Індукція генних мутацій зразками копчених ковбасних виробів різних технологій виробництва

Размещено на http://www.allbest.ru/

Державна установа

«НАУКОВИЙ ЦЕНТР РАДІАЦІЙНОЇ МЕДИЦИНИ АКАДЕМІЇ МЕДИЧНИХ НАУК УКРАЇНИ»

УДК 575.224.4:579.253.4:637.524

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Індукція генних мутацій зразками копчених ковбасних виробів різних технологій виробництва

03.00.15 - генетика

Ткачова Дар'я Леонідівна

Київ - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі промислової біотехнології факультету біотехнології і біотехніки Національного технічного університету України „КПІ” Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Дуган Олексій Мартем'янович, Національний технічний університет України „КПІ”, завідувач кафедри промислової біотехнології, декан факультету біотехнології і біотехніки.

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор, Горова Алла Іванівна, Національний гірничий університет МОН України, завідувач кафедри екології;

кандидат біологічних наук, Лавренчук Василь Якович, Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України, старший науковий співробітник відділу генетики мікроорганізмів.

Захист відбудеться « 17 » червня 2010 р. о 10:00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.562.02 у ДУ «Науковий центр радіаційної медицини АМН України» за адресою: 04050, м. Київ, вул. Мельникова, 53.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ДУ «Науковий центр радіаційної медицини АМН України» за адресою: 04050, м. Київ, вул. Мельникова, 53.

Автореферат розісланий «14» травня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Г.В. Стефанович.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Питання безпеки харчових продуктів, вплив стану довкілля на їхню якість та проблеми наслідків їхнього забруднення на даний час є актуальними практично в усіх країнах світу та в Україні зокрема (Древаль, 2009). Спеціалісти та міжнародні організації визнають необхідність першочергового дослідження на мутагенність ліків, харчових продуктів, пестицидів, косметичних засобів, а також найбільш широко поширених забруднювачів води, повітря та виробничих шкідливостей (Дурнев А.Д., 1998).

Неможливість експериментального дослідження на людині генетичної активності хімічних сполук обумовила створення і використання з цією метою різних тест-систем (Абилев С.К., 2003). Основним тестом у скринінгових програмах з мутагенної активності у багатьох країнах світу визнаний тест Еймса Salmonella/мікросоми, який є порівняно швидким, економічним, інформативним і має велику пропускну спроможність (Дуган А.М., 1984). Європейський центр з валідації альтернативних методів досліджень (JECFA), створений згідно з вимогами директиви Ради Європейської Економічної Спільноти із захисту тварин в експериментах (86/609/ЄЕС), прийняв тест Еймса як альтернативний метод з визначення мутагенного потенціалу хімічних сполук (Alternative (non-animal)…, 2002). Отримувані в тесті Еймса результати, цікаві в плані їхньої прогностичної ефективності по відношенню до генетичних наслідків впливу на людину досліджуваних сполук (Абилев С.К., 2003).

На сьогодні в Україні проведені дослідження з визначення сумарної мутагенної активності (СМА) питної води, води з артезіанських свердловин, стічних і підземних вод, атмосферного повітря, а також мутагенного ефекту косметичних засобів, деяких харчових добавок та імобілізованих барвників (Дуган О.М., 1998; Яловенко О.І., 2006; Стрижельчик Н.Г., 2006; Фединяк А.В., 2007).

Недостатньо висвітленим залишається питання з визначення СМА харчових продуктів, зокрема копчених ковбас. Копчені м'ясопродукти привертають до себе особливу увагу, через те, що внаслідок використання недоброякісної сировини, додавання певних харчових добавок, термічної обробки (варіння, смаження) і обробки коптильним димом (або коптильними середовищами), вони можуть бути забрудненими багатьма сполуками. До основних забруднювачів копчених м'ясопродуктів відносяться: пестициди, залишкові кількості ветеринарних препаратів, мікотоксини, деякі харчові добавки; токсичні речовин з пакування; важкі метали (ВМ). Крім того, внаслідок термічних впливів у м'ясопродуктах відбувається утворення і накопичення поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАВ), N-нітрозамінів (НА) і гетероциклічних амінів (ГЦА) (Sugimura T., 1996; Rostkowska K., 1998; Goldman R., 2003).

Проблемою забруднення харчових продуктів, що зазнали термічної обробки, науковці почали цікавитися з 60-х років ХХ ст. з визначення вмісту ПАВ і НА у копчених і смажених продуктах, а з кінця 70-х - ГЦА у смаженому і копченому м'ясі (Jдgerstad M., 2005). Для цих досліджень характерним є вивчення фракцій окремих сполук та їхньої мутагенної активності без отримання загальних екстрактів з харчових продуктів та визначення СМА. Такий вузький підхід не дозволяє виявити складні взаємовідносини між компонентами їжі та забруднювачами екзогенного та ендогенного походження в процесі їхньої термічної обробки і зберігання. Крім того, спектр досліджених м'ясних продуктів включає лише смажене і копчене м'ясо різних видів та декілька видів копчених ковбас домашнього приготування або виробництва певного заводу чи регіону здебільшого у країнах Європи та Африки (International food…, 1999; Sarkar S., 1989; Ciecierska, 2007).

Усе вищевикладене стало передумовою обраного напрямку досліджень з визначення СМА копчених ковбасних виробів трьох основних видів, представлених у торгівельних мережах м. Києва, з наступним вивченням мутагенної активності їхнього компонентного складу та хімічним аналізом на вміст забруднювачів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у рамках НДР «Генетичний моніторинг: розробка підходів до оцінки впливу факторів зовнішнього середовища на геном» (шифр теми 06БФ036-01, № державної реєстрації 0106U005750).

Мета дослідження - встановити закономірності мутагенної дії зразків копчених ковбасних виробів трьох технологій виробництва.

Задачі дослідження:

1. Вивчити сумарну мутагенну дію зразків неорганічної і органічної фракцій варено-копчених ковбас (ВК).

2. Визначити сумарну мутагенну дію зразків неорганічної і органічної фракцій напівкопчених ковбас (НК).

3. Вивчити сумарну мутагенну дію зразків неорганічної і органічної фракцій сирокопчених ковбас (СК).

4. Провести фізико-хімічний аналіз зразків неорганічної і органічної фракцій ковбасних виробів трьох технологій виробництва.

5. Встановити кореляційні зв'язки між ступенем мутагенності зразків ковбасних виробів і вмістом найбільш поширених генетично-активних забруднювачів.

6. Вивчити мутагенну дію коптильної рідини і смакоароматичних добавок на тест-організми.

Об'єкт дослідження - клони Salmonella typhimurium, які характеризують мутаційні події.

Предмет дослідження - мутагенна дія зразків ковбасних виробів на мікробні тест-системи.

