ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ НА КОНЦЕНТРАЦИЮ СОЕДИНЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Введение.

В результате повышенной техногенной нагрузки на экологию агросистем формируются неоаномалии с избыточным содержанием высокотоксичных веществ (свинца, кадмия, селена, мышьяка, ртути и др.). Эти данные освещены в работах В. А. Молоканова (1990), А. И. Сердюк (1991), Г. П. Грибовского (1996), М. И. Рабиновича (1998), А. Р. Таировой (2000), И. А. Лыкасовой (2000), И. А. Шкуратовой (2001). [1, 2]. Негативное влияние экологического фактора приводит к нарушениям обмена веществ у животных, что, как правило, сопровождается снижением продуктивности, ухудшением качества молока, эндемическими болезнями. Исследованиями последних лет установлена прямая связь  между поступлением тяжелых металлов с  кормами и водой и их содержанием в получаемом молоке. В результате  в молочном сырье накапливаются крайне нежелательные микроэлементы. Отрицательные последствия от присутствия посторонних веществ или контаминантов в продуктах питания сказываются, главным образом, их влиянием на здоровье человека-потребителя, а также на снижение качества или пищевой ценности продуктов [3, 4, 5, 6].

Известные способы переработки животного сырья не всегда способствуют снижению уровня тяжелых металлов. Изготовление  ряда ценных в пищевом отношении мясомолочных продуктов неизбежно сопровождается концентрированием в них токсичных элементов. Следовательно, в условиях прогрессирующего загрязнения агробиоценозов существенно возрастает ответственность за объективность контроля качества продуктов, а научная оценка степени риска поступающих с пищей токсикантов приобретает особую актуальность.

Целью наших исследований явилось изыскание наиболее эффективных способов обработки молока и молочных продуктов, контаминированных соединениями тяжелых металлов, для решения вопроса об использовании их в пищевых целях.

Материалы и методы. Нами было изучено влияние термической обработки (кипячение) молока на концентрацию соединений тяжелых металлов, проведено сепарирование молока с целью установления в какую часть происходит трансформация данных элементов, а также определяли остаточные количества в твороге и сыворотке, сливочном масле и пахте.

При кипячении были использованы экспозиции 5, 15 и 30 минут, сепарирование молока проводили в домашних условиях, на стационарном электрическом сепараторе, сливочное масло и творог из цельного молока получали так же в домашних условиях.

Определение концентрации соединений тяжелых металлов в пробах молока и молочных продуктов проводили на вольтамперометрическом анализаторе (ТА-Lab).

Результаты исследований. В результате проведенной термической обработки молока, контаминированного соединениями тяжелых металлов, нами были получены следующие результаты, представленные в Табл.1.

Как видно из данной таблицы, концентрация токсичных элементов в молоке после 5 и 15 минутного кипячения оставалась без резких колебаний, однако после 30 минутного кипячения наблюдалось увеличение по содержанию цинка с 0,36±0,02 мг/л до 0,0,403±0,23 мг/л или на 12%, по другим элементам увеличение было незначительным, так по кадмию с 0,028±0,004 мг/л до 0,031±0,015 мг/л или на 8%, свинца с 0,083±0,024 мг/л до 0,091±0,02 мг/л или на 8,6%, меди с 0,051±0,02 мг/л до 0,053±0,012 мг/л или на 3,9%.

Таблица 1 Концентрация соединений тяжелых металлов в молоке при термической обработке

Сепарирование молока разделяет его на две фракции: более ценную сливки и менее ценную обезжиренное молоко, и дает возможность трансформации основной части соединений тяжелых металлов в одну из фракций. Нами были подготовлены пробы молочных продуктов из каждой фракции. В результате проведенных исследований нами были получены следующие данные, представленные в Табл.2.

    Таблица 2

Концентрация соединений тяжелых металлов в молочных продуктах после сепарации.

Установлено, что содержание цинка в сыром молоке составляло 0,36±0,02 мг/л, после сепарации в сливках 3,2±0,2 мг/кг, что почти в 9 раз выше чем в исходном молоке, тогда как в обезжиренном молоке (обрате) концентрация этого элемента составила 0,021±0,12 мг/кг, что ниже в 17 раз чем в молоке. Содержание кадмия составило соответственно в молоке 0,028±0,01 мг/кг, в сливках 0,89±0,02 мг/кг, что в 32 раза выше, в обрате обнаруживались следовые количества; содержание свинца в молоке 0,083±0,002 мг/кг, сливках 0,91±0,014 мг/кг, в обрате следовые количества; меди в молоке 0,051±0,002 мг/кг, в сливках 0,082±0,0012 мг/кг, что выше в 1,6 раза чем в молоке, в обрате - следы.

При изучении динамики трансформации соединений тяжелых металлов при получении в домашних условиях из сливок - масла, а из цельного молока - творога нами были получены следующие данные, представленные в Табл.3

Таблица 3  

Трансформация соединений тяжелых металлов при получении молочных продуктов.

Как видно из Табл.3, остаточные количества соединений тяжелых металлов при получение из сливок масла в большем концентрации обнаруживались в пахте, тогда как в сливочном масле отмечались следовые количества. Так, содержание цинка в сливках составляла 3,2 мг/л, в масле 1,18 мг/л, что на 2,72 раза чем в исходном сырье, тогда как в пахте его концентрация составила 2,24±0,21 мг/л, что выше чем в масле на 1,9 раза. Концентрация кадмия соответственно составила в сливках 0,89 ±0,02 мг/л, в масле 0,021±0,0024 мг/л, в пахте 0,56±0,02 мг/л; свинца в сливках 0,91 ±0,014 мг/л , в масле 0,062±0,0021 мг/л, в пахте 0,48±0,04 мг/л, меди в сливках 0,082±0,0012 мг/л, в масле 0,007±0,00013 мг/л, в пахте 0,063±0,0017 мг/л.

При получении из сырого молока, содержащего повышенное количество соединений тяжелых металлов, творога большая концентрация отмечалась в сыворотке, тогда как в твороге только следовые количества. Так, концентрация цинка в сыворотке составила 0,28±0,024 мг/л, что составляет 77,7% от исходного сырья, кадмия 0,021±0,002 мг/л или 75%, свинца 0,067±0,0027 мг/л или 80%, меди 0,036±0,0021 мг/л или 70,5%.

Обсуждение результатов. Установлено, что при длительном кипячении молока наблюдается незначительное увеличение концентрации соединений тяжелых металлов, возможно это связано с увеличением плотности молока,  в результате испарения жидкости в ходе кипячения. При сепарации происходит трансформация большей части соединений тяжелых металлов в сливки. Учитывая различное сродство соединений тяжелых металлов с элементами составных частей молока, можно сказать, что степень их перехода в продукты переработки коррелирует с количеством сухих веществ молока и концентрацией отдельных составных частей и прежде всего с белковой фракцией. Как известно, в пищевом сырье, богатом белком, большая часть металлов соединена с металлотионнеином, образуя белковые комплексы [7]. В сливках идет концентрация практически всех сухих веществ молока, в том числе и белков. При получении из сливок масла, основная часть токсичных элементов переходит в пахту, а при получении творога в сыворотку. Возможно, это связано с тем, что при механическом воздействии - сбивании, а также при процессах брожения происходит разрыв металлов с метиллотионеином, благодаря которому они образуют белковые комплексы [8].

Выводы. Таким образом, нами установлено, что при длительном кипячении молока наблюдается увеличение концентрации соединений тяжелых металлов, при сепарации происходит трансформация большей части соединений тяжелых металлов в сливки, однако при получении из сливок масла, основная часть токсичных элементов переходит в пахту, а при получении творога в сыворотку. Что позволяет более ценные продукты как сливочное масло и творог в дальнейшем использовать в пищевых целях.

Список литературы

1.     Сердюк А.И., Молоканов В.А. Эндемические заболевания крупного рогатого скота в некоторых биогеохимических провинциях Южного Урала // Сб. науч. тр. Казанского ветинститута. – Казань, 1991. – С. 39-45.

2.     Рабинович Е И., Черетских И. В., Котов Е А. Влияние тяжелых металлов на качество продуктов животноводства в техногенных провинциях Южного Урала//М-лы межрегиональной научн. - практ. конф.: Екатеринбург , 1998. -С. 231-234.

3.     Ткачев П. Г. Об оценке взаимосвязи показателей здоровья населения и качества окружающей среды // Гиг. и сан. – 1993. – №7. – С. 1314

4.     Позняковский В.М. Гигиенические основы питания, качество и безопасность пищевых продуктов. Учеб. для вузов / В.М. Позняковский. 4-е изд., испр. и доп. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во. 2005. – 522 с.

5.     Гильденскиольд Р.С., Новиков Ю.В., Хамидулин Р.С., Анискина Р.И., Винокур И.Л. Тяжелые металлы в окружающей среде и их влияние на организм. // Гигиена и санитария. – М.: Медицина. – 1992. – №5-6. – С.6-9.

6.     Сатаева Л.В., Вертинская Г.К., Малахов С.Г. Загрязнение почв металлами в зависимости от типа преобладающей промышленности. / В сб.: Загрязнение атмосферного воздуха, природных вод и почв. М.: Гидрометеоиздат. – 1990. – С.3-8.

7.     Барабанщиков Н.Ф., Хрисанова Л.П. Распределение и концентрация микроэлементов в молоке и молочных продуктах. //Молочная промышленность. №10, 1983, с.23-25.

8.     Головков В.П. Экологические аспекты переработки молока. //Молочная промышленность. 1994. - №1.- С.6.