1 Вступление.
ПАУ состоят из группы органических соединений, которые имеют как минимум два или более ароматических кольца, соединенных вместе [7]. Они представляют собой жирорастворимые и химически стабильные соединения, которые классифицируются как канцерогены для человека [7]. Несколько метаболических путей могут приводить к образованию реакционноспособных промежуточных продуктов, инициирующих мутагенные или канцерогенные процессы ПАУ [7, 18]. Канцерогенная способность у них разная, несмотря на схожие структурные свойства [25]. Вещества с четырьмя-шестью бензольными кольцами, такие как бенз(а)пирен, являются эффективными канцерогенами, относящимися к группе 1 канцерогенов по данным Международного агентства по исследованию рака (МАИР) [1] [27, 38]. Кроме того, бенз(а)пирен обладает гематологическим и иммунотоксическим действием, и поэтому его концентрация в пище должна быть настолько низкая, насколько это разумно достижимо (принцип АЛАРА) [2] [37].
Ароматический углеводород образуется при неполном сгорании органического вещества и широко распространяются в окружающей среде по воздуху. Промышленность, дорожное движение, курение, лесные пожары и извержения вулканов создают бенз(а)пирен, и, следовательно, люди подвергаются его воздействию в основном при вдыхании, контакте с кожей и приеме внутрь [6, 18]. Несмотря на то, что ПАУ также являются загрязнителями окружающей среды, они также образуются при обработке пищевых продуктов, таких как сушка, приготовление на гриле, жарка и копчение [6]. Для некурящих, пищевые продукты, по-видимому, являются основными источниками воздействия канцерогенов.
В последние годы определению уровня поступления бенз(а)пирена с продуктами питания посвящено большое количество научных работ во многих странах [1]. Отмечается, что основной вклад в аккумуляцию канцерогенов с пищей вносят следующие продукты: зерно, мясо и мясные продукты, рыба и рыбные консервы [15, 19-20, 23-24, 26, 28-29, 33-35], а также чай [12, 17], кофе [16, 22], шоколад [32], растительное масло [13-14, 21, 31, 36, 39], сыр [30].
Определение содержания бенз(а)пирена в отечественной практике регламентируется
ГОСТ Р 51650-2000 Продукты пищевые. Методы определения массовой доли бенз(а)пирена [3], ГОСТ 31745-2012 Продукты пищевые. Определение содержания полициклических ароматических углеводородов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии [2], а также М 04-15-2009 «Продукты пищевые и продовольственное сырье, биологически активные добавки. Методика выполнения измерений массовой доли бенз(а)пирена методом ВЭЖХ с флуориметрическим детектированием с использованием жидкостного хроматографа «ЛЮМАХРОМ» [5]. В соответствии с последним нормативным документом были проведены все наши исследования. Данная методика входит в перечень стандартов, содержащих правила и методы исследований и измерений, необходимые для применения и исполнения требований Технического регламента Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» ТР ТС 021/2011 [9].
Предельно допустимое содержание (ПДС) бенз(а)пирена на территории Таможенного союза устанавливается регламентом ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» на уровне не более 0,001 мг/кг для большинства продуктов, 0,002 мг/кг в растительном масле (ТР ТС 024/2011) и молоке и молочной продукции, 0,005 мг/кг для копчёной рыбной продукции, не допускается (менее 0,0002 мг/кг) в кашах для беременных и кормящих и детском питании [10, 11].
На территории Европейского Союза Регламент Комиссии № 1881/2006 определяет максимальные уровни бенз(а)пирена для большего количества видов пищевых продуктов [8]. В качестве примечания можно отметить использование различных единиц показателя содержания бенз(а)пирена в различных документах: мг/кг и мкг/кг, численное значение которых отличается в 103 раз.
Целью данного исследования явилось определение бенз(а)пирена методом ВЭЖХ с флуориметрическим детектированием и оценка содержания канцерогена в пищевых продуктах на базе аккредитованной в национальной системе аккредитации Испытательной лаборатории (ИЛ) ФБУ «Рязанский ЦСМ» [3], реализуемых в розничной торговой сети города Рязани.
