CC BY
18
DOI 10.31588/2413-4201-1883-246-2-122-127
УДК 619:615.661.718
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЛУЧЕННОЙ ПРОДУКЦИИ ПО
СОДЕРЖАНИЮ ХИНОНОВ
Курбангалеев Я.М.1 - к.б.н., вед.н.с., Вагин К.Н.1 - к.б.н., зав. лабораторией, Гайнутдинов Т.Р.1 - к.б.н., вед.н.с., Идрисов А.М.1 - к.вет.н., доцент, ст.н.с., Ишмухаметов К.Т.1 - к.б.н., ст.н.с., Мингалеев Д.Н.2 - д.вет.н., доцент, зав. кафедрой
1ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности» 2ФГБОУ ВО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины
имени Н.Э. Баумана»
Ключевые слова: радиационные технологии, РНГА-тест, хиноны, продукция растениеводства и животноводства, безопасность
Keywords: radiation technologies, RNGA test, quinones, crop and livestock products,
safety
По данным Международной организации по сельскому хозяйству и продовольствию (ФАО) ежегодно глобальная потеря продуктов питания составляет для зерна до 30 %, корнеплодов, плодов и овощей - 40-50 %, масличных культур, мяса и молочных продуктов - 20 % и рыбы - 35 %. Основные причины потерь связаны с поражением зерновых культур
насекомыми вредителями,
преждевременным прорастанием
корнеплодов, бактериальной порчей муки, мяса, рыбы и других продуктов питания при складском хранении. Внедрение радиационных технологий (РТ) с использованием ионизирующих излучений может стать надежным и экологически безопасным методом сохранения сельскохозяйственной продукции и сыграть важную роль в обеспечении продовольственной безопасности России.
Применение радиационных
технологий способствует уничтожению патогенной микрофлоры и вредных насекомых, увеличению сроков хранения и снижению потерь при хранении сельскохозяйственной продукции и сырья.
Советский Союз был одной из первых стран, в которой было разрешено облучение пищи. В 1958 году Министерство здравоохранения СССР дало разрешение на обработку
ионизирующим излучением картофеля и зерна [9]. Начиная с конца 1950-х гг., была регламентирована радиационная обработка картофеля, лука репчатого,
продовольственной пшеницы и муки, крупяных концентратов, сухофруктов, некоторых видов продуктов
животноводства и морепродуктов.
В связи с этим необходимо разработать оптимальные дозы облучения продуктов и кормов, которые обеспечили бы стерилизующий или другой биологический эффект, и в то же время не приводили к токсичности облучаемого продукта.
Исследования по изучению качества и сохранности продукции, подвергнутой лучевой обработке, показывают высокую эффективность этой технологии, касающейся
животноводческой и растениеводческой продукции [5, 6]. Между тем, иммунохимическими исследованиями было установлено, что в облученных продуктах в РНГА тесте обнаруживаются комплексы антигенной природы -хиноидные радиотоксины (хиноны) [7, 8].
Определение минимальных
количеств в облученных продуктах требует разработки высокочувствительных и специфичных методов, позволяющих определять незначительные количества хинонов на фоне других биологически
активных химических соединений [3, 7, 8].
Целью исследования стало -определение безопасности облученной продукции по содержанию в них хинонов.
Материал и методы
исследований. Для проведения исследований продукты растительного и животного происхождения подвергались гамма-облучению на установке
«Исследователь». Мощность поглощенной дозы при этом составила 0,764 Гр/сек. В продуктах в течение 2 месяцев после облучения с помощью реакции РНГА определяли содержание хинонов.
Стандартные хиноны получали по методике С.К. Мельниковой и В.А. Копылова [8] из растительного сырья путем облучения на гамма-установке «Исследователь» в дозе 0,8 кГр. В полученных этаноловых экстрактах определяли содержание хинонов по А.М. Кузину и др. [4].
Для сравнения результатов серологического метода на хиноны безопасность облученного мяса и зерна определяли по ее общей токсичности ГОСТ Р 52337-2011 на тест-объектах (Stylonychia муШш и белые мыши) и биологической полноценности путем скармливания крысятам-отъемышам
согласно росто-весовому методу ВАСХНИЛ на 1-10-е сутки после облучения в дозах, соответственно 20 и 25 кГр. По истечении 1 месяца с начала опытов проводили забор крови для морфологических и биохимических анализов, затем крыс умерщвляли методом мгновенной декапитации под легким наркозом.
