Высокоинформативные методы системного анализа безопасности и качества пищевой продукции

1. Системный анализ безопасности и качества пищевой продукции как инструмент для управления социально-экономическими процессами.

Интенсивное развитие промышленности, бесконтрольное освоение природных ресурсов, химизация сельского хозяйства приводят к все большему загрязнению окружающей среды (воздуха, водных ресурсов, почв, растений и т. д.) различными высокотоксичными веществами, попадающими, в конечном счете, в агросырье, готовую пищевую продукцию и организм человека [1−4]. Велики следствия от ущерба, наносимого токсикантами в продовольствии физическому и психическому состоянию, генетическому аппарату наследственности населения. Исследования последних лет показывают, что физическое и психическое состояние более половины школьников и молодежи призывного возраста в России неудовлетворительно, смертность российского населения существенно превышает рождаемость. С другой стороны, во всех странах с развитыми экономикой и социальной сферой роль государства и населения в контроле за качеством и безопасностью пищевой агропродукции является определяющей, что позволяет оптимизировать управленческие решения в социальных и экономических системах.

Проблема безопасности и качества пищевых продуктов повсеместно в мире имеет важнейшее экономическое и очень острое социальное значение. Системный анализ показателей качества и безопасности продукции является необходимым инструментом для решения задач управления и принятия решений в социальной сфере и экономике, повышения социально-экономической эффективности агропромышленного комплекса. Основой для производства полноценных экологически безопасных продуктов питания является агросырье, качество которого в последние годы снижается несмотря на применение более совершенных технологий для его производства. Причиной этого является ухудшение экологической ситуации, отсутствие эффективной научно обоснованной системы мониторинга и контроля качества, обеспечивающих высокую степень гарантии экологической чистоты агропродукции.

На многих международных конференциях по проблемам качества пищи и на всемирных форумах на высшем уровне по вопросам продовольствия и питания в 1996 и 2002 гг. подчеркивалось, что доступ к безопасному и высококачественному продовольствию является одним из основных прав человека. Подобно тому, как жизненно важное значение имеет качество чистого воздуха и воды, так и качество потребляемой пищи играет ключевую роль в формировании полноценного здоровья и устранении социального неравенства в этой области. Создание систем безопасности и качества агрои пищевой продукции является в настоящее время приоритетным направлением развития агропромышленного комплекса.

Для России это очень серьезная экономическая и социальная проблема. Она выражается, в частности, в том, что малообеспеченное население, как правило, не может себе позволить высококачественные экологически чистые продукты питания из-за их повышенной стоимости, в отличие от обеспеченных слоев общества. Население начинает проявлять большую озабоченность по поводу взаимосвязи между продуктами питания и здоровьем, однако пока не может самостоятельно устранить социальное неравенство в этой области, связанное как с различием материальных возможностей, так и отсутствием полной и достоверной информации по этой проблеме.

Употребление некачественной пищи, содержащей разного рода токсиканты, ведет к ускоренной физической и интеллектуальной деградации малоимущей части населения, что в свою очередь дополнительно стимулирует неравенство и ущемление прав человека. Это выражается не только в появлении у малоимущих слоев населения новых проблем со здоровьем, преждевременной смертности, но усугубляет экономическое неравенство. В США, ЕС, Японии выработаны в последние годы механизмы решения вопросов, связанных с качеством и безопасностью пищевой продукции. В России, к сожалению, эти механизмы развиты сравнительно слабо. Кроме того, в России в настоящее время имеет место гораздо большая имущественная дифференциация, чем в экономически развитых странах. Это существенно обостряет решение вопросов качества и безопасности пищевой продукции, в связи с чем они в России имеют свою специфику. Вместе с тем обостряется и необходимость скорейшего решения этих вопросов.

Эффективное управление связанными с АПК социальными и экономическими системами, выполнение технологических процессов в земледелии, растениеводстве, животноводстве и пищевой промышленности невозможны без измерений и системного анализа параметров качества почвы, кормов, молока, мяса и других компонентов. В сфере агропромышленного комплекса аналитический контроль проводится лишь на определенных технологических звеньях при отсутствии взаимоувязанной документации между различными отраслями, причем число анализируемых показателей по мере приближения по технологической цепочке к конечному продукту возрастает [5−9].

