Проблема адсорбции антибиотиков в молочной продукции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблема адсорбции антибиотиков в молочной продукции

Производство молока является важной отраслью сельского хозяйства. Молоко - ценный пищевой продукт. Проблема сохранения здоровья животных на молочном производстве была актуальной во все времена, но сегодня, в связи с интенсификацией сельского хозяйства, стоит особенно остро. Для решения этой проблемы производители обычно используют антибиотики. Часто антибиотики применяют не только для лечения больных животных, но и для профилактики заболеваний у здоровых животных. Подобное злоупотребление приводит к попаданию антибиотиков в продукты и возникновению резистентных штаммов микроорганизмов, которые представляют серьёзную угрозу для здоровья людей и животных.

В России действуют строгие ограничения на предельно допустимое содержание антибиотиков в молоке, соответствующие минимальным пределам обнаружения. Молоко, не удовлетворяющее этим требованиям, не принимается на дальнейшую переработку. Поскольку эффективной альтернативы антибиотикам пока нет, производителям нужно более рационально использовать антибиотики при лечении животных, не допускать попадания молока больных коров в ёмкость с общим надоем и улучшать условия содержания животных на ферме. Решение первых двух вопросов зависит от самих производителей.

Цель работы: изучить возможность удаления антибиотиков из молока силикагелем.

Задачи:

1) Провести патентный поиск по искомой тематике

2) Изучить существующие методы определения содержания антибиотиков в молоке

3) На основе существующих методов разработать простую и наглядную методику определения содержания антибиотиков в молоке

4) Определить эффект очистки силикагелем молока от антибиотиков. Объекты исследования. Молоко представляет собой сложную, тонкодисперсную, многокомпонентную систему, сорбционные процессы в которой недостаточно хорошо изучены. Существует патент на использование сорбента из графена для очистки молока от токсичных металлов[7], однако нет патентов на использование сорбентов для очистки молока от антибиотиков. Дополнительную сложность при очистке молока создаёт тот факт, что в состав молока входит жир, который увеличивает вязкость жидкости, что усложняет процесс фильтрационного отделения мелкодисперсных примесей от молока и делает его непрозрачным. Это в дальнейшем создаёт необходимость применения RGB-анализа, так как традиционная фотометрия применима только к прозрачным жидкостям.

Существует множество различных веществ, обладающих выраженной сорбционной активностью, однако в ходе подготовки эксперимента был выбран медицинский коллоидный силикагель из-за его относительной дешевизны, легкодоступности, не токсичности для человека, высокой эффективности (200-300 м2 удельной площади поверхности на 1 г вещества[1] и возможности регенерации. Коллоидный силикагель при попадании в воду присоединяет к себе гидроксильные группы и формирует сложную пространственную структуру. Её особенностью является то, что сорбция молекул токсинов, избыточных продуктов обмена веществ, антигенов, микроорганизмов происходит на поверхности частиц, в местах связи оксида кремния с гидроксильными группами.[6] Для изучения рассматриваемого вопроса необходимо выбрать методику определения антибиотиков в молоке. Существуют 3 основных метода определения антибиотиков в молоке:

Микробиологический метод, в частности, метод культивирования Bacillus stearothermophilis на пробе. Метод основан на изменении окраски агаровой среды со спорами Bacillus stearothermophilus various calidoiactis C953 от фиолетовой до желтой -- при отсутствии в анализируемом молоке антибиотиков, и сохранении фиолетовой окраски -- при наличии антибиотиков.[2] Достоинства данного метода: простота, доступность, дешевизна, наглядность. Недостатки: Высокая длительность анализа (около 3-4 ч), невысокая чувствительность.

Иммуно-хроматический метод, основанный на иммуноферментной реакции, в процессе которой антибиотики захватываются специфическими белковыми рецепторами, меченными ферментом с индикатором, с образованием химически прочного комплекса, блокирующего свойство индикатора изменять цвет продуктов химических реакций. Наличие антибиотиков устанавливают визуально, сравнивая интенсивность цвета зон определения антибиотиков с интенсивностью цвета контрольной зоны индикаторного устройства.[3] Достоинства: высокая скорость анализа (10 мин.), наглядность, чувствительность, невысокая стоимость готового анализатора, компактность. Недостатки: высокая сложность разработки и производства.

Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии, для антибиотиков в молоке стал использоваться недавно. Метод основан на экстракции антибиотиков из пробы продукта, очистке экстракта и определении антибиотиков в экстракте методом высокоэффективной жидкостной хроматографии со спектрофотометрическим детектированием.[4] Достоинства: высокая чувствительность, количественный метод. Недостатки: высокая стоимость анализа, дороговизна, сложность и громоздкость оборудования. Проведение эксперимента. Наиболее простым в реализации является микробиологический метод. Поэтому дальнейшие эксперименты проводились именно на основе микробиологического метода анализа. Методика эксперимента разработана на основе[5], как модификация метода определения редуктазной активности с использованием индикатора метиленовый синий. Для осуществления анализа необходимо было смешивать пробы молока с простоквашей для внесения бактерий, и метиленовым синим для окрашивания пробы индикатором (антибиотик добавлялся в молоко заранее для получения заданной концентрации).

Рисунок 1

молочный антибиотик здоровье

А Приготовленная проба с содержанием антибиотика 5 мг/л

Затем проба термостатировалась 2,5 часа, но проверка изменения цвета велась через 40 мин, 1,5 часа и в конце анализа. Бактерии в процессе жизнедеятельности выделяли пероксидазу, которая восстанавливала метиленовый синий до бесцветного производного. Это приводило к быстрому обесцвечиванию чистой от антибиотиков пробы.

Б Проба с концентрацией антибиотика 0,5 мг/л через 1 ч термостатирования полностью обесцветилась.

В Проба с концентрацией антибиотика 5 мг/л через 40 мин термостатирования.

Изначальный эксперимент проводился на 5 пробах, с разным содержанием антибиотика (амоксициллин) для выявления минимальной его концентрации, ощутимо замедляющей обесцвечивание пробы (5 мг/л по результатам проведённого эксперимента).

Результаты эксперимента. Дальнейшие сравнительные эксперименты проб молока с содержанием антибиотика 5 мг/л, подвергавшихся очистке силикагелем и простых проб не выявили снижения концентрации антибиотиков в молоке после очистки силикагелем в течение 1 ч и внесении сорбента в количестве 1% от массы пробы.

Таблица 1. Результаты проведённых экспериментов

RGB анализ так же показал отрицательный результат. Предполагалось, что отрицательный результат выявлен из-за ингибирующей активности самого силикагеля, но анализ чистой от антибиотиков пробы, после очистки силикагелем не выявил у него ингибирующей активности.

Силикагель не удалил из молока антибиотик, однако это может быть связано с неполным его удалением из пробы молока (мелкодисперсные примеси сложно выделить из вязких жидкостей). В дальнейшем нужно взять более легкоудаляемый сорбент. Так же весьма перспективно исследовать влияние традиционных процессов переработки молока с антибиотиками (производство сливок, технического казеина и т. д.) на содержание антибиотиков в конечном продукте и способы дополнительной очистки молока в условиях технологических процессов.

Список литературы

молочный антибиотик здоровье

1. Вершинин А. С., Бычковских В. А., Смирнов Д. М. Применение энтеросорбента полисорб мп (кремния диоксида коллоидного) в комплексной терапии различных патологических состояний, сопровождающихся эндотоксикозом (обзор литературы) // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Образование, здравоохранение, физическая культура. 2013. Т. 13 № 3. с. 125-129.

2. ГОСТ 31502-2012 Молоко и молочные продукты Микробиологические методы определения антибиотиков. Введ. 2013-07-01 Москва: Изд-во стандартинформ, 2013. - 20 с.

3. ГОСТ 32219-2013 Молоко и молочные продукты. Иммуноферментные методы определения наличия антибиотиков. Введ. 2015-07-01. Москва: Изд-во стандартинформ, 2014. - 15 с.

4. ГОСТ 33526-2015 Молоко и продукты переработки молока. Методика определения содержания антибиотиков методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Введ. 2016-02-08 Москва: Изд-во стандартинформ, 2016. - 12 с.

5. ГОСТ 9225-84 Молоко и молочные продукты. Методы микробиологического анализа. Введ. 1986-01-01 Москва: Изд-во стандартинформ 2009. 16 - с.

6. Смирнова Н. Эффективность энтеросорбента «Полисорб МП» у больных инфекционными заболеваниями // Врач - № 3, 2007. - C. 80-82.

7. Способ очистки молока-сырья от токсичных металлов // Патент России № 2441397 C1. 2010. Бюл. № 4 / Полянская О. С., Топал О. И.

Размещено на Allbest.ru