CC BY
29
УДК 637.5:611.018 Ил. 4. Библ. 9
ГИСТОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ВЫЯВЛЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ БЕЛКОВ-АЛЛЕРГЕНОВ В МЯСНЫХ ПРОДУКТАХ
Пчелкина В.А., канд. техн. наук
ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова»
HISTOLOGICAL METHODS FOR DETECTION OF PLANT PROTEIN ALLERGENS IN MEAT PRODUCTS
Pchelkina, V.A.
The Gorbatov's All-Russian Meat Research Institute Ключевые слова:
растительные белки-аллергены, гистологический анализ, иммуногистохимия, морфометрия
Реферат.
Соевый и пшеничный белки широко распространены в мясной промышленности и являются аллергенами. Мы проводили гистологические исследования мясных продуктов для их выявления. Использовали стандартные красители гематоксилин и эозин. Исследования показали, что сходные технологические варианты разных белков имеют одинаковые микроструктурные характеристики. Структура и тинкториальные свойства соевого и пшеничного текстуратов совпадают. Частицы препарата альбумина имеют микроструктурные характеристики, аналогичные соевым изолированным белкам. Это влияет на однозначную трактовку результатов. Растительные белки окрашиваются эозином как мышечные, что затрудняет применение компьютерных систем анализа изображения для проведения морфометрии в автоматическом режиме. Необходимо разработать высокоспецифичный и чувствительный метод. При иммуногистохимиче-ском анализе окраске подвергается только выявляемый компонент. Это дает возможность широкого применения системы анализа изображения для проведения морфометрии. В России данный метод применяется только в ветеринарии и медицине и не используется для определения состава продуктов. Дальнейшая работа направлена на адаптацию и оптимизацию иммуногистохимического метода для выявления растительных белков-аллергенов в мясных продуктах.
В мясной промышленности в настоящее время используются различные растительные структурно-функциональные компоненты, в том числе белкового происхождения.
Растительные белки занимают важное место в мясной промышленности из-за их высоких функциональных свойств, положительного влияния на
Keywords:
plant protein allergens, histology and immunohistochemistry assay, morphometry
Summary.
Soy and wheat proteins widely spread in meat industry and confirmed as allergens. We applied histo-logical assay of meat products for its detection. We used standard stains as hematoxylin and eosin. According to various microstructural researches comparable technologically processed proteins were revealed to have similar microstructural characteristics. Structure and tinctorial properties of soy and wheat textured proteins are coincide. Albumin particles have similar microstructural characteristics to isolated soy proteins. This fact affects the reliability of data interpretation. Plant proteins are stained by eosin as muscle ones. Therefore, computer image analysis systems for morphometry in automatic mode possess not enough resolution capability. It is need to develop highly specific and sensitive method. Only detectable component is stained in im-munohistochemistry. Hence image analysis is suitable for morphometry assay. In Russia, immunohistochemi-cal method is widely used in veterinary and medicine but still not adjusted for product composition determination. Further work is focused on adaptation and optimization of immunohistochemistry assay in order to identification of plant protein allergens in meat products.
органолептические особенности и биологические характеристики мясного продукта [2]. Также немалое значение имеют экономические показатели при производстве таких комбинированных продуктов. Во всем мире, источниками растительного белка являются: 26% пшеница, 18% кукуруза, 15% рис, 15% соя и 26% другие растения. Наибольшее распространение в
производстве мясных продуктов получили соевые и пшеничные ингредиенты.
В практике при определении качества мясного продукта нередко возникает необходимость не только установления типа продукта, но и проведения идентификации реального состава и входящих в состав компонентов, в том числе и растительных. Целью подобной идентификации является определение и подтверждение подлинности конкретного вида и наименования товара, а также соответствия определенным требованиям или информации о нем, указанной на маркировке и (или) в сопроводительных документах. Использование растительных белков в составе мясных продуктов не всегда отражается производителем на этикетке или в сопроводительной документации.
Применение растительных белковых компонентов ограничено действующим законодательством не только в случаях недопущения фальсификации и обмана потребителя, но и с позиции возможного влияния на здоровье человека. Этой проблеме уделяется много внимания во всем мире. Основной риск рассматривается в выборе подходящих продуктов питания для людей, склонных к аллергическим реакциям.
