CC BY
46
г \ХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ТЕМА НОМЕРА
УДК 661.734.1:66.013.8
Регламентирование гигиенических нормативов
в производстве пищевой лимонной кислоты
Ключевые слова: гигиенические нормативы; пищевая лимонная кислота; споры гриба Aspergillus niger.
Л. В. Новинюк, канд. техн. наук
ВНИИ пищевых ароматизаторов, кислот и красителей, Санкт-Петербург
Лимонная кислота относится к основным пищевым подкислителям. Отечественное производство пищевой лимонной кислоты основано на переработке свекловичной мелассы микробным биосинтезом при культивировании гриба-продуцента Aspergillus niger.
Известно, что лимонная кислота -это естественный продукт обмена веществ в организме, участвующий в цикле трикарбоновых кислот. Но избыточное накопление данного вещества может привести к нарушению биохимических процессов дыхания и снизить сопротивляемость организма к различным заболеваниям, особенно у работников, профессионально связанных с производством продукции.
В условиях предприятия пыль лимонной кислоты образуется на стадиях сушки, фасовки и хранения готовой продукции. По гранулометрическому составу эта пыль представляет собой мелкодисперсную фракцию, состоящую на 80 % из частиц с диаметром от 1 до 10 мкм и на 20 % диаметром более 10 мкм. Наиболее опасной для здоровья считается пыль с дисперсностью менее 10 мкм (аэрозоль).
Присутствие спор гриба Aspergillus niger в воздухе производственных помещений имеет место, в основном, на споровом участке и в цехе ферментации. Унос спор культуры гриба происходит во время посева, выгрузки и сушки биомассы. Выброс продуцента в ферментационном отделении возможен при загрузке и выгрузке ферментаторов. В результате исследования об-семененности воздуха помещений цеха глубинной ферментации установлено, что концентрация гриба Aspergillus niger может колебаться от 150 до 1000-1200 кл/м3. Причем подъемы биологической концентрации от 600-700 до 1000-1200 кл/м3 зарегистрированы при посеве в малые ферментаторы, в период выгрузки ферментированных растворов и продувки ферментаторов.
Основная масса живых клеток гриба Aspergillus niger содержит частицы диаметром от 1,5 до 4,0 мкм. При попадании в дыхательные пути человека с воздухом частицы такого размера способны достигать нижних отделов бронхов, наиболее чувствительных к воздействию.
Проведенные Центром глубоких микозов клинико-микологическое и ал-лергологическое обследования показали, что споры гриба Aspergillus niger и аэрозоль лимонной кислоты обладают некоторой аллергизирующей и раздражающей способностью. Выявлена ал-лергизирующая активность гликопро-теидного компонента клеточной стенки гриба. Лимонная кислота проявляет раздражающие свойства. При вдыхании аэрозоля лимонной кислоты происходят изменения в составе микрофлоры слизистых верхних дыхательных путей, а следствием могут быть воспалительные процессы этих органов. Поэтому продолжительный контакт с данными веществами в концентрациях, превышающих предельные значения, может отрицательно повлиять на состояние здоровья работников. При этом могут возникать ощущения «першения» в горле, сухой кашель, слезотечение, заложенность или выделения из носа. Бывают случаи проявления различных видов дерматитов.
Таким образом, воздействие лимонной кислоты и спор гриба Aspergillus niger на организм может вызвать заболевания аэрогенного механизма заражения.
Учитывая все это, стала очевидной необходимость разработки гигиенических регламентов для лимонной кислоты и спор гриба Aspergillus niger с целью предупреждения риска профессиональной заболеваемости работников и повышения экологической безопасности производства лимонной кислоты.
Обоснование предельно допустимой концентрации аэрозоля лимонной кис-
лоты в воздухе рабочей зоны выполняли в лаборатории промышленной токсикологии НИИ гигиены труда и профессиональной заболеваемости (НИИГТ и ПЗ).
Уровни пороговых концентраций лимонной кислоты и продуцента определяли в экспериментах на белых мышах и крысах с последующим исследованием патологических влияний, оказываемых этими веществами на состав крови, функцию печени и почек этих животных по известным методикам [1].
