Гигиеническая оценка пищевых продуктов в условиях интенсивного применения минерального удобрения в Белорусской ССР Мурох, Валерий Иванович

Введение к работе

Актуальность темы. Решение комплекса социально-экономических, агротехнических и других вопросов, связанных с увеличением производства сельскохозяйственной продукции, вызывает необходимость применения во все возрастаюищх количествах минеральных удобрений, способствующих повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Особенно это касается преобладающих в Белорусской ССР бедных питательными веществами дерново-подзолистых почв. Внесение минеральных удобрений значительно улучшает показатели агрохимической характеристики дерново-подзолистой суглинистой почвы, способствуя изменению величины рН и уменьшению гидролитической кислотности, увеличению суммы поглощенных оснований и степени насыщенности почвы основаниями, увеличению содержания подвижных форм фосфора и калия и изменению ряда других характеристик почвы (Кулаковская Т.Н., 1978; Кулаковская Т.Н.,Брысозовский И.И., 1984 и др.).

Несомненно, что применение азотсодержащих минеральных удобрений должно проводиться в оптимальных дозах с учетом местных почвенно-климатических условий и вида культуры. Общеизвестно, что избыточное применение азотсодержащих удобрений не сопровождается адекватным повышением урожайности сельскохозяйственных культур. Вместе с тем оно может привести к повышенному содержанию нитратов в продуктах питания растительного происхождения, выращенных на этих почвах,,и к снижению их биологической ценности. Более того, переходя из почвы в растения и накапливаясь в них в больших количествах, нитраты могут представить опасность для здоровья человека, в связи с их токсичностью.

Токсикология нитратов представлена во многих исследованиях

(ФА0/В03, - 1981, 1982; Роберт Г.Р., 1986; Габович Р.Д.,1983, 1987; Опополь Н.И., 1986; Журавлев В.Ф., Цапков М.М., 1983 ; .Эйхлер В., 1985 и др.). Токсическое действие нитратов обусловлено преимущественно действием нитритов (гемическая гипоксия, обусловленная образованием метгемоглобина), образующихся в организме из нитратов под воздействием микрофлоры кишечника и тканевых ферментов. Определённую опасность представляет также возможность участия нитратов в образовании в пищевых продуктах и кормах, а также в организме человека и животных канцерогенных У-нитросоединений (Боговский П.А., 1979; Рубенчик Б.Л. с соавт., 1983).

Многочисленные исследования, проведенные как в нашей стране, так и за рубежом, позволяют сделать вывод, что между количеством вносимых азотсодержащих удобрений, содержанием нитратов в почве и накоплением их в растениях существует определённая зависимость (Найштейн С.Я., Кормезин В.Е., 1984; Веапс D.et ні,

1982).

Однако, несмотря на то, что минеральные удобрения уже в

течение нескольких десятилетий используются во многих странах мира, отдельные весьма важные аспекты их влияния на урожай -ность пищевых и кормовых растений, пищевую ценность продуктов питания и, особенно, на гигиеническую безопасность последних ' изучены недостаточно.

В связи с изложенным, большую актуальность приобретают исследования по научному обоснованию оптимальных доз минеральных удобрений, обеспечивающих, с одной стороны, хорошую уро -жайность, а с другой - высокое качество и безопасность продукции растениеводства.

Цель и задачи работы. Целью настоящих исследований явилось научное осіоснование принципов регламентирования содержания нитратов в пищевых продуктах растительного происховдения, гигиеническая оценка пищевой ценности и безопасности потребления продукции растениеводства, выращенной с применением различных доз минеральных азотных удобрений в условиях Белорусской ССР.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

изучить влияние различных доз и комбинаций удобрений на урожайность и накопление нитратов в продуктах растительного про-исхождения в зависимости от вида почвы, метеоусловий и технологии, применения удобрений;

изучить влияние различных доз удобрений на образование нитро>-

аминов в зерновых и овощах;

изучить влияние различных доз и комбинаций удобрений на содержание углеводов, витаминов, макро- и микроэлементный составы выращенной продукции;

установить корреляционную зависимость между дозами удобрений и уровняли показателей пищевой ценности пищевых продуктов;

изучить онкологическую заболеваемость населения в районах БССР с различным применением минеральных удобрений;

рассчитать на основе изучения фактического питания, суточную

і і

нагрузку нитратов на организм человека в условиях БССР и уточнить МДУ содержания нитратов в овощах;

- разработать гигиенические мероприятия и нормативные акты,на
правленные на обеспечение высокого качества и безопасности
выращиваемой овощной продукции.

