Экология пищи

Федеральное агентство по образованию РФ ГОУ ВПО

«Тверской Государственный Технический Университет»

Факультет автоматизированных систем Кафедра биотехнологии и химии

Курсовая работа

по дисциплине: «Пищевая химия»

на тему: «Экология пищи»

Тверь 2009

1. Биологические опасности, связанные с пищей

2. Влияние техногенных факторов на качество продуктов питания

3. Генно-модифицированные продукты

4. Нитраты в продуктах питания

4.1 Нитраты, пестициды и болезни людей

4.2 Нитраты как социально — экологическая проблема

4.3 Содержание нитратов в продуктах питания

5. Радиоактивное загрязнение

6. Продовольственная безопасность России Заключение Список литературы

Большинство биологов понимают под экологией науку, изучающую взаимосвязь живых организмов со средой их обитания, а также между собой. Любой элемент среды, способный оказывать прямое или опосредованное влияние на живые организмы, называют экологическими факторами, которые подразделяются на биотические и абиотические.

Начиная с 30-х гг. ХХ в. экология вышла из общей биологии и дальше развивалась как самостоятельная (биологическая наука). К концу ХХ в., когда человечество начало осознавать реальную угрозу глобальной экологической катастрофы, экология, как наука разделилась на два самостоятельных (но тесно взаимосвязанных) направления:

— биотическую экологию, изучающую взаимосвязь организмов с пищевыми факторами среды обитания, а также факторами, характеризующими отношения между отдельными особями или группами особей (одного или разных видов);

— абиотическую экологию, изучающую взаимосвязь организмов с изменяющимися показателями среды обитания, такими как температура, влажность, освещенность, осадки, атмосферное давление, ветер и т. д. (а также всеми загрязнителями среды обитания).

Экология пищи — целое научное направление, относящееся к биотической экологии. Это научное направление (в недалеком будущем — самостоятельная наука) призвано изучать взаимосвязь организмов с потребляемой пищей, адаптацию организмов к изменениям количества, свойств и качества последней, а также внутреннюю устойчивость организмов к этим факторам. Если какой-либо биологический вид не способен адаптироваться к изменению пищевых факторов, он начинает терять свою внутреннюю устойчивость и неизбежно деградирует. Биологический вид способный к быстрой адаптации имеет возможность эволюционировать дальше.

К началу ХХI в. сложилась сложная ситуациязагрязненная атмосфера, гидросфера и литосфера, ставящие под угрозу существование живых организмов, загрязненные продукты питания, которые практически полностью вытеснили экологически чистые продукты, не прекращающиеся глобальные природные и техногенные катастрофы, прогрессирующие деградационные процессы в самом обществе и т. п. Все это определяет актуальность данной темы для мирового сообщества.

Целью данной работы является рассмотрение факторов, влияющих на экологическую безопасность пищи. Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1) рассмотрение биологических опасностей, связанных с пищей;

2) описание техногенных факторов, влияющих на качество продуктов питания;

3) выявление достоинств и недостатков генно-модифицированных продуктов;

4) рассмотрение содержания нитратов в пище, как вредных продуктов;

5) анализ проблемы радиоактивного загрязнения;

6) рассмотрение мер, принимаемых для обеспечения продовольственной безопасности России.

1. Биологические опасности, связанные с пищей

В настоящее время уровень питания населения далек от совершенства. Научно-технический прогресс затронул все сферы человеческой деятельности: и производство, и быт, и структуру питания.

Научно-технический прогресс сильно повлиял на сферу производства продуктов питания. Технологическая обработка продуктов, консервирование, рафинирование, длительное и неправильное хранение резко снизили содержание в пище витаминов, макрои микроэлементов, пищевых волокон и биологически активных веществ, что привело к распространению заболеваний, непосредственно связанных с неправильным питанием. Нарушение пищевого статуса неминуемо ведет к ухудшению здоровья и как следствие — к развитию заболеваний.

Выходом из создавшейся ситуации является:

— Во-первых, развитие научных исследований в области питания, на более «тонких» уровнях — клеточном, генном. Сегодня активно развивается индивидуальная диетотерапия. В клинике Института питания для каждого пациента составляются нутриметаболограммы — реальные «картинки» превращений и обмена веществ и энергии, поступающих с пищей.

— Во-вторых, научная стратегия производства пищи. В ее основе — изыскание новых ресурсов, обеспечивающих оптимальное для организма человека соотношение химических компонентов пищи и в первую очередь поиск новых источников белка и витаминов. Например, растение, содержащее полноценный белок, который по набору аминокислот не уступает животному — соя. Продукты из нее, помимо восполнения белкового дефицита, обогащают рацион различными необходимыми компонентами, в частности изо-флавонами. Кроме того, весьма актуальны вопросы селекции наиболее продуктивных видов рыб и морепродуктов, организации специализированных подводных хозяйств, позволяющих полноценно использовать пищевые ресурсы Мирового океана.

Другое решение продовольственной проблемы — химический синтез пищевых продуктов и их компонентов (производство витаминных препаратов). Очень перспективен уже применяемый способ производства пищи с заданным химическим составом, путем обогащения ее в процессе технологической обработки.

В последние годы привлекает внимание возможность использования микроорганизмов в качестве отдельных компонентов пищевых продуктов. Микроорганизмы — живые существа, развивающиеся в тесном взаимодействии с окружающей средой и состоящие из тех же химических веществ, что и растения, животные и человек. Но скорость их роста в тысячу раз превышает рост сельскохозяйственных животных и в 500 раз — растений. Есть еще одно очень важное обстоятельство: можно направленно генетически предопределять их химический состав.

Пища XXI века будет включать традиционные (натуральные) продукты, натуральные продукты модифицированного (заданного) химического состава, генетически модифицированные натуральные продукты и биологически активные добавки.

