第四章--有害元素

第四章有害元素对食品的污染一、汞（Hg）二、砷（As）三、镉（Cd）四、铬（Cr）五、铅（Pb）六、铝（Al）1.概述元素：又称化学元素只由一种原子组成，其原子中的每一核子具有同样数量的质子，用一般的化学方法不能使之分解，并且能构成一切物质。截止到2007年总共发现了118种元素。目前人体中发现的元素已有81种。矿物质：又称无机盐，是人体内无机物的总称。是人体必须的元素。矿物质在人体内不能合成，必须从食物和饮水中摄取，当摄取量不足或者是过剩时都会有危害影响健康。矿物质的作用：和体内的酶结合，使酶活化帮助代谢。如果矿物质不足，酶就无法正常工作，代谢活动就随之停止。1.概述1.概述重金属原义是指比重大于5的金属，包括金、银、铜、铁、铅等，重金属在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒。重金属一般指密度大于4.5克每立方厘米的金属，像Cu、Fe、Pb、Au、Ag等。有毒重金属是指有些重金属通过食物进入人体，干扰人体正常生理功能，危害人体健康。有害元素：不是人体需要的元素，而且摄入较小的量会对人体健康造成危害。食品中常见的有害元素有：Hg、Pb、As、CdCr、Al对于一般人群，通过食物摄入有害元素是最主要的途径。1.概述①自然本底特殊的自然环境：矿区、海底火山地区②人类活动造成环境污染而使有害元素污染食品废气、废水、废渣；含重金属的农药；生物食物链的富集传递③食品加工、储存、运输和销售过程中使用和接触的机械、管道、容器以及添加剂中有害元素的迁移2.食品中有害元素的来源：①具有强蓄积性有害元素生物半衰期长②具有生物富集作用废气、废水、废渣；含重金属的农药；生物食物链的富集传递③有害元素的危害多是长效性和慢性3.食品中有害元素对人体危害的共同特点：①有害元素的种类及其存在的化学形态②有害元素的含量③体内环境年龄、胃肠道的pH、肠道内的微生物状况、生物体内的膳食成分④有害元素间的相互作用4.影响食品中有害元素毒性的因素：汞是室温下唯一呈液体的金属，而且室温下具有挥发性。一、汞----Hg汞元素汞汞化合物无机汞有机汞毒性最大汞化合物被广泛的用于电器仪表、化工、制药、造纸、油漆、颜料等工业，但是工业产生的“三废”则成为主要的汞污染源。三废水体污染水体中的鱼、虾、贝受到污染被污染水体中的无机汞在重力的作用下沉降到海底或者河底的污泥中，而污泥中的微生物则会通过体内的甲基谷氨酸转移酶的作用把无机汞变为能溶于水的有机汞（甲基汞或者二甲基汞）。鱼贝类是汞的主要污染食品。鱼贝类是汞的天然浓缩器。汞主要蓄积在鱼体内的脂肪组织中。食品中几乎不存在元素汞。食品中的无机汞被人体的吸收率很低，有90%以上通过粪便排出体外；有机汞（尤其是甲基汞）由于其脂溶性很强，在消化道内的吸收率很高。甲基汞通过消化道在胃酸的作用下会转化为氯化甲基汞，而氯化甲基汞在肠道的吸收率高达95~100%。甲基汞被人体吸收以后主要储存在脑组织和血液组织。数据显示：脑组织中的甲基汞的浓度要比血液中高10倍；甲基汞在人体内的半衰期约为80天，而在脑组织中的半衰期约为200天。汞污染的相关数据：人体内的甲基汞≥25mg出现感觉障碍人体内的甲基汞≥55mg出现运动失调人体内的甲基汞≥90mg出现语言障碍人体内的甲基汞≥170mg出现听力失调人体内的甲基汞≥200mg会导致死亡有汞中毒的可能：Hg（血液）≥200µg/L；Hg（发）≥50µg/L；Hg（尿）≥2µg/L；明显汞中毒的症状：Hg（血液）≥1000µg/L；Hg（发）≥100µg/L；▲甲基汞进入人体后主要侵犯的是神经系统，特别是中枢神经系统损害，最严重的是小脑和大脑；中枢神经系统是是神经系统的主要部分,接受全身各处的传入信息，经它整合加工后成为协调的运动性传出，或者储存在中枢神经系统内成为学习、记忆的神经基础。汞（Hg）残留的危害：▲甲基汞还可以通过胎盘屏障和血睾屏障引起胎儿损害，导致胎儿先天性汞中毒，其表现为：发育不良、智力减退、畸形甚至脑瘫而死亡。