Токсины в пищевых продуктах: методы идентификации

p align="left">Афлатоксины продуцируются грибами Aspergillus flavus, A. Parasiticus. Это сильные гепатоксины. Увеличение их концентрации приводит к разрушению печени и подавлению роста птицы. Токсический эффект усиливается при наличии в корме Т-2 токсина или охратоксина, а также при относительно низких уровнях сырого протеина, метионина и "пограничных" уровнях рибофлавина, витамина D3. Афлатоксин В1 - самый опасный токсин в этой группе (LD50= 6,5-16,5 мг/кг). Однако для бройлеров и утят этот показатель составляет менее 1 мг/кг корма. Наиболее восприимчивы к названным токсинам утята, затем индюшата, гусята, цыплята и фазаны.

При уровне 0,7 мг/кг афлатоксина В1 подавляются рост птицы и синтез ДНК, падает потребление корма. В печени снижается уровень витамина А и повышается содержание жиров. Она увеличивается в размерах, приобретает желтовато-коричневый оттенок, становится рыхлой. Иногда происходит кровоизлияние. Гематокритное число и уровень гемоглобина, а также глобулина и протеина в плазме крови значительно падают при наличии 5 мг/кг корма афлатоксина В1. У несушек снижаются яичная продуктивность и масса яйца и, как у бройлеров, увеличивается содержание жира в печени, меняются некоторые параметры плазмы крови. При уровне афлатоксина 1 мг/кг корма и более в течение 4 недель падает яйценоскость, поскольку ухудшается нормальное транспортирование жира из печени в яйцевод.

Трихотецены (Т-2, ДОН и диацетоксискирпенол) продуцируются грибами из рода Fusarium. Они подавляют метаболизм протеина, вызывают повреждения в ротовой полости птицы. LD50 составляет 5 мг/кг массы тела Т-2 токсина для суточных цыплят и 4 мг/кг для цыплят в возрасте 7 дней, а ДОН - 140 мг/кг. Токсический эффект Т-2 токсина в кормах для бройлеров проявляется по-разному в зависимости от продолжительности его присутствия и концентрации. Например, появляются повреждения слизистой и роговых оболочек полости рта или некротический стоматит, геморрагический энтерит толстого и тонкого кишечников и истончение слизистой (первая неделя), падают темпы роста (вторая неделя), а с третьей недели начинаются дегенерация фабрициевой сумки, оральный некроз, анемия, лимфоидная атрофия. У несушек этот же токсин, если присутствует в кормах 18 дней подряд, вызывает снижение яйценоскости и массы яйца, оральные повреждения. Более продолжительное использование такого корма, даже когда концентрация Т-2 составляет не 16 мг/кг, а наполовину меньше, влечет за собой помимо упомянутых симптомов истончение скорлупы, снижение выводимости, повреждение зоба и мышечного желудка. ДОН (вомитоксин) подавляет массу яйца и скорлупы, если присутствует в кормах от 0,35 до 0,7 мг/кг в течение 70 дней. При выращивании бройлеров ДОН хотя и не вызывает падежа птицы, однако приводит к снижению аппетита у цыплят и, как следствие, к уменьшению их продуктивности.

Из охратоксинов наиболее опасен охратоксин А. Он более токсичен, чем афлатоксин. Значение LD50 для бройлеров составляет 2,1 мг/кг массы тела, в то время как для утят он значительно ниже - 0,5 мг/кг, а для японских перепелов - 16,5 мг/кг. Охратоксин А подавляет синтез протеина и метаболизм углеводов, в частности гликоногеноз, путем ингибирования активности фенилаланин - Т-РНК синтеза - специфического фермента, играющего ключевую роль в начальной стадии синтеза протеина.

Широкодоступные методы определения токсичности представляют собой сомнительные индикаторы (микроорганизмы, кожные пробы), которые практически не позволяют обнаружить микотоксины при их недостаточно высоком уровне, хотя и в этом случае многие из них опасны. Поэтому подобные методы очень часто создают путаницу и ложное представление о качестве кормов.

В настоящее время на птицефабриках наиболее распространен анализ общей токсичности кормов по выживанию простейших микроорганизмов (парамеции, стилонихии, калподы). К сожалению, такой простой метод ничего не говорит о природе токсичности. Это всего лишь качественный индикатор присутствия в корме каких-либо вредных для здоровья компонентов: тяжелых металлов, пестицидов, микотоксинов, прогоркших жиров и т.д. Кроме того, по токсичности для простейших можно лишь условно судить о токсичности для птицы. Метод кожной пробы (мыши, кролики и др.) хотя и более адекватен в данном случае, также не раскрывает причину токсичности. К тому же он трудоемок и долог (5-7 дней), что резко ограничивает его практическое применение.

