Теоретическое и экспериментальное обоснование перехода токсичных элементов при водном и водноспиртовом экстрагировании круп

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 26 из 65Следующая ⇒

Одним из актуальных направлений развития пищевой и перерабатывающей промышленности на современном этапе является использование натурального растительного сырья для получения добавок-обогатителей.

Экстрагирование крупяного сырья позволяет получать экстракты, которые при сгущении используются в качестве подсластителей различных видов напитков, мороженого. Кроме того, сгущенные крупяные экстракты содержат в своем составе биологически активные соединения, повышающие пищевую ценность продуктов. Однако при экстрагировании сырья часть токсичных веществ переходит в экстракты, поэтому целью настоящей работы было исследование миграции токсичных веществ при водном и водноспиртовом экстрагировании крупяного сырья.

Исследование содержания токсичных элементов круп и полученных из них водных (ВЭ) и водноспиртовых (ВСЭ) экстрактов на соответствие требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 проводили на энергодисперсионном рентгеновском спектрометре ЕХ-23000ВU, интегрированном с растровым электронным микроскопом JEOL JSM-6390.

Содержание токсичных элементов в крупах, водных и водноспиртовых экстрактах, а также процент миграции ксенобиотиков в экстракты представлены в таблице 1.

Таблица 1

Токсичные элементы круп и крупяных экстрактов

Продолжение таблицы 1

Исследование содержания токсичных элементов в крупах и экстрактах показало, что их значения не превышают допустимого уровня, установленного СанПиН 2.3.2.1078-01, что свидетельствуют об экологической чистоте сырья. Общим моментом для водноспиртовых и водных экстрактов является то, что наличие в экстрагенте этилового спирта в количестве 20 % не оказывает существенного влияния на миграцию тяжелых металлов из круп в экстрагент, поэтому можно предположить, что миграция токсичных элементов осуществляется за счет наличия водной среды. В водной среде самыми распространенными лигандами являются органические кислоты и молекулы воды, поэтому гидролиз и комплексообразование – наиболее обычные реакции. Часть тяжелых металлов, адсорбированных на клеточных стенках или связанных с клеточными структурами, легко может мигрировать. При использовании лимонной кислоты, входящей в состав экстрагента, образуются гидрофильные каналы, что приводит к утечке низкомолекулярных веществ из цитоплазмы [1]. Полученные результаты согласуются с данными, полученными ранее при экстрагировании круп 20%-ным и 40%-ным водноспиртовым растворами, где было установлено, что миграция токсичных элементов осуществляется в основном за счет водной фазы экстрагента, поскольку при экстрагировании 40%-ным водноспиртовым раствором переход токсичных элементов был ниже [2].

Токсичность ртути выражается в инактивации ряда ферментов, изменении биологических свойств тканевых белков и в способности встраивания в структуру ДНК. Миграция ртути составила от 33,3 % из гречневой ядрицы до 48,5% из овсяной крупы. Известно, что ртуть в пищевых продуктах присутствует в атомарном виде и в виде соединений со степенью окислений +1 и +2. Металлическая ртуть плохо адсорбируется на поверхности продуктов и легко удаляется при их обработке. Ионы ртути могут образовывать стабильные комплексы с сульфгидрильными группами белков, алкильными соединениями [3]. Возможно, что на долю свободной ртути, локализирующейся в крупах, приходится примерно 1/3 часть от общего содержания, которая и переходит в экстракты.

Механизм токсичного действия мышьяка схож с механизмом токсичного действия ртути. Миграция этого элемента составила от 26,7% из пшена до 57,3% из овсяной крупы. Этот элемент поливалентен, образует оксиды, хлориды, арсенаты, арсениты и даже газообразное соединение арсин, поэтому его миграция в экстракты выше миграции ртути.

Свинец оказывает токсичное влияние на кроветворную, нервную, желудочно-кишечную и почечную системы. Переход свинца из круп в экстракты различался незначительно: от 31% из овсяной крупы до 39,5% из пшена. Свинец в растительном сырье накапливается в виде пиро- и ортофосфатов и связан с растворимыми и нерастворимыми белками и углеводами [4]. По-видимому, в крупах на долю свинца, локализированного в водорастворимых комплексах, приходится треть общего количества этого элемента, которая и мигрирует в эктракты.

В организме человека кадмий накапливается в почках, поражает нервную систему и, в конечном итоге, приводит к хрупкости костей и деформации скелета. Миграция кадмия составила от 29,0 % при экстрагировании овсяной крупы до 51,5 % при экстрагировании пшена. Кадмий является достаточно подвижным элементом, ионы которого легко образуют подвижные комплексные соединения с протеинами и концентрируются в протеиновых фракциях растительной клетки [5]. Логично предположить, что кадмий, содержащийся в ионной форме, переходит в экстракты.

Проведенное исследование миграции токсичных элементов при экстрагировании круп позволило выявить следующее:

- в анализируемых образцах круп и полученных из них водных и водноспиртовых экстрактах содержание токсичных элементов значительно ниже ДУ;

- миграция токсичных элементов составляет от 26,7% мышьяка из пшена до 57,3 % этого же элемента из овсяной крупы;

- миграция свинца из всех исследуемых круп различалась незначительно и составила 31,0-39,5%, по-видимому, в экстракты переходит свинец, находящийся в ионной форме;

- наибольшая миграция кадмия выявлена при экстрагировании пшена (51,5%), наименьшая – при экстрагировании овсяной крупы (29,0%), вероятно, связано с высоким содержанием сульфгидрильных групп в белковом комплексе овсяной крупы, с которыми кадмий образует устойчивые соединения;

- миграция токсичных элементов при водном и водноспиртовом экстрагировании различалась незначительно, следовательно, содержание в экстрагенте 20 % спирта не оказывает влияния на переход токсичных элементов;

Литература:

1. Кузнецова Е.А. Разработка научных основ и способов повышения безопасности зернового сырья в технологии хлебобулочных изделий. Автореф. дис. д.т.н., Орел, 2010. – 42 с.

2. Иванова Т.Н., Еремина О.Ю. Миграционные свойства токсичных элементов зернопродуктов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2001. - № 2. – С. 12-14.

3. Богомолова З.Н. Контаминация пищевых продуктов ртутью / З.Н. Богомолова, А.М.Иваницкий, М.Я. Акинчева // Металлы. Гигиенические аспекты оценки и оздоровления окружающей среды. – М.: НИИ гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР, 1983. – С.15-25.

4. Малина В.П. Свинец в окружающей среде, пищевом сырье и продуктах питания / В.П. Малина // Хранение и переработка сельхозсырья. - 1998. - № 7. – С.34-38.

5. Natsuga M. Accuracy of near-ifrared reflectance spectroscopy in determining constituent content of grain. Pt 4: Moisture, protein and ash content of buckwheat / M. Natsuga, S. Kawamura, K. Itoh // J. Japan. Soc. Agr. Mach. – 2000. – Vol. 62, N 4. – P. 154-159.

Н.В. Жарикова

О.Ю. Еремина

(Госуниверситет – УНПК)

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров