Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиеническая оценка зерна яровой пшеницы, выращенной с применением перспективных агротехнологий

КОНТРОЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР

МИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИ!! ИНСТИТУТ

УДК 633.26: 631.1

БОРИСОВА Татьяна Станиславовна

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ, ВЫРАЩЕННОЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЕРСПЕКТИВНЫХ АГРОТЕХНОЛОГИЙ

14.00.07 —Гигиена

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Минск--2001

Работа выполнена в Минском государственном медицинском институте

Научный руководитель -

доктор медицинских наук, профессор Лавинский Х.Х.

Консультант —

доктор медицинских наук, профессор Романовский И.В.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Соколов С.М.

кандидат медицинских наук К.иочсносич В.И.

Оппонирующая организация: Республиканский научно-практический

центр по экспертной оценке качества и безопасности продуктов питания Министерства здравоохранения Республики Беларусь

Защита состоится « ^ 1 » июня 2001 г. в ^ ~ часов на заседании совета по защите диссертаций Д 03.18.06 при Минском государственном медицинском институте Министерства здравоохранения Республики Беларусь по адресу: 220116, г. Минск, пр. Дзержинского, 83, тел. 272-55-98.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Минского

государственного медицинского института.

р /

Автореферат разослан « » _2001 г.

Ученый секретарь

совета по защите диссертаций,

кандидат медицинских наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы диссертации. Одной из важнейших народнохозяйственных задач в Республике Беларусь является наращивание производства продовольственного зерна как основополагающего продукта в питании населения. Наиболее эффективное решение данной задачи возможно при внедрении в сельскохозяйственную практику высокоурожайных сортов зерновых и повышении плодородия почв.

По данным Руденко Н.В.(1991г.) 50-60% объёма урожая во всех странах с развитым сельским хозяйством обусловлено использованием минеральных удобрений. Данное обстоятельство является необходимым условием для Белоруссии в связи с тем, что у нас в Республике преобладают бедные питательными веществами дерново-подзолистые почвы и, культивируемые на наших полях, растения большую часть питательных веществ получают за счёт ежегодного внесения удобрений. Сегодня перед агротехнической практикой стоит вопрос оптимизации минерального, прежде всего, азотного питания растений, предусматривающей дробное внесение азота в наиболее ответственные периоды формирования урожая (Воробьёва Е.П., 1993г.).

Одним из эффективных компонентов современных агротехнологий является внесение регуляторов роста растений, среди которых весьма перспективны регуляторы роста ретардантного действия. К ним, в частности, относятся: тур, черказ, квартазин и брассиностероиды отечественного и японского производства. Особенность их влияния на растения заключается в торможении роста стеблей в высоту при одновременном стимулировании поперечного роста, благодаря чему усиливается устойчивость к засухе, полеганию и другим неблагоприятным воздействиям окружающей среды, а также повышается приток питательных веществ к генеративным органам. Это вещества, обладающие высокой биологической активностью (нормы расхода исчисляются от нескольких граммов до нескольких миллиграммов действующего вещества на гектар), что позволяет значительно снизить химический прессинг на окружающую среду. Высокая эффективность регуляторов роста в регулировании морфогенеза растений, повышение устойчивости последних к стрессовым факторам окружающей среды и, как следствие, - увеличение урожайности и товарного выхода продукции растениеводства, дают основания предполагать возможность их широкого внедрения в сельское хозяйство.

Вместе с тем, не менее важным является получение высококачественных продуктов питания по всему спектру многообразных свойств: товарных, технологических, пищевых.

Многочисленные исследования в области агрогигиены (Игнатьев А.Д, 1977; Чаховский И.А., 1983; Волгарёв М.Н., 1986; Мурох В.И., 1989), 25-летний опыт работы кафедры общей гигиены МГМИ в этом направлении по-

называют, что агротехнологии, активно влияя на различные звенья обменных процессов в зерновых, могут приводить к изменению свойственного им нут-риентного состава, нарушению баланса отдельных нутриентов, ухудшению аминокислотного спектра белка. Как следствие, продукты переработки такого зерна в значительной степени не соответствуют ферментным констелляциям организма животного и человека, обладают более низкой биологической ценностью, а в ряде случаев, могут быть причиной возникновения антиметаболических эффектов.

