0
Экологический клуб
 
"STENUS"
 
 
 
Калужский краеведческий Интернет-портал


 
Щеткина Т.Н., Лыков И.Н.   Возможность использования автоматизированной биотехнической системы для оценки токсичности пищевых продуктов   / /   ИЗВЕСТИЯ КАЛУЖСКОГО ОБЩЕСТВА ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДЫ. Книга седьмая. (Сборник научных трудов)   Под ред. С.К. Алексеева и В.Е. Кузьмичева   Калуга:   КГПУ им. К.Э. Циолковского   -   2006 C. 40-45.



Возможность использования автоматизированной биотехнической системы для оценки токсичности пищевых продуктов


Т.Н. Щеткина, И.Н. Лыков


Институт естествознания КГПУ им. К.Э. Циолковского, Калуга


Резюме: Данная статья посвящена проблеме оценки безопасности пищевых продуктов с использованием метода биотестирования. Автором рассмотрены варианты пробоподготовки и методика оценки острой и хронической токсичности с использованием прибора «БиоЛаТ-2». В качестве тест-объектов используются инфузории видов Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis.

Федеральный закон РФ определяет безопасность пищевых продуктов как «состояние обоснованной уверенности в том, что пищевые продукты при обычных условиях их использования не являются вредными и не представляют опасности для здоровья нынешнего и будущего поколений» [ФЗ №29, 2000].

Широкомасштабное промышленное и сельскохозяйственное производство, а также деятельность человека в других областях приводят к изменениям в биосфере, оказывают негативное воздействие на все живые организмы, в том числе и на человека. Это воздействие может осуществляться через различные объекты окружающей среды – воду, воздух, почву, а также через продукты питания. С продуктами питания в организм поступает 40 – 50 % вредных веществ, с водой – 20 – 40%. Обеспечение безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов является одним из направлений, определяющих здоровье населения и сохранение его генофонда.

Загрязнение пищевых продуктов различными ксенобиотиками зависит от содержания их во внешней среде, так как пищевые продукты имеют способность аккумулировать вещества, в том числе и токсичные, из окружающей среды.

Во всем мире ежегодно производится около 300 млн.т. химических продуктов, из них около 20 млн.т. поступает в природную среду, а из нее в пищевые цепи [Корте Ф. и др.,1997]. Кроме этого, продукты питания содержат специальные добавки [Булдаков, 1996], к которым относятся пищевые красители и цветообразователи, ароматизаторы, регуляторы кислотности, эмульгаторы, стабилизаторы, консерванты, антиоксиданты. Всего в мировой пищевой промышленности используется более 2000 пищевых добавок, из которых только 600 находится в списке безопасных веществ. Кроме этого, в продуктах животноводства достаточно часто встречаются остаточные количества лекарственных веществ, среди которых – антибиотики и гормоны.

Успехи химического анализа в области оценки безопасности и контроля качества пищевой продукции и продовольственного сырья общеизвестны. Различные методы химического и физико-химического анализа позволяют установить концентрации макро- и микрокомпонентов, входящих в состав пищевых продуктов. Результаты такой оценки, несомненно, имеют очень важное значение, но они не могут дать ответ на вопрос о характере одновременного воздействия этих веществ на живой организм. Не стоит забывать о том, что совместное действие комплекса химических веществ может вызвать различные типы ответной реакции организма – синергизм, антагонизм, аддитивность [Дубинин и др, 1978; Tummala P.Reddy, Vaidyanatu, 1978]. Решение этого вопроса возможно при проведении комплексного исследования безопасности пищевых продуктов, продовольственного сырья, первым этапом которого должны быть методы биологической оценки [Тихонов и др., 1997; Кудрин и др, 1997]. Естественным и, видимо единственным, способом оценки возможного биологического влияния различных компонентов является метод биотестирования [Дедков, 2002].

Под биотестированием понимают определение степени безопасности объектов по реакции живых организмов – моделей, тест–организмов, или тест–объектов [Айвазова и др., 1988]. В качестве таких организмов могут использоваться различные живые системы, но с точки зрения внедрения в широкую практику весьма перспективно использование одноклеточных животных – инфузорий. В настоящее время известно большое количество исследовательских работ с их использованием. Для оценки общей токсичности кормов существуют утвержденные методики [ГОСТ, 2005], основанные на двукратном подсчете инфузорий – до введения пробы и через час после введения. Подсчет при этом осуществляется визуально под микроскопом. Для пищевых продуктов такие методики используются только в работах исследовательского характера. Немаловажным фактором, выступающим в пользу использования инфузорий в качестве тест–объектов, является возможность автоматизации биотестирования.

В данный момент институт естествознания КГПУ им. К.Э. Циолковского совместно с аккредитованной испытательной лабораторией по качеству пищевых продуктов, продовольственного сырья и экологии проводит исследование по разработке методики биотестирования различных объектов окружающей среды, в том числе и пищевых продуктов, с использованием автоматизированной биотехнической системы «БиоЛаТ – 2», разработанной в МГУ ПБ. [патент №2122025].

В качестве тест-объектов в опытах для определения острой токсичности использовали культуру инфузорий Paramecium caudatum. Выбор данного объекта обусловлен тем, что данный вид легко культивируется, быстро размножается. Инфузории культивировали в среде с минимальным набором солей (среда Лозина–Лозинского), при этом используется дрожжевое питание [ГОСТ 13496.7-97]

В дальнейшем по приросту культуры Tetrahymena pyriformis исследовали хроническую токсичность. Данный вид инфузорий культивируется в стерильных условиях, поэтому приготовленные вытяжки переносили по 5 мл в стерильные пробирки, добавляли амоксициллин для подавления роста посторонней микрофлоры, закрывали ватно–марлевыми пробками и автоклавировали при 1 атм. 30 минут.