Для анализа основных микотоксинов существуют и активно совершенствуются в последние годы достаточно точные количественные методы. На наиболее передовых птицефабриках стали применять в последние годы иммуноферментный экспресс-метод. Однако и он эффективен лишь в том случае, если отобранные образцы адекватны составу всего корма.

Проблема заключается в том, что микотоксины, как правило, крайне неравномерно распределяются в массе зерна или комбикорма. В местах роста плесени концентрация микотоксинов может быть очень высокой. Даже самый лучший современный метод анализа не выявит токсичность, если не будет соблюдена трудоемкая рутинная процедура отбора проб.

Показателен пример, продемонстрированный на Всемирном форуме по микотоксинам в Нидерландах. В табл. 1 представлены результаты анализа 10 проб пищевого арахиса по 5 кг каждая, отобранных из одной партии.

То есть, если специалист будет считать, что образец в 5 кг, отобранный из одного места, достаточно полно отражает качество партии продукта, анализ микотоксинов окажется простой тратой денег и времени. Один из наиболее совершенных и удачных методов отбора проб для анализа на содержание афлатоксина описан в Директиве ЕС (табл. 2).



Из таблицы видно, что из партии в 100 т рекомендовано отобрать 30 кг продукта. Далее они должны быть разделены на три равные части (по 10 кг), тонко помолоты и снова тщательно перемешаны. Только после этого могут быть отобраны образцы для лабораторного анализа, обычно массой 50-200 г. Инструкция требует, чтобы для официального анализа образец содержал не менее 100 000 частиц, для обычного анализа достаточно 50 000 частиц.

Самая точная аналитическая техника может дать неверное представление о качестве продукта, если не будет применена схема подготовки образца. Однако схема отбора проб, подобная вышеописанной, подчас просто неприемлема на практике. В зависимости от типа продукта, условий выращивания культуры, ее уборки и хранения и в случае подозрения на зараженность корма специалист может сделать выбор в пользу профилактического применения подходящих адсорбентов или других методов уменьшения негативного влияния микотоксинов. И хотя этот подход сопряжен с увеличением стоимости кормов, затраты на регулярный отбор образцов и на выполнение дорогостоящих анализов могут оказаться значительно выше.

Подобно методам определения токсичности способы борьбы с микотоксинами также претерпели определенную эволюцию. Первоначально для исключения негативного влияния на здоровье и продуктивность птицы использовались бентониты, цеолиты, затем различные алюмосиликаты (Na, Ca, Mg), включавшие либо органические кислоты, либо ферменты. Как правило, все эти вещества даже при больших нормах ввода (около 1% в рационе) адсорбировали в основном афлатоксин и практически не связывали другие токсины, представляющие не меньшую, а иногда и большую опасность, особенно в случаях токсического синергизма. К тому же бентониты и алюмосиликаты адсорбируют также некоторую часть микроэлементов и витаминов. Так, например, алюмосиликаты и бентониты связывали 18% меди, 14% цинка и кальция. Аналогичная картина наблюдалась и в отношении витаминов, хотя потери здесь были менее значительными. Поэтому высокие нормы ввода в корма бентонитов, цеолитов и алюмосиликатов нередко приводят к потере питательных веществ и вследствие этого к некоторому снижению микроэлементов и витаминов в крови, хотя рацион полностью сбалансирован и его качественные параметры соответствуют рекомендованным нормам.

В последнее время была открыта способность этерифицированных глюкоманнанов, извлеченных из внутренних оболочек дрожжей специально подобранных штаммов, связывать микотоксины. Эта работа имела почти 20-летнюю историю, приведшую к созданию препарата Микосорб. В его составе отсутствуют цеолиты, бентониты, алюмосиликаты. Норма ввода колеблется от 0,2 до 1 кг/т в зависимости от степени токсичности корма. К тому же Микосорб адсорбирует не только афлатоксины, но и ряд других опасных токсинов, включая Т-2, ДОН, охратоксин и др. (рисунок).