При таких обстоятельствах возрастает роль гигиенического регламентирования агротехнологий, направленного не только на предотвращение их негативного влияния на здоровье человека, но и обеспечение населения высококачественными биологически полноценными продуктами питания.

Связь работы с крупными научными программами, темами Исследования проводились в русле выполнения темы «Научное обоснование и разработка методических подходов по обеспечению безопасности и качества сельскохозяйственной продукции, полученной с применением химических веществ, в рамках системы гигиенической регламентации» Государственной научно-технической программы «Здоровье и окружающая среда», утверждённой Советом Министров Республики Беларусь от 10 июня 1996 г. № 382. Номер государственной регистрации 19971323, год выполнения 1997.

Цель исследования - изучение пищевой и биологической ценности зерна, выращенного с применением перспективных агротехнологий и поиск репрезентативных методов гигиенической оценки качества и безвредности зерна.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

1. Определить содержание нутриентов, аминокислотный состав белка зерна и степень его сбалансированности в зависимости от использованных агротехнологий.

2. Изучить в опытах на биомоделях различных уровней организации биологическую ценность зерна с исследованием масса-ростового эффекта и показателей статуса питания животных.

3. Установить степень усвоения витаминов группы В (тиамина и рибофлавина) и утилизации микроэлементов (меди, железа, марганца, цинка) в организме животных в зависимости от нутриентного состава зерна.

4. На основе результатов исследований пищевой и биологической ценности зерна провести гигиеническую оценку соответствующих агротехнологий и выявить наиболее перспективные из них как в отношении качества, так и безвредности зерна.

5. Разработать методические рекомендации по определению пищевой и биологической ценности продовольственного зерна и усовершенствовать

схему гигиеническом оценки зерна, полученного с применением регуляторов роста растений.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования были паспортизованные образцы (всего 13) яровой пшеницы сорта «Иволга» урожая 1995 г., выращенные с применением перспективных агротехнологий.

Предмет исследования: показатели пищевой, биологической ценности и безвредности продовольственного зерна.

Гипотеза. Предлагаемые перспективные агротехнологии: разнокомпо-нентные минеральные удобрения и регуляторы роста растений способны изменить нутриентный состав зерна, его пищевую и биологическую ценность.

Методология и методы исследования. В диссертационной работе применен комплексный подход к гигиенической оценке качества продовольственного зерна, выращенного в различных агроситуациях, с использованием современных санитарно-гигиенических (отбор образцов, изучение условий производства зерна), физико-химических (определение нутриентного состава зерна и степени сбалансированности аминокислот), экспериментальных в сочетании с биологическими и физиологическими (изучение характера и особенностей влияния изучаемого продукта на рост, развитие одноклеточных организмов инфузорий ТсчгаИутепа рупЛэптпз и теплокровных животных беспородных белых крысят-самцов), биохимическими (определение показателей статуса питания животных) и статистическими (группировка материала исследований, анализ результатов) методами исследований.

Научная новизна н значимость полученных результатов. Впервые исследована питательная и биологическая ценность нового для Республики Беларусь высокопродуктивного сорта зерна яровой пшеницы «Иволга», предназначенного для выпечки белого хлеба. Определены предпочтительные как в гигиеническом, так и в экономическом отношении агротехнические условия его производства, включающие применение разнокомпонентных минеральных удобрений и перспективных для агропромышленного комплекса Республики регуляторов роста растений: тура, черказа, брассиностероидов отечественного и японского производства, квартазина.

На примере регуляторов роста растений - брассиностероидов впервые показано, что при применении практически однородных препаратов одного класса, можно ожидать различный биологический эффект как в отношении нутриентного состава выращиваемой продукции, так и влияния на гомеостаз организма потребителя.

