2. Огляд літератури

На відміну від продовольчих товарів, що виробляються на підприємствах, фрукти і овочі є продуктами природи — рослинними організмами, які продовжують жити і після відокремлення їх від материнської рослини. В процесі росту в фруктах і овочах нагрома­джуються органічні та мінеральні речовини, відбуваються складні біохімічні процеси, головним з яких є дихання.

На формування властивостей і харчової цінності фруктів та овочів впливають біологічні особливості кожного виду помологіч­ного, ботанічного сорту. Кожний з них має тільки йому властивий хімічний склад, зовнішній вигляд і структурно-механічні властиво­сті. Але й ці показники неоднакові на різних ступенях стиглості плодів одного виду і сорту. Дуже важливо не допустити перести­гання фруктів і овочів, оскільки вони втрачають поживні речовини, смакові, товарні властивості та здатність до тривалого зберігання.

Термін достигання фруктів зумовлює тривалість їх зберігання. Чим довше достигають фрукти під час зберігання, тим тривалість їх зберігання більша [20, 22].

Хімічний склад, а відтак харчова цінність, смакові та інші вла­стивості фруктів і овочів залежать не тільки від біологічних власти­востей виду, сорту фруктів і овочів, стану стиглості, а й від геогра­фічної, природнокліматичної зони їх вирощування, агротехнічних засобів і екології навколишнього середовища.

Фрукти і овочі відіграють важливу роль в життєдіяльності лю­дини. Згідно з нормами, дорослим людям рекомендується спожива­ти в середньому 243 кг овочів і фруктів на рік. Частка овочів у фізі­ологічній нормі споживання фруктів і овочів більша і становить 66%, а у фактичному споживанні досягає 80%.

Харчова цінність фруктоовочевих товарів зумовлена їх енер­гетичною, біологічною, фізіологічною, лікувально-профілактичною, органолептичною цінністю, структурно-механічними особливостями та безпекою.

Фізіологічна цінність фруктоовочевих товарів зумовлена на­явністю в них органічних кислот, глюкозидів, цукрів, які впливають на органи смаку, нервову систему. Зовнішній вигляд і аромат фрук­тів та овочів подразнюють рефлекторну систему людини, за сигна­лом якої через центральну нервову систему приходять в готовність залози травного тракту, чим покращується засвоюваність окремих речовин. Таким чином фрукти і овочі підвищують засвоюваність ре­човин продуктів тваринного походження, наприклад, білків на 20% [12].

Органолептичну цінність фруктів та овочів обумовлюють їх зовнішній вигляд (чистота, розвиненість, форма, забарвлення, су­хість, відсутність пошкоджень), запах, смак, міцність (твердість) шкірочки і м'якоті, розмір, маса.

Безпека фруктів, овочів, продуктів їх переробки пов'язана з відсутністю в них шкідливих речовин: важких металів, радіонуклі­дів, нітратів, нітритів, бактеріальних отрут — токсинів, мікотоксинів (токсинів мікроскопічних грибів).

Забруднення нітратами відбувається головним чином внаслідок надмірного використання азотних добрив. В Україні в більш, ніж у 30% сільськогосподарської продукції вміст нітратів перевищує допустимий рівень. Відомо близько 20 факторів, що впливають на на­громадження нітратів у фруктах і овочах [10, 13].

За даними в Україні вносять у ґрунти приблизно 160 кг/га мінеральних добрив. В той же час усі розвинені країни світу використовують мінеральних добрив у 4-7 разів більше, ніж в Україні: в Англії більше 350 кг/га, Франції приблизно 320 кг/га, Німеччині і Японії - по 500 кг/га, Голландії - 800 кг/га. Середня оптимальна доза NРК- добрив дорівнює 220 кг/га. Таким чином, в Україні причиною високого вмісту нітратів у рослинній продукції є не високі дози мінеральних добрив, а зловживання які зустрічаються при внесенні їх під хлібні, продовольчі і технічні культури й інші фактори:

• застарілі технології вирощування культур;

• внесення в ґрунт великої кількості органічних добрив;

• незбалансоване макро- і мікроелементне живлення рослин;

• внесення добрив без обліку біологічної потреби;

• порушення агрономічної технології їхнього внесення (в основному вносять під оранку, перспективний; за допомогою сівалок точного висіву під насіння і локальне внесення);

• недосконалість технології і організації транспортування, збереження, внесення добрив;

• недосконалість самих добрив їх хімічних, фізичних і механічних властивостей [20, 26].