По данным ВОЗ, в настоящее время около 40% населения в мире страдает разными аллергическими заболеваниями. Среди них от 2% до 7% взрослых людей и от 7,5% до 13% детей имеют пищевую аллергию. Известно, что проявления атопии, так называемый «аллергический марш», у генетически предрасположенных лиц начинаются, как правило, в раннем детстве с симптомов пищевой аллергии. Эти симптомы могут появиться со стороны желудочно-кишечного тракта в виде рвоты или диареи. Они могут реализоваться в коже (крапивница или атопический дерматит) и реже в верхних дыхательных путях (риноррея или астматический приступ). Самой тяжелой, потенциально опасной для жизни является анафилаксия - генерализованная аллергическая реакция с развитием сосудистого шока, нередко приводящая к смертельному исходу. К наиболее распространенным источникам пищевых аллергенов у детей относят коровье молоко, яйцо, рыбу, арахис, сою и пшеницу [1].
Рисунок 2. Пшеничный текстурат (об. х20)
- V чч : тяЯ* - ■ ■ ?
• <2ЧШ К**
I
г- I - и £ Д., ■
ш
ль
Рисунок 3. Изолят соевого белка (об. х20)
Рисунок 1. Соевый текстурат (об. х20)
Рисунок 4. Препарат «Альбумин» (об. х20)
Для защиты таких потребителей, во всем мире разрабатывают различные аналитические методы, которые могут обнаруживать компоненты, вызывающие аллергические реакции. К сожалению, определение аллергенов в пищевых продуктах является относительно сложным. Во-первых, потому что зачастую они присутствуют в небольших, или даже следовых
201Б | №1 ВСЕ О МЯСЕ
количествах. А во-вторых, структура растительных белковых ингредиентов может быть существенно модифицирована в производственных условиях.
Основные требования к маркировке пищевых продуктов, включены в законодательство ЕС, а также в Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 022/2-11 «Пищевая продукция в части ее маркировки». Список компонентов, употребление которых может вызвать аллергические реакции или противопоказано при отдельных видах заболеваний, включает в себя 15 наименований, среди которых есть злаки, содержащие глютен, и продукты их переработки, а также соя и продукты ее переработки. При этом данные компоненты должны указываться в составе пищевой продукции независимо от их количества.
В ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова» проведены комплексные исследования структурных особенностей растительных белковых компонентов, используемых в производстве мясных продуктов, изучены особенности изменения их микроструктуры в процессе технологической обработки и разработаны гистологические методы их идентификации в любых видах мясного сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов.
Соевые белковые компоненты, используемые в мясной промышленности, в зависимости от содержания белка, жира и углеводов подразделяют на соевую муку, соевый концентрат и соевый изолят. Кроме того, используют текстурированные соевые белки. При переработке питательная ценность и химическая структура белка сои не изменяется, а изменяется лишь физическая форма [3]. Выявление соевых белковых продуктов, дифференциация по технологическим вариантам и определение характеристик их качества могут осуществляться на базе разработанного ГОСТ 31474-2012 «Мясо и мясные продукты. Гистологический метод определения растительных белковых добавок».
В общем случае при проведении микроструктурных исследований мясных продуктов в соответствии с действующими стандартами применяют такие гистологические красители, как гематоксилин и эозин, позволяющие выявить основные тканевые и клеточные структурные особенности.
Однако гистологические исследования растительных белковых препаратов, используемых в мясной промышленности, показали, что сходные технологические варианты разных белков имеют близкие микроструктурные показатели идентификации, что затрудняет проведение анализа и трактовку полученных результатов. Так, например, структура и тин-кториальные свойства соевого и пшеничного тексту-ратов совпадают (рисунок 1, 2). Частицы некоторых вариантов препарата альбумина имеют микроструктурные характеристики, аналогичные соевым изолированным белкам (рисунок 3, 4).
