Экологический контроль ионов халькофильных элементов в сахарной свекле Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

633.63.002.612

ЭКОЛОГИЧЕСКИМ КОНТРОЛЬ ИОНОВ ХАЛЬКОФИЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В САХАРНОЙ СВЕКЛЕ

М.В. ЕСИПОВА, И.И. ПЕГИНА

Кубанский государственный технологический университет

Контроль за накоплением в растениеводческой продукции ионов тяжелых металлов, обладающих токсичным, мутагенным и канцерогенным эффектом, в условиях химизации сельского хозяйства является одной из составных задач мониторинга окружающей среды.

Для объективной оценки происходящих процессов необходимо получение регулярных данных о состоянии окружающей среды, миграции химических элементов в результате антропогенной деятельности человека. Способность халькофильных ионов аккумулироваться в продуктах растительного происхождения как в период созревания, так и в процессе технологической переработки широко известна.

Цель работы — определение токсичных ионов Си(Н), Рь(П), С<1(П), 7.п(\\) в сахарной свекле, почве где она произрастала, в поливочной воде и в основных продуктах переработки свеклы. Для решения этой задачи был выбран инверсионно-вольтамперометрический ИВ метод.

Почвенные, водные и растительные образцы отбирали параллельно на предварительно выбранных элементарных ландшафтах, характеризующих рельеф, почвенный покров и целесообразное использование местности. Эксперимент проводили в ГулькевИчском районе Краснодарского края. Отбор и обработку проб производили согласно медико-биологическим и санитарным требованиям к растительной продукции, после чего материал подвергался электрохимическому анализу.

Использовали ИВ метод одновременного определения ионов тяжелых металлов [1], которое проводили в 0,1 М растворе КС1 в дифференциально-импульсном режиме (полярограф ПУ-1) с последующей индексацией аналитических сигналов, отвечающих токам окисления анализируемых ионов. Кривая 1 получена в фоновом электролите, кривая 2 — после электролиза раствора, содержащего ионы 2п(П), Сс!(Ш, РЬ(П), Си(П) (рис. 1: сигналы С, Б, К и И соответственно). Пробоподготовку образца проводили по ГОСТ 26929-86, оценку

воспроизводимости результатов анализа — в соответствии с [2]. Отсутствие систематической погрешности при определении ионов тяжелых металлов доказано удовлетворительным совпадением данных ИВ определения с результатами независимого метода.

Рис. 1

В табл. 1 представлены данные по определению токсичных ионов в различных исследованных объектах.

Установлено довольно равномерное распределение Си(Н) и РЬ(П) и неравномерное СсДН) и 2п(\1) между ботвой и корнеплодом. По-видимому, это связано с повышенным содержанием одноименных ионов в почве и поливочнои воде, где происходило их первоначальное накопление. Известно, что пестициды, являясь биологически активными веществами, особенно влияют на поступление и перераспределение в растениях ионов цинка и меди. Поэтому содержание 1п{\\) в ботве больше, чем в корнеплоде. Близость грунтовых дорог обусловливает повышенное содержание в почве и корнеплоде РЬ(П). Микроэлементы можно расположить в порядке увеличения концентраций в следующие

Таблица 1

Объект анализа Содержание, мг/кг

ІгАИ) СеІ(ІІ) РЬ(ІІ) Си(И)

Почва 7,002+0,512 0,050+0,0376 0,350+0,012 7,381+0,045

Вода поливочная 5,041+0,167 0,0071+0,012 0,135+0,023 3,470+0,451

Надземная часть растения (ботва) 1,024+0,123 0,0097+0,040 0,044+0,054 1,120+0,120

Подземная часть растения (корнеплод) 1,250+0,110 0,011+0,034 0,073+0,076 1,029+0,123

Таблица 2

Объект анализа Содержание мг/кг

гп(н) Сс1(11) РЬ(И) Си(11)

Корнеплод 1,250+0,110 0,011+0,034 0,073+0,076 1,029+0,123

Меласса 1,044+0,122 0,0076+0,086 0,070+0,032 0,471+0,451

Жом сухой (свекловичный) 1,035+0,092 0,0094+0,032 0,053+0,460 0,730+0,324

Желтый сахар 1,038+0,345 0,0051+0,019 0,044+0,092 0,527+0,310

Белый сахар 1,030+0,239 0,0011+0,003 0,038+0,217 0,189+0,089

Белый сахар (ПДК) 10,000 0,0300 0,500 5,000

ряды: С<3(Н), РЬ(П), Си(И), 2п(П) — в поливочной воде, почве, корнеплоде; Сй(П), РЬ(П), 2п{\\), Си(П) — в ботве.