Методи дослідження - генетичні, мікробіологічні, фізико-хімічні, статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. У дисертації вперше:

- встановлені особливості і закономірності здатності індукувати генні мутації за типом зсуву рамки зчитування і заміни пар нуклеотидних основ у генетичному коді зразками неорганічної і органічної фракцій трьох груп ковбасних виробів: варено-копчених, сирокопчених і напівкопчених; мутагенна активність зразків спостерігалась на рівнях «слабкої» і «середньої» сили у присутності і відсутності системи метаболічної активації із залежністю ефекту від ступеню розведення зразка;

- показана здатність індукувати генні мутації смакоароматичної добавки «Дым» і коптильної рідини «Жидкий дым» у всіх варіантах досліду, що свідчить про наявність у них комплексу хімічних речовин з «прямими» і «непрямими» мутагенами і мутагенами з різними механізмами дії;

- на основі розрахунку коефіцієнтів парної кореляції Пірсона виявлена наявність середнього (r = 0,5-0,6) та сильного зв'язку (r ? 0,7) між вмістом ВМ, а саме, Cd(ІІ) і Ni(ІІ), у зразках неорганічної фракції та показником максимальної мутагенності;

- при аналізі органічної фракції ковбасних виробів трьох технологій виробництва встановлений тісний кореляційний зв'язок (r ? 0,7) між вмістом бенз(а)пірену (БП) і бенз(а)антрацену (БА) та показником максимальної мутагенності;

- на основі дисперсійного аналізу доведено, що кожна з трьох груп копчених ковбас є однорідною, і ці групи можуть розглядатися як єдиний статистичний комплекс;

- порівняння трьох груп ковбас за мутагенною активністю методом множинних порівнянь показало, що група СК на 5% рівні значущості відрізняється від груп НК і ВК;

- за вмістом забруднювачів між групами існує різниця тільки за Кадмієм (відрізняється група СК від груп ВК і НК з ймовірністю 99%), тобто, саме вміст Кадмію робить вагомий внесок у статистично значиме перевищення мутагенної активності групи СК над іншими двома групами.

– забруднювачі органічної фракції (а саме БП і БА) зумовлюють загальний фон мутагенної активності, за яким ці три групи ковбас не відрізняються.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що експериментальні дані дисертаційної роботи використовуються у лекційному і лабораторному курсі дисципліни «Загальна генетика» у розділі «Мутагенез» для студентів спеціальності «Промислова біотехнологія» НТУУ «КПІ» та у лекційному курсі і лабораторному практикумі дисципліни «Контроль якості та безпеки харчових продуктів» для студентів спеціальності «технологія зберігання, консервування та переробки м'яса» на кафедрі технології м'яса, м'ясних та оліє-жирових продуктів факультету технології цукрових та м'ясомолочних виробництв Національного університету харчових технологій.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійним дослідженням здобувача. Автор самостійно проаналізував наукову літературу та написав усі розділи дисертації; здійснив підбір об'єктів дослідження; виконав експерименти з визначення СМА; провів статистичну обробку первинних експериментальних даних та їх аналіз. За участі доцента кафедри органічної хімії та технології органічних речовин ХТФ НТУУ «КПІ», к.х.н. Кушка А. О. розроблена схема пробопідготовки та отримані органічна і неорганічна фракції ковбасних виробів. За участі асистента кафедри аналітичної хімії хімічного факультету КНУ ім. Т.Г. Шевченка, к.х.н. Іщенка М. В. проведений хімічний аналіз зразків ковбасних виробів.

Спільно з науковим керівником проведено вибір напрямку досліджень і обговорення отриманих результатів роботи, написані наукові статті.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації оприлюднено на V Міжнародній науковій конференції студентів та аспірантів «Молодь та поступ біології» (Львів, 2009); на ІІІ Науково-практичній конференції студентів і аспірантів «Біологія ХХІ століття», (Київ, 2009), на ІІ Міжнародній конференції «Сучасні проблеми біології, екології та хімії» (Запоріжжя, 2009) і на Міжнародній науково-практичній конференції «Харчові технології - 2009», (Одеса-2009).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 12 наукових робіт, з них 7 статей у фахових журналах та 5 - у матеріалах робіт конференцій і збірниках тез доповідей.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається з вступу, огляду літератури, матеріалів та методів дослідження (розділ 2), результатів досліджень та їх обговорення (розділи 3-6), узагальнення, висновків, додатків та списку використаних джерел, який складається з 225 найменувань (з них 119 іншомовних). Загальний обсяг дисертації 112 сторінок друкованого тексту, до складу якого входять 28 рисунків і 21 таблиця.

Основний зміст роботи

Матеріали і методи дослідження. У розділі 2 наведена докладна характеристика та пробопідготовка (для хімічного аналізу та тесту Еймса) 15 видів копчених ковбас, коптильної рідини, 2-х комплексних сумішей та 4-х смакоароматичних добавок. Схема модифікованої нами методики отримання органічної і неорганічної фракції ковбас наведена на рис.1.

Рис. 1 Схема пробопідготовки зразків копчених ковбас для фізико-хімічного аналізу та тесту Еймса

Аналіз неорганічної фракції ковбас на вміст Cu(II), Ni(II), Cd(II), Pb(II), Zn(II) і Mn(II) проводили за допомогою атомно-абсорбційної спектрометрії. Визначення вмісту БП та БА в органічній фракції копчених ковбас і екстракті коптильної рідини здійснювали шляхом газової хроматографії з мас-спектрометрією. Для побудови калібрувальної кривої використовували державний стандартний зразок БП - ГСО 7515-98 та стандартний зразок підприємства БА - СОП 0105-03.

У загальному екстракті перед упарюванням визначали вміст L-гістидину методом ГХ-МС за допомогою калібрувальної кривої, побудованої з використанням L-гістидину. У всіх екстрактах L-гістидин не виявлений, що свідчить про те, що отримані ефекти на ауксотрофних штамах по гістидину є суто індукованим мутагенезом.

У роботі використовували напівкількісний метод Еймса обліку генних мутацій на штамах Salmonella typhimurium ТА98 і ТА100 з системою метаболічної активації. Експерименти проводили згідно Методичних рекомендацій Л. М. Фонштейна і співавт. у модифікації О. М. Дугана і співавт. Приготовані зразки тестували без розведення («нативна» речовина), при розведенні у 2, 5 і 10 разів (за необхідності у 15 разів).

Статистичну обробку даних проводили з використанням програм Statistica 6.1, BioStat Professional 2009 5.7.6 та Microsoft Exel. Статистично значиму різницю між експериментальнами даними та негативним контролем визначали за методом Даннета та t-критерієм Стьюдента з поправкою Бонферроні. Виявлення відмінностей між групами здійснювали за допомогою однофакторного дисперсійного аналізу та методу множинних порівнянь Шеффе, установлення взаємозв'язку між змінними - за допомогою кореляційного аналізу, установлення виду залежності показників від досліджуваних параметрів - за допомогою регресійного аналізу.

