Балджи Ю.А., Адильбеков Ж.Ш.

Монография 

В издании рассматриваются вопросы качества и безопасности продуктов питания, наиболее распространенные контаминанты и виды фальсификаций, как в Республике Казахстан, так и за рубежом, методики их обнаружения, отраженные за последние годы в публикациях, входящих в международные базы Web of Science, Science Direct, Elsevier, Springer Link, eLIBRARY.RU и др. Также приведены новые, разработанные авторами экспресс способы контроля качества и безопасности продуктов животноводства – мяса, молока и мясомолочных продуктов, применимые при проведении ветеринарно-санитарной экспертизы.

Монография подготовлена по результатам научно-исследовательских работ по проекту 5591/ГФ4 «Разработка способов и тест наборов для определения контаминантов в продуктах питания и фальсификации пищевой продукции», бюджетной программы 217 «Развитие науки», подпрограммы 102 «Грантовое финансирование научных исследований», выполненному за 2015-2017 гг., а также включены некоторые ранее полученные результаты, в рамках выполнения проектов за 2009-2014 гг.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Обеспечение безопасности пищевой продукции является глобальной проблемой и одним из основных приоритетов в развитии любой страны, является главной целью многих международных и национальных организаций, таких как Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) и др., а также профильных министерств и ведомств (Борисенко Е.Н., 1996; Позняковский В.М., 2005; Лисовский С.Ф., 2012; Marti Z. Hua, Shenmiao Li и соавт., 2018; Nyarugwe Shingai P. и соавт., 2018).

Состояние здоровья человека, его трудоспособность и продолжительность жизни определяется в первую очередь качеством и безопасностью продуктов питания, являющимися фундаментальной потребностью (The Food and Agriculture Organization, 2017). Каждый человек во всем мире ежедневно употребляет пищевые продукты и хотел бы быть уверенным, что они не представляют опасности для его здоровья, но это в большинстве случаев не всегда удается сделать.

В современных условиях интенсивного развития промышленности происходит загрязнение почвы, воды, кормов, воздуха и как следствие продуктов растениеводства и животноводства опасными для здоровья животных и человека уровнями химического, радиоактивного, биологического загрязнения (Донник И.М., Шкуратова И.А., 2009). Резкое ухудшение экологической ситуации практически во всех регионах мира, связанное с антропогенной деятельностью человека, повлияло на качественный состав потребляемой пищи. Потенциально опасные для здоровья человека химические и биологические вещества попадают и накапливаются в пищевых продуктах по ходу, как биологической цепи, так и пищевой цепи, включающей все этапы сельскохозяйственного производства продовольственного сырья и пищевых продуктов, а также хранение, упаковку и маркировку (Войно Л.И., 2005). Болезни пищевого происхождения, вызванные микробным, паразитарным и химическим загрязнением пищи, являются весьма важными и затрагивают людей всех возрастов, особенно детей до 5 лет и лиц, живущих в регионах с низким доходом (CDC, 2016).

Резкое повышение внимания государственных органов к качеству и безопасности пищевых продуктов, обусловлено постоянно увеличивающимся поступлением на рынок не качественных и фальсифицированных продуктов, в том числе импортных. При увеличивающемся с каждым годом импортом продуктов питания, вопросы безопасности выносятся на первый план и становятся наиболее актуальными. В настоящее время, в рамках Евразийского экономического союза (ЕАЭС) и вступления во Всемирную торговую организацию (ВТО) имеется возможность поступления на рынок Казахстана продукции, содержащей различные посторонние вещества (антибиотики, микотоксины, токсические элементы, нитраты/нитриты, различные консерванты, красители и пр.), образующиеся в процессе изготовления и переработки или целенаправленно введённые с целью продления сроков хранения, придания соответствующей окраски и т.д.

