Железо

СТАЙЛАБ предлагает стандарты железа для анализа его содержания в продуктах питания методами ИСП и ИСП-МС.

Железо – это серебристо-белый металл, легко взаимодействующий с другими элементами, в том числе, с кислородом воздуха. Это второй металл по распространенности в земной коре – он составляет около 4,1% ее массы. Чаще среди металлов встречается только алюминий. Первые изделия из железа – украшения и оружие – относятся к 3000 годам до н.э. В настоящее время железо и его сплавы – стали, чугуны, никелевые и другие – очень широко используется в промышленности для производства различных строительных конструкций, инструментов, корпусов транспортных средств. Магнетит используют в лазерных принтерах в качестве тонера, а также в производстве жестких дисков. Хлорид железа (III) применяют для промышленной очистки воды, в том числе, сточных вод, окраски тканей и производства красителей и электроники, например, материнских плат. Он также используется в качестве кормовой добавки.

Железо необходимо всем живым организмам. К примеру, оно присутствует в гемоглобине – белке, который обеспечивает транспорт кислорода, углекислого газа и некоторых других веществ в крови. Белок миоглобин, присутствующий в мышцах, связывает кислород, который при необходимости высвобождается. Железо присутствует и в цитохромах – белках, катализирующих реакции дыхания. Во всех этих белках железо присутствует в виде гемов – комплексов с порфиринами – циклическими органическими соединениями. У некоторых бактерий присутствуют ферменты, содержащие другие комплексы железа. В организме человека и других животных железо запасается в виде белкового комплекса ферритина. В такой форме железо нетоксично и остается растворимым, что облегчает доступ к нему при необходимости.

Дефицит железа – самое распространенное нарушение питания в мире: по данным ВОЗ, его отмечают у 30% населения Земли. Это состояние редко возникает при сбалансированном питании, включающем нормальные количества мясных продуктов, рыбы и овощей. Однако при нехватке мяса, в том числе, у жителей развивающихся стран и людей, придерживающихся вегетарианства, дефицит железа развивается достаточно часто. Кроме того, нехватка железа возникает в результате хронических кровотечений, приеме веществ, снижающих усвоение железа, к примеру, фторхинолонов, воспалений и при паразитарных инвазиях. У человека неизвестны генетические отклонения, снижающие усвоение железа или полностью препятствующие ему.

У человека и животных нехватка железа приводит к алиментарной железодефицитной анемии – снижению содержания гемоглобина в крови. Иногда это состояние не проявляет себя. В других случаях развивается анемическая гипоксия – нехватка кислорода. Для нее характерны слабость, быстрая утомляемость, бледность, а также головные боли, одышка и, в тяжелых случаях, к сердечной недостаточности. Железодефицитная анемия может возникать и после серьезной кровопотери или длительного кровотечения. Существуют и другие виды анемий, которые проявляются несколько иначе.

Помимо анемии дефицит железа может приводить и к другим нарушениям. Среди них – выпадение волос, повышенная ломкость ногтей, кратковременные судороги мышц, извращения вкуса – стремление употреблять в пищу несъедобные субстанции, например, глину, лед или сырой фарш. Синдром Пламмера-Винсона – заболевание, для которого характерна железодефицитная анемия, атрофия слизистых оболочек языка и пищевода и затруднения при глотании, также связывают с нехваткой железа.

Дефицит железа у растений приводит к хлорозу – снижению образования хлорофилла и активности фотосинтеза. Вследствие этого продуктивность растений также снижается, и он могут погибнуть. Чтобы предотвратить хлороз, используют минеральные добавки, содержащие железо.

В древности воду, в которой ржавело железное оружие, использовали для лечения анемии. Однако в настоящее время, при условии достаточного поступления железа с пищей, употребление воды, текшей по ржавым трубам, приводит к избытку железа в организме. Это состояние также может возникать при использовании для приготовления пищи чугунной или железной посуды и при избыточном употреблении медицинских препаратов, содержащих железо. Передозировка минеральными добавками чаще всего встречается у детей.

