Свинец и его соединения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственный комитет по рыболовству РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Мурманский государственный технический университет

Кафедра технологии пищевых производств

Реферат

по дисциплине

Безопасность продовольственного сырья

и продуктов питания

на тему:

Свинец и его соединения

Выполнила: студентка

Бадягаева Е.В.

Мурманск

2011

Содержание

• свинец продукт питание вредный контроль
• Введение
• 1. Свойства свинца и его соединений
• 2. Распространение свинца в земной коре и пути его проникновения в продукты питания
• 3. Вредное воздействие свинца и его соединений на живые организмы. ПДК свинца в основных продуктах питания
• 4. Способы определения свинца в продуктах питания
• 5. Способы предупреждения проникновения свинца в сырье и продукты питания, способы снижения его концентрации
• Список литературы

Введение

Большая часть чужеродных веществ, поступающих в организм человека, попадает в него с едой и напитками. Проблема контаминации пищевых сырья и продуктов ксенобиотиками становиться всё более актуальной, по причине широкого применения в пищевой промышленности различных пищевых добавок, удобрений, пестицидов, стимуляторов роста животных и антибиотиков. Также большое значение имеет загрязнение окружающей среды, из которой контаминанты попадают в пищу. Некоторые загрязнители могут образовываться и накапливаться в пищевых сырье и продуктах в процессе их технологической обработки и хранении. Например, нитриты, которые используют в качестве пищевых добавок, при определенных условиях могут реагировать с аминами и образовывать нитрозамины. Нитрозование может происходить при обжаривании мяса нитритного посола.

Биологические контаминанты (патогенная и условно-патогенная микрофлора, плесени и дрожжи, паразиты др.) могут поражать растения и животных в процессе их выращивания, жизнедеятельности или попадать в сырьё во время его технологической обработки из воздуха, с оборудования, тары, рук работников цеха, вместе с солью, специями. Также, микроорганизмы и гельминты способны вырабатывать токсины, находясь в пищевом сырье.

Тяжёлые металлы и микроэлементы (в избыточных количествах) могут попадать в сельскохозяйственные культуры, если они выращиваются на полях вблизи промышленных предприятий или загрязнены городскими отходами (медь и цинк концентрируются преимущественно в корнях, кадмий - в листьях). Вместе с отходами производства металлы (ртуть) попадают в промышленные стоки, в водные системы и накапливаются в водных организмах.

Основной источник поступления свинца в организм - растительная пища, грибы, консервы, рыба. В пищу свинец также может попадать при хранении её в керамической, стеклянной или хрустальной посуде. С продуктами питания в организм человека поступает до 70% всего суточного количества свинца.

1. Свойства свинца и его соединений

Конфигурация внешних электронных оболочек атома Pb - 6s²6р², в соответствие с чем, он проявляет степени окисления +2 и +4. Наиболее типична для свинца степень окисления +2, что позволяет ему образовывать прочные соединения с серой. Свинец сравнительно мало активен химически. Металлический блеск свежего разреза свинца постепенно исчезает на воздухе вследствие образования тончайшей пленки РbО, предохраняющей от дальнейшего окисления.

В разбавленных соляной и серной кислотах свинец практически не растворяется, в том числе из-за образования на поверхности нерастворимой пленки хлорида или сульфата. С концентрированной серной кислотой свинец реагирует с образованием растворимого гидросульфата Pb(HSO₄)₂. Разбавленной азотной кислотой свинец легко окисляется до Pb(NO₃)₂. В присутствии кислорода свинец растворяется также в ряде органических кислот. При действии уксусной кислоты образуется легкорастворимый ацетат Pb(CH₂COO)₂. Растворимость свинца в органических кислотах могло раньше приводить к отравлениям, если пищу готовили в посуде, луженной или паянной свинцовым припоем.

Нерастворимые соли свинца - карбонаты и фосфаты.

