Разработка и использование комплексной оценки алкогольсодержащей продукции и других напитков в эндоэкологии

В современных экономических и политических условиях России обеспечение безопасности и качества пищевой продукции требует немедленного технического перевооружения и существенных изменений системы её контроля и идентификации на всех стадиях жизненного цикла. Федеральный Закон «О техническом регулировании» знаменует начало разработки новых требований к каждому виду продуктов питания, включая и напитки, которые должны быть сформулированы в виде технических регламентов, главное требование которых — обеспечение химической и биологической безопасности в целях защиты жизни и здоровья граждан, а также предотвращение действий, вводящих в заблуждение потребителей.

Изменение экономических отношений в России отразилось на всех сторонах жизни общества. Проявилось это и на рынке напитков (в первую очередь алкогольсодержащей продукции — АП) Изменился ассортимент и появились новые разновидности всевозможных напитков и, конечно, АП. Появилось большое число фальсификатов. Повысилась токсичность многих безалкогольных напитков и традиционных разновидностей винно-водочной продукции, что вызывает у медиков особую тревогу и побуждает разобраться в сложившейся ситуации. Установить тип этилового спирта в АП сложно, т.к. требования к гидролизному и сиитетическому спиртам практически соответствуют требованиям ГОСТа на пищевой спирт. Это провоцирует производителей водок и ликёро-водочных изделий на использование непищевых спиртов. Дешёвые алкогольные напитки, изготовленные с нарушением технологии, оказывают более выраженное токсическое действие. Вторыми после водок по объёму реализации идут ликёро-водочные изделия (ликёры, пунши, настойки, аперитивы), которые содержат значительное количество компонентов как растительного происхождения, так и синтетические добавки, способные повышать токсический потенциал этилового спирта. Всё более стрессонаполненный образ жизни в России начала XXI века вынуждает человека «балансировать на краю собственного генотипа» и ведёт к злоупотреблениям психоактивными веществами. Прогнозы предполагают рост значимости проблемы зависимости от алкоголя и алкогольных отравлений, в том числе обусловленных их трудно контролируемой безопасностью и качеством. АП является, к сожалению, компонентом пищевого рациона большого числа взрослых, трудоспособных людей. Среди продуктов питания они не имеет аналогов по губительным социальным и медицинским последствиям при «передозировке «. Это остро ставит вопрос по обеспечению подлинности, качества и безопасности АП (ничуть не меньшей, чем для лекарственных препаратов!). Охрана здоровья человека и нации требуют совершенствования действующего законодательства, процедур экспертизы АП. Почти все существующие методики СаНПИНов и ГОСТов, используемые в практике контроля безопасности и подлинности напитков (прежде всего АП) основаны на элементном и компонентном анализе. Они не позволяют выявить в напитках присутствие ненормированных токсичных и опасных компонентов, обусловленных как использованием каких-то не сертифицированных технологий их производства, так и явной фальсификацией. Наибольшую опасность представляют фальсификаты АП, особенно, содержащие высокую концентрацию этанола. Одним из наиболее экономически выгодных и распространённых видов фальсификации АП является использование вместо пищевого этанола (спирта) (ПЭ) технических (гидролизного — ГЭ, и синтетического — СЭ) как для производства водок, так и для «синтеза «вин, коньяков и иной АП. В случае качественной очистки этанола совокупность методов и требований ГОСТов и СаНПИНов не позволяет отличить ПС от СС и ГС, хотя последние запрещены к использованию в пищевых и медицинских целях. Это обусловлено тем, что более 30 лет назад в Московском институте гигиены им. Ф. Ф Эрисмана проводилась сравнительная оценка токсических свойств этиловых спиртов разного происхождения. Эксперименты показали, что острая токсичность гидролизного и синтетического спиртов превышает токсичность спирта, произведённого из пищевого сырья, их хроническая токсичность существенно выше в отношении понижения условно-рефлекторной деятельности и толерантности животных к этанолу. Это послужило основанием отказа в рекомендации использовать такие спирты для производства алкогольных напитков. Установление однозначного соответствия обеспечивается расшифровкой полного качественно-количественного состава продукта, включая весь набор следовых количеств микропримесей. На современном уровне аналитической техники это возможно, но очень трудоёмко. Решение проблемы требует введения аналитических подходов разных иерархических уровней. Для идентификации напитков не обязательно расшифровывать их полпый элементно-компонентный состав. Согласно ГОСТ 51 293–99 задача решается, если применить какой-либо инструментальный подход, способный сформировать однозначный многомерный идентификационный образ объекта. Контроль безопасности, качества (нормативные требования) и подлинности алкогольной продукции до настоящего времени не стал достаточно организованным, технологичным процессом, гарантирующим соответствие этим показателям. Федеральный Закон «О техническом регулировании «пока только в общих чертах обозначил ситуацию.