В рейтинге рисков, связанных с пищей, наибольшую опасность представляют природные токсины — бактериальные токсины, фикотоксины (токсины водорослей), некоторые фитотоксины и микотоксины. Затем прионы, вирусы, простейшие, животные токсины, биологически активные вещества. К слову сказать, антропогенные химические загрязнители и пищевые добавки только замыкают этот ряд.

Микотоксины афлатоксин В1 и охратоксин, А — канцерогены и поступают в организм в дозах, сопоставимых с установленными нормами (или даже превышающих нормы). Поступающие с пищей остаточные количества, например, хлорорганических пестицидов, составляют лишь десятые и тысячные доли процента от этих норм.

Первостепенное значение представляют бактерии и их токсины — это причина большинства острых и хронических пищевых интоксикаций, токсикоинфекций. Наиболее часто регистрируются пищевые отравления, связанные с поражением пищевых продуктов (салаты, молочные продукты, ветчинные и мясные изделия) стафилококковыми энтеротоксинами: 27−45%. Отдельные штаммы могут вызывать даже шок. Механизм их действия до конца неясен — возможно, связан с влиянием на нервные окончания в кишечнике.

Не утратил своей актуальности и ботулизм. Эти микроорганизмы поражают недостаточно обработанные рыбные, мясные продукты, фруктовые, овощные и грибные консервы. В последние годы ботулизм встречается довольно часто (в стране 500−600 пострадавших ежегодно). При этом летальность достигает 7−9%. К токсинообразующим микроорганизмам, ответственным за пищевые отравления у человека, относятся также шигатоксин, тлистериолизин и др.

2. Влияние техногенных факторов на качество продуктов питания

С точки зрения экологии и гигиены питания жизнь современного человека характеризуется нарастающим влиянием техногенных факторов, к которым можно отнести:

1) химические вещества — токсичные вещества неорганической и органической природы, поступающие с пищей, водой, вдыхаемым воздухом и т. д.;

2) вещества биологической природы микотоксины — токсичные продукты жизнедеятельности микроскопических плесневых грибов;

3) экзотоксины — токсин, выделяемый клеткой в окружающую среду и другие биологически активные вещества;

4) физические факторы — радиоактивное излучение, волновые воздействия и т. п.

Все эти вещества и физические факторы оказывают модулирующее влияние на структуру химических компонентов клеток человека (белков, нуклеиновых кислот, липидов), на основные свойства биомембран — проницаемость, текучесть, латеральный и трансмембранный перенос.

Другим уровнем воздействия экологических факторов являются изменения в параметрах жизнедеятельности живых клеток, в первую очередь — нарушения и повреждения на уровне регуляции ферментных систем основных процессов жизнедеятельности всех типов клеток. Здесь важную роль играют белки.

Третий уровень воздействия — это влияние на функционирование физиологических систем организма, включая процессы нейрогуморальной регуляции (регулирующее и координирующее влияние нервной системы и содержащихся в крови, лимфе и тканевой жидкости биологически активных веществ на процессы жизнедеятельности организма человека и животных; такая регуляция чрезвычайно важна для поддержания относительного постоянства состава и свойств внутренней среды организма, а также для приспособления организма к меняющимся условиям существования) и адаптации организма человека к физическим и биологическим факторам среды.

Четвертым, наиболее ярким выражением неблагоприятного воздействия экологических факторов на организм животных и человека является такой показатель, как продолжительность жизни, а также частота врожденных и приобретенных патологий, включая энзимопатии и иммунодефициты.

Белок играет исключительную, если не ведущую роль среди пищевых веществ (нутриентов) для жизнедеятельности человека и животных. В основном эта роль реализуется за счет аминокислот — главного пластического материала для построения белков организма, а также клеточных и субклеточных мембран. То же положение справедливо для некоторых жирных кислот и (в значительно меньшей степени) для некоторых простых углеводов.

При рассмотрении роли пищевых веществ в организме животных и человека традиционно принято выделять их пластическую и энергетическую функции. Этот подход необходим для обоснования потребностей человека и животных в энергии и пищевых веществах, включая обоснование физиологических потребностей в макрои микронутриентах. К ним относятся аминокислоты, липиды и углеводы, а также минеральные вещества, витамины и микроэлементы. Уровень энергетического обмена организма является основной опорной точкой, критерием для определения потребности в тех или иных пластических веществах.

3. Генно — модифицированные продукты

Принцип создания трансгенных растений и животных схожи. И в том, и в другом случае в ДНК искусственно вносятся чужеродные последовательности, которые встраивают, интегрируют генетическую информацию вида.

Основные объекты генной инженерии в растительном мире: соя, кукуруза, картофель, хлопчатник, сахарная свекла. При этом вырабатывается повышенная резистентность к колорадскому жуку, к вирусам, защита от насекомых, от разнообразных бурильщиков, сосальщиков, обеспечивает отсутствие повышенных остаточных количеств пестицидов. За последние 5 лет в мире земельные площади, используемые под трансгенные растения, увеличились с 8 млн. га до 46 млн. га.

Ни одна новая технология не была объектом такого пристального внимания ученых всего мира. Все это обусловлено тем, что мнения ученых о безопасности генетически модифицированных источников питания расходятся. Нет ни одного научного факта против использования трансгенных продуктов. В тоже время некоторые специалисты считают, что существует риск выпуска нестабильного вида растений, передача заданных свойств сорнякам, влияние на биоразнообразие планеты, и главное — потенциальная опасность для биологических объектов, для здоровья человека путем переноса встроенного гена в микрофлору кишечника или образование из модифицированных белков под воздействием нормальных ферментов, так называемых минорных компонентов, способных оказывать негативное влияние.

Трансгенными могут называться те виды растений, в которых успешно функционирует ген (или гены) пересаженные из других видов растений или животных. Делается это для того, чтобы растение-реципиент получило новые удобные для человека свойства, повышенную устойчивость к вирусам, к гербицидам, к вредителям и болезням растений. Пищевые продукты, полученные из таких генноизмененных культур, могут иметь улучшенные вкусовые качества, лучше выглядеть и дольше храниться. Также часто такие растения дают более богатый и стабильный урожай (возможно повышение урожайности на 40−50%), чем их природные аналоги.

