Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Разработка методов анализа нитратов и нитритов в пищевых продуктах и гигиеническая оценка способов снижения их содержания при промышленной и кулинарной переработке

1 < и н

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК ИНСТИТУТ ПИТАНИЯ

На правах рукописи

УДК 547.231:543.426: 613.2:614.31:616.9:

ДЕРЯГИНА

Валентина Петровна

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ АНАЛИЗА НИТРАТОВ И НИТРИТОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ И ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ИХ СОДЕРЖАНИЯ ПРИ ПРОМЫШЛЕННОЙ И КУЛИНАРНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ

14.00.07— Гигиена

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва —1994

Работа выполнена в Институте питания РАМЕ.

Научные руководители:

чл.корр.РАМН, профессор, доктор медицинских наук Тутельян Е

доктор биологических наук Жукова Г.С

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор' медицинских наук, профессор

доктор биологических наук

Ведущая организация - Московская медицинская академия им.. И.М.Сеченова.

Защита состоится в часов на заседании специализированного совета

Д 001.02.01.при Институте питания РАМН по адресу: 109240, Москва, Устьинский проезд, д.2/14

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института питания РАМН.

Автореферат разослан " 1994 г.

Ученый секретарь

специализированного совета

кандидат медицинских наук В.М.Хминченко

Подп. к печати 3. ТЦ 199У г. ф.пл. Тираж ЮУ

Типография «Нефтяник» Зак. №

Карплюк И.А. Ладнова Г.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Одной из важных проблем гигиены питания является охрана внутрен\ей среды человека от попадания токсических веществ с продуктами питания (Покровский A.A.,1979). Актуальность этой задачи в нашей и во многих других странах обусловлена издержками научно-технического прогресса, интенсификацией и химизацией сельского хозяйства, химическим загрязнением окружающей среды и биосферы в целом.Вклад нитросоединений антропогенного и техногенного происхождения в общем круговороте азота за последний период устойчиво возрастает, что обуславливает увеличение нитрат-нитритной нагрузки на организм человека (Иванищев В.В.,1987; Варламов В.И., 1988; Beevers L.,1983 ).Поступление нитратов в больших количествах может вызвать различные нарушения функционального состояния организма - метгемоглобинемию,тканевую гипоксию; установлена также их способность к струмигенному и иммуйодепрессивному действию (Митчен-ков В.Т.,1992; Сефнер В..Добберкау Ч.И. ,1986).

Экспериментальные и эпидемиологические исследования подтверждают роль нитратов как предшественников N - нитрозосоединений -группы веществ с выраженным канцерогенным и эмбриотоксическим действием (Боговский П.А.,1988;Shepard S.E.,1987; Siddigi М.,1992).

Вышесказанное свидетельствует о необходимости разработки мероприятий, направленных на ограничение поступления нитратов в организм человека путем регламентирования и контроля содержания нитратов в пищевых продуктах.

Контроль за соблюдением установленных гигиенических регламентов требует соответствующего методического обеспечения.Ограниченная доступность прецизионной аппаратуры для служб, осуществляющих контроль качества продукции, исключает возможность использования высокочувствительных методов анализа, таких как хемилюминесцентный и высокоэффективной жидкостной хроматографии.Это обуславливает необ- . ходимость разработки доступных и надежных методов.

Результаты выборочного контроля показывают, что ежегодно от 10 до 20% и более проб овощных, плодовых и бахчевых пищевых продуктов превышает установленные ПДК (Опопо-ь Н.И.,1989; Жукова Г.Ф., 1990;).Следовательно, приобретает актуальность поиск и разработка технологических способов, позволяющих снизить содержание нитратов д уже выращенной растительной продукции.

Длительная высокая нитрат-нитритная нагрузка на организм человека может явиться фактором повышения уровня эндогенного нитрози-

рования. В связи с этим, особое внимание с позиций гигиены питания должно быть уделено снижению эндогенного синтеза нитрозосоединсний из предшественников, входящих в состав пищевого рациона (нитратов, нитритов, аминов и др.) воздействием алиментарными факторами.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящих исследований явилась разработка методов анализа нитратов и нитритов в пищевых продуктах и гигиеническая оценка способов снижения их содержания при кулинарной и промышленной переработке.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

-разработать унифицированные и метрологически аттестованные методы, позволяющие контролирующим службам надежно проводить . анализы нитратов и нитритов в пищевых продуктах как растительного так и животного происхождения;

-изучить уровни содержания нитратов и нитритов в пищевых продуктах и продовольственном сырье и дать гигиеническую оценку суточного поступления этих соединений в организм различных групп населения;

-разработать способы, позволяющие снижать содержание нитратов в растительных продуктах;

-исследовать влияние некоторых веществ на образование нитрозо-аминов из предшественников.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Впервые разработаны и метрологически аттестованы унифицированные ионометрический и спектрофотометричес-кий методы количественного анализа нитратов и нитритов в пищевых продуктах животного и растительного происхождения.

Установлены уровни содержания нитратов и нитритов в основных видах пищевых продуктов и продовольственного сырья. Учитывая полученные результаты, а также данные среднедушевого фактического потребления продуктов питания впервые дана гигиеническая оценка суточного поступления этих соединений с рационом трех различных групп населения, проживающих в-г.Москве.

Определены уровни снижения содержания нитратов в овощах, подвергнутых кулинарной и промышленной обработке с использованием воды. Поскольку в этих процессах происходит потеря многих биологически активных веществ, дана гигиеническая оценка способам снижения содержания нитратов, основанным на экстрагировании нитратов водой.

