В статье представлены результаты исследований по определению показателей пищевой безопасности отобранных образцов зерна пшеницы и ячменя отечественных сортов селекции. Для выявления патогенной микрофлоры отобранных проб зерна был проведен мониторинг микроорганизмов, в результате которого определено количественное значение микроскопических грибов, дрожжей и бактерий. Для установления уровня показателей пищевой безопасности проводили лабораторные испытания по оценке остаточного содержания солей тяжелых металлов и радионуклидов. В результате проведенных исследований установлено, что необходима разработка мер по снижению уровня токсической зараженности, разработка методических рекомендаций по методам снижения содержания тяжелых металлов в зерне изучаемых культур.
Введение
Современные направления расширения ассортимента пищевых продуктов изменяют характер питания населения. В производство, хранение и распределение пищевых продуктов внедряются новые технологические процессы, применяются все возрастающие количества различных химических соединений, комбинируются различные пищевые среды. Опасность с точки зрения попадания токсических веществ в пищевые продукты представляет загрязнение окружающей среды промышленными отходами, а также расширение использования химикатов в сельском хозяйстве [1].
Особую опасность представляет обсеменение зерна микроскопическими грибами и спорообразующими бактериями, обладающими способностью продуцировать ядовитые вещества химической природы, употребление в пищу продуктов, контаминированных патогенной микрофлорой, вызывает заболевание человека [2].
Проблема микробиологического загрязнения зерна считается глобальной в мировом масштабе и находится в центре внимания многих международных организаций (ВОЗ, ФАО, ЮНЕП, МАИР и др.), т.к. является одним из главенствующих факторов, определяющих здоровье населения и сохранения его генофонда.
Материалы и методы
Чрезвычайно богата микроорганизмами зерновая масса. Только 1 г ее содержит от нескольких десятков до миллионов микроорганизмов. Интенсивное развитие микроорганизмов при благоприятных сочетаниях температуры и влажности приводят к потерям сухого вещества, снижению пищевых, технологических, семенных достоинств и даже полной порче зерна. Кроме того, продуктами метаболизма микроорганизмов являются чрезвычайно опасные для живого организма чужеродные вещества (микотоксины, бактериальные токсины и др.), обладающие мутагенными, тератогенными, аллергенными и канцерогенными свойствами [3].
В этой связи были проведены исследования, целью которых являлось изучение микробиологической характеристики отобранных проб зерна.
Для выявления патогенной микрофлоры отобранных проб зерна был проведен мониторинг микроорганизмов, в результате которого определено количественное значение микроскопических грибов, дрожжей и бактерий.
Результаты исследований и их обсуждение
Выявлена патогенная микрофлора на двух образцах пшеницы, трех образцах ячменя.
Результаты мониторинга представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Мониторинг патогенной микрофлоры объектов исследования
Анализ лабораторных данных, приведенных в таблице 1, показал, что видовой состав патогенной микрофлоры отобранных проб зернового сырья представлен бактериями Penicillium, Mucor, Aspergillus niger и Diplodia.
Рассматривая картину поражения микрофлорой зерновых культур, следует отметить сравнительно низкую обсемененность зерна полевыми грибами. Видовой состав выделенных микромицетов различных культур отличается видами и количеством грибов.
Образцы ячменя отличались наибольшим многообразием выделяемых микромицетов по сравнению с пшеницей.
Так, например, видовой состав микрофлоры образцов зерна ячменя представлен наиболее распространенным грибом – Penicillium, который составил 1,4 и 1,07 тыс/г в образцах "Астана-2000" и "Целинный-2005" соответственно. Также установлено содержание грибов Mucor (0,11 тыс/г) в зерне ячменя сорта "КР-100".
Среди разнообразных загрязняющих веществ тяжелые металлы и их соединения выделяются распространенностью, высокой токсичностью, многие из них – также и способностью к накоплению в организме человека. Различные соединения солей тяжелых металлов поступают в окружающую среду с бытовыми выбросами, с дымом и пылью промышленных предприятий и автомобильного транспорта. Многие металлы образуют стойкие органические соединения, хорошая растворимость которых способствует миграции тяжелых металлов в природных водах. К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов, но при учете токсичности, стойкости, способности накапливаться во внешней среде и масштабов распространения токсичных соединений, контроля требуют примерно в четыре раза меньшее число элементов.
В этой связи с целью установления уровня пищевой безопасности проводили лабораторные испытания по оценке остаточного содержания солей тяжелых металлов (кадмия и свинца) и радионуклидов (цезий-137 и стронций-90). Результаты лабораторных испытаний по оценке показателей пищевой безопасности отобранных партий зерна пшеницы и ячменя представлены на рисунках 1-8.
