Сельское хозяйство/№ 4

д.т.н. Пилипенко Л.Н., к.т.н. Егорова А.В., к.т.н. Пилипенко И.В.,

к.т.н. Викуль С.И., н.с. Гайдукевич Д.К., студ. Пронькина Н.С.

Одесская национальная академия пищевых технологий

Обоснование и разработка методического обеспечения современных методов детектирования факторов риска опасности пищевых продуктов

 

Европейская Регламентация по безопасности продуктов питания, которая одобрена  Европейским парламентом и Европейским Советом (Регламентация 178/2002) предусматривает, что научный анализ качества, пищевой ценности и анализ рисков в отношении продуктов питания должен проводиться независимо и объективно и основываться на последних достижениях науки.

         По данным американского Совета по качеству окружающей среды [1]  ежегодно в мире синтезируется примерно четверть миллиона новых химических соединений, из которых от пятисот до тысячи начинают изготавливаться промышленностью. Значительная часть этих соединений в тех или иных количествах попадает в окружающую среду и накапливается в воде, почве, растительности, животных организмах, биотрансформируется в продовольственное сырье и продукты его переработки. Водные объекты, атмосфера, почвы в промышленных регионах представляют собой, по существу, химические реакторы, где при сопутствующем воздействии солнечного излучения, радиации, тепловых полей могут взаимодействовать многие тысячи соединений самой различной природы. В результате протекающих в этих условиях химических и биохимических реакций образуются новые соединения, зачастую обладающие выраженной негативной биологической активностью.                                            

         Возможные негативные последствия влияния антропогенного загрязнения на природные экосистемы и человека обычно оцениваются по результатам измерения содержания конкретных веществ в атмосфере, воде, почве. Критерием оценки степени опасности воздействия при этом является соответствие величин измеряемых концентраций нормированным показателям - предельно допустимым концентрациям (ПДК). В основе системы контроля лежат методы и приборные средства, разработанные для аналитической химии и предназначенные для идентификации и количественного определения конкретных компонентов сложных смесей. Причем выделение определенных компонентов из одного и того же объекта требует использования самых различных методических приемов, сложных подготовительных процедур и, наконец, использования принципиально различной аппаратуры. Этот подход при контроле природных объектов, каковыми являются различные виды и сорта пищевого растительного сырья, встречает принципиальные трудности из-за чрезвычайно большого числа различных компонентов в объектах.

         В связи с этим для эффективного внедрения системы анализа опасности по критическим точкам предусматривается использование экспресс-методов проведения контроля, идентификации и оценки  риска биологической, физической и  химической опасности, связанной с производством пищевых продуктов на всех его стадиях.       

         Выбор факторов риска и их характеристика проводится с учетом имеющихся в Украине документов и стандартов по контролю качества и безопасности растительного сырья и продуктов его переработки. Периодичность контроля показателей осуществляется согласно требованиям действующих нормативных документов на продовольственную продукцию или согласовывается с  органами санэпидслужбы  на  местах и изложена в подготовленных с нашим участием Методических указаниях [2] и в качестве примера приведена в табл. 1 по ряду показателей.

Микотоксины определяют  при наличии в партии сырья нестандартных плодов больше 2,2  % - для косточковых  и более 9,8  % - для семечковых,  при показателе числа Говарда в консервах больше 0.

Таблица 1.1 Рекомендованная  периодичность контроля по показателям безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов, которые производятся на пищевых и перерабатывающих предприятиях Украины

Наименова-ние сырья и готовой продукции

Тяжелые металлы

Мышь-як

Пес-ти-ци-ды

Нит-раты

Радио-нукли-ды Cs-137, Sr-90

Свинец

Ртуть

Кадмий

Медь

Цинк

Же-лезо

Оло-во

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

 

1. Плодоовощная продукция

Овощи и картофель

ІІІ

ІІІ

ІІІ

ІІІ

ІІІ

_

_

ІІІ

VI

VI

VI

Корнеплоды сахарной свеклы

I

I

I

I

I

_

_

I

I

_

_

Фрукты и виноград, ягоды

ІІІ

ІІІ

ІІІ

ІІІ

ІІІ

_

_

ІІІ

VI

VI

VI

Продолжение табл.1.1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Консервы овощные и фруктовые в стеклян-ной, алюми-ниевой,цель

-нотянутой жестяной таре

 

ІІІ

ІІІ

ІІІ

ІІІ

ІІІ

_

_

ІІІ

Реглам. в сырье

Реглам. в сырье

Реглам. в сырье

выборочно в готовой продук-ции

 

Консервы овощные и фруктовые в сборной жестяной таре

ІІІ

ІІІ

ІІІ

ІІІ

ІІІ

_

ІІІ

ІІІ

Реглам. в сырье

Реглам. в сырье

Сушеные фрукты, ягоды, овощи, картофель, грибы

ІІ

ІІ

ІІ

I

I

_

_

_

_

_

Специи и пряности

ІІ

_

ІІ

_

_

_

_

ІІ

ІІ

_

VI

2. Жировые продукты

Масло рас-тительное

ІІІ

ІІІ

I

ІІІ

I

ІІІ

_

ІІІ

VI

_

Реглам. выборочно в го-товой продук-ции

Масло коровье

ІІ

ІІ

ІІ

ІІ

ІІ

ІІ

_

ІІ

ІІ

_

Жиры кулинарные

ІІ

ІІ

I

I

I

I

_

I

Реглам. в сырье

_

 

Жиры животные топленые пищевые

 

ІІ

ІІ

I

I

I

I

_

I

Реглам в сырье

_

 

 

Продолжение табл.1.1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Консервы мясные и мясо-растительные

ІІІ

ІІІ

ІІІ

I

I

_

ІІІ

I

Реглам. в сы-рье

_

Реглам. выборочно в гото-вой продук-ции

3. Напитки и продукты брожения

Минераль-ные и питьевые воды

ІІ

ІІ

ІІ

ІІ

ІІ

_

_

ІІ

_

ІІ

ІІІ

Напитки безалкоголь-ные

ІІІ

ІІІ

ІІІ

ІІІ

ІІІ

_

_

ІІІ

Реглам. в сырье

_

Реглам. выборочно в готовой продук-ции

4. Другие продукты

Изоляты и концентраты белка

ІІ

ІІ

ІІ

I

_

_

_

_

Реглам. в сырье

_

Реглам. выборочно в готовой продук-ции

Пектин

ІІІ

ІІІ

ІІ

ІІ

I

_

_

I

_

_

Крахмал, продукты крохмалопа-точной промышлен-ности

ІІ

ІІ

ІІ

ІІ

ІІ

_

_

ІІ

_

_

Соль кухонная

ІІІ

ІІІ

ІІІ

ІІІ

ІІІ

_

_

ІІІ

_

_

Пищевые концентраты

ІІ

ІІ

ІІ

ІІ

ІІ

_

_

ІІ

_

_

ІІІ

5. Продукты детского питания

Продукты на зерновой основе

IV

IV

IV

ІІІ

ІІІ

_

_

ІІІ

IV

_

VI

Продолжение табл. 1.1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Плодово-ягодные и плодово-овощные консервы

IV

IV

ІІІ

IV

ІІІ

_

ІІІ

ІІІ

IV

IV

VI

 

Согласно медико-биологическим требованиям и санитарным нормам качества, а также принятой в Украине инструкцией о порядке санитарно-технического контроля, рекомендованная периодичность проведения контроля микробиологических показателей, обеспечивающих биологическую стабильность, отсутствие патогенных микроорганизмов, а также безопасность продовольственного сырья и пищевых продуктов обобщены в указанных Методических указаниях и по ряду показателей для различных групп продуктов приведена в таблице 2 [2].

Таблица 2  Рекомендованная периодичность контроля микробиологических показателей продовольственного сырья и пищевых продуктов, которые производятся на пищевых предприятиях Украины

Наименование сырья и готовой продукции

Периодичность контроля образцов

1

2

  Соки фруктовые, овощные натуральные и с добавлением сахара

каждая партия

  Сушеные овощи, грибы целые, порезанные на кусочки, измельченные в виде порошка или таблеток,  в том числе картофельное пюре

1 раз в квартал

  Сушеные фрукты, ягоды, виноград, цитрусовые, финики, манго, инжир, ананасы и др.

1 раз в квартал

  Быстрозамороженные овощи, фрукты, ягоды, картофель гарнирный, зелень и др.

1 раз в квартал

  Специи и пряности: перец, корица, тмин, гвоздика, мускатный орех, кардамон, анис, фенхель, шафран, лавровый лист и др.

1 раз в квартал

  Концентраты пищевые: супы, каши, вермишель, бульоны быстрого приготовления

1 раз в квартал

  Экстракты растительные, пектиновые вещества, агар-агар, загустители растительного происхождения

1 раз в квартал

  Консервы овощные, фруктовые, мясные, мясо-растительные, рыбные, рыбо-растительные

каждая партия

  Натуральные концентраты фруктовых напитков

1 раз в месяц

  Напитки безалкогольные, пиво

1 раз в месяц

  Минеральные и питьевые воды, естественные воды и искусственно минерализованные

1 раз в неделю

  Биологически активные добавки, стимуляторы, витамины

каждая партия

  Продукты детского питания

каждая партия

 

При этом возможен переход на усиленный или ослабленный контроль в зависимости от полученных результатов.