В работе [3] нами сделан вывод о целесообразности проводить контроль за содержанием ионов тяжелых металлов при переработке сахара-сырца на наиболее загрязняющих стадиях технологического процесса.

В табл. 2 приведены результаты таких исследований и построены корреляционные зависимости (рис. 2).

Уменьшение содержания ионов определяемых металлов в начале технологического процесса, по-видимому, обусловлено образованием гидроксо-комплексов при резком изменении pH от 5,8-6,5 до 12,5 (стадия дефекации) и резком увеличении температуры. Дальнейшее возрастание концентраций вызвано высвобождением этих ионов при разрушении гидроксокомплексов (pH 7,8-8,0) и после блокировки сернистой кислотой карбоксильных групп, связывающих ионы тяжелых металлов (стадия сатурации). Уменьшение содержания ионов в готовой продукции обусловлено цикличностью технологического процесса.

Таблица 3

Объект Уменьшение содержания, %

анализа гп(П) СсКП) РЬ(П) Си(И)

Свекловичный жом 3.091 28,74 27,32 17,20

Меласса 21,64 53,82 4,109 16,48

Желтый сахар 47,42 39,72 48,33 13,36

Белый сахар-песок 3,090 28,40 27,39 17,22

В табл. 3 приведены данные снижения содержания ионов тяжелых металлов в продуктах переработки свеклы по сравнению с их количеством в корнеплоде.

Полученные результаты свидетельствуют о незначительном биологическом поглощении ионов Сс»(И) и РЬ(Н) как ботвой, так и корнеплодом сахарной свеклы. Содержание ионов Са(П), РЬ(П) и Си(Н) значительно уменьшается в процессе переработки сахарной свеклы.

Максимальное содержание СсЩ1) в свекловичном жоме (табл. 2), по-видимому, связано с образованием устойчивых комплексов с пектиновыми веществами. Известно, что в растительных тканях пектины находятся в виде нерастворимого протопектина, для разрушения которого при экстракции применяют кислоты или комплексообразователи, связывающие двухвалентные катионы.

Максимальное содержание ионов РЬ(Н) и Си(Н), установленное в мелассе, вероятно, обусловлено способностью высокомолекулярных веществ сочетаться координационными связями именно с этими ионами. Содержание ионов 2п(Щ в ходе технологического процесса значительно не изменяется.

Рис. 2

Содержание токсичных ионов в готовой продукции соответствует медико-биологическим требованиям и санитарным нормам качества продовольственного сырья и пищевой продукции.

Контроль за содержанием ионов тяжелых металлов необходимо проводить избирательно, обращая внимание на количество Ъп(\\) в желтом сахаре, Сс1(П) в свекловичном жоме, РЬ(П) в мелассе.

Для определения ионов токсичных металлов рекомендуется использовать инверсионно-воль-тамперометрический метод, позволяющий проводить анализ их содержания ниже значения ПДК.

ЛИТЕРАТУРА

1. РД 50.27.08.07/001-92. Методика определения массовой концентрации ионов кадмия, свинца, меди и цинка в водах (пищевых, природных, сточных, морских), почвах, продуктах растительного и животного происхождения. — Краснодар: КГУ, 1992. — 6 с.

2. Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов. — М.: Изд-во стандартов, 1990. — С. 94-100.

3. Гусева И.И., Шеставин А.И., Цымбал М.В., Щербинина И.В. Определение содержания токсичных элементов при переработке тростникового сахара-сырца инверсионно-вольтамперометрическим методом // Известия вузов. Пищевая технология. — 1996. — № 1-2. — С. 70-72.

Кафедра технологии сахаристых веществ

Поступила 16.07.98