CC BY
79
УДК 636.4.084.633.34.591.1
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ОБЫЧНОЙ И ГЕННОМОДИФИЦИРОВАННОЙ СОИ
С. Г. ЗИНОВЬЕВ, С. А. МАНЮНЕНКО
Институт свиноводства и агропромышленного производства НААН, г. Полтава, Украина, 36013
Д. А. БИНДЮГ
Полтавская государственная аграрная академия, г. Полтава, Украина, 36003
(Поступила в редакцию 03.09.2018)
Проблема кормового белка в свиноводстве постоянно находится в поле зрения ученых, поскольку, как известно, растительные корма не могут обеспечить организм свиньи необходимым его количеством по причине низкого уровня: на 1 к. ед. зерновых кормов, как основных составляющих рациона свиней, в среднем приходится 90-100 г переваримого протеина. Несбалансированность рационов по белку приводит к неэффективному использованию кормов, росту себестоимости свинины. В сравнительном аспекте изучен химический состав бобов генетически модифицированной и обычной сои, а также количество в них фитоэстрогенов (изофлавонов). Установлена тенденция к уменьшению в бобах ГМ-сои содержания протеина, жира, клетчатки и фосфора в пределах 2,81-12,26 %. В ГМ-сое выявлено достоверно меньше дайдзина, дайдзеина, ацетилдайдзина, глицитина, малонилглицитина, и больше генистина и малонилгенистина. Общее количество изофлавонов было выше по сравнению с контролем на 8,5 % (р < 0,0001), что может негативно влиять на статус здоровья животных, в частности на функцию регенеративных органов свиней.
Ключевые слова: соя, ГМО, изофлавоны, фитоэстрогены, химический состав.
The problem offeed protein in pig breeding is constantly in the field of view of scientists, because, as you know, vegetable feed cannot provide the body of the pig with necessary quantity due to the low level: there is an average of90-100 g of digestible protein per 1 fodder unit of grain feed, as the main components of the diet ofpigs. The imbalance of diets according to protein leads to inefficient use offeed, an increase in the cost of pork. In a comparative aspect, we have studied the chemical composition of beans of genetically modified and ordinary soybeans, as well as the number of phytoestrogens (isoflavones) in them. We have established a tendency to a decrease in the content ofprotein, fat, fiber and phosphorus in the limits of 2.81 - 12.26% in beans of GM-soybeans. In GM-soy, reliably less daidzin, daidzein, acetyldaidzin, glycitin, malonylglycitin, and more genistin and malonilgenistin were detected. The total number of isoflavones was higher compared with the control by 8.5% (p <0.0001), which can adversely affect the health status of animals, in particular, the function of the regenerative organs ofpigs.
Key words: soybean, GMO, isoflavones, phytoestrogens, chemical composition.
Введение
В качестве белкового корма растительного происхождения широко используется в животноводстве соя. Белок соевых бобов и продуктов их переработки по качеству, то есть аминокислотному составу, наиболее соответствует белку животного происхождения, и по индексу полноценности протеина он является лидером - 89,7 %. По данным научных исследований семена сои содержат 38-42 % белка, 18-24 % жира и 30 % углеводов [1]. Однако использование новых сортов, в частности генетически реконструированных, обязывает серьезно относиться к результатам их применения в кормлении свиней дабы не навредить их здоровью и соответственно здоровью людей, поскольку химический состав ГМ-сои на сегодня изучен недостаточно.
В последнее время в животноводстве, и частности в свиноводстве, довольно часто стали использоваться растительные корма, полученные благодаря селекции по определенному признаку, а также генетически модифицированные, которые чрезвычайно высокотехнологичные и урожайные. Сейчас на рынке кормов появилась и занимает лидирующее место среди высокобелковых кормовых растений генетически модифицированная соя (ГМ-соя), которая устойчива к гербициду раундап. По предварительным научным данным, скармливание свиньям экструдированной полно жировой ГМ-сои и продуктов ее переработки (жмых и шрот) в количестве 10-20 % питательности рациона по сырому протеину, негативно не влияет на конверсию корма и интенсивность роста животных [ 10]. Однако есть отдельные исследования, которые указывают на наличие определенных рисков при длительном скармливании свиньям ГМ-сои: наблюдается дистрофия почек, печени и надпочечников, что приводит к уменьшению адаптационной способности их организма [5]. Поэтому, учитывая вышесказанное, необходимо взвешенно подходить к применению генетически -модифицированных кормов, особенно для маточного поголовья, с учетом возможности проявления их пролонгированного отрицательного действия на показатели воспроизводительной способности. Исследованиями, проведенными в Институте свиноводства и АПП НААН, установлено, что применение ГМ-сои в рационах свиней в течение
2 поколений отрицательно отразилось на многоплодии и сохранности поросят в подсосный период [3]. Также установлена задержка развития внутренних органов [4]. Гипотетически, это могло быть связано с химическим составом обычной и ГМ-сои, в связи с чем было проведено сравнительное исследование химического состава обычной и генетически модифицированной сои.