Ниже приведены примеры из американской практики: чтобы помидоры и клубника были морозоустойчивее, им «вживляют» гены северных рыб; чтобы кукурузу не пожирали вредители, ей могут «привить» очень активный ген, полученный из яда змеи; чтобы скот быстрее набирал вес, ему вкалывают измененный гормон роста (но при этом молоко наполняется гормонами, вызывающими рак); чтобы соя не боялась гербицидов, в нее внедряют гены петунии, а также некоторых бактерий и вирусов. Соя — один из основных компонентов многих кормов для скота и почти 60% продуктов питания. В России, как и во многих странах Европы, генетически измененные сельхозкультуры (в мире их создано больше 30-ти видов) пока не распространяются такими бешеными темпами, как в США, где официально закреплена идентичность «натуральных» и «трансгенных» продуктов питания.

На данный момент в России зарегистрировано множество видов продуктов из модифицированной сои, среди которых: фитосыр, смеси функциональные, сухие заменители молока, мороженое «Сойка-1», 32 наименования концентратов соевого белка, 7 видов соевой муки, модифицированные бобы сои, 8 видов соевых белковых продуктов, 4 наименования соевых питательных напитков, крупка соевая обезжиренная, комплексные пищевые добавки в ассортименте и специальные продукты для спортсменов, тоже в немалом количестве. Надзор за генетически модифицированными продуктами осуществляется Научно-исследовательским институтом питания РАМН и также учреждениями-соисполнителями: Институтом вакцин и сывороток им. И. И. Мечникова РАМН, Московским научно-исследовательским институтом гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана Минздрава России.

Решение проблемы быстрорастущего потребления сельскохозяйственных продуктов на фоне снижения площади посевных земель, возможно с помощью технологий получения трансгенных растений, направленных на эффективную защиту сельскохозяйственных культур и увеличение урожайности.

Получение трансгенных растений является на данный момент одной из перспективных и наиболее развивающихся направлений агропроизводства. Существуют проблемы, которые не могут быть решены такими традиционными направлениями как селекция, кроме того, что на подобные разработки требуются годы, а иногда и десятилетия. Создание трансгенных растений, обладающих нужными свойствами, требует гораздо меньшего времени и позволяет получать растения с заданными хозяйственно ценными признаками, а также обладающих свойствами, не имеющими аналогов в природе. Примером последнего могут служить полученные методами генной инженерии сорта растений, обладающих повышенной устойчивостью к засухе.

Создание трансгенных растений в настоящее время развиваются по следующим направлениям:

1) Получение сортов сельскохозяйственных культур с более высокой урожайностью.

2) Получение сельскохозяйственных культур, дающих несколько урожаев в год (например, в России существуют ремонтантные сорта клубники, дающие два урожая за лето).

3) Создание сортов сельскохозяйственных культур, токсичных для некоторых видов вредителей (например, в России ведутся разработки, направленные на получение сортов картофеля, листья которого являются остро токсичными для колорадского жука и его личинок).

4) Создание сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к неблагоприятным климатическим условиям (например, были получены устойчивые к засухе трансгенные растения, имеющие в своем геноме ген скорпиона).

5) Создание сортов растений, способных синтезировать некоторые белки животного происхождения (например, в Китае получен сорт табака, синтезирующий лактоферрин человека).

Таким образом, создание трансгенных растений позволяет решить целый комплекс проблем, как агротехнических и продовольственных, так и технологических, фармакологических и т. д. Сейчас практически не осталось пестицидов и других видов ядохимикатов, которые нарушали бы естественный баланс в локальных экосистемах и наносили бы невосполнимый ущерб окружающей среде.

Создать генетически измененное растение на данном этапе развития науки для генных инженеров не составляет большого труда.

Существует несколько достаточно широко распространенных методов для внедрения чужеродной ДНК в геном растения.

Самый распространенный способ внедрения чужих генов в наследственный аппарат растений — с помощью болезнетворной для растений бактерии Agrobacterium tumefaciens. Эта бактерия умеет встраивать в хромосомы заражаемого растения часть своей ДНК, которая заставляет растение усилить производство гормонов, и в результате некоторые клетки бурно делятся, возникает опухоль. В опухоли бактерия находит для себя отличную питательную среду и размножается. Для генной инженерии специально выведен штамм агробактерии, лишенный способности вызывать опухоли, но сохранивший возможность вносить свою ДНК в растительную клетку.

Нужный ген «вклеивают» с помощью рестриктаз в кольцевую молекулу ДНК бактерии, так называемую плазмиду. Эта же плазмида несет ген устойчивости к антибиотику. Лишь очень небольшая доля таких операций оказывается успешной. Те бактериальные клетки, которые примут в свой генетический аппарат «прооперированные» плазмиды, получат кроме нового полезного гена устойчивость к антибиотику. Их легко будет выявить, полив культуру бактерий антибиотиком, — все прочие клетки погибнут, а удачно получившие нужную плазмиду размножатся. Теперь этими бактериями заражают клетки, взятые, например, из листа растения. Опять приходится провести отбор на устойчивость к антибиотику: выживут лишь те клетки, которые приобрели эту устойчивость от плазмид агробактерии, а значит, получили и нужный ген.

Генетически модифицированные продукты стали одним из достижений биологии ХХ в. Но вопрос о безопасности таких продуктов для человека до сих пор остается открытым. Проблема генетически — модифицированных продуктов актуальна, поскольку в ней экономические интересы многих стран приходят в противоречие с основными правами человека.

Большинство людей не знают о генетически — модифицированных продуктах и возможных последствиях их использования. Раньше люди боялись стихийных бедствий, войн, теперь становится опасно есть мясо и овощи. Чем выше технология, тем выше риск. Людям следует постоянно помнить о том, что всякая технология имеет очевидные плюсы и неизвестные минусы.