Полученная при этом экологическая информация о состоянии пищевого сырья имеет низкую достоверность, а отнесение готовой продукции к браку или высокому качеству не всегда обосновано в силу отсутствия необходимого метрологического обеспечения для применяемых аналитических методов. Одним из наиболее эффективных способов решения данного вопроса является использование стандартных образцов химического состава. Вне всякого сомнения, концентрация контроля на завершающих этапах технологий переработки пищевого агросырья приводит к излишнему расходованию средств на производство продукции, которая впоследствии не застрахована от выбраковки. Экономически выгодной является концентрация контроля за будущей продукцией в начале ее формирования на этапах: поле, луг, ферма и убывание по технологической цепи — от выращивания кондиционных по качеству кормов до поставки конечной пищевой продукции потребителю.

Имеется и целый ряд проблем научно-технического плана, которые необходимо решить для повышения эффективности контроля за качеством пищевой продукции. Так многие исследования показали, что обычно применяемые в стране методы контроля качества сельскохозяйственного сырья и пищевой продукции не могут гарантировать населению ее экологическую безопасность. Данные измерения содержания токсикантов в продукции, полученные разными лабораториями, очень часто сильно различаются, причем различия достигают сотен процентов. Исследования и первые практические действия показали, что хорошим средством устранения этой неопределенности является использование эталонных стандартных образцов состава агрообъектов, пищевой продукции и ее компонентов [4,10].

Ни один из применяемых методов анализа не может быть с полной уверенностью отнесен в разряд самых надежных, достоверных. Каждому из них свойственны свои преимущества и недостатки, конкретная оперативность и чувствительность, точность и воспроизводимость. Предпочтение тому или иному способу анализа может быть отдано в зависимости от поставленной цели производства или научного поиска, количества имеющегося материала, химического его состава, наличия соответствующего аналитического оборудования, реактивов и посуды, квалификации кадров и пр. Главный же критерий в оценке методов анализа заключается в оптимальных для указанного комплекса метрологических параметрах [И].

Для сравнения различных и давно применяемых, а также вновь разрабатываемых методов количественного обнаружения компонентов в веществе [12−25], оценки их уровня, градуировки приборов-анализаторов, выявления подлинной квалификации исполнителей, достижения требуемой правильности и точности, необходимо иметь стандартные образцы соответствующих материалов, надежно аттестованные по своим характеристикам [4,26−48].

Международной организацией по стандартизации (ИСО) разработаны требования (стандарты ИСО серии 9000) к системам качества. Эти стандарты приняты как национальные более чем в 90 странах: России, США, Японии, всех членов Евросоюза и др. Применение систем качества в агропромышленном комплексе позволяет решить проблему стабильного обеспечения населения экологически безопасными пищевыми продуктами надлежащего качества.

Для метрологического обеспечения методов анализа, применяемых в системах качества, должны использоваться государственные стандартные образцы (ГСО) контролируемых агрои пищевых сред. Наличие ГСО играет определяющую роль для достижения требуемой точности измерений показателей безопасности сельскохозяйственного сырья (токсичных элементов, радионуклидов, и т. п.) на всех этапах технологической цепочки его производства и переработки, начиная от почвы до готовых продуктов питания.

ГСО несут также важнейшую юридическую нагрузку. Они включены в законодательные акты о качестве пищевой продукции, где выполняют функцию, аналогичную сигналу точного времени. С их помощью устанавливают правильность данных протоколов измерений аккредитованных испытательных лабораторий и обоснованность заключения органов по сертификации о безопасности пищевой продукции.

С целью обеспечения единства измерений всех агрообъектов, участвующих в процессе производства пищевой продукции, была создана единая система государственных стандартных образцов. Она включает ГСО состава почв, растительных материалов, мясных и молочных продуктов, спиртов, напитков (водки и другие). В исследованиях по их созданию было задействовано более 300 аналитических лабораторий в республиках бывшего СССР, а также США, Германии, Болгарии, Польши, Венгрии, Монголии и других странах.