На рисунках 1-2 представлены результаты лабораторных исследований по определению остаточного содержания солей кадмия в отобранных пробах зерна пшеницы и ячменя.
Рисунок 1 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна пшеницы по показателю содержание токсичного элемента – кадмия, мкг/кг
Анализ представленной диаграммы (рисунок 1) показывает, что содержание токсичного элемента кадмия не соответствует предъявляемым требованиям нормативно-технической документации, при этом повышенными результатами обладали большинство образцов зерна пшеницы. Максимальными значениями обладали образцы зерна пшеницы следующих сортов "Дамсинская янтарная", "Карагандинская-31" и "Карагандинская-22" до 0,23 мкг/кг. Минимальные значения содержания кадмия в зерне соответствовали сортам пшеницы "Дала", "Астана-2" и "Волгоуральская" – 0,13 мкг/кг, что также являлось превышением допустимых значений. Лишь один сорт пшеницы "Водопад-100" характеризовался значениями 0,001 мкг/кг. Высокие значения остаточного содержания солей кадмия в отобранных пробах дает возможность судить об экологической ситуации окружающей среды в районе производства пшеницы. А также диктует необходимость проведения регулярных мероприятий по мониторингу и снижению степени влияния внешних факторов на уровень загрязнения посевов зерновых культур.
Также изучали пищевую безопасность отобранных проб зерна ячменя отечественных сортов селекции, на рисунке 2 представлена диаграмма результатов по определению остаточного содержания токсичного элемента – кадмия.
Рисунок 2 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю содержание токсичного элемента – кадмий, мкг/кг
Анализ полученных данных показал, что остаточное содержание солей кадмия в отобранных образцах зерна ячменя превышает допустимые значнения. Вместе с тем, повышенное содержание токсичного элемента может быть объяснено неравномерным распределением в зерне злаковых культур и преобладающим содержанеим в жизнедеятельных тканях зародыша и алейронового слоя. При этом клеточные стенки растений способны к многократной адсорбции и десорбции ионов металлов за счет метаксильных, карбоксильных и других групп, активирующих поверхность экстрацеллюлярной структуры.
В этой связи необходимы не замедлительные меры по изучению источников загрязнения с разработкой инструкций по снижению уровня загрязнения токсичными веществами зерновых культур. Особую актуальность приобретает внедрение системы Hazard Analysis and Critical Control Points (НАССР), то есть анализ рисков в критических контрольных точках, на всех стадиях изготовления продукции, начиная от приема сырья и заканчивая ее реализацией, по каждой технологической линии, по каждой операции выявляются все возможные факторы опасности, которые могут угрожать качеству продукта, – микробиологические, биологические, физические, токсикологические, механические.
Далее изучали остаточное содержание солей свинца в отобранных пробах зерна пшеницы и ячменя. Результаты экспериментальных исследований приведены на рисунках 3-4.
На рисунке 3 представлены результаты лабораторных анализов по определению остаточного содержанию солей свинца в отобранных 13 пробах зерна пшеницы отечественных сортов селекции с основных зерносеющих регионов Казахстана.
Рисунок 3 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна пшеницы по показателю токсичного элемента – свинец, мкг/кг
Анализ представленной диаграммы показал, что остаточное содержание солей свинца в отобранных пробах зерна пшеницы соответствуют минимальным значениям и находятся ниже пределов предъявляемые нормативно-технической документацией. Только пробы зерна пшеницы сортов "Карагандинская-22" и "Карагандинская-30" отличались повышенным содержанием – 0,12 и 0,11 мкг/кг соответственно. Другие 11 образцов зерна пшеницы не превышали значений 0,0018 мкг/кг.
Далее представлены результаты лабораторных испытаний по изучению остаточного количества солей тяжелого металла – свинца в зерне ячменя (рисунок 4).
Анализ представленной диаграммы свидетельствует о том, что количественное значение остаточного содержания солей свинца составило в среднем до 0,006 мкг/кг. При этом максимальное значение соответствовало сорту ячменя "Карагандинский-5" – 0,012 мкг/кг, а минимальное значение соответствовало значению менее 0,0015 мкг/кг. При этом полученные значения соответствуют ограничительным значениям показателя содержания свинца в пробах зерна.
Радиационная безопасность является составной частью санитарно-эпидемического благополучия населения. Наибольшую опасность в настоящее время представляет внутреннее облучение за счет потребления, загрязненных радионуклидами пищевых продуктов, которые включаются в биологические цепочки и поступают с пищей в организм человека [4].