Морфологический состав
периферической крови крысят изучали общепринятыми методами. В
стабилизированной гепарином крови определяли содержание эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, гемоглобина, процентное соотношение отдельных видов лейкоцитов, гематокрит, цветной показатель, СОЭ по общепринятым методикам. В сыворотке крови животных исследовали: общий белок
(рефрактометрически), кальций по Моизесу и Заку в модификации
А.Т. Усовича, фосфор по Бригсу в модификации В.Я. Юделовича, креатинин по методу Лаппера. Дифференциальный подсчет лейкоцитов и учет качественных изменений в морфологии крови проводили на окрашенных по Романовскому-Гимза мазках (И.П. Кондрахин и др., 2004).
Результат исследований.
Исследования по определению
оптимальных доз гамма-излучения для увеличения сроков хранения и снижению потерь при хранении
сельскохозяйственной продукции и сырья показали, что для защиты зерна от поражения вредными насекомыми необходимы дозы 0,3-0,7 кГр. В то же время для предупреждения прорастания картофеля достаточны 0,05 и 0,15 кГр, а лука - 0,05 и 0,1 кГр. Для деконтаминации мяса от неспорообразующей микрофлоры потребовались дозы гамма-излучения 10 кГр, от спорообразующих микробов -20 кГр, а для стерилизации зерна от плесневого гриба Aspergillus flavus -25 кГр.
В результате исследований с помощью РНГА-теста было установлено, что титры хинонов в облученных продуктах зависят от вида продукции, дозы облучения и сроков хранения продуктов после облучения.
При дозах, применяемых в радиационной биотехнологии по удлинению сроков хранения картофеля (0,05 и 0,15 кГр), титры хинонов колебались в пределах 1:8-1:74,7; лука (0,05-0,1 кГр) - от 1:10,7 до 1:85,8 в течение 3-30 суток после облучения. С повышением дозы до 1,0 кГр титры хинонов в картофеле и луке в первые 15 суток после облучения повышались на 1-2 разведения.
В зерне пшеницы и овса, облученных в дозах, оптимальных для защиты от поражения вредными насекомыми (0,3-0,7 кГр), этот показатель составлял 1:6,7-1:47,3 при 1:0,7-1:2 в контрольной продукции.
При гамма-облучении зерна в дозе 25 кГр для деконтаминации его от патогенных грибов титры хинонов в период 3-21 сутки после облучения,
колебались в пределах 1:21,3-1:53,3 с максимумами на 7-21 сутки при 1:0,7-1:2 в необлученном зерне.
Максимальные концентрации
хинонов в мясе (баранине и говядине), облученном в дозах 10 и 20 кГр для деконтаминации мяса от не спорообразующей и спорообразующей микрофлоры, были установлены на 7-14 сутки после облучения и составляли 1:6,71:26,7. При этом во внутренних органах (печень) уровни хинонов были выше на 1 -2 разведения, чем в мясе.
Уровень хинонов во всех указанных облученных продуктах был выше контроля в течение первых 45 суток после облучения и снижался до уровня контроля (1:0,7-1:3,2) на 60 сутки после облучения.
Поэтому для установления дозы облучения продукта необходимо было определить концентрацию хинонов в период наибольшего их содержания, т.е. в период от 7 до 15 суток после облучения.
Изучение общей токсичности мяса и зерна проводили на 1 -10-е сутки после облучения в дозах, соответственно 20 и 25 кГр на тест-объектах: Stylonychia муШш и белые мыши.
В результате исследований установлено, что выживаемость инфузорий Stylonychia муШш при воздействии водного раствора ацетонового экстракта мяса составила 96 %, а водного экстракта мяса 100 %. При исследовании овса, облученного в дозе 25 кГр, выживаемость инфузорий Stylonychia муШш составила, соответственно, 86 % и 93 %, при 100 % выживаемости в контролях. По использованному ГОСТу корма для продуктивных и непродуктивных животных, птиц и рыб; фуражное зерно и продукты его переработки считаются: нетоксичными при выживаемости стилонихий 70-100 %.