Таким образом, использование традиционных гистологических методов для выявления таких белков не всегда может дать достоверную информацию
об их содержании в составе продукта. Ни один из специальных методов окрашивания белковых добавок растительного происхождения не обладает высокой специфичностью, поскольку они в значительной степени основаны на обнаружении полисаха-ридных структур растительных клеток [6]. Использование различных растительных белков в относительно небольших количествах в составе одного продукта может также осложнить оценку.
К тому же, окрашиваемость белковых препаратов как мышечных структур затрудняет применение широко используемых компьютерных анализаторов изображения. Наиболее сложное программное обеспечение позволяет производить «узнавание» различных анализируемых структур с учетом многофакторного анализа в автоматическом режиме [4]. Но для этого требуется максимальная контрастность изучаемых объектов и их дифференцированное окрашивание, так как все программы распознают структуры только по их цветовым характеристикам. Следовательно, использование таких программ для идентификации растительных белковых компонентов при окрашивании традиционными гистологическими методами невозможно [7, 8].
В связи с вышеизложенным возникла необходимость в разработке новых методов анализа. Одним из таких методов является иммуногистохимический [6]. В России данный метод применяется только в ветеринарии и медицине при патологоанатомических исследованиях и не используется для определения состава мясных продуктов и идентификации компонентов.
Иммуногистохимические методы являются высокоспецифичными и объединяют преимущества традиционных гистологических методов с чувствительностью иммунологических. Эти методы основаны на обработке гистологических срезов маркированными специфическими антителами к выявляемому веществу, которое в данной ситуации служит антигеном. При этом окраске подвергается только выявляемый компонент, а фоновое контрастирование среза можно проводить различными методами, что дает возможность широкого применения системы анализа изображения для более детального изучения гистологического препарата и проведения морфометрического анализа [9]. За рубежом иммуногистохимические методы стали очень популярны для обнаружения небольших количеств аллергенов в составе пищевых продуктов [6].
Таким образом, дальнейшая работа по совершенствованию гистологических методов будет направлена на разработку, адаптацию и оптимизацию имму-ногистохимического метода для определения состава мясных продуктов и выявления растительных компонентов, прежде всего белков-аллергенов.
КОНТАКТЫ:
Пчелкина Виктория Александровна
^+7 (495) 676-9231 а gistolab@vniimp.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Гервазиева В.Б. Пищевая аллергия и повышенная чувствительность к соевым белкам / В.Б. Гервазиева,
B.В. Сверановская // Медицинская Иммунология. - 2005. -Т.7. - №1. - С.15-20.
2. Лисицын, А.Б. Теория и практика переработки мяса /
A.Б. Лисицын, Н.Н. Липатов, Л.С. Кудряшов / под общей ред. академика РАСХН Лисицына А.Б. - М.: ВНИИМП. - 2004. - 378 с.
3. Меренкова С.П. Практические аспекты использования растительных белковых добавок в технологии мясных продуктов / С.П. Меренкова, Т.В. Савостина // Вестник ЮУрГУ. Серия «Пищевые и биотехнологии». - 2014. - Т.2. - №1. - С. 23-29.
4. Boutten B. Quantification of soy proteins by association of immunohistochemistry and video image analysis / B. Boutten,
C. Humbert, M. Chelbi, P. Durand, D. Peyraud // Food and Agricultural Immunology. - 1999. - Vol.11. - Р.51-59.
5. Heitmann J. Nachweis von Sojaprotein in erhitzten Fleischerzeugnissen mit einem indirekten Immunfluoreszenztest / J. Heitmann // Fleischwirtschaft. - 1987. - №67. - Р. 621-622.
6. Pospiech M. Immunohistochemical detection of soya protein - optimisation and verification of the method / M. Pospiech,
B. Tremlova, E. Rencova, Z. Randulova // Czech Journal of Food Sciences. - 2009. - №27. - Р. 11-19.
7. Pospiech M. Microscopic methods in food analysis / Pospiech M., Rezacova-Lukaskova Z., Tremlova B., Randulova Z., Bartl P. // Мaso international. - Brno. - 2011. - Vol. 1. - Р.27-34.
