Содержание к диссертации
Введение
1 Литературный обзор
1.1 Характеристика степени опасности тяжелых металлов как технологических загрязнителей
1.2 Влияние техногенных факторов на безопасность пищевых продуктов
1.3 Приоритетные аспекты функциональных продуктов
1.4 Перспективные направления в разработке новых видов мороженого
1.5 Характеристика топинамбура, как функционального наполнителя
1.5.1 Химический состав топинамбура и его товароведные свойства
1.5.2 Перспективиые направления ис пользо ван ия топинамбура в пищевой промышленности
1.6 Заключение по литературному обзору
2 Организация эксперимента
2.1 Объекты исследования
2.2 Этапы эксперимента
2.2.1 Методы исследований
3 Экспериментальная часть
3.1 Мониторинг тяжелых металлов в молочном сырье Семипалатинского региона Восточно-Казахстанской области
3.2 Исследование детоксицирующих свойств топинамбура в сравнении с пектинсодержащим сырьем
3.3 Выбор молочно-растительной композиции для создания продукта функционального назначения
3.4 Разработка технологии приготовления пюре из топинамбура 81
3.5 Исследование влияния дозы вносимого топинамбура на основные потребительские свойства готового продукта 83
3.5.1 Изменение органолептических, физико-химических показателей, химического состава мороженого 83
3.5.2 Изменение степени взбитости и скорости таяния мороженого 89
3.6 Разработка рецептуры и технологии производства мороженого "Артишок" 93
3.7 Исследование товароведных характеристик мороженого "Артишок" 98
3.7.1 Исследование органолептических, физико-химических, микробиологических показателей качества и безопасности 98
3.7.2 Изменение степени взбитости и скорости таяния 103
3.7.3 Исследование пищевой и биологической ценности 106
3.8 Исследование изменения товароведных характеристик мороженого "Артишок" в процессе хранения 113
3.9 Производственная стадия 117
4 Экономический рассчет 118
Выводы 120
Список использованных источников 122
Приложения
- Влияние техногенных факторов на безопасность пищевых продуктов
- Перспективиые направления ис пользо ван ия топинамбура в пищевой промышленности
- Выбор молочно-растительной композиции для создания продукта функционального назначения
- Исследование органолептических, физико-химических, микробиологических показателей качества и безопасности
Введение к работе
Одним из самых важных факторов, влияющих на состояние здоровья человека и популяции в целом, - фактор питания. Пища современного человека является не только источником необходимых человеку пластических и энергетических материалов, но в отдельных случаях и носителем неалиментарных (не пищевых) компонентов природного или антропогенного происхождения -радионуклидов, ядохимикатов (пестицидов и др), нитратов, нитритов микоток-синов, разного рода биологических загрязнителей и др. ксенобиотиков.
Наблюдаемое ухудшение экологической обстановки в ряде регионов СНГ, приводит к загрязнению окружающей среды вредными для здоровья населения химическими веществами, что влечет за собой возникновение стрессовых ситуаций, ослабление иммунной защиты организма, увеличение роста и числа различных заболеваний и других негативных последствий на здоровье человека.
Поэтому в последние годы в области технологии пищевых производств актуальна разработка так называемых «функциональных» - полезных для здоровья продуктов питания. Теоретические основы современной концепции позитивного и функционального питания изложены в работах В.А.Тутельяна, М.Г. Гаппарова, Н.Д. Войткевич, В,Д. Харитонова, А.Г. Храмцова, И.А. Евдокимова, А.А. Кочетковой, Б.А. Шендерева. Основным механизмом профилактического действия функциональных пищевых продуктов является их положительное влияние на такие процессы как повышение физической выносливости, иммунитета, улучшение функции пищеварения и регуляция аппетита.
Все продукты функционального питания содержат ингредиенты, придающие им функциональные свойства. К одним из них относятся пищевые волокна, которые содержатся только в растительном сырье.
Пищевые волокна представлены гемицеллюлозой и пектином. Благодаря их наличию растительное сырье обладает радиопротекторными свойствами, так
как они способны выводить ионы токсичных и радиоактивных металлов не нарушая баланса внутренней среды организма.
Особое внимание необходимо уделить топинамбуру, так как в процессе роста и созревания, в отличие от других огородных культур, не накапливает тяжелые металлы, даже на участках с искусственно повышенным их содержанием в почве.
Учитывая уникальные свойства топинамбура, в данной работе исследовалась возможность использования данного растительного сырья, в качестве функционального ингредиента, в производстве нового молочного продукта -мороженого.
Актуальность исследования. Осуществление мониторинга за загрязнением продовольственного сырья и разработка новых продуктов функционального назначения является одним из приоритетных направлений государственной политики в области здорового питания. Особую актуальность представляет обеспечение необходимого гигиенического уровня тяжелых металлов. Следует отметить, что вопросом исследования загрязнения молока ксенобиотиками, в том числе тяжелыми металлами (ТМ), в Семипалатинском регионе Восточно-Казахстанской области (ВКО) уделяется недостаточное внимание. Отсутствуют данные по выявлению районов для обеспечения поставки сырья с необходимыми гигиеническими требованиями. Не в должной мере разработан ассортимент пищевых продуктов функционального назначения, обладающих детоксици-рующими свойствами. Вышеизложенное определило цель и задачи настоящего исследование,
Целью работы явилось исследование качества молочного сырья и товароведной оценки мороженого полученного на его основе.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
- исследовать молочное сырье Семипалатинского региона ВКО на содержание солей ртути, мышьяка, свинца и кадмия, как наиболее приоритетных загрязнителей;
- изучить способность связывания тяжелых металлов различными вида
ми пектинсодержащего сырья используемого в производстве мороженого в ка
честве наполнителя;
- подобрать компоненты рецептуры для составления молочно-
растительной композиции;
разработать технологию приготовления наполнителя - пюре из клубней топинамбура;
исследовать влияние дозы вносимого наполнителя на товароведные характеристики продукта;
разработать рецептуру и технологию производства нового мороженого функционального назначения;
дать товароведную оценку мороженого и анализ изменения его показателей качества после хранения;
провести экономический расчет себестоимости нового продукта;
- разработать техническую документацию и апробировать внедрение
продукта в производство.
Научная новизна работы. Впервые проведен мониторинг содержания солей ртути, мышьяка, кадмия и свинца в молочном сырье Семипалатинского региона ВКО.
На основе исследований комплексообразующей способности различных видов пектинсодержащего растительного сырья определен топинамбур в качестве наиболее эффективного функционального ингредиента для мороженого.
Разработана рецептура и технология нового мороженого функционального назначения с использованием пюре из топинамбура.
Исследовано влияние пюре из топинамбура на товароведные характеристики готового продукта и их изменения после хранения.
Имеются решения о выдаче предварительных патентов на изобретения по заявкам № 2003/0001Л "Способ производства мороженого и композиции для
его приготовления", № 2003/0230.1 "Композиция для приготовления мороженого".
Практическая ценность работы. Полученные результаты исследований позволили оценить современное состояние молочного сырья Семипалатинского региона ВКО в отношении содержания солей ртути, мышьяка, кадмия и свинца. Предложенная технология позволяет выработать продукт с использованием функционального наполнителя для экологически неблагоприятных районов.
Разработана техническая документация на продукт: ТУ 63 28 РК 7875-1917 РГКП-003-2004 «Мороженое "Артишок"».
Разработанная рецептура и технология внедрены в производство, что подтверждается актами производственных испытаний.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на: международной научно-практической конференции "Пищевая промышленность на рубеже веков: состояние, проблемы и перспективы" (Алматы
г.); на международной научно-практической конференции аспирантов, студентов и учащихся "Наука и образование: проблемы и перспективы" (Бийск
г.); на международной научно-практической конференции "Животноводство и ветеринария в XXI веке: действительность и перспективы развития" (Семей 2002 г.); на республиканской научно-практической конференции "Вклад молодых ученых в развитие науки, техники, технологии" (Семей 2003 г.).
Публикации результатов исследования. Материалы диссертации изложены в 18 публикациях и получены решения о выдачи предварительных патентов на изобретения по заявкам.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований и их анализа, выводов, списка литературы (173 источника). Основное содержание работы изложено на 136 страницах, включает 20 рисунков, 23 таблицы и 10 приложений.