Результати та їх обговорення

1. Мутагенна дія зразків варено-копчених ковбас. Усі зразки копчених ковбас трьох технологій виробництва виявили такі ефекти на тест-організмах: бактерицидність (у «нативному» стані), відсутність мутагенності, «слабку» і «середню» мутагенну силу. Ефекти різнилися як між фракціями і умовами активації (МС+, МС-), так і між тест-штамами, що свідчить про наявність у досліджуваних зразках мутагенів «прямої» і «непрямої» дії, різної хімічної природи та різних механізмів дії (зсув рамки зчитування і заміна пар нуклеотидних основ).

Три розведені зразки виявляли мутагенність на тест-штамі ТА98, а саме: ВК 2-С, ВК 3-М і ВК 5-Т. Максимальний мутагенний ефект спостерігався при розведенні у п'ять разів, а перевищення контрольних значень у варіантах з метаболічною активацією (МС+) і без неї (МС-) складало 5,4 і 4,7; 3,2 і 2,6; 4,0 і 4,4 відповідно для вищезазначених зразків, що не виходило за межі ефектів «слабкої» сили. Зразки ковбас ВК 1-Ср і ВК 4-Д залишалися генетично інертними у всіх варіантах досліду. При розведенні у десять разів усі зразки, окрім ВК 2-С, виявилися неактивними, що пояснюється ефектом розведення. Порівняно висока активність у варіанті МС- зразка ВК 2-С може пояснюватися вмістом Кадмію у кількості 1,5 ГДК, тоді як мутагенність зразка ВК 3-М можливо зумовлена вмістом Ніколу на рівні ГДК. Ефекти зразків на тест-штамі ТА100 були нижче, ніж на штамі ТА98, що можна пояснити наявністю у зразках сполук, які здебільшого індукують frameshift-мутації, а також меншою чутливістю цього штаму до мутагенних впливів. мутагенний ковбаса органічний

Органічна фракція зразків ВК виявилась більш активною і саме по відношенню до штаму ТА98 (рис. 2). Максимум ефекту спостерігали для зразків ВК 2-С, ВК 4-Д та ВК 5-Т (МС+ і МС-). Серед цих зразків порівняно сильну генотоксичність виявив зразок ковбаси ВК 2-С (перевищення контрольних значень склало 8,0 і 7,3 для варіанту МС+ і МС- відповідно). Саме цей же зразок проявив максимальний ефект і при дослідженні його неорганічної фракції на штамі ТА98.

При розведенні у десять разів більшість зразків, як і у досліді з неорганічною фракцією, наближалися за рівнем ревертантів до спонтанного фону через ефект розведення. На відміну від неорганічної фракції, органічна - показала схожу картину мутагенної активності по відношенню до штаму ТА100 у порівнянні зі штамом ТА98.

Мутагенна активність зразків ВК 2-С, ВК 4-Д та ВК 5-Т у варіантах досліду МС+ і МС- свідчить про наявність сполук органічної природи, по-перше, «прямої» і «непрямої» дії, а по-друге, з ймовірним прихованим більш потужним мутагенним потенціалом, оскільки він може маскуватися токсичною дією цих сполук. Треба зауважити, що ми не виключаємо, що бактерицидна дія зразків може бути зумовлена фенольними, карбонільними та іншими сполуками, які привносяться з коптильним димом, чи у вигляді харчових добавок саме для консервування продукту. Проте, потужна токсична дія зразків по відношенню до мікроорганізмів, показана нами в експерименті, може свідчити про можливий пригнічуючий вплив на мікрофлору кишечника людини, що споживає таку продукцію. Таким чином, при дослідженні п'яти зразків ВК як органічна, так і неорганічна фракції без розведення проявили сильну токсичну дію і максимальну мутагенну активність при розведенні зразків у п'ять разів, що свідчить про прихований потужний генотоксичний потенціал. Зразки ВК 2-С і ВК 5-Т виявилися мутагенно-активними по відношенню до обох тест-штамів в усіх варіантах досліду.

Потенційними мутагенами варено-копчених ковбас є ПАВ, зокрема БП, за рахунок копчення при високих температурах або при обробці ковбас коптильними середовищами неналежної якості. Так, саме у зразках з найбільшою мутагенною активністю в умовах МС+, нами визначені високі рівні БП та БА з перевищенням ГДК (відповідно) у 21,3 і 2,78 разів (ВК 5-Т), 51,8 і 4,36 разів (ВК 4-Д) та 76,0 і 11,0 разів (ВК 2-С). Треба зазначити, що інші зразки теж мали перевищення ГДК по БП, проте, вони виявилися доволі інертними у генетичному відношенні, що додатково свідчить про екранування токсичністю мутагенних ефектів.

2. Мутагенна дія зразків напівкопчених ковбас. Експериментальні дані прояву мутагенної дії зразків неорганічної фракції НК свідчать про наявність ефектів «слабкої» сили у зразків НК 6-О, НК 7-Х та НК 8-Пр відносно тест-штаму ТА98. Ефекти зазначених зразків реєстрували при їхньому розведенні у два рази із максимальними значеннями при п'ятикратному розведенні (перевищення індукованих мутацій над спонтанними (_д./_к.) складало: 3,2 (МС+) і 2,6 (МС-); 3,8 (МС+) і 3,5 (МС-) для НК 6-О і НК 7-Х відповідно).

Дослідження зразків на штамі ТА100 дали схожі результати із дослідженнями на штамі ТА98. Так, три зразки НК 6-О, НК 7-Х та НК 8-Пр проявляли мутагенну активність «слабкої» сили із максимальними значеннями при п'ятикратному розведенні, а саме 2,8 (МС+) і 3,4 (МС-); 3,2 (МС+) і 3,2 (МС-) та 2,9 (МС+) і 3,0 (МС-) відповідно.

Мутагенна активність «слабкої» сили, зареєстрована на обох штамах у варіанті МС+, свідчить про наявність в останніх мутагенів «непрямої» дії. Окрім цього, неорганічна фракція зразків НК проявляла мутагенний ефект і у варіанті МС-, що може пояснюватися знайденими за допомогою атомно-абсорбційного аналізу ВМ, таких як Нікол і Кадмій. Так, вміст Cd(ІІ) у НК 6-О склав 0,92 ГДК, у НК 7-Х - 1,14 ГДК; а вміст Ni(ІІ) у НК 7-Х - 0,85 ГДК. Як видно, саме в зразку НК 7-Х спостерігаються підвищені рівні як Кадмію, так і Ніколу, чим можна пояснити найбільшу мутагенну активність цього зразку, особливо при тестуванні на штамі ТА98.

