Загрязнение пищевых продуктов азотсодержащими соединениями

Размещено на http://www.allbest.ru/

Загрязнение пищевых продуктов азотсодержащими соединениями

В соответствии с СанПиН 2.3.2.1078 в отдельных пищевых продуктах должно контролироваться содержание азотсодержащих соединений: нитратов -- в плодоовощной продукции; N-нитрозаминов -- в рыбе и рыбопродуктах, мясных продуктах и пивоваренном солоде; гистамина -- в рыбе семейств лососевых и скумбриевых (в том числе группа тунцовых).

Нитраты

Проблема нитратов активно обсуждается общественностью. Разберемся в этом вопросе.

Нитраты являются нормальным продуктом обмена азотистых веществ любого живого организма, растительного и животного. Поэтому «безнитратных» продуктов в природе не бывает. Даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах более 100 мг нитратов. Из нитратов, ежедневно попадающих в организм взрослого человека, 70 % поступает с овощами, 20 % -- с водой и 6 % -- с мясом и консервированными продуктами.

Но почему же говорят об опасности нитратов? При потреблении их в повышенных количествах нитраты в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (более токсичных соединений). Кроме того, из нитритов в присутствии аминов могут образоваться N-нитрозамины, обладающие канцерогенной активностью. Механизм воздействия нитритов и нитрозаминов на организм связан с окислением Fe2+, содержащегося в гемоглобине, в Fe3+. При этом гемоглобин теряет способность переносить кислород, и он перестает поступать к тканям в необходимом количестве. В то же время у животных и человека высокие дозы нитратов могут вызвать отравление и даже привести к смерти.

Основные источники пищевых нитратов -- это растительные продукты. Животные продукты (мясо, молоко) их содержат, как правило, в весьма незначительных количествах. Поскольку нитраты, как отмечалось выше, являются нормальным продуктом обмена азота в растениях, то они максимально накапливаются в период наибольшей активности их созревания. Поэтому недозрелые овощи, а также овощи раннего созревания могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной зрелости. Кроме того, содержание нитратов в овощах может резко увеличиться при неправильном применении азотистых удобрений (не только минеральных, но и органических), например, внесение их незадолго до уборки.

К «накопителям» нитратов относятся зеленые листовые овощи: салат, ревень, петрушка, шпинат, щавель, которые могут накапливать до 200-300 мг нитратов в 100 г зелени. Свекла может накапливать до 140 мг нитратов (это предельно допустимая концентрация), а некоторые сорта и больше. Следует иметь в виду, что парниковые овощи обычно содержат более высокие концентрации нитратов, чем овощи, растущие в обычном грунте. Фрукты, ягоды, бахчевые содержат нитратов очень мало (меньше 10 мг в 100 г плода).

В растениях нитраты распределены неравномерно. В капусте, например, нитраты больше всего накапливаются в кочерыжке, в огурцах и редисе -- в поверхностных слоях, в моркови -- наоборот. В среднем при мойке и чистке овощей и картофеля теряется 10-15 % нитратов. Еще больше -- при тепловой кулинарной обработке, особенно при варке, когда теряется от 40 % (свекла) до 70 % (капуста, морковь, брюква) или 80 % (картофель) нитратов. Нитраты химически довольно активные соединения, при хранении овощей их содержание уменьшается за несколько месяцев на 30-50 %.

Салаты и плодово-овощные соки желательно употреблять свежеприготовленными. Хранение их не очень длительное время даже в холодильнике способствует размножению в них микрофлоры, восстанавливающей NOT-ионы до опасных для человека N02-hohob. Измельчение овощей создает хорошие условия для размножения микроорганизмов, восстанавливающих нитраты в нитриты.

Теперь, когда все известно о пищевых нитратах, попробуем представить их реальную опасность для здоровья.

По нормам ВОЗ, допустимой суточной дозой нитратов для человека считается 5 мг на каждый килограмм его веса. При среднем весе 70 кг это соответствует 350 мг нитратов в сутки. Исследования показали, что токсическое действие нитратов в пищевых продуктах проявляется слабее, чем нитратов, содержащихся в питьевой воде. Как известно, в питьевой воде допускается присутствие нитратов до 45 мг/дм3. Рекомендуемое потребление продуктов питания, где используется питьевая вода (чай, первые и третьи блюда), примерно 1,0-1,5 дм3, максимум -- 2,0 дм3 в день. Таким образом, с водой взрослый человек может употребить около 70 мг нитратов. Следовательно, на пищевые продукты остается 280 мг нитратов.