Токсическое действие металлов, в том числе свинца обусловлено блокированием функциональных групп аминокислот белков. Свинец способен образовывать ковалентные связи с атомами серы, а также имидазольными, карбоксильными и другими группами в белках, нарушая их конформацию, и, снижая тем самым их активность. Например, свинец искажает активный центр одного из ферментов синтеза гемоглобина - дегидратазы д-аминолевулиновой кислоты, замещая атом цинка, что приводит к ингибированию фермента. Другой белок, блокируемые свинцом - Ca²⁺-зависимый белок кальмодулин, участвующий в регуляции транспорта ионов. Способность свинца замещать ионы кальция объясняется близостью ионных радиусов (Pb²⁺ - 0,126 нм, Ca²⁺ - 0,108 нм). Кальмодулин имеет четыре активных центра, способных присоединять кальций. Если хотя бы в одном из четырех активных центрах белка ион кальция замещается ионом свинца, центр, координировавшийся со свинцом, существенно искажает свою геометрию и связывает ион свинца практически необратимо, в то время как остальные три центра также понижают свою эффективность в кальциевом переносе вследствие искажения всей белковой структуры.

Существует мнение, что способность свинца замещать ионы кальция и калия в кристаллических решетках может быть использована для детоксикации жидкого пищевого сырья с помощью различных сорбентов. Например, кальциевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты - для лечения свинцовых отравлений проводят хелатирование ЭДТА.

2. Распространение свинца в земной коре и пути его проникновения в продукты питания

Содержание свинца в почвах неравномерно и определяется, прежде всего, региональными факторами, составом почвообразующих пород рельефом местности, климатом, растительным покровом. Свинец входит в состав более 200 минералов (галенит - PbS, англезит - PbSO⁴ , церуссит - PbCO³), а также состав калиевых полевых шпатов.

Большое влияние на содержание свинца в окружающей среде оказывает антропогенный фактор. Из-за длительного применения в разных сферах деятельности человека свинец оказался наиболее распространённым токсичным металлом. Свинец применяется для производства аккумуляторных батарей, покрытия кабелей, в производстве хрусталя, эмалей, замазок, лаков, спичек, пиротехнических изделий, пластмасс, типографского сплава, припоя для заваривания швов жестяных банок.

В атмосферу свинец попадает при сжигании горючих ископаемых, мусора, с выхлопами автомобилей. В воду и почву мигрирует с атмосферными осадками, промышленными стоками и отходами.

Очевидно, что наиболее важное значение среди различных миграционных факторов свинца имеют его водорастворимые соединения. Из почвы они поглощаются корнями растений. В организмы животных свинец попадает после поедания растений и поглощения загрязнённой воды, а также ингаляционно, при вдыхании атмосферных аэрозолей, содержащих свинец. Из воды, загрязнённой промышленными стоками свинец мигрирует в водные организмы.

Загрязнение окружающей среды свинцом также происходит при сбросе вод из рудников и обработке фруктов и овощей пестицидами.

В продукцию сельского хозяйства свинец может попадать из почвы, на которой она выращивается: в продукцию животноводства - из кормов и питьевой воды.

Многие растения накапливают свинец, который передается по пищевым цепям и обнаруживается в мясе и молоке сельскохозяйственных животных, особенно активное накопление свинца происходит вблизи промышленных центров и крупных автомагистралей.

В пахотном слое почвы вблизи автомагистралей с интенсивным движением уровень свинца, как и вблизи его природных залежей, достигает 100-1000 мг/кг. При этом в радиусе нескольких километров от предприятий, перерабатывающих свинец, его содержание в сельскохозяйственной продукции может превышать величину пдк (0,5 мг/кг) в несколько раз и достигать следующих значений, мг/кг:

- в баклажанах - 0,5... 0,75;

- в помидорах - 0,6...1,2;

- в огурцах - 0,7...1,1;

- в картофеле - 0,7...1,5;

- в перце - 1,5...4,5;

- в различных сортах винограда - 1,8...3,8;

- в пшенице и горохе - 20...22;

- в зеленой и сухой растительной массе, потребляемой как фураж - соответственно 36 и 60.