Проблема обостряется тем, что в Республике Казахстан не всегда осуществляется должный, достоверный контроль качества и безопасности реализуемой продукции животноводства. В лабораториях ветеринарно-санитарной экспертизы не всегда и не везде выполняются основные и дополнительные методы исследований животноводческой продукции, согласно действующих нормативов. Не проводятся исследования на безопасность, а именно на присутствие контаминантов техногенного и биогенного происхождения. В основном используется устаревшее оборудование, а доступ к современным методам, таким как иммуноферментный анализ, полимеразная цепная реакция, высокоэффективная жидкостная хроматография, масс-спектрометрия, или ограничен или отсутствует. Следовательно, повышение качества проведения ветеринарно-санитарной оценки безопасности продуктов животноводства доступными экспресс методами, является актуальной задачей.

Продукты питания как животного, так и растительного происхождения, наряду с полезными и необходимыми нутриентами для человеческого организма могут содержать и опасные контаминанты, к примеру, такие как токсические элементы – кадмий, ртуть, свинец, цинк, а также макроэлементы в завышенных концентрациях. Например, в мясе и мясопродуктах – фосфор и его производные (полифосфаты), которые преднамеренно используются для получения прибавки в массе животного, либо путем вскармливания кормовых добавок, либо шприцеванием туш. Проблема безопасности пищевых продуктов актуальна для многих стран, как развивающихся, так и развитых, особенно в промышленно развитых и экологически неблагополучных регионах, о чем сообщают множество авторов, акцентируя внимание на контаминантах, обладающих канцерогенными свойствами (Jun Tang, Zhu Huang, 2014; R. Pilarczyk, 2014; Islam, MS, Ahmed, MK, 2015).

Неотъемлемым мероприятием в работе ветеринарных специалистов, ученых является разработка и внедрение новых способов контроля посторонних веществ и фальсификации пищевых продуктов. Проблема контаминаций и фальсификаций возникает в результате современной технологии производства и всевозможных ухищрений с целью приобретения наибольшей выгоды и наименьших финансовых потерь производителями, реализаторами и другими заинтересованными лицами.

Многие имеющиеся методы оценки качества и безопасности пищевых продуктов, используемые в лабораториях ветеринарно-санитарной экспертизы на рынках, потеряли актуальность и значимость в сфере их экспрессности, а используемые чаще всего опираются на качественных показателях, таких как изменение цвета, появление осадка и т.д. Эксперт в лаборатории, как правило, ограничен в выборе методического подхода, так как оснащение их большинства оставляет желать лучшего, а также нет выбора в современных, быстрых и результативных методиках. Поэтому, разработка экспресс методов для контроля качества пищевых продуктов, а также различных фальсификаций является актуальной задачей, о комплексном решении которой сообщают многие известные исследователи (Weng & Neethirajan, 2017; Fu Yanqing, Zhao Chunxia и соавт., 2017; Xuan Weng, Suresh Neethirajan, 2017; Callao M. Pilar, Ruisánchez Itziar, 2018).

В настоящее время для оценки качества и безопасности пищевых продуктов существуют многочисленные аналитические методы. Среди них наиболее предпочтительными являются высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), газовая хроматография (ГХ), иммуноферментный анализ (ИФА), полимеразная цепная реакция (ПЦР). Данные методы хоть и являются высокочувствительными, но все же временными, так как очень дорогостоящи и на их смену в ближайшем будущем придут уже более упрощенные и менее затратные. В основном исследуемые пробы в лабораторию доставляются через определенное время. Кроме соблюдения правил отбора проб, необходимо соблюдать требования к их транспортировке. Поэтому новые методы должны быть доступными, экспрессными и простыми.