Установлено, что одним из определяющих условий внедрения регуляторов роста в сельское хозяйство должна быть высокая биологическая ценность, выращенного с их применением зерна, наиболее значимыми критериями которой являются коэффициент биологической эффективности зерна и

биохимические показатели статуса питания организма потребителя.

Впервые в экспериментах по биологической оценке зерна применены показатели ренальной экскреции общего азота и его фракций, азотистые индексы.

Показана возможность использования одноклеточных организмов в качестве биомоделей для экспресс-метода биологической оценки продовольственного зерна, выращенного с применением регуляторов роста растений.

Практическая значимость полученных результатов определяется обоснованием наиболее эффективных в гигиеническом отношении агротех-нологий, гарантирующих получение безвредного зерна с высокой биологической ценностью. С учетом полученных данных осуществляется их внедрение в агротехническую практику Республики Беларусь.

Полученные интегральные показатели биологической ценности - коэффициент эффективности белка и коэффициент биологической эффективности зерна делают возможным расчет фактической (полезной для организма) белковистости продукта и проведение коррекции величины урожая по принципу его биологической адекватности.

Результаты исследований использованы для разработки Методических указаний по определению пищевой и биологической ценности продовольственного зерна, согласованных Министерством сельского хозяйства и продовольствия и утвержденных Министерством здравоохранения Республики Беларусь в 1998г., регистрационный № 106-9711.

Материалы исследований используются также в учебном процессе кафедры общей гигиены с курсом гигиены питания МГМИ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Показатели качества и безвредности продовольственного зерна в значительной мере обусловливаются агротехническими условиями его производства, в том числе, использованием регуляторов роста растений на фоне разнокомпонентных минеральных удобрений.

2. Биологическая оценка с помощью химических методов исследования недостаточно полно отражает истинную питательную ценность продовольственного зерна. Получение достоверных показателей биологической ценности зерна возможно лишь в экспериментах на биомоделях различных уровней организации.

3. Коэффициент биологической эффективности зерна и биохимические показатели статуса питания животных являются наиболее репрезентативными критериями оценки биологической ценности зерна.

4. Высокая степень корреляции данных биотестирования продовольственного зерна, полученных в экспериментах на одноклеточных инфузориях ТеЬ гаЬутепа рупГопгпБ, с аналогичными показателями в опытах на тепло-

кровных животных, непродолжительность и низкая стоимость экспериментов на одноклеточных позволяют использовать данный метод в качестве экспресс-метода биологической оценки зерна.

Личный вклад соискателя. Соискателем лично разработаны программа, план работы, подобраны методы и определены схемы исследований, выполнены лабораторные эксперименты с использованием биомоделей различных уровней организации, определены основные показатели питательной ценности проб зерна и показатели статуса питания животных, включая состояние биохимического гомеостаза (белкового, витаминного и минерального обмена), статистическая обработка результатов исследования.

Эксперименты на инфузориях ТйгаИутепа рупГопгпз выполнены совместно с сотрудниками отдела гигиены питания Белорусского научно-исследовательского института санитарии и гигиены, исследования по изучению экскреции витаминов и фракционного состава белка - совместно с сотрудниками ЦНИЛ Минского государственного медицинского института.

Апробация результатов диссертации. Результаты исследований доложены и обсуждены на:

— международной конференции «Национальная политика в области здорового питания в Республике Беларусь» (Минск, 1997г.);

— республиканской научно-практической конференции по итогам выполнения государственной научно-технической программы «Здоровье и окружающая среда» (Минск, 1998г.);

— научной конференции молодых ученых Минского государственного медицинского института (Минск, 1998г.);

— научных сессиях Минского государственного медицинского института на заседаниях секции «Гигиенические науки» (Минск, 1999, 2000, 2001гг.);

— 19-й учебно-методической конференции медико-профилактического факультета Минского государственного медицинского института «Актуальные проблемы охраны здоровья населения в начале XXI века и их отражение в подготовке выпускников факультета» (Минск, 2001г.).