Рассмотрим основные источники нитратов. Начнем с зеленых овощей (салат, петрушка, укроп и т. д.), в которых содержание нитратов составляет 200-300 мг в 100 г продукта. Их потребление практически редко превышает 100 г в день, а чаще всего около 50 г, т. е. с одной порцией можно получить 100 мг нитратов, т. е. менее трети от безопасной суточной дозы. Свеклу, содержащую 140 мг нитратов в 100 г продукта, потребляют только в отварном виде. Поскольку при варке и чистке теряется половина нитратов, а рекомендуемое суточное потребление отварной свеклы составляет 125 г, то со свеклой мы можем получить 90 мг нитратов. Картофель и капусту (содержание нитратов -- 25 мг/100 г) в отварном виде потребляют 300 г в сутки. С учетом потерь при чистке и кулинарной обработке с одной порцией этих продуктов можно потребить около 40 мг нитратов.

Итак, суточное потребление нитратов для рассмотренного примера составляет 300 мг. Таким образом, при обычном рациональном потреблении овощей в свежем или кулинарно обработанном виде мы практически никогда не сможем превысить безопасную суточную дозу нитратов. Тем более что в соответствии с рекомендациями по рациональному питанию не следует постоянно питаться одними и теми же продуктами.

Если же нарушить принципы рационального питания, например, питаться одними овощами, да еще сырыми (как рекомендуют некоторые поклонники вегетарианства и сыроедения, съедать до 1,5 кг сырых овощей в день), то тут действительно можно превысить безопасную дозу нитратов почти в два раза (более 650 мг в сутки).

Для дополнительной безопасности нелишне вспомнить второй принцип рационального питания, предусматривающий необходимость разнообразия пищи. Поэтому не рекомендуется постоянно потреблять, да еще три раза в день, один и тот же овощ. Ограничивать же использование овощей и фруктов в питании из-за опасности нитратного отравления не стоит, это лишит нас необходимых витаминов.

Итак, бояться нитратов не следует, но и не нужно злоупотреблять чрезмерным потреблением сырых овощей.

За содержанием нитратов сейчас устанавливается строгий контроль в местах производства овощей и на торговых базах. Предельно допустимое содержание нитратов в различных овощах и фруктах приведено в табл. 18.

Допустимое содержание нитратов в продуктах растениеводства*

* В соответствии с действующими санитарными нормами СанПиН 2.3.2.1078.

Методы определения нитратов Нитраты, согласно существующим нормативам, контролируются в овощах и фруктах, а также в продуктах их переработки, поскольку в других продуктах их концентрация, как правило, бывает значительно ниже предельно допустимой. В рассолах и посолочных смесях, а также в мясных продуктах всех видов, при изготовлении которых применяют нитриты натрия или калия как пищевые добавки, позволяющие придать мясу яркий цвет, кроме нитратов контролируются и нитриты.

Для определения нитратов и нитритов в продуктах питания широко используют спектрофотометрический и потенциометрический методы анализа.

Отбор и подготовку проб продовольственного сырья и пищевых продуктов на анализ проводят в соответствии с ГОСТом или другими конкретными нормативными документами, регламентирующими отбор проб конкретных видов и типов продовольственного сырья и пищевых продуктов.

Отбор проб продуктов переработки овощей и плодов осуществляют по ГОСТ 26313, ГОСТ 27853, ГОСТ 28741, ГОСТ 13341, ГОСТ 1750 и нормативной документации на быстрозамороженную продукцию. Пробы колбасных изделий, продуктов из свинины, говядины, баранины, мяса птицы отбирают по ГОСТ 9792, пробы консервов -- по ГОСТ 8756.0.

Подготовка проб консервированных и быстрозамороженных продуктов, солений и квашений осуществляется по ГОСТ 26671, продуктов питания из картофеля -- по ГОСТ 28741, сушеных овощей -- по ГОСТ 13341, сушеных фруктов -- по ГОСТ 1750.

