Д.т.н. Елисеева Л.Г., к.т.н. Махотина И.А., Юрина О.В.

ФГБОУ ВПО «Российский Экономический Университет им. Г.В. Плеханова», Россия

ПРИМЕНЕНИЕ ЖИВЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ ТЕСТ-ОБЪЕКТОВ ДЛЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА БЕЗОПАСНОСТИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения, является качество и безопасность продуктов питания. В последние десятилетия в России усилилась негативная тенденции относительно снижения благополучия жизни и здоровья населения, увеличивается уровень заболеваемости и сокращается продолжительность жизни. На современном этапе развития пищевые продукты становятся не просто источником питательных веществ и энергии, а часто оказывают физиологическое воздействие на организм человека. Однако с продуктами питания в организм человека могут так же поступать вещества, опасные для его здоровья.

Рынок питьевой и минеральной воды на сегодняшний день является одним из самых быстрорастущих потребительских рынков в России, соответственно, он является привлекательным объектом для недобросовестных производителей, поставляющих на рынок фальсифицированные продукты. Резкое увеличение спроса потребителей на бутилированную воду обусловлено снижением качества водопроводной воды в крупных городах, а также обострением внимания многих горожан к здоровому образу жизни. Однако потребители не могут отличить воду из чистых горных источников от обычной водопроводной воды, а стандартные физико-химические исследования очень трудоемки и длительны во времени. В связи с этим, нами изучалась возможность использования комплексных экспресс-методов для оценки безопасности пищевых продуктов, в том числе питьевой бутилированной воды. В сложившейся ситуации необходима разработка эффективных и объективных методов контроля качества и безопасности пищевой продукции.

Одним из таких методов является методика определения безопасности жидких пищевых продуктов, где в качестве тест-культуры используются плоские черви – планарии, бесполая раса Dugesia tigrina. Данная популяция существует с 1970 года в Институте биологической физики АН СССР в г. Пущино и полностью адаптирована к существованию в условиях города. Эти живые лабораторные тест-объекты очень чувствительны к различным негативным воздействиям внешней среды, в том числе к содержанию ксенобиотиков в пищевых продуктах и в воде. В настоящее время в качестве традиционных тест-объектов во всем мире используются мыши и крысы, по сравнению с которыми использование планарий имеет несомненные преимущества, обусловленные простотой организации эксперимента, удобством при содержании и разведении планарий, низкой стоимостью исследований, что позволяет ставить на них первоначальные эксперименты, проверять различные гипотезы.

Планарии этой расы размножаются бесполым путем - отделением хвостового фрагмента. Для этого животное прикрепляется к стенке аквариума и резким рывком отрывает заднюю часть тела. Далее материнская особь отращивает новый хвост, а из хвостового фрагмента вырастает новая миниатюрная планария. За все время наблюдения за данной расой планарий в ней не обнаружены признаки биологической деградации: некрозы, задержки деления. Планарии регенерируют утраченные части тела, они к тому же восстанавливают не просто линейные размеры, а пропорции своего тела. При этом надо особо подчеркнуть тот факт, что после операции в процессе проведения исследований (отделения хвостовой части от головы) обе части регенерируют недостающие части тела, то есть практически в результате операции планария не погибает, а дополнительно образуется новая.

В ходе исследования нами использовались точные количественные показатели динамики регенерации обезглавленных планарий, основанные на прямых измерениях морфологии животных с применением современной видео- и компьютерной техники. При помощи ТВ-тюнера производится регистрация изменений, произошедших с планариями. Полученные данные рассчитываются и анализируются при помощи компьютерных программ. В Институте биофизики клетки создана система анализа изображений в составе: видеокамера, видеограббер и персональный компьютер, с помощью которой проводится видеорегистрация движущихся планарий с последующим анализом отобранных регенерирующих планарий.

Планарии родов Dugеsia покрыты пигментным эпителием коричневого или черного цвета. При регенерации на поверхности бластемы в первые дни отсутствуют пигментные клетки, поэтому отрастающие части тела остаются непигментированными (“прозрачными”) и легко отличаются от старых участков тела регенерантов. Такое положение сохраняется в первые 4-5 дней после регенерации. В течение этого срока граница старых и новых областей тела регенеранта является природным маркером благодаря описанному фотоконтрасту между ними и легко фиксируется с помощью опытной установки.