На нагромадження нітратів у рослинах також впливають:

• освітленість (затінення рослин, особливо при вирощуванні в закритому ґрунті, сприяє нагромадженню нітратів);

• біологічні особливості культур і сортів (сильно накопичують нітрати: салат, шпинат, капуста, редька, ревінь, петрушка, редиска; мало їх накопичують: томати, цибуля-ріпчаста, баклажани, огірки);

• співвідношення живильних елементів у середовищі:

• агротехніка (напр., щільність посіву);

• погодні умови (при відсутності тепла, сонячного світла рослина не може синтезувати білок і небілкова частина (аміди) накопичуються в них; коливання температури, висока вологість повітря, дощова погода також сприяє нагромадженню нітратів);

• тип та склад ґрунту (високогумусні ґрунти, ґрунти з високою вологістю сприяють відкладенню нітратів, у важких ґрунтах накопичується більше NО3, ніж у легенях; для ґрунтів з низьким змістом Р, К і мікроелементів кількість добрив знижують, для кислих ґрунтів - взагалі не застосовують);

• час збору врожаю, у т.ч. період доби (ранком нітратів більше, ніж увечері);

• умови і час збереження врожаю.

• в різних частинах організму рослин нітрати накопичуються по-різному (в листових пластинках менше, ніж у черешках).

З рослинними продуктами харчування до організму людини надходить до 70-80% нітратів. Самі по собі вони не являють небезпеки для здоров’я, бо більша частина цих сполук виділяється з сечею (65-90% за добу). Однак частина нітратів (5-7%) при надлишковому їх вмісті в рослинних харчових продуктах у шлунково-кишковому тракті може перейти в нітрити, останні і здійснюють негативний вплив на організм [34, 39].

Для здоров'я тварин і людини небезпечні не стільки нітрати, як нітрити, що у 10-12 разів токсичніші перших. Нітрити утворюються з нітратів і сечовини в органах травлення під дією мікроорганізмів, ферментів слинної залози, шлунка і кишечнику, а також при тривалому збереженні продукції. При наявності в субстраті аміногрупи при взаємодії з нітритами утворюються N - нітрозаміни. Нітрозаміни – це сполуки NО₃ та NО₂ - з амінокислотами, що утворюються в шлунку люди. Зі 100 випробуваних на тваринах нітрозамінів 80 - канцерогени.

Таким чином, небезпека нітратів для здоров'я обумовлена їх:

• канцерогенністю;

• імунодепресивним впливом;

• ембріотоксичною дією (нітрозметилсечовина, нітрозетилсечовина викликають аномалії і пороки розвитку організму);

• їхнім понижуючим впливом на резистентність організму до мутагенних і канцерогенних агентів;

• здатністю викликати мет(а)гемоглобінемію.

В нормі вміст мет(а)гемоглобіну коливається в межах 2% від кількості гемоглобіну. Дана кількість мет(а)гемоглобіну під дією червоних кров'яних тілець перетворюється назад у гемоглобін в організмі людини. Однак у дітей у віці від 2 міс. до 1 року ін. склад гемоглобіну і ферментна система якого не здатні «боротися» з нітратами, вони занедужують частіше мет(а)гемоглобінемією, що характеризується темно-синім, або фіолетовим кольором слизових оболонок і шкіри, зниженням кров'яного тиску, серцевою і легеневою недостатністю. Перші ознаки з'являються при вмісті в крові 6-7% метгемоглобіну, легка форма - 10-20, середня – 20-40, тяжка більше 40%.

При більш 25-30% - отруєння, а більше 50% - удушення і загибель. Захворювання спостерігається також у дітей старшого віку і дорослих. Мет(а)гемоглобінемія в дорослих не має клінічних ознак [39, 44].

МДК нітратів у добовому харчовому раціоні людини складає 300-325 мг/кг або 5 мг NaNO₃ на 1 кг маси людини. 58-86% нітратів надходить в організм з овочами, вони надходять також з водою. По стандарту в 1л питної води міститися до 45 мг нітратів. Не відповідає стандартам питна вода в Херсонській, Донецькій, Луганській областях України та АР Крим.

Токсична доза нітратів для дорослих - 600 мг, для дітей раннього віку -100, для новонароджених -10 мг.