Отсутствие гибели, клинических и патологоанатомических изменений у белых мышей, получавших облученное мясо и зерно, а также высокая выживаемость инфузорий Stylonychia муШш при воздействии экстрактов обоих видов облученных продуктов
свидетельствовало об отсутствии общей
токсичности у облученных в указанных дозах продуктов.
Для оценки биологической полноценности продуктов использовали мясо (баранину) и зерно (овес), подвергнутые лучевой стерилизации в дозах, соответственно 20 и 25 кГр.
Облученное и контрольное (необлученное) мясо скармливали крысятам-отъемышам в виде сухого фарша, предварительно подвергнув варке, фаршировке и сушке. Мясо варили через 1 сутки после облучения. Промежуток времени от облучения мяса и зерна до их скармливания крысам составлял 1 -10 суток, т.к., по результатам предыдущих опытов, в последующие сроки содержание хинонов в облученных продуктах постепенно снижается.
Опыты по скармливанию мяса были проведены на 2 группах крысят-отъемышей по 6 голов в каждой со средней массой 42,0±3,0 г. 1-группа крыс -опытная - получала баранину, облученную в дозе 20 кГр, 2-группа - контрольная -получала необлученную баранину.
На протяжении всего опыта клиническое состояние опытных животных было хорошим и не отличалось от такового у контрольных аналогов. Крысята с аппетитом и полностью поедали исследуемое и контрольное мясо, были бодрыми, подвижными. Реакция на внешние раздражители была адекватной. Случаев интоксикации и расстройства пищеварения установлено не было. За период опытов гибели крысят в опытных и контрольной группах не отмечалось. Как свидетельствуют результаты опытов, крысята, получавшие облученную баранину, росли интенсивнее и к концу опыта имели массу тела на 4,6 % выше, чем контрольные аналоги. Однако, установленное в опыте отличие не имело достоверного характера.
По результатам оценки
биологической полноценности мяса, можно заключить, что 28-суточное ежедневное скармливание мяса, облученного в дозе 20 кГр за 1 -10 сутки до вскармливания, не вызывает каких-либо существенных изменений клинических,
гематологических и
патологоанатомических показателей
организма крысят, несмотря на то, что титры хинонов в РНГА в облученном мясе за этот период составляли 1:16-1:26,7; при 1:1,3-1:2 в контроле. В то же время было установлено недостоверное повышение интенсивности роста крысят опытной группы по сравнению с контролем на 4,6 %.
После завершения опытов по определению биологической
полноценности зерна, облученного в дозе 25 кГр, у крыс опытных и контрольных групп проводили забор крови для морфологических и биохимических анализов, затем их умерщвляли методом мгновенной декапитации под легким наркозом.
Проведенными исследованиями установлено, что уровни морфологических показателей периферической крови: содержание лейкоцитов, эритроцитов гемоглобина, гематокрит, скорость оседания эритроцитов у крыс опытной группы существенно не отличались от таковых у контрольных животных и находились в пределах физиологических норм.
Содержание эозинофилов, юных, палочкоядерных и сегментоядерных нейтрофилов у животных опытной группы также не отличались от соответствующих показателей крыс контрольной группы.
Разница в содержании общего белка, кальция, фосфора, креатинина у животных опытной и контрольной групп не превышала среднестатистических колебаний этих показателей по группам.
Определение массы и весовых коэффициентов (В.К.) внутренних органов крысят (печень, почки, селезенка, сердце, семенники и др.) показало, что весовые коэффициенты органов к массе тела опытной и контрольной групп не имели достоверных различий.
Результаты исследований
свидетельствуют о биологической полноценности и безвредности мяса, облученного в указанной дозе.
Оценка биологической
полноценности зерна (овес),
подвергнутого лучевой стерилизации в дозе 25 кГр, была проведена на 20 крысятах-отъемышах, разделенных на 2 группы по 10 голов в каждой по той же методике, что и испытание мяса. В опытах были получены, в основном, аналогичные результаты. В то же время наблюдались некоторые различия. За период опытов клиническое состояние опытных животных, которым скармливали облученное зерно, было хорошим и не отличалось от такового у контрольных аналогов. Крысята с аппетитом и полностью поедали исследуемое и контрольное зерно, были бодрыми, подвижными. Реакция на внешние раздражители была адекватной, за исключением 1 крысенка, который с 9 суток опыта был несколько угнетенным, малоподвижным, отставал в росте и на 14 сутки опыта пал. В итоге средняя живая масса крысят опытной группы, которым скармливали зерно, облученное за 1 -10 суток до скармливания, к концу опыта (28 сутки) была на 3,2 г (4,7 %) выше, а выживаемость на 10 % ниже, чем в контроле (Р>0,05).
Гематологические и
патологоанатомические исследования крысят-отъемышей опытной группы находились в пределах физиологических норм и не имели отличий от таковых в контрольной группе, за исключением 1 крысенка, у которого установлено незначительное снижение общего количества лейкоцитов в периферической крови и локальные точечные кровоизлияния в тонком отделе кишечника.
Весовые коэффициенты внутренних органов к массе тела крысят опытной группы, которым скармливали облученное зерно, (печень, почки, селезенка, сердце, семенники и др.) не имели достоверных различий от таковых в контроле.
Результаты опытов по
скармливанию мяса, облученного в дозе 20 кГр за 1-10 сутки до вскармливания, свидетельствуют о биологической полноценности и безвредности мяса, облученного в указанной дозе. Аналогичное скармливание зерна,
облученного в дозе 25 кГр за 1-10 сутки до скармливания, к концу опыта, привело к снижению выживаемости крысят по сравнению с контролем на 10 % (Р>0,05).
Заключение. На основании исследований, проведенных с помощью РНГА-теста установлено, что облучение продуктов сельского хозяйства в испытанных дозах (0,05-25,0 кГр) вызывает повышение в них концентрации хинонов в течение первых 45 суток после облучения. Наибольший уровень их содержания наблюдается на 7-15 сутки после облучения. При этом на концентрацию хинонов влияет вид продукции, доза облучения и срок после облучения.
Уровень хинонов во всех указанных облученных продуктах был выше контроля в течение первых 45 суток после облучения и снижался до уровня контроля (1:0,7-1:3,2) на 60 сутки после облучения.
Исследования показали, что дозы гамма-излучения для предотвращения прорастания корнеклубнеплодов находятся в пределах 0,1-0,15 кГр, для половой стерилизации или уничтожения вредных насекомых - 0,3-0,7 кГр, для деконтаминации мяса от
неспорообразующей микрофлоры - 10 кГр, спорообразующих микробов - 20 кГр, патогенных грибов - 25 кГр.
Определение концентрации
хинонов с помощью РНГА-теста позволяет контролировать содержание
радиоиндуцированных токсических
соединений для оценки безвредности облученных продуктов животноводства и растениеводства.
Диагностическим титром хинонов в облученных продуктах является 1:8. Титр в РНГА, равный 1:8, и выше при 1:0,7-1:2 в необлученном продукте указывает на факт проведения лучевой обработки его в течение 1-45 суток, а 3-5-кратное превышение диагностического титра хинонов (1:32-1:128) свидетельствует о том, что продукт подвергнут гамма-облучению в дозах выше 7-10 кГр за 7-20 сут до исследования. Продукты с титром хинонов выше 1:32 перед употреблением должны быть выдержаны не менее 45
суток или использованы в пищу только после термической обработки.
Повышения общей токсичности кормов (зерна и мяса) на тест-объектах: стилонихиях, на мышах по ГОСТ Р 523372011 при изученных нами дозах, вплоть до 25 кГр не было обнаружено. Однако, при изучении биологической полноценности зерна, облученного в дозе 25 кГр, установлено, что средняя живая масса крысят опытной группы к концу опыта была на 3,2 г (4,7 %) выше, а выживаемость на 10% ниже, чем в контроле (Р>0,05). Снижение
выживаемости крысят, по-видимому, связано с более высоким содержанием токсических продуктов радиолиза в зерне в данный период после облучения по сравнению с мясом, облученным в дозе 20 кГр. Титры радиотоксинов в зерне в период 2-21 сутки после облучения в дозе 25 кГр колебались в пределах 1:21,3-1:53,3 с максимумами на 7-21 сутки при 1:0,7-1:2 в необлученном зерне. Кроме того, в соответствии с методическими
рекомендациями, мясо скармливали в вареном виде, а зерно - в натуральном.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Беленький, Н.Г. Методические рекомендации по биологической оценке продуктов питания / Н.Г. Беленький, В.Я. Шаблий, А.Д. Игнатьев [и др.]. - М.: ВАСХНИЛ, 1973. - 35 а
2. ГОСТ Р 52337-2011. Корма, комбикорма, комбикормовон сырье. Издание официальное. Стандартинформ. -Москва, 2011. - 18 с.