Влияние техногенных факторов на безопасность пищевых продуктов
При кажущейся ясности понятия «тяжелые металлы» его значение следует определить четко из-за встречающихся в литературе неоднозначных оценок /1/. Термин «тяжелые металлы» связан с высокой относительной атомной массой. Эта характеристика обычно отождествляется с представлением о высокой токсичности. Одним из признаков, которые позволяют относить металлы к тяжелым, является их плотность (7,14 - 21,4 кг/м ) /З/. В эту группу включают цинк, медь, свинец, кадмий, кобальт, олово, ртуть /1/.
Прежде всего интерес представляют те металлы, которые наиболее широко и в значительных объемах используются в производственной деятельности и, в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относятся свинец, кадмий, ртуть, мышьяк.
В атмосферном воздухе ТМ присутствуют в форме органических и неорганических соединений в виде пыли и аэрозолей, также в газообразной элементной форме (ртуть). При этом аэрозоли свинца и кадмия состоят преимущественно из субмикронных частиц диаметром 0,5-1 мкм /1/.
В водных средах металлы встречаются в трех формах: взвешенные частицы, коллоидные частицы и неорганические лигандали. Большое влияние на содержание этих металлов в воде оказывает гидролиз, во многом определяющий формы нахождения элемента в водных средах /27/. Значительная часть тяжелых металлов переносится поверхностными водами во взвешенном состоянии. В почвах ТМ содержатся в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах. Водорастворимые формы, как правило, представлены хлор нитратами, сульфатами и органическими комплексными соединениями. Кроме того, ионы тяжелых металлов могут быть связаны с минералами как часть кристаллической решетки /1/. Ртуть, мышьяк, кадмий и свинец представляют наибольший интерес, так как при самых низких концентрациях проявляют сильно выраженные токсикологические свойства. Ртуть - единственный (в природных условиях) жидкий металл, который испаряется даже при комнатной температуре. Ее пары имеют свойства равномерно распространяться по всему объему, сорбируясь тканями, деревянными изделиями и материалами различных конструкций. При температуре выше 28 С ртуть начинает испаряться и ее пары снова попадают в воздух. Необходимо различать действия металлической ртути, ее паров и солей. Ртуть обладает способностью растворять в себе многие металлы, образуя с ними частью жидкие, частью твердые сплавы, называемые амальгамами, при этом нередко получаются химические соединения ртути с металлами /30/. Ртуть обычно содержит в виде примеси другие металлы ill. Одна из особенностей ртути заключается в том, что для нее не известны гидроксиды. В тех случаях, когда можно было бы ожидать их образования, получаются безводные оксиды. Так, при действии щелочей на растворы солей ртути получается буровато-черный осадок оксида ртути: Точно так же из растворов солей ртути щелочи осаждают оксид ртути: Образующийся осадок имеет желтый цвет, но при нагревании переходит в красную модификацию оксида ртути. Ртуть - яд кумулятивного действия, способный накапливаться в организме в форме двух-, трех-, четырехатомных молекул, ртуть существует в виде атомов Hg /30/. Мышьяк встречается в природе, большей частью, в соединениях с металлами или серой и, лишь изредка, в свободном состоянии. Обычно мышьяк получают из мышьяковистого колчедана FeAgS. При его нагревании в атмосферном воздухе образуется оксид мышьяка As2C 3, который далее восстанавливают углем до свободного мышьяка. Мышьяк существует в нескольких аллотропических модификациях. Наиболее устойчив при обычных условиях и при нагревании металлический, или серый мышьяк. Плотность серого мышьяка равна 5,72 кг/м3. При нагревании под нормальным давлением он сублимируется. В отличие от других модификаций, серый мышьяк обладает металлической электрической проводимостью. В воде мышьяк растворим. На воздухе при комнатной температуре он окисляется очень медленно, а при сильном нагревании сгорает, образуя белый оксид AS2O3. При высокой температуре мышьяк непосредственно взаимодействует со многими элементами. Сильные окислители переводят его в мышьяковую кислоту. Как свободный мышьяк, так и все его соединения - сильные яды. Применение свободного мышьяка ограничено. Но соединения мышьяка применяют в медицине, а также в сельском хозяйстве, где они используются в качестве инсектицидов, т.е. средств для уничтожения вредных насекомых. Оксид мышьяка применяется как яд для уничтожения грызунов /30/. Кадмий находится в природе в основном как побочный продукт в цинковых рудах. Получают его из отходов цинкового производства путем обработки последних серной кислотой с последующим выделением кадмия цинком: Кадмий - элемент второй побочной подгруппы системы Менделеева /4/. В ряду напряжения кадмий стоит дальше цинка, но впереди водорода и вытесняет последний из кислот: Поскольку Cd (О Н)2- слабый электролит, то соли кадмия гидролизуют-ся и их растворы имеют кислую реакцию среды. Гидроксид кадмия не обладает заметно выраженными кислотными свойствами и практически не растворяется в щелочах. Все растворимые в воде и разбавленных кислотах соединения кадмия ядовиты /5, 30/.