Шкідливість нітратів і нітритів полягає у наступному. По-перше, потрапляючи в кров, нітрити окислюють залізо, при цьому утворюється метгемоглобін, який неспроможний переносити кисень до тканин і органів, внаслідок чого може спостерігатися задуха. Летальний рівень метгемоглобіна у крові становить 20% і вище. Найбільш чутливі до дії нітратів і нітритів діти раннього віку, що пов’язано зі слабким функціонуванням у них ферментативної системи. По-друге безпека надходження нітратів і нітритів до організму у підвищених кількостях пов’язана з їх канцерогенною дією.

Затверджено максимально допустимі кількості (МДК) нітратів у свіжих фруктах, овочах і про­дуктах їх переробки, кількість яких визначається в мг нітрат-йону на 1 кг продукту [10, 44].

Розробка системи контролю сторонніх речовин в продуктах харчування – одна з важливіших задач, яка має велике значення для підвищення якості продукції та безпечності для здоров’я людини. В природі немає абсолютно чистих харчових продуктів. Нітрати завжди присутні в навколишньому середовищі. Харчовою і сільськогосподарською комісією ФАО ООН встановлений гранично допустимий рівень споживання людиною нітратів на добу – 500 мг. В країнах СНД – допустима добова доза нітратів становить 300-325 мг. Токсичною є доза 700 мг нітратів. Допустимий вміст нітратів в харчових продуктах розроблений з урахуванням реальних рівнів нітратів у овочах України, а також з урахуванням можливості практичного досягнення рекомендованих концентрацій. В ряді країн ЄС нормативи встановлені тільки для листових і салатних овочів (до 3000-2500 мг/кг) і для дитячого харчування (200 мг/кг).

Всесвітня організація охорони здоров’я при ФАО встановила ГДК нітратів і нітритів: добова допустима доза складає 3,7 мг нітратів на 1 кг маси тіла, нітритів – 0,2 мг.

Нітрати надходять до організму людини не тільки з овочами, деяка кількість їх потрапляє з питною водою. Доказано, що нітрати, розчинені у воді, здійснюють на чверть більший вплив порівняно з тими, що містяться в продуктах харчування. Вміст нітратів в м’ясних і молочних продуктах не враховується, бо їх вміст в них незначний [10, 11, 13].

Дослідження показали: надлишкове накопичення нітратів відмічається в продукції із закритого ґрунту: тепличному салаті, редисці, цибулі зеленій, інколи в огірках.

Останнім часом з’являються так звані «органічні продукти харчування». Продукція вирощується без застосування добрив і сільськогосподарської техніки.

Накопичення нітратів у овочах визначається їх біологічними особливостями. Різні види неоднаково акумулюють нітрати. Більша кількість нітратів накопичується в зелені – салати, шпинат, кріп, кольрабі, редиска, редька, буряк столовий, патисони, гарбузи ( від 1200 до 5000 мг/кг сирої маси). Менша (100-1000 мг/кг) – в баклажанах, капусті, моркві, огірках, петрушці, часнику, квасолі. Порівняно низька концентрація нітратів (60-90 мг/кг) притаманна кавунам, зеленому горошку, картоплі, луку, перцям, томатам. Однак концентрація нітратів у овочах закритого ґрунту вдвічі перевищує концентрацію нітратів у овочах відкритого ґрунту [9, 10, 11].

Встановлена залежність вмісту нітратів від розміру овочу. Дослідження професора О.С. Болотських показують, що вміст в огірках нітратів залежить не тільки від сорту, але і від розміру. Найменша кількість нітратів (56-140 мг/кг) міститься в плодах довжиною 7,1-12 см і більше. Дрібні плоди (пікулі і корнішони) містили в 2 рази більше нітратів (61-249 мг). Коренеплоди моркви діаметром 1,3-1,5 см містять в 1,4 рази більше нітратів, ніж коренеплоди діаметром 2,5-3,0 см.

Продукцію з вмістом нітратів вище від допустимої кількості продавати не дозволяється. Ії знищують або з дозволу відповідних контролюючих органів змішують з іншими незабрудненими проду­ктами для подальшої промислової переробки [1].

