выработанном из молочного сырья с. Караул Абайского района и составляет 6,9 мг/кг.

Рис.3. Уровень активности 137Cs и 241Am в сливочном масле

Наибольшее количество америция обнаружено в сливочном масле, выработанного из молочного сырья с. Жидебай Абайского района, с. Акшатау Аягозского района и составляет 0,008 Бк/кг. В сливочном масле, выработанного из молочного сырья с. Караул Абайского района содержание америция составило 0,007 Бк/кг.

Учитывая, что цезий (137Сs) является близким аналогом физиологически важного элемента калия, который в малом количестве находятся в фазе эмульсии молока, содержание исследуемого радиоактивного элемента в меньшем количестве переходит в сливочное масло. Америций (241Am) в процессе механической обработки сливок при сбивании переходит в пахту. Что также свидетельствует о том, что америций в исходном молоке находится в ионно-молекулярном состоянии.

На следующем этапе исследовано содержание цезия (137Сs) и америция (241Am) в продуктах переработки семян подсолнечника.

Результаты исследования нерафинированного подсолнечного масла на содержание цезия (137Сs) и америция (241Am) представлены на рисунке 4.

Рис.4. Уровень активности 137Cs и 241Am нерафинированного подсолнечного масла

На основании проведенных исследований установлено, что содержание цезия в продуктах переработки семян подсолнечника значительно ниже предельно допустимых уровней (ПДК 60 Бк/кг) и составляет 0,7 Бк/кг.

В образцах нерафинированного подсолнечного масла радиоактивного элемента (241Am) не обнаружено.

Данные результаты свидетельствуют о том, что проведение мониторинга содержания радиоактивных элементов в продуктах питания, производимых на территории Восточно-Казахстанской области являются актуальными.

Список литературы

1. Охрименко О.В., Забегалова Г.Н., Бурыкина И.М. Влияние технологических параметров на содержание свинца и кадмия в молочных продуктах //Молочная промышленность. - 2006. - №7.- С. 52-53.

2. Kakimov A.K., Zharykbasova K.S., Kakimova Zh.K., Yessimbekov Zh.S., Mukhtarkyanov M.O., Zharykbasov E.S. Changing quantitative and qualitative content of cadmium and lead in milk during thermal processing. - Of 1st International scientific-practical conference “Modern problems of biomaterials, nanomaterials and nanomedicine”. - Semey: Shakarim Semey state university, 2012. - p. 47-49.

3. Kakimov A., Kakimova Zh.H., Yessimbekov Zh., Zharykbasova K., Zharykbasov Y., Bepeyeva A. Heavy metals distribution in soil, water, vegetation and meat in the regions of East-Kazakhstan// Journal of Environmental Protection. - p. 1292-1295.

Размещено на Allbest.ru