2 Объекты исследования.
Объектами для исследования были выбраны пробы, приходящие на анализ в ИЛ, а также пищевые продукты, которые приобретались в розничной торговой сети города Рязани.
Таблица 1
|
Наименование группы продуктов |
Количество образцов, шт. |
|---|---|
|
Рыбные консервы |
56 |
|
Рыба и рыбопродукты |
30 |
|
Мясо и мясные продукты |
49 |
|
Масло растительное |
43 |
|
Кофе |
20 |
|
Чай |
18 |
|
Шоколад |
6 |
|
Сыр и сыропродукты |
15 |
|
Приправы |
15 |
|
Зерно и зернопродукты |
29 |
|
Хлеб, снеки |
6 |
|
Орехи |
6 |
|
Каши для детского питания |
3 |
|
Всего |
296 |
Отбор проб для исследования проводили в соответствии с нормативными документами на каждый вид пищевого продукта.
3 Методика исследования.
Содержания бенз(а)пирена исследовали на ВЭЖХ системе, состоящей из насоса «Люмахром Н 1730» и анализатора жидкостей «Флюорат 02-4М» с проточной кюветой, используемого в качестве флуориметрического детектора по методике М 04-15-2009 [5]. Метод основан на щелочном гидролизе пробы, экстракции гексаном ПАУ вместе с неомыляемой частью липидов, очистке экстракта, концентрировании и определении массовой концентрации бенз(а)пирена методом ВЭЖХ с флуориметрическим детектированием (рис.2). Для градуировки хроматографа, нахождения коэффициентов извлечения, а также для контроля точности использовали ГСО бенз(а)пирена № 7515-98 с аттестованным значением 100 мкг/см3 в ацетонитриле (рис. 1,3, табл. 2).
Рис. 1. Градуированная зависимость
Таблица 2
|
Коэффициенты извлечения бенз(а)пирена | |
|---|---|
|
Твердофазная экстракция (с помощью оксида алюминия) |
0,86 |
|
Жидкостно-жидкостная экстракция (с помощью N, N-диметилформамида) |
0,87 |
Рис. 2. Ход анализа
Рис. 3. Проверка стабильности градуировочной зависимости: стандартный раствор бенз(а)пирена концентрацией 10 нг/см3
Рис. 4. Найденная концентрация бенз(а)пирена по градуировочному графику в шпротах (15,554 нг/см3)
4 Результаты и их обсуждение.
Нами проведен дисперсионный анализ полученных данных (рис. 5). В ходе которого был выявлен разный уровень как внутригрупповой, так и межгрупповой дисперсии. Наименьшие уровни рассеивания результатов характерны для таких групп продуктов питания как мясо, растительное масло, сыры и приправы. Наибольшие – рыбные консервы, рыба и рыбопродукты, чай, кофе.
В ходе проведенного статистического анализа была подтверждена гипотеза о том, что матрица влияет на содержание бенз(а)пирена.
Рис. 5. Диаграмма распределения содержания бенз(а)пирена по группам пищевых продуктов (на этом рисунке не присутствуют те продукты, в которых концентрация ПАУ была ниже предела обнаружения)
Копченая рыба, мясо, сало и сыры составляют важную и значимую часть рациона человека. С точки зрения питания это связано с ее приятными органолептическими свойствами, высокой питательной ценностью и обилием липидов, богатых остатками n-3 жирных кислот. Результаты настоящего исследования показали, что древесный дым, используемый в процессе копчения рыбы, мяса и сыра, способствовал их заражению канцерогеном. Различия в уровнях бенз(а)пирена, наблюдаемые среди копченой рыбы, мяса и сыра, могут быть объяснены различной обработкой, различиями в типе древесины, используемой для копчения, или даже различиями в конструкции коптилен (рис. 6 А-В, Д). Традиционные коммерческие методы копчения, при которых дым от неполного сжигания древесины вступает в непосредственный контакт с продуктом, могут привести к его значительному загрязнению различными ПАУ, если процесс не контролируется должным образом. Критические методы обработки включают температуру, время, влажность, типы контроля и используемый дым (естественный или генерируемый), а также конструкцию и типы коптилен или печей, влияющих на загрязнение ПАУ [6]. Было выявлено 4 образца рыбных консервов, а также 1 образец сыра превышающих значения предельно допустимых концентраций (ПДК) (рис.6 А, Д).