Рисунок 4 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю токсичного элемента – свинец, мкг/кг
Поглощение растениями радионуклидов зависит от свойств почвы и химических особенностей органических соединений, в состав которых входят радионуклиды. Радионуклидами называют нестабильные элементы, которые с относительно высокой интенсивностью (обладают малым периодом полураспада) подвергаются ядерному распаду. В этой связи изучали содержание радионуклидов цезия-137 и стронция-90, результаты лабораторных анализов представлены на рисунках 5 и 6.
Рисунок 5 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна пшеницы по показателю – содержание радионуклидов цезия-137, Бк/кг
На рисунке 5 представлены результаты лабораторий анализов по определению уровня содержания радионуклидов цезия-137в отобранных 13 проб зерна пшеницы отечественных сортов селекции.
Анализ представленной диаграммы показал, что полученные значения находятся в допустимых пределах и соответствуют требованиям нормативно-технических документов. Максимальное значение содержания радионуклидов цезия-137 отмечено в сорте зерна пшеницы "Ульбинка-55" и соответствовало значению 8,4 Бк/кг, вместе с тем полученные значения не превышают допустимых значений. Минимальное значение соответствовало значению 1,2 Бк/кг – пшеница мягкая сорт "Водопад-100". Полученные результаты свидетельствуют о том, что отечественные сорта селекции экологически безопасны по показателям содержания радионуклидов.
Далее изучали остаточное содержание радионуклидов цезия в отобранных образцах зерна ячменя отечественных сортов селекции. Результаты лабораторных испытаний представлены в виде диаграммы на рисунке 6.
Рисунок 6 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю – содержание радионуклидов цезия-137, Бк/кг
Анализ представленной диаграммы показал, что значения остаточного содержания радионуклидов цезия-137 в отобранных пробах не равномерны. Максимальное значение остаточного содержания радионуклидов в зерне ячменя составило 9,1 Бк/кг и соответствовало сорту "Карагандинский-9". Минимальное остаточное содержание радионуклидов соответствует сорту ячменя "Богара" и составило 1,0 Бк/кг. При этом необходимо отметить, что содержание радионуклидов в отобранных пробах соответствует предъявляемым требованиям нормативно-технических документов.
Далее изучали содержание радионуклидов стронция-90 в зерне пшеницы (рисунок 7). Анализ полученных данных показал, что содержание радионуклидов стронция-90 находится в допустимых пределах и соответствует требованиям НТД. Максимальное значение радионуклидов содержалось в сорте зерна пшеницы "Водопад-100" и составило 1,4 Бк/кг. Минимальное значение составило 1,0 Бк/кг у следующих сортов селекции "Дала", "Акмола-2", "Астана", "Астана-2", "Волгоуральская", "Карагандинская-70", "Карагандинская-31" и "Карагандинская-30".
Рисунок 7 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна пшеницы по показателю – содержание радионуклидов стронция-90, Бк/кг
Далее изучали остаточное содержание радионуклидов стронция-90 в отобранных пробах зерна ячменя отечественной селекции. Результаты лабораторных испытаний представлены на рисунке 8.
Рисунок 8 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю – содержание радионуклидов стронция-90, Бк/кг
Анализ полученных данных показал, что содержание радионуклидов стронция-90 в отобранных образцах зерна ячменя находится в допустимых пределах и соответствует требованиям НТД. Максимальное значение радионуклидов содержалось в сорте зерна ячменя "Целинный-2005" и составило 1,4 Бк/кг. Минимальное значение составило 0,7 Бк/кг у сорта селекции "Карагандинский-9".
Выводы
В результате проведенных исследований установлено, что необходима разработка мер по снижению уровня токсической зараженности, разработка методических рекомендаций по методам снижения содержания тяжелых металлов в зерне изучаемых культур. Результаты проделанной работы по определению показателей пищевой безопасности отобранных проб зерна пшеницы и ячменя показали актуальность данного направления исследований.
Литература
- Технический регламент "Требования к безопасности продуктов мукомольно- крупяной промышленности, крахмалов и крахмальной продукции". Утвержден постановлением Правительства Республики Казахстан от 26 апреля 2008 года, №
- http://tvoydohod.ru/tovar_53.html. Безопасность пищевых продуктов.
- http://www.who.int/ru/. Всемирная организация здравоохранения. Безопасность пищевых продуктов.
- http://fgu-radiovetlab.ru/vliyanie-radionuklidov-na-zagryaznenie-pishchevykh-pro- Влияние радионуклидов на загрязнение пищевых продуктов.