Полициклические ароматические углеводороды.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) — насчитывают более 200 представителей, которые являются сильными канцерогенами.

К наиболее активным канцерогенам относят 3,4-бенз(а)пирен, который был идентифицирован в 1933 г. как канцерогенный компонент сажи и смолы, а также холантрен, перилен и дибенз(а)пирен.

­

дибенз(а)пирен

К малотоксичным ПАУ относят антрацен, фенантрен, пирен, флуорантен, структурные формулы которых представлены ниже.

Канцерогенная активность реальных сочетаний полициклических ароматических углеводородов на 70-80% обусловлена бенз(а)пиреном. Поэтому по присутствию бенз(а)пирена в пищевых продуктах и других объектах можно судить об уровне их загрязнения ПАУ и степени онкогенной опасности для человека.

Канцерогенные ПАУ образуются в природе путем абиогенных про­цессов; ежегодно в биосферу поступают тысячи тонн бенз(а)пирена природного происхождения. Еще больше — за счет техногенных источни­ков. Образуются ПАУ в процессах сгорания нефтепродуктов, угля, дере­ва, мусора, пищи, табака, причем, чем ниже температура, тем больше об­разуется ПАУ.

В пищевом сырье, полученном из экологически чистых растений, концентрация бенз(а)пирена 0,03-1,0 мкг/кг. Условия термической обработки значительно увеличивают его содержание до 50 мкг/кг и бо­лее. Полимерные упаковочные материалы могут играть немаловаж­ную роль в загрязнении пищевых продуктов ПАУ, например, жир мо­лока экстрагирует до 95% бенз(а)пирена из парафинобумажных паке­тов или стаканчиков. Высока концентрация бенз(а)пирена и в табач­ном дыме.

С пищей взрослый человек получает бенз(а)пирена 0,006 мг/год. В интенсивно загрязненных районах эта доза возрастает в 5 и более раз. ПДК бенз(а)пирена в атмосферном воздухе — 0,1 мкг/100 м³, в воде во­доемов — 0,005 мг/л, в почве — 0,2 мг/кг. Содержание бенз(а)пирена (в мкг/кг) в различных пищевых продуктах (Габович Р. Д., Припута­на Л.С, 1988) представлено ниже (табл.7):

Таблица 7

Свинина свежая ......... Не обнаружено Говядина свежая ........ Не обнаружено Колбаса вареная .........0,26-0,50 Колбаса копченая......... 0-2,1 Колбаса полукопченая..... 0-7,2 Телятина ............... Не обнаружено Сельдь холодного копчения....... 11,2 - внешняя часть...........6,8 - внутренняя часть.......0,2-1,0 Молоко.................0,01-0,02 Сливочное масло..........0-0,13 Подсолнечное масло...... 0,93-30,0 Оливковое масло, Рафинированное ..... Не обнаружено Рапсовое масло.............0,9 Кокосовое масло.........18,6-43,7 Сахар..................... 0,23 Соль....................0,03-0,50 Зерно...................0,17-4,38 Ячмень и солод..........0,35-0,70 Мука ....................0,2-1,6

Жареная телятина....... 0,18-0,63 Крабы свежие (сухая масса).........6-18 Камбала свежая (сухая масса) .......15 Красная рыба.............0,7-1,7 Мука высшего сорта ……….. 0,08 Хлебобулочные изделия ….. 0,13-0,16 Ржаной хлеб ……….0,08 – 1,0 Белый хлеб, батон …….0,08-0,09 Салат из кочанной капусты …12 Цветная капуста …….. 24 Картофель ................1-10,6 Кофе умеренно поджаренный 0,3-0,5 Кофе пережаренный ………. 5,6-6,1 Сушеные фрукты: Сливы ............. 23,9 Вишня ............... 14,2 Груша ................ 5,7 Яблоки ............... 0,3

Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что бенз(а)пирен попадает в организм человека с такими пищевыми продуктами, в которых до настоящего времени существование канцерогенных веществ не предполагалось. Он обнаружен в хлебе, овощах, фруктах, маргарине, растительных маслах, в обжаренных зернах кофе, копченостях, жаренных мясных продуктах. Причем его содержание значительно колеблется в зависимости от способа технологической и кулинарной обработки или от степени загрязнения окружающей среды.