4. Нитраты в продуктах питания

4.1 Нитраты, пестициды и болезни людей

пища генный модифицированный радиоактивный Нитраты — это соли азотной кислоты, которые накапливаются в продуктах и воде при избыточном содержании в почве азотных удобрений.

Исследователями США, Германии, Чехословакии, России установлено, что нитраты и нитриты вызывают у человека метгемоглобинемию, рак желудка, отрицательно влияют на нервную и сердечно-сосудистую системы, на развитие эмбрионов. Метгемоглобинемия — это кислородное голодание (гипоксия), вызванное переходом гемоглобина крови в метгемоглобин, не способный переносить кислород. Метгемоглобин образуется при поступлении нитритов в кровь. При содержании метгемоглобина в крови около 15% появляется вялость, сонливость, при содержании более 50% наступает смерть, похожая на смерть от удушья.

Отравления происходили при употреблении воды и продуктов растительного и животного происхождения с высоким содержанием нитратов или нитритов. Источником отравления был сок, который пили через 1−2 суток после приготовления. В 1 л сока накапливалось до 770 мг нитритов.

Если матери употребляют высоконитратные овощи, нитраты попадают в грудное молоко: молочная железа не является барьером для нитратов. В организме матери существует механизм защиты от нитратов, но возможности его ограниченны. Если мать употребляет продукты с высоким содержанием нитратов (капуста, морковь, огурцы, кабачки, укроп, шпинат), то они неизбежно попадают в грудное молоко. Противонитратные механизмы у ребенка формируются только к одному году.

Для взрослого человека смертельная доза нитратов составляет от 8 до 14 г, острые отравления наступают при приеме от 1 до 4 г нитратов. Если до 60-х годов главной опасностью неумеренного использования нитратных удобрений считалась метгемоглобинемия, то сейчас большинство исследователей считают главной опасностью рак, в первую очередь рак желудочно-кишечного тракта. В присутствии нитритов канцерогенные нитрозамиды и нитрозамины могут синтезироваться практически из любых продуктов как в желудке, так и в кишечнике.

У детей, пьющих воду с высоким содержанием нитратов, наблюдается тенденция к увеличению роста и массы при уменьшении окружности грудной клетки, мышечной силы кистей рук и жизненной емкости легких. Обнаруженные нарушения соотношений свидетельствуют о дисгармонии физического развития детей. Причиной этих нарушений следует считать длительную интоксикацию нитратами.

Взрослые болеют меньше, чем дети, но всеми болезнями. Из заболевании органов дыхания преобладает хронический бронхит, органов кровообращения — артериальная гипертония, причем чем моложе обследуемые, тем выше процент заболеваемости.

4.2. Нитраты как социально — экологическая проблема

Среди регионов, в которых производится продукция с содержанием нитратов выше предельно допустимых количеств более 30% ее общего объема, следует выделить: республики Прибалтики, Ленинградскую и Московскую области, Молдавию, Украину, республики Средней Азии, отдельные области Белоруссии. За последние два десятка лет «география» загрязнения нитратами продукции существенно расширилась.

Однако сельскохозяйственной продукции без нитратов не бывает, поскольку они являются основным источником азота в питании растении. Поэтому для получения не только высоких, но и высококачественных урожаев необходимо вносить в почву минеральные и органические азотные удобрения. Потребность же растений в азоте определяется многими факторами: видом культуры, сортами, погодными условиями; свойствами почвы и количеством ранее применявшихся удобрений.

Проблемы нитратов в сельскохозяйственной продукции тесно связаны с крайне низкой культурой земледелия как на совхозных полях, так и на приусадебных участках. Неоправданное применение высоких и сверхвысоких доз азотных удобрений ведет к тому, что избыток азота в почве поступает в растения, где он накапливается в больших количествах. Кроме того, азотные удобрения способствуют минерализации органического вещества почвы и как следствие усилению нитрификации и соответственно поступлению нитратов из самой почвы.

Проблема избыточного накопления нитратов в продукции сложна, многообразна, она затрагивает различные стороны жизни человека. Причинами, вызывающими чрезмерное содержание нитратов в урожае сельскохозяйственных культур, сырье и продукции, являются следующие: дефицит понимания сегодняшней ситуации, который уже привел к порогу преступной беспечности и применению необоснованно высоких доз азотных удобрений, неудовлетворительное качество азотных удобрений и сельскохозяйственных машин, с помощью которых их вносят; неравномерное распределение азотных удобрений по поверхности поля при их внесении; чрезмерное увлечение поздними подкормками сельскохозяйственных культур азотом; нарушение сбалансированности соотношения между азотом и другими элементами питания (в первую очередь фосфором и калием); низкий уровень культуры земледелия и технологической дисциплины при выполнении работ; недопустимое пренебрежение к введению научно обоснованных севооборотов на огромных посевных площадях и преобладание монокультуры; низкий уровень знаний ведущих специалистов в хозяйствах; отсутствие сортовой политики при выведении и выращивании сортов с низким уровнем нитратов в урожае (отсутствие подлинного хозрасчета и должного экономического анализа деятельности хозяйств); отсутствие должного эффективного контроля как за ходом выполняемых работ, так и за качеством конечного продукта — за содержанием нитратов и других веществ; слабая эффективность внедрения научных разработок в практику получения высококачественного урожая.

В связи с интенсивным применением химических средств и препаратов в технологии выращивания культур уже давно назрела необходимость решения проблемы строжайшего контроля состава продуктов питания. Это касается и остатков пестицидов, тяжелых металлов, нитрозаминов и других веществ, которые могут оказывать и зачастую оказывают негативное влияние на здоровье человека.