Целью работы было сравнительное изучение химического состава обычной и ГМ-сои.
Основная часть
Определение наличия генетически модифицированных конструкций в образцах сои проводилось в лаборатории генетики, а их химический состав - в лаборатории зоотехнического анализа Института свиноводства и агропромышленного производства НААН Украины. Определение содержания изо-флавонов в образцах сои проводили в Институте стоматологии АМН Украины.
Определение наличия генетически модифицированных конструкций в сое проводились в соответствии с действующими нормативными документами на методы исследований: ДСТУ ISO 21569.2008, ДСТУ ISO 21570:2008, ДСТУ ISO 21571.2008.
Химический состав сои определялся в соответствии с действующими нормативными документами: ГОСТ 13586.5-93, ГОСТ 13496.14-87, ГОСТ 13496.2-91, ГОСТ 29033-91, ГОСТ 13496.4-93, ГОСТ 26570-95, ГОСТ 26657-97.
Содержание изофлавонов в сое определяли с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии с использованием хроматографической системы Shimadzu (Япония) [6, 12].
Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программ Microsoft Exel 2010 и Statistica 12.0. Рассчитывались такие показатели описательной статистики, как среднее и его ошибка (X±Sx), доверительный интервал (95 % ДИ), стандартное отклонение (S) и коэффициент вариации (Cv) по выборке. Достоверность разницы (р) рассчитывали, используя дисперсионный анализ (ANOVA) [14].
В результате зоохимического анализа образцов сои существенных различий по основным питательным веществам не установлено (табл. 1). Однако просматривается тенденция уменьшения в бобах ГМО сои протеина, жира, клетчатки и фосфора в пределах 2,81-12,26 %, тогда как количество кальция было больше по сравнению с генетически не модифицированной нативной соей на 7,68 %. Однако, это может быть связано не только с генетической модификацией бобов сои, но и с изменением процесса формирования семян в течение вегетационного периода и накопления определенных питательных веществ при использовании препарата, подавляющего в полевых условиях развитие сорняков.
Таблица 1. Химический состав генетически модифицированной и не модифицированной нативной сои, %
Показатели Соя без ГМО n=7 Соя ГМО n=5 ±% р
Протеин 35,71±1,550 33,23±2,528 -6,94 0,32
Cv 9,710 20,125
Жир 22,14±0,893 21,11±0,636 -4,65 0,64
Cv 9,018 7,974
Клетчатка 8,91±1,090 8,66±0,593 -2,81 0,73
Cv 27,356 18,127
Кальций 0,39±0,021 0,42±0,022 +7,68 0,15
Cv 11,968 13,777
Фосфор 1,17±0,077 1,05±0,129 -12,26 0,08
Cv 14,691 32,647
Также, по-видимому, химический состав зерна сои в большой мере может зависеть от плодородия почвы на которой она произрастает, количества и качества внесенных удобрений при ее выращивании и даже погодных условий в период вегетации. Есть данные которые указывают на то, что при неблагоприятных погодных условиях на малоплодородных почвах количество протеина в сое может быть в пределах 20 % [9]. Однако очевидно одно, что при выращивании ГМ-сои нарушается, хотя и незначительно, соотношение в бобах основных макроэлементов (Фосфор:Кальций) и составляет 2,5:1, тогда как в контроле - 3:1. Несмотря на это, однозначно утверждать о превосходстве по этому показателю обычной нативной над генетически модифицированной соей нецелесообразно, хотя фосфор, как известно, является одним из дорогостоящих элементов питания для растений и эффективность его использования имеет большое экономическое и экологическое значение.
Обобщая результаты сравнительного химического анализа ГМ сои и без ГМО, существенных различий не установлено, что не скажешь о количестве в сое изофлавонов (табл. 2). Данные таблицы указывают на то, что в исследованных образцах сои самое высокое содержание различных форм дайдзина, и генистина. В совокупности в зерне обычной сои (без ГМО) их было 85,86 % от общего их
количества, тогда как образцах ГМ сои - 93,67 %, что больше предыдущего показателя на 7,81 %. Несмотря на некоторое различие по содержанию основных изофлавонов в контрольных и опытных образцах сои, количество их было в пределах нормы. Однако следует заметить, что количество отдельных компонентов изофлавонов бобов сои существенно различалось в зависимости от наличия в ней генетических модификаций.
Таблица 2. Содержание изофлавонов в образцах сои (в мг/г сырого образца)
Изофлавоны Соя без ГМО (контроль) п=4 Соя ГМО (опыт) п=4 ±% по сравнению с контролем р
Дайдзин 0,586±0,0006 0,436±0,0064 -34,4 0,00001
СУ 0,197 2,913
Глицитин 0,166±0,0003 0,062±0,0023 -167,7 0,00001
Су 0,348 7,449
Генистин 0,360±0,0009 0,595±0,0020 +65,3 0,00001
Су 0,481 0,679
Малонилдайдзин 0,330±0,0017 0,322±0,0049 +0,6 0,153
Су 1,049 3,052
Малонилглицитин 0,065±0,0003 0,035±0,0003 -85,7 0,00001
Су 0,895 1,673
Ацетилдайдзин 0,028±0,0003 0,014±0,0003 -100 0,00001
Су 2,099 4,276
Малонилгенистин 0,245±0,0020 0,489±0,0009 +99,6 0,00001
Су 1,652 0,354
Дайдзеин 0,011±0,0003 0,009±0,0003 -22,2 0,003
Су 5,498 6,792
Глицитеин +ацетилглицитин* 0,029±0,0049 0,031±0,0003 +6,8 0,698
Су 34,438 1,892
Ацетилгенистин 0,009±0,0003 0,009±0,0006 0 0,468
Су 6,792 12,830
Генистеин 0,006±0,0006 0,006±0,0003 0 0,468
Су 19,245 10,497
Сумма дайдзин 0,954±0,002 0,779±0,012 -18,3 0,0001
Сумма глицитин 0,259±0,005 0,127±0,003 -50,9 0,0001
Сумма генистин 0,619±0,003 1,098±0,003 +43,6 0,0001
Сумма изофлавонов 1,832±0,0110 2,003±0,0167 +8,5 0,0001
* - пики данных изофлавонов на хроматограммах совпадали.
Так, сумма различных форм дайдзина и глицитина в генетически модифицированной сое соответственно, по сравнению с контролем, была меньше на 18,3 % (р < 0,0001) и 50,9 % (р < 0,0001), тогда как количество генистина было существенно больше в 1 г сырого образца сои на 0,479 мг, или на (43,6 %) (р < 0,0001). В целом же сумма трех указанных изофлавонов ГМО сои достоверно превосходила такую, которая была в обычной сое на 8,5 % и составляла 2,003 мг/г (против 1,832 мг/г) (р < 0,0001). Существенно также ГМ соя отличалась от обычной нативной сои по наличию в ней таких изофлавонов, как генистин (+65,3 %), малонилглицитин (-85,7 %), ацетилдайдзин (-100 %) и мало-нилгенистин (+99,6 %).
Изменения определенных групп изофлавонов в генетически модифицированных бобах сои, по всей видимости, могут отрицательно воздействовать на функциональные возможности эндокринной системы, в частности подавлять работу щитовидной железы, репродуктивных органов свиноматок и хряков, изменять гормональный статус животных, что в определенной степени подтверждается нашими исследованиями [3, 4] и экспериментами других ученых. Изофлавоны, как известно, являются довольно противоречивыми соединениями, поскольку они не только имеют негативное влияние на отдельные органы и системы организма животных, но и способствуют укреплению сердечно -сосудистой системы, поддерживая необходимый уровень липопротеинов в крови, а также препятствуют разрушению костной ткани в процессе старения [2, 8, 13].
Согласно данным литературы [7], по эстрогенной активности изофлавоны располагаются в ряд: дайдзеин ^ генистеин ^ биоханин А ^ формононетин. В другом источнике [8] указывается, что наиболее активными изофлавонами являются эквол и генистеин, а также продукт микробного метаболизма лигнанов в кишечнике - энтеролактон.
Таким образом, полученные данные позволяют объяснить негативное влияние ГМ -сои на воспроизводительную функцию свиней, поскольку в обычной нативной сое суммарное содержание наибо-
лее активных изофлавонов дайдзина и генистина 1,573 мг/г, тогда как в модифицированной -1,877 мг/г, или на 16,2 % больше.