汞（Hg）残留的危害：食品中汞（Hg）残留的限量：《GB2762-2005食品中污染物的限量》食品类别限量（mg/kg）总汞（以Hg计）甲基汞粮食（成品粮）0.02----薯类（土豆、白薯）、蔬菜、水果0.01----鲜乳0.01----肉、蛋（去壳）0.05----鱼（不包括食肉鱼类）及其他水产品----0.5食肉鱼类----1.0食品中总汞的检测方法有原子荧光光谱法、冷原子吸收光谱法、比色法。食品中甲基汞的检测方法有气相色谱法和冷原子吸收光谱法。目前使用的检测方法是：《GB5009.17-2003食品中总汞和有机汞的测定》食品中汞（Hg）残留的检测：如何控制食品汞的污染？1.从源头上控制汞污染2.加强食品中汞残留的检测硒（Se）对汞中毒具有拮抗作用。二、砷----As砷也是以元素砷和砷化合物存在，而元素砷很少存在，化合物通常以三价和五价的有机或无机砷化合物存在。元素砷基本没有毒性，化合物具有不同的毒性。蓄积性：三价砷、五价砷①天然本底；雄黄（As2S2）；雌黄（As2S3）②环境中的砷对食品的污染；废气、废渣、废水等等③含砷农药的使用造成的食品污染；砷酸钠、砷酸钙、砷酸铅、砷酸锰④食品加工过程砷的污染；使用的食品添加剂等原料食品中砷的污染的来源：元素砷和砷的硫化物一般吸收率很低甚至不被吸收，而砷的氧化物和盐类很容易被人体吸收的，五价砷比三价砷更容易吸收。砷进入人体后会与血红蛋白结合，随着血液的循环分布到身体的各个器官。砷在人体内的代谢：进入体内的无机砷经甲基化代谢为二甲砷酸，二甲砷酸可以经肾脏排除体外。数据显示：体内约有70%的半衰期为10～30h的砷通过甲基化作用后经尿液排到体外。当摄入量大于排泄量时就会出现蓄积。砷在人体内的代谢：①急性中毒；目前食品一般不会造成急性中毒；当饮用水中的砷＞20mg/L时则会出现急性中毒；饮用水中的砷的限量≤0.01mg/L②慢性中毒；长期食用或饮用砷超标的食品③“三致”作用；1982年世界卫生组织研究确认无机砷为致癌物。食品中砷的污染的危害：食品中砷（As）残留的限量：食品类别限量（mg/kg）总砷（以As计）无机砷粮食—大米----0.15蔬菜、水果----0.05乳粉----0.25畜禽肉类、蛋类----0.05贝类及虾蟹类（鲜重）----0.5藻类（干重）----1.5食品中总砷的检测方法有氢化物原子荧光光谱法、银盐比色法、砷斑法、硼氢化物还原比色法。食品中无机砷的检测方法有氢化物原子荧光光谱法、银盐比色法。目前使用的检测方法是：《GB/T5009.11-2003食品中总砷和无机砷的测定》食品中砷（As）残留的检测：如何控制食品砷的污染？1.消除地方性砷中毒的污染源；2.加强农药管理；3.制定环境砷限量标准；4.加强食品中砷残留的检测；三、镉----Cd镉在自然界分布广泛但是含量甚微。镉的有机化合物很不稳定，在自然界中不存在。镉在工业中用途很广泛，用于制造合金、电镀、充电电池等。人体内镉的中毒机理：镉进入人体----在小肠被吸收----部分会与硫蛋白结合成镉硫蛋白，镉硫蛋白就会选择性的蓄积在肝（占全身的1/2）、肾（占全身的1/6）中。还会使骨骼的代谢受阻，造成骨质疏松、萎缩、变形等。最典型的镉中毒病例：痛痛病金属硫蛋白(metallothionein)是由微生物和植物产生的金属结合蛋白，富含半胱氨酸的短肽。金属硫蛋白的功能：（1）金属硫蛋白金属结合有关的功能，与其结合的金属主要是镉、铜和锌。（2）金属硫蛋白与清除自由基有关的功能镉中毒的病理变化主要发生在肾脏、骨骼、和消化器官3个部分。影响食品中镉吸收的因素：★镉化合物的种类；★膳食中的蛋白质；★维生素D、钙、锌的含量；研究证明：动物食用蛋白质钙缺乏的饲料时对镉的吸收率增加至10%。①天然本底；②工业污染；废气、废渣、废水等等③食品容器及包装材料的污染；合金、釉彩、颜料和电镀层④使用不合格化肥造成的污染；食品中镉的污染的来源：（1）急性中毒急性中毒的的最低剂量为13mg/kg体重，摄入后10min至数小时即可发生，主要表现为：恶心、呕吐等消化道症状，通常轻微的7h后开始恢复，24h后基本恢复，重者则会导致死亡。