Пробы мясных продуктов готовят следующим образом. С колбасных изделий снимают оболочку, с фаршированных колбас и языков в шпике -- поверхностный слой шпика и оболочки, с окорочков, лопаток, рулетов, корейки и грудинки -- поверхностный слой шпика; затем пробы дважды пропускают через мясорубку.

Для определения нитрата и нитрита проводят осаждение белков последовательным добавлением к подготовленной пробе раствора буры, растворов Карреза 1 (железистосинеродистый калий) и Карреза 2 (ацетат цинка). Затем фильтруют и в полученном фильтрате определяют массовую долю нитрита (Х{) и массовую долю нитрата (Х2).

Проведение анализа

Определение нитратов и нитритов проводят в соответствии с ГОСТ 29270-95, ГОСТ 8558.1 и ГОСТ 8558.2.

Определение нитрита основано на фотометрировании раствора азососдинения, образующегося при взаимодействии нитритов с ароматическими аминами. Для получения свс- топоглощающих соединений используют сульфаниламид и N-( 1-нафтил )этилендиамин дигидрохлорид или реактив Грисса (сульфаниловая кислота и 1-нафтиламин гидрохлорид). Оптическую плотность раствора измеряют при длине волны 538 нм или 522 нм соответственно. Содержание нитрита определяют методом градуировочного графика.

Определение нитратов основано на предварительном восстановлении до нитрита с помощью кадмиевой колонки, фотометрическом измерении интенсивности окраски, образующейся при взаимодействии нитрита с сульфаниламидом и N-( 1 -нафтил)эти- лендиамин дигидрохлоридом или реактивом Грисса, определении количества последнего и пересчете его на нитрат за вычетом нитрита, содержащегося в продукте.

Содержание нитратов в продукте X, мг/кг (в расчете на нитрат- ион) вычисляют по формуле

где 1,348 -- коэффициент пересчета нитритов в нитраты, равный отношению молярной массы нитрат-иона к молярной массе нитриг-иона; Х -- содержание нитритов в продукте, мг/кг; Х2 -- содержание нитритов в продукте после восстановления нитратов до нитритов, мг/кг.

Также наиболее распространенным для анализа воды и водных экстрактов пищевых продуктов является потенциометрический метод определения нитратов. Метод применяется для продуктов, в которых содержание хлоридов не превышает содержание нитратов более чем в 50 раз.

Подготовка проб заключается в экстракции нитратов раствором алюмокалиевых квасцов.

Электрохимическая ячейка состоит из нитратселективного индикаторного электрода (рис. 4) и хлоридссрсбряного электрода сравнения.

Нитратселективный электрод имеет линейную функцию в диапазоне pCNQ от 1 до 4 с наклоном (56 ± 3) мВ на единицу рС . Содержание нитратов в продукте определяют методом градуировочного графика.

Рис. 4. Нитратселективный электрод:

/ -- внутренний электрод сравнения; 2 -- внутренний 0,1 моль/дм3 раствор

KN03, содержащий 1 * 10-3 моль/дм3 КС1; 3 -- ионообменный раствор;

4 -- корпус устройства; 5 -- жидкая мембрана (стеклянный фильтр или синтетическая пористая пластина, пропитанная ионообменным раствором)

Согласно существующим нормативам, нитраты контролируются только в овощах и фруктах, поскольку в других продуктах их концентрация, как правило, лежит значительно ниже предельно допустимой.

Нитрозамины

Выше уже упоминалось о том, что нитраты при некоторых условиях могут восстанавливаться в нитриты. В кислой среде нитриты дают азотистую кислоту, а она, взаимодействуя со вторичными и третичными аминами (а их довольно много в природе), образует канцерогенные нитрозамины:

В зависимости от природы радикала могут образовываться весьма разнообразные нитрозамины, из них канцерогенным действием обладают более 100 соединений. Наиболее часто в пищевых продуктах обнаруживают 2 представителя этого класса соединений -- нитрозодиметиламин (НДМА) и нитрозодиэтила- мин (НДЭА). Наиболее токсичным является нитрозодиметиламин.

Нитрозамины контролируются в колбасных изделиях, рыбе и рыбных консервах, поскольку в них в качестве пищевой добавки используются нитриты натрия и калия, позволяющие придать мясу яркий розовый цвет.