Современный арсенал биологических и физико-химических методов и подходов по их сложностям и целям можно условно разделить на основные группы :

1) Первичные: выявление токсичности напитка, его отдельных выделенных компонентов или суммарной токсичности примесей (биотестирование).

2) Экспресс-методы, доступные потребителю для качественной быстрой разбраковки по степени несоответствия или полного соответствия эталону, нормативу, стандарту: индикаторные трубки, полоски, реактивные бумаги.

3) Обобщённый многофакторный контроль аутентичности без идентификации отдельных компонентов: «кибер-нос «, «кибер-язык «, спектрально-люминесцентный анализатор (СЛАП), лазерный компьютерный анализатор (ЛКА), капиллярный электрофорез, специальные хроматографические методики.

4) Нормативные: контроль качественного и количественного состава компонентов напитков, разновидности хроматографии, хромато-масс-спектрометрия, ИКи УФ-спектроскопия, ЯМР высокого разрешения, атомноадсорбционная спектроскопия.

5) Арбитражные (в какой-то мере «абсолютные »): ЯМР-спектроскопия (включая и анализ распределения изотопов) — изотопная масс-спектрометрия.

Необходим жёсткий анализ соответствия ныне действующей нормативно-правовой базы современным требованиям контроля подлинности и безопасности напитков (в общем случае всех пищевых продуктов), введение в ТР новых подходов, концепций, методов обеспечения и контроля токсикологической безопасности ПП для жизни и здоровья граждан России. Намерение России вступить в ВТО требует обеспечить соответствие разрабатываемых ТР международным требованиям.

От острых отравлений АП в России ежегодно умирает до 50 тысяч человек. Это ставит задачу расширенного контроля ее безопасности и качества в ряд важнейших отечественных национальных проблем безопасности жизнедеятельности.

Этанол вырабатывается из пищевого или не пищевого сырья методами спиртового брожения либо гидратации этилеиа с последующей перегонкой и ректификацией. АП из пищевого этанола (ПЭ): этиловый питьевой спирт, спиртные напитки, вино. Применение синтетического этанола (СЭ) и гидролизного этанола (ГЭ) из непищевого сырья для их приготовления запрещает Федеральный закон от 22.11.95 № 171-ФЗ «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции». Ответственность за его нарушение регламентирована Федеральным законом от 08.07.99 № 143-ФЭ. Таким образом, существуют правовые нормы регулирования производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спирто-содержащей продукции. Эффективное их соблюдение возможно лишь при наличии методов однозначной идентификации этанола в отношении сырьевой основы (ПЭ, СЭ или ГЭ). Важность проблемы особо возросла в связи с прекращением 01.01.02 г. действия Федерального закона от 31.03.99 № 61-ФЗ «О временном запрете импорта этилового спирта», поскольку дешевый импортный СЭ высокой степени очистки, декларируемый как ПЭ, стал ещё более широко использоваться для производства фальсифицированной АП. Необходим пересмотр норм и правил контроля АП, разработка и введение в обязательные сертификационные схемы новых методик и алгоритмов идентификации сырьевой природы этанола и ненормируемых токсических примесей, характерных для новых технологий его получения.

Основной объект исследования настоящей работы — напитки, в первую очередь — алкогольная продукция, поскольку из медицинской статистики следует, что до 70% острых и хронических отравлений, значительная доля потери трудоспособности и ранняя смертность граждан России тесно связаны с потреблением АП (рис.1).

