Сельское хозяйство/№ 4

к.т.н. Викуль С.И., д.т.н. Пилипенко Л.Н., Гайдукевич Д.К.

Одесская национальная академия пищевых технологий

Растительное сырье как источник биологически активных соединений и факторов риска

Одним из основных факторов здоровья нации является обеспечение населения полноценным и безопасным питанием. Доминируют в рационе питания в количественном аспекте растительные продукты. В связи с этим актуальным является исследование распространенных видов растительного сырья на наличие биологически активных веществ и токсических соединений.

Растительное сырье является источником биологически активных веществ, таких как витамины, полифенолы, углеводы, макро- и микроэлементы, вторичные метаболиты различной химической природы, которые участвуют в общем метаболизме организма и даже в малых количествах оказывают положительное воздействие на энергетический гомеостаз организма.

Представляет интерес изучение такого показателя как биологическая активность, величина которого учитывает, по крайней мере, два основных фактора: межмолекулярные взаимодействия ингредиентов, входящих в состав растительного сырья и кооперативный вклад биологически активных компонентов в интенсивность электронного транспорта, моделирующего энергетический гомеостаз организма.

Интенсивное загрязнение растительных продуктов за счет химизации сельского хозяйства, неблагоприятных экологических факторов, использования генетически модифицированных ингредиентов выдвинули ряд гигиенических и токсикологических проблем их индикации.

Проблема выявления токсичных соединений и возможности прогнозирования специфических эффектов, связанных с их воздействием на биологические объекты, становится все более актуальной и в связи с возрастающим количеством синтезированных химических соединений, используемых в антропогенной деятельности.

Токсические соединения в растительном сырье представлены широким спектром веществ, к которым относятся тяжелые металлы, пестициды, гербициды и др. Поэтому представляет интерес определять их интегральную токсичность методами биотестирования.

Существующие методы оценки качества растительного сырья основаны на принципе аддитивности и являются односторонними, поскольку рассматривают их как механическую смесь различных биологически активных веществ и не учитываются наблюдаемые на практике синергетические и антагонистические эффекты системного воздействия биологически активных компонентов смеси на живой организм.

Развивая существующие методы биологической оценки воздействия на организм пищевого растительного сырья, мы использовали принцип оценки его влияния на интенсивность электронного транспорта. При этом подходе моделируется энергетический гомеостаз организма, который можно использовать для анализа пищевых продуктов, полученных из растительного, так и животного сырья [1, 2, 3].

Критерий оценки биологической активности растительного сырья основан на способности продукта переносить электроны в системе «восстановленный никотинамидадениндинуклеотид NAD·Н₂ - феррицианид калия K₃ [Fe(CN)₆] [4, 5].

В основу метода оценки биологической активности растительного сырья взята электронно-транспортная модель – NAD·Н₂ – K₃ [Fe(CN)₆](рис.1.)

NAD·Н₂ ПРОДУКТ_RED K₄ [Fe(CN)₆]

NAD ПРОДУКТ_OX K₃ [Fe(CN)₆]

Рис. 1. Электронно-транспортная модель NAD·Н₂ – K₃ [Fe(CN)₆]

Концентрация анаэробных дегидрогеназ в клетке и их состояние (количество окисленной или восстановленной форм) играют ведущую роль в регуляции скорости и направления промежуточного обмена [5 ].

Переходы NAD NAD·H существенны для редокс- свойств клеток и регулируют внутриклеточные метаболические процессы. Они, в конечном счете, связаны с функционированием системы, которая восстанавливает уровень АТФ, т.е. с энергетическим гомеостазом.

В организме концентрационное соотношение NAD / NAD·H представляет собой одно из важнейших звеньев внутриклеточной регуляции энергетического обмена и рассматривается как одна из программ регенерации аденозинтрифосфорной кислоты в клетке. Причем увеличение концентрации NAD создает предпосылки для активации энергетического гомеостаза организма[4, 5]..

Критерием оценки биологической активности исследуемых образцов было отношение количества молей вещества, перенесенных медиатором от NAD·H к K₃[Fe(CN)₆] в результате кооперативного воздействия всех ингредиентов образца растительного сырья, ко времени этого воздействия. В качестве контроля использовали системы реактивов без растительного сырья.

Биологическую активность рассчитывали по отношению изменения скорости окисления NAD·H / NAD в контрольном опыте и исследуемом образце растительного сырья, учитывая разбавления [1 ].

Скорость окисления определяли по уменьшению оптической плотности исследуемых растворов при λ = 325 нм, τ = 2 мин; ℓ = 1 см.

БА = ΔА_иссл● К/ΔА_контр,

где: ΔА_иссл.– разница между значениями начальной к конечной оптической плотности исследуемого образца; ΔА_контр.– разница между значениями начальной и конечной оптической плотности контрольного образца; К – коэффициент разбавления;

Объектами исследования были свежие и термически обработанные образцы растительного сырья.

Экспериментальные данные по изучению биологической активности растительного сырья представлены в таблице 1.