Залежно від того, які органи рослин використовуються в їжу, овочі поділяють на дві групи: вегетативні та плодові. До вегетативних овочів відносяться: бульбоплідні (картопля, топінамбур), коренеплідні (морква, буряки, редиска, редька, пастернак, коренеплідні петрушка та селера), капустяні (капуста білоголова, червоноголова, савойська, брюссельська, кольрабі, цвітна, броколі, листкова), цибулинні (цибуля ріпчаста, цибуля зелена (перо), цибуля-батун, порей, шалот, багатоярусна, часник, черемша), зеленні (салат, шпинат, щавель тощо), пряносмакові (кріп, острогін, меліса цитринова, коріандр, майоран, фенхель, м'ята тощо), десертні (ревінь, спаржа, артишок). До плодових овочів відносять гарбузові (гарбузи, кавуни, дині, огірки, кабачки, патисо­ни), томатні (томати, баклажани, перець), зернобобові (недостиглі горох, квасоля, боби, цукрова ку­курудза).

Серед багаточисельних факторів навколишнього середовища токсичні речовини – мікотоксини, які утворюються мікроскопічними грибами, останнім часом привертають все більше уваги [27].

Мікотоксини (від греч. mukes – гриб і toxicon – отрута) – це вторинні метаболіти мікроскопічних плісеневих грибів, що мають виражені токсичні властивості.

В теперішній час відомо більше 250 видів плісеневих грибів, що продукують близько 100 токсичних сполук, які є причиною аліментарного токсикозу у людини і тварин. З плісеневих грибів, які розвиваються на харчових продуктах, близько 60-75% слід розглядати як токсичні.

Плісеневі гриби вражають продукти як рослинного, так і тваринного походження на будь-якому етапі їх отримання, транспортування і зберігання, у виробничих і домашніх умовах. Невчасне збирання врожаю або недостатня сушка його до зберігання, зберігання і транспортування продуктів при недостатньому їх захисті від зволоження призводять до розмноження мікроорганізмів і утворення в харчових продуктах токсичних речовин.

Мікотоксини можуть потрапляти в організм людини також через харчові продукти - з м'ясом і молоком тварин, яким згодовували корми, забруднені плісеневими грибами.

Розмножуючись на продуктах харчування, багато плісеневих грибів не лише забруднюють їх токсинами, але і погіршують органолептичні властивості цих продуктів, знижують харчову цінність, призводять до псування, роблять їх непридатними для технологічної переробки. Використання в тваринництві кормів, уражених грибами, веде до загибелі або захворювання худоби і птиці [36, 42].

Щорічний збиток в світі від розвитку плісеневих грибів на сільськогосподарських продуктах і промисловій сировині перевищує 30 млрд. доларів.

Серед мікотоксинів токсичними і канцерогенними властивостями виділяються афлатоксини, охратоксини, патулін, трихотецени, зеараленон.

Враховуючи широке поширення в світі мікотоксинів в країні здійснюється моніторинг імпортних продуктів на забруднення мікотоксинами.

Афлатоксини є однією з найбільш небезпечних груп мікотоксинів, що володіють сильними канцерогенними властивостями [1,4].

Продуцентами афлатоксинів є деякі штами 2 видів мікроскопічних грибів: Aspergillus flavus і Aspergillus parasiticus. Основні метаболіти цих мікрогрибів – дві сполуки, які мають блакитне свічення при ультрафіолетовому опроміненні – афлатоксини В1 і В2, і дві сполуки, які при опроміненні мають зелене свічення – афлатоксини G1 і G2. Ці чотири афлатоксини складають групу, яка зазвичай знаходиться в харчових продуктах, заражених мікрогрибами. Афлатоксини термостабільні і зберігають токсичність при більшості видів обробки харчових продуктів.

Афлатоксини вперше були виявлені в насінні арахісу і отриманих з них продуктах. Часто джерелом афлатоксинів є зерно кукурудзи, проса, рису, пшениці, ячменю, горіхи – фісташки, мигдаль і інші горіхи, боби какао і кави, деякі овочі і фрукти, а також насіння бавовнику і інших олійних рослин. Афлатоксини виявляють в невеликих кількостях в молоці, м'ясі, яйцях.

Встановлення високої токсичності і канцерогенності афлатоксинів і виявлення їх в значних кількостях в основних харчових продуктах у всьому світі привело до необхідності постійного контролю за їх вмістом.

Охратоксини – сполука високої токсичності з яскраво вираженим тератогенним ефектом. Продуцентами охратоксинів є мікроскопічні гриби роду Aspergillus і Penicillium. Основними продуцентами є A. оchraceus і P. viridicatum. Багаточисельними дослідженнями показано, що природним забрудником найчастіше є охратоксин А, в окремих випадках охратоксин В.