В то же время хозяйства продолжают выпускать продукцию, в 25- 70% которой содержание нитратов значительно выше нормативов. Результаты исследований показывают, что проблема нитратов стала еще острее, и поэтому откладывание ее решения несет больший вред здоровью населения и затраты потребуются для ее преодоления в будущем.

Особую тревогу вызывает применение бесподстилочного навоза под овощи. Жидкая фракция навоза легко нитрофицируется в почве под действием микроорганизмов, поэтому растения легко накапливают избыточное количество нитратов. В связи с этим использование бесподстилочного навоза при выращивании овощных культур опасно, применять его можно только после компостирования с соломой или торфом и вносить в почву только осенью.

Содержание нитратов различно не только в отдельных культурах, но и в сортах. Эти различия достигают 5−10 раз из-за разной способности поглощать (усваивать) нитраты из почвы, более или менее эффективно их использовать для синтеза органических веществ. Уже известны сорта многих культур, содержащих минимальные количества нитратов. Зная особенности каждого сорта, можно существенно влиять на качество получаемого урожая. В связи с этим необходима сортовая политика как в плане получения новых сортов овощных культур, так и в плане сортовой агротехники выращивания с целью получения урожая с низким уровнем нитратов.

Очень часто средства массовой информации пишут о том, что нитраты якобы ухудшают сохранность овощей. На самом же деле исследованиями установлено, что нитраты не оказывают никакого влияния на сохранность продукции. Другое дело, как ведут себя нитраты при хранении урожая. Установлено, что при хранении количество нитратов к марту в картофеле снижается в 4 раза, в свекле столовой — в 1,5, в моркови — в 3, в капусте — в 3 раза. Качество продукции при хранении несколько ухудшается вследствие снижения содержания белков, витаминов, углеводов и повышения содержания органических кислот.

Важно особо отметить необходимость выращивания безнитратных овощей и фруктов и создания специализированных хранилищ для обеспечения детских садов и школ, больниц и родильных домов качественной продукцией.

Из организационных мероприятий очень важным является проведение углубленного анализа всех районов страны, широкого мониторинга загрязнения сельскохозяйственной продукции, в которых было бы отмечено превышение допустимых норм нитратов, и составление карты неблагополучия продукции, как это сделано, например, в Эстонии. Это необходимо для того, чтобы выделить «зоны особого внимания».

Существенно важным в решении проблемы нитратов является определение источников загрязнения нитратами, их устранение и введение постоянного строгого контроля на всех этапах производства, переработки, хранения и потребления продуктов питания. Хорошо налаженная система контроля за количеством нитратов в пищевых продуктах необходима для того, чтобы оградить население района от употребления в пищу продуктов с недопустимо высоким уровнем содержания нитратов. К сожалению, в некоторых районах отсутствует четко налаженная систему контроля за количеством нитратов в производимой в совхозах и на приусадебных участках продукции, а также продуктов, поступающих из других регионов страны. Поэтому необходим повсеместный контроль еще и для того, чтобы не тратить огромные средства на перевозку негодной для употребления продукции.

В недалеком будущем необходимо иметь контрольные средства в каждом овощном магазине, на каждом рынке, с тем чтобы допускать к продаже продукцию только с низким содержанием нитратов.

В настоящее время сложилась парадоксальная ситуация. Самая ранняя продукция (зеленые овощи, лук, редис, огурцы) стоят всегда дороже, хотя в ней содержится в 3−5 раз нитратов больше, чем в более поздней. То же самое происходит с овощами, выращенными в парниках и теплицах. Хорошо известно, что овощи, выращенные в закрытом грунте, содержат в 3−4 раза больше нитратов, чем те же овощи, выращенные в поле. Овощи закрытого грунта хуже и по другим качественным показателям.

Таким образом, проблема нитратов в продуктах питания носит как экологический, так и социальный характер. Задача же состоит в том, чтобы в ближайшее время заложить основы для получения продукции с минимальным уровнем нитратов, что явится реальной основой для улучшения здоровья населения нашей страны.

4.3 Содержание нитратов в продуктах питания

Образованию нитратов и нитритов в процессе хранения продукции способствуют различные виды микроорганизмов. Из девяти видов микроорганизмов, выделенных на листьях шпината, часть обладала нитратвосстанавливающей способностью, среди которых наибольшую активность проявили представители Hafnia и Aerobaсter aerogenes. Чем выше содержание нитратов в убранном урожае, тем больше нитритов образуется в ходе хранения. Риск образования нитритов в продукции возрастает при повышении температуры хранения с 10 до 35 °C. недостаточной аэрации складированной продукции, сильной загрязненности листовых овощей и корнеплодов, наличии механических повреждений продукции, оттаивании свежезамороженных овощей в течение длительного времени при комнатной температуре.

При оптимальных условиях хранения количество нитратов в корнеплодах уменьшилось в варианте без удобрений в 2 раза, тогда как в варианте с дозой азота 480 кг/га в 1,3 раза; у моркови в варианте без удобрений практически не изменилось, а в варианте с дозой азота 480 кг/га — в 2,2 раза. В процессе хранения лука содержание нитратов в луковицах практически не менялось.

Хранение свежих овощей при низкой температуре предотвращает образование нитритов. В глубоко замороженных овощах накопления нитратного азота не происходит. Однако размораживание шпината при комнатной температуре в течение 39 часов привело к образованию нитритов в продукции. Хранение загрязненных почвой и поврежденных листовых овощей при температуре выше 5° ускоряло образование нитратов в тканях вследствие проникновения нитратредуцирующих микроорганизмов. В процессе хранения овощей и картофеля при оптимальных условиях влажности и температуры количество нитратов во всех видах продукции снижалось. Наиболее заметно их количество падало в период февраль-март у капусты и свеклы столовой, несколько в меньших размерах — у моркови и картофеля. При хранении картофеля на складе с усиленной вентиляцией через 3 месяца сохранялось 85%. а через 6 месяцев — 30% нитратов от исходного уровня. В корнеплодах моркови 70 и 44% соответственно. Оптимальные условия (температура и влажность) хранения обеспечивали снижение уровня нитратов в овощеводческой продукции через 8 месяцев на 50%. Таким образом, степень снижения количества нитратов при хранении зависит от вида продукции, исходного содержания их, режимов хранения и прочих условий.