Дослідження органічної фракції зразків НК на штамі ТА98 (рис. 3) виявили максимальну індукцію мутацій, яку реєстрували при п'ятикратному розведенні зразків. Два з них, НК 8-Пр і НК 10-С проявили «слабку» мутагенну активність, ще два зразки, НК 6-О і НК 7-Х - «середньої» сили, тоді як зразок НК 9-С виявився генетично інертним у всіх розведеннях. Максимальну активність показав зразок НК 7-Х МС+ з із перевищенням негативного контролю у 15,4 рази.

Відносно тест-штаму ТА100 спостерігалася схожа картина із дією на штам ТА98, окрім того, що викликані ефекти були менш потужними, що характерно для штаму ТА100 з максимумом ефекту для НК 7-Х.

Хімічний аналіз органічної фракції НК показав дуже високий вміст мутагенних сполук БП та БА. Так, у зразках, які показали мутагенний ефект «середньої» сили, кратність перевищення ГДК за БП та БА відповідно складала: 74,1 і 11,3 разів (НК 6-О) та 189,9 і 20,6 разів (НК 7-Х).

Таким чином, зразки НК індукують генні мутації «слабкої» і «середньої» сили за різними механізмами дії. Мутагенність проявили як неорганічна фракція зразків, що частково зумовлено наявністю підвищених рівнів ВМ, так і органічна фракція з найбільшою активністю у варіантах МС+, що свідчить про наявність в ній «непрямих» мутагенів органічної природи.

3. Мутагенна дія зразків сирокопчених ковбас. Їхні ефекти зумовлені в основному вмістом Ni(ІІ) і Cd(ІІ), концентрація яких або перевищувала ГДК, або була майже на рівні ГДК. Однак, індуковані мутації були виявлені на обох тест-штамах у варіантах (МС+) і (МС-), що свідчить про наявність у досліджуваних зразках хімічних сполук, ідентифікація яких утруднена, але мутагенна дія виявляється в умовах експерименту. З п'яти досліджуваних зразків мутагенність була виявлена в усіх, причому, більш виражені ефекти спостерігали у варіантах МС- (перевищення контрольних значень складало 3,8; 7,4; 9,1; 8,0 і 9,0 відповідно для зразків СК 11-З, СК 12-Б, СК 13-П, СК 14-Р З і СК 15-М), що можна пояснити високим (перевищення ГДК у 1,64-5,38 разів) вмістом у них таких ВМ, як Ni(ІІ) i Cd(ІІ). Ефекти досліджуваних зразків на тест-штамі ТА100 виявилися аналогічними ефектам на ТА98 з незначними розбіжностями: зразок СК 15-М був інертними відносно штаму ТА100. Більшу активність виявили зразки ковбаси СК 11-3 на штамі ТА100 в обох варіантах досліду.

Більш сильні мутагенні ефекти спостерігали при тестуванні органічної фракції зразків. По-перше, на тест-штамі ТА98 деякі зразки - СК 12-Б (МС+) і СК 13-П (МС-) показали мутагенний ефект «середньої» сили; по-друге, високі ступені активності зразків у варіантах МС+ і МС- є доказом того, що в зразках містяться мутагени з різним механізмом дії. Максимальний ефект був зафіксований для зразків СК 12-Б у варіантах МС+ (перевищення контрольних значень у 13,9 разів) з явною залежністю ефекту від кратності розведення і з наявністю токсичної дії на тест-організми. У варіантах МС- зразок СК 13-П також показав ефект «середньої» сили. Решта зразків - «слабкі» ефекти, за виключенням СК15-М - є неактивними в обох варіантах: МС+ і МС-.

Відносно тест-штаму ТА100 тільки п'ятикратно розведений зразок СК 13-П у варіанті МС- показав здатність індукувати ефекти середньої сили. Два зразки (СК 14-Р і СК 15-М) не проявили мутагенну активність і решта два виявили «слабку» активність.

Хімічний аналіз органічної фракції показав надзвичайно високий вміст БП та БА. Найбільша кратність перевищення ГДК за цими сполуками відповідно становила: 112,1 і 7,8 разів (СК 12-Б) та 323,5 і 40,0 разів (СК 13-П). Зразок СК 15-М не був мутагенно-активним при перевищенні ГДК за БП у 13,8 разів і, як ми зазначали вище, це може бути впливом інших речовин у цьому зразку, які володіють потужною токсичністю і приховують його мутагенний потенціал.

Таким чином, отримані нами експериментальні дані щодо потенційної мутагенної і канцерогенної дії зразків п'яти видів СК свідчать про наявність у ковбасах хімічних речовин, з одного боку, здатних індукувати генні мутації за різними механізмами дії, з другого - «прямої» і «непрямої» дії, а також речовин з токсичними властивостями відносно тест-організмів. Цими речовинами можуть бути ВМ, ГЦА, ПАВ, харчові добавки, нітрати, нітрити, НА. Ці речовини додаються у ковбасні вироби для покращення смакових властивостей або зовнішнього вигляду продукту, або утворюються у процесі виготовлення ковбас. Так чи інакше, але величезна кількість цих сполук потрапляє в організм людини і може здійснювати значний генетичний тиск на спадковий апарат.

Ідентифікувати всі без винятку хімічні речовини, що містяться у ковбасних виробах і встановити їхню потенційну мутагенну/канцерогенну небезпеку неможливо. Тому застосування експрес-методів для відносно дешевого і достатньо надійного виявлення мутагенної активності суміші речовин, що містяться в термічно оброблених м'ясо- і рибопродуктах, з метою: 1) запобігання або обмеження потрапляння їх в кінцевий продукт, 2) зміни технологічних підходів копчення, 3) заміни барвників, наповнювачів і консервантів на більш безпечні аналоги - є виправданим і логічним. Крім цього наявність потенційної мутагенної активності в зразках цих продуктів є підставою для спроби оцінити генетичну небезпеку використання означених видів ковбас для людини.

4. Мутагенна дія харчових добавок, що містяться у ковбасних виробах. Зразки комплексних добавок А-7, А-21 та СД-Яловичина, СД-Бекон, СД-Свинина виявилися генетично інертними за всіх умов досліду. «Нативні» розчини сумішей харчових добавок виявили слабкий бактерицидний ефект. Слабка бактерицидна дія «нативних» розчинів і генетична інертність зразків у 2- і 5-кратному розведеннях може бути обумовлена ефірними оліями, спеціями, прянощами та їхніми екстрактами, що входять до складу досліджуваних сумішей. Дані компоненти володіють бактерицидними властивостями, що у свою чергу може знівелювати прояв слабкої мутагенної активності у бактеріальній тест-системі.

