CC BY
24УДК 664.76.03
Хоконова М. Б. Khokonova M. B.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЗЕРНА И ЗЕРНОПРОДУКТОВ ПРИ ХРАНЕНИИ И ПЕРЕРАБОТКЕ
ECOLOGICAL SAFETY OF GRAIN AND GRAIN PRODUCTS IN STORAGE AND PROCCESING
В связи с ухудшением экологии окружающей среды в результате техногенного воздействия деятельности человека мировое сообщество обеспокоено проблемой обеспечения населения в достаточном количестве экологически чистыми, безопасными продуктами питания, отвечающими санитарно-эпидемиологическим требованиям. Зерно было и остается основой производства сельскохозяйственной продукции и обеспечения продовольственной безопасности страны. Установление факторов риска и опасностей, связанных с производством, хранением и переработкой зерна как сырья для выработки продуктов ежедневного спроса, таких, как мука, хлеб, крупы, продукты для диетического и детского питания, продукты быстрого приготовления и другого функционального назначения крайне важно. Наибольшую опасность среди химических рисков представляют микотоксины, которые могут загрязнять зерно на всех этапах прохождения его от поля до потребителя и являются прямым следствием жизнедеятельности токси-нобразующих плесневых грибов. Среди физических факторов риска следует особо отметить температурно-влажностные условия при созревании, уборке зерна и хранении. Особенно опасны последствия жизнедеятельности токсин образующих плесневых грибов при самосогревании временно хранящегося зерна повышенных влажности и температуры. Грибы хранения и их метаболиты сосредоточены преимущественно в поверхностных слоях зерновки. Поэтому сухая и мокрая очистка зерна перед помолом способствует удалению части спор и мицелия грибов, находящихся на ее поверхности. Отмечено, что концентрация токсинов значительно возрастает во вторичных продуктах переработки зерна, которые обычно используют на кормовые цели. Содержание афлатоксинов увеличивается от высших сортов муки к низшим и достигает максимума в отрубях — в 4 раза выше, чем в зерне.
Due to deterioration of environment al ecology and in result of anthropogenic impact of human activity the international community is concerned with the problem of providing the population with sufficient ecologically clear, safety food products that meet the sanitary and epidemiological requirements. Grain has been remained the basis for agricultural production and food security of the country. Establishment of risk factors and risks associated with the production, storage and processing of grain as the raw material for the production of daily demand products such as flour, bread, cereals, dietary products and baby food, fast food and other functionality is extremely important. The most dangerous among chemical risks are my-cotoxins, which can contaminate grain at all, stages of its stages of processing from the field to the consumer and are direct consequence of life toxic forming molds. Among physical factors of risk it should be emphasized temperature and humidity of conditions during ripening and harvesting of the grain and storage. It is especially dangerous for consequences of life of toxic forming as fungi with self-warming temporarily stored grain elevated humidity and temperature. Storage of fungi and their metabolites are concentrated mainly on the surface of grain layers. Therefore, it is dry and wet cleaning of grain before grinding aids in the removal of the spores and mycelium, which are on the surface. It is noted that the concentration of toxins is greatly enhanced in the secondary products of processing grain, which are generally used for feeding purposes.The content of aflatoxin is increased from flour with lower peaks and bran is 4 times higher than in grain.
Известия КБГАУ - № 1(15), 2017
Сельскохозяйственные науки
Для партий фузариозного зерна перспективным является применение фракционного сепарирования, основанного на разнице размеров, формы и консистенции пораженных и здоровых зерновок. Переработка пленчатых культур обеспечивает более высокий эффект обезвреживания, поскольку существенная часть микотоксинов удаляется с цветковыми пленками. Источниками загрязнения окружающей среды при работе элеваторов и зерноперера-батывающих предприятий являются выбросы мучной и зерновой пыли. Для решения этой проблемы необходимы технические решения, направленные на снижение выбросов мучной и зерновой пыли в атмосферу мукомольными заводами и зерновыми элеваторами. Разрабатываемая для мукомольных заводов система возврата в производственные помещения очищенного воздуха позволяет сократить выбросы пыли в атмосферу, обеспечить защиту от пожара, снизить энергозатраты на обогрев производственных помещений.