Начиная с 1992 года и до последнего времени к числу причин, определяющих рост алкогользависимой заболеваемости и смертности в Российской Федерации, относят увеличение потребления населением суррогатов алкоголя, а также образцов незаконно произведенной и некачественной алкогольной продукции. Среди представителей медицины, в кругу экспертов, политиков, журналистов и в обществе в целом существует стойкое убеждение в том, что одна из главных причин отравлений алкоголем, связана с употреблением низкокачественных и нелегально произведённых алкогольных напитков.

1 алк. психозы — потребление.

• общ. смерти.

— л — ¦ сердсосуд. ¦"¦ ¦ алк. отравлен. убийства лсамоубийства циррозы паикреаты.

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002.

Рис. 1 Изменение показателей в % к 1984 г.=100% (38).

Для примера, в официальном документе «Итоги деятельности Государственной санитарно-эпидемиологической службы Министерства здравоохранения РФ по надзору за производством, реализацией спиртов и алкогольной продукции в Российской Федерации за 2002 год» сообщается, что «.Уровень потребления алкоголя в России на душу населения в год является одним из самых высоких в мире. При этом, не менее четверти от этого объема составляет токсичный, фальсифицированный алкоголь, часто технический и не предназначенный для потребления людьми. В качестве еще одной иллюстрации можно привести Материалы расширенного заседания экспертов Государственной думы, Совета Федерации, Торгово-промышленной палаты РФ, Федеральных министерств и ведомств, органов власти субъектов РФ, участников алкогольного рынка на тему: «Проблемы алкогольного рынка России» от 29 октября 2002 года. На странице 7 части 2 этого документа утверждается, что «.Отравления алкоголем и смерти от случайных отравлений в подавляющем большинстве случаев являются результатом потребления алкогольных напитков, произведенных нелегально, т. е. незаконно.». Не удивительно, что в средствах массовой информации обыденными являются словосочетания «токсичный суррогат», «токсичный фальсификат» или утверждения типа того, что все смертельные отравления алкоголем в том или ином регионе России спровоцированы употреблением некачественной водки. 40 2 а с.

V Й 0 с & 7 3 1 к.

§ с.

Россия Германия Франция Дания Бельгия.

Финляндия Норвегия Швеция Австрия Нидерланды.

Рис. 2 Алкогольная смертность в десяти странах Европы в 1995 г. (доли алкогольной смертности в обшей с 15 лет) (38).

Квадраты — регистрируемое потреблениекружки — оценка реального потреблениячисла — ожидаемая продолжительность жизни мужчин.

Согласно результатам работы, проведенной в НИИ скорой помощи им. Н. В. Склифосовского, в которой методом газовой хроматографии исследовали жидкости вызвавшие отравление, большая часть образцов этих жидкостей представляла качественные алкогольные напитки, а меньшая часть — являлась водками низкого качества (превышение требований ГОСТ по содержанию альдегидов, высших спиртов, эфирных масел, ацетона). И, наконец, незначительная часть образцов, представленных на исследование в стандартной упаковке из иод вино-водочной продукции, содержала помимо этанола значительные количества метанола, ацетона, этиленгликоля, высших спиртов или других растворителей. Иными словами большая часть отравлений была обусловлена передозировкой алкоголя (Белова М.В. и соавт., 1999).

По данным Центра лечения острых отравлений Санкт-Петербурга в 1991 году в стационары города с диагнозом отравление алкоголем и его суррогатами было госпитализировано 859 человек, в 1993 году — 2863 и в 1994 — 2040.

Разработка, апробация, отбор и использование новых подходов и методик любого уровня сложности для обеспечения контроля токсикологической безопасности (а также и подлинности!) напитков — одна из важнейших национальных задач, прямо соответствующая трём проблемам критических технологий РФ «Безопасность и контроль качества с/х сырья и пищевых продуктов «, «Производство и переработка с/х сырья «, «Системы жизнеобеспечения и защиты человека «. Создание широкого спектра новых методик — от интегральных методов экологической токсикологии, основанных на биотестировании, до наиболее информативных инструментальных методов количественного химического анализа (изотопного, элементного, компонентного) для дифференциальной идентификации токсикантов — первый и наиболее сложный этап на пути её решения.