В результате получается небольшой видеофильм (8-20 кадров), записанный в оперативной памяти видеограббера. Полученные кадры анализируются при помощи специально созданной программы Plana 4.4 (разработчик А.А. Даев). Программа Plana автоматически вычисляет основные морфологические параметры тела планарий: длину, ширину и площадь головной части тела (от переднего конца тела до глаз), а также длину, ширину и площадь целого животного. Измерения производятся в условных единицах, поскольку критерием регенерации является отношение площади бластемы к общей площади тела. После обработки всех изображений проводится статистический анализ результатов при помощи программы SygmaPlot2001версия 7.0.

Нами были проведены исследования уровня безопасности трех исследуемых образцов питьевой бутилированной воды «Аква Минерале», представляющие собой чистую питьевую негазированную артезианскую воду первой категории, группы компаний «Пепси-Кола», изготовленную в Московской области, Солнечногорский район, территория свободной экономической зоны «Шерризон»; объем 0,6 дм³. Для анализа вода была приобретена в разных торговых предприятиях: 1 образец - место продажи торговая сеть «Перекресток»; 2 образец - место продажи магазин «Продукты»; 3 образец – место продажи палатка в подземном переходе. В качестве контроля была использована вода из артезианского источника, к которой были адаптированы тест-объекты.

При проведении исследований, в указанных образцах бутилированной воды стандартными методами определяли органолептические показатели качества, которые рассчитывали и выражали в виде комплексного показателя качества, определяли массовую долю токсичных элементов и устанавливали скорость регенерации планарий в процессе жизнедеятельности в исследуемых образцах воды по сравнению с контролем.

В таблице представлены обобщенные, среднестатистические данные многократных измерений взятых на анализ трех образцов воды.

Наименования показателей		Исследуемые образцы воды
		1	2			3
Комплексный показатель качества (по органолептическим характеристикам), баллы		95,37	91,67			89,86
Массовая концентрация токсичных элементов, мг/кг, не более
Свинец	Фактическое значение	0,0002	0,0005			0,002
	Значение по СанПиН 2.3.2.1078-01	0,03
	Значение по СанПиН 2.1.4.1116-02	0,005-0,01
Кадмий	Фактическое значение	0,0000	0,0000			0,0017
	Значение по СанПиН 2.3.2.1078-01	0,001
	Значение по СанПиН 2.1.4.1116-02	0,001
Ртуть	Фактическое значение	0,0005	0,0009			0,0000
	Значение по СанПиН 2.3.2.1078-01	0,0005
	Значение по СанПиН 2.1.4.1116-02	0,0002-0,0005
Мышьяк	Фактическое значение	0,0047	0,0033			0,0083
	Значение по СанПиН 2.3.2.1078-01	0,05
	Значение по СанПиН 2.1.4.1116-02	0,006-0,01
Степень регенерации планарий, %		-10		-30	-23

Содержание токсичных элементов в исследуемой воде во всех вариантах не превышало допустимого уровня установленного для питьевой вводы, а массовая доля этих элементов различалась в представленных образцах.

Из таблицы видно, что образец № 2 и № 3 несколько уступают по органолептическим показателям и по содержанию токсичных элементов образцу №1, что дополнительно подтверждается результатами измерения степени регенерации планарий.

Как видно из представленных данных, степень регенерации планарий, находящихся два дня в исследуемых образцах питьевой воды по сравнению с контрольной водой снижалась на 10 % в образце №1 (вода приобретена в торговой сети «Перекресток»); на 30 % в образце №2 (место продажи магазин «Продукты»); на 23 % в образце №3 (место продажи палатка в подземном переходе). Степень снижения скорости регенерации свидетельствует о степени загрязненности воды разнообразными чужеродными веществами, к числу которых так же относятся и исследованные токсичные элементы. В представленных исследованиях установлена корреляция реакции планарий на исследуемые образцы одного и того же вида питьевой бутилированной воды «Аква Минерале», приобретенной в разных предприятиях торговли, с органолептической оценкой качества воды и содержанием в них токсичных элементов. С высокой степенью вероятности мы можем утверждать, что образцы №2 и №3 являются фальсифицированными.

Аналогичные корреляционные зависимости были нами получены при исследовании других видов питьевой бутилированной воды, плодовых соков и других жидких пищевых продуктов. Полученные закономерности позволяют рекомендовать применение бесполой расы планарий Dugesia tigrina в качестве биотест-объекта при определении степени безопасности пищевых продуктов.

Литература:

1. Тирас Х.П. Экспериментальная биология планарий. Введение в компьютерную биологию / Учебно-практическое пособие студентов биологических факультетов университетов. – Пущино, 1999 г.