Анализ проведенных исследований позволяет получить представление о токсических свойствах аэрозоля лимонной кислоты. При оценке токсического действия аэрозоля лимонной кислоты в остром, повторном и хроническом опытах установлено, что для мышей и крыс при введении в желудок летальная доза (ЛД50) составляет 6,40 и 7,28 г/кг соответственно, при введении в брюшную полость (ЛД50) для крыс - 0,29 г/кг. В соответствии с классификацией по степени токсичности лимонная кислота может быть отнесена к IV классу - малотоксичным веществам.
Исследования показали, что лимонная кислота не обладает местным и кожнорезорбтивным действием как при однократном, так и повторном воздействии, не вызывает повреждения глаз и слизистой оболочки желудка и не обладает сенсибилизирующим действием. Кумулятивные свойства лимонной кислоты выражены слабо, коэффициент кумуляции составил 5,94. Острое и подострое отравление экспериментальных животных характеризуется картиной развития прогрессирующей гипотоксии. Длительное воздействие аэрозоля лимонной кислоты в изученных пределах изменения концентрации от 13 до 1,3 мг/м3 не оказывает повреждающего действия на легкие и дыхательные пути, не влияет отрицательно на состояние нервной системы и не изменяет клеточный состав периферической крови и функцию почек. Вместе с тем, длительное поступление в организм лимонной кислоты в виде аэрозоля сопровождается усилением окисли-
PROTECTION OF THE ENVIRONMENT
тельных процессов, направленных на скорейшее освобождение организма от ее избыточного содержания, что в целом не приводит к нарушению обмена веществ. Поэтому концентрацию лимонной кислоты на низком уровне 1,3 мг/м3 можно рассматривать как проявление процессов биохимической адаптации. Концентрация выше 13 мг/м3 приводит уже к некоторому изменению ряда показателей, к морфологическим изменениям в почках. Эти данные позволяют оценить концентрацию 13 мг/м3 по действию на организм как близкую к порогу хронического действия [2].
Чтобы исключить возможность вредного воздействия на работающих в случае внезапного подъема концентрации аэрозоля лимонной кислоты в зоне дыхания, коэффициент запаса при переходе от порога хронического действия к предельно допустимой концентрации должен быть не менее 10. Такой коэффициент запаса служит гарантией безопасности, поскольку проявление признаков накопления лимонной кислоты наступает при суммарной дозе, в 3 раза превышающей летальную дозу. В качестве предельно допустимой концентрации аэрозоля лимонной кислоты в воздухе рабочей зоны утверждена величина 1 мг/м3 [3].
Учитывая лимитирующий характер раздражающего действия лимонной кислоты, обоснование предельно допустимой концентрации в атмосфере воздуха населенных мест проводили путем изучения ее рефлекторного действия. Как было установлено, лимонная кислота не обладает кожнорезорб-тивным действием при однократном и многократном воздействии, не проникает через неповрежденную кожу. Кумулятивные свойства ее выражены слабо. Длительное воздействие этой кислоты на подопытных белых крыс не оказывает эмбриотоксического и тератогенного действия на репродуктивную функцию. Новорожденные животные развивались без физиологических отклонений.
На основании вероятностного порога раздражающего действия (для 50 % испытуемых), равного 2,45 мг/м3, утвержденная величина предельно допустимой концентрации для аэрозоля лимонной кислоты в атмосферном воздухе населенных мест равна 0,1 мг/м3 [4].
Пороговые среднесуточные концентрации продуцента лимонной кислоты Aspergillus niger специалисты Центра глубоких микозов и микозной аллергии определяли в соответствии с методикой на белых мышах и крысах, а также на кроликах и морских свинках [5]. Токсикологические, микробиологические и иммунологические исследования
показали, что штаммы Л-4 и Л-5 практически нетоксичны. Токсикогенные свойства их проявляются в слабом раздражающем действии, активные эндотоксины не обнаружены.