Овощеводческая продукция используется в пищу человеком как в свежем, так и в переработанном виде. В зависимости от режимов и видов технологической переработки меняется уровень содержания нитратного азота в конечном продукте. Как правило, количество нитратов в продукте в процессе переработки снижается, но при этом следует соблюдать режимы переработки. Предварительная подготовка продукции (очистка, мойка, сушка) снижает количество нитратов в продуктах питания на 3−25%. В процессе переработки продукции происходит быстрое разрушение ферментов и гибель микроорганизмов, что останавливает дальнейшее прекращение нитрата в нитрит.

В зависимости от способа дальнейшего приготовления пищи количество нитратов снижается неодинаково. При варке картофеля в воде уровень нитратного азота падает на 40−80%. на пару — на 30−70%. при жарений в растительном масле — на 15%, во фритюре — на 60%. При предварительном замачивании картофеля в 1%-ном растворе хлористого калия и 1%-ном аскорбиновой кислоты и дальнейшем жарений во фритюре степень нитратов падает на 90%. В отварной моркови количество нитратного азота снижается в 2 раза. В отварной свекле количество нитратов оставалось таким же, как и в сырых корнеплодах. Согласно другим сведениям степень снижения уровня нитратного азота в свекле в процессе варки определялась размером корнеплода.

Наибольшее количество нитратов теряла в процессе варки капуста. почти 60% от исходного уровня, морковь, свекла и картофель неочищенный теряют примерно одинаковое их количество (17−20%). Очистка клубней картофеля привела к резкому (более чем в 2 раза) увеличению потерь нитратов, т. е. кожица клубней является определенным барьером для перехода нитратов в воду.

В плодах соленых томатов количество нитратного азота возрастает в 1,4−1,8 раза. При этом в рассоле в 2,2−2,8 раза больше, чем в исходных свежих плодах, которое обусловлено применением приправы зеленых овощей (укроп, петрушка, чеснок), содержащих повышенное количество нитратов.

В первые дни количество нитратов в плодах огурцов более эффективно снижается при консервировании. Однако на 30-е сутки эффект от засолки и консервирования оказывается примерно равным, количество нитратов составляет свыше 30% от исходного уровня в продукции. При хранении консервированных огурцов в течение 4−5 месяцев содержание нитратов снижается в 5−6 раз. При квашении капусты содержание нитратов на 5-е сутки снижается в 2,1 раза по сравнению с исходным количеством в свежей капусте. В течение 2 последующих суток уровень нитратов в квашеной капусте практически не меняется.

В томатном соке, подвергающемся термической обработке, количество нитратов уменьшается в 2 раза. При 57%-ном выходе сока моркови и 80%-ном выходе сока из столовой свеклы значительная часть нитратов переходит в жидкую фазу, хотя их количество в соке зависит от вида продукции. Так, в морковный сок из корнеплодов перешло 44% нитратного азота от общего количества их в сырье. У свеклы почти 80% их также переходит в сок. При производстве сухих вин нитраты переходят в сок. Полученные вина могут содержать от 1 до 47,8 мг/л нитратного азота. Известно, что концентрация нитратов выше 8 мг/л существенно сказывается на вкусовых качествах продукта, он приобретает вяжущий, кисловато-соленый вкус.

Свежеприготовленные соки могут стать опасными для здоровья, если длительное время не подвергаются дальнейшей обработке вследствие быстрого перехода нитратов в нитриты. При хранении свекольного сока в течение суток при 37 °C количество нитритов возросло от нулевого содержания до 296 мг/л, при комнатной температуре — до 188 мг/л, а в холодильнике — до 26 мг/л. В процессе сушки продукта или упаривания жидкости зачастую происходит увеличение количества нитратов.

С продуктами животного происхождения в организм человека, как правило, поступает незначительное количество нитратов. Тем не менее накопление нитратного азота в них обусловлено, по всей видимости, с одной стороны, использованием животными кормов с высоким уровнем нитратов, а с другой — поступлением их в продукты в процессе технологической переработки.

Нормальное количество нитратов в мышцах жвачных животных — 0,5−1,0 мг/100 г. в крови — 2−3 мг. Однако, поступление нитратов с кормами может вызвать увеличение их содержания в крови и тканях на 200- 300%. При скармливании животным травы с высоким уровнем нитратов (0,325%), накопившихся под действием высоких доз азота (480 кг/га), их содержание в мясе крупного рогатого скота возрастало с 0,07 до 0,16%. Количество нитратов в молоке также зависит от качества кормов. Несмотря на то что в молоке присутствует незначительное количество нитратов, тем не менее скармливание коровам травы с высоким уровнем нитратного азота может повысить их содержание в 2−3 раза. Содержание нитратов в молоке может расти при его прогревании в процессе технологической переработки. Содержание нитратов в молоке дойных коров колеблется в течение суток. Наибольшее их количество содержится в молоке в утренние часы (14−56 мг/л), наименьшее — в середине дня (7−12 мг/л), к вечеру содержание нитратов в молоке несколько (в 1,2−4 раза) возрастает по сравнению с их количеством днем. Подобные колебания, по-видимому, тесно связаны с содержанием нитратов в корме (силос, кормовая свекла).

Содержание нитратов невелико в рыбе и в свежезамороженных продуктах. В процессе переработки рыбы (горячее копчение) часть нитратов переходит в нитриды. Уровень нитратов в колбасных изделиях выше, чем в исходных продуктах, вследствие добавления нитратных солей в ходе изготовления колбас. Нитратные соли используются для придания соответствующей окраски получаемым продуктам. В ряде зарубежных стран соли азотной кислоты используются в качестве консервантов.

