Экологические проблемы продовольствия и питания человека

Санкт-Петербургский Государственный  университет телекоммуникаций

им. проф. М.А.Бонч-Бруевича

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по экологии на тему:

«Экологические проблемы продовольствия и питания человека»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

Студентка группы МИ-08

Галкина В.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013 г.

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Проблема отрицательного влияния загрязнения окружающей среды на здоровье человека становится все более острой. Она переросла  национальные границы и стала  глобальной. Интенсивное развитие промышленности, химизация сельского хозяйства  приводят к тому, что в окружающей среде появляются в больших количествах  химические соединения, вредные для  организма человека. Вместе с тем  успехи науки позволяют регулировать содержание этих вредных веществ  и доводить их концентрацию до безопасных величин. Это касается как всей окружающей среды, так и отдельных пищевых  продуктов. Известно, что значительная часть чужеродных веществ поступает в организм человека с пищей. Наличие в пищевых продуктах загрязняющих веществ, не обладающих пищевой и биологической ценностью или токсичных, угрожает здоровью человека. Естественно, что эта проблема, касающаяся как традиционных, так и новых продуктов питания, стала особенно острой в настоящее время. Понятие «чужеродное вещество» стало центром, вокруг которого до сих пор разгораются дискуссии. Всемирная организация здравоохранения и другие международные организации вот уже около 40 лет усиленно занимаются этими проблемами, а органы здравоохранения многих государств пытаются их контролировать и внедрять сертификацию пищевых продуктов. Загрязняющие вещества могут попадать в пищу случайно в виде контаминантов-загрязнителей, а иногда их вводят специально в виде пищевых добавок, когда это, якобы, связано с технологической необходимостью. В пище загрязняющие вещества могут в определенных условиях стать причиной пищевой интоксикации, которая представляет собой опасность для здоровья человека. Химические вещества, которые попадают в продукты питания из окружающей нас среды, создают проблемы, решение которых является насущной необходимостью. В результате этого необходимо оценить биологическое значение угрозы этих веществ для здоровья человека и раскрыть ее связь с патологическими явлениями в организме человека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Понятие о «чужеродных  веществах» в пищевой цепи 
 
Чужеродные химические вещества (ЧХВ) включают соединения, которые по своему характеру и количеству не присущи натуральному продукту, но могут быть добавлены с целью совершенствования технологии, сохранения или улучшения качества продукта и его пищевых свойств. Они могут образоваться в продукте и в результате технологической обработки (нагревания, обжаривания, облучения и др.), и хранения, а также попасть в него или пищу вследствие загрязнения. Последний путь поступления в продукты питания «чужеродных веществ» чаще всего рассматривается в плане проблем, возникающих вследствие нарушения экологии нашей планеты, и фигурирует под общим названием «экологические проблемы питания человека». 
 
По данным зарубежных исследователей, из общего количества чужеродных химических веществ, проникающих из окружающей среды в организм людей, в зависимости от местных условий, 30— 80 % и более поступает с пищей. 
 
Спектр возможного неблагоприятного воздействия чужеродных химических веществ, поступающих в организм с пищей, очень широк. Они могут: влиять на пищеварение и усвоение пищевых веществ; понижать защитные силы организма; сенсибилизировать организм; оказывать общетоксическое действие; вызывать, эмбрио-токсический, тератогенный и канцерогенный эффекты; ускорять процессы старения; нарушать функцию воспроизводства. 
 
Для эффективной профилактики «химических болезней» алиментарного происхождения необходимо знать происхождение и основные пути поступления в продукты питания важнейших групп чужеродных химических веществ. 
 
Одним из возможных путей поступления чужеродных химических веществ в продукты питания является включение их в так называемую «пищевую цепь» (рис.1). 
 
«Пищевые цепи» представляют собой одну из основных форм взаимосвязи между различными организмами, каждый из которых пожирается другим видом. В этом случае происходит непрерывный ряд превращений веществ в последовательных звеньях «жертва — хищник».  
 