Изучена микробная обсемененность внутренних органов опытных животных. После введения спор в концентрациях 109 кл/мл ретрокультуры в органах не обнаруживали в течение месяца после заражения. Данные иммунологических исследований свидетельствуют о том, что снижение иммунитета у экспериментальных животных по сравнению с контрольной группой наблюдается при концентрациях спор гриба Aspergillus niger выше 106 кл/мл, а при меньших концентрациях состояние клеточного иммунитета не изменяется.
Доза 109 микробных тел, условно принятая за среднесмертельную, не вызывает гибели животных, что позволяет отнести продуцент Aspergillus niger к авирулентным для теплокровных животных.
Экспериментальным путем установлено, что пороговой концентрацией, при которой не происходит отрицательных изменений в организме животных, можно считать величину 2-104 кл/м3. Предельно допустимая концентрация для спор гриба Aspergillus niger в воздухе рабочей зоны рекомендована 2-103 кл/м3, а в атмосфере воздуха населенных мест - 2-102 кл/м3. Утвержденная ПДК продуцента лимонной кислоты Aspergillus niger в воздухе рабочей зоны для штамма R-3 составляет 1000 кл/м3 [6].
Следует отметить, что на современном автоматизированном производстве лимонной кислоты при глубинном способе унос спор в рабочую зону практически сведен к минимуму.
В гигиенических нормативах ГН 2.1.6.2177-07 «Предельно допустимые концентрации микроорганизмов-продуцентов, бактериальных препаратов и их компонентов в атмосферном воздухе населенных мест» отсутствуют сведения о ПДК гриба Aspergillus niger в атмосферном воздухе населенных мест. Исходя из опытных данных и значения ПДК в рабочей зоне с учетом коэффициента запаса, равного 10, можно предположить, что ПДК спор гриба Aspergillus niger в воздухе населенных мест соответствует 100 кл/м3.
Данные по гигиенической оценке аэрозоля лимонной кислоты и гриба Aspergillus niger шт. R-3 представлены в таблице.
Разработанные ПДК аэрозоля лимонной кислоты и гриба-продуцента Aspergillus niger позволяют регламентировать их выброс в рабочую и жилую зоны с целью предупреждения
Изучаемый объект ПДК Класс опасности Особенности действия на организм Нормативный документ
Лимонная кислота: Рефлект*
в рабочей зоне 1,0 мг/м3 3 ГН 2.2.5. 1313-03
в атмосфере населенных мест 0,1 мг/м3 3 ГН 2.1.6. 1338-03
максимально
разовая
Aspergillus niger шт. R-3: А**
в рабочей зоне 1000 кл/м3 3 ГН 2.2.6. 2178-07
* Рефлекторное действие; ** А -аллергическое заболевание. способен вызвать
риска профессиональной заболеваемости в производстве пищевой лимонной кислоты, улучшения экологической обстановки и санитарно-эпидемиологического надзора, а также для внесения в проекты строительства и реконструкции заводов.
Оснащение производства приточно-вытяжной вентиляцией и эффективной системой очистки отходящих газовых выбросов позволит не допустить превышения гигиенических нормативов в воздухе рабочей зоны и в атмосферном воздухе населенных мест.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гирахтенберг И.М., Тимофеевская Л.А., Квятовская И.Я. Методы изучения хронического действия химических и биологических загрязнителей. - Рига: Зинатне, 1987.
2. Сидорин П.И. и др. Механизмы биохимической адаптации к воздействию аэрозоля лимонной кислоты// Токсикологический вестник. 1994. № 5. С. 9-12.
3. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны. ГН 2.2.5. 131303. - М.: Минздрав России, 2003.
4. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. ГН 2.1.6. 1338-03. - М.: Минздрав России, 2003.
5. Методические указания по экспериментальному обоснованию предельно допустимой концентрации микроорганизмов-продуцентов и содержащих их готовых препаратов в объектах производственной окружающей среды. - М., 1991.
6. Предельно допустимые концентрации (ПДК) микроорганизмов-продуцентов, бактериальных препаратов и их компонентов в воздухе рабочей зоны. ГН 2.2.6. 2178-07. - М.: Минздрав России, 2007.