А
Б
В
Г
Д
Мясные продукты, проанализированные нами, не превышали уровни ПДК более, чем в 2 раза. По нашему мнению, это связано с тем, что практически вся продукция при процедуре обработки была в заводской упаковке, и нежелательные вещества ограниченно попадали на продукт (рис. 6 В).
В категории растительных масел, необходимо отметить низкий уровень бенз(а)пирена в целом во всех пробах (рис. 6 Г). Скорее всего, это связано с тем, что изначальное сырье, используемое для производства масла, было не загрязнено нежелательными веществами. Процесс рафинирования также может уменьшить количество большинства загрязняющих веществ и улучшить качество масла. Влияние фаз рафинирования на удаление ПАУ из растительных масел изучалось многими исследователями [13, 14, 21, 31, 36, 39]. Согласно этим исследованиям, фазы нейтрализации, отбеливания и дезодорации обеспечивают наиболее значительное снижение содержания бенз(а)пирена. Эффективность процесса переработки, как говорилось выше, может зависеть от качества исходного сырья и начальных уровней ПАУ в нерафинированном масле, а также от условий переработки.
Е
Обжарка является важнейшим процессом в производстве кофе, поскольку она способствует развитию вкуса и аромата. В то же время обжаривание может привести к образованию нежелательных соединений, таких как ПАУ. Загрязнение бенз(а)пиреном проб кофе произошло, скорее всего, в результате интенсивной термической обработки, а также из-за прямого осаждения ПАУ из дыма (рис. 6 Е).
Большие различия в полученных результатах для проб чая (рис. 6 Ж) объясняются, скорее всего, двумя причинами: во-первых, загрязнением окружающей среды района, где выращиваются чайные растения, и, во-вторых, технологической обработкой сырья, поскольку многие из них высушиваются с использованием дымовых газов.
Ж
Согласно регламенту ЕС № 1881/2006 от 19 декабря 2006 года (актуализация 01.07.2022 года) максимальный уровень содержания бенз(а)пирена для сухих трав допускается до 10 мкг/кг [8]. В нашем случае все проанализированные пробы были в 10 раз ниже данного порогового уровня (рис. 6, З).
З
Рис. 6. Содержание бенз(а)пирена в разных матрицах: А – рыбные консервы; Б – рыба и рыбопродукты; В – мясо и мясные продукты; Г – масло растительное; Д – сыры и сыропродукты; Е – кофе; Ж – чай; З – приправы
Наименьшее количество канцерогена было обнаружено в кашах для детей, зерне и зернопродуктах, орехах, шоколаде и хлебе.
5 Заключение.
Из 100% (296) проанализированных нами образцов пищевых продуктов, представленных на рынке города Рязани, концентрация 42% (124) находилась ниже диапазона измерений; концентрация 56% (167) проб не превышала норм для каждого отдельного вида продукта; и лишь 2 % (5) проб превысила допустимые уровни содержания (5 мкг/кг для рыбных консервов и 1 мкг/кг для сыра) (рис. 7).
Рис. 7. Распределение проб по уровню загрязнения бенз(а)пиреном
[1] Международного агентства по исследованию рака (МАИР) – международная научно-исследовательская организация, часть Всемирной организации здравоохранения. Занимается координацией и проведением исследований причин онкологических заболеваний у людей и механизм канцерогенеза, а также разработкой научных стратегий борьбы против рака [38].
[2] АЛАРА – один из основных критериев, сформулированный в 1954 году Международной Комиссией по радиационной защите с целью минимизации вредного воздействия ионизирующей радиации. Предусматривает поддержание на возможно низком и достижимом уровне как индивидуальных (ниже пределов, установленных действующими нормами), так и коллективных доз облучения, с учетом социальных и экономических факторов [37].
[3] Регистрационный номер в реестре аккредитованных лиц RA.RU.21ПЛ80 от 18.02.2016.