Важной областью контроля АП является контроль виноградных вин (регион производства винограда, год производства вина, выявление шаптализации, натуральности и т. д.).Для этих целей в Европе используют методику ЗМР-ЫМЛ, которая требует полного извлечения этанола из вин. Из-за этого она недостаточно экспрессна и неэкономична. Можно использовать в этом случае разработанную нами методику, акцентируя внимание на содержание 2Н в вине. Хотя типичный спектр ЯМР Н вина при содержании этанола около 10% об. позволяет получить сигналы групп СН2 и СНз этанола за разумное время эксперимента (около часа), их интенсивность недостаточна для точного измерения их площадей. Сигнал 2Н воды в этих спектрах имеет, как и должно быть, намного большую интенсивность, т.к. содержание воды в вине более 90% мол. Интенсивность этого сигнала можно измерять с погрешностью ~ 1% отн. за 10−20 мин.(спектрометры с частотой от 300МГц, ампулы 10 мм.).Повышенная чувствительность аппаратуры и цифровая обработка спектров позволяет проводить диагностику вина и по сигналам 2Н этанола.

Цель работы — исследовать воздействие различных видов этанола на живой организм и метаболизм этанола при различных концентрациях и при наличие активных добавок, провести критический анализ существующей практики и новых тенденций в области техники контроля напитков и их сырья, разработать новые и усовершенствовать известные методики для создания надежных комплексных схем и алгоритмов контроля их безопасности, качества, подлинности. Поставленная цель определила следующие задачи: -На основе анализа публикаций и опыта отечественных и международных организаций сформулировать с учетом специфических особенностей России наиболее актуальные проблемы в анализе напитков.

—Разработать и опробовать в лабораторных условиях новые надежные, экспрессные и экономичные подходы, методы и алгоритмы комплексного контроля безопасности, токсичности, качества и подлинности напитков.

ВЫВОДЫ :

1 .Показано, что сам этанол токсичен и его потребление в любом виде сказывается на животных. Хлебная водка (пищевой спирт) и самогон (высокого качества) незначительно сказываются на физиологии животных (при используемых в эксперименте умеренных дозах). Но самогон (по-видимому из-за присутствия сивушных масел) оказывают уже более заметное влияние на животных и вызывает появление в крови следов токсичных соедииепий. Примеси в синтетическом техническом спирте вызывают фактически слабое отравление организма животных.

2.Предложена концепция комплексного контроля алкогольсодержащей продукции и других напитков, состоящего из нескольких иерархических уровней: первичный контроль суммарной токсичности, многофакторные нормативные экспресс-методы аутентификации, арбитражные высокопрецизионные методы полного токсикологического, изотопного, элементного и компонентного анализа.

3. Предложен подход к определению общей суммарной токсичности примесей в различных типах алкогольсодержащей продукции (на примере АП) и разработана методика пробоподготовки для их анализа на базе экспресс-токсикометров «Биотоке «и АТ-2.

4. Разработан и опробован метод быстрой качественной и полуколичественной идентификации водно-спиртовых растворов и других напитков с помощью реактивных индикаторных полосок.

5.Создан метод лазерного компьютерного анализа для экспресс-аутентификации напитков эталонному или стандартному образцу по многомерному физико-химическому образу.

6. Выполнено экспериментальное сопоставление возможностей и границ применимости различных интегральных и дифференциальных методов изотопного анализа водорода, углерода и кислорода для контроля сырьевого происхождения этанола.

1 2 13 17.

7. Разработаны оригинальные количественные методики ЯМР 'Н, 'Н, С и О, позволяющие создать универсальные подходы к идентификации алкогольсодержащей продукции, соков, природных вод и иных напитков, а также состава смесей этанолов различного генезиса при наличие банков эталонных образцов.

8. Предложен новый экспресс-алгоритм идентификации вин по их компонентному и изотопному составу методом ЯМР.

Заключение

.

1) Показано, что по измеренным параметрам.

Я = 3[ СОН ] / [ СОН2 ], 2Я=[ СОН ] / [ СН2], 3К = [ СОН2] / [ СН3 ], исходных спиртов можно вычислить аналитически процентное содержание этих спиртов в тройной смеси.

2) Используя графическое представление положения тройных смесей спиртов в.

I Л 1 Л системе идентификационных координат (Я — Я) и (Я — л Я) можно путем геометрических построений оцепить процентное содержание исходных спиртов в тройных и бинарных смесях с точностью не хуже 5%.