食品中镉的污染的危害：（2）慢性中毒①镉对肾脏的危害②镉可以导致钙代谢紊乱骨钙从人体迁出则会发生骨质疏松等③镉在肾脏蓄积还能引起高血压食品中镉的污染的危害：（2）慢性中毒④镉能引起贫血⑤动物试验表明镉具有“三致”作用锌是镉的拮抗元素，锌对镉中毒有一定的保护作用。钙对镉中毒也具有一定的拮抗作用。食品中镉的污染的危害：食品中镉（Cd）残留的限量：食品类别限量（mg/kg）总镉（以Cd计）大米、大豆0.2花生0.5面粉、杂粮0.4畜禽肉类0.1肝脏0.5肾脏1.0食品中总镉的检测方法有石墨炉原子吸收光谱法、原子吸收光谱法、比色法、原子荧光法。目前使用的检测方法是：《GB/T5009.15-2003食品中镉的测定》食品中镉（Cd）残留的检测：如何控制食品镉的污染？1.制定环境镉限量标准；2.加强食品中镉残留的检测；四、铬----Cr铬属于过渡系金属，能慢慢地溶于稀盐酸、稀硫酸，而生成蓝色溶液。与空气接触则很快变成绿色，是因为被空气中的氧气氧化成绿色的Cr2O3的缘故。但铬不溶于浓硝酸，因为表面生成紧密的氧化物薄膜而呈钝态。铬的存在形态：★铬以金属铬、二价铬、三价铬、六价铬存在。●二价铬性质很不稳定，生物体内几乎不存在；●三价铬性质稳定是铬的主要存在形态；●六价铬比三价铬毒性高100倍,并易被人体吸收且在体内蓄积，三价铬和六价铬可以相互转化。铬与糖尿病：三价铬与糖代谢紧密相关。铬是胰岛素发挥降糖作用必需的元素，Cr3+通过与盐酸结合形成葡萄糖GT或与氨基酸形成其他有机铬化合物协同胰岛素发挥其生理功能，其作用机制主要是通过葡萄糖耐量因子GTF调节胰岛素与细胞膜上的胰岛素受体形成二硫键，促使胰岛素发挥最大生物学效应。食品中铬污染的来源：⑴天然本底中的铬岩石的分化并由此进入大气、水和土壤。⑵环境中铬对食品的污染铬化合物广泛应用于电镀、颜料、油漆、合金、印染、陶瓷等等工业生产⑶食品容器、用具中铬对食品的污染不锈钢制品------不要长时间存放酸性食品实验证明：用4%的醋酸浸泡不锈钢器具得到的浸泡液中铬含量高达46～64mg/L。食品中铬污染对健康的影响：三价铬对人体几乎不产生有害作用，我们所说的铬污染是指六价铬的污染。六价铬对人主要是慢性毒害，它可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵入人体，在体内主要积聚在肝、肾和内分泌腺中。通过呼吸道进入的则易积存在肺部。六价铬有强氧化作用，所以慢性中毒往往以局部损害开始逐渐发展到不可救药。经呼吸道侵入人体时，开始侵害上呼吸道，引起鼻炎、咽炎和喉炎、支气管炎。控制食品中铬污染的措施：⑴控制工业“三废”带来的严重污染⑵控制食品中铬的限量我国食品中铬的限量标准(mg/kg)食品类别铬限量食品类别铬限量粮食≤1.0肉类（包括肝、肾）≤1.0豆类≤1.0鱼贝类≤2.0薯类≤0.5蛋类≤1.0蔬菜≤0.5鲜乳≤0.3水果≤0.5乳粉≤2.0我国饮用水规定六价铬含量≤50µg/L。食品中总铬的检测方法有石墨炉原子吸收光谱法、示波极谱法。水质六价铬的测定方法二苯碳酰二肼分光光度法。水质总铬的测定方法二苯碳酰二肼分光光度法和硫酸亚铁铵滴定法。食品中铬（Cr）残留的检测：目前使用的检测方法是：《GB/T5009.123-2003食品中铬的测定》《GB/T7467-1987水质六铬的测定-二苯碳酰二肼分光光度法》《GB7466-1987水质总铬的测定》食品中铬（Cr）残留的检测：美国纽约大学研究员贝兰博士对大量青少年近视病例进行研究之后指出，体内缺乏微量元素铬与近视的形成有一定的关系。铬元素在人体中与球蛋白结合，为球蛋白正常代谢必需。处于生长发育旺盛时期的青少年，铬的需求比成人大。有些家长不注意食物搭配，长期给孩子吃一些精细食物，造成缺铬，从而眼睛晶体渗透压就会变化，使晶状体变凸，屈光度增加，产生近视。铬主要存在于粗粮、红糖、蔬菜及水果等食物中。近视与铬（Cr）：五、铅--