Анализ пищевых продуктов сводится к реализации трех основных этапов. Первым этапом является отбор образца, типичного для объекта исследования. Второй этап – пробоподготовка. Третий этап – проведение биотестирования.

В рамках данной статьи хотелось бы более подробно остановиться на вопросах пробоподготовки, так как от предварительной подготовки исследуемых образцов во многом зависит достоверность результатов анализа.

Пробу исследуемого продукта измельчали в лабораторной мельнице и просеивали через сито с отверстиями диаметром 1 мм. Параллельно проводили анализ ацетоновой и водной вытяжки. При приготовлении водного раствора ацетонового экстракта исследуемого продукта, навеску массой 10 г вносили в экстракционную колбу объемом 100 см3 с притертой пробкой. Туда же вносили 15 см3 ацетона. Встряхивали в аппарате для встряхивания жидкостей течение 20 минут. Отстаивали 10 минут. Шприцом или автоматической пипеткой отбирали 0,5 см3 надосадочного экстракта и переносили его в химический стакан или колбу с 40 см3 дистиллированной воды.

Контрольной пробой является раствор 0,5см3 ацетона в 40см 3 дистиллированной воды.
Для приготовления водной вытяжки к навеске измельченного продукта массой 10 г добавляли 50 см3 дистиллированной водой и в течение 20 минут встряхивали на аппарате для встряхивания жидкостей.

Приготовленные пробы анализировали с использованием прибора «БиоЛаТ».

Прибор представляет собой функционально законченный блок, состоящий из узла видеокамеры, электрического узла согласования, механического узла перемещения, планшетки с 20 стеклянными лунками, светодиодной подсветки, программы «AutoCiliata» (рис. 1).

Действие прибора основано на сравнении количества подвижных инфузорий в каждой лунке планшетки через установленные промежутки времени. Для подсчета подвижных организмов используется прием вычитания двух кадров. Через каждые 10 подсчетов на экране открывается форма промежуточного результата в виде графиков изменения количества инфузорий за время от начала экспозиции. По окончании экспозиции на экране выводится результат экспрессного опыта в виде таблицы окончательных оценок и графиков изменения количества инфузорий за все время экспозиции. Окончательная оценка (К) безопасности автоматически вычисляется на основании всех подсчетов в течение экспозиции в соответствии с критериями экспрессного режима биотеста:

80% < К1 < 100%- результат биотеста отрицательный
50% < K2 < 80% - результат биотеста необходимо уточнять
К3 < 50% - результат биотеста положительный
Разработка методики оценки токсичности пищевых продуктов находится на стадии сравнительных испытаний и проверки по результатам химических и физико–химических анализов на содержание токсичных веществ.


Рис. 1. Фотография прибора «БиоЛаТ-2»



Литература

Айвазова Л.Е., Гроздов А.О., Соколова С.А., Новосадова Т.Г., Трофимова М.Г. Метод биотестирования водной среды с использованием инфузорий // Методы биотестирования вод. Черноголовка. 1988. с.37–42.

Булдаков А.С. Пищевые добавки. Справочник. СПб.: «Ut ». 1996. 240 с.

ГОСТ Р 52337–2005. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения общей токсичности. М.: Изд-во стандартов, 2005

ГОСТ 13496.7-97 Зернофураж и комбикорма на его основе. Методы оценки токсичности. М.: Изд-во стандартов. 1998

Дедков Ю.М. Современные проблемы аналитической химии сточных вод.// Российский химический журнал.2002. т. XLVI. №4

Дубинин Н.П., Пашин Ю.В. Мутагенез и окружающая среда. М.:Наука. 1978. 130 с

Иванов А.С., Иванова Е.Г. Устройство для оценки качества продуктов живой и неживой природы // Патент №2122025. БИ №3. 1998.

Корте Ф., Бахадир М., Клайн В., Лай Я., Палар Г., Шойнер И. Экологическая химия. М.: Мир. 1997. 396 с.

Кудрин А.Н., Ананин В.В., Балабаньян В.Ю., Галушкина Л.Р., Дассайе Ч.Р., Акимов П.П. Система экспресс–методов интегральной оценки биологической активности индивидуальных веществ и комплексных препаратов на биологических объектах // Российский химический журнал. т.XLI. 1997. с.114–119.

Тихонов М.Н., Довгуша В.В., Кудрин И.Д. О необходимости разработки новой концепции в изучении факторов обитаемости // Гигиена и санитария . 1997. №4. с.34–37.

Tummala P.Reddy, Vaidyanatu K. Synergistic interaction of g-rays and some methal salts in chlorophyll mutation induction in rice // Mutat. Res.1978. Vol.52

***



The possibility of application of the automated biotechnical system

for the estimation of the food-stuff toxicity


T.N. Schetkina, I.N. Likov

Institute of Science, Kaluga State Pedagogical University, Kaluga


The article is devoted to the problem of assessment of food-stuff toxicity using the method of bioassay.

The authors of the article describe different variants of preparation of assays and the system of assessment of toxicity with the help of automated biotechnical system “Biolat-2”. Infusoria Paramecium caudatum and Tetrahymena pyriformis are used as the objects for testing.




Скачать.rar



Сайт создан при поддержке РОССИЙСКОГО ГУМАНИТАРНОГО НАУЧНОГО ФОНДА проект № 09-06-59610 а/Ц "Создание экологического Интернет-портала, как регионального компонента экологического образования"; № 10-06-59629 а/Ц"Создание региональной экологической Интернет-библиотеки"


© Авторы статей