У нашій роботі ми досліджували також суху смакоароматичну добавку «Дым» та коптильну рідину «Жидкий дым», яка являє собою водний розчин диму. «Нативні» розчини на обох тест-штамах в умовах МС- і МС+ проявили бактерицидну дію, що можна пояснити високим вмістом фенолів, альдегідів, спиртів, кислот та інших органічних сполук, які, за даними літератури, відповідають як за смакоароматичні властивості, так і за консервуючу дію коптильних добавок. Максимальний мутагенний ефект для обох зразків зафіксований при розведенні у десять разів, причому найбільш активним виявився зразок коптильної рідини «Жидкий дым» на штамі ТА98 із значеннями _д./_к. - 13,9 (МС+) і 15,4 (МС-), тоді як добавка «Дым» показала значення _д./_к. - 6,0 (МС+) і 8,0 (МС-). Отримані дані свідчать, що по відношенню до тест-штама ТА98 коптильна рідина проявила мутагенну активність «середньої» сили, а харчова добавка «Дым» - «слабкої». Обидва досліджуваних препарати виявили меншу генотоксичну дію на штамі ТА100. Надалі, при розведенні у п'ятнадцять разів мутагенна активність спадає до рівня спонтанного фону мутування. Результати хімічного аналізу органічного екстракту, отриманого з коптильної рідини, показали наявність БП у кількості 212,1 мкг/кг та БА - 160,5 мкг/кг, що свідчить про те, що коптильні середовища також можуть бути джерелом хімічного забруднення копчених ковбас.

5. Фізико-хімічний аналіз зразків ковбасних виробів. Результати аналізу вмісту ВМ у неорганічній фракції показав, що з шести представників цієї групи забруднювачів ковбас, виявлено чотири, а саме Ni(ІІ), Cd(ІІ), Cu(ІІ) і Zn(ІІ), причому в усіх трьох видах ковбас. Якщо розглядати виявлені забруднювачі за видами ковбас, то найбільш небезпечними (саме за Ni(ІІ) і Cd(ІІ)) є сирокопчені ковбаси, для більшості з яких спостерігали перевищення значень ГДК цих металів.

Характерним для СК є те, що всі п'ять представників цієї групи забруднені сполуками Ніколу і Кадмію або на рівні ГДК, або вище. Сполуки Купруму і Цинку також містяться у всіх зразках, але нижче рівня ГДК.

Згідно даних багатьох дослідників, найбільша кількість хімічних забруднювачів ковбасних виробів, міститься саме в органічній фракції зразків. У процесі технологічного циклу утворюються декілька тисяч хімічних речовин різних груп і класів і, приблизно третина з них, є мутагенно-активними. У рамках наших досліджень в органічній фракції вдалося виявити дві речовини, проміжні метаболіти яких, на наш погляд, в значній мірі обумовлюють мутагенну активність зразків: БП і БА. Однак, ми цілком усвідомлюємо, що досліджувані зразки містять, крім цих двох речовин, ще безліч різноманітних сполук, внесок яких у загальний мутагенний пул зразка може бути навіть і більше, ніж БП і БА.

Результати фізико-хімічного аналізу органічної фракції ковбасних виробів представлені в табл. 1, аналіз даних якої свідчить про значне забруднення БП і БА усіх видів ковбас, що викликає занепокоєння, - вміст цих ПАВ перевищує ГДК від 1,5 до 323,5 разів. Якщо спробувати встановити найбільш безпечний вид ковбаси за даними вмісту БП і БА, то можна відмітити варено-копчені ковбаси - ВК-1Ср і ВК 3-М, для яких виявлено перевищення вмісту БП на рівнях 1,5 і 6,3 ГДК відповідно. Найбільш небезпечними у мутагенному відношенні (за вмістом БП і БА) є зразки сирокопчених ковбас (СК 13-П і СК 12-Б - перевищення ГДК у 323,5 і 112,1 разів відповідно), напівкопчених (НК 6-О і НК 7-Х - перевищення ГДК у 74,1 і 189,9 разів відповідно) і варено-копчених (ВК 2-С і ВК 4-Д - перевищення ГДК у 76,0 і 51,8 разів відповідно).

Таблиця 1 Вміст представників ПАВ в органічній фракції ковбасних виробів, мкг/кг

Умовне позначення зразка ковбаси	БП, M±m	Кратність ГДК для БП, (ГДК 1,0 мкг/кг)	БА, M±m	Кратність ГДК для БА (ГДК 5,0 мкг/кг)	БП-еквівалентна концентрація
ВК 1-Ср	1,50±0,05	1,5**	0,60±0,01	0,12	0,06±0,00
ВК 2-С	76,00±1,89	76,0**	54,80±2,27	11,00**	5,48±0,23
ВК 3-М	6,30±0,01	6,30**	1,90±0,02	0,38	0,19±0,00
ВК 4-Д	51,80±1,45	51,8**	21,80±1,11	4,36**	2,18±0,11
ВК 5-Т	21,30±0,68	21,3**	13,90±0,68	2,78**	1,39±0,07
НК 6-О	74,10±2,43	74,1**	56,70±2,83	11,34**	5,67±0,28
НК 7-Х	189,90±12,90	189,9**	103,00±2,40	20,60**	10,30±0,24
НК 8-Пр	16,60±0,63	16,6**	5,50±0,25	1,10**	0,55±0,03
НК 9-С	19,90±0,46	19,9**	8,40±0,46	1,68**	0,84±0,05
НК 10-С	34,30±1,25	34,3**	13,40±0,84	2,68**	1,34±0,08
СК 11-З	70,90±1,96	70,9**	33,30±1,47	6,67**	3,33±0,15
СК 12-Б	112,10±2,48	112,1**	39,00±1,32	7,80**	3,90±0,13
СК 13-П	323,50±10,16	323,5**	199,00±6,67	40,0**	19,90±0,67
СК 14-Р	25,20±0,96	25,2**	8,90±0,32	1,78**	0,89±0,03
СК 15-М	13,80±0,51	13,8**	4,80±0,25	0,96*	0,48±0,03

Примітка. * - на рівні 0,8-1,0 ГДК, ** - кратність перевищення ГДК.

6. Моделювання впливу забрудненості копчених ковбас на індукцію генних мутацій у мікроорганізмів. Для встановлення кореляційних зв'язків між вмістом забруднювачів у пробах фракцій ковбас і мутагенністю, ми, для зручності розрахунків, виразили отримані відношення _д./_к. в усіх умовах досліду через єдиний показник максимального ефекту (окремо для органічної і неорганічної фракцій). Тобто, для кожної проби ковбас окремо було розраховано середньоарифметичні максимальні відношення _д./_к. для неорганічної фракції -K_н,max, і для органічної фракції - K_о,max.

Розраховані коефіцієнти парної кореляції Пірсона свідчать про наявність середнього (r = 0,5-0,6) та сильного зв'язку (r ? 0,7) між вмістом ВМ у пробах неорганічної фракції та показником максимальної мутагенності. Виходячи з розрахованого нами рівняння регресії, можна стверджувати, що вміст Купруму у зразках не здійснює впливу на результуючу ознаку (K_н,max).