Впервые предложен биотехнологический способ утилизации овощей с высоким содержанием нитратов. Использование таких овощей в качестве субстрата при выращивании дрожжей штаммов Candida tropicalis СЗ и Endonycopsis filuligera С4 дает возможность получить высокоценные

для промышленных целей Оелковые препараты.

Получены новые данные о роли алиментарных факторов в образовании нитрозоаминов в условиях in vitro и in vivo из предшественников, поступающих с рационом питания.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. На основании проведенных исследований по разработке и метрологической аттестации унифицированных методов создана и внедрена методическая база, предназначенная для осуществления контроля качества пищевого сырья и продуктов питания . службами Госсанэпиднадзора и ведомственного контроля.

На основании установленной топографии концентрации нитратов по объему овощей предложены приемы их первичной обработки, позволяющие снизить поступление нитратов с такими продуктами до 50%.

Установленные экспериментально-аналитическим путем расчетные формулы кинетики экстрагирования нитратов дают возможность как прогнозировать уровни снижения нитратов в заданных технологических условиях отваривания, так и определять комплекс технологических условий процесса, обеспечивающего заданный уровень снижения нитратов.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на II Сибирской конференции по метрологическому обеспечению аналитических методов в сельском хозяйстве (Новосибирск, 1990), на VII Всесоюзном симпозиуме "Канцерогенные N - нитрозосоединения и их предшественники - образование и определение в окружающей среде" (Таллин,1990), на Всесоюзной конференции по пищевой химии (Москва, 1991), на XV Менделеевском съезде по общей и прикладной химии.Химические проблемы экологии (Минск, 1993), на научной конференции "Проблемы рационального-питания детского и взрослого населения, проживающего на территориях, 'пострадавших в результате аварии на Чернобыльской АХ (Брянск, 1993) на межлабораторной научной конференции Института питания РАМН (Москва,1993).

ПУБЛИКАЦИИ. Материалы диссертационной работы изложены в 13 ра-ботах, 5 методических указаниях,утвержденных Минздравом СССР и ГОСТе.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, описания материалов и методов исследования, результатов исследования, заключения, выводов, списка использованной литературы.

Работа изложена на ÁP^ страницах машинописного текста, иллюстрирована 31 таблицей и 5 схемами и рисунками. Указатель литературы включает -19! источника, из них -SO иностранных авторов.

г-ní

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучено содержание нитратов и нитритов в 4069 образцах пищевых продуктов 66 наименований поступивших из торговой сети г.Москвы и 48 образцах питьевой воды.

Метрологическая аттестация методов проведена на 10 видах пище- • вых продуктов и 54 уровнях концентраций.

Особенности распределения нитратов в объеме растения определены в 12 наиболее распространенных овощах.

Исследование влияния некоторых веществ на образование нитрозо-аминов из предшественников в условиях in vitro проводили с использованием натурального желудочного сока (Succus gastricus naturalis); в условиях in vivo - в экспериментах на крысах обоего пола линии Вистар в количестве 134 животных.

Анализ нитратов и нитритов в пищевых продуктах проводили унифицированными и метрологически аттзстованными методами, разработанными нами на основе спектрофотометрического и ионометрического методов.

Анализ летучих нитрозоаминов в биологическом материале осуществляли хемилюминесцентным методом (МУК 4.4.1. 011-93, М. 1993).

Данные экспериментальных исследований были обработаны статистическими методами (Урбах, 1975; ISO, №5725, 1986).

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1.Разработка усовершенствованных, фотометрического и ионометри-ческих методов определения нитратов и нитритов в пищевых продуктах

Учитывая возможности санитарно-эпидемиологических служб,считали целесообразным для разработки унифицированных методов определения нитратов и нитритов в пищевых продуктах использовать доступные, достаточно чувствительные и точные фотометрический и ионометрический методы.

Фотометрический Griess-Ilosvay метод определения нитратов и нитритов не позволял во многих случаях достаточно надежно проводить анализ этих соединений во многих видах пищевых продуктов из-за образования устойчивых эмульсий на стадии очистки экстракта, сильного влияния матрицы продукта на всех этапах количественного определения и др. причин.

б:

Метод Сыл унифицирован. Суть унификации состояла в отработке оптимальных условий выделения, очистки экстрактов, стандартизации условий восстановления нитратов в нитриты и проведения цветной реакции.

Для устранения мешающих примесей и получения прозрачных экстрактов испытаны следующие реагенты,в том числе и разные их сочетания: цинк уксуснокислый, калий алюминий сульфат,цинк сернокислый, калий железистосинеродистый, хлорид ртути, хлорид свинца и ряд др. Показано, что наиболее эффективной, обеспечивающей высокую степень извлечения добавленных нитратов и нитритов является система осади-телей, включающая калий железистосинеродистый, натрий тетраборно-кислый, цинк сернокислый или цинк уксуснокислый.-

Были определены оптимальные, условия, обеспечивающие стандартизацию восстановительных свойств кадмия. Показано, что последовательная обработка пористого кадмия 2% р-ром сернокислой меди, 0.001% р-ром азотнокислого калия,'буферным р-ром (рН 9.6-9.7) и 3.35% р-ром трилона Б обеспечивала высокий уровень восстановления кадмием (98,7*5.02, п-22).