Результаты обследования различных видов сырья и продуктов его переработки в Украине свидетельствуют о высоком уровне загрязнения продуктов питания токсичными химическими соединениями, биологическими агентами, что связано главным образом с техногенным загрязнением окружающей среды, с низкой агротехнической культурой и нарушением агротехнических технологий [3, 4].

Даже при соблюдении всех норм внесения в почву пестицидов нет гарантий  получения безопасных и качественных продуктов, так как в процессе выращивания в сырье попадают не только остаточные количества препаратов,  но и продукты их метаболизма, которые, по имеющемся для ряда химикатов сведений [2,3,5] не менее токсичны, чем их предшественники.  В плодах и овощах загрязнение нитратами превышает суточную дозу до 8 раз.  До 10 % проб пищевых продуктов содержат тяжелые металлы и половина из них - в дозах превышающих предельно допустимую концентрацию (ПДК) [4].

Существует достаточное количество регламентируемых стандартами и оригинальных методов исследования перечисленных токсикантов. К ним относятся химические методы количественного, часто колориметрического метода определения тяжелых металлов, методы определения пестицидов и микотоксинов с использованием тонкослойной хроматографии, высокоэффективной жидкостной хроматографии, газовой хроматографии, масс-спектрометрии и их сочетаний. В последнее десятилетие особую популярность приобретают методы, основанные на иммунологических реакциях. Они связаны с использованием моноклональных и поликлональных антител и проводятся на основе иммуноафинных колонок (ИАК) или иммуноферментного анализа (ИФА), могут включать оптические и акустические биосенсоры, капиллярный электрофорез.

Для проведения большинства из перечисленных исследований необходимы дорогостоящие оборудование и реактивы. И даже при этом не всегда возможно получить сравнительно быстрые результаты исследований, так как, например, для доминирующего в растительных объектах микотоксина патулина отсутствуют антитела и не разработан иммуноферментный метод анализа.

В связи с этим актуальна проблема концептуального обоснования подбора, разработки и внедрения интегральных показателей для характеристики качества продукции;  организация и проведение  постоянных исследований состояния исходного сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов с целью оценки факторов риска их качества; прогнозирование изменений в процессе хранения продуктов и предупреждение критических ситуаций.

О перспективности и важности биотестирования кроме изложенных нами сведений [6-8] можно судить по практически всемирному ареалу использования метода, а также по более 120 видов используемых для проведения анализа тест-культур. При этом сведений о возможности детектирования микотоксинов биотестированием мы не встретили.

В связи с этим мы изучили способность 3-х методов биотестирования с использованием тест-культур, регистрирующих изменения на клеточном и субклеточном уровнях, детектировать происходящие изменения. В качестве субстратов для исследования были избраны различные виды растительного сырья, повергшегося спонтанным видам микробиологической порчи. Исследования проводили отдельно для водорастворимой и липорастворимой фракций, содержащих продукты метаболизма возбудителей порчи изученных видов и сортов сочного растительного сырья.

Возбудителей порчи идентифицировали по существующим в микробиологии характеристическим свойствам – морфологическим и культуральным признакам.

          Результаты исследований по определению токсичности  продуктов метаболизма возбудителей микробиологической порчи растительного сырья

приведены в таблице 3.

 

Таблица 3  Определение токсичности продуктов метаболизма возбудителей микробиологической порчи растительного сырья

№  п/п

Исследуемый материал

Микроор-ганизмы порчи сырья

Количество Stylonichia mytilus  в начале экспози-ции, шт.

Количество Stylonichia mytilus через 1 час экспози-ции, шт.

Выжива-    емость Stylonichia mytilus,%

Степень токсичности

 

 Липорастворимая фракция

1

Огурцы (Одесский регион)

Микроорга-низмы рода Penicillium

58

50

82,2

Не токсичный

2

Огурцы (Николаев-ская область)

Смешанные культуры микроорга-низмов ро-дов Colle-totrichum, Aspergillus

48

0

0

Токсичный

3

Яблоки

Смешанные культуры микроорга-низмов ро-дов Aureo-bаsidium, Pullularia, Aspergillus

59

13

22,0

Токсичный

4

Айва

Смешанные культуры микроорганизмов родов Aureobosidium, Pullula-ria, Aspergil-lus

61

30

49,2

 Токсичный

5

Виноград

 

Phoma

 

58

28

48,2

 Токсичный

Продолжение табл.3

6

Груши

Смешанные культуры микроорга-низмов ро-дов Candida, Pullularia

64

25

39,1

Токсичный

7

Томаты

Смешанные культуры микроорга-низмов ро-дов Penicil-lium, Pullu-laria

79

10

15,0

Токсичный

8

Баклажаны

Смешанные культуры микроорга-низмов родов Penicillium, Pullularia.