Из современных средств контроля качества пищевых продуктов, представляют интерес разработанные электронные анализаторы запаха и вкуса. Так Hu H. и соавторы (2015) изобрели устройство для определения запаха в баранине. Alesiunas A. и соавторы (2015) предложили «Электронный нос» для определения порчи мяса. В течение последних десятилетий исследователи проявляют растущий интерес к разработке различных мер в целях обеспечения безопасности и качества пищевых продуктов (Smigic N., Djekic I. и соавт., 2012) и новых аналитических способов в виде электронного носа и языка (Peris M., Escuder-Gilabert L., 2016). Kaneda H. и соавт. (2003) сообщали, что электронные языки ранее были использованы для получения данных о кислотности, горечи и терпкости пищевых продуктов, таких как пиво, вино и чай, путем обнаружения полифенолов и прогнозирования сенсорных признаков горького, сладкого, кислого, фруктового, карамельного, жженного вкусов. В таких анализаторах используются потенциометрические или амперометрические химические датчики, аналогичные с теми же, которые используются в технологии электронного носа. Вкусовое ощущение анализатора является результатом аналогичных физико-химических взаимодействий пищевых молекул со сложной системой сотен клеточных рецепторов, расположенных случайным образом по всему языку (Scampicchio M. и соавт., 2008).

Развитие технологий искусственных чувств в последнее время происходит быстро, демонстрируя способность различать свежие и несвежие продукты питания их аромат, горечи и другие основные вкусы. Такие системы становятся более быстрыми, воспроизводимыми и компактными (Elizabeth A. Baldwin и соавт., 2011; Posudin Yu.I. и соавт., 2015).

Авторами Shukla V., Kandeepan G. и соавт. (2015) предложены индикаторные датчики, установленные на упаковке мяса, для мониторинга его качества в реальном времени. Такой датчик может быть использован для прослеживания в реальном времени свежести мяса. Изменение цвета индикатора от желтого до синего, начиная от краев, свидетельствует об ухудшении качества мяса, т.е. о длительном его хранении. Таким образом, наблюдая за изменением цвета индикаторного датчика упаковки мяса, можно наблюдать за сроком его годности и соответственно безопасности.

За последние несколько лет в мировой практике обеспечения безопасности пищевых продуктов уделяют большое внимание технологии RFID (радиочастотная идентификация), которая используется для идентификации продуктов и отслеживания в агропродовольственном секторе, обеспечивая безопасность и качество пищевых продуктов (Bibi F., Guillaume C. и соавт., 2017). RFID на сегодняшний день считается достойным преемником штрих-кода с предполагаемым расширением не только в агропродовольственном секторе, но и в промышленных секторах для мониторинга окружающей среды. Внедрение датчиков RFID, являются самой новой технологией, которая сейчас изучается и одновременно внедряется, что в перспективе приведет к лучшему выявлению причин изменения качества пищевых продуктов и, таким образом, к сокращению их потерь, что является одной из основных проблем продовольственной безопасности в мире.

Исследования зарубежных ученых в области контроля безопасности пищевых продуктов в последние годы направленны в основном на разработку методов, которые помимо высокой точности, низкого предела обнаружения и других параметров, должны быть конструктивно простыми и иметь низкую стоимость, т.е. быть доступными. Одним из таких методов является биосенсорная индикация (Neethirajan Suresh, 2018) и ее разновидность – электрохимические иммуносенсоры (Héctor Fernández, Fernando J. Arévalo и соавт., 2017). Биосенсорами являются устройства, которые сочетают в себе биологический элемент распознавания, называемый биорецепторами, и подходящий датчик, измеряющий эффект, полученный в результате взаимодействия между подложкой и биорецептором, преобразуя его в электрический сигнал. Функцию биорецепторов могут выполнять ферменты, моноклональные и поликлональные антитела, нуклеиновые кислоты, клетки, ткани и т.д. (Gorton L., 2005). В соответствии с механизмом трансдукции, биосенсоры классифицированы как оптические, тепловые, пьезоэлектрические, электрохимические и т.п. (Wang, J., 2006). Биосенсоры на основе электрохимических измерений могут стать перспективной альтернативой масспектрометрии, высоко-эффективной жидкостной хроматографии, иммуноферментного анализа и другим современным методам аналитического исследования (Grumezescu, A.M., 2017; Campuzano S., Yáñez-Sedeño P. и соавт., 2017).