Установлено, что восстановительная способность кадмия при определении нитратов и нитритов в молоке и молочных продуктах зависит от рН исследуемых продуктов, который варьирует для этого вида продуктов от 4.2 до 8.0. Для стабилизации условий восстановления нитратов, которое осуществляется при строго определенном рН- (9.6-9.7),предложено рН экстрактов доводить до 8.0-9.0 добавлением от 2 до 5 мл (в зависимости от вида молочных продуктов) 30% р-ра гидроксида натрия.

Изучено влияние матрицы молока и молочных продуктов на достоверность определения указанных соединений. Для этого количество нитратов и нитритов в пробе рассчитывали с учетом калибровочных коффи-циентов, полученных при определении величины поглощения стандартных растворов нитратов и нитритов, приготовленных на воде и экстракте . соответствующих молочных продуктов.

Для всех исследованных видов молочных продуктов найден коэффициент (К), учитывающий влияние матрицы каждого продукта на определение нитратов и нитритов (табл.1).

Рассчитано стандартное отклонение (Б) установленных коэффициентов (К) и достоверность разницы 1 и среднего значения К для каждого продукта.Не установлено достоверной разницы между К и 1 при определении нитратов в следующих продуктах: простокваше,мороженном, ряженке, пасте ацидофильной,а также при определении нит-

ритов в твороге, простокваше, мороженном, пасте ацидофильной, сметане, сыре.

Таблица 1

Значение коэффициента, учитывающего влияние матрицы продукта при определении нитратов и нитритов

Продукт К К1 к2

1.Молоко пастериз.и стерилиз. 1.09 1.06 1.43

2.Сливки 1.05 1.07 1.44 .

3.Кефир ' 0.95 1.05 1.42

4.Кефир "фруктовый" 1.09 1.18 1.59

5.Кефир с витамином "С" 1.13 1.14 1.53

6.Простокваша 1,0 1.0 1.0

7.Ряженка 0.87 0.99 1.33

8.Сметана 1.0 1.09 1.47

9.Творог ' 1.0 0.93 1,26

10.Творожные изделия 0.83 0.93 1.26

11.Пасты молочные 1.0 1.0 . 1.0

12.Сыры 0.96 1.05 1.42

13.Мороженое 1.0 0.99 1.33

14.Сгущеное молоко 0.99 1.05 . 1.34

15.Сухие молочные продукты 1.08 1.05 1.42

КД1 - коэффициенты, учитывающие влияние матрицы молочного продукта на определение,сответсвенно, нитритов и нитратов. К2 = 1.35хК1, где 1.35 - переходной коэффициент от нитритов к нитратам.

Ионометрический метод определения нитратов, заключающийся в прямом определении нитрат-ионов в экстракте раствора с помощью ион-селективных электродов, оказался непригодным для анализа овощных культур семейства крестоцветных из-за наличия в этих продуктах мешающих примесей неустановленной природы.

Для устранения влияния мешающих примесей были использованы раз личные подходы, основанные: на удалении примесей путем сорбции на различных сорбентах неполярной природы, устранении влияния путем экстрагирования органическими растворителями или обработкой катионо-обменниками; использована новая модификация нитрат-селективного

?:

электрода, снабженного дополнительной защитной пленкой, однако ни один из подходов не обеспечивал достоверности результатов.

Единственным и наиболее перспективным подходом устранения мешающих примесей явился способ, который сводился к окислению этих примесей перманганатом калия в кислой среде при определенной ионной силе раствора. Избыток перманганата калия, влияющего на потенциал системы, удалялся пероксидом водорода. Сравнение результатов определения нитратов в основной культуре семейства крестоцветных - капусте двумя методами: новым вариантом ионометрического и фотометрическим не не выявило статистических различий.

Таим образом, новый вариант ионометрического метода позволяет надежно проводить количественное определение нитратов в основной культуре семейства крестоцветных,- капусте.

2. Метрологическая аттестация унифицированных методов определения нитратов и нитритов в пищевых продуктах

Методически отработанные и унифицированные ионометрический (Метод 1) и три варианта фотометрического метода (Методы 2,21,3) определения нитратов были подвергнуты межлабораторной апробации на 10 видах пищевых продуктов и 54 уровнях концентраций. Помимо указанных методов в программу проведения испытаний включили фотометрический метод определения нитритов (Метод 4).

Межлабораторные испытания методов проводились совместно с 20 лабораториями Минздрава СССР, Агропрома СССР, Минвуза СССР на основе рекомендаций Международного стандарта (130,5725, 1986).

В результате проведенных испытаний оценены основные характеристики методов - сходимобть (г), воспроизводимость (И).Сомнительные результаты выявлялись по критерию Кохрена (при оценке Бг) и по критерию Диксона (при оценке Бд) для уровня значимости Р=0.05:доля отбракованных результатов для каждого испытанного метода не превышала, 5%.

Установлено, что для всех методов как внутрилабораторные (£>[.), так и межлабораторные (Б^) стандартные отклонения существенно зависят от уровня концентраций. Величина относительных стандартных погрешностей также не является постоянной и более высокие значения ее обнаруживаются при более низких уровнях нитратов и нитритов.

Оценена также еще одна характеристика методов - правильность (А). Усредненная по всем уровням характеристика правильности не обнаружила для методов 1 и 2 при анализе растительных продуктов систе-1 - И*

матического смещения результатов по сравнению с "истинными" концентрациями, в то время как Метод 3 обнаруживает завышение результатов на низких уровнях (А>1) и занижение при высоких концентрациях нитратов (А<1).