105

12

11,4

Токсичный

9

Сыр

Смешанные культуры микроорганизмов родов Penicillium,Endomyces

67

1

0

Токсичный

Водорастворимые фракции

1

Огурцы (Одесский регион)

Микроорга-низмы рода Penicillium

60

52

86,7

Не токсичный

2

Огурцы (Николаевс-кая область)

Смешанные культуры микроорга-низмов ро-дов Colleto-trichum,, Aspergillus

57

53

93,0

Не токсичный

Продолжение табл.3

3

Томаты

Смешанные культуры микроорга-низмов ро-дов Penicil-lium, Pullu-laria

59

57

98,2

Не токсичный

4

Айва

Смешанные культуры микроорга-низмов ро-дов Aureo-bosidium, Pullularia, Aspergillus

52

52

100,0

Не токсичный

5

Яблоки

Смешанные культуры микроорга-низмов ро-дов Gloes-porium, Pe-nicillium, Trichothe-cium

48

31

64,5

Слаботоксич-ный

6

Груши

Смешанные культуры микроорга-низмов ро-дов Candida, Pullularia

51

40

78.4

Слаботоксич-ный

7

Виноград

Phoma

 

53

50

94,3

Не токсичный

8

Баклажаны

Смешанные культуры микроорга-низмов ро-дов Penicil-lium, Pullu-laria.

122

113

92,6

Не токсичны

Продолжение табл.3

9

Сыр

Смешанные культуры микроорга-низмов ро-дов Penicil-lium,Endo-myces

68

58

76,71

Слаботоксич-ный

 

  Как следует из приведенных данных, для липорастворимых фракций сырья в большинстве случаев характерна токсичность, тогда как в водорастворимых фракциях токсичность отсутствует. Это может свидетельствовать о присутствии в продуктах метаболизма обнаруженных микроорганизмов-возбудителей порчи сырья микотоксинов, характерной особенностью которых является нерастворимость в воде.

                Для подтверждения полученных результатов, а также для изучения факторов риска проведены исследования доброкачественных образцов различных видов сырья. Как следует из полученных данных, все изученные образцы по результатам биотестирования на клеточном уровне с использованием тест-культуры Stylonichia mytilus были нетоксичными – выживаемость инфузорий составляла 95,6…100,0 %. Аналогичные тенденции были обнаружены нами при изучении перечисленных образцов с применением тест-культуры Daphnia magna Straus.

         Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что проведение биотестирования позволяет идентифицировать наиболее важные по результатам ранжирования факторы риска в сочном растительном сырье.

Дальнейшие исследования будут направлены на сравнительную оценку индикативности тест-организмов.

Литература:

         1. Блекберн К. де В. Микробиологическая порча пищевых продуктов/ К. де В. Блекберн. - Пер. с англ. – СПб.: Профессия, 2008. – 784с.

         2. Пилипенко Ю.Д., Л.М.Пилипенко. Державні нормативні документи на сировину на півфабрикати, матеріали та консервовану продукцію. Показники безпечності та якості / Методичні вказівки. Видання офіційне // Мінагрополітики. – Київ, 2009, - 114 с.

          3.Антонович Е.А.,Седокур Л.К. Качество продуктов питания в условиях химизации сельского хозяйства. Справочник. -К.: Урожай, 1990. - 240с.

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

5. Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на  территории Российской федерации. Приложение к журналу "Защита и карантин растений".- 2003. - № 3. - С. 1 - 169.

         6.Стародуб Н.Ф., Пилипенко Л.Н., Егорова А.В., Пилипенко И.В. Микотоксин патулин: продуценты, биологическое действие, индикация в пищевых продуктах//Современные проблемы токсикологии.-2008-Т.3.-с. 50-57.

         7. Starodub N. F., Pilipenko L.N., Pilipenko I. V., Egorova A. V. Mycotoxins and other low weight toxins as instrument of bioterrorists: express instrumental control and some ways to decontaminate polluted environmental objects//Timisoara Medical Journal, January-June, 2008, Volume 58, No. 1-2, ISSN 1583-5251.

          8. Пилипенко Л.Н., Викуль С.И., Гайдукевич Д.К. Современные проблемы контроля безопасности пищевых продуктов // Зб. наук. пр. Луганского нац. аграрного ун-ту. Серія: Технічні науки. – Луганськ: Вид.ЛНАУ, 2006. - № 65188, 179 – 182с.