Загрязнение свинцом продуктов питания происходит также в процессе их переработки при контакте со следующими материалами:

- свинцовым припоем в швах жестяных банок;

- оловом, используемым для лужения пищеварочных котлов и покрытия консервной жести;

- эмалями и красками покрытий аппаратуры, посуды, тары;

- свинцовой глазурью, наносимой на керамическую посуду.

После технологической обработки, свинец может проникать в готовую консервированную продукцию из жестяных банок. Установлено, что около 20% свинца, в ежедневном рационе человека поступает из консервов, в том числе 13% - из припоя и 7% - из самого продукта.

Неорганические соединения свинца могут подвергаться биотрансформации некоторыми бактериями до тетраэтилсвинца, который значительно легче транспортируется через биологическую мембрану, чем ионная форма.

3. Вредное воздействие свинца и его соединений на живые организмы. ПДК свинца в основных продуктах питания

Свинец относится к первому классу опасности химических веществ (по ГОСТ 17.4.1.02 - 83) на основании его высокой токсичности, способности накапливаться в почве, живых организмах (в т.ч. человека) и широкого распространения в окружающей среде.

Токсичность Pb²⁺ обусловлена способностью образовывать прочные соединения с серой. Этим объясняется действие Pb²⁺ практически на всех уровнях метаболизма: генетический аппарат, регулирующие системы потенциал-образующие мембранные ферменты.

Разнообразные проявления хронической свинцовой интоксикации изучены более детально, чем какого-либо другого профессионального отравления, т.к. он оказывает выраженное токсическое действие на систему крови, нервную и сердечно-сосудистую систему, желудочно-кишечный тракт, печень, почки.

У детей абсорбция свинца происходит более интенсивно, чем у взрослых ввиду несовершенства ЖКТ и ГЭБ.

В организме человека усваивается в среднем 10 % поступившего свинца, у детей - 30 - 40 %. На начальной стадии отравления свинец аккумулируется в печени и почках, а при хроническом воздействии 95% свинца депонируется в костной ткани. Механизм токсического действия свинца имеет двойную направленность. Во-первых, блокада SH - групп белков и, как следствие, инактивация ферментов, во-вторых, проникновение свинца в нервные и мышечные клетки, образование лактата свинца, затем фосфата свинца, которые создают клеточный барьер для проникновения ионов Са²⁺.

Основными мишенями при воздействии свинца являются кроветворная, нервная и пищеварительная системы, а также почки. Свинец способен замещать кальций в костях, что приводит к хроническому отравлению свинцом и остеопорозу (т.к. кости становятся рыхлыми).

Органические соединения свинца, например тетраэтилсвинец, высокотоксичны для нервных тканей - они подавляют метаболизм глюкозы, синтезы РНК и ДНК, повреждают миелиновые оболочки нервных клеток, что сопровождается снижением скорости передачи нервного возбуждения. Тетраэтилсвинец значительно изменяет метаболизм серотонина и норадреналина, повышает уровень пирувата в крови, что ведет к нарушению снабжения мозга кислородом.

Острое отравление свинцом происходит при попадании больших доз свинца в организм и встречается редко. Основными симптомами являются: обильное слюнотечение, металлический привкус во рту, тошнота, рвота, схваткообразные боли в животе, запор, иногда диарея, брадикардия, одышка, головные боли, боли в пояснице и конечностях, судороги, после чего случаются параличи.

При хроническом отравлении наиболее частыми признаками являются: свинцовая кайма (лилово-серая полоска) по краю дёсен, землисто-бледная окраска кожных покровов, хроническая усталость, ретикулоцитоз и другие изменения крови, повышенное содержание порфиринов и д-аминолевулиновой кислоты в моче, наличие в моче свинца в повышенных количествах (0,04 - 0,08 мг/л и более). Поражение нервной системы проявляется астенией, при выраженных формах - энцефалопатией, параличами (преимущественно разгибателей кисти и пальцев рук), полиневритом. Возможны поражения печени, сердечно-сосудистой системы, нарушение эндокринных функций.