Ключевые слова: экологическая безопасность, зерно, зернопродукты, хранение, микоток-сины, загрязненность микроорганизмами.
Хоконова Мадина Борисовна -
доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова», г. Нальчик Тел.: 8 928 717 24 17 Е-mail: dinakbgsha77@mail.ru
Введение. В связи с ухудшением экологии окружающей среды в результате техногенного воздействия деятельности человека мировое сообщество обеспокоено проблемой обеспечения населения в достаточном количестве экологически чистыми, безопасными продуктами питания, отвечающими санитарно-эпидемиологическим требованиям [1].
Зерно было и остается основой производства сельскохозяйственной продукции и обеспечения продовольственной безопасности страны [4]. Вот почему так важно знание факторов риска и опасностей, связанных с производством, хранением и переработкой зерна как сырья для выработки продуктов ежедневного спроса, таких, как мука, хлеб,
For parties fusarium grain promising is the use of fractional separation based on the difference in the size, shape and texture of affected and healthy grains. Recycling filmy cultures ensures higher neutralization effect, since a substantial portion of mycotoxins removed from flowering films. The sources of pollution when using elevators and grain processing enterprises are emissions of flour and grain dust. To resolve this problem, technical solutions to reduce emissions of flour and grain dust in the atmosphere of flour mills and grain elevators. Developed for the mills return the system to clean air production facilities can reduce dust emissions to the atmosphere, to provide protection against fire, to reduce energy consumption for heating industrial premises.
Key words: ecological security, grain, grain products, storage, mycotoxins, contamination by microorganisms.
Khokonova Madina Borisovna -
Doctor of Agricultural Sciences, Professor of the department of technology production and processing of agricultural product, FSBEI HE «Ka-bardino-Balkarian State Agrarian University named after V. M. Kokov», Nalchik Tel.: 8 928 717 24 17 E-mail: dinakbgsha77@mail.ru
крупы, продукты для диетического и детского питания, продукты быстрого приготовления и другого функционального назначения [2].
Перечень показателей и санитарно-гигиенические нормативы постоянно дополняются и ужесточаются. В связи с этим из числа продовольственных выбраковывают партии, опасные для здоровья людей, тем самым сокращая требуемое для переработки количество зерна.
Экспериментальная база. Исследования проводились в условиях ЗАО НП «Шэджэм» и на кафедре «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» Кабардино-Балкарского ГАУ им. В.М. Кокова.
Результаты исследования. В соответствии с международным и национальным стандартами все риски разделяют на биологические, химические и физические, что позволяет установить причинно-следственные связи между ними и разработать систему превентивных мер по сокращению или предупреждению контаминации зерна и выработанной на его основе продукции вредными токсичными для здоровья веществами [6].
К числу биологических факторов риска в зерне продовольственном отнесены дополнительно к регламентируемым санитарно-эпидемиологическим правилам следующие риски: токсинобразующие плесневые грибы (Aspergillus, Penicillium, Fusarium), следствием жизнедеятельности которых является контаминация зерна микотоксинами; испорченные зерна, являющиеся «индикатором» опасности контаминации зерна микотоксинами; споро-образующие бактерии, вызывающие «картофельную болезнь» хлеба и загрязняющие зерно на всем пути движения от поля до выпечки; патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, переносимые вредителями хлебных запасов (насекомыми, грызунами, птицами); семена некоторых культурных растений (клещевина, отдельные сорта рапса) [8].
Часть из этих опасностей включены в действующие нормативные документы.
зернопродуктов. К числу дополнительно идентифицированных химических факторов относятся продукты окисления жиров в зерне и зернопродуктах.
Наибольшую опасность среди химических рисков представляют микотоксины, которые могут загрязнять зерно на всех этапах прохождения его от поля до потребителя и являются прямым следствием жизнедеятельности токсинобразующих плесневых грибов [10].
Среди физических факторов риска следует особо отметить температурно-влажностные условия при созревании, уборке зерна (табл. 1) и хранении.