Побудова двофакторних регресійних моделей для ВМ показала, що значний вплив на показник мутагенності здійснюють іони Цинку та Кадмію, проте сукупний їх вплив визначити не вдалося через сильний корелятивний зв'язок між вмістом цих металів, що значно впливає на адекватність регресійного рівняння.

Аналіз даних органічної фракції показав, що залежність між мутагенною активністю і концентрацією БП або БА описується рівнянням логарифмічного типу y=f(lnx). У результаті статистичного аналізу були отримані рівняння логарифмічних регресій з відповідними коефіцієнтами парної кореляції і детермінації (табл. 2).

Таблиця 2 Моделі однофакторної логарифмічної регресії між показником максимальної мутагенності (K_о,max) та концентраціями БП і БА у зразках ковбасних виробів

Модель однофакторної логарифмічної регресії	Коефіцієнт парної кореляції, r	Коефіцієнт детермінації (r2), %	Критерій Фішера, Fфакт	р
Ko,max = 3,598+ 2,504•lnCБП	0,956	91,4	137,4	<0,001
Ko,max = 5,469+ 2,219•lnCБА	0,983	96,3	387,8	<0,001

З таблиці видно, що обидва фактори (БП і БА) практично з рівною силою впливають на варіацію результативної ознаки (K_o,max). Через сильний корелятивний зв'язок між концентрацією БП і БА (r=0,971) побудова двофакторної моделі є утрудненою через ефект мультиколінеарності.

Таким чином, залежність між вмістом ВМ і мутагенністю є прямою, а між вмістом БА і БП та мутагенністю - логарифмічною, що свідчить про їхню надзвичайно потужну мутагенну активність.

Зважаючи на високий вміст забруднювачів, знайдених у 100% досліджуваних зразків, ми провели статистичний порівняльний аналіз трьох груп ковбас для визначення найнебезпечнішої групи за мутагенною активністю.

Результати дисперсійного аналізу показали, що кожна з трьох груп копчених ковбас є однорідною і може розглядатися як єдиний статистичний комплекс. Порівняння цих груп ковбас за мутагенною активністю методом множинних порівнянь Шеффе показало, що група СК на 5%-му рівні значущості відрізняється від груп НК і ВК (табл. 3).

Таблиця 3 Результати розрахунків за методом множинних порівнянь Шеффе

Групи порівнянь	Групові середні,	Критерій Шеффе, Fфакт	Критерій Шеффе, Fтабл	р
ВК/НК	4,23/3,72	0,72	2,50	>0,05
ВК/СК	4,23/5,93	2,60	2,50	<0,05
НК/СК	3,72/5,93	3,26	3,14	<0,01

При визначенні відмінностей серед 3-х груп ковбас за вмістом забруднювачів, виявилося, що між ними існує різниця тільки за вмістом Кадмію (табл. 4). При подальшому застосуванні методу множинних порівнянь виявилося, що за вмістом Кадмію відрізняється група СК від груп ВК і НК з ймовірністю 99% (табл. 5).

Таблиця 4 Результати однофакторного дисперсійного аналізу даних за концентраціями забруднювачів для 3-х груп ковбас (ВК, НК і СК)

Показник	Критерій Фішера, Fфакт	Критерій Фішера, Fтабл	р
Ni(ІІ)	1,21	3,26	>0,05
Cd(ІІ)	8,16	3,40	<0,01
Cu(ІІ)	0,68	4,26	>0,05
Zn(ІІ)	0,83	4,26	>0,05
БП	0,72	4,73	>0,05
БА	0,51	4,26	>0,05

Таблиця 5 Результати розрахунків за методом множинних порівнянь Шеффе за вмістом Кадмію

Групи порівнянь	Групові середні,	Критерій Шеффе, Fфакт	Критерій Шеффе, Fтабл	р
ВК/НК	1,16/1,68	0,93	3,61	>0,05
ВК/СК	1,16/3,78	4,69	3,61	<0,01
НК/СК	1,68/3,78	3,76	3,61	<0,01

Тобто, можна зробити висновок, що у нашій сукупності даних хімічного аналізу саме вміст Кадмію робить вагомий внесок у статистично значиме перевищення мутагенної активності групи СК над іншими двома групами. Треба зауважити, що за даними кореляційно-регресійного аналізу, показник мутагенності тісно корелює з вмістом Ніколу, Цинку, БП та БА, тобто дані забруднювачі впливають на загальний мутагенний фон зразків ковбас, не вирізняючи за мутагенною активністю жодну групу ковбас.

Висновки

Експериментальними дослідженнями з мутагенної активності зразків копчених ковбасних виробів трьох технологій виробництва, а також різних смакоароматичних добавок, які використовуються у технологічному процесі виготовлення ковбас, встановлена здатність зразків цієї продукції індукувати генні мутації за різними механізмами дії, а також виявлений тісний кореляційний зв'язок між ступенем мутагенної активності зразків ковбас і вмістом мутагенних органічних і неорганічних сполук.

1. Характерною особливістю досліджених зразків ковбас є наявність вираженої бактерицидності у «нативному» стані, що свідчить про високу концентрацію шкідливих речовин у зразках, при розведенні яких у два (у деяких випадках, у п'ять разів) мало місце повне або часткове пригнічення росту тест-організмів.

2. Зразки ковбас кожної технології виробництва показали наступні ефекти: відсутність здатності індукувати генні мутації у тест-організмів; проявлення мінімальних ефектів на рівні «слабкої» мутагенної активності; проявлення максимальних ефектів на рівні «середньої» мутагенної активності. Максимальні мутагенні ефекти показані при розведенні зразків у п'ять разів за всіх умов досліду.

3. Порівняно безпечними за мутагенною активністю виявилися зразки ВК, максимальний ефект яких проявлявся на рівні «слабкого» у всіх варіантах досліду і для всіх п'яти зразків ковбас.

4. Значно більшу виразність проявлення ефектів фракцій спостерігали для зразків НК і СК:

- мутагенна активність зразків неорганічної фракції НК і СК виявилась «слабкою» з перевищенням контрольних значень від 2,1 до 3,8 разів для зразків НК і від 2,0 до 9,1 разів для зразків СК, частково зумовленою вмістом ВМ, про що свідчать коефіцієнти парної кореляції Пірсона (r = 0,69-0,72) між вмістом ВМ у зразках та показником максимальної мутагенності;

- органічна фракція обох видів ковбас при розведенні у п'ять разів показала мутагенну активність «середньої» сили з максимальним перевищенням контрольних значень у 15,4 і 13,9 разів (НК 7-Х і СК12-Б, ТА98, МС+ відповідно), зумовленою вмістом БП і БА, про що свідчить сильний кореляційний зв'язок (r = 0,96-0,98) між вмістом БП і БА у пробах та показником максимальної мутагенності;

- максимальний мутагенний ефект «середньої» сили серед усіх зразків ковбас з перевищенням контрольних значень у 15,4 рази виявлений у зразка СК 7-Х на тест-штамі ТА98, МС+.