На основании проведенных испытаний оценены пределы обнаружения Д^, для нитратов и нитритов, полученные на основе 3<* - критерия для бланкового уровня концентрации и величины критической разности СгВ.

Величины г.И.СгО и аппроксимирующие уравнения для г,И и А в зависимости от уровня концентрации (X) приведены в табл.2,3.

Проведенные исследования по разработке и метрологической аттестации методов показали, что для целей контроля содержания нитратов в растительных продуктах, особенно в области средних и высоких кон- ' центраций, наиболее приемлемым является экспрессный ионометрический метод, в то время как для анализа нитратов в зерне и зернопродуктах, продуктах животного происхождения, кулинарно и промышленно переработанных продуктах можно рекомендовать только фотометрический метод.

3.Изучение содержания в пищевых продуктах нитратов и нитритов и оценка поступления их в организм человека

Проведено изучение содержания нитратов и нитритов в более чем 4 тыс. образцах пщевых продуктов широкого ассортимента растительного и животного происхождения.

Наиболее высокие концентрации нитратов определены в следующих овощах: в свекле, репе, редисе, редьке, капусте, укропе, салате-латук (1010 - 7771 мг/кг).

Фрукты, мясные, молочные, рыбные, зерновые продукты и крупы характеризуются более низким уровнем содержания нитратов, среднеарифметическое значение которого не превышает 20 мг/кг.

Гигиеническая оценка содержания нитратов в пищевых продуктах показывает, что 15% проанализированных образцов содержат нитраты в количествах, превышающих установленные ПДК нитратов для соответствующих видов продуктов.

Результаты количественного анализа нитритов показывают, что самые высокие их уровни содержат колбасные изделия, мясокопченности и мясные консервы (до 34 мг/кг), остальные виды продуктов содержат незначительные количества нитритов (в оновном, до 2 мг/кг), а во фруктах и ягодах нитриты не обнаружены.

На основании результатов анализа нитратов и нитритов в продуктах питания и воде с учетом средне-арифметических, медианных, 90%

Таблица 2

Метрологические характеристики ионометрического и трех вариантов фотометрического методов определения нитратов в растительных продуктах (все значения, кроме А,выражены в мг Юз/кг)

Метод! . Пето д 2 . Метод 2* . Ме. тодЗ

X .- г И . СгО . г . И . СГБ . Г Л Сг0 . г . й СГБ

50 18 18 9 17 36 24 11 25 19 21 47 31

100 22 35 22 23 63 43 14 43 31 2.9 95 66

250 34 88 60 40 134 91 25 94 68 51 237 166

500 55 177 123 69 238 165 42 179 128 88 474 334

750 7Ь 265 184 97 332 231 60 264 189 124 711 501

1000 95 353 251 126 " 421 292 77 349 250 161 948 €88

1500 136 531 371 183 • 588 407 112 519 371

2000 177 708 487 241 745 515 147 690 493

2500 218 884 618 298 894 617

3000 258 1061 742 355 1041 717

г 1. 73+0.010Х; 1.4+0.014Х; 0.92+0.009Х; 1.73+0.018Х

коэфф.корр. 0.98 0.98 0.67 0.94

И О. 044Х; 0.18Х0-82; 1. 06+0.043Х; 0.118Х:

коэфф.корр. 0.99; 0.98; • 0.99; 0.998;

А Const~l.05iQ.06: Const-0.96i0.05; А(%) 92.7-122. .0; 3.87Х"° .22.

коэфф.корр. 0.67;

ш

о

Таблица 3

Метрологические характеристики фотометрического метода определения нитратов и нитритов в пищевых продуктах (все значения, кроме к,выражены в мг/кг)

Молоке и молочные продукты Зерно и зернопродукты Растительные продукты

X Н и т Р а т ы

г И СГБ . г И СГБ . г Л СГП

5 10 20 50 100 2.72 3.29 7.89 13.64 4.32 6.72 25.9 49.9 2.9 4.4 17.3 33.6 0.7 2.3 5.4 5.8 6.1 6.6 4.1 4.1 4.8

КОЭЦ) г - 7.56+0. рКорр. 0. 041Х; К-.0.68+0.17Х; 937: 0.964; 96.5-97.3 г=0.34+0.183Х; И=0.521+0.20ЭХ;

О.с, 1.0 5.0 10.0 0.35 0.74 1.24 1.19 5.27 10.4 Н 0.81 3.67 17.25 и т 0.4 0.5 1.3 2.1 8.6 0.7 1.6 2.6 и т ы 0.4 0.4 0.9 1.1 0.08 0.11 0.4 0.76 1.13 1.53 3.07 4.15 0.80 1.08 2.16 2.91

коэф^ Г=0.088+0. .корр. 0. 035Х; И-0. 891; 97.5-100.5; 057+0.36Х; 0.999; г-0.34+0. 183Х; й=0.521+0.209Х; г-0.005+0.009Х; Л-0.193X0- 434 0.95; 0.94;

уровнен содержания нитратов, а также с учетом суточного потребления пищевых продуктов рассчитано суточное поступление нитратов и нитритоь с рационом питания трех групп населения, проживающих в г.Москве: Прабочих и служащих,2)пенсипнеров,3)детей первого года жизни(рис. 1). Анализ показывает, что от 43 до 92% поступления нитратов с рационом питания взрослых приходится на продукты растительного происхождения. Основными поставщиками нитритов являются мясные продукты, на долю которых приходится от 53 до 60% от суммарного их поступления, которое оценивается 1.7-2.0 мг/сутки.

