1. АНТИОКИСЛИТЕЛЬ Пищевая добавка, предназначенная для

Оглавление
Введение ..................................................................................................................... 2
1. Классификация пищевых добавок ....................................................................... 3
2. Основные методы исследования продуктов питания........................................ 6
3. Использование метода биолюминесценции для определения токсичности ... 8
Список использованной литературы ..................................................................... 12
1
Введение
Тема. Влияние пищевых добавок на фермент пищеварительной системы трипсин.
Проблема. Пищевые добавки используются для улучшения стабильности и
сохраняемости продуктов питания, для сохранения пищевой ценности продукта,
для различных целей при производстве, обработке, упаковке и хранении. Нужно
понимать, что влияние любого химического вещества на организм человека
зависит как от индивидуальных особенностей организма, так и от количества
вещества. Для каждой добавки, как правило, определяется допустимая суточная
доза потребления (ДСП), превышение которой влечёт негативные последствия.
Для некоторых веществ, применяемых в качестве пищевых добавок такая доза
составляет несколько миллиграмм на килограмм тела, для других — десятые доли
грамма на кг тела. Необходимо помнить и о том, что некоторые вещества
обладают свойством кумулятивности, т.е. способностью накапливаться в
организме. Контроль за соблюдением норм содержания пищевых добавок в
конечном продукте, разумеется, возложен на производителя.
С точки зрения Роспотребнадзора и Минздрава, все добавки, которые значатся
на продуктах, безопасны. Опасные, в нашей стране запрещены. Но вредное
воздействие на организм оказывают не сами добавки, а частота их употребления и
их количество по сравнению с полезными веществами.
Гипотеза. Мы предполагаем, что отдельные виды пищевых добавок могут
негативно
влиять
на
здоровье
человека,
в
частности
на
ферменты
пищеварительной системы.
Цель: отработка методики определения интегральной токсичности пищевых
добавок
по
интенсивности
биолюминесценции.
2
1. Классификация пищевых добавок
Основные функциональные группы пищевых добавок[1]:
1. АНТИОКИСЛИТЕЛЬ Пищевая добавка, предназначенная для замедления
процессов окисления и увеличения сроков хранения или годности пищевых
продуктов.
2. АНТИСЛЕЖИВАЮЩИЙ АГЕНТ Пищевая добавка, предназначенная для
предотвращения слипания частиц порошкообразных и мелкокристаллических
пищевых продуктов и сохранения их сыпучести.
3. ВЕЩЕСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ МУКИ Пищевая добавка, предназначенная
для улучшения хлебопекарных качеств или цвета муки.
4. ВЛАГОУДЕРЖИВАЮЩИЙ АГЕНТ Пищевая добавка, предназначенная
для удерживания влаги и предохранения пищевых продуктов от высыхания.
5. ГЛАЗИРОВАТЕЛЬ Пищевая добавка, предназначенная для нанесения на
поверхность пищевых продуктов с целью придания ей блеска и/или образования
защитного слоя.
6.
ЖЕЛИРУЮЩИЙ
АГЕНТ
Пищевая
добавка,
предназначенная
для
образования гелеобразной текстуры пищевого продукта.
7. ЗАГУСТИТЕЛЬ Пищевая добавка, предназначенная для повышения
вязкости пищевых продуктов.
8. КОНСЕРВАНТ Пищевая добавка, предназначенная для защиты пищевых
продуктов от микробиологической порчи и увеличения сроков хранения или
годности.
9. НАПОЛНИТЕЛЬ Пищевая добавка, предназначенная для увеличения
объема пищевых продуктов и пищевых добавок.
Примечания:
1. К наполнителям не относятся вода и воздух.
2. Наполнители могут быть использованы в производстве пищевых
ароматизаторов и технологических вспомогательных средств как носители и/или
растворители вкусоароматических веществ.
3
10. ПЕНОГАСИТЕЛЬ Пищевая добавка, предназначенная для снижения
пенообразования в пищевых продуктах.
11.
ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЬ
Пищевая
добавка,
предназначенная
для
равномерного распределения газообразной фазы в жидких и твердых пищевых
продуктах.