Таблица 1 - Загрязнение микотоксинами фузариозной пшеницы в зависимости от температурно-влажностных условий в период созревания и уборки
Конта- Содер-
Погодные условия Микотоксины Количество проб минированные пробы, % жание микоток-синов, мг/кг
Дождливая и теплая ДОН* 60 100 0,1-10,5
погода ЗН** 60 68 0,01-1,5
Сухая и жаркая ДОН 345 96 0,1-3,3
погода ЗН 60 3 0,2-0,3
Рисунок 1 - Химические факторы риска в зерне и зернопродуктах
На рисунке приведены химические факторы, представляющие опасность для зерна и
ДОН* - дезоксиниваленол; ЗН** - зеараленон.
Особенно опасны последствия жизнедеятельности токсинобразующих плесневых грибов при самосогревании временно хранящегося зерна повышенной влажности и температуры (табл. 2). Чтобы реально оценить степень риска, связанную с поступлением микотокси-нов в пищу, необходимо иметь полное представление о влиянии технологических приемов переработки на содержание микотоксинов.
Грибы хранения и их метаболиты (мико-токсины) сосредоточены преимущественно в поверхностных слоях зерновки. Поэтому сухая и мокрая очистка зерна перед помолом способствует удалению части спор и мицелия грибов, находящихся на ее поверхности. Обоечные машины снижают загрязнение зерна бактериями и грибами на 50-90%, щеточные машины - на 20-50%, содержание афлатокси-нов в зерне убывает на 20-30%.
Таблица 2 - Накопление афлатоксина В1 при самосогревании в зерне различных культур
Культура Число проб Число проб, контамированных афлотоксином В], % Максимальное содержание афлотоксина В], мкг/кг
Рис 146 10 330
Рожь 21 16 25
Пшеница 223 20-25 336
Кукуруза 103 30-57 5000
Следует отметить, что концентрация токсинов значительно возрастает во вторичных продуктах переработки зерна, которые обычно используют на кормовые цели.
Содержание афлатоксинов увеличивается от высших сортов муки к низшим и достигает максимума в отрубях - в 4 раза выше, чем в зерне.
При переработке пшеницы с ранним поражением фузариозом в муку односортного помола переходило до 40% ДОН, а содержание его в отрубях в 1,5-3,5 раза превышало содержание в исходном зерне.
При переработке пшеницы с поздним развитием фузариоза поражались преимущественно поверхностные слои зерновки, поэтому большая часть ДОН переходила в отруби [3].
Для партий фузариозного зерна перспективным является применение фракционного сепарирования, основанного на разнице размеров, формы и консистенции пораженных и здоровых зерновок. При таком сепарировании удается достигнуть выделения 50-70% фуза-риозных зерновок и связанных с ними мико-токсинов (ДОН, зеараленон).
Переработка пленчатых культур обеспечивает более высокий эффект обезвреживания, поскольку существенная часть микотоксинов удаляется с цветковыми пленками [9]. Так, в результате очистки, шелушения и шлифования в рисовую крупу переходило в среднем 8% афлатоксинов от их содержания в зерне. После гидротермической обработки концентрация афлатоксина В1 в рисовой крупе сокращалась до 0,7% от исходного содержания.
Источниками загрязнения окружающей среды при работе элеваторов и зерноперера-батывающих предприятий являются выбросы мучной и зерновой пыли. Загрязненность зерновой пыли микроорганизмами представлена в таблице 3.
Пыль выделяется в атмосферу аспираци-онными и пневмотранспортными установками, которые составляют неотъемлемую часть
процессов хранения и переработки зерна. Эти установки используют для обеспечения санитарно-гигиенического состояния зерна, зер-нопродуктов, производственных помещений и взрыво и пожаробезопасности [3]. По результатам исследований разработаны и утверждены нормы предельно допустимых концентраций мучной и зерновой пыли для населенных пунктов на границе санитарно-защитной зоны и содержания в ней микроорганизмов (табл. 4).
Таблица 3 - Загрязненность микроорганизмами элеваторной пыли (КОЕ/г, тыс.)