В то же время однозначно утверждать, что повышенное содержание изофлавонов непосредственно связано с наличием в сое генетических модификаций наверно будет преждевременным, поскольку наличие фитоэстрогенов может также зависеть, на наш взгляд, от повышенной ее урожайности, которая обеспечивается передовой технологией выращивания [11]. Заключение
Установлено, что нативная и генетически модифицированная соя по химическому составу существенно не отличается. В то же время просматривается изменения количества в ней изофлавонов, что может негативно влиять на статус здоровья животных. Так, в модифицированной сое выявлено достоверно меньше дайдзина, дайдзеина, ацетилдайдзина, глицитина, малонилглицитина, и больше ге-нистина и малонилгенистина. Общее количество изофлавонов было выше по сравнению с контролем на 8,5 % у образцах ГМ сои (р < 0,0001). ЛИТЕРАТУРА
1. Бабич, А. О. Проблема бшка i вирощування зернобобових на корм / А. О. Бабич - К.:Урожай,1993. -152 с.
2. Барабой, В. А. Изофлавоны сои: биологическая активность и применение / В. А. Барабой // Бютехнолопя. - Т. 2. -№3. - 2009.
3. Зиновьев, С. Г. Влияние использования ГМ-сои в рационах на биохимический статус крови и воспроизводительные качества свиней / С. Г. Зиновьев, А. А. Биндюг // Биотехнология - от науки к практике: всероссийская конференция с международным участием (посвященная памяти профессора Наили Ахняфовны Киреевой). Том 1. - 23-26 сентября 2014 г.
- Полтава, 2014. - С. 118-123.
4. Зшов'ев, С. Г. Стан внутршшх оргатв та яюсть продукпв забою за умов наявносл у рацюш генетично-модифiкованоï ом / С. Г. Зшов'ев, О. А.Бшдюг, С. О. Семенов // Свинарство. - Вип. 68. - 2016. - С. 99-108.
5. Морфофункцюнальш змши печшки, нирок та наднирниюв експериментальних тварин при довготривалому згодову-ванш раундапостшюм генетично модифiкованоï œï / Я. М. Кулик [та ш] // Вюник морфологи. - 2014. - №1. - Т.20 - С. 149
- 153.
6. Левицкий, А. П. Экстракция полифенолов из листьев винограда / А. П. Левицкий, И. В. Ходаков, Е. С. Райцева // Харчова наука i технолопя. - 2012. - Т. 20. - № 3. - С. 36-37.
7. Малик, О. Г. Спектральна кшьюсна та яюсна характеристика iзофлавонiв конюшини червоноï / О. Г.Малик, О. Р.Длябога, M. 1.Лунь // Тези доповвдей 5 Укр. бiохiм. зЧзду, ч. II. — Кив, 1987. — С. 76-77.
8. Марголина, А. Правда и вымысел о фитоэстрогенах / А. Марголина // Наука и жизнь. -2008. - №5. - Режим доступа: https://www.nkj .ru/archive/articles/13952/.
9. Петибская, В. С. Соя: химический состав и использование / Под редакцией академика РАН, д-ра с.-х. наук
B. М. Лукомца. - Майкоп, 2012. - 432 с.
10. Интенсившсть росту та вiдтворюваль на здатшсть свиней за умов споживання ГМ -œï / С. О. Семенов, О. А. Бшдюг,
C. Г. Зшов'ев [та ш] // Свинарство. - 2014. - №64. - С.143 - 152.
11. Ходаков, И. В. Сортовые особенности сои украинской селекции по содержанию полифенолов в листьях / И. В. Ходаков, О. А. Макаренко, А. П. Левицкий, В. И. Сичкарь // Физиология растений и генетика. - 2014. - Т. 46, № 1. -С. 27-36. - Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/FBKR_2014_45_1_5.
12. Ходаков, И. В. Способ идентификации полифенолов в растительных экстрактах при помощи ВЭЖХ. Определение состава изофлавонов сои / И. В. Ходаков // Методы и объекты химического анализа. - 2013. - Т. 8. - № 3. - С. 132-142.
13. Caceres, S. The Effects of Isoflavones on Androgens and Glucocorticoids During Puberty on Male Wistar Rats / S Ca-ceres, G.Silvan, L. Martinez-Fernandez, M. Illera, P. Millan, B. Monsalve, L. Pena, and Illera, J. // Reprod Dom Anim, 2014. - 49: 611-617. doi:10.1111/rda. 12335
14. Stanton, A. Glantz Primer of biostatistics: sixth edition. McGraw-Hill Professional, 2005. - 520 p.