Единственным аналитическим методом достоверного определения диоксинов и родственных соединений на необходимом уровне чувствительности является хромато-масс-спектрометрия. Анализу предшествует тщательная подготовка пробы, экстракция, многостадийная очистка. В пробу добавляется внутренний стандарт — изотопно-мече­ный диоксин, в котором все атомы ¹²С заменены на ¹³С. Это позволяет, с одной стороны, количественно оценивать содержание диоксинов в пробе и, с другой стороны, знать степень извлечения диоксинов из исходной пробы и уровень потерь при пробоподготовке.

На следующем этапе применяется максимально чувствительный метод детекти­рования. В случае, когда речь идет об относительно высоких концентрациях диоксина в анализируемом объекте (например, пепел мусоросжигательных заводов, мусор, отходы химических производств, пестициды, дефолианты, гербициды) достаточно хорошо ра­ботает хромато-масс-спектрометрия низкого разрешения (с квадрупольными масс-анализаторами). Надежная граница минимально определяемых концентраций лежит на уровне 10 пкг на вводимую пробу. Обычно введение пробы объемом 1 мкл обеспечивает адекватное хроматографическое разделение на колонках типа DB-5ms, RTX 2330 или SP 2330 и детектирование методами полного сканирования (на ионных ловушках — Finnigan 2330 GCQ plus или Varian Saturn) или селективного детектирования ионов (на квадрупольных приборах Finnigan Automass, TRASE MS, HP MSD и некоторых других). Применение селективного детекирования ионов всегда сопряжено с опасностью ошиб­ки, поскольку в сложной матрице образца часто появляются пики с массами, соответ­ствующими диоксинам и со сходными изотопными соотношениями. Несколько увели­чить достоверность метода можно при использовании тандемной масс-спектрометрии (МС/МС). При детектировании диоксинов обычно используют комплексную инфор­мацию, предоставляемую методом хромато-масс-спектрометрии - хроматографические времена удерживания, массы пиков и изотопные соотношения, характерные для определяемых соединений (по хлору и водороду).

Однако, если в мясе (а точнее в жировых тканях) курицы, свинины или говядины, в сливочном масле и молоке, или в материнском молоке, содержатся доли пикограмм диоксинов, то потребление этих продуктов достаточно быстро приведет к накоплению в организме концентраций, достаточных для вредного воздействия на него. Это означает, что определение диоксинов в продуктах питания и объектах окружающей среды должно проводиться с чувствительностью долей пикограмм на вводимую пробу.

Такая чувствительность достигается при использовании метода хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения. При использовании этого метода (например, в соответствии с методикой US ЕРА 1613) проводится измерение точных масс селективно выбранных ионов, например, отвечающих молекулярному и изотопным пикам ТХДД и его изотопно-меченному аналогу 319.8965, 321.8937, 331.9368 и 333.9338 а.е.м. одновре­менно с пиками калибровочного соединения (перфторкеросина 316.9824 и 342.9792 а.е.м.), что позволяет определять точные массы. Такими возможностями обладает хро­мато-масс-спектрометр ThermoQuest Finnigan MAT 95 XL. Специальные конфигурации этого прибора — Dioxin Package А и Dioxin Package В снабжены специализированным многофункциональным программным обеспечением, позволяющим выполнять авто­матизированный анализ и рассчитывать токсичность образца, приведенную к 2,3,7,8-ТХДД. Прибор способен определять диоксины на уровне 0,03 пикограмм на введенную пробу. При этом требования к пробоподготовке, представляющей собой наиболее трудоемкий и времязатратный процесс, ниже, чем в случае применения масс-спектро­метрии низкого разрешения.

Таким образом, выбор хромато-масс-спектрометрического оборудования для анализа диоксинов определяется целями и объектами исследования. Метод высокого разрешения стоит значительно дороже, но является единственным приемлемым для анализа объектов окружающей среды, промышленной продукции, контактирующей с человеком (например, бумага) и пищевой продукции.