Таблица 1 Биологическая активность растительного сырья

Объекты исследования	Биологическая активность
Свежеотжатый яблочный сок	84
Осветлённый яблочный сок	74
Яблочный сок после термической обработки	56
Яблочный сок пастеризованный после хранения (3 мес, t= (24-26)^ºC	41

Из экспериментальных данных определения биологической активности яблочного сока как свежего, так и термически обработанного, представленных в таблице 1, видно, что его способность окислять NAD·H до NAD различна. Яблочный сок имеет высокую биологическую активность, т.к. скорость переноса электрона в системе NAD●Н₂ – K₃[Fe(CN)₆] увеличивается в его присутствии практически в 80 раз в сравнении с контрольным образцом.

При этом свежеприготовленный яблочный сок обладает большей активностью, чем осветлённый и термически обработанный. В процессе осветления биологическая активность снижается в 1,09 раза. Термическая обработка и хранение еще более существенно снижают этот показатель.

Проводили исследование индикативности электронно-транспортного метода в отношении токсикантов различных типов органической и неорганической природы.

При изучении токсичности сочного растительного сырья методом добавок, в качестве токсических веществ использовали: соли тяжелых металлов, различные пестициды - фазалол, стомп, обладающие гербицидным действием, а также композиции токсикантов.

Изучали действие указанных токсикантов в различных концентрациях: для солей тяжелых металлов (нитрат свинца, нитрат кадмия) - в концентрации 0,5 от предельно допустимой концентрации (ПДК), оговоренной санитарными нормами качества продуктов, и в возрастающих концентрациях до 5,0 ПДК. Для пестицидов изучение начинали с концентрации 0,1 ПДК и далее по аналогии с солями тяжелых металлов до 5,0 ПДК.

Данные эксперимента представлены в таблице 2

Таблица 2.Изучение влияния некоторых пестицидов и солей тяжёлых металлов на биологическую активность яблочного сока

Объекты исследования	Биологическая активность
Осветленный яблочный сок + 0.5ПДК фузалола	37
Осветленный яблочный сок + 0.8 ПДК СdCl2	30.8
Осветленный яблочный сок +0.5 ПДК фузалола +0.8 ПДК СdCl2	12.1

(ПДК фузалола = 0,0002мг/см³); ПДК Cd = 0,0001мг/см³

При внесении в сок пестицида наблюдается снижение биологической активности сока в 2 раза. Введение в сок солей тяжёлых металлов, также уменьшает биологическую активность сока, в часности, присутствие кадмия в соке в концентрации 0.8 ПДК снижает активность в 2,4 раза. Композиции токсикантов уменьшают биологическую активность более значительно.

Основным критерием оценки работы систем контроля качества продукции является риск. При анализе систем контроля качества пищевых продуктов по показателям безопасности, аутентичности и наличию различных добавок могут быть использованы критерии "риск токсичности" и "риск условной токсичности".

Системы контроля качества по показателям безопасности, для оценки которых характерен «риск токсичности», функционируют при приеме основного сырья, вспомогательных материалов и дополнительных компонентов, а также при выпуске продукции с предприятия.

Критерием «риск условной токсичности» должны характеризоваться системы контроля качества, относящиеся к производственному контролю. Это, например, системы контроля параметров технологических процессов, обеспечивающих безопасность продукции, ее микробиологические показатели качества и стабильность.

Математические расчеты значений рисков зависят от наличия связей между определёнными контролируемыми показателями.

Таким образом, растительное пищевое сырье наряду с высокой биологической активностью и способностью активно участвовать в метаболических процессах организма может быть фактором риска из-за содержания токсических контаминантов.

Изучено влияние токсических соединений на электронно-транспортные метаболические процессы организма на моделях и в реальных пищевых системах. Проанализированы основные виды рисков токсичности, что подтверждают актуальную необходимость систематизировать контроль факторов риска как интегральными, так и частными методами исследований.

Литература:

1.Викуль, С.И. Технология ультрафильтрации плодово-ягодных соков, обогащенных биополимерами: автореф. дис. …канд. техн. наук.С.И. Викуль.- О., 1995, - 17 с.

2. Літвіна Т.М. / Дослідження біологічної активності плодових та овочевих соків /Літвіна Т.М., Вікуль С.І. // Наукові праці ОНАХТ.– Одеса: 2001.– Вип.23.– с. 94-97.

3. Дiдух Г.В. / Дослідження біологічної активності питної маслянки геродієтичного призначення/ Дiдух Г.В, Дiдух Н.А., Вікуль С.І. Лiтвiна Т.М/ Науковий журнал “Вісник” серія Технічні науки Темат. зб. наук. пр. / Голов. ред. О.О. Шубiн.-Донецьк: Дон.ДУЕТ, 2003.- Вип. 1(17)׳.- 25-30с.

4.Велинский Н.Н., Пархомец П.К., Роль окислительно-восстановительного состояния никотинамидных коферментов в регуляции клеточного метаболизма. Витамины, 1976, вып. 9, с. 3-15.

5. Панин Л.Е. Биохимические механизмы стресса. – Новосибирск: Наука, 1983. – с. 216.