12. ПИЩЕВАЯ КИСЛОТА: Пищевая добавка, предназначенная для придания
пищевым продуктам кислого вкуса.
13. ПИЩЕВОЙ КРАСИТЕЛЬ: Пищевая добавка, предназначенная для
придания, усиления или восстановления окраски пищевых продуктов[2].
Примечание - К пищевым красителям не относятся красители, применяемые
для окрашивания несъедобных наружных частей пищевых продуктов: оболочек
для сыров и колбас, поверхностей для клеймения мяса и маркировки сыров и яиц.
14. ПИЩЕВОЙ УПЛОТНИТЕЛЬ: Пищевая добавка, предназначенная для
сохранения плотности
тканей фруктов и овощей и упрочнения структуры
пищевых продуктов.
15. ПОДСЛАСТИТЕЛЬ Пищевая добавка, предназначенная для придания
пищевым продуктам сладкого вкуса.
Примечание - К подсластителям не относятся сахароза и другие сахара.
16. ПРОПЕЛЛЕНТ Пищевая добавка (газ), предназначенная для выталкивания
пищевого продукта из емкостей и контейнеров.
Примечание - К пропеллентам не относятся газы, содержащие кислород.
17. РАЗРЫХЛИТЕЛЬ Пищевая добавка, предназначенная для увеличения
объема теста за счет образования газа.
18.РЕГУЛЯТОР КИСЛОТНОСТИ Пищевая добавка, предназначенная для
изменения
или
регулирования
кислотности
или
щелочности
пищевых
продуктов[3].
19.СТАБИЛИЗАТОР КОНСИСТЕНЦИИ Пищевая добавка, предназначенная
для обеспечения агрегативной устойчивости и/или поддержания однородной
дисперсии двух и более несмешивающихся ингредиентов пищевого продукта.
4
20.ФИКСАТОР
[СТАБИЛИЗАТОР]
ОКРАСКИ
Пищевая
добавка,
предназначенная для сохранения [стабилизации] и/или усиления окраски
пищевых продуктов.
21. УСИЛИТЕЛЬ ВКУСА [АРОМАТА]: Пищевая добавка, предназначенная
для усиления и/или модификации природного вкуса и/или аромата пищевых
продуктов[4].
22.ЭМУЛЬГАТОР Пищевая добавка, предназначенная для создания и/или
сохранения однородной смеси двух или более несмешивающихся фаз в пищевом
продукте.
23. ЭМУЛЬГИРУЮЩАЯ СОЛЬ Пищевая добавка, предназначенная для
равномерного распределения жиров, белков и/или улучшения пластичности
сыров.
5
2. Основные методы исследования продуктов питания
Для
выявления
органолептическая
пищевого
достоинства
оценка
дополняется
и
безвредности
продукта
физико-химическими
и
микробиологическими исследованиями.
Физическими методами определяют плотность, температуру плавления и
застывания, кипения, оптические свойства. Плотность жидкостей определяют
ареометром или пикнометром; по плотности судят о количестве спирта в
алкогольных напитках, массовой доли уксусной кислоты в растворах, сахара и
соли в растворах, обнаруживают разбавление молока водой, определяют природу
растительного масла и т. д. На некоторых ареометрах (спиртомерах) градуировка
сделана по процентному содержанию спирта.
Температуру
плавления,
кипения
и
застывания
определяют
точным
термометром.
Рефрактометрическим
методом
по
углу
преломления
луча
света,
пропускаемого через топкий слой исследуемого вещества, заключенного между
призмами рефрактометра, определяют концентрацию растворимых в воде сахара,
солей, натуральность масла и жиров, их чистоту.
Колориметрическим
методом
(установление
интенсивности
окраски)
определяют содержание аммиака, нитритов в мясных продуктах, меди, свинца в
консервах, железа в воде, сивушных масел в спиртных напитках.
Поляриметрический метод применяется для установления вида сахара или
других оптически активных веществ и их концентрации в растворе путем
определения угла отклонения луча, прошедшего через специальные призмы
(поляризованного) и через раствор.