Свинец относится к первому классу опасности химических веществ (по ГОСТ 17.4.1.02 - 83) на основании его высокой токсичности, способности накапливаться в почве, живых организмах (в т.ч. человека) и широкого распространения в окружающей среде.

СанПин 2.3.2.1078-01 установлены следующие нормы ПДК свинца для пищевых продуктов:

Таблица 1. ПДК свинца в основных пищевых продуктах.

4. Способы определения свинца в продуктах питания

Способы определения содержания свинца в пищевых сырье и продуктах устанавливаются следующими нормативными документами: ГОСТ 30178-96, ГОСТ 26932-86, МУ 01-19/47-11-92, ГОСТ Р 51301-99, МУК 4.1.986-00 и др.

Отбор проб для анализа производиться в соответствие с нормативно-технической документацией на конкретный вид продукции. Согласно методическим рекомендациям МР 02-30-701-1-2010, общие требования по отбору проб для лабораторных испытаний включают в себя:

- выборку упаковочной и транспортной тары;

- определение числа и отбор точечных проб;

- составление объединенной пробы и отбор из неё средней пробы.

При отборе пробы нельзя допускать попадание в неё постороннего материала.

Точечная проба - это небольшое количество продукта или сырья, отобранное за один прием от единицы продукции или из упаковочной единице.

Объединённую пробу составляют путём смешивания равных по объёму точечных проб.

Из объединённой пробы непосредственно для анализа берут среднюю пробу необходимого.

Способы отбора точечных и средних проб, их количество, вес, инструменты для взятия проб зависят от конкретного вида продукции и указываются в соответствующей НТД.

Подготовку проб для определения свинца проводят методами минерализации по ГОСТ 26929-94.

Сухую минерализацию проб проводят обугливанием на электрической плитке с последующим озолением в электропечи. Жидкие пробы предварительно упаривают в сушильном шкафу или на водяной бане.

Способ мокрой минерализации основан на полном разрушении органических веществ пробы продукта при нагревании с серной и азотной концентрированными кислотами с добавлением хлорной кислоты или перекиси водорода или при нагревании только с перекисью водорода и предназначен для всех видов сырья и продуктов, кроме сливочного масла и животных жиров.

Способ неполной минерализации (кислотного экстрагирования) основан на экстракции токсичных элементов из пробы продукта кипячением с разбавленными соляной или азотной кислотами и предназначен для растительного и сливочного масел, маргарина, пишевых жиров и сыров.

Метод определения содержания свинца с помощью пламенной атомной абсорбции спектрофотометрии основан на минерализации продукта способом сухого или мокрого озоления и определении концентрации элемента в растворе минерализата на атомно-абсорбционном спектрофотометре.

Метод полярографирования основан на сухой минерализации (озолении) пробы с использованием в качестве вспомогательного средства азотной кислоты и количественном определении свинца полярографированием в режиме переменного тока.

При анализе поваренной соли используют метод, основанный на растворении поваренной соли в воде, разрушении органических соединений и определении свинца полярографированием в режиме переменного тока.

Инверсионно-вольтамперометрический метод основан на способности элементов электрохимически осаждаться на индикаторном электроде из анализируемого раствора при задаваемом потенциале предельного диффузионного тока, а затем растворяться в процессе анодной поляризации при определенном потенциале, характерном для каждого элемента. Процесс электроосаждения элементов на индикаторном электроде проходит при заданном потенциале электролиза о течение заданного времени электролиза. Электрорастворение элементов с поверхности электрода проводят в режиме меняющегося потенциала (линейном или другом) при заданной чувствительности приборе.

5. Способы предупреждения проникновения свинца в сырье и продукты питания, способы снижения его концентрации

Мероприятия по профилактике загрязнения свинцом пищевых продуктов должны включать государственный и ведомственный контроль над промышленными выбросами свинца в атмосферу, водоемы, почву. Необходимо снизить или полностью исключить применение соединений свинца в бензине, стабилизаторах, изделиях из поливинилхлорида, красителях, упаковочных материалах. Немаловажное значение имеет гигиенический контроль над использованием лужёной пищевой посуды, а также глазурованной керамической посуды, недоброкачественное изготовление которых ведет к загрязнению пищевых продуктов свинцом.