Суточное поступление нитратов в организм рабочих и служащих, пенсионеров, в основном, не превышает допустимую суточную дозу (ДСД) и только при потреблении пищевых продуктов с максимальными уровнями в них нитратов может в 1.2-1.8 раза превысить ДСД.

Поступление нитратов в организм детей может изменяться в широком интервале и отличаться в десятки раз. Самые низкие нагрузки нитратами испытывают дети до трех месяцев, находящиеся на естественном вскармливании (0.55-2.19 мг/кг массы тела ребенка). С четырехмесячного возраста поступление нитратов в организм этой группы детей существенно возрастает за счет введения в рацион питания овощных пюре и при расчете на Р90 и максимальные уровни концентрации нитратов может превышать установленные нормы.

Дети, которые находятся на искусственном вскармливании при потреблении воды, содержащей нитраты на уровне ПДК уже с первых месяцев и в течении первого года жизни могут получать с рационом нитраты в количествах в 1.2-2.7 раза превышающих ДСД.

Проведенные исследования позволили заключить, что необходимым условием снижения поступления высоких доз нитратов, прежде всего в организм детей, является обеспечение их питьевой водой, концентрация нитратов в которой не превышает 10 мг/л. Помимо этого, необходим строгий контроль содержания нитратов в растительных продуктах, идущих на изготовление детских консервов.

4.Гигиеническая оценка способов снижения нитратов в пищевых продуктах

Один из подходов к снижению поступления нитратов с растительными продуктами заключается в использовании в пищу частей растений, которые содержат меньшие количества нитратов.На основании установленной топографии содержания нитратов по объему овощей выявлены зоны с более высоким содержанием нитратов. Показано, что удаление ко-

С(МОз)поди~45 мг/л (ПДК)

□ X, М С Р(90) С] С тих

Уровень ДСД

пП

|1

ГЦ

-}] I

С(МО,»)1юды=С факт.

н г Уропсш, ДСД —, й! 0

гП г! 13 ^гп \к 1 г|Г г|

Рис. 1. Расчетное суточное поступление нитратов (мгЫОз/кг массы тела) с рационом взрослых и детей. 1 - Рабочие и служащие; 2 - Пенсионеры;

Дети на естественном нскармлипании: 3 - 1-3 м-ца; 4 - 4-6 м-цео; 5 - 7-12 м-цев;

Дети на искусственном »скармливании: 6-1-3 м-иа; 7 - 4-6 м-цев; 8 - 7-12 м-цев;

журы, стеблевой, корневой, серцевинной и др. частей, содержащих более высокие уровни нитратов, приводит к снижению поступления нитратов с этими продуктами на 19-49%.

Изучено влияние вымачивания, отваривания, консервирования в целом и каждой его стадии в отдельности на содержание нитратов в овощах. Показано, что вымачивание и консервирование позволяет снизить содержание нитратов соответственно на 10-53, 47-59%.

Проведено экспериментально-аналитическое изучение процесса экстракции нитратов водой при отваривании овощей (на .примере моркови). Экспериментально оценен коэффициент массоотдачи нитратов (от моркови в воду) и установлена функциональная зависимость остаточной концентрации нитратов в моркови от основных параметров процесса- соотношения масс воды и моркови, начальной концентрации нитратов в них, времени отваривания и т.д., что позволяет рассчитать условия технологического процесса, обеспечивающие заданный уровень снижения нитратов.

Сравнение способов снижения нитратов показало, что отваривание является самым эффективным и в зависимости от вида отвариваемого продукта и условий процесса снижение может достигать 93%.

Отвар, рассол, маринад и др. при этом не следует использовать в пищу.

Оценивая способы снижения нитратов, основанные на экстрагировании их водой можно заключить, что они позволяют существенно снизить уровни нитратов, ко в то же время применение интенсивных видов обработки (длительное вымачивание, отвярин:лие измельченных овощей в большом объеме воды и т.д.), ведущих к максимальному снижению нитратов, нецелесообразно из-за значительных потерь биологически активных веществ: витаминов, макро- и микроэлементов, полифенолов и др.

5.Микробиологический способ утилизации растительной продукции с повышенным содержанием нитратов.

С целью рациональной утилизации безусловно непригодных для питания растительных продуктов с повышенным содержанием нитратов проведены исследования по разработке технологической схемы биоконверсии таких продуктов в белки с использованием микроорганизмов.

Отобранные штаммы дрожжей Candida tropicalis С3, Endomycopsis filuligera C4 в опытно-промышленных условиях выращивали на средах, состоящих из измельченных овощей с высоким содержанием нитратов (моркови и свеклы). Найдены оптимальные условия процесса, способст-

вующие максимальному выходу биомассы и обеспечивающие более полное потребление нитратов. Анализ питательной среды на содержание нитратов после завершения культивирования дрожжей показал значительное снижение их уровня (85-97%), что указывает на высокую степень ассимиляции нитратов используемыми штаммами дрожжей.

Химический состав белковых препаратов приведен в табл.4.