Больше всего нитрозаминов встречается в копченых мясных изделиях, колбасах, приготовленных с добавлением нитритов, -- до 80 мкг/кг, в соленой и копченой рыбе -- до 110 мкг/кг. Следует отметить, что в свежем мясе и рыбе нитрозамины не обнаруживаются или находятся в следовых количествах -- менее 1 мкг/кг. Из молочных продуктов нитрозамины обнаруживаются главным образом в сырах, прошедших фазу ферментации (до 10 мкг/кг); из растительных продуктов -- в основном в солено-маринованных изделиях, а из напитков -- в пиве, где суммарное содержание их может достигать 12 мкг/дм3.

Методы определения нитрозаминов

Основными требованиями, предъявляемыми к методам определения нитрозаминов, являются высокая чувствительность, селективность и достоверность полученных результатов. Определение нитрозаминов в объектах окружающей среды, пищевых продуктах, продовольственном сырье обычно включает в себя следующие стадии: выделение, концентрирование, очистку концентрата, получение производных, их хроматографическое разделение, идентификацию и количественное определение.

Отбор проб

Отбор и подготовку проб продовольственного сырья и пищевых продуктов на анализ проводят в соответствии с ГОСТом или другими действующими нормативными документами (НТД), регламентирующими отбор проб конкретных видов и типов продовольственного сырья и пищевых продуктов.

Пробоподготовка продовольственного сырья и пищевых продуктов для последующего определения N-нитрозаминов заключается в выделении летучих N-иитрозаминов путем перегонки с паром или в вакууме в присутствии гексанового раствора нитрозо- дииропиламина (НДПА). Далее нитрозамины экстрагируют хлористым метиленом и концентрируют экстракт до объема 1-2 см3, упаривая экстрагент. Для разделения нитрозаминов используют тонкослойную и газожидкостную хроматографию.

Проведение анализа

Флуориметрический и хемилюминисцентный методы определения летучих N-нитрозаминов устанавливаются методическими указаниями 4.4.1.011 «Определение летучих N-нитрозаминов в продовольственном сырье и пищевых продуктах».

Хемилюминесцентный метод является арбитражным методом анализа и основан на разделении смеси, полученной в результате описанной выше пробоподготовки, методом газожидкостной хроматографии.

Газохроматографический анализ проводят, используя в качестве неподвижной жидкой фазы полиэтиленгликоль (Carbowax), нанесенный на Chromaton (диатомит, обработанный хлороводородной кислотой и силанизированный диметилдихлорсиланом), в качестве газа-носигеля применяется азот или аргон.

Количественное определение немодифицированных нитрозаминов проводят с помощью высокоселективного и высокочувствительного хемилюминесцентного (термоэнергетического, анализатора термической энергии) детектора. Термоэнергетический детектор (ТЭД) был создан специально для определения нитрозаминов в 1975 г. Его действие основано на каталитическом пиролизе нитрозаминов при температуре > 450 °С. Образующийся при этом радикал N0* взаимодействует с озоном, в результате реакции образуется возбужденная молекула N0', которая, переходя в основное состояние, испускает характерное излучение в ИК-области спектра. ТЭД используется в сочетании с газовыми и жидкостными хроматографами. В интервале концентраций 1 * КГ10 - 1 * КГ13 моль/мл3 аналитический сигнал прямо пропорционален количеству введенного в хроматограф нитрозамина.

Идентификацию нитрозаминов в пробе осуществляют по временам удерживания стандартных нитрозаминов. Количественное определение проводят методом абсолютной калибровки с систематическим контролем калибровочного коэффициента. Оценивается также полнота извлечения нитрозаминов из продовольственного сырья, пищевых продуктов и кормов по внутреннему стандарту -- НДПА, вносимому в продукт перед выделением нитрозаминов.

Нижний предел определения -- 0,1 мкг/кг продукта.