Опубликованность результатов. По результатам исследований опубликовано 8 работ (3 самостоятельных), из них 4 статьи в рецензируемых сборниках научных трудов, 2 республиканских и 2 международных конференций, в которых изложены основные результаты диссертации. Общее количество страниц опубликованных материалов — 35.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из общей характеристики работы, 4 глав, заключения и выводов, списка использованных источников, приложений. Объем диссертации — 193 страницы, из них 5 страниц занимают таблицы (13), 12 -рисунки (12), 59 - приложения (59), 19 - список использованных источников,

включающий 272 источника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Первая глава «Влияние современных агротехнологий на качество продовольственного зерна (обзор литературы)» посвящена обзору научных работ отечественных и зарубежных авторов, работающих в области аг-рогигиены, с целью выяснения современного состояния проблемы оценки качества зерновых, полученных в условиях применения перспективных агротехнологий, а также поиска обоснованных путей её решения.

Анализ литературных данных показывает, что комплексное использование в растениеводстве различных агротехнических средств способствует значительному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур, в том числе зерновых, и повышению рентабельности их производства (Эмануэль Н.М., Заиков Г.Е., 1986г.; Руденко Н.В., 1991г.)

Наряду с этим, многими исследователями доказано существенное влияние различных условий производства не только на нутриентный состав зерна, но и на показатели его качества, определяемые биологическим тестированием и обоснована необходимость гигиенического регламентирования агротехнологий (Игнатьев А.Д, 1977г.; Чаховский И.А., 1983г.; Волгарёв М.Н., 1986г.; МурохВ.И., 1989 г.; Ладокин В.Ф., 1996г.).

Стандартным элементом промышленной технологии выращивания зерновых культур является использование комплексных минеральных удобрений. Влияние их на качество зерна и, прежде всего, на его белковую полноценность интенсивно изучается во всем мире (Мурох В.И., 1979; Детков-ская Л.П., 1986; Rossel R.A., Martinez R.M., Sommer K.Ch., 1987; Лимантова E.M., 1987; Митченков В.Т., 1991). В публикациях указывается на необходимость изучения технологии производства с учетом сортовых и видовых особенностей растений, так как от них во многом зависит степень качественных изменений в зерне (Дашкевич В.А., 1982г., Иванов О.Н.,1988).

Перспективным компонентом современных агротехнологий является использование регуляторов роста растений, среди которых: тур, черказ, квар-тазин, брассиностероиды. В мире ежегодно публикуется несколько тысяч работ, посвященных препаратам данного класса, но все они в основном отражают воздействие регуляторов роста на физиологию и нутриентный состав растений (Louis G. Nikell, 1982; Вяткин Ю.А., Рябченко И.К., 1983; Хрипач В.А., Лахвин Ф.А., Жабинский В.Н, 1983). При этом экспериментальные данные о влиянии регуляторов роста, в частности, тура на качество зерна весьма противоречивы (Hofman G., 1986; Деева В.П., Шелег З.И., Санько Н.В., 1988; БулавинаТ.М., 1993).

Гигиеническая оценка качества зерна, выращенного с применением регуляторов роста, ограничивается констатацией факта отсутствия их остаточных количеств в продукции растениеводства при соблюдении рекомендуемой схемы обработки посевов. Вместе с тем, как это прослеживалось при применении пестицидов, необнаружение остаточных количеств препарата в выращиваемой продукции еще не является гарантией её качества (Богдан

A.C., Буслович С.Ю. 1985).

Имеются сообщения, что изученные к настоящему времени системы предварительного скрининга регуляторов роста в лабораторных условиях не дают адекватной информации о возможностях влияния на урожай того или иного соединения в случае его применения в полевых условиях (Жабинский

B.Н, Хрипач В.А., 1991).

Таким образом, принимая во внимание высокую биологическую активность регуляторов роста и противоречивость информации о влиянии данных препаратов на нутриентный состав зерна, мы пришли к выводу о возможных изменениях биологической ценности продовольственного зерна, выращенного с их применением. Это и послужило основанием для проведения исследований.