8. Randulova Z. Determination of soya protein in model meat products using image analysis / Randulova Z., Tremlova B., Rezacova-Lukaskova Z., Pospiech M., Straka I. // Czech Journal of Food Sciences. - 2011. - Vol. 29. - Is. 4. - Р. 318-321.
9. Tremlova B. Evaluation of histological methods for detection of plant ingredients in meat products with regard to the use of image analysis systems / B. Tremlova, P. Starha // In: 43. Arbeitstagung des Arbeitsgebietes Lebensmittelhygiene, Garmisch-Partenkirchen, Germany, 25.-25.09. 2001. - 2002. - Р. 838-842.
REFERENCES:
1. Gervazieva V.B. Pishchevaia allergiia i povyshennaia chuvstvitel'nost' k soevym belkam[Food allergy and hypersensitivity to soyprotein] / V.B. Gervazieva, V.V. Sveranovskaia // Meditsinskaya Immunologiya. - 2005. - Vol.7. - №1. - P.15-20.
2. Lisitsyn A.B. Teoriya i praktika pererabotki myasa [Theory and practice of meat processing] / A.B. Lisitsyn, N.N. Lipatov, L.S. Kudriashov. - M.: VNIIMP, 2004. - 378 p.
3. Merenkova S.P. Prakticheskie aspekty ispol'zovaniya rastitel'nykh belkovykh dobavok v tekhnologii myasnykh produktov [Practical aspects of using plant protein supplements in meat product technology] / S.P. Merenkova, T.V. Savostina // Bulletin of the South Ural State University Series «Food and Biotechnology». - 2014. - vol. 2. - № 1. - P. 23-29.
4. Boutten B. Quantification of soy proteins by association of immunohistochemistry and video image analysis / B. Boutten, C. Humbert, M. Chelbi, P. Durand, D. Peyraud // Food and Agricultural Immunology. - 1999. - Vol.11. - P.51-59.
5. Heitmann J. Nachweis von Sojaprotein in erhitzten Fleischerzeugnissen mit einem indirekten Immunfluoreszenztest / J. Heitmann // Fleischwirtschaft. - 1987. - №67. - P. 621-622.
6. Pospiech M. Immunohistochemical detection of soya protein - optimisation and verification of the method / M. Pospiech, B. Tremlova, E. Rencova, Z. Randulova // Czech Journal of Food Sciences. - 2009. - №27. - P. 11-19.
7. Pospiech M. Microscopic methods in food analysis / Pospiech M., Rezacova-Lukaskova Z., Tremlova B., Randulova Z., Bartl P. // Maso international. - Brno. - 2011. - Vol. 1. - P.27-34.
8. Randulova Z. Determination of soya protein in model meat products using image analysis / Randulova Z., Tremlova B., Rezacova-Lukaskova Z., Pospiech M., Straka I. // Czech Journal of Food Sciences. - 2011. - Vol. 29. - Is. 4. - P. 318-321.
9. Tremlova B. Evaluation of histological methods for detection of plant ingredients in meat products with regard to the use of image analysis systems / B. Tremlova, P. Starha // In: 43. Arbeitstagung des Arbeitsgebietes Lebensmittelhygiene, Garmisch-Partenkirchen, Germany, 25.-25.09. 2001. - 2002. - P. 838-842.
МЯСНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ РОССИИ (ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ, БУДУЩЕЕ)
В 2016 году ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова» выпустит книгу «МЯСНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ РОССИИ (ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ, БУДУЩЕЕ)». В книге рассмотрены все основные этапы становления и развития мясной отрасли в стране за весь период ее существования
(труд института под руководством Лисицына А.Б.). В книге отражены исторические аспекты переработки мяса в мире, даны показатели мясного производства в царской России.
Особое внимание уделено вопросам развития научно-технического прогресса в мясной промышленности, вопросам производства мяса и мясных продуктов в предвоенный период
(1917-1940 гг.), в годы Великой Отечественной войны. Приведены показатели по мясной отрасли народного хозяйства с 1946 по 1990 годы и в период 1991-2014 годы. Проанализированы основные направления развития мясной отрасли АПК до 2025 года.
2016 | №1 ВСЕ О МЯСЕ