Наиболее простыми могут считаться цепи, при которых в растительные продукты — грибы, пряные растения (петрушку, укроп, сельдерей и т.д.), овощи и фрукты, зерновые культуры поступают загрязнители из почвы, в результате полива растений (из воды), при обработке растений пестицидами с целью борьбы с вредителями. 
 
Они фиксируются и, в ряде случаев, накапливаются в продуктах, затем вместе с пищей поступают в организм человека, приобретая возможность оказывать на него положительное или, чаще, неблагоприятное воздействие. 
 
 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
Рис.1. Варианты поступления «чужеродных  веществ» в организм человека 
 
Особенностью «пищевых цепей» является то, что в каждом последующем ее звене происходит кумуляция (накопление) загрязнителей в значительно большем количестве, чем в предыдущем звене. Так, по данным В.Эйхлера, применительно к препаратам ДДТ водоросли, при извлечении из воды, могут увеличивать (накапливать) концентрацию препарата в 3000 раз; в организме ракообразных эта концентрация увеличивается еще в 30 раз; в организме рыбы — в 10— 15 раз; а в жировой ткани чаек, питающихся этой рыбой, — в 400 раз. Конечно, степень накопления тех или иных загрязнений в звеньях «пищевой цепи» может отличаться весьма существенно в зависимости от вида загрязнений и характера звена цепи. Известно, например, что в грибах концентрация радиоактивных веществ может быть в 1000— 10000 раз выше, чем в почве. 
 
Таким образом, в пище, поступающей в организм человека, могут содержаться очень большие концентрации веществ, получивших название «чужеродных веществ» (табл. 1)

 
Вредное действие на организм могут оказать: 
 
1) продукты, содержащие пищевые добавки (красители, консерванты, антиокислители и др.) — неапробированные, неразрешенные или используемые в повышенных дозах

 
2) продукты или отдельные пищевые  вещества (белки, аминокислоты и  др.), полученные по новой технологии, в том числе путем химического  или микробиологического синтеза,  неапробированные или изготовленные с нарушением установленной технологии или из некондиционного сырья; 
 
3) остаточные количества пестицидов, которые могут содержаться в продуктах растениеводства или животноводства, полученных с использованием кормов или воды, загрязненных высокими концентрациями пестицидов или в связи с обработкой ядохимикатами животных; 
 
4) продукты растениеводства, полученные с использованием неапробированных, неразрешенных или нерационально применяемых удобрений или оросительных вод (минеральные удобрения и другие агрохимикаты, твердые и жидкие отходы промышленности и животноводства, коммунальные и другие сточные воды, осадки из очистных сооружений и др.); 
 
5) продукты животноводства и птицеводства, полученные с использованием неапробированных, неразрешенных или неправильно примененных кормовых добавок и консервантов (минеральные и непротеиновые азотистые добавки, стимуляторы роста — антибиотики, гормональные препараты и др.). К этой группе следует отнести загрязнение продуктов, связанное с ветеринарно-профилактическими и терапевтическими мероприятиями; 
 
6) токсиканты, мигрировавшие в продукты из «пищевого оборудования», посуды, инвентаря, тары, упаковок, упаковочных пленок при использовании неапробированных или неразрешенных пластмасс, полимерных, резиновых или других материалов; 
 
7) токсические вещества, образующиеся в пищевых продуктах (их называют примесями эндогенного происхождения) вследствие тепловой обработки, копчения, обжаривания, облучения ионизирующей радиацией, ферментной и других методов технологической кулинарной обработки (например, образование бенз(а)пирена и нитрозаминов при копчении и др.); 
 
8) пищевые продукты, содержащие токсические вещества, мигрировавшие из загрязненной окружающей среды: атмосферного воздуха, почвы, водоемов. Из этих веществ наибольшее значение имеют тяжелые металлы и другие химические элементы; персистентные хлорорганические соединения, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), нитрозамины и другие канцерогены, радионуклиды. В эту последнюю группу входит наибольшее количество чужеродных химических веществ.