Для предотвращения попадания свинца в растительное сырьё из почвы возможно проведение разнообразных мероприятий по очищению почвы.

При невысокой степени загрязнения территории свинцом могут быть использованы приведённые ниже методы.

1) Агротехнические и агрохимические мероприятия по ограничению миграции свинца из почвы в растения.

Тяжёлые металлы практически невозможно изъять из почвы, накапливать в ней, они, различными путями попадают в организм человека. Отсюда следует, что основной путь снижения содержания тяжёлых металлов в растительной продукции - разработка совершенных технологических приемов снижения их подвижности в почве и, следовательно, их доступности для растений металловтрагирования) енты для взятия проб зависят от конкретного вида продукции и указываются в соответствудющих НТД.

Установлено, что при внесении высоких доз карбоната кальция в загрязненную почву уменьшается подвижность свинца вследствие образования органно-минеральных соединений, обладающих низкой растворимостью. Тот же эффект дают фосфорные удобрения - образующийся фосфат свинца представляет собой труднорастворимое соединение. [Спринчак Д.В., 2004].

2) Биологические мероприятия по детоксикации загрязнённой свинцом почвы.

К эффективному избавлению от избытка свинца и других тяжёлых металлов в почве приводит метод засаживания загрязнённых участков грибами или растениями, которые абсорбируют металлы из почвы и связывают их в стабильной форме со структурными элементами своих клеток. В последствие растения удаляются, почва остаётся очищенной от свинца и пригодной к дальнейшему использованию в сельском хозяйстве.

При высокой и очень высокой степени загрязнения могут быть использованы физические методы (удаление и захоронение загрязненных слоев почв, остекловывание, разубоживание), а также созданы искусственные геохимические барьеры вокруг загрязненных участков почв, препятствующие миграции поллютанта в сопредельные среды.

Для профилактики интоксикации гидробионтов целесообразно проводить очищение сточных вод.

Извлечение свинца из сточных вод может проводиться путем адсорбции на активированных углях, методы химических реакций с последующим механическим удалением продуктов реакции.

Очищение водоёмов от тяжёлых металлов возможно с помощью некоторых водных растений.

Главный путь борьбы со стоками - создание безводных технологических процессов.

Известна роль селена в живом организме, как антагониста свинца. Способность селена выводить селен может быть использована при детоксикации живого сырья.

Список литературы:

1. Токсикологическая химия. Метаболизм и анализ токсикантов: уч. пособие / Под ред. Н.И. Калетиной. - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2008. - 1016 с.: ил.

2. Токсикологическая химия: уч. Для вузов / Под ред. Т.В. Плетенёвой. - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2006. - 515с.

3. Свинец в окружающей среде / Под ред. В.В. Добровольского. - М.: Наука, 1987.

4. Технология пищевых продуктов: Учебник / Под ред. д-ра техн. наук, проф. А. И. Украинца. - К.: Издательский дом «Аскания», 2008. - 736 с.

5. Никифорова, Т.Е. Безопасность продовольственного сырья и продуктов питания: уч. пособие / Т.Е. Никифорова - Иваново: ГОУ ВПО «Иван. гос. хим.- технол. ун-т», 2007. - 132.

6. Григорьева, Р.З. Безопасность продовольственного сырья и продуктов питания: уч. Пособие / Р.З. Григорьева - Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2004. - 86 с.

7. Глинка, Н.Л. Общая химия: уч. пособие / Н.Л. Глинка - Л.: Химия, 1977. - 720 с.

8. Спринчак, Д.В. Детоксикация тяжелых металлов (свинца и кадмия) в системе "почва - растение - животное": диссертация канд. биол. наук / Д.В. Спринчак - Новосибирск, 2004.

Размещено на Allbest