5. Радиоактивное загрязнение

В Российском государственном медико-дозиметрическом ведомстве зафиксировано почти полмиллиона человек, подвергавшихся радиационному воздействию в результате катастрофы на ЧАЭС.

Растет число случаев рака щитовидной железы среди населения загрязнённых территорий. Причиной могло стать облучение щитовидной железы детей и взрослых вследствие йодового удара. Который был наиболее интенсивный в Брянской, Орловской, Калужской и Тульской областях. Около 1000 человек подвергаются дополнительному облучению в дозах свыше 1 мЗв/ год.

Радиоактивному загрязнению после аварии в России подверглись 2.955.000 га сельскохозяйственных угодий, в том числе 171.000 га — с плотностью 15 Ки/км2 и выше.

Сокращения объёмов специальных агромероприятий в 1993;1994 годах вызвало повышения содержание радиоактивного цезия в растениеводческой продукции и кормах.

Наиболее гигиенически значимым на обследованных территориях, как уже отмечалось, является радиоцезий — долгоживущий РН, период полураспада, которого составляет 30 лет. Поскольку эффективный период полувыведения 137Cs равен в среднем 70 суткам, его содержание в организме практически полностью определяется поступления алиментарным путём и, следовательно, накопление данного изотопа зависит от уровня загрязнённости им продуктов питания.

Анализ результатов выявил определённую зависимость между содержанием в продуктах 137Cs, местом их производства и плотностью загрязнения территории. Большее количество радиоцезия обнаруживалось в продуктах питания, произведённых в частном секторе (мясо, молоко, овощи) и в дикорастущих плодах (ягоды, грибы), которое при высоких плотностях загрязнения нередко превышало установленные в 1988 году временные допустимые уровни (ВДУ — 88).

Биологические изменения, вызванные радиацией, могут носить как положительный (биопозитивный), так и отрицательный (бионегативный) характер. В химии пищевых продуктов, лекарственных препаратов и в сельском хозяйстве используют преимущественно бионегативные (но отчасти и биопозитивные) радиационные эффекты, которые нарушают жизнедеятельность микроорганизмов, тормозят процессы обмена веществ и размножения, а некоторых из них частично или полностью убивают. Мы говорим о пастеризации и стерилизации.

Для умерщвления микроорганизмов требуются много большие дозы радиации, чем для умерщвления крупных животных. Как правило, смертельная доза радиации тем выше, чем ниже ступень развития организмов. Доза радиации, необходимая для уничтожения микроорганизмов, зависит от их вида и от того, какой процент от общего числа зародышей требуется обезвредить. В целом вегетативные микроорганизмы гораздо чувствительнее к радиации, чем споры. Но в составе микроорганической флоры встречаются отдельные организмы как чувствительные к радиоактивному излучению, так и необычайно радиационно-стойкие. Обычно принимают, что доза, необходимая для стопроцентного истребления всех организмов, примерно в десять раз превышает дозу, которая убивает 99% всех микроорганизмов. Однако проблема состоит в том, что столь большие дозы нередко оказываются губительны и для самих пищевых и лекарственных продуктов, вызывая в них нежелательные цветовые, вкусовые и другие изменения.

Некоторые из побочных химических реакций, приводящих к такого рода изменениям, удается частично предотвратить, применяя специальные методы облучения. Например, продукты можно облучать при низких температурах или использовать в облучательных системах так называемые уловители свободных радикалов, принадлежащих наряду с ионами и возбужденными молекулами к весьма реактивным промежуточным продуктам радиационного воздействия. Можно также сочетать облучение с тепловой обработкой, при этом требуемая доза радиации снижается.

При помощи предварительного облучения продуктов дозой, равной приблизительно одной трети от стерилизационной, удается в ряде случаев вчетверо сократить время, необходимое для тепловой стерилизации. Проведенные эксперименты показали, что при очень больших дозах отдельные компоненты пищевых продуктов разлагаются. Радиационному разложению подвержены и витамины А, С, Е. Впрочем, снижение содержания витаминов характерно не только для радиационной, но и для других видов стерилизации.

Облучение может сопровождаться нежелательными изменениями вкуса и запаха. В этом отношении особенно чувствительны к радиации мясо, молоко и получаемые из них продукты. Однако все опасения относительно того, что при стерилизации облучением может теряться пищевая ценность продуктов и возникать токсичные или канцерогенные вещества, не имеют под собой почвы. До сего времени не обнаружено никаких специфических для радиации токсичных веществ, а продолжительные опыты, проводимые на животных и людях-добровольцах, показали, что подобные опасения необоснованны. Установлено также, что и питательные свойства продуктов при облучении ухудшаются во всяком случае не более, чем при обычной тепловой стерилизации.

Пищевые продукты, которые можно подвергать действию ионизирующей радиации, делятся на три группы.

К первой группе принадлежат продукты питания, наиболее подходящие для облучения стерилизующими дозами: морковь, фасоль, картофель, спаржа, зеленый горошек, томат-паста, свинина, цыплята, треска и другая морская рыба.

Во вторую группу входят продукты, в которых после облучения большими дозами наступают незначительные органолептические изменения. Сюда можно отнести капусту, шпинат, кукурузу, черешню, яблочный сок, ветчину, сосиски, телятину, баранину, хлеб.

Третья группа включает пищевые продукты, которые еще нуждаются в тщательном исследовании, поскольку в них под влиянием стерилизующих доз радиации происходят заметные органолептические изменения, и необходимо найти способы их устранения. В эту группу входят молоко, сыр, ягоды (садовые и лесные), арбузы и дыни, лимонный и апельсиновый соки, апельсины, бананы.

Приведенный перечень пищевых продуктов можно значительно расширить, если применять радиацию в сочетании с обычными методами консервирования.