 

Пищевые добавки 
 
Пищевые добавки вносят в продукты питания искусственно с целью повышения качества, увеличения сроков хранения или придания продуктам определенных свойств. В качестве консервантов используют диоксид серы, бензойную и сорбиновую кислоты, пероксид водорода, гексаметилентетрамин и др. В качестве антиокислителей в мировой практике широкое распространение получили синтетические соединения бутилоксианизола (БОА) и бутилокситолуола (БОТ). Этими веществами можно пропитывать упаковочный материал для жиров и большое количество изделий содержащих жиры. 
 
По заключению Объединенного комитета экспертов ФАО/ВОЗ, ежедневное совместное или раздельное поступление с пищей БОА, БОТ или третичного бутилгидрохинона (ТБГХ) в дозах, не превышающих 0,5 мг/кг массы тела, безвредно для человека. У нас в стране БОА и БОТ разрешены для раздельного добавления к жирам животного происхождения — топленым, кулинарным, кондитерским — в количестве не более 200 мг на 1 кг продукта при необходимости продолжительного (свыше 3 мес.) хранения. 
 
В качестве эмульгаторов используют моно- и диглицериды жирных кислот (Т-1) и продукт этерификации полиглицерина насыщенными жирными кислотами С₁₆ и С₁₈(Т-2). Их добавляют к продуктам питания в количествах, не превышающих 2000 мг/кг продукта. 
 
В виде стабилизатора для кондитерских изделий, в частности для мороженого, допущены агар, агароид (фурцералан), альгинат натрия. В колбасном производстве широко используются фосфат натрия, одно-, дву-, три- и четырехзамещенныйпирофосфорнокислый натрий. В качестве загустителей пищевых веществ, кроме агара, агароида, альгината натрия, используют целлюлозу, желатин, пектин, метилцеллюлозу. Они признаны относительно безвредными соединениями: ДСД этих веществ установлена в 30 мг/кг массы тела. 
 
В качестве вкусовых веществ можно рассматривать заменители сахара. У нас в стране сахарозаменители используют только для диетического питания. С этой целью применяют сорбит и ксилит. Разрешен к применению также сахарин. В ряде стран в виде подслащивающих веществ применяются цикламаты кальция и натрия. 
 
Солезаменители, как и сахарозаменители, применяются для диетического питания в качестве вкусовых веществ. Они относительно безвредны, ДСД их не установлена, а режим применения указан в рецептуре диетических блюд. 
 
Ароматизирующие вещества представляют собой многокомпонентные смеси: настои, сиропы, экстракты из натурального сырья, эфирные масла, синтетические соединения. Все ароматические вещества можно распределить на 3 категории: 1) экстракты из растений и животных (препараты); 2) эфирные масла растительного происхождения; 3) отдельные химические соединения, полученные или из простых природных соединений, или синтетическим путем. Ароматизаторы 3-й категории наиболее чистые. В группу ароматизирующих веществ внесены также коптильные жидкости — препараты для копчения рыб и мяса. 
 
Натуральные красители представляют собой смесь каротиноидов, антоцианов, флавоноидов, хлорофилла и других, т. е. натуральных компонентов растений, наделенных пигментами, и только донник — порошок растения. Все натуральные красители могут применяться для окрашивания пищевых продуктов. Донник и шафран обладают не только окрашивающими свойствами, но и ароматизирующими. 
 
Среди синтетических красителей практически нет безвредных веществ. Это — азо- и нитросоединения, дифенилметановые соединения, хиноны, хинолины, пиразолоны, ксантены и др. Синтетические красители не отличаются острой токсичностью, но многие из них являются канцерогенами, мутагенами, аллергенами. 
 