Устойчивое соединение кадмия в природной среде - Cd. Для него характерны умеренная ковалентная составляющая в химических связях и высокое сродство к SH—группам. Это приводит к большой растворимости в жирах, аккумуляции в живом веществе и токсичности его соединений. Кадмий накапливается в печени и почках из-за сильного взаимодействия с ц и стенном с образованием металлотионеина. Поскольку метаболизм кадмия тесно связан с метаболизмом цинка, металлотионеин связывает и переносит и кадмий, и цинк . Кадмий способен замещать цинк во многих жизненно важных реакциях, приводя к их разрыву или торможению /6, 7, 31/.
Свинец - элемент четвертой группы, обладающий ярко выраженными металлическими свойствами. Образует небольшое количество ковалентяых связей и в своих соединениях может быть двух и четырехвалентным. Свинец может образовывать органические соединения. В частности существуют ал-кильные и арильные соединения свинца. Неорганические соли свинца, за исключением нитратов и ацетатов, плохо растворимы в воде /8/.
Перспективиые направления ис пользо ван ия топинамбура в пищевой промышленности
Проблема полноценной и здоровой пищи всегда была одной из самых важных, стоящих перед человеческим обществом.
Наряду с традиционными подходами к продуктам питания в последние годы развивается, особенно интенсивно в Японии, США, Германии, Франции, Великобритании и других странах, новое направление - создание продуктов так называемого функционального питания.
Под термином "функциональное питание" подразумевают использование таких продуктов естественного происхождения, которые при ежедневном применении оказывают определенное регулирующее действие на организм в целом, или на его определенные системы, или органы или их функции /41/. Следует отметить, что роль функционального питания огромна, особенно в районах с нарушенной экологией. Это обусловлено ростом числа заболеваний, связанных с нехваткой в пищевом рационе нужного количества и разнообразия химических веществ и пищевых волокон, необходимых для нормального функционирования живого организма.
Степень влияния окружающей среды на организм человека можно снизить за счет введения в ежедневный пищевой рацион различных видов пищевых продуктов с функциональными свойствами, которые могли бы стабилизировать физиологические процессы в организме.
Поэтому создание новых комбинированных продуктов, для этой цели, должно базироваться на таких принципах как пищевая безвредность, использование традиционных и нетрадиционных видов сырья, биологическая и пищевая полноценность продуктов, высокие органолептические показатели, содержание достаточного количества витаминов и пищевых волокон, минеральных и других активных веществ /42/.
Одним из способов защиты населения от негативного влияния внешней среды является использование при производстве различных продуктов, специальных добавок, способствующих сорбции токсикантов и выведению их из организма.
В МГУ 11Ь проведены исследования по разработке кисломолочного продукта. В качестве сорбента использовали медицинский препарат "Полисорб", который не всасывается желудочно-кишечным трактом (ЖКТ), связывает и выводит из организма токсины, болезнетворные микроорганизмы /43/.
Сотрудниками Воронежской Государственной технологической академии исследованы возможности использования многолетнего травянистого кустарника стевии в качестве подсластителя в производстве кисломолочных напитков. Композиционную основу для новых продуктов готовили путем внесения в обезжиренное молоко сиропа стевии концентрацией 0,5-1%. Установлено, что сироп стевии оказывает стимулирующее влияние на процесс развития различных представителей молочнокислой микрофлоры, что свидетельствует о перспективности разработки ассортимента кисломолочных продуктов с использованием этого заменителя сахара, обладающего рядом уникальных свойств, не имеющего противопоказаний и рекомендованного не только при сахарном диабете, но и при нарушении углеводного обмена, ожирении, атеросклерозе, панкреатите /44, 45/
Разработан способ получения комбинированного кисломолочного продукта на основе сои, предусматривающий смешивание соевого компонента с молоком и закваской. В качестве соевого компонента используют водный раствор соевой муки из не обезжиренных семян сои прошедших термическую или ионную обработку, инактивирующую антипитательные вещества и снимающую соевый запах и бобовый привкус /46/.