Для наиболее токсичных НДМА и НДЭА характерно слабое удерживание, что является существенным ограничением метода газожидкостной хроматографии при их определении без дерива- тизации. Это обстоятельство обусловило широкое распространение методов определения нитрозаминов после их превращения в более гидрофобные дериваты с большей молекулярной массой. Нитрозамины определяют после их окисления в соответствующие нигроамины. Эффективным оказалось прямое превращение нитрозаминов в галогенсодержащие производные посредством гептафторбутирилхлорида или гептафтормасляного ангидрида:

Однако наибольшее распространение в аналитической химии нитрозаминов нашел подход, заключающийся в их предварительном депитрозировании с последующим определением образовавшихся вторичных аминов с использованием богатого арсенала дериватизирующих реагентов, известных для определения аминов, например, дансилхлорида, 7-хлор-4-нитробенз-2-окси-1,3-ди- азола, 4-нитрофенилдиазония и др.

Метод тонкослойной хроматографии (ТСХ) также применяется для определения нитрозаминов. Подход, основанный на облучении УФ-светом и обнаружении нитрозаминов по образующимся NO (N02> или RjRoNH-фрагментам в виде окрашенных соединений, оказался недостаточно чувствительным и избирательным. Значительно лучшими характеристиками обладают методы, основанные на денитрозированиии нитрозаминов с последующим получением флуоресцирующих производных вторичных аминов.

В основу флуориметрического метода положено авторское свидетельство «Способ определения N-нитрозаминов в пищевых продуктах» (№ 1157449-1985). Нижний предел определения нитрозаминов -- 1 мкг/кг продукта.

Непосредственно после выделения нитрозаминов хлористым метиленом и концентрировании экстракта, перед хроматографированием проводят денитрозирование нитрозаминов бромистым водородом в уксусной кислоте, а затем алкилирование образовавшихся аминов 8-метокси-5-хинолинсульфонилазиридином (КАЗ).

Полученные флуоресцирующие 8-метокси-5-[Х'-(2-Ы-диэтила- мино)]хинолинсульфонамидные производные (КАЭ-производные) аминов, содержание которых эквивалентно количеству нитрозаминов в пробе, анализируют методом ТСХ.

Разделение и количественное определение образовавшихся КАЭ-производных проводят в тонком слое силикагеля (пластинки для ТСХ «Силуфол» (Чехословакия) или «Сорбфил», ПКБ «Пласт- маш» (без флуоресцентного индикатора)). В качестве подвижной фазы используют две системы: 1) ацетонитрил -- аммиак, 2) бензол -- этилацетат -- уксусная кислота. Хроматографирование в системе 2 осуществляют в том же направлении, что и в системе 1, после чего пластинки сушат и рассматривают в УФ-свстс.

Идентификацию нитрозаминов осуществляют, сравнивая подвижность в тонком слое силикагеля флуоресцирующих производных, которые обнаружены в образце, с подвижностью соответствующих КАЭ-производных стандартов диметиламина -- КАЭ- ДМА, диэтиламина -- КАЭ-ДЭА, дипропиламина -- КАЭ-ДПА (табл. 19).

Значения йу КАЭ-производных

загрязнение пищевой нитраты

В основе полуколичественного определения нитрозами- нов лежит визуальное сравнение интенсивности флуоресценции пятен КАЭ-производных образца с интенсивностью флуоресценции пятен стандартных соединений. Содержание нитрозамииов в пробе продукта рассчитывают, учитывая степень их извлечения из образца. Для этого сравнивают интенсивность флуоресценции внутреннего стандарта -- НДПА, вносимого в продукт, с интенсивностью стандарта НДПА.

При необходимости возможно также количественное определение путем измерения величины флуоресценции КАЭ-производ- ных на флуориметре. Для этого проводят разделение КАЭ-произ- водных всего анализируемого раствора, полученного в результате пробоподготовки. Параллельно проводят хроматографирование растворов стандартов с концентрацией, которая обнаружена в пробе. Хроматографируют, как описано выше. Пластинки высушивают на воздухе, рассматривают в УФ-свете, отмечают иглой или карандашом флуоресцирующие зоны исследуемого раствора и стандартов, разрезают на мелкие кусочки и элюируют раствором хлороводородной кислоты в течение 30 мин при комнатной температуре. Аналогично поступают с каждой флуоресцирующей зоной образца, стандартов и «холостого опыта».

Величину флуоресценции полученных растворов измеряют на спектрофлуориметре при длине волны возбуждения 340 нм и длине волны флуоресценции 480 нм. При расчете содержания нитрозамииов также учитывают степень их извлечения.

Размещено на Allbest.ru