Сибирский федеральный университет

Почва и растущие на ней овощи и фрукты склонны аккумулировать потенциально опасные вещества, поэтому анализ их безопасности является одной из приоритетных задач экологической токсикологии. Применяемые в настоящее время классические методы анализа, в частности хроматография и масс-спектрометрия, не позволяют в полной мере оценить потенциальную опасность продуктов питания, являются трудоёмкими и дорогостоящими.

Минимизировать риск для здоровья потребителей можно благодаря простым экспрессным методам биотестирования. Они помогут не только выявить количество загрязняющих соединений в природных средах, но и адекватно оценить токсическое воздействие, которое эти соединения могут оказывать на живые системы.

«Среди современных биотестов не многие могут похвастаться быстротой и лёгкостью выполнения. Например, длительность анализа с помощью биотестов на основе лиофилизированных бактерий — Lumistox (Hach, United kingdom), Microtox (Modern water, United States) составляет около часа. А биотест, основанный на использовании яиц ракообразных Thamnocephalus platyurus, даёт результат через 30 минут. Биолюминесцентные ферментативные биотесты — чемпионы по скорости и качеству оценки. Хотя сегодня их применяют в основном для тестирования воды и водных растворов, мы полагаем, что эти тест-системы эффективны и для оценки безопасности многокомпонентных образцов — почвы, биологических жидкостей, продуктов питания», — сообщила одна из авторов исследования, доцент кафедры биофизики, научный сотрудник лаборатории биолюминесцентных технологий СФУ Елена Есимбекова.

«Целью исследования было разработать универсальную схему, позволяющую конструировать новые биотесты, пригодные для оценки безопасности природных и искусственных сред сложного состава. В качестве „проявителя“ потенциальной опасности мы использовали биферментную систему светящихся бактерий НАД(Ф)·Н:ФМН-оксидоредуктаза+люцифераза (Р+Л). Проще говоря, если при помощи теста удаётся выявить потенциально опасное вещество — оно влияет на ферментативные реакции и меняет интенсивность испускаемого света. В целом преимущество ферментативных методов токсикологического анализа в том, что можно увеличить чувствительность ферментативной системы к действию потенциально опасных веществ, варьируя условия проведения анализа (например, меняя концентрацию ферментов и/или субстратов в реакционной смеси)», — объяснила заведующая кафедрой биофизики СФУ Валентина Кратасюк.

В ходе экспериментов учёным удалось показать, что биферментная система Р+Л проявляет высокую чувствительность к ряду металлов: к свинцу, цинку, меди, ртути, алюминию и хрому. Причём на уровне и даже ниже уровня их предельно допустимых концентраций в продуктах питания. Самое большое воздействие на активность биферментной системы оказывает медь. Аналогичным образом исследовали влияние 4-х пестицидов. Предел чувствительности ферментативной системы Р+Л к действию таких пестицидов как α- и γ- изомеры гексахлорциклогексана, 4.4-дихлордифенилэтилен и 4.4-дихлордифенилтрихлорметилметан, соответствует или ниже их максимально допустимого уровня в продуктах питания.

«Овощи и фрукты для проведения экспериментов приобретались в торгово-розничных сетях Красноярска. Для эксперимента пестициды и тяжёлые металлы специально добавляли в подготовленные из овощей супернатанты (измельчённый в специальной центрифуге субстрат). На примере меди и ртути мы показали, что при внесении металлов прямо в пробу овощей чувствительность биферментной системы Р+Л сохраняется на уровне их предельно допустимого количества для продуктов питания», — добавила Елена Есимбекова.

Уточняется, что исследование выполнено за счёт средств РФФИ, Правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда науки, проект № 18-44-242003.