Люминесцентный метод основан на способности многих веществ после
освещения ультрафиолетовыми лучами испускать в темноте видимый свет
различных оттенков. Так как жиры, белки и углеводы дают люминесцентное
свечение различных цветов, то изменение состава продукта соответственно
изменит интенсивность свечения и окраску.
6
Химическими методами определяют соответствие массовой доли в пищевых
продуктах воды, жира, сахара, поваренной соли, золы, спирта, кислотности
требованиям стандартов, так как отклонения в содержании составных частей
продуктов влияют на питательную ценность, вкусовые достоинства и стойкость
при хранении. Титриметрический метод определения чужеродных веществ.
Массовую долю влаги определяют высушиванием, электровлагомерами и
другими методами; массовую долю жира - объемным, методом в жиромерах
после растворения других составных веществ продукта в крепких кислотах с
последующей
отгонкой
растворителя
и
взвешивания
жира.
Количество
поваренной соли определяют титрованием водной вытяжки из продукта
раствором
азотнокислого
серебра.
Массовую
долю
золы
устанавливают
сжиганием определенной навески продукта в муфельных печах. Количество
спирта в продуктах определяют отгонкой его из раствора и определением
процента спирта по плотности.
Кислотность устанавливают титрованием растворов или водных вытяжек
пищевых продуктов 0,1 и. раствором щелочи или рН-метром.
Микробиологические методы исследований качества пищевых продуктов
применяются для установления общей бактериальной обсемененности, наличия
болезнетворных, гнилостных и других микробов, вредных для организма человека
и
ускоряющих
порчу
продуктов
при
хранении.
Такие
исследования
осуществляются пищевыми лабораториями санэпидемстанций Министерства
здравоохранения [5].
7
3.
Использование
метода
биолюминесценции
для
определения
токсичности
Принцип люциферазных биотестов
В литературе имеется достаточно большое количество данных, убедительно
демонстрирующих
высокую
чувствительность
люциферазных
реакций
к
действию токсических веществ[6]. При этом сравнение их влияния на
биолюминесценцию in vivo и in vitro показывало существование зависимости
между степенью токсичности в анализируемом образце и изменением параметров
свечения обеих биолюминесцентных систем, но чувствительность систем in vitro
была часто выше в 100-1000 раз. Таким образом, имелись все предпосылки для
использования в интегральных биотестах токсичности среды не только
светящихся бактерий, но и выделенных из них люцифераз. Более того, переход от
систем in vivo к системам in vitro при измерении параметра жизнедеятельности
бактерий – светоизлучения - позволил создать реагент, увеличивающий точность
биотеста.
Это
послужило
основой
для
выдвижения
концепции
нового
направления биотестирования и биолюминесцентного анализа - люциферазных
биотестов токсичности.
Принцип люциферазных биотестов - обнаружение токсических свойств
тестируемых веществ и смесей по их влиянию на биолюминесцентные
ферментативные реакции. В основе биолюминесцентных биотестов чаще всего
лежит ингибирование люциферазы компонентами анализируемых смесей. Новое
направление биолюминесцентного биотестирования отличается тем, что в
качестве тест- объектов вместо светящихся бактерий используются реакции,
катализируемые
люциферазой,
оксидоредуктаза
-
биферментной
люцифераза.
В
системой:
настоящее
время
NADH:FMNна
примере
алкогольдегидрогеназы и трипсина обсуждается возможность использования
трехферментных биолюминесцентных систем для экологического мониторинга.
Основными
тест
-
функциями
являются
параметры
названных
биолюминесцентных реакций.
8
Базовый метод, основанный на люциферазной реакции, методически прост: в
измерительной кювете смешивают люциферазу и ее субстраты и регистрируют на
биолюминометре контрольную вспышку свечения. Далее процедура повторяется
в присутствии анализируемой пробы. Токсичность смеси определяют по
изменению величины интенсивности биолюминесценции в присутствии пробы по
сравнению с контролем.