Вторая глава «Материалы и методы исследований» включает описание схем вариантов опытов и сущности комплексного подхода к изучению качества зерна, выращенного с применением перспективных агротехнологий.

Материал исследований: паспортизированные образцы зерна яровой пшеницы сорта «Иволга». В первой серии опытов (7образцов) изучалось качество зерна, выращенного с применением разнокомпонентных минеральных удобрений при возрастающей дозе азотных удобрений (кг/га), во второй (бобразцов) - при комплексном внесении минеральных удобрений и регуляторов роста растений (табл. 1).

Пищевая ценность исследовалась по совокупности показателей нутри-ентного состава зерна: содержание белка (ГОСТ 10846-91) и его аминокислотный состав (ГОСТ 9404-60), жиров (метод Сокслета в модификации Руш-ковского); зольность (без ускорителей по ГОСТу 10847-74); влажность (ГОСТ 3040-55); углеводов - по суммарной разнице. Медь, железо, марганец, цинк определены атомно-абсорбционным методом (МУ №01-19/4711, 1992г.).

Биологическая ценность зерна определялась:

1) химическим методом по степени сбалансированности аминокислотного состава зерна в сопоставлении с идеальными шкалами аминокислот (аминокислотный скор и индекс Осера);

2) биологическим методом в 96-часовом эксперименте на инфузориях Tetrahymena pyriformis (Игнатьев А.Д., 1977г., Богдан A.C., 1996г.). Рассчитывались интегральные показатели, характеризующие закономерности роста

популяции и специфические: коэффициент эффективности белка (КЭБ), биологическая ценность по отношению к контролю (ОБЦ) и стандарту (СОБЦ), относительная (ОБЭ) и стандартизованная биологическая эффективность (СОБЭ). Произведен анализ фазовых колебаний численности популяции инфузорий с расчетом коэффициентов адаптации (Кад) и графический анализ кривой роста тетрахимен в сравнении с классической кривой роста.

3) биологическим методом в 3-х и 4-х недельных опытах на теплокровных животных - беспородных крысятах-самцах с исходной массой 40-50г в соответствии с «Методическими рекомендациями по биологической оценке продовольственного зерна» (Москва, 1982). Исследовали масса-ростовой эффект с определением коэффициентов эффективности белка (КЭБ), чистой эффективности белка (КЧЭБ), биологической эффективности зерна (КБЭЗ), видимой усвояемости микроэлементов (КВУ); показателей биологической ценности (БЦ) и белковой ценности зерна (БЦЗ).

Таблица 1

Схема вариантов опыта_

Варианты опыта серии опытов

1 2

1 (контроль) без удобрений N^PtoKioo (фон)

2 Р70К.100 фон + тур

3 N60P70K100 фон + черказ

4 N90P70K100 фон +брассиностероид (Япония)

5 N60P70K100+ N30 фон +брассиностероид (РБ)

6 N9oP7oK,oo+ N30 фон +квартазин

7 N60P70K|00+ N30+ N30 —

Определяли показатели статуса питания животных: общий белок сыворотки крови (рефрактометрически) и его фракционный состав (методом электрофореза на бумаге по Гурвичу); содержание мочевины (колориметрическим методом) и креатинина сыворотки крови и мочи (реакция Яффе); амин-ный азот (Узбеков Г.А., Чулкова З.С.,1976); активность аминотрансфераз (АлАТ и АсАТ) динитрофенилгидразиновым методом; общий анализ крови -общепринятыми гематологическими методами; содержание в моче тиамина (Ю.М. Островский, 1979г.) и рибофлавина (E.H. Масленникова, Л.Г. Гвоздо-ва, 1969г.); содержание марганца, железа, меди и цинка в моче и экскрементах, печени, сердце, почках атомно-абсорбционным методом; содержание азота в печени, сердце и тестикулах (по Къельