CC BY
12УДК 577.123.2-577.152.3
Токсикологические исследования
на альтернативных моделях вытяжек из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, используемых в СВЧ-печи
Г.Т. Айдинов, А.В. Истомин, Б.С. Симилейская, И.В.Морылев
ФБУН ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана Роспотребнадзора, г Москва
ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Ростовской области», г Ростов-
на-Дону
В'
;
I данной работе представлены результаты исследований влияния микроволн бытовых 'СВЧ-печей на миграцию металлов из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, в дистиллированную воду и реакцию альтернативных токсикологических моделей (сперматозоиды крупного рогатого скота и биолюминесцентные бактерии «Эколюм»). Установлено, что использованные альтернативные модели не вполне ин-
формативны при проведении токсикологической оценки материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, и необходим поиск адекватных альтернативных токсикологических моделей.
Ключевые слова: альтернативные токсикологические модели, микроволны, СВЧ-печь, сперматозоиды крупного рогатого скота, биолюминесцентные бактерии «Эколюм».
Введение. В связи с необходимостью обеспечения продовольственной безопасности населения путем своевременного прогнозирования, выявления и предотвращения внутренних и внешних угроз продовольственной безопасности, совершенствование системы организации контроля безопасности пищевых продуктов, включая создание современной технической и методической базы, является важнейшей задачей [1, 2].
В последние годы все большее распространение получают бытовые микроволновые печи, при этом в литературе отсутствуют данные о влиянии микроволн на миграцию токсических веществ из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами.
Материалы и методы исследования. Для решения вышеуказанной задачи наиболее приемлемыми являются альтернативные токсикологические методы, которые могут резко сократить затраты, сроки токсикологических опытов и в то же время позволяют дать интегральную оценку токсичности исследуемых объектов [3].
В учреждениях Роспотребнадзора в настоящее время чаще всего применяются два альтернативных токсикологических метода:
- с использованием сперматозоидов крупного рогатого скота;
- с использованием биолюминесцентных бактерий.
В нашей работе предпринята попытка оценить эффективность применяемых альтернативных токсикологических методов для оценки токсичности водных вытяжек из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами (полипропилен, полистирол, силикон, полиэтилентерефталат, целлюлоза и керамика). Для решения поставленных задач при изучении цито-токсического действия в эксперименте осознанно отклонились от условий пробоподготовки, описанных
в утвержденных методиках (МУ 1.1.037-95 «Биотестирование продукции из полимерных и других материалов», МР 01.018-07 «Методика определения токсичности химических веществ, полимеров, материалов и изделий с помощью биотеста «Эколюм»). Были изменены соотношение массы образца к объему модельной среды, время экспозиции, условия термостатирования, так как в наших исследованиях приоритетным было соблюдение реальных условий эксплуатации. Применяемые режимы приготовления водных вытяжек из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, были подобраны в соответствии с действующей нормативно-методической документацией [4,5] и представлены в таблице 1. Дальнейшее исследование водных вытяжек осуществлялось в соответствии с утвержденными методиками: МУ 1.1.037-95 и МР 01.018-07.
Результаты и обсуждение. Сравнительный анализ значений средневзвешенного времени подвижности сперматозоидов крупного рогатого скота для вытяжек из образцов, подвергавшихся и не подвергавшихся воздействию микроволн, выявил незначительное снижение подвижности спермиев в 54,5% исследований в вытяжках, подвергавшихся влиянию микроволн.
Отмечено превышение нормативных значений (выше 120,0%) для двух керамических образцов. Полученные результаты не имели четкой зависимости от санитарно-химических показателей изученных образцов. В работе также не выявлено четкой зависимости изменения индекса токсичности от влияния микроволн на миграцию химических веществ из исследуемых образцов в воду.
Отмечена тенденция снижения подвижности сперматозоидов крупного рогатого скота в опытных вытяжках (Й = 98,6%) по сравнению с контрольными вытяжками (К = 103,3%), однако данное отклонение
Токсикологический вестник м. 1 (118)
Таблица 1
Режимы тепловой обработки для изучения изделий различного назначения
Назначение исследуемых изделий При изучении традиционной тепловой обработки При изучении микроволновой обработки Время выдержки образцов в модельной среде при комнатной температуре
температура модельной среды примечание мощность СВЧ-печи время работы СВЧ-печи
Разогрев готовых блюд (чашки, пластмассовые контейнеры) 80 °С - Полная мощность (800 Вт) 5 минут Время контакта пищевого продукта с изделием Экспозиция при исследовании
до 10 мин 2 часа
До 2-х часов 1 сутки
до 48 часов 3 суток
более 48 часов 10 суток
Приготовление блюд из сырых ингредиентов (рукава для выпечки, формы для выпечки, керамическая посуда) Кипящий раствор Кипятить в течение часа Средняя мощность (550-600 Вт) 40 минут 3 суток
Полипропилен Полистирол Полиэтилентерефталат
■ тест-объект: семя КРС тест-объект: люминесцентные бактерии "Эколюм"
*-результаты исследований на тест-системе «Эколюм» рассчитаны по формуле Т= (1опыт/1котроль)*100%
Рис. 1. Результаты индексов токсичности, полученные с использованием в качестве тест-систем семени КРС и люминесцентных бактерий «Эколюм»*
укладывается в погрешность методики и не позволяет оценить влияние микроволн на состояние водных вытяжек.