Тесты на основе реакции биолюминесценции можно применять для
биологических методов оценки интегральной токсичности объектов окружающей
среды. Эффективная защита окружающей среды от различных загрязнений
невозможна без получения достоверной информации о степени загрязнения почв
и вод. Одним из перспективных направлений решения данной проблемы является
применение биологических методов анализа, в которых регистрируется реакция
биологического тест- объекта на пробу почвы и воды и по характерным
признакам определяется наличие в ней токсикантов. При этом биологический
объект
проявляет
неблагоприятных
обобщенную
факторов
(интегральную)
и
служит
реакцию
датчиком
на
действие
биологической
доброкачественности природной среды[7].
Универсальной тест-системы, позволяющей обнаруживать все возможные
токсиканты одинаково надежно, не существует. Поэтому все более широкое
применение в практике экологического контроля находят наборы тестов с
использованием различных тест- организмов. В каждом конкретном случае
преимущества одних тестов восполняют ограничения других, и точность оценки
интегральной токсичности природной среды возрастает.
Биотесты на основе светящихся бактерий была разработаны с целью
мониторинга качества воды в природных и лабораторных экосистем. Он состоял
из четырех светящихся системы: светящихся бактерий, связанных ферментной
системы НАДН: ФМН-оксидоредуктазы-люциферазы и триплетных ферментных
систем с алкогольдегидрогеназы и трипсина. Множество биотестов был применен
для небольшой пруд лес (Сибирь, Россия), лабораторные микросистемы
загрязненных бензохиноном и накопительной культуре сине-зеленых водорослей.
9
Тем самым эффект природной воды по сравнению с теми моделей загрязнения
тяжелыми и "цветения" сине-зеленых на биолюминесцентного испытаний были
выявлены. Множество биопроб не было, пострадавших от природных сезонных
изменений качества воды в незагрязненных пруд, но ответил на загрязнение
тяжелыми и "цветения" сине-зеленых. Множество биотестов может быть
рекомендован в качестве сигнала тест для контроля острой токсичности
природных водоемов[8].
В исследовании рассматривались эффекты редокс -активных соединений на
деятельности. Серия органических окислителей (хиноны) и редукторов (фенолы)
были выбраны в качестве модели редокс-активных соединений. Трипсиновая
активность
количественно
определяется
биолюминесцентной
техникой.
Взаимодействие этих соединений с трипсина изучали люминесцентные и легких
методов поглощения. Интенсивности люминесценции констант распада в
сокращенном
nicotinamidadeninedinucleotide
(NADH):
flavinmononucleotide
(ФМН)-оксидоредуктазы (R)-люциферазы (L)-трипсина (T) (R + L + T) тройной
ферментной системы были рассчитаны и по сравнению в присутствии различных
концентрациях хиноны и фенолы. тройной системы ферментов было показано,
что чувствительные к хиноны и не чувствительны к фенолов. Было установлено,
что эффекты, вызываемые хинонов на связанных ферментной системы (R + L) и
на молекулы трипсина (T) не связаны. Выводы были экстраполированы на
свойства других протеаз и антипротеазами[9].
В настоящее время в мире широко используется биотесты на основе
биолюминесценции.
A detailed toxicological study on several pesticides, including chlorothalonil,
cyprodynil, dichlobénil, pendimethaline, trifluraline, and alpha-endosulfan, present at
trace levels in air and total atmospheric precipitations of Paris is presented. The
pesticides contained in the atmospheric samples, collected during sampling campaigns
in February-March 2007, are identified and quantified by a high-performance liquid
chromatographic (HPLC)-UV detection method. The toxicity measurements are
performed by means of the Microtox bioluminescence method, based on the evaluation
10
of the bioluminescence inhibition of the Vibrio fischeri marine bacteria at two exposure
times to the pesticide solutions. The specific toxicity, corresponding to the particular
toxicity of the compound under study and represented by the EC(50) parameter, is
determined for these pesticides. Also, the global toxicity, which is the toxicity of all
micro-pollutants present in the sample under study, is estimated for the extracts of air
and atmospheric precipitation (rainwater) samples. The specific toxicities strongly vary
with the nature of the pesticide, the EC(50) parameter values being comprised between
0.17 and 0.83 mg/mL and 0.15 and 0.66 mg/mL, respectively, for exposure times of 5
and 15 min. The importance of the atmospheric samples' global toxicity and the
respective contribution of the toxic potency of the various pesticides contained in these
samples are discussed [10].
