Введение к работе
Актуальность темы. Сдной из важнейших и первостепенных ва-дач гигиенической науки является обеспечение безопасности и охраны чистоты внутренней среды человека (Покровский А.А., 1978). Интенсификация современного земледелия на основе применения средств химизации, возрастание промышленного производства и увеличение выбросов в атмосферу привели к возникновению новой медико-биологической проблемы, связанной о резко возрастающей нагруэкой на человека химических загрязнителей.
В последние годы среди химических токсикантов большое внимание привлекает семейство азотсодержащих соединений - нитраты -нитриты - нитро80соедипёния.
Нитраты, являясь естественен1 продуьхсши кругооборота авота в S;:ccijape и основным источником азотного питания растений, накапливаясь в окружающей среде, приводят к целому ряду нежелательных экологических последствий, затрагивающих состояние здоровья человека и животных. Опасность избыточного накопления нитратов и нитритов обусловлена не только их токсичностью, но и возможностью образования N-нитрозосоединенцй (НС) из естественных компонентов пищи - аминов, амидов и др. на всех этапах производства, переработки и хранения пищевых продуктов и, что особенно важно, в организме млекопитающих (Рубенчик Б.Л., 1985; Боговский П.А., 1987; Sander, 1968; Mirvish, 1975, 1985; Archer, 1984; Challis,I985). Необходимо также учитывать, что нитраты и нитриты, являясь нитро-вирующдми агентами, поступают не только с пищевым рационом, но в значительной степени синтезируются эндогенно ( Tannenbaum, 1978, . 1981, 1987; Hartmann, 1982).
Повышенное внимание, которое уделяется N-нитрозосоединениям, обусловлено их высокой бластомогенпой активностью, причем установлено, что ни один вид подопытных животных не оказался резистентным к действию НС (Боговский П.А., 1985; Magee, Barnes. 1955, 1976; Druckrey.1967; Гге-аагзшапп, 1984). К настоящему времени нет окончательных эпидемиологических и клинических доказательств канцерогенного действия НС, однако маловероятно, чтоб человек был исключением в животном мире и не был подвержен этому воздействию. Существуют также данные об аналогии метаболизма НС в культурах ткани печени человека и животных, а также наблюдения о аналогичных изменениях в печени у животных и человека при остром отравле-
ний нитрозодиметиламином ( iabc,I978; Bartsch, 1984; 1984). На основании этих данных нитроэосоединения причисляются к наиболее вероятным этиологическим факторам злокачественных новообразований у человека ( Ohshima, Bartsch,1981; Hartmann, 1982; b;agee,I984; Li,jinsky,I986).
За последнее десятилетие получены важные результаты, касающиеся свойств ы-нитро8осоединений (НС), механизмов их действия, условий экзо- и эндогенного образования, распространенности НС в окружающей среде и др. (Дикун П.П., 1981; Костюковский Я.Л.,1983, 1988 ; БОГОВСКИЙ П.А., 1985, 1987; Kirvish,I983, 1985; Bartsch, 1985). Вместе с зтим с гигиенических позиций остаются актуальными ряд вопросов, в частности, связанных с решением проблемы организации системы контроля за содержанием НС и их предшественников - нитратов, нитритов по всей пищевой цепи.
Среди большого количества опубликованных в литературе методов определения НС наибольшее признание получил хемилюминесцент-ный метод ( Pino,1975). Однако ограниченная доступность дорогостоящего детектора (ТЕА-502) исключает возможность широкого применения этого метода определения НС. Высокоинфорыативные хронато-масс-спектрометрия и высокоэффективная жидкостная хроматография страдают теми же недостатками - ограниченной доступностью аппаратурного оснащения. Поэтому разработка высокочувствительного, достаточно достоверного и в то же время доступного метода анализа НС являлась одной из важнейших проблем, стоящих при изучении НС и определяющих научно-методический уровень исследований.
Легкость нитрозирования алкилмочевин, уретанов, гуапидинов и др., содержащихся в значительных количествах в продуктах питания, а также наличие подходящих условий нитрозирования, может приводить к образованию значительных количеств соответствующих нитровопроизводных, относящихся к группе "нелетучих" НС, большинство из которых обладает прковыраженной канцерогенпой активностью. Однако данные о содержании и циркуляции в окружающей среде и организме этой группы соединений крайне скромны и8-за отсутствия необходимых методов выделения, идентификации и количественного определения нелетучих НС.
Актуальность пробл'емы образования НС связана с использованием новых источников питания, внедрением в производство, переработку и хранение новых технологических процессов, загрязнением
продуктов питания предшественниками НС. Появление дополнительных факторов, влияющих на накопление НС, диктует необходимость изыскания новых путей предотвращения или снижения образования НС и ограничения поступления этих загрязнителей с пищевым рационом.
В сравнении с НС, поступающим И8вне, не менее существенное вначение в этиологии злокачественных новообразований имеет, по мнению МНОГИХ ученых (Ames, 1983; Montesano, 1985; Tajama, 1935; соггеа, 1986, i"orman,'i987), эндогенное образование НС из предшественников пищевого рациона. Известно также, что синтез НС в организме может ускоряться или ингибироваться в присутствии ряда веществ (витаминов, фенолов, кислот и др.) и микроорганизмов (liirvisti, 1975, 1985; Archer, 198^; Challis, 1985). В ЭТСЙ сгл-аи прибое 2n::ua;i;ic и позиций гигиены питания должно быть уделено алиментарным факторам, которые могут сыграть важную профилактическую роль в эндогенном образовании наиболее опасных в этом семействе загрязнителей - канцерогенных НС.
Цель и задачи исследований. Изложенные предпосылки определили программу исследований,в которую входили следующие задачи:
разработать систему методов, позволяющую надежно проводить выделение, идептификацию и количественное определение нитратов, нитритов и нитрозосоединепий в любых пищевых продуктах, продовольственном сырье и биоматериале лабораториями различного уровня, в том числе учреждений и организаций здравоохранения и агропромышленного комплекса, осуществляющих контроль за качеством продуктов питания;
изучить частоту и уровень загрязненности канцерогенными
N -нитрозаыинами пищевых продуктов животного и растительного про-' псхоздения различных регионов страны,и на основании гигиенического анализа ситуации загрязненности разработать подходы к гигиеническому регламентированию содержания нитрозаминов в отдельных видах продуктов питания и продовольственного сырья;
- исследовать закономерности образования нитрозосоединепий
в пищевых продуктах и организме экспериментальных животных и разработать пути снижения накопления канцерогенных НС по ходу пищевых цепей и эндогенного образования НС из предшественников.
Научная новизна работы. Впервые разработана система методов анализа НС, нитратов и нитритов, позволяющая проводить идентификацию и количественное определение этого семейства ааотсодержа-1ЧШ
тх соединений во всех видах пищевых продуктов, продовольственного сырья и биоиатериале. Эта система включает как доступные и вместе с этим достаточно чувствительные и достоверные, применяемые в рутинном аналиве методы определения НС (тонкослойная и га-во-жидкостная хроматография), так и более информативные методы -хемилсминесцентный и хромато-масс-спектрометрический, необходимые при проведении арбитражных анализов. Флуоресцентный метод определения нитроваминов в пищевых продуктах ващищен авторским свидетельством № II57449, 1985 г.
Впервые разработан высокочувствительный метод высокоэффективной жидкостной хроматографии аналива нитрозоалкилиочевин, пригодный для суммарного определения зтой группы НС в продуктах питания. Результаты этих исследований также защищены авторским свидетельством.
Разработаны унифицированные и метрологически охарактеризованные методы анализа нитратов и нитритов в пищевых продуктах, предназначенные для серийного анализа этих соединений в продуктах питания. Результаты проведенных исследований защищены авторским свидетельством № I5579I9, 1990 г.
Впервые в нашей стране проведен систематический и детальный анализ фактического содержания к-нитроваминов (НА) в пищевых продуктах как растительного, так и животного происхождения, изготовляемых на производстве и в домашних условиях в различных регионах страны. Учитывая эти результаты, а также данные среднедушевого потребления продуктов питания, оценено среднесуточное поступление НА с рационом питания человеку.
Ивучение частоты и уровня содержания НА в пищевых продуктах на различных этапах их производства позволило установить закономерности накопления НА в готовой продукции, что расширило существующие представления о роли технологических факторов в образовании НА в продукции. Полученные данные способствовали обоснованию и разработке комплекса новых гигиенических мероприятий, включающих изменение условий технологической переработки продукции, использование в процессе производства ингибиторов иитро8ирования. Результаты исследований защищены четырьмя авторскими свидетельствами (te 9W524, 1982 г., te I070I52, 1983 г.).
Б качестве важного профилактического мероприятия по снижению
воздействия на организм человека канцерогешшх нигрозосоединений разработаны и утверждены Минздравом СССР временные гигиенические регламенты суммарного содержания нигрозаминов в некоторых видах пищевых продуктов и продовольственного сырья.
Получены новые данные о роли алиментарных факторов в эндогенном образовании НА из предшественников, поступающих в организм с рационом питания.
Внедрение результатов работы в практику. На основании проведенных исследований создана и внедрена методическая база, предназначенная для осуществления контроля учреждениями Минздрава СССР п агропромышленного комплекса за пищевым сырьем и продуктами питания:
- методические укавявия п0 Еденійфикации и количественному
определению летучих канцерогенных н-нигрозаминов в пищевых про
дуктах и продовольственном сырье (утверждены Минздравом СССР,
te «346-85, 1985 г.);
методические рекомендации по определению м-нитрозаминов в пищевых продуктах методом гаао-жидкостной хроматографии (утверждены Минздравом СССР.й 2489-81, 1981 г.);
методические указания по определению нитратов в продукции растениеводства (утверяденн Минздравом СССР,№ 4228-86, 1986 г.);
дополнения к методическим рекомендациям по определению нитратов в растениеводческой продукции (утверждены [Минздравом СССР, № 4415-87, 1987 г.);
методические указания по определению нитратов и нитритов в сельскохозяйственной продукции (утверждены Минздравом СССР,
№ 5048-89, 1989 г.);
методические указания по определению нитратов и нитритов в консервированной продукции (утверждены Минздравом CCCP.te 5161-89, 1989 г.);
проект Стандарта СЗВ "Методы определения нитратов я плтрн-тов в растениеводческой продукции" согласован па совещании специалистов стран-членов СЭВ, июнь 1989 г. и март 1990 г.
В целях совершенствования способов производства продовольственного сырья а пищевой продукции разработан ряд мероприятий и документов:
- методические указания по применению аэрооэонной обработки
зерна в процессе приготовления солода (утверждены Минздравом
СССР, ft I23-9/I36-I5, 1985 г.);
технологическая инструкция производства солода с применением аэроовонной обработки ячменя (утверждено Главпищепроиом Центросоюза 15.02.85 г.);
технологическая инструкция по применению установки КТ для подготовки сушильного агента при сушке пивоваренного солода (утверждено Госагропромом СССР 9.03.86 г., согласовано Минздравом СССР, ft I23-4/6I2-I5);
разработанный новый способ производства солода с применением аэроозонной обработки ячменя внедрен на Ракверском солодовенном ааводе. Экономическая эффективность от применения этого способа составляет свыше 20 руб. на тонну (акт о внедрении от 18.12.84 г.);
новый способ производства солода с применением установки КТ для подготовки сушильного агента при сушке пивоваренного солода внедрен на Бердичевском солодовенном заводе. Годовой экономический аффект - 152 тыс. руб. (акт о внедрении от 20.03.84 г.);
внедрены гигиенические регламенты содержания N-нлтрозаыи-нов в пищевых продуктах и продовольственном сырье (утверждены Минздравом СССР, № 4046-65, 1985 г.);
гигиенические регламенты содержания нитрозаминов вошли в "Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов" (утверждены Минздравом СССР, ft 5061-89, 1989 г.).
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на Ш, ІУ, У и УІ Всесоюзных симпозиумах "Капцерогенные Н-нитро8осоединения и их предшественники - образование и определение в окружающей среде" (Таллин, 1978, 1981, 1984, 1987), на I Всесоюзной конференции "Чужеродные вещества в пищевых продуктах" (Алма-Ата, 1979), на I Всесоюзном симпозиуме "Биологический эффект канцерогенных и-нитроэосоединений" (Ленинград, 1980), Научной конференции "Теоретические и практические аспекты изучения питания человека" (Москва, 1980), на Европейском конгрессе работников НИИ мясной промышленности (Вена, Австрия, 1981), на 21 Международном молочном конгрессе (Москва, 1982), на II Международном симпозиуме "Нитриты и качество мясных продуктов" (Варна, Болгария, 1984), на Всесоюзной конференции "Пути совершенствования
технологических процессов хранения пищевых продуктов" (Москва, 1984), па У Всесоюзной конференции по аналитической химии органических соединений (Москва, 198*), на Всесоюзной симпозиуме "Научные основы оптимизации, прогноза и охраны природной среды" (Москва, 1986), на I Всесоювпом симпозиуме по экологической онкологии "Канцерогены и экосистемы" (Киев, 1986), па Международном симпозиуме "Нитраты, нитриты, нитрозамины" (Бад-Эльстер, ГДР, 1986), па 32 Европейском конгрессе работников'мясной промышленности (Бельгия, 1986), на Л Всесоюзной конференции "Аминокислоты для сельского хозяйства, пищевой промышленности и медицины" (Ереван, 1988), па Всесоюзной конференции "Экологические проблемы'накопления нитратов в окружающей среде" (Пущине Mocwnpnvoo сбл., 1959).
Публикации, материалы диссертационной работы изложены в двух брошюрах, 70 работах, опубликованных в отечественных изданиях и за рубежом, 7 авторских свидетельствах и 9 методических указаниях, инструкциях, рекомендациях, утвержденных Минздравом СССР.