Основними рослинними субстратами, в яких виявляються охратоксини, є зернові культури і серед них кукурудза, пшениця, ячмінь. З жалем доводиться констатувати той факт, що рівень забруднення кормового зерна і комбікормів вище середнього в багатьох країнах (Канада, Польща, Австрія), у зв'язку з чим охратоксин А був виявлений в тваринницькій продукції (шинка, бекон, ковбаса). Охратоксини є стабільними сполуками. Так, наприклад, при тривалому прогріванні пшениці, забрудненою охратоксином А, його вміст знизився лише на 32 % (при t = 250 – 300ºС) [5, 44].

Тріхотецени. Цей клас мікотоксинів виробляється різними видами мікроскопічних грибів Fusarium і ін. Відомо більше 40 трихотеценових метаболітів, одні з них біологічно активні, а інші є надзвичайно сильнодіючими токсинами.

В даний час у нас в країні і за кордоном спостерігається збільшення захворювання посівів пшениці, ячменю і інших колосових культур фузаріозом.

Із зерновими продуктами, зараженими грибами Fusarium пов'язано два відомих захворювання людей. Одне з них має назву «П'яний хліб» та виникає при використанні в їжу фузаріозного зерна. Захворювання супроводжується травними розладами і нервовими явищами – людина втрачає координацію рухів. До отруєння «п'яним хлібом» схильні і сільськогосподарські тварини.

Друге захворювання – аліментарна токсична алейкія – реєструвалося під час другої світової війни при використанні в їжу зерна, що перезимувало під снігом. Хвороба викликалася токсичними штамами мікрогрибів, що виділяли в зерно отруйні ліпіди. Найбільш токсичні просо і гречка, які перезимували під снігом, менш небезпечні пшениця, жито і ячмінь.

Зеараленон і його похідні продукуються мікроскопічними грибами роду Fusarium. Він вперше був виділений з цвілої кукурудзи. Основними продуцентами зеараленона є Fusarium graminearum і F.roseum. Зеараленон володіє вираженими гормональними властивостями, що відрізняє його від інших мікотоксинів [9, 11, 22].

Основним природним субстратом, в якому найчастіше виявляється зеараленон є кукурудза. Ураження відбувається як в полі, на кореню, так і при її зберіганні. Висока частота виявлення зеараленона в комбікормах, а також пшениці і ячмені, вівсі. Серед харчових продуктів цей токсин був виявлений в кукурудзяній муці, пластівцях і кукурудзяному пиві.

Патулін і деякі інші мікотоксини. Мікотоксини, що продукуються мікроскопічними грибами роду Penicillium, поширені повсюдно і представляють реальну небезпеку для здоров'я людини. Патулін особливо небезпечний мікотоксин, що має канцерогенні і мутагенні властивості. Основними продуцентами патуліна є мікроскопічні гриби роду Penicillium patulum і Penicillium expansu.

Продуценти патуліна приголомшують в основному фрукти і деякі овочі, викликаючи їх гниття. Патулін виявлений в яблуках, грушах, абрикосах, персиках, вишні, винограді, бананах, полуниці, голубиці, брусниці, обліписі, айві, томатах. Найчастіше патуліном уражуються яблука, де вміст токсину може доходити до 17,5 мг/кг. Цікаво, що патулін концентрується в основному в частині яблука, що підгнила, на відміну від томатів, де він розподіляється рівномірно по всій тканині.

Патулін у високих концентраціях виявляється і в продуктах переробки фруктів і овочів: соках, компотах, пюре і джемах. Особливо часто його знаходять в яблучному соку (0,02 – 0,4 мг/л). Вміст патуліна в інших видах соків: грушевому, айвовому, виноградному, сливовому, манго – вагається від 0,005 до 4,5 мг/л. Інтересним представляється той факт, що цитрусові і деякі овочеві культури, такі як картопля, лук, редис, редька, баклажани, цвітна капуста, гарбуз і хрін володіють природною стійкістю до зараження грибами – продуцентами патуліна.

Серед мікотоксинів, що продукуються мікроскопічними грибами роду Penicillium і що представляють серйозну небезпеку для здоров'я людини, необхідно виділити лютеоскирин, циклохлоротин, цитреовиридин і цитрини [26, 28, 45].