Таблица 4 - Предельно допустимое содержание пыли в атмосферном воздухе
ВНИИЗ совместно с Институтом экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина провел исследования по вредоносности мучной и зерновой пыли, в резуль-
Место отбора пыли Споровые бактерии Плесневые грибы КМА-ФАнМ
Аспир ационная сеть 130 290 33000
Выхлоп с сепараторов 240018000 260-310 4600062000
Здоровое зерно до 0,5 до 1,0 до 100
Место замера Содержание
пыли плесневых грибов
На границе санитарно защитной зоны предприятия:
Максимальное <0,5 мг/м3 260 КОЕ/м3
Среднесуточное <0,2 мг/м3 160 КОЕ/м3
В производственных помещениях <4 мг/м3 не установлено
тате чего установлены последствия, приводящие к профессиональным заболеваниям:
• микозы (поражение тканей и органов плесневыми грибами);
• микотоксикозы (следствие вдыхания ядовитых веществ, выделенных грибами);
• аллергические заболевания (при попадании пыли в дыхательные пути) и кожные заболевания [1].
Снижение техногенного воздействия на окружающую среду предприятий зернопере-рабатывающей промышленности остается актуальной научно-технической проблемой. Так, по нашим расчетам, выбросы пыли в атмосферу в 2010 г. составили более 75 тыс. т в год (без комбикормовых заводов).
Литература
1. Биохимия / под. ред. Северина Е.С. 5-е изд., испр. и доп. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. 316 с.
2. Блиев С.Г. Проблемы качества зерна. Нальчик: Эль-фа, 1999. 380 с.
3. Блиев С.Г., Жеруков Б.Х. Новое в товароведении зерна и продуктов его переработки. Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2002. 368 с.
4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. 5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиз-дат, 1985. 351 с.
5. Керефов К.Н. Биологические основы растениеводства. М.: Высшая школа, 1982. 408 с.
6. Коновалов Ю.Б. Формирование продуктивности колоса яровой пшеницы и ячменя. М.: Колос, 1981. 173 с.
7. Коренев Г.В. Растениеводство с основами селекции и семеноводства. М.: Агропром-издат, 1990. 575 с.
8. Кореневский В.И. Яровые по интенсивным технологиям в Белоруссии // Зерновые культуры. 1990. № 3. С. 36-38.
9. Корляков Н.А. Агрономия с основами ботаники. М.: Колос, 1980. 423 с.
10. Посыпанов Г.С., Долгодворов В.Е., Жеруков Б.Х. Растениеводство. М.: Колос, 2006. 612 с.
11. Технология пищевых производств / под. ред. А.П. Нечаева. М.: Колос, 2007. 189 с.
Область применения результатов: зер-ноперерабатывающая промышленность.
Выводы. Для решения этой проблемы необходимы технические решения, направленные на снижение выбросов мучной и зерновой пыли в атмосферу мукомольными заводами и зерновыми элеваторами. Разрабатываемая для мукомольных заводов система возврата (рециркуляции) в производственные помещения очищенного воздуха позволяет сократить выбросы пыли в атмосферу, обеспечить защиту от пожара, снизить энергозатраты на обогрев производственных помещений.
References
1. Biohimiya / pod. red. Severina E.S. 5-e izd., ispr. i dop. M.: GeOTAR-Media, 2008. 316 s.
2. Bliev S.G. Problemy kachestva zerna. Nalchik: El-fa, 1999. 380 s.
3. Bliev S.G., Zherukov B.H. Novoe v tovaro-vedenii zerna i produktov ego pererabotki. Nalchik: Poligrafservis i T, 2002. 368 s.
4. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta. 5-e izd., dop. i pererab. M.: Agropromizdat, 1985. 351 s.
5. Kerefov K.N. Biologicheskie osnovy raste-nievodstva. M.: Vysshaya shkola, 1982. 408 s.
6. Konovalov Ju.B. Formirovanie produktiv-nosti kolosa yarovoy pshenitsy i yachmenya. M.: Kolos, 1981. 173 s.
7. Korenev G. V. Rastenievodstvo s osnovami selektsii i semenovodstva. M.: Agropromizdat, 1990. 575 s.
8. Korenevskij V.I. Jarovye po intensivnym tekhnologiyam v Belorussii // Zernovye kultury. 1990. N3. S. 36-38.
9. Korlyakov N.A. Agronomiya s osnovami botaniki. M.: Kolos, 1980. 423 s.
10. Posypanov G.S., Dolgodvorov V.E., Zherukov B.H. Rastenievodstvo. M.: Kolos, 2006. 612 s.
11. Tehnologiya pishhevykh proizvodstv / pod. red. A.P. Nechaeva. M.: Kolos, 2007. 189 s.