Таблица 4

Химический состав белковых препаратов

.Содержание компонентов в % к абсолютно-сухому Продукт . веществу

микробиологичес- . --------------------------------------------

кого синтеза . Сырой . Истинный. Нуклеиновые. Нитраты.Нитриты

. белок . белок .кислоты . (N03).(N0^)

Белковый препарат

(питат.среда-морковь) 30-31 13-14.1 3.6-3.8 0.06-0.08 0-0.004 Белковый препарат

(питат.среда-свекла) 32-35 ' 11-12.9 3.0-3.1 0.06-0.07 0-0.02

Полученные белковые препараты характеризуются достаточно высоким уровнем белка, невысоким уровнем нуклеиновых кислот и нитратов.В то же время, до 10% белковых препаратов содержали нитриты, которые, по-видимому, являются продуктом неполного восстановления нитратов до аммония вследствии недостаточного соблюдения технологических параметров процесса.

Таким образом, предложенный способ утилизации продуктов со значительным превышением ПДК нитратов в них позволяет в 90% случаях получать ценные белковые препараты, соответствующие гигиеническим требованиям по содержанию нитратов и нитритов, что дает основание оценить способ как перспективный и экономически целесообразный.

6.Изучение влияния некоторых веществ на образование нитрозоами-нов из предшественников в условиях in vitro и in vivo

Наряду с разработкой профилактических мероприятий, направленных на снижение поступления избыточных доз нитратов, не менее важное значение имеет разработка 'способов, позволяющих снизить эндогенное образование нитрозосоединений из предшественников - нитратов, нитритов, аминов.

6.1.Снижение эндогенного образования N нитрозоаминов из предшественников в желудке крыс алиментарными факторами

Известно, что ингибиторами нитрозирования могут быть не только отдельные ингредиенты, входящие в состав пищевых продуктов (витамины, полифенолы, таннины и др.), но и сами пищевые продукты,в осо бенности, растительные - являющиеся основными источниками поступления витаминов, макро-,микроэлементов и т.п..способных влиять на процесс нитрозирования.

В связи с этим проведены исследования по выяснению влияния соков из свежих овощей на образование нитрозоаминов из предшественников, являющихся естественными составляющими пищи - аминов, а также нитрозирующих агентов - нитритов, в условиях in vivo. Влияние соков из сырых овощей сопоставлено с влиянием соков, полученных из отварных овощей, с тем, чтобы выяснить, сказывается ли потеря ряда активных веществ, которая происходит при отваривании, на ингибирующие свойства этих продуктов?

В острых экспериментах крысам натощак вводили растворы предшественников нитрозоаминов - нитрита натрия и диэтиламина (ДЭА) в количестве (15 мг N0-2+23.8 мг ДЭА)/кг или (45 мг N02+71.4 мг ДЭА)/кг массы животного; соки вводили вместе с предшественниками в объеме 6 мл/кг массы животного.По истечению 30 мин. животных забивали, отделяли желудок с содержимым и анализировали на содержание нитрозоаминов.

В результате проведенных исследований установлено, что соки из свежих овощей (моркови и капусты) обладают выраженной ингибирующей активностью, снижая эндогенное образование N-нитрозодиэтиламина (НДЭА) в желудке крыс на 72-89% (рис.2). Наблюдается, в основном, тенденция снижения образования НДЭА при поступлении разных доз предшественников с соками из отварных овощей. Во всех случаях количество образовавшегося НДЭА при поступлении предшественников с соками из от-" варных овощей в 3-4 раза больше, чем при поступлении с соками, полученными из свежих овощей.Такие различия могут быть объяснены составом соков, в частности, меньшим уровнем содержания витаминов, фенолов и др. соединений в отварных овощах.

Следовательно, способы снижения содержания нитратов, основанные на экстрагировании нитратов водой, особенно в сочетании с длительной тепловой обработкой, являются далеко не бесспорными, поскольку ведут одновременно к снижению пищевой и биологической ценности продукта.

15 мг N02 + 23.8 мг ДЭА/кг массы животного

45 мг N02 + 71.4 мг ДЭА/кг массы животного

2

о 80 Т

Рис. 2. Уровни эндогенного образования нитрозодизтиламина в желудке крыс из предшественников.

1 - Интакткые животные; Животным 2, 3, 4, 5, 6, 7 групп помимо предшественников вводили:

2 - Воду; 3 - Сок отварной капусты; 4 - Сок отварной моркови;

5 - Сок сырой капусты; 6 - Селен в составе дрожжей; 7 - Сок сырой моркови.

6.2. Изучение влияния селена в органической и неорганической формах на образование НДЭА в условиях in vitro и in vivo.

В последние годы уделяется большое внимание исследованиям по выявлению механизма антиканцерогенного действия селена, роль которо го остается недостаточно изученной.

В связи с этим впервые предпринята попытка выяснить влияние се лена в органической и неорганической формах на процессы нитрозирова ния в условиях in vitro и in vivo.

В контрольных опытах к 5 мл желудочного сока добавляли по 0.5 мл р-ров предшественников - нитрита натрия и диэтиламина, концентрацией соответственно 30 мг/мл и 47 мг/мл.В опытных вариантах, помимо предшественников, добавляли или О.ЗЗг пекарских дрожжей или такое же количество дрожжей, обогащенных селеном в форме селенметионина концентрацией 0.454 мг/кг (в расчете на селен) или 0.5 мл р-ра селенита натрия, концентрацией 300 мкг/мл.Смеси термостатировали при Т-3?°С в течении 30 мин., затем анализировали на содержание нитрозоаминов.