3. Копылов, В.А. Механизм образования и идентификация токсических веществ хиноидной природы, образующихся в облученном организме / В.А. Копылов // Радиотоксины. - М.: Изд. Атомиздат, 1966. - С. 18-28.
4. Кузин, А.М. Количественные закономерности образования хинонов в гамма-облученной растительной ткани / А.М. Кузин, Н. Норбаев // Докл. АН СССР. - 1965. - Т. 164. - Вып. 6. - С. 1409-1412.
5. Кузин, А.М. Проблема радиотоксинов / А.М. Кузин // Современные проблемы радиобиологии. -М.: Изд. «Атомиздат», 1975. - С. 191-218.
6. Курбангалеев, Я.М. Сохранность и безопасность кормов, подвергнутых радиационной обработке / Я.М. Курбангалеев, Г.В. Конюхов, Р.Н. Низамов, Э.И. Семенов, Р.М. Потехина // Актуальные проблемы ветеринарной медицины: Матер. НПК, посвященной 90-летию со дня рождения профессора В.А. Киршина (5-6 апреля). -Казань: ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ», 2018. - С. 72-76.
7. Курбангалеев, Я.М., Использование радиационных технологий для удлинения сроков хранения продуктов и кормов / Я.М. Курбангалеев,
Р.Н. Низамов, Г.В. Конюхов, Н.Б. Тарасова, Р.Р. Гайзатуллин, Р.М.Асланов // Ветеринарный врач. -2016. - № 3. - С. 9-14.
8. Мельникова, С.К. Влияние растительных радиотоксинов на животный организм / С.К. Мельникова, В.А. Копылов // Радиотоксины. - М.: Изд. «Атомиздат»,
1966. - С. 86-91.
9. Метлицкий, Л.В. Радиационная обработка пищевых продуктов / Л.В. Метлицкий, В.И. Рогачев, В.Г. Хрущев. - М.: Изд. «Экономика»,
1967. - 160 с.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЛУЧЕННОЙ ПРОДУКЦИИ ПО СОДЕРЖАНИЮ
ХИНОНОВ
Курбангалеев Я.М., Вагин К.Н., Гайнутдинов Т.Р., Идрисов А.М., Ишмухаметов К.Т.,
Мингалеев Д.Н.
Резюме
Результаты исследования, проведенного с использованием иммунохимической системы тестирования (реакция непрямой гемаглютинации), показывают, что применение радиационного воздействия на сельскохозяйственное сырье и продукты в дозах, необходимых для продления срока их хранения, предотвращения гниения и прорастания или для обеззараживания комбикорма от естественной микрофлоры и насекомых; приводит к увеличению содержания в них радиотоксинов с максимумом на 7-15 сутки. Кроме того, следы радиотоксинов в реакции непрямой гемагглютинации зависят от типа продукта, дозы облучения и времени хранения продукта после лучевой обработки.
DETERMINATION OF THE SAFETY OF IRRADIATED PRODUCTS BY THE
CONTENT OF QUINONES
Kurbangaleev Ya.M., Vagin K.N., Gaynutdinov T.R., Idrisov A.M., Ishmuhametov K.T.,
Mingaleev D.N.
Summary
The result of research, conducted using our immuno-chemical testing system (Reaction of Indirect Hemaglutination) shows that application of radiation exposure to farming and agro products in dosages needed for prolongation of their storage lifetime, for prevention of rotting and germination or for decontamination of feed-stuff from natural microflora and insects; leads to increase in radiotoxins contents thereof with maximums reached on 7-15 days. Besides, traces of radiotoxins in reaction of indirect hemaglutination depend on type of product, radiation dosage and time of product storage after radiation treatment.