В качестве наполнителя для кисломолочных продуктов нашла применение морская капуста, которую вносят в виде измельченного полуфабриката в конце сквашивания по достижению кислотности не ниже 50 Т /47/.
При создании продуктов функционального действия главная идея технологии базируется, в основном на сохранении биологической активности соединений сырья, предпочтительно в их нативном окружении. К эффективным источникам поддержания здоровья населения относятся гидробионты. К такому сырью принадлежит мягкие ткани иглокожих, раковинных моллюсков, хрящи акул и скатов, внутренние раковины головоногих, панцири ракообразных и др., объединенных общим свойством - содержанием аминосахаров /48/.
Сегодня в большей степени определяются современные требования к структуре рационального питания. В связи с этим ведутся исследования по обогащению творога кальцийсодержащей добавкой из яичной скорлупы, содержащей до 90% кальция в легкоусвояемой форме. Он играет интегральную роль в системах защиты и адаптации организма в условиях стрессового режима существования /49/. Одним из приоритетных направлений является ликвидация дефицита пищевых веществ, среди которых важное место принадлежит микронутриентам - витаминам и минеральным веществам /50/. Недостаточное их потребление крайне отрицательно сказывается на здоровье человека. Имеется ряд литературных сведений о противоопухолевых (радиозащитных) свойств их отдельных витаминов и витаминоподобных соединений, в частности аскорбиновой кислоты, биофлавоноидов (полифенолов, витамина Р) и др /51/.
Перед специалистами пищевых отраслей промышленности стоит задача разработки и внедрения продуктов функционального действия, содержащих продукты растительного происхождения, в частности, дикорастущие плоды, ягоды, а также овощи и фрукты /52/. Полученное из них пюре - продукт высокой ценности, благодаря содержанию в нем биологически активных компонентов /53, 54/. С целью придания пюре радиозащитных и детоксицирующих свойств, дополнительно вводят витамин В2 и 20%-ньш водно-спиртовый настой биомассы женьшеня /55/.
Кроме продуктов функционального назначения, широкое применение получили биологически активные добавки (БАД)- эффективный и простой путь коррекции питания /56/.
Выбор молочно-растительной композиции для создания продукта функционального назначения
Топинамбур, именуемый земляной грушей или артишоком (Helianthus tuberosus - подсолнечник клубненосный), - многолетнее крупнотравянистое растение, содержащее инулин. В процессе эволюции и интрогрессии он вобрал признаки других растений и окончательно сформировался как вид гибридного происхождения - аутоаллополиплоид (2Г-102), возникший путем утроения основного набора хромосом, что наследственно обусловливает множество его полезных особенностей, невероятных, но очевидных свойств /98/. Ценность топинамбура как овощной, технической и лечебной культуры обусловлена, прежде всего, химическим составом растения /99, 100/.
Топинамбур содержит достаточно большое количество сухих веществ, среди которых основную часть составляют углеводы /100/.
Спирто- и водорастворимые углеводы клубней большей частью представлены фруктозанами. Среди них наиболее ценится инулин - резервный полисахарид, содержание которого в среднем составляет 14 %. Гидролиз инулина приводит к получению безвредного для больных сахарным диабетом сахара — фруктозы.
Топинамбур содержит мало клетчатки и богатый набор микроэлементов. Клубни топинамбура имеют богатый минеральный состав (в мг% на сухое вещество): железа -10,1; марганца - 44,0; кальция - 78,8; магния - 310,7; калия -1382,5; натрия — 17,2. Установлено, что в них не накапливаются ТМ, даже в случае культивирования на зараженных почвах /101/.
Клубни содержат 1,04 - 1,37 % азота на сухую массу, из которой на долю белкового приходится около 57,7 %. Аминокислотный состав белка топинамбура характеризуется биологической полноценностью. Клубни и вегетативная масса содержат все незаменимые аминокислоты /102/, которые синтезируются только растениями и не синтезируются в организме человека; аргенин, ва-лин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метианин, треонин, трептофан, фени-лаланин/103/.