Наущая новизна работы. Впервые применительно к почвенным и климатическим условиям Белорусской ССР дана характеристика накопления нитратов и N -нитрозаминов в основных овощных культу-

4 pax, выращенных с использованием различных систем минеральных

удобрений. Изучено влияние удобрений на углеводный, витаминный и минеральный состав овощей, определены не только изменения абсолютного содержания основных нутриентов в овощах, но и зависящие от вносимых доз азотных удобрений нарушения характера связей между ними. Получены данные о структуре фактического питания населения БССР, что позволило в сочетании с результатами определения нитратов в основных овощных культурах рассчитать суточную нитратную нагрузку на организм и дать ее прогноз на период до 1990 г. Проведено сопоставление онкологической заболеваемости населения различных районов республики с различающимися уровнями использования минеральных удобрений. Практическая значимость работы. Результаты работы использованы при подготовке следующих документов: I. "Единые предельно допустимые концентрации (ПДК) нитратов во взаимопоставляемой сельскохозяйственной продукции стран-членов СЭВ". 2. "Допустимые уровни содержания нитратов в продуктах растительного происхождения и методы их определения" (СаНПиН 42-123-4619-88); ут -верждены Главным государственным санитарным врачом СССР 30 мая 1988 г. 3. Методические указания "Принципы гигиенической регламентации допустимого .содержания нитратов в пищевых продуктах", утверждены Зам. Главного государственного санитарного врача СССР 3 июня 1988 г. 4. Рекомендации "Организация и методика санитарного контроля за содержанием нитратов в пищевых продуктах в условиях Белорусской ССР", утверждены заместителем Главного государственного санитарного "врача БССР 15 сентября 1986 г., J* 4-I8/3I84; 5. "Рекомендации по снижению содержания нитратов в рационе населения БССР при использовании в питании продуктов

5 растениеводства", утверждены заместителем Главного государственного санитарного врача БССР 15 сентября 1987 г., JM-I6/I520; 6. Рекомендации "Гигиеническая оценка содержания нитратов в рационе питания и пищевых продуктах БССР", утверждены заместителем Главного государственного санитарного врача БССР I декабря І987 г., ІІ 4-І6/1790.

Материалы работы используются при чтении курса лекций и проведении практических занятий со студентами ряда медицинских институтов страны и-слушателей Белорусского института усовершенствования врачей Минздрава СССР.

На защиту вносятся следующие основные положения:!. В условиях расширяющихся масштабов применения удобрений, гигиеническая оценка используемых в интенсивных технологиях выращивания овощей систем внесения минеральных удобрений должна основываться на комплексном изучении безопасности и пищевой ценности выращиваемой продукции. 2. Гигиеническое обоснование уровня содержания нитратов в местных продуктах растительного происхождения должно строиться на основе разработки региональных регла -ментов с учетом реальных фоновых величин содержания нитратов, специфики производства продуктов и структуры фактического питания населения. 3. Содержание нитратов в фактическом рационе питания населения республики, а также в рекомендуемых размерах потребления основных групп пищевых продуктов в среднем на душу населения Белорусской ССР на 1990 год не превышает допустимой суточной нагрузки.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: I. Рабочем совещании специалистов стран-членов СЭВ по вопросам гигиенического регламентирования нитратов в І-Ші