В условиях in vitro установлено, что селен в виде селенита натрия или селенметионина не проявляет ингибирующей активности в отношении синтеза нитрозоаминов из предшественников.Наблюдаемый более высокий уровень содержания нитрозоаминов в реакционной смеси по срав нению с контролем, по-видимому, обусловлен каталитическим действием дрожжей, используемых для получения селена в органической форме.

В эсперименте in vivo продолжительностью 6 недель крысы находились на полноценном полусинтетическом рационе.Животные опытных групп получали или одни предшественники - нитрит натрия и ДЭА в доза:: соответственно 15 и 24 мг/кг массы животного или помимо предшественников - селен в виде селенита натрия или в составе дрожжей из расчет 2.9 мг селена на кг корма. Контролем служили интактные животные и животные, получавшие дрожжи с селеном или без него. В день забоя животным опытных групп натощак перорально вводили только одни предшественники. По истечению 30 мин.животных забивали, отделяли желудки и анализировали на содержание нитрозоаминов.

Анализ полученных результатов показывает, что селен в форме селенметионина в дозе, не являющейся токсичной для животных, проявляет ингибирующую способность,снижая эндогенный синтез НДЭА на 80%(рис.2). Что касается неорганической формы селена, то прослеживается лишь тенденция снижения эндогенного образования НДЭА из предшественников.

ВЫВОДЫ

1.Впервые разработана и внедрена в практику Государственного надзора и ведомственного контроля система унифицированных и метрологически аттестованных методов определения нитратов и нитритов в пищевых продуктах животного и растительного происхождения:

1.1.Разработан ГОСТ 29270-91. Продукты переработки плодов и овощей. Метод определения нитратов.

1.2.Разработан спектрофотометрический метод определения нитратов и нитритов в консервированной продукции; предел обнаружения метода: нитратов - 1.5 мг/кг, нитритов - 0.5 мг/кг;

1.3.Разработан ионометрический метод определения нитратов и спектрофотометрический метод определения нитратов и нитритов в продукции растениеводства; предел обнаружения ионометрического метода -

- 15 мг/кг, относительное стандартное отклонение - 0.03 - 0.10;пре- 4 дел обнаружения спектрофотометрического метода: нитратов - 1.5 мг/кг, нитритов - 0.5 мг/кг, относительное стандартное отклонение: нитратов - 0.03 - 0.18, нитритов - 0.03 - 0.06;

1.4.Разработан спектрофотометрический метод определения нитратов и нитритов в молоке и молочных продуктах; предел обнаружения метода: нитратов - 0.2 мг/кг для жидких и твердых продуктов и ч< 2 мг/кг -

- для сухих продуктов, нитритов - 0.1 мг/кг для жидких и твердых продуктов и N< 1 мг/кг - для сухих продуктов; относительное стандартное отклонение: нитратов - 0.04 - 0.09, нитритов - 0.04 - 0.23;

1.5.Разработан спектрофотометрический метод определения нитратов и нитритов в зерне и зернопродуктах; предел обнаружения метода: нитратов - 2.5 мг/кг, нитритов - 0.5 мг/кг; относительное стандартное отклонение: нитратов - 0.05 - 0.10, нитритов - 0.07 - 0.28.

2* Дана гигиеническая оценка уровней содержания нитратов и нитритов в более чем 4 тыс.образцов пищевых продуктов широкого ассортимента. Выявлено, что 15% проанализированных образцов содержат нитраты в количествах, превышающих установленные ПДК для этих продуктов.

3. Расчетным путем установлено суточное поступление нитратов с рационом питания трех основных групп населения; установлено, что

- поступление нитратов _в организм взрослых, в основном, не превышает допустимую суточную дозу (ДСД) нитратов и только при потреблении пищевых продуктов с максимальными уровнями, в них нитратов может превысить установленные нормы;

- дети, находящиеся на естественном вскармливании при потреблении пищевых продуктов с содержанием нитратов соответствующим Pgß и макси-

мальным значениям могут испытывать нагрузку нитратами,превышающую ДСД;

- поступление нитратов в организм детей, находящихся на искусственном вскармливании при потреблении воды, содержащей нитраты на уровне ПДК, в течении всего первого года жизни в 1.2 - 2.7 раза превышает ДСД;

- с целью обеспечения безопасных уровней потребления нитратов с рационом питания детьми, рекомендовано использовать воду с содержанием нитратов < 10 мг/л.

4. Дана гигиеническая оценка способам снижения содержания нитратов, основанным на использовании в пищу частей растений, содержащих меньшие количества нитратов и на экстрагировании нитратов водой. Показано, что первый способ позволяет снизить поступление нитратов с рационом на 19 - 49%, второй - более эффективен - до 93%, однако, применение интенсивных видов обработки сопровождается значительной потерей биологически активных веществ и является нецелесообразным.

5. Изучена динамика процесса перехода нитратов при отваривании моркови и установлена аналитическая зависимость этого процесса от технологических факторов. Расчетная формула позволяет определять комплекс технологических условий процесса, обеспечивающий заданный уровень снижения нитратов.

6. Предложен подход к утилизации растительных продуктов, уровень нитратов в которых существенно превышает ПДК, основанный на биоконверсии таких продуктов в микробный белок с использованием микроорганизмов Candida tropicalis, Endomycopsis filuligera.

7.Установлена выраженная ингибирующая активность соков из свежих овощей на образование нитрозоаминов из предшественников в условиях in vivo.Соки, полученные из этих же овощей, но после отваривания утрачивают ингибирующие свойства.

8. Исследованы возможности ингибирования канцерогенных нитрозоаминов в условиях in vitro и in vivo воздействием селена в органической и неорганической формах.

Установлено, что в условиях in vitro селен в виде селенита натрия и селенметионина не проявляет ингибирующей активности в отношении синтеза нитрозоаминов из предшественников.

В экспериментах на животных селен в органической форме, в дозах не являющихся токсичными, проявляет ингибирующую способность, снижая эндогенный синтез до 80%, в то время как при воздействии неорганической формы прослеживается только тенденция снижения эндогенного образования НДЭА из предшественников.

Внедрение результатов в практику

1. Методические указания по определению нитратов в продукции растениеводства (утверждены Минздравом СССР, Н 4228-86,1986г.);

2. Дополнения к методическим указаниям по определению нитратов

в растениеводческой продукции (утверждены Минздравом СССР, N 4415-87, 1987г.);

3. Методические указания по определению нитратов и нитритов в консервированной продукции (утверждены Минздравом СССР, N5161-89, 1989г.);

4. Методические указания по определению нитратов и нитритов в продукции растениеводства (утверждены Минздравом СССР, N 5048-89, 1989г.);

5. Методические указания по определению нитратов и нитритов в зерне и зернопродуктах (утверждены Минздравом СССР, N 5310-90, 1990г.);

6. ГОСТ 29270-91. Продукты переработки плодов и овощей. Метод определения нитратов.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Сравнительная характеристика методов определения нитратов в продукции растениеводства//В кн.:Тезисы совещания, посвященного 100-летию санитарного контроля в Эстонии.-Тарту,1988.-С.81-82 (соавт.Жукова Г.Ф., Устюгов Г.П., Алешко-Ожевский Ю.П.).

2. Сравнительная характеристика методов определения нитратов в растениеводческой продукции //Вестник с/х наук.-1989.-N 1.-С.151-154 (соавт.Жукова Г.Ф..Алешко-Ожевский Ю.П., Устюгов Г.П.).

3. Метрологическая характеристика методов анализа нитратов и нитритов в пищевых продуктах //Тез. докл. II Сибирской конф. по метрологическому обеспечению аналитических методов в сельском хозяйстве.-Новосибирск, 1990. -С. 36-39 (соавт.Жукова Г.Ф., Алешко-Ожевский Ю.П., Филина С.А.).

4. Содержание нитратов и возможности их поступления с рационом питания //Канцерогенные N-нитрозосоединения и их предшественники - образование и определение в окружающей среде: Тез.докл.VII Всес.симпозиума. -Таллин, 1990. -С. 110 (соавт.Жукова Г.Ф., Киселева P.M., Злотни-коваР.А., Кузнецова Н.М.).

5. Методическое обеспечение и анализ содержания нитратов и нитритов

продуктах детского питания //Там же.-С. 122 (соавтЛукова Г.Ф., Фи-на С.А., Семенцова В.В.).

Метрологическая аттестация методов определения нитратов и нитритов растениеводческой продукции/Аналитический контроль сельскохозяйст-яной продукции: Сборн.научн.трудов АСХН.-Новосибирск,1990.-С.93-102 . оавт.Жукова Г.Ф., Алешко-Ожевский Ю.П., Прижукова В.Г. и др.).

Гигиеническая оценка овощных культур, возделываемых на цеолитных Зстратах //Питание: здоровье и болезнь- Матер.конфер. с международ-и участием. -М, 1990.-С.6. (соавт.Степанова E.H., Алешко-Ожевский П., Шевякова JI.B. и др.).

Характеристика плодоовощной продукции на содержание нитратов и тритов.Разработка технологии утилизации продукции с повышенным со-ржанием нитратов и нитритов //Сборн.матер. Всес.конфер. по пищевой мии.-М,1991.-С.112-114 (соавт.Заказнова~Г.Б., Мухамеджанова Т.Г., нтарее В.М.).

Содержание в продуктах питания нитратов и нитритов и оценка их ступления с пищевым рационом //Вопросы питания.-1993.-N 4.-С.47-52 оавт.Жукова Г.Ф., Хотимченко С.А.).

.Влияние пищевых продуктов на образование N - нитрозоаминов в ор-низме //Проблемы рационального питания детского и взрослого насе-ния, проживающего на территориях, пострадавших в результате аварии

Чернобыльской АЭС:Матер.конференции.-Брянск, 1993.-С.46 (соавт. Жу-ва Г.Ф., Хотимченко С.А.).

. Динамика содержания нитратов, нитритов и Hb-NO в организме крыс и поступлении нитратов с водой и свекольным соком //В кн.: XV Мен-леевский съезд по общей и прикладной химии. Химические проблемы ологии.-Минск,1993.-Т.3.-С.115-116 (соавт. Жукова Г.Ф., Реу-в В.П., Хотимченко С.А.).

. Адаптационно-приспособительные механизмы в организме млекопита-их при нитритной гипоксии //Там же.-С.117-118 (соавт.Реутов В.П., рокина Е.Г., Коршунова Т.Ф.и др.).

. Адаптационно-компенсаторно-приспособительные механизмы в оргазме млекопитающих при нитритной гипоксии //Клинические и экспери-нтальные аспекты клеточной сигнализации: Тез.докл.симпозиума.-М, 33.-С.61-62 (соавт.Реутов З.П., Коршунова Т.Ф..Пинелис В.Г. и др.).