5. Комплексні суміші та три смакоароматичні добавки не індукували генних мутацій у S. typhimurium. Мутагенна активність харчової добавки «Дым» і коптильної рідини «Жидкий дым» спостерігалась на рівнях «слабкої» і «середньої» сили з перевищенням контрольних значень відповідно у 8,0 і 15,4 разів на тест-штамі ТА98 при розведенні зразків у десять разів.

6. Фізико-хімічний аналіз органічної фракції ковбасних виробів показав перевищення ГДК бенз(а)пірену від 1,5 до 324,5 разів і бенз(а)антрацену - до 40,0 разів, що зумовлює високі значення сумарної мутагенності органічної фракції особливо відносно тест-штаму ТА98 у варіантах досліду з метаболічною активацією. У неорганічній фракції ковбасних виробів спостерігали перевищення ГДК Ніколу і Кадмію, які частково зумовили середні показники мутагенності у варіантах досліду без метаболічної активації.

7. Група СК статистично значимо відрізнялася (р<0,05) від груп НК і ВК за мутагенною активністю, що зумовлено підвищеним вмістом Кадмію, тоді як вміст БП і БА визначав загальний мутагенний фон усіх зразків.

Перелік наукових праць, опублікованих за темою дисертації

1. Ткачова Д. Л. Потенційна мутагенна і канцерогенна активність продуктів харчування / Д. Л. Ткачова, О. М. Дуган, О. І. Яловенко // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології : зб. наук. праць. - Київ-Луганськ-Харків, 2009. - Вип. 1-2 (88-89). - С. 172 - 194. (здобувачем здійснено аналіз літератури, підготовлено оглядову статтю до друку)

2. Ткачова Д. Л. Харчові добавки - невід'ємна складова продуктів харчування / Д. Л. Ткачова, О. М. Дуган // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології : зб. наук. праць. - Київ-Луганськ, 2009. - Вип. 5 (92). - С. 381 - 391. (здобувачем зроблено аналіз літератури, підготовлено оглядову статтю до друку)

3. Ткачова Д. Л. Мутагенні та токсичні властивості компонентів деяких зразків ковбасних виробів у тесті Еймса / Д. Л. Ткачова, О. М. Дуган // Вісник українського товариства генетиків і селекціонерів. - 2009. - Т.7, № 2. - С. 249 - 256. (здобувачем здійснено аналіз літератури, проведено експериментальну частину, сформульовано висновки, підготовлено статтю до друку)

4. Ткачова Д. Л. Варено-копчені ковбаси - індуктори генних мутацій у мікроорганізмів / Д. Л. Ткачова, О. М. Дуган // Науковий вісник національного університету біоресурсів і природокористування України. Серія : Біологія. біотехнологія, хімія, екологія. - Київ, 2009. - Вип. 134, Частина 3. - С. 291 - 300. (здобувачем зроблено аналіз літератури, проведено експериментальну частину, підготовлено статтю до друку)

5. Дуган О. М. Напівкопчені ковбаси - індукція генних мутацій / О. М. Дуган, Д.Л. Ткачова // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології : зб. наук. праць. - Київ-Луганськ, 2010. - Вип. 1 (97). - С. 17 - 27. (здобувачем здійснено аналіз літератури, виконано експериментальну частину, підготовлено статтю до друку)

6. Ткачова Д. Л. Ароматичні харчові добавки у ковбасних виробах як індуктори генних мутацій у мікроорганізмів / Д. Л. Ткачова, О. М. Дуган // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології : зб. наук. праць. - Київ-Луганськ, 2009. - Вип. 9 (96). - С. 49 - 61. (здобувачем здійснено аналіз літератури, проведено експериментальну частину, сформульовано висновки, підготовлено статтю до друку)

7. Ткачова Д.Л. Ідентифікація мутагенно-активних речовин зі зразків ковбасних виробів / Д.Л. Ткачова, О.М. Дуган // Актуальні проблеми акушерства і гінекології, клінічної імунології та медичної генетики : зб. наук. праць. - Київ-Луганськ, 2010. - Вип. 18. - С. 210 - 218. (здобувачем підготовлені зразки до фізико-хімічного аналізу, зроблена інтерпретація результатів, сформульовані висновки)

8. Ткачова Д. Л. Потенційна мутагенна дія копчених м'ясопродуктів / Д.Л. Ткачова, О. М. Дуган // Фактори експериментальної еволюції організмів : зб. наук. праць. - К. : ЛОГОС, 2009. - Т.7. - С. 392 - 398. (здобувачем виконано аналіз літератури, підготовлено матеріали до друку)

9. Ткачова Д. Л. Генетична дія харчових добавок / Д. Л. Ткачова // Біотехнологія ХХІ століття : ІІІ Науково-практична конференція студентів та аспірантів, 21-24 квітня 2009 р. : зб. тез. - Київ, 2009. - С. 49. (здобувачем зроблено аналіз літератури, участь у написанні тез, підготовлені матеріали до друку)

10. Ткачова Д. Л. Забруднення продуктів харчування генетично-активними хімічними речовинами / Д. Л. Ткачова, О. М. Дуган // Молодь та поступ біології : V Міжнародна наукова конференція студентів та аспірантів, 12-15 травня 2009 р. : зб. тез. - Львів, 2009. - Т. 1. - С. 118 - 119. (здобувачем здійснено аналіз літератури, участь у написанні тез)

11. Ткачова Д. Л. Специфічна біологічна дія органічної фракції ковбасних виробів на мікроорганізми / Д. Л. Ткачова, О. М. Дуган // Сучасні проблеми біології, екології та хімії : ІІ Міжнародна конференція, 1-3 жовтня, 2009 р. : зб. матеріалів. - Запоріжжя, 2009. - С. 246 - 249. (здобувачем виконано аналіз літератури, проведено експериментальну частину, участь у написанні тез)

12. Ткачова Д. Л. Генетична активність неорганічної фракції зразків ковбасних виробів / Д. Л. Ткачова, О. М. Дуган // Наукові праці [ОНАПТ]. - 2009. - Вип. 36, Т.2. - С. 119 - 122. - (за матеріалами Міжнародної науково-практичної конференції «Харчові технології - 2009», 8-9 жовтня 2009 р., Одеса). (здобувачем здійснено аналіз літератури, проведено експериментальну частину, підготовлені матеріали до друку)

Анотація

Ткачова Д.Л. Індукція генних мутацій зразками копчених ковбасних виробів різних технологій виробництва. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.15 - генетика. - ДУ «Науковий центр радіаційної медицини АМН України», Київ, 2010.