Для перехода на единые критерии оценки качества пищевых продуктов и взаимоувязки методов их анализа в октябре 1997 года Объединением метрологических служб стран Центральной и Восточной Европы (КООМЕТ) было принято решение о создании на основе ГСО единой расширенной системы международных стандартных образцов агропродукции. В Концепции государственной политики в области здорового питания населения России сформулированы основные задачи, которые должны решаться наукой в агросекторе, пищевой и перерабатывающей промышленности в ближайшие годы.

Приоритетными направлениями фундаментальных исследований отечественной агронауки признаны получение качественно новых пищевых продуктов общего и специального назначения с направленным изменением химического состава, конструирование новых пищевых продуктов для укрепления защитных функций организма, профилактики различных заболеваний.

Следовательно, совершенно необходимы исследования на макрои микроэлементном уровне качества и технологических свойств сырья растительного и животного происхождения, продуктов его переработки с целью выявления закономерностей и взаимосвязей, позволяющих обосновать требования к ним. Прежде всего это относится к созданию экологически безопасных технологий производства продуктов детского, диетического и лечебного питания [4], нового поколения высококачественных продуктов детского и специального питания.

Как показывает опыт экономически развитых стран от реализации экологически безопасной и качественной пищевой продукции выигрывает не только население, но и бизнес в торговой и промышленной сферах и бюджеты всех уровней.

В частности, создание системы качества и безопасности пищевой продукции позволит: защитить население от опасной и некачественной пищевой продукции, включая алкогольные напиткинавести порядок в сфере производства и оборота агрои пищевой продукции на территориях муниципальных образований и регионов в соответствии с современными международными требованиямипредоставить депутатам и администрациям городов и регионов конкретные возможности и законные права для государственного управления и регулирования в этой сфере деятельностиувеличить объемы производства высококачественного продовольствия и услуг, непосредственно связанных с этой сферой деятельности (производство стройматериалов, оборудования, удобрений и т. д.) — обеспечить рост бюджетных доходов всех уровней за счет увеличения поступления налогов на заработную плату, налогов на добавочную стоимость, акцизов на алкогольную продукцию местного производства и др.- уменьшить бюджетные расходы на лечение населения от заболеваний и отравлений, связанных с некачественной пищевой продукциейснизить бюджетные расходы, направляемые на решение проблем занятости местного населения и др.

Создание системы качества и безопасности пищевой продукции может стать стратегически важным направлением деятельности по защите населения от опасной и некачественной продукции, включая детские, диетические, лечебно-профилактические продукты питания и алкогольные напитки, по улучшению потребительских свойств и повышению конкурентоспособности отечественных пищевых продуктов.

Показатели качества пищевого агросырья и продуктов, подлежащие контролю в России, а также предельно допустимые концентрации различных веществ в них, определены санитарными нормами Минздрава РФ. К примеру, для молока и молочных продуктов требуется контролировать более 80 показателей качества, в том числе концентраций 64 токсичных элементов и других опасных для здоровья человека веществ: концентрации тяжелых металлов, радионуклидов, пестицидов, нитратов и т. п.

В России имеются и свои специфические проблемы, связанные с наличием видов пищевой продукции, требующих экологического контроля, непредусмотренного обычными нормами. Это, прежде всего, алкогольные напитки: для них необходимо определять вид используемого спирта и отделять продукцию, изготовленную из пищевого спирта, от продукции из синтетических, технических спиртов и других суррогатов, опасных для здоровья и жизни человека, но реально в крупных масштабах поступающих в продажу.