Для острых отравлений железом характерны боли в животе, тошнота, рвота и диарея. В более тяжелых случаях возникают желудочные или кишечные кровотечения, обусловленные повреждением слизистых оболочек. Потеря крови приводит к метаболическому ацидозу и летаргическому состоянию. При острых отравлениях железом возможна скрытая фаза: желудочно-кишечные нарушения ослабевают, однако, железо продолжает всасываться в организм. После скрытой фазы возникают поражения ЦНС – кома либо судороги, а также сердечная недостаточность, нарушения работы печени и почек.

Избыточное употребление железа с пищей или витаминными добавками приводит к хроническому отравлению железом, или вторичному гемохроматозу. Он также возникает при хроническом гемолизе и частых переливаниях крови. Первичным гемохроматозом называют избыток железа в организме, вызванный генетическими отклонениями. И первичный, и вторичный гемохроматоз приводят к избыточному накоплению железа в организме. В результате возникает цирроз печени, кардиомиопатии, артриты и боли в костях и суставах. Железо также откладывается в клетках поджелудочной железы, что приводит к их гибели и развитию диабета. При гемохроматозе кожа приобретает бронзовый оттенок. Хроническое отравление железом увеличивает риск развития гепатоцеллюлярной карциномы.

Помимо мяса, печени, птицы и насекомых, железо содержится в растительных продуктах, хотя и в меньших количествах. К растениям, богатым железом, относят бобовые, в том числе, сою и соевые продукты, салат и другие листовые овощи, фисташки. Шпинат содержит примерно в 10 раз меньшие количества железа, чем было принято считать ранее: в результатах анализа присутствовала опечатка. Некоторые продукты, например, хлеб и злаковые смеси для приготовления завтраков, обогащают железом дополнительно. Употребление чая, кофе, щавелевой кислоты снижает усвоение железа, а витамин C, напротив, способствует ему.

В Российской Федерации и странах Таможенного Союза максимально допустимые концентрации железа в пищевых продуктах и воде указаны в ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», ТР ТС 024/2011 «На масложировую продукцию», «Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требованиях к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» и в других регламентах. Согласно им, содержание железа в рафинированном масле и в животных жирах не должно превышать 1,5 мг/кг. Избыток железа в вине придает ему неприятный привкус. В странах Евросоюза содержание железа в пищевых продуктах также регулируют законодательно. С актуальными нормами можно ознакомиться на сайте compact24.com.

Стандарты SPEX CertiPrep для анализа железа методами ИСП и ИСП-МС изготавливаются в соответствии с ISO 17034:2016 (аккредитация A2LA). Система контроля качества соответствует ISO 9001:2015 (аккредитация DQS). Их стабильность и точность концентрации гарантируется производителем.

Литература

1. Секреты токсикологии. Л.Дж. Линг, Р.Ф. Кларк, Т.Б. Эриксон, Дж. Х. Трестейл III. Под ред. Е.А. Лужникова. М: Бином, 2006.
2. Iron deficiency – United States, 1999–2000. Centers for Disease Control and Prevention, 2002. MMWR. 51 (40): 897–9.
3. Micronutrient deficiencies. WHO
4. What Is Iron-Deficiency Anemia? NHLBI, NIH. 26 March 2014.
5. West CE. Strategies to control nutritional anemia. The American Journal of Clinical Nutrition. November 1996, 64 (5): 789–90.
6. Schuster, James. Focus on Plant Problems - Chlorosis. University of Illinois.
7. Kang JO. Chronic iron overload and toxicity: clinical chemistry perspective. Clin Lab Sci. 2001 Summer;14(3):209-19; quiz 222.
8. Franchini, Massimo. Hereditary iron overload: Update on pathophysiology, diagnosis, and treatment". American Journal of Hematology, 2006. 81 (3): 202–9.
9. Choudhry VP, Naithani R. Current status of iron overload and chelation with deferasirox. Indian J Pediatr. 2007. 74 (8): 759–64.