сельскохозяйственной продукции, СЭВ, Москва, 29 мая - 2 июня 1989 г.; 2. II Всесоюзной конференции по комплексным проблемам гигиены, Москва, 1982 г.; 3. Республиканской научно-производственной конференции "Современные проблемы профилактики и лечения зоонозных заболеваний и лейкозов", Минск, 1982 г.; 4. Всесоюзной конференции "Профилактика заболеваний здорового образа жизни населения СССР в свете решений июньского (1983 г.) Пленума ЦК КПСС и постановления ЦК КПСС и СМ СССР "О дополнительных мерах по улучшению охраны здоровья населения", Запорожье, 1983 г.; 6. Республиканском рабочем координационном совещании, Минск, 1983 г.; 5. Всесоюзной конференции "Канцерогенные У-нитрозосоединения и их предшественники -> образование, определение в окружающей среде", Таллин, 1984 г.; 6. Республиканской конференции "Окружающая среда и здоровье населения" , Таллин, 1984 г.; 7. Республиканской научно-практической конференции "Продовольственная программа и вопросы совершенствования санитарно-эпидемиологического надзора", Гродно, 1986 г.;

1. Всесоюзной 10-ой научной конференции "Микроэлементы и их применение в медицине и сельском хозяйстве", Чебоксары, 1986 г;

2. 1-ом Всесоюзном симпозиуме по экологической онкологии "Канцерогены и экосистемы", Киев, 1986 г.; 10. Всесоюзной конференции "Канцерогенные /V-нитрозосоединения и их предшественники - образование, определение в окружающей среде", Таллин, 1987 г.; II. У съезде педиатров БССР "Медицинские аспекты воспитания здорового ребёнка, специфическая и неспецифическая профилактика и лечение заболеваний у детей", Гродно, 1987 г.; 12. Заседаниях: Проблемной комиссии "Научные основы гигиены питания" Научного Совета по гигиене АМН СССР, 1984, 1986,1988;

7 рабочем совещании "Состояние и развитие мониторинга чужеродных

веществ в пищевых продуктах", Москва, 1986 г.; 13. II рабочем совещании группы экспертов по регламентированию нитратов Комитета по канцерогенным веществам при Министерстве здравоохранения СССР, Москва, 1986 г.; 14. Заседаниях общества гигиенистов, Минск, 1987, 1988; 15. Научной конференции отделов гигиены Института питания АМН СССР, Москва, 1989 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 печатных работ. Структура и объём работы. Диссертация изложена на страницах машинописного текста и состоит из следующих разделов: общей характеристики работы, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Библиографический указатель включает . наименований, из которых отечественных и иностранных. Работа иллюстрирована таблицами, рисунками и схемами.

Материалы и методы исследований. В качестве объектов -исследований, на которых изучалось влияние азотных минеральных удобрений на растениеводческую продукцию,были выбраны наиболее распространенные сельскохозяйственные культуры: капуста, морковь, свекла, картофель, пшеница, овес, рожь озимая, а также пробы почв, на которых эти культуры .произрастали. Были исследованы наиболее распространенные в Белорусской ССР сорта культур: картофель сорт "Лоеицкий", капуста сорт "Белорусская-35", морковь сорт , "Нантская-04", свекла сорт "Бордо", пшеница сорт "Мироновская--808", рожь озимая сорт "Белта", овес сорт "Нодино". Указанные образцы растениеводческой продукции выращивались в экспериментальных хозяйствах Белорусского научно-исследовательского института картофелеводства и плодоовощеводства и Іоді;нского ин-

ститута почвоведения и агрохимии Минской области на суглинистых

и супесчанных почвах, подстилаемых моренным суглинком, т.е. в таких почвенных условиях, которые характерны для большинства районов БССР.

В соответствии с планом работы указанные сорта культур выращивались на различных полевых участках, в почву кадцого из которых вносилась одна из изучаемых систем удобрений.

Для каждой культуры заранее были выбраны агрохимически обоснованные системы удобрений, включащие различные варианты. Каждая заранее определенная системы удобрений вносилась в отдельный полевой участок.

Контрольный опыт для всех изучаемых культур предусматривал выращивание их на участках, на которые не вносились удобрения (первый вариант). Системы, при которых минеральные удобрения в определенных количествах и соотношениях вносились в почву, назывались "вторым", "третьим", "четвертым" и т.д. вариантами.

В состав минеральных удобрений входили: азот - в форме аммиачной селитры (/VH₄V0g); фосфор - в форме простого суперфосфата (CaCEjPO^ ujO + 2Саї0₄ 2EjO; калий - в форме смеси KCI с тонкозернистым молотым сильвинитом.

В дальнейшем минеральные части систем удобрений будут обозначаться какУ- азот, Р - фосфор, К - калий.

В качестве источника органических удобрений вносили навоз.

В исследованиях использованы следующие варианты удобрений: Под капусту: I. Без удобрений; 2. 40 т/га навоза; 3. 80 т/га навоза; 4. 40 т/га навоза+Л^,2оо^рЮО^К240Ї ⁵«^180^Р90^ ^6l^I80^P90^KI80^{; 7,}^I80^PI35^KI80^{; 8}-^I80^P90%0^{; 9}-^I80^P90%00» ^I0,/^240^P90^KI80»

^II,/^240^PI35%00» ^I2«^^/300^P90^KI80^{; I3}'^300^PI35^K300 *

Под морковь: І. Без удобрении; 2. 20 т/га навоза; 3. 40 т/га на-

9 воза; 4. 20 т/га навоза + /V₁₀₀P₅o^KI20^{; 5<А}90^Р90! ⁶-^90^Р90^КІ20^;

⁷^90^Р90^КІ80^; 8^90^35^20^-^90^0^0^{1 І0}*^А'і50^Р9О^КІ20^;

^П-^І50^Р135%0^{; І2>Л/}2І0^Р90^КІ20^{; I3}-^2I0^PI35%40-

Под свеклу;!. Без удобрений; 2. ЗО т/га навоза; 3. 60 т/га наво-

за; 4. ЗО т/га навоза+ Л/_І20Р₇₅К_І80; 5.^_І20Р₉₀; 6.М_І2о^р90^КІ50'« ^120^ ⁸-^І20^Р135^К150^{; 9}^І80^Р90^КІ50! ¹⁰'^L8Q^? 13570' ^ІІ'^240^Р90^КІ50« ^І2-^24(^135^70^

Под картофель:!. Без удобрений; 2^₆₀Р_І2о^кі80» ^3,^І20^Р120^КІ80» Пол овес: 1. Без удобрений; 2^₄о^Р45^КІ80Ї ³«^Л'і00^Р45^КІ80 Под пшеницу: І. Без удобрений; 2./У ₄₀Р₄₅К₁₈₀; 3. А/_І2о^Р45^к90* Под рожь озимую: І. Без удобрений; 2^/₄₀Р₄₅К_6С); 3./^_I0oP₄₅KgQ.

Применяемые минеральные удобрения постоянно контролировались на соответствие требованиям ГОСТа. Использовались удобрения, содержание основных веществ в которых соответствовало нормируемы* количествам, а содержание посторонних, в том числе ядовитых примесей, не превышало допустимых величин. Содержание посторонних и токсичных элементов в удобрениях проверялось методом атом-ноабсорбционного анализа. Ни в одной из исследованных партий удобрений содержание свинца не превышало I мг/кг, солей кадмия было моньше 0,1 мг/кг, солей меди - менее 25 мг/кг и солей цинка - менее 50 мг/кг..

Отбор образцов сельскохозяйственной продукции (картофель, капуста, морковь, свекла, пшеница, ячмень, озимая рожь), а также проб почв проводился в период 1980-1987 гг. в соответствии с ГОСТ 12430-66. Отобранные образцы хранились не более 10 дней при температуре +4 и подвергались анализу.

Для определения нитратов в продукции растениеводства, почве и удобрениях использовали 2 метода. Образцы анализировали методом

10 "сухого восстановления", основанного на экстракции нитратов 0,1 н

раствором соляной кислоты, восстановлении их цинковым порошком в нитриты и реакции последних с реактивом Грисса. Аналогично определяли нитриты, исключая стадию восстановления. Предел обнаружения метода - 0,6 мг/кг продукта по нитрат-иону.

В ряде случаев образцы сельскохозяйственной продукции урожая 1987 г. анализировали ионометрическим методом, заключающимся в извлечении нитратов растворбм алюминиевых квасцов и измерении их концентрации в полученной вытяжке о помощью ион-селективного электрода. Нижний предел определения составляет 30 мг/кг продукта (по нитрат-иону).

При значительных расхождениях результатов, полученных двумя этими методами, они не принимались к рассмотрению и не обсчитывались статистически.

Канцерогенные/У-нитрозамины (М-нитрозодиметиламин, Л'-нит-розодиэтиламин.Л'-нитрозопиперидин, Д'-нитрозоморфолин иіУ-нит-розопирролидин) в почве и растительных продуктах определяли хро-мато-флуоресцентннм методом, основанном на выделении этих соединений перегонкой с паром, экстракции эфиром, денитрозировании, получении флуоресцирующих производных по аминогруппе с помощью реактива НБД-хлорида, разделении в тонком слое силикагеля и измерении интенсивности флуоресценции.

Предел обнаружения метода составляет I мкг/кг, относительное стандартное отклонение 0,2-0,4.

Для подтверждения полученных результатов образцы, в которых /У-нитрозамины были обнаружены, подвергали анализу на термо-энер-гетическом анализаторе.

Подготовку проб продуктов для определения витаминов проводили по методам, одобренным Межведомственной комиссией по сое-

тавлению таблиц химического состава пищевых продуктов (МВК).

Содержание витамина Bj определяли флуориметрическим методом, витамина Во - лилинофлавиновым методом, витамина РР - химическим) циановым методом, витамина С - с 2,6-дихлорфенолиндофенолом, ^-каротина - спектрофотометрическим методом, витамина Е - хрома-тографически.

Определение компонентов углеводного комплекса проводилось методами, рекомендованными МВК: крахмал - солянокислым методом, клетчатка - гидролизом смесью уксусной и азотной кислот, пектины

- после извлечения водой при 45С осаждением хлоридом кальция,
остальные сахара - в виде триметилсилильннх производных на газо
вом хроматографе "Цвет-105".

Минеральные элементы определяли после проведения сухого озо-

ления продуктов по методике, описанной в ГОСТ 26.9.86. Определе-

І ние минеральных элементов в золе проводили на атомном спектрофо- '

тометре "Хитачи-44" 180-80 в пламени воздух-ацетилен при стандартных условиях, заложенных в программе компьютера прибора. . Все указанные методы опубликованы в следующих изданиях:

Методические указания по определению нитритов и нитратов в пищевых продуктах, рационе и воде. Минздрав СССР, № 2382-81.

Методические указания по определению цитратов в продукции растениеводства. Минздрав СССР, & 4228-86. ,

Документация к методическим указаниям "По определению нитратов в продукции растениеводства". Минздрав СССР, J* 4415-37.

Методические рекомендации по обнаружению, идентификации и количественному определению/V -нитрозаминов в пищевых продуктах, Минздрав СССР, » 1959-79.

_ Pine D., Hufeh F. N-N.ltroeo Compounds in environment. Lyon. IARC Sci. Publ. 1974. P. 40-44.

12 - Рекомендуемые методы исследования химического состава пищевых

продуктов в кн.:"Химический состав пищевых продуктов", т. III. Под редакцией И.М. Скурихина и В.А. Шатерникова, Москва, "Легкая и пищевая промышленность", 1984, стр. 281-284.

Результаты всех исследований обрабатывали статистически с определением средних ари(|метических величин, их квадратичных отклонений и степени достоверности изменений по отношению к контролю по -критерию (П.ф. Рокицкий, 1973).

Кроме того, рассчитывались коэффициенты парной корреляции и их достоверность (П.Ф. Рокицкий, 1973) для оценки силы и направления связи между содержанием углеводов, различных витаминов и минеральных элементов в свекле, моркови и капусте в зависимости от степени интенсивности применения азотных удобрений, а также для оценки уровня онкологической заболеваемости в зависимости от дозы применяемых азотных удобрений.