В клубнях преобладают лимонная и яблочная кислоты (55 % и 27 % соответственно). Обнаружены также фумаровая, янтарная, хинная и следы ши-кимовой кислоты /99/. В сухом веществе стебля с листьями более 4% приходится на триптофан и лейцин. В 1кг зеленой массы содержится - 70 мг каротина. Среди зольных элементов значительный удельный вес занимают кальций, магний, железо. На 1 кг зеленой массы приходится 5,9 г кальция и 3,4 г магния. Количество органических кислот в процессе онтогенеза растений может составлять от 8 до 12 % сухого веса листьев. Органические кислоты представлены в листьях топинамбура не только ди- и трикарбоновыми кислотами цикла Кребса, но и полиоксикислотами, которые являются кислотами первичного окисления Сахаров. Среди ди- и трикарбоновых кислот в ростках и листьях топинамбура содержатся яблочная, фумаровая кислоты, а также в значительно меньших количествах лимонная и янтарная кислоты. Топинамбур содержит витамины: каратин (12-42 мг в 1 кг), С (осенью 318 мг, весной 42-124 мг), В, (7,6), В2 (0,8-3 мг), РР (10,7-27,2 мг), холина (1936-3100 мг), биотина/100/. Обращает внимание содержание в топинамбуре биологически ценных компонентой - пищевых волокон (гемицеллюлоз) и пектина. Благодаря наличию пектина, топинамбур обладает радиопротекторными свойствами, так как он способен связывать и выводить ионы токсичных и радиоактивных металлов. Применение топинамбура способствует снижению концентрации глюкозы в крови, нормализации углеводного и жирового обмена, что особенно важно для больных, страдающих сахарным диабетом, ожирением, нарушением обмена веществ /103/. Все это свидетельствует о том, что топинамбур обладает высокой биологической активностью, что позволяет использовать его в различных отраслях пищевой промышленности. В последнее время широкие перспективы представляют работы в области сбалансированности потребления пищевой продукции по всем ее составляющим, улучшения структуры питания населения и повышения биологической ценности пищи Л 04/. Благодаря исключительному биохимическому составу /100/ и большой надземной биомассе топинамбура становится одной из самых популярных овощных культур. Она привлекательна в экологическом плане, потому что не нуждается в обработке ядохимикатами, поскольку устойчива против многих болезней и вредителей, что дает очень здоровую и биологически чистую растительную продукцию для человека и животных /98/. В настоящее время как у нас в стране, так и за рубежом ведутся исследования по разработке технологий получения широкого набора препаратов, диетических продуктов питания и продуктов, используемых для технических и кормовых целей на основе топинамбура /105/. Оригинальный химический состав, содержание разнообразного комплекса биологически активных веществ топинамбура делает это растение очень перспективным в создании продуктов лечебно-профилактического назначения /99, 100/, которые издавна использовались в народной медицине в качестве лекарственного средства при заболеваниях, вызванных нарушением обмена веществ /103/.
Так например, в лаборатории переработки мясного сырья и разработки мясопродуктов (СибНИПТИП) ведутся работы по созданию рецептур мясных рубленных изделий из молодого конского мяса с использованием, в качестве биологически активных растительных добавок, топинамбура.
Процентное содержание биодобавки, введенной в фарш, определяли по органолептическим показателям готового продукта. Анализ влагоудерживаю-щей способности мясных фаршей показал, что с увеличением ее дозы влаго-удерживающая способность возрастает. На основании предварительных результатов разработана рецептура продуктов "Котлеты и биточки из конины с пищевыми добавками" /106/.
Исследование органолептических, физико-химических, микробиологических показателей качества и безопасности
В условиях повышенного антропогенного загрязнения биосферы чрезвычайно остро стоит проблема производства экологически чистых продуктов в том числе продуктов животноводства. В настоящее время основную опасность для человеческого организма представляет содержание в продуктах питания ксенобиотиков химической и микробиологической среды, К ксенобиотикам химической природы относят токсичные элементы (свинец, кадмий, ртуть, мышьяк и др.), пестициды, радиоактивные изотопы, нитраты и нитриты и т.д. Среди основных загрязнителей химической природы, по данным ФАО\ВОЗ, токсикоэлементы химического происхождения обладают выраженным канцерогенным и мутагенным эффектом и занимают первое место в списке приоритетных химических веществ, опасных для окружающей среды и здоровья человека/14/.