Контрольно-измерительные приборы для анализа сырья и пищевой продукции должны быть метрологически обеспечены стандартными эталонами (образцами) сырья, продукции или почв, подлежащих контролю, где аттестованы значения контролируемых показателей качества. В настоящее время в российских государственных стандартных образцах состава почв, сырья и пищевой продукции растительного и животного происхождения, включая водки и спирты, аттестованы более 80 различных показателей качества. В этих государственных эталонах аттестованы даже концентрации некоторых микроэлементов, которые пока не нормированы Минздравом РФ, но начинают вводиться в требования к качеству агросырья и пищевой продукции в ряде экономически развитых стран. Так в Японии нормируется предельное содержание алюминия в воде. В 1995 г. в России, впервые в мире, аттестованы подвижные формы тяжелых металлов в почвах, т. е. такие формы этих металлов, которые попадают из почвы в растения, а затем передаются животным и человеку, представляя для них наибольшую опасность. Именно эти формы и необходимо контролировать при создании систем качества пищевой продукции, что определяет перспективу развития и совершенствования этих систем и, соответственно, контрольно-измерительной техники.

Стандартизация метрологического обеспечения создает одну из основных предпосылок для обеспечения единства и требуемой точности измерений. На этой основе вырисовывается взаимосвязь различных систем стандартизации со стандартами Государственной системы обеспечения единства измерений.

В соответствии с решениями Организации ООН по сельскому хозяйству и пищевой продукции (ФАО) и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) любые законодательные и нормативные акты, касающиеся экологической безопасности и контроля качества продуктов питания, могут опираться на широко признанное собрание стандартов и рекомендаций в этой области, называемое Codex Alimentarius [49].

К задачам стандартизации метрологического обеспечения относятся: установление номенклатуры измеряемых параметров и норм точности измерений, средства измерений, разработка и внедрение методик выполнения измерений.

При учёте необходимости разработки требований не только к состоянию средств измерений, но и к результатам измерений, были установлены положения, закрепляющие основные задачи и обязанности за министерствами и ведомствами по обеспечению повышения государственной дисциплины в части соблюдения метрологических правил координации деятельности, направленной на достижение стабильных показателей качества, надежности и высокого технического уровня выпускаемой продукции, активное воздействие на качество продукции путем систематического совершенствования метрологического обеспечения. Под метрологическим обеспечением понимается установление и применение научных организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений [11,12]. Достоверность измерительной информации является основой для системного анализа, прогнозирования, планирования и управления агропроизводством, служит повышению эффективности учёта сырья, готовой продукции и энергетических затрат, а также улучшению качества пищевой продукции.

Основные результаты данной работы и выводы, которые можно сделать на их основе, заключаются в следующем.

1. Предложены высокоинформативные лазерно-нефелометрические методы определения концентрации и размеров частиц в дисперсных биосредах для системного анализа безопасности и качества пищевой продукции. Получены оценки погрешностей измерения концентрации и размеров взвешенных в пищевых жидкостях биочастиц по характеристикам рассеянного лазерного излучения и указаны алгоритмы расчета исследуемых параметров биочастиц. Разработан высокоточный лазерный метод оперативного анализа малых и сверхмалых концентраций сахара, глюкозы, фруктозы и других веществ, растворенных в прозрачных пищевых жидкостях, на основе использования эффекта естественной оптической активности этих веществ.

2. Создан и метрологически аттестован унифицированный экоаналитический комплекс эталонных государственных стандартных образцов состава почв, биоматериалов и спиртосодержащей продукции для системного анализа показателей их безопасности и качества. Проведена дополнительная метрологическая аттестация отдельных частей данного комплекса в качестве международных эталонов. С привлечением методов теории вероятности и математической статистики определены аттестуемые значения концентраций примесных компонентов в разработанных эталонах, рассчитаны величины допустимых отклонений результатов экоаналитических измерений от аттестованных значений концентрации примесей по данным анализа в межлабораторных экспериментах.

3. Дана сравнительная оценка методов системного анализа техногенных загрязнений, качества пищевой продукции, измерений содержания токсикантов и радионуклидов в исследуемых объектах на основе использования разработанных государственных эталонов.

4. Предложена и реализована методология применения разработанных государственных и международных эталонов состава веществ для метрологического обеспечения и существенного повышения информативности системного анализа показателей качества и безопасности агросырья и пищевой продукции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.