Сельское хозяйство/№ 4

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

Одесская национальная академия пищевых технологий

Разработка метода тестирования токсикантов в сочном растительном сырье

В настоящее время в сельском хозяйстве используют сотни различных пестицидов химического и биологического происхождения, многие из которых попадают в продовольственное сырье, а затем и в продукты питания[1].

Известно, что пищевые продукты имеют способность аккумулировать из окружающей среды многие экологически вредные вещества и концентрируют их в больших количествах. Имеются данные о том, что из окружающей среды 70 % ядов попадают в организм человека с пищей растительного и животного происхождения [ 2].

Одно из направлений деятельности по созданию безопасных продуктов питания - разработка новых тест-методов для контроля качества на всех этапах от выращивания до производства продуктов питания. Именно поэтому в последнее десятилетие приобретает актуальность проведение сравнительно экспрессной оценки качества и безопасности продуктов биологическими методами с использованием в качестве тест-объекта культур клеток тканей, простейшие организмы, субклеточные структуры.

В целом практический выбор экотоксикологических тестов относительно тест-организмов, тест-функций и тестируемых условий достаточно большой. В литературе описано более 120 биотестов для анализа токсичности пресных вод [3].

Проведя анализ биологических методов с использованием различных тест-объектов остановились на методах, применяемых в практике контроля качества и безопасности сырьевых ресурсов пищевых и кормовых производств [4]. Кроме того, одним из критериев выбора была доступность, экономичность и относительная простота культивирования тест-объекта, регистрирующего токсичность на организменном уровне. В качестве тест- объекта была избрана инфузория Stylonichia mytilus, которая используется для определения токсичности сухих продуктов (комбикорма для рыб, комбикорма для животных и птицы, зерно, отруби, мука пшеничная), однако мы не встретили данных по ее использованию для контроля сочного растительного сырья.

Для изучения применимости метода исследования токсичности сухих продуктов с целью характеристики качества и безопасности сочного растительного сырья, а также изучения формирования безопасности готового продукта в процессе его получения и последующего хранения, необходимо было установить способность данного метода детектировать токсиканты, быть чувствительными к их концентрации и регистрировать их наличие в диапазоне предельно допустимых норм (ПДК) и более низких их концентраций.

Нами были отработаны и усовершенствованы отдельные этапы методики по изучению влияния токсических соединений на организменном уровне применительно к сочному растительному сырью, о котором судили по выживаемости инфузории Stylonichia mytilus, в частности, способы уменьшения влажности исходного сырья, режимы экстракции токсических веществ, время экстракции, гидромодуль.

Исследовали широкий спектр используемых при выращивании сочного растительного сырья препаратов, которые обладают различными механизмами воздействия на биологические объекты с целью уточнения относительной универсальности рекомендуемой тест-культуры для биологических исследований.

Для достоверности экспериментов по выявлению контаминантов исследования проводили на модельных растворах токсикантов различной химической природы или вводили непосредственно в исследуемые продукты фиксированные концентрации различных токсикантов.

При изучении токсичности сочного растительного сырья методом добавок, в качестве токсических веществ использовали: соли тяжелых металлов, различные пестициды - фузалол, севин, 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 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.

Результаты исследований влияния модельных растворов фузалола на степень их токсичности приведены в таблице 1.

Таблица 1. Влияние концентрации модельных растворов фузалола на степень их токсичности

Концентрация фузалола	Количество инфузорий в начале опыта, шт.	Количество живых инфузорий через 1 час экспозиции, шт.	Выживаемость инфузорий, %	Степень токсичности образца
0.1 ПДК	84	80	95	нетоксичный
0.25 ПДК	79	71	90	нетоксичный
0.3 ПДК	76	60	79	слаботоксичный
0.5 ПДК	80	5	6	токсичный
0,75 ПДК	79	1	1	токсичный
1,0 ПДК	68	0	0	токсичный
1, 25 ПДК	72	0	0	токсичный
1,5 ПДК	64	0	0	токсичный

Примечание: 1 ПДК фузалола соответствует концентрации 0,0002 мг/см³

Как следует из полученных данных, зависимость доза - эффект носит нелинейный характер. Следует особо отметить, что данный метод позволяет проводить индикацию таких токсикантов в низких концентрациях, что свидетельствует о чувствительности метода и возможности его использования для выявления этой группы токсичных соединений.

Аналогичные данные получили для других широко используемых пестицидов (сивина, кельтана и др.).

Изучение влияния модельных растворов тяжелых металлов на степень их токсичности приведено в таблице 2.