Abstract We describe a novel approach to assess toxicity to the free-living nematode
Caenorhabditis elegans that relies on the ability of firefly luciferase to report on
endogenous ATP levels. We have constructed bioluminescent C. elegans with the luc
gene under control of a constitutive promoter. Light reduction was observed in response
to increasing temperature, concentrations of copper, lead and 3,5-dichlorophenol. This
was due to increased mortality coupled with decreased metabolic activity in the
surviving animals. The light emitted by the transgenic nematodes gave a rapid, real-time
indication of metabolic status [11].
This study determined that the bacterial luciferase fusion gene (luxAB) was not a
suitable in vivo gene reporter in the model eukaryotic organisms Saccharomyces
cerevisiae and Caenorhabditis elegans. LuxAB expressing S. cerevisiae strains
displayed distinctive rapid decays in luminescence upon addition of the bacterial
luciferase substrate, n-decyl aldehyde, suggesting a toxic response. Growth studies and
toxicity bioassays have subsequently confirmed, that the aldehyde substrate was toxic to
both organisms at concentrations well tolerated by Escherichia coli. As the addition of
aldehyde is an integral part of the bacterial luciferase activity assay, our results do not
support the use of lux reporter genes for in vivo analyses in these model eukaryotic
organisms[12].
11
Список использованной литературы
1. ГОСТ Р 52499-2005 Добавки пищевые. Термины и определения.
2. ГОСТ Р 52481-2005 Красители пищевые. Термины и определения.
3. ГОСТ Р 53045-2008 Добавки пищевые. Кислоты пищевые и регуляторы
кислотности пищевых продуктов. Термины и определения.
4. ГОСТ Р 52464-2005 Добавки вкусоароматические и пищевые ароматизаторы.
Термины и определения.
5. Марх А.Т. Технологический контроль консервного производства. - М.:
Агропромиздат, 1989. – 303 с.
6. Кудряшева Н.С., Кратасюк В.А., Есимбекова Е.Н. Физико-химические основы
биолюминесцентного анализа: Учебное пособие. - Красноярск: КрасГУ, 2002.
eLIBRARY
7. Разработка биотехнологических методов ликвидации нефтяных загрязнений
окружающей среды / В. П. Холоденко, В. А. Чугунов, С. К. Жиглецова, В. Б.
Родин, З. М. Ермоленко, В. М. Фомченков, И. А. Ирхина, В. С. Кобелев, В. Я.
Волков // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2001, Т. XLV. - №
5-6. – C. 135-141.
8. Bioluminescent Bioassays Based on Luminous Bacteria / S. E. Medvedeva, N. A.
Tyulkova, A. M. Kuznetsov, E. K. Rodicheva // Journal of Siberian Federal University.
Biology 4 (2009 2) 418-452
9. Vetrova E. A bioluminescent signal system: detection of chemical toxicants in water/
E. Vetrova, E. Esimbekova, N. Remmel, S. Kotova, N. Beloskov, V. Kratasyuk , I.
Gitelson // Luminescence – 2007. – 22. – V. – 206-214.
Pubmed
10. Toxicological study of pesticides in air and precipitations of Paris by means of a
bioluminescence method / Trajkovska, S, Mbaye, M, Gaye Seye, M D, Aaron, J J,
Chevreuil, M, Blanchoud, H // Analytical and bioanalytical chemistry, Vol. 394 (4):
1099-106, 2009.
Elsevier Science
11 Development and application of bioluminescent Caenorhabditis elegans as
multicellular eukaryotic biosensors / C. Lagido, J. Pettitt, A.J.R. Porter, G.I. Paton, L.A.
Glover // Letters 493 (2001) 36-39.
Science direct
12
12. Toxicity of the bacterial luciferase substrate, n-decyl aldehyde, to Saccharomyces
cerevisiae and Caenorhabditis elegans / R.P. Hollisa, C. Lagidoa, J. Pettitta, A.J.R.
Portera, K. Killhamb, G.I. Patonb, L.A. Glovera // Letters 506 (2001) 140-142.
13