Определенное место в совершенствовании технологических приемов отводится удешевлению, ускорению процессов переработки продовольственного сырья, что достигается с помощью ферментных препаратов. Ферменты, добавляемые к продуктам питания, позволяют ускорить тестообразование, созревание мяса и рыбы, выход сока из плодов и овощей, брожение крахмала и другие процессы. Ферментные препараты в настоящее время широко применяются при производстве пива, спирта, сока, консервов, в хлебопекарной, рыбо- и мясоперерабатывающей промышленности. Потребность в ферментных препаратах привела к развитию соответствующей отрасли микробиологического синтеза. 
 
Большинство ферментных препаратов представляют собой не очищенные биологические вещества, а комплексы жизнедеятельности микроорганизмов с питательной средой продуктов и преимущественным содержанием определенных ферментов. Тщательная очистка ферментных препаратов увеличивает их стоимость, снижая экономический эффект применения. Иногда при этом уменьшается технологическая активность препаратов. 
 
Бактериальные препараты менее опасны, чем препараты, полученные из микроскопических грибов, актиномицетов, плесени.  
 
Металлы и микроэлементы 
 
Данные химические вещества (ХВ) наиболее часто попадают в продукты питания из окружающей среды. Они могут поступать не только с пищей, но и с вдыхаемым воздухом и питьевой водой, однако алиментарный путь в большинстве случаев является основным. 
 
Часть рассматриваемых элементов относят к жизненно необходимым — биомикроэлементам. Для большинства из них определена оптимальная физиологическая потребность. Так, для взрослого человека суточная потребность составляет (в мг): в меди — 2 — 2,5, марганце — 5 — 6, кобальте — 0,1 — 0,2, цинке 10—12, молибдене 0,2 — 0,3, никеле 0,6 — 0,8, железе 15 — 20, йоде — 0,2, фторе — 2 — 3. Ряд других элементов также биологически активны и могут стимулировать определенные физиологические процессы в организме (например, мышьяк — кроветворение), но жизненная необходимость их до сих пор не доказана. Все микроэлементы, даже жизненно необходимые, в определенных дозах токсичны. 
 
Особой токсичностью отличаются некоторые тяжелые металлы (ртуть, кадмий, свинец). Присутствие данных химических веществ в пищевых продуктах в количествах, в 2 — 3 раза превышающих фоновые, нежелательно, а в превышающих ПДК — недопустимо. Восемь из них (ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, стронций, цинк, железо) объединенная комиссия ФАО и ВОЗ по пищевому кодексу включила в число тех компонентов, содержание которых контролируется при международной торговле продуктами питания. 
 
В нашей стране при наличии соответствующих показаний подлежат контролю еще 7 химических элементов: сурьма, никель, хром, алюминий, фтор, йод. 
 
Избыточное содержание перечисленных металлов в продуктах питания может представлять опасность для здоровья населения. Так, в Японии описаны случаи хронической интоксикации населения кадмием (болезнь «итай-итай» или «ох-ох», вызванная местным рисом, в котором содержание кадмия достигало 600— 1000 мкг/кг). В этой же стране описаны случаи массовых отравлений населения рыбой, выловленной в заливе Миномата, вода которого содержала ртуть в количествах от 80 до 660 мкг/л. Широко известна и возможность токсического и канцерогенного действия ряда других элементов, нормируемых нашим законодательством.

 
Канцерогенные вещества 
 
В продукты питания могут попадать и канцерогенные вещества природного и антропогенного происхождения. 
 
Охрана пищевых продуктов от загрязнения канцерогенными химическими веществами представляет собой один из важнейших вопросов гигиенической проблемы защиты окружающей среды от загрязнения потенциальными химическими канцерогенами, появившимися в результате деятельности человека. 
 