В табл. 3 приведены сравнительные данные эффективности нескольких адсорбентов, включая этерифицированные глюкоманнаны (Микосорб).5-8

Определение микотоксинов при их совместном присутствии в пищевых продуктах 11

Одно из ведущих мест в ряду приоритетных загрязнителей пищевых продуктов принадлежит микотоксинам. В настоящее время известно более 250 различных микроскопических грибов, продуцирующих более 100 токсичных метаболитов. Микотоксины образуются в цепи последовательных ферментных реакций, протекающих по механизмам поликонденсации, окисления-восстановления, алкилирования, галогенизации. Особое внимание к проблеме загрязнения пищевых продуктов микотоксинами обусловлено широкой распространенностью их продуцентов в природе и способностью поражать пищевые продукты на любом этапе их производства. Цель настоящей работы - модификация имеющихся методик тонкослойной хроматографии (ТСХ) для исследований микотоксинов.

Для совместного определения афлатоксина В1, зеараленона, Т-2 токсина и дезоксиниваленола, содержащихся в одних и тех же продуктах, предложено использовать смесь ацетонитрила и раствора хлорида калия с массовой долей 4% в соотношении 9:1. При разделении микотоксинов на хроматографических пластинках «Силуфол» с силикагелевым покрытием хроматографирование проводилось смесью растворителей гексан : ацетон (1:1). При этом величины Rf: для афлатоксина В1 - 0,45%, , для зеараленона - 0,75%, для Т-2 токсина - 0,4%, для дезоксиниваленола 0,42%. В отдельных случаях предложено использование подтверждающих тестов - спиртовый раствор хлорида алюминия для зеараленона и водный раствор азотной кислоты для всех остальных, при этом флуоресценция зеараленона меняется с зеленоватой на ярко-голубую, а остальных с оттенков голубого и синего на ярко-желтую. Такой подход позволил ускорить выдачу результата и экономно расходовать реактивы и хроматографические пластинки.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ КИСЛОТ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ 14

Разработан способ экстракционно-потенциометрического определения бензойной и салициловой кислот в пищевых продуктах (фруктовые компоты, варения, джемы, мармелады). Экстракция трет.бутиловым спиртом (высаливатель - сульфат лития) значительно снижает пределы обнаружения кислот. Детектирование осуществляют методом потенциометрического титрования с применением платинового индикаторного электрода и хлоридсеребряного электрода сравнения (кислотно-основной механизм).

Содержание кислот в анализируемом объекте (m, мг) вычисляют по формуле:

m=0,01.С.V.R.M,

где С - концентрация титранта (0,01 моль/л раствор КОН в изопропиловом спирте); V - объем титранта, мл; R - степень извлечения кислоты трет.бутиловым спиртом, %.

Минимально определяемые концентрации кислот ? 10 мг/л, продолжительность анализа 40 мин.

Предложен способ определения галловой кислоты в пищевых продуктах (маргарин, жиры, молочные продукты), основанный на экстракционном концентрировании трет.бутиловым спиртом в присутствии сульфата лития и фотометрическом детектировании (окислительно-восстановительный механизм). Минимально определяемая концентрация галловой кислоты - 5 мг/л. Продолжительность анализа 60 мин, ошибка не превышает 10 %.

Определение галловой и протокатеховой кислот в чае включает экстракционное концентрирование трет.бутиловым спиртом с применением высаливателя (сульфат лития) и детектирование концентрата методом фотометрического титрования (окислительно-восстановительный механизм). Способ позволяет определять галловую и протокатековую кислоты в чае на уровне 50-70 мг/кг сырья. Продолжительность анализа 40-60 мин, погрешность ? 10%.

ПРЯМОЕ НЕПЛАМЕННОЕ АТОМНО-АБСОРБЦИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЫШЬЯКА, СВИНЦА И КАДМИЯ В НЕКОТОРЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ 13

Работа посвящена оптимизации условий прямого электротермического атомно-абсорбционного спектрофотометрического (ЭТ ААС) определения микроколичеств (0,002-0,2 мг·кг-1) мышьяка(As), свинца (Pb) и кадмия (Cd) в некоторых пищевых продуктах.

Растворы исследуемых материалов (0,020-0,040 мл), полученные после их предварительного автоклавного разложения, наносили на платформу Львова в ЭТ графитовой трубчатой печи, добавляли модификатор матрицы (ММ) и программировано нагревали. Установлено, что смесь гидрофосфата аммония с нитратом палладия и азотной кислотой эффективна при определении Cd; нитрат магния и палладия - при определении As, а дигидрофосфат аммония с нитратом магния и палладия - при определенииr Pb. Использование при ЭТ ААС определении в пищевых продуктах (> 0,002 мг·кг-1) As, Pb и Cd перечисленных ММ и платформы Львова позволяет повысить температуру печи на стадии озоления до 900-950оС и значительно упростить процедуру анализа в целом.