Новый метод радиационного консервирования, так называемая терморадиация, пока еще находится в стадии исследований, но уже обещает внести существенный вклад в технологию сохранения пищевых запасов. Этот метод основан на совместном действии малых доз радиации и тепла; он обладает неоспоримыми преимуществами по сравнению как с чисто тепловой, так и радиационной стерилизацией. С одной стороны, стерилизация здесь достигается без высоких температур и давлений. При этом отпадают проблемы, связанные с резервуарами высокого давления (автоклавами), применение которых приводит к снижению качества продуктов. С другой стороны, при сочетании радиации с теплом для полной стерилизации достаточно лишь небольшой дозы облучения. Таким путем можно обрабатывать продукты, которые не поддаются стерилизации теплом. Кроме того, терморадиационные консервы можно приготовлять в такой таре, которая не выдержала бы тепловой стерилизации.

Поскольку в процессе облучения температура продуктов повышается лишь незначительно, такой метод можно считать «холодным процессом». При использовании его внешний вид, вкус, запах и цвет продуктов изменяются минимально, и потребителю трудно или даже невозможно отличить консервированный облучением продукт от свежеприготовленного.

По мере завершения лабораторных и полупромышленных испытаний возможности применения облучения как метода сохранения пищевых продуктов все более расширяются. Установлено, что снижение температуры продуктов перед облучением до -30 °С позволяет приготовлять стерильные и более стойкие продукты, имеющие лучший запах, цвет, консистенцию и почти лишенные каких-либо привкусов. Специалисты разработали методы облучения малыми дозами, предназначенные для обработки мяса, овощей, фруктов, зерна и пряностей, которые удлиняют срок их хранения, регулируют время дозревания, усиливают дезинсекцию, препятствуют прорастанию и появлению плесени.

Как показывают теоретические расчеты и микробиологические эксперименты, при массовой стерилизации продуктов метод терморадиации может оказаться весьма перспективным.

6. Продовольственная безопасность России

В России давно ведутся исследования по генной инженерии растений. Проблемами биотехнологий занимаются несколько научно-исследовательских институтов, в том числе Институт общей генетики РАН. С 2002 г. в нашей стране была создана методическая и инструментальная база, позволяющая проводить исследования на наличие ГМИ в пищевых продуктах (около 11 тыс. экспертиз в год), а в системе Госсанэпиднадзора подготовлены специалисты (сейчас таких центров 90), введена обязательная маркировка всей пищевой продукции, полученной из ГМИ.

«В соответствии с федеральными законами («О санитарно-эпидемиологическом благополучии населении» № 52-ФЗ от 30.03.99 г., «О качестве и безопасности пищевых продуктов» № 29-ФЗ от 02.01.2000 г., «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности» № 86-ФЗ от 05.07.96 г.) все пищевые продукты, впервые разрабатываемые и внедряемые для промышленного изготовления, а также впервые ввозимые и ранее не реализовывавшиеся на территории России, подлежат государственной регистрации.

Ключевой этап регистрации пищевой продукции, полученной из ГМИ, — проведение комплексной санитарно-эпидемиологической экспертизы, осуществляемой по трем направлениям: оценка медико-генетическая и медико-биологическая и оценка технологических параметров.

Медико-генетическая оценка (основанная на применении полимеразной цепной реакции — ПЦР) включает анализ вносимой последовательности генов, маркерных генов, промоторов, терминаторов, стабильности и уровня выраженности генов. Медико-биологическая оценка состоит из нескольких блоков исследований: композиционная эквивалентность, хроническая токсичность, специальные исследования (аллергенные свойства, влияние на иммунный статус, репродуктивную функцию, мутагенность, канцерогенность, нейрои генотоксичность). Технологическая оценка определяет органолептические и физико-химические свойства, а также влияние генетической модификации на технологические параметры продукции.

В настоящее время система оценки безопасности трансгенных продуктов, действующая в России, — одна из самых строгих в мире. Контроль проводится инструментально с использованием методов, основанных на количественном определении рекомбинантной ДНК или модифицированного белка.

Заключение

Если подвести итог всему вышесказанному, то можно сделать следующие выводы:

1) Технологическая обработка продуктов, консервирование, рафинирование, длительное и неправильное хранение резко снизили содержание в пище витаминов, макрои микроэлементов, пищевых волокон и биологически активных веществ, что привело к распространению заболеваний, непосредственно связанных с неправильным питанием.

2) Жизнь современного человека характеризуется нарастающим влиянием техногенных факторов, к которым можно отнести химические вещества-токсичные вещества неорганической и органической природы, вещества биологической природы микотоксины, экзотоксины — токсин, выделяемый клеткой в окружающую среду, физические факторы — радиоактивное излучение, волновые воздействия и т. п. Все эти вещества и физические факторы оказывают модулирующее влияние на структуру химических компонентов клеток человека, на основные свойства биомембран.

3) Создание трансгенных растений, требует гораздо меньшего времени и позволяет получать растения с заданными хозяйственно ценными признаками, а также обладающих свойствами, не имеющими аналогов в природе. Однако существует потенциальная опасность для здоровья человека — перенос встроенного гена в микрофлору кишечника или образование из модифицированных белков под воздействием нормальных ферментов минорных компонентов, способных оказывать негативное влияние.

4) Проблема избыточного накопления нитратов в продукции сложна, многообразна, она затрагивает различные стороны жизни человека. Причинами, вызывающими чрезмерное содержание нитратов являются неудовлетворительное качество азотных удобрений и сельскохозяйственных машин, с помощью которых их вносят, неравномерное распределение азотных удобрений по поверхности поля при их внесении и другие.

5) При очень больших дозах радиации отдельные компоненты пищевых продуктов разлагаются, особенно витамины А, С, Е. Облучение может сопровождаться нежелательными изменениями вкуса и запаха. В этом отношении особенно чувствительны к радиации мясо, молоко и получаемые из них продукты. Однако все опасения относительно того, что при облучении может теряться пищевая ценность продуктов и возникать токсичные или канцерогенные вещества, не имеют под собой почвы.