Дисертація присвячена вивченню мутагенної активності зразків неорганічної і органічної фракцій копчених ковбас трьох технологій виробництва (варено-копчених, напівкопчених і сирокопчених) на бактеріальній тест-системі Salmonella typhimurium/мікросоми. Відгуки біологічної системи реєстрували на рівні «слабкої» і «середньої» сили. За результатами фізико-хімічного аналізу мутагенну активність зразків можуть зумовлювати підвищені концентрації Кадмію і Ніколу у неорганічній фракції, та значний вміст бенз(а)пірену і бенз(а)антрацену - у органічній фракції. За результатами кореляційно-регресійного аналізу встановлений сильний кореляційний зв'язок між вмістом Кадмію, Цинку, Ніколу та показником максимальної мутагенності неорганічної фракції; бенз(а)пірену і бенз(а)антрацену і показником максимальної мутагенності органічної фракції. Статистичний аналіз отриманих даних показав, що за мутагенною активністю вирізняється група сирокопчених ковбас від інших двох груп, що зумовлено високим вмістом Кадмію у зразках, тоді як вміст бенз(а)пірену і бенз(а)антрацену впливає на загальний мутагенний фон зразків ковбас усіх груп. Досліджені смакоароматичні та комплексні харчові добавки, які додають до ковбас в процесі їхнього виготовлення. Усі зразки, окрім смакоароматичної добавки «Дым» і коптильної рідини «Жидкий дым», виявилися генетично інертними. Коптильні ароматизатори проявили мутагенну активність на рівні слабкої і середньої сили.

Ключові слова: мутагенна активність, копчені ковбаси, харчові добавки, Кадмій, Нікол, бенз(а)пірен, бенз(а)антрацен.

Аннотация

Ткачева Д.Л. Индукция генных мутаций образцами копченых колбасных изделий различных технологий производства. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.15 - генетика. - ГУ «Научный центр радиационной медицины АМН Украины», Киев, 2010.

Диссертация посвящена изучению мутагенной активности образцов неорганической и органической фракций копченых колбас трех технологий производства (варено-копченых, полукопченых и сырокопченых) на бактериальной тест-системе Salmonella typhimurium/микросомы. Отклики биологической системы регистрировали на уровне «слабой» и «средней» силы. Характерной особенностью «нативных» (неразведенных) образцов копченых колбас было проявление бактерицидного эффекта, что свидетельствует об их токсичности, которая, в свою очередь, может экранировать мощный мутагенный потенциал изучаемых образцов. По результатам физико-химического анализа мутагенную активность образцов могут обуславливать повышенные концентрации кадмия и никеля в неорганической фракции, и значительное содержание бенз(а)пирена и бенз(а)антрацена - в органической фракции. Кроме никеля и кадмия, в образцах копченых колбас были также обнаружены медь и цинк, но их концентрации не выходили за пределы установленных ПДК для данного вида продукции. По результатам корреляционно-регрессионного анализа установлена сильная корреляционная связь между содержанием кадмия, цинка, никеля и показателем максимальной мутагенности неорганической фракции; бенз(а)пирена и бенз(а)антрацена и показателем максимальной мутагенности органической фракции. Установлено, что регрессионная зависимость между содержанием тяжелого металла и показателем максимальной мутагенной активности является линейной, тогда как между содержанием бенз(а)пирена (бенз(а)антрацена) - логарифмической, что свидетельствует о сильных мутагенных свойствах представителей полициклических ароматических углеводородов. Построение многофакторных регрессионных моделей оказалось невозможным из-за эффекта мультиколлинеарности, обусловленного сильной корреляцией между содержанием изучаемых загрязнителей. Дисперсионный анализ экспериментальных данных показал, что каждая из трех групп копченых колбас является однородной и может рассматриваться как единый статистический комплекс. Применение к трем группам данных метода множественного сравнения Шеффе показало, что группа сырокопченых колбас отличается от двух остальных групп на 5% уровне значимости. Данное отличие обусловлено значительным содержанием кадмия в образцах сырокопченых колбас с вероятностью 99%. Высокое содержание бенз(а)пирена и бенз(а)антрацена во всех образцах копченых колбас обуславливает их общий мутагенный фон. Изучены вкусоароматические и комплексные пищевые добавки, которые добавляют в колбасы в процессе их приготовления. Все образцы, кроме вкусоароматической добавки «Дым» и коптильной жидкости «Жидкий дым», оказались генетически инертными при всех условиях эксперимента. Коптильные ароматизаторы проявили мутагенную активность на уровне «слабой» и «средней» силы. В органическом экстракте коптильной жидкости «Жидкий дым» определены высокие концентрации бенз(а)пирена и бенз(а)антрацена, что свидетельствует, с одной стороны, о неудовлетворительном качестве данной бездымной коптильной среды, а с другой стороны, о том, что она является потенциальным источником загрязнения колбас в процессе их производства.

Ключевые слова: мутагенная активность, копченые колбасы, пищевые добавки, кадмий, никель, бенз(а)пирен, бенз(а)антрацен.

Summary

Tkachova D.L. The induction of gene mutations by the smoked sausage samples of the different manufacturing technologies. - A manuscript.

Thesis for the degree of Candidate of Biological Science by specialty 03.00.15 - genetics. - SI “Scientific Centre for Radiation Medicine, Academy of Medical Science of Ukraine”, Kyiv, 2010.

The thesis is devoted to research of mutagenic activity of inorganic and organic fraction samples belonging to the three smoked sausage manufacturing technologies (broiled smoked, cooked smoked and raw-smoked sausages) with using a bacterial assay Salmonella typhimurium/microsomes. The biological system responses were registered as weak or middle ones. According to physicochemical analysis, the sample genetic activity can be caused by increased nickel and cadmium concentrations in the inorganic fraction and high benz(a)pyrene and benz(a)anthracene content in the organic fraction. By results of correlation and regression analysis, it was established the strong correlation between cadmium, zinc or nickel content and a mutagenicity index of the inorganic fraction, and between benz(a)pyrene or benz(a)anthracene content and the mutagenicity index of the organic fraction. Statistical analysis of received data showed that the raw-smoked sausage group differed from other two groups in mutagenic activity. This difference was a result of high cadmium concentrations in the raw-smoked sausage samples. In the other hand, benz(a)pyrene and benz(a)anthracene content affect on the whole mutagenic background of all sausage sample groups. The food flavor additives and the complex food additives, which are added to raw sausages during their cooking, were researched. All samples, apart the food flavor additive «Дым» («Smoke») and the smoking liquid “Жидкий дым” (“Liquid smoke”), showed genetic inertness. Whereas the mentioned food flavor additives were found as weak or middle mutagens.

...