В пищевой промышленности внедряются программы контроля получения безопасной пищевой продукции. Одной из таких систем является HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point - Анализ рисков и критические контрольные точки), которая направлена на профилактику поступления в пищевую цепь нежелательных посторонних веществ – контаминантов (Rooney R.; Wall P.G., 2003).

Еще одним современным методологическим направлением в оценке качества и безопасности продуктов питания является неразрушающие методы исследований. Неразрушающий анализ имеет тенденцию быть менее точным, чем традиционные аналитические методы, но имеет преимущество в скорости, низкой стоимости и часто позволяет оценивать каждую единицу продукта. Это важно, когда партия не является однородной, и каждый продукт должен быть оценен индивидуально и актуально, когда здоровье потребителей подвергается опасности со стороны недобросовестных производителей или реализаторов. В таких случаях, требуется неразрушающий способ мониторинга каждого отдельного продукта, например, ближней инфракрасной спектроскопией (Posudin Yu.I. и соавт., 2015).

Регулирующие органы контроля качества и безопасности пищевых продуктов играют жизненно важную роль в борьбе с фальсификацией и контаминацией продуктов питания. Быстрые и надежные методы обнаружения не качественной и контаминированной продукции помогут выявить небезопасные продукты питания и обеспечить их своевременное изъятие. Продовольственные компании, ученые и контролирующие органы должны иметь полное представление о фальсификации и загрязнении пищевых продуктов, а также о методах их обнаружения и предотвращения (Shyam Narayan Jha, 2016). Всесторонняя информация по этим вопросам является скудной и часто недоступной. В настоящей монографии мы постарались объединить имеющиеся сведения о проблемах качества и безопасности продуктов питания, и современных способах их определения.

На сегодняшний день авторами данного издания разработано около 40 способов определения качества и безопасности пищевых продуктов, основная часть которых были апробированы в производственных условиях специалистами Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения «Национальный референтный центр по ветеринарии» (РГП на ПХВ, «НРЦВ»), Республиканской ветеринарной лаборатории («РВЛ»), лабораториях ветеринарно-санитарной экспертизы (ЛВСЭ) на рынках, зарубежных учебных заведениях и др. организациях. Были разработаны способы определения остаточного активного хлора в мясе птиц (2012); способы определения степени свежести мяса убойных животных (2014, 2016); способы определения мяса, полученного от павших и больных животных (2016); определения общей токсичности мяса (2013); предварительной оценке безопасности генетически модифицированных (ГМ) продуктов путем биотестирования (2014, 2017); определения восстановленного (порошкового) молока (2013); кислотности кисломолочных продуктов (2014); определения фальсификаций мяса, мясопродуктов (2015, 2016, 2017), меда (2015, 2018) и др.

Известно множество методов определения качества и безопасности продуктов животноводства, которые описаны в специальной литературе (патентах на изобретения, учебниках, практикумах, методических указаниях, рекомендациях и др. изданиях), а также в научных статьях международных цитируемых журналах, периодических и реферативных изданиях. Охватить все имеющиеся методы в одном издании не представляется возможным. Поэтому в данном труде приведены современные методы, используемые в мировой практике в лабораториях пищевой безопасности, научно-исследовательских центрах, касающиеся в основном разработанных нами способов контроля оценки мяса, молока и мясомолочных продуктов, приведенные в последующих главах. Таким образом, в настоящем труде, авторами представлены результаты проведенных мониторинговых исследований качества и безопасности продуктов питания, реализуемых в торговой сети крупных городов центрального и северного Казахстана, литературные данные об аналогичной контаминированности продуктов и современных методах их исследования и даны описания разработанных новых экспресс способов контроля качества и безопасности пищевых продуктов, применимых в лабораториях ветеринарно-санитарной экспертизы.

Монография доступна на сайте https://e.lanbook.com/book/116370

Для цитирования: Балджи, Ю.А. Современные аспекты контроля качества и безопасности пищевых продуктов [Электронный ресурс] : монография / Ю.А. Балджи, Ж.Ш. Адильбеков. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : Лань, 2019. — 216 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/116370.