Показана эффективность использования прямого ЭТ ААС при анализе некоторых продуктов питания растительного и животного происхождения.

ГЛАВА 3. СОВРЕМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Определение токсинов в продовольственном сырье и пищевых продуктах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии

Аппаратно-программный комплекс на базе жидкостного хроматографа "Хромос ЖХ-301", разработанный в соответствии с требованиями стандартов образцовой лабораторной практики.

Определяемые токсины

Афлатоксины В1, В2,G1, G2 и М1 (МУ №4082-86)

Вомитоксин и зеараленон (МУ № 3940-85)

Преимущества метода

Метод ВЭЖХ дает достоверные количественные результаты анализа.

Высокая чувствительность позволяет сократить затраты на пробоподготовку.

Комплекс можно быстро перестроить на выполнение других анализов.

Достоинства хроматографа "Хромос ЖХ-301" высокая стабильность и точность поддержания расхода элюента обеспечивается конструкцией насосов высокого давления легкий доступ к колонкам обеспечивается конструкцией прибора эффективность разделения обеспечивается применением высокоэффективных хроматографических колонок широкий линейный диапазон измерительного сигнала детекторов без переключений предела измерения, что позволяет с высокой точностью измерять пики как большой, так и малой концентрации высокопроизводительная обработка хроматографической информации программой "Хромос 2.3." работающей под управлением среды "Windows

Состав и характеристика оборудования и программного обеспечения

Жидкостный хроматограф "Хромос ЖХ-301", № в Гос. Реестре 21433-01

Насос SSI серии III	Насос для подачи элюента имеет низкий уровень пульсаций
Детектор спектрофотометрический СПФ-1	Детектор по измерению поглощения (длинна волны 283нм)
Кран-дозатор	Применяется шестипортовый двухходовой петлевой дозатор. Увеличение петли дозирования позволяет увеличить чувствительность анализа.
Колонки хроматографические	Аналитическая колонка С-18 250 х 4mm
Вспомогательное оборудование для лаборатории жидкостной хроматографии	вакуумный насос для дегазации элюента
Программа сбора и обработки хроматографической информации "Хромос 2.3."	Работа одного компьютера с несколькими хроматографами (количество зависит от конфигурации компьютера). Методы расчета хроматограмм: абсолютная калибровка, внутренний стандарт
Компьютер IBM-PC/AT с принтером	Celeron-366 (и выше), 32 Мб RAM. HDD-10G. FDD 1.44 (либо CD-ROM). клавиатура, мышь. монитор 15" SVGA, принтер.

Сочетание модулей обеспечивает аналитика всеми преимуществами интегральной системы, с одной стороны, и гибкостью модульной системы с другой. В какой бы области применений Высокоэффективной Жидкостной Хроматографии (ВЭЖХ) - фармакология, биотехнология, анализ объектов окружающей среды, клинический анализ, анализ пищевых продуктов и напитков, анализ нефтехимической и химической продукции - не использовался этот прибор, он всегда оптимально конфигурируется для того, чтобы соответствовать наивысшим требованиям.

Как исследовательская, так и высокопроизводительная рутинная

системы обеспечивают:

* Высокоэффективную дегазацию растворителя

* Возможность работы с малыми и сверхмалыми количествами образца

* Высочайшую чувствительность, как с УФ/ВИД детектором, так и с диодной матрицей (со знаменитой LightPipe технологией с длиной оптического пути 1 или 5 см по выбору)

* Работу с различными колонками

*Высочайшую точность количественного анализа

* Возможность автоматической работы с разными объемами образца

* Среднеквадратичную ошибку по временам удерживания менее 0.3 %

* Минимальную рабочую площадь, занимаемую системой

*Высочайшую надежность и стабильность параметров

Surveyor LC Pump - ВЭЖХ насос, обладающий лучшими показателями воспроизводимости времен удерживания среди всех доступных в мире четырехкомпонентных градиентных насосов. Интегрированный четырехканальный вакуумный дегазатор и демпфер пульсаций обеспечивают великолепную стабильность базовой линии для достижения максимальной чувствительности и точности количественного анализа.

Автодозатор обеспечивает высочайшую производительность и гибкость анализа. Широкий выбор поддонов для образцов - от стандартных виал до 96 - и 384-луночных микропластин - покрывает потребности практически всех применений. Новая технология обеспечивает ввод пробы практически без потерь, практически 5 мкл образца вводятся автодозатором из полного объема образца в 5 мкл.

SURVEYOR

УФ/Вид детектор и PDA (Детектор с диодной матрицей)

Surveyor UV/Vis - детектор ультрафиолетового и видимого света с переменной длиной волны является комбинацией экономичности и надежности с высочайшей чувствительностью LightPipe технологии. Широкий выбор проточных кювет делает этот детектор универсальным для всех применений от тех, которые используют капиллярную или микроколоночную хроматографию до полупрепаративных и препаративных.

Surveyor PDA детектор является самым чувствительным среди всех ВЭЖХ детекторов, использующих диодную матрицу. Оптика с двуламповым источником безразрывно покрывает весь диапазон длин волн от 190 до 800 нм. Волоконно-оптический формирователь светового пучка обеспечивает великолепное оптическое разрешение без принесения в жертву чувствительности.

Surveyor RI рефрактометрический детектор с термостатированной кюветой минимального объема с полным электронным контролем с компьютера.

Surveyor FL флюориметрический сканирующий детектор с высочайшей чувствительностью и возможностью детекции при флюоресценции, хемилюминисценции и фосфоресценции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В целом вопросы безопасности пищевых продуктов включают в себя довольно широкий спектр проблем, которые в последние десятилетия в мировой прессе, в том числе научных и научно-популярных изданиях, обсуждаются довольно широко. Исследования в этой области в последнее время в связи с ухудшением экологической обстановки проводятся в широких масштабах, однако не всегда имеют системный подход.

Основными путями решения этой актуальной задачей являются следующие:

- пересмотр нормативной документации, регламентирующей критерии и методы оценки качества и безопасности пищевой продукции и продовольственного сырья;

- введение дополнительных показателей, принятых за рубежом (определение ряда антибиотиков и других лечебных препаратов, стильбенов, стероидных гормонов, бета-антогонистов, тиреостатиков и т.д.);

- разработка ускоренных методов анализа, приемлемых для широкого практического применения. С экономической точки зрения необходимо создание отечественных тест-наборов, тест-систем и измерительной аппаратуры, которые были бы дешевле импортных и доступны для производственных лабораторий;

- постепенный переход от контроля готовой продукции к предварительному контролю на стадии ее производства, позволяющему существенно снизить затраты на проведение исследований и прогнозировать качество и безопасность продовольственного сырья и пищевой продукции;

- разработка системы экологического регионального мониторинга объектов окружающей среды (почва, вода, воздух), оказывающих непосредственное влияние на качество и безопасность сельскохозяйственной продукции;

- планирование и соответствующая координация тематик научно-исследовательских учреждений с учетом приоритета разработок в области методического обеспечения оценки качества и безопасности продовольственного сырья и пищевой продукции.

Таким образом, в настоящее время стратегию безопасности пищевых продуктов определяет предупреждение загрязнения и заражения - как химического, так и биологического, на всех стадиях и ступенях пищевой цепи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Смирнов В.В., Зайченко Ф.М., Рубежняк И.Г. Микотоксины: Фундаментальные и прикладные аспекты. // Современные проблемы токсикологии --2000. --№1. --С. 5-12.

2. Тутельян В.А., Кравченко Л.В. Микотоксины. --АМН СССР. --М.: Медицина, 1985 --211 с.

3. Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в экологическую химию. - М.: Высшая школа, 1994.

4. Родионова И.А. Глобальные проблемы человечества. - М.: "Аспект-Пресс", 1994.

5. Методы анализа объектов окружающей среды: Сб. научных трудов / Под ред. В.В.Малахова. - Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1988.

6. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. - М.: Химия, 1996.

7. Кормилицын В.И., Цицкшивили М.С., Яламов Ю.И. Основы экологии. - М. : “ Интерстиль ” (МПУ), 1997. - 368 с.

8. Новиков Ю.В. “ Экология, окружающая среда и человек ” . - М. : Агентство “ ФАИР ” , 1998. - 320 с.

9. Шустов С.Б., Шустова Л.В. Химия и экология. - Нижний Новгород : Нижнегородский гуманитарный центр, 1994. - 239 с.

Страницы: 1, 2