Международное агентство по изучению рака условно разделило их на три группы. В первую группу включены вещества, канцерогенное действие которых достоверно установлено экспериментальными и эпидемиологическими исследованиями: мышьяк и его соединения, бензол, бензидин, винилхлорид, 2-нафтиламин, 4-аминобифенил, сопряженные эстрогены. диэтилстильбэстрол, смола, сажа, нефтепродукты и др. 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Источники поступления  и образования канцерогенных  веществ в пище 
 
 
Во вторую группу включены ХВ, канцерогенность которых достоверно доказана лишь в экспериментах. К ним относятся бенз(а)пирен и другие полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), канцерогенные нитрозосоединения (НС), афлатоксины, бериллий, никель, акрилонитрил, диэтилсульфат, ортотолуидин. производные анилиновых красок, фенацетин и другие, а также кадмий и его соединения, тетрахлоридутлерода, хлороформ, ДДТ, нитрозомочевина, бензотрихлорид, декарбозин, 1,4-диоксин, полихлорированныебифенилы, этиленоксид, некоторые пестициды и др.  
 
К третьей группе относят химические вещества, о канцерогенности которых в экспериментах и при эпидемиологических исследованиях получены недостаточные и противоречивые данные. Так, в третью группу входит свинец. Циркулирующие в биосфере канцерогены могут быть природного и антропогенного (техногенного) происхождения (рис. 2). Природные канцерогены являются метаболитами живых организмов (биогенные) или возникают абиогенно (выбросы вулканов, фотохимические процессы в атмосфере, воздействие ультрафиолетовых лучей и космического ионизирующего излучения и др.). 
 
Особое место среди канцерогенных веществ занимает бенз(а)пирен (БП), который поступает ежегодно в биосферу в количествах тысяч тонн, как за счет естественно-природных процессов, так и в результате промышленной деятельности человека. 
 
За счет этого происходит накопление бенз(а)пирена в продуктах питания. Высокие концентрации бенз(а)пирена могут встречаться в растительных маслах — 10 — 30 мкг/кг, в рыбной продукции (0,006 — 4мкг/кг), в копченом мясе и колбасах (0,5 — 50 мкг/кг). 
 
 
Согласно СанПиН 2.3.2.560-96 содержание бенз(а)нирена в таких продуктах питания, как копченые колбасы и рыба, а также зерно, крупы и макаронные изделия, не должно превышать 0.001 мг/кг, а в остальных продуктах его содержание не допускается. 
 
Нитрозосоединения 
 
Количество соединений этой группы велико. Они широко распространены в окружающей среде, в том числе в пищевых продуктах, могут синтезироваться из предшественников в организме человека. 
 
Нитрозамины токсичны и канцерогенны. К нитрозаминам относятся: N-нитрозодиметиламин (НДМА), N-нитрозопирролидин (Нпир), N-нитрозодиэтиламин (НДЭА), N-нитрозопиперидин (НПип), N-нитрозодифениламин (НДФА). 
 
Большинство пищевых продуктов содержат предшественники нитрозосоединений, которые при определенных способах обработки (варке, жаренье, копчении, солении, длительном хранении и др.) могут нитрозироваться с образованием канцерогенных нитрозаминов. 
 
К продуктам, часто содержащим нитрозамины, относят свеклу, черную редьку и некоторые другие овощи, богатые нитратами и нитритами. 
 
Среди продуктов животного происхождения наиболее часто и в высоких концентрациях определяются в мясных изделиях, тогда как в свежем мясе, получаемом непосредственно после убоя животных и птицы, они не наблюдаются или обнаруживаются в небольших количествах (1 — 2 мкг/кг). 
 
В свежей рыбе содержится лишь 0,3 мкг/кг нитрозамина. В свежемороженой рыбе может находиться столько же, но иногда обнаруживается до 10 мкг/кг и более. По данным зарубежных исследователей, частота выявления НА составляет (в %): в соленой рыбе — 21, в жареной — 38, в солено-вяленой — 83, в длительно хранившейся треске, рыбной муке — 100. 
 
Важным технологическим процессом при изготовлении рыбных продуктов является копчение, которое способствует реакции нитрозирования. В рыбах горячего и холодного копчения содержится нитрозамин 9 — 25 мкг/кг. В отдельных случаях копченые рыбные изделия содержали нитрозамина 100 мкг/кг и более. В то же время при использовании вместо дыма, содержащего оксиды азота, коптильной жидкости «Вахтоль» была получена копченая продукция, практически лишенная нитрозаминов.