Таблица 2. Влияние концентрации модельных растворов СdCl₂ на степень их токсичности

Концентра-ция - СdCl2	Количество инфузорий в начале опыта, шт.	Количество живых инфузорий через 1 час экспозиции, шт.	Выживаемость инфузорий %	Степень токсичности образца
0,5 ПДК	53	51	96,2	нетоксичный
1,0 ПДК	88	84	95,5	нетоксичный
1,5 ПДК	85	81	95,3	слаботоксичный
2,0 ПДК	71	57	28	токсичный
3,0 ПДК	73	30	41.1	токсичный
5,0 ПДК	67	18	26,9	токсичный
8,0 ПДК	69	16	23,2	токсичный
10,0 ПДК	83	0	0	токсичный

Примечание: 1 ПДК СdCl₂ соответствует концентрации 0,0002 мг/см³

Из приведенных данных следует, что используемый тест-организм менее чувствителен к индикации ионов тяжелых металлов по сравнению с пестицидами.

Учитывая, что в реальных объектах возможно одновременное нахождение пестицидов и тяжелых металлов, изучали их комплексное воздействие на выживаемость Stylonichia mytilus. Данные исследований приведены в таблице 3.

Судя по полученным результатам, эффект в большинстве опытов связан с суммарным влиянием изученных токсикантов и, как правило, не сопровождается явлением потенцирования.

Разработанную методику апробировали на различных видах сочного сырья (кабачки, яблоки и др.) с введением в них токсикантов по описанной выше схеме. Результаты исследований по изучению степени токсичности растительного сырья (кабачки) с внесением в них фузалола в концентрациях от 0,1 до 2,0 ПДК представлены в таблице 4.

Судя по приведенным в табл. 4 данным можно заключить, что внесение в объекты исследования стандартных растворов токсических веществ значительно влияет на выживаемость инфузории Stylonichia mytilus.

Таблица 3. Влияние концентрации модельных растворов комплексного токсиканта (фузалол+хлорид кадмия) на выживаемость инфузорий

Концентрация комплексного токсиканта	Количество инфузорий в начале опыта, шт.	Количество живых инфузорий через 1 час экспозиции, шт.	Выживае-мость инфузорий %	Степень токсичности образца
0.1ПДК фузалола +0.1 ПДК СdCl2	83	80	95,1	нетоксичный
0.25 ПДК фузалола +0.25 ПДК СdCl2	74	66	89,2	слаботоксичный
0.3 ПДК фузалола +0.3 ПДК СdCl2	69	60	86,7	слаботоксичный
0.5 ПДК фузалола +0.5 ПДК СdCl2	76	9	11,8	токсичный
0.75 ПДК фузалола +0.75 ПДК СdCl2	82	1	1,2	токсичный
1,0 ПДК фузалола +1,0 ПДК СdCl2	78	0	0	токсичный
1,25 ПДК фузалола +1,25 ПДК СdCl2	71	0	0	токсичный
1,5 ПДК фузалола +1,5 ПДК СdCl2	69	0	0	токсичный

Примечание : 1) 1 ПДК фозалола соответствует концентрации 0,0002 мг/см³
2) 1 ПДК СdCl₂ соответствует концентрации 0,0002 мг/см³

Следует особо отметить, что данный метод позволяет проводить индикацию исследуемого токсиканта в низких концентрациях, что свидетельствует о чувствительности метода и возможности его использования для выявления разных групп токсичных соединений. Аналогичные исследования были проведены на модельных системах из сочного растительного сырья, содержащих соли тяжелых металлов - свинца и кадмия в различных концентрациях.

Таблица 4. Влияние различных концентраций фозалола на выживаемость Stylonichia mytilus

Исследуе-мый продукт	Концентра-ция фазалола в продукте	Кол- во инфузорий в начале опыта шт.	Кол- во живых инфузорий через 1 час экспозиции шт.	Выжи-ваемость инфузорий %	Степень токсичности исследуемого продукта
Кабачки	0.1 ПДК	72	69	96	нетоксичный
	0.25 ПДК	70	65	93	нетоксичный
	0.3 ПДК	69	60	87	слаботоксичный
	0.5 ПДК	68	2	3	токсичный
	0.75 ПДК	74	1	1	токсичный
	1.0 ПДК	68	1	1.3	токсичный
	2,0 ПДК	79	1	1.5	токсичный

Таким образом, по выживаемости инфузории Stylonichia mytilus изучено влияние токсических соединений на организменном уровне,

отработаны отдельные этапы и режимы метода биотестирования с рекомендациями по ее использованию в качестве тест-культуры по определению токсичности сочного растительного сырья.

Литература:

1. Принципы оценки безопасности пищевых добавок и контаминантов в продуктах питания. Гигиенические критерии состояния окруж. среды. – М.: ВОЗ, 1991, № 70.

2. Оценка некоторых пищевых добавок и контаминантов. Серия технических докдадов ВОЗ. Тридцать седьмой доклад объединенного комитета экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам. ВОЗ, Женева.1994.

3. Буторина А.К., Мозгалина И.Г. Особенности цитогенетических показателей сосны меловой и сосны обыкновенной// Экология.- 2004.- № 3.- С. 185-189.

4. ГОСТ 13496.7-97. Определение токсичности биопробой на инфузориях Stylonichia mytilus.