Результаты исследований многих ученых за последнее десятилетие (В.Л. Владимиров - 1995г., Г. Вяйзен -1996,97,98 гг., Ю.П. Фомичев - 1998 и др) свидетельствует о высоком уровне загрязненности продуктов питания токсичными химическими соединениями, к которым в первую очередь относятся кадмий, свинец, мышьяк, ртуть. Содержание их колеблется от микрограммов до миллиграммов на 1 кг продукта. Наиболее токсичными являются кадмий, свинец, мышьяк и ртуть, количество их в продуктах питания строго нормировано.
В зависимости от степени загрязнения окружающей среды теми или иными загрязнителями, они могут приводить к экологическому напряжению или к экологическому кризису, в результате чего нарушается весь цикл производства безопасной продукции. Начальным звеном этой цепи являются вода и почва, которые аккумулируют в себе загрязнители, затем растения (продовольственные и кормовые), далее животные и конечным звеном является продукция животноводства, в частности молоко. Некоторые из солей тяжелых металлов, пройдя этот сложный путь, на различных технологических этапах производства и переработки претерпевают существенные изменения, другая их часть (самая опасная) попадает в организм человека, вызывая там необратимые процессы.
Учитывая, что определение микроэлементного состава коровьего молока можно использовать в качестве биоиндикаторов, отражающих региональные биогеохимические особенности, первоначально была поставлена задача - исследовать степень накопления четырех приоритетных для ВКО элементов (ртуть, мышьяк, свинец, кадмий) в молочном сырье, отобранных из 30 различных районов Семипалатинского региона. Эти районы, являясь основными поставщиками молочного сырья, расположены на разном удалении от источников экологического загрязнения. Исследования проводились с 2001 по 2003 годы в стойловый и пастбищный периоды. Для того, чтобы установить наличие или отсутствие закономерной взаимосвязи между различными звеньями техногенной миграционной цепи химических элементов, ежегодно 60 образцов молочного сырья отбиралось из районов, в которых изучен почвенный и растительный покров.
Кадмий, свинец определяли полярографическим методом в соответствии с требованиями ГОСТа 26929-94. Ртуть и мышьяк определяли колориметрическим методом в соответствии с требованиями ГОСТа 26927-86. Обработку данных осуществляли вариационно-статистическим методом. Полученные нами данные по содержанию химических элементов в молоке ряда хозяйств представлены в таблицах 1 и 2.
Содержание ртути и мышьяка в молочном сырье вызвано использованием этих элементов в сельском хозяйстве, например накопление ртути в кормовой растительности является результатом обработки ртутьорганическими препаратами, использование протравленного зерна или продуктов из него для кормовых целей. Мышьяк используется в качестве инсектицидов, фунгицидов и стерилизатора почвы. Колебания концентраций этих элементов в пастбищный и стойловый периоды можно объяснить тем, что при заготовке кормов происходит испарение влаги, приводящее к концентрации элемента (мышьяка). Что же касается ртути, то она, являясь летучим элементом, способна испаряться вместе с влагой /2, 30/. Но несмотря на данное свойство, ртуть обнаружена в молочном сырье и в стойловый период.
В 22 из 30 исследованных районов в молочном сырье обнаружен кадмий (рисунок 4). Из них на четырех исследованных участках (Шемонаиха, Приречное, Глуховка, Жангис-Тоби) в пастбищный период уровень кадмия достигает 4ПДК. В двух хозяйствах (Половинка, поселок Мурат) содержание данного элемента незначительно превышает значение ПДК. В стойловый же период наблюдается трехкратное увеличение ПДК только на одном участке (Дмитриевка), В 19 хозяйствах из 30 изученных в молочном сырье установлено наличие свинца (рисунок 5). В девяти исследованных участках (Новая Шульба, Клементьевка, Приречное, Урджар, Тип-Каши, в поселках Цементник, Мурат, Восход, Красный Кардон) в пастбищный период содержание свинца ч молочном сырье превышает уровень ПДК от 1,5 до 7 раз. В стойловый же период содержание данного элемента в 9 раз превышает допустимые концентрации только в одном районе (поселок Цементников).