Анализ полученных значений интенсивности свечения биолюминесцентных бактерий для каждой ис-
следованной вытяжки позволяет сделать заключение об усилении биолюминесценции в вытяжках из всех видов полимерных материалов (в 85% исследований). В вытяжках из керамических материалов, наоборот, в 66,7% исследований произошло снижение
Таблица 2
Данные о суммах отношений фактических концентраций веществ к их ДКМ по различным группам и результаты индексов токсичности разных тест-систем*
Токсикологический вестник (118)
Продолжение таблицы 2
Целлюлоза Керамика
образец № 1 образец № 2 образец № 1 образец № 2 образец № 3 образец № 4 образец № 5 образец № 6
трГль опьп троть опьп конроль опьп контроль опьп контроль опьп контроль опьп контроль опыт контроль опыт
Сумма отношений концентрации веществ к их ДКМ в группе 1 0,15 0,22 1,08 1,30 0,20 0,16 0,00 0,37 0,77 0,89 0,83 5
Сумма отношений концентрации веществ к их ДКМ в группе 2 0,17 0,06 0,07 •
Сумма отношений концентрации веществ к их ДКМ в группе 3 0,01 0,01 0,01 0,25 0,06 0,05 0,01 0,01 0,01 "1
Сумма отношений концентрации веществ к их ДКМ в группе 4 0,15 0,23 1,26 1,37 0,20 0,41 0,13 0,42 0,78 0,89 0,83 0*
Сумма отношений концентрации веществ к их ДКМ в группе 5 5,14 8,61 32,08 62,63 0,20 0,16 0,00 0,37 0,77 0,89 1,27 1,39
Сумма отношений концентрации веществ к их ДКМ в группе 6 5,14 8,61 32,26 62,71 0,20 0,41 0,13 0,42 0,78 0,89 1,27 1,40
Индекс токсичности семя КРС 94,63 96,11 88,21 80,56 109,12 112,56 106,77 123,64 112,07 128,8 112,01 103,28 112,21 104,65 87,21 78,42
Индекс токсичности «Эколюм» -22,8 -27,8 -67,3 -80,6 -2,9 -47,6 -9,7 -68,6 6,5 47,8 16,5 -15,4 22,9 43,7 17,0 -Н1
*группа 1 - металлы 2-го класса опасности, лимитирующий показатель - санитарно-токсикологический - алюминий, кадмий, кобальт, свинец, барий, бор;
группа 2 - металлы 3-го класса опасности, лимитирующий показатель - органолептический - железо, марганец, кобальт;
группа 3 - металлы 3-го класса опасности, лимитирующий показатель - санитарно-токсикологический - никель, хром, цинк, олово;
группа 4 - все металлы, вне зависимости от их класса опасности и лимитирующего показателя; группа 5 - металлы 2-го класса опасности, лимитирующий показатель - санитарно-токсикологический - алюминий, кадмий, кобальт, свинец, барий, бор. ДКМ свинца и кадмия использован для керамических материалов, используемых для тепловой обработки пищевых продуктов;
группа 6 - все металлы, вне зависимости от их класса опасности и лимитирующего показателя, ДКМ свинца и
интенсивности биолюминесценции.
Сравнительный анализ полученных значений индекса токсичности с использованием различных тест-систем показывает, что тест-система «Эколюм» более чувствительна к вытяжкам из образцов, подвергшихся воздействию микроволн.
Установлено, что биолюминесцентные бактерии чувствительны даже к изменениям в дистиллированной воде, подвергшейся воздействию микроволн.
Для возможности сравнения показателей индексов токсичности двух тест-систем был проведен перерасчет данных, полученных в исследованиях с тест-системой «Эколюм» по формуле, применяемой для вычисления индекса токсичности для метода с использованием семени КРС, при котором значение 100% характеризует отсутствие изменения опытной вытяжки в сравнении с контрольной (рис. 1).
Анализ полученных результатов указывает на от-
сутствие однонаправленных значений и большой разброс показателей индексов токсичности для одного образца при проведении исследований параллельно двумя методами.
Учитывая, что индекс токсичности - интегральный показатель, характеризующий влияние на тест-систему всех ингредиентов, находящихся в вытяжке, в ходе нашей работы была предпринята попытка оценить суммарное количество выделившихся в дистиллированную воду веществ и сравнить его с результатами индекса токсичности данного образца. Основываясь также на том, что в случае присутствия в образце двух или более веществ, имеющих однонаправленный механизм токсического действия (в том числе канцерогенного), сумма отношений концентраций каждого из них к соответствующим ПДК не должна превышать единицу, был проведен расчет по соответствующей схеме для полученных в экс-
перименте данных. Так как миграция органических веществ из всех образцов отмечалась на уровне значительно меньше ДКМ, а миграция металлов - на сопоставимом уровне, то расчет проводился только для металлов. Полученные суммы отношений по каждому образцу сравнивались с результатами индекса токсичности.
Определяемые нами металлы относятся к трём принципиально различающимся группам:
- металлы 2-го класса опасности с лимитирующим санитарно-токсикологическим показателем: алюминий, кадмий, кобальт, свинец, барий, бор;
- металлы 3-го класса опасности с лимитирующим органолептическим показателем: железо, марганец, кобальт;
- металлы 3-го класса опасности с лимитирующим санитарно-токсикологическим показателем: никель, хром, цинк, олово.
В таблице 2 помимо расчетов по вышеуказанным группам приведен расчет для металлов еще трех групп (всего 6 групп).
При проведении расчетов миграции металлов из керамических изделий в качестве ДКМ кадмия и свинца в 1-й и 4-й группах были использованы значения ДКМ для керамических изделий, предназначенных для тепловой обработки пищевых продуктов (кадмий - 0,05, свинец - 0,5 мг/л), в 5-й и 6-й группах были взяты значения ДКМ данных веществ для полимерных материалов (кадмий -0,001, свинец - 0,03 мг/л), так как эти нормативные требования наиболее жесткие.
Проведенные расчеты показали, что наибольшая сумма отношений концентрации веществ к их ДКМ (больше 1) отмечалась у трех исследованных керамических образцов (№№ 1, 2, 6), полипропиленовых
1. Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации, утверждена Указом Президента Российской Федерации от 30 января 2010 г № 120.
2. Оншценко Г.Г. Основные итоги и перспективы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения Российской Федерации // Материалы XI Всероссийского съезда гигиенистов и санитарных врачей: Сборник статей. Т. I. /Под ред. ак. РАМН проф. Г.Г. Оншценко, ак. РАМН проф. А.И.
образцов №№ 1, 3 и образцов № 1 из полистирола и силикона. Совпадение «токсичного» значения индекса токсичности и суммы концентрации металлов выше 1 найдено только в 1 случае (для образца № 2 из керамических материалов). Полученные результаты расчетов не имели корреляции с полученными значениями индекса токсичности.
Заключение. Разнонаправленность данных и большой разброс показателей индексов токсичности для одного образца при проведении исследований параллельно двумя методами, а также отсутствие корреляции индексов токсичности с полученными в результате расчетов сумм отношений концентраций мигрировавших веществ к их ДКМ приводит к заключению, что использованные альтернативные модели (сперматозоиды крупного рогатого скота и люминесцентные бактерии) не вполне информативны при проведении токсикологической оценки материалов, контактирующих с пищевыми продуктами и необходим поиск адекватных альтернативных токсикологических моделей.
Потапова. -М., Ярославль: Изд-во «Канцлер», 2012. - С Ли 41
3. Красовский Г.Н., Рахманин Ю.А., Егорова H.A. Экстраполяция токсикологических данных с животных на человека. -М.: ОАО «Издательство «Медицина.., 2009. -
208 е.: ил.
4. Инструкция по санитарно-химическому исследованию изделий, изготовленных из полимерных и других синтетических материалов, предназначенных
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
G.T. Aidinov, A.V. Istomin, B.S. Simileyskaya, I.V. Morylev
Toxicological studies in alternative models of extracts from materials contacting with food stuffs
and used in microwave ovens
F. F. Erisman Institute of Hygiene, Moscow
Center of Hygiene and Epidemiology of the Rostov Region, Rostov-on-Don
The article describes results of investigations into the influence of domestic microwave ovens on migration of metals from materials in contact with foodstuff into distilled water and response of alternative toxicological models (spermatozoid of large-size livestock and bioluminescent bacteria "Ecolum"). It was established that the alternative models used are not sufficiently informative for conducting toxicological assessment of materials to be in contact with foodstuff and therefore other adequate toxicological models are to be searched for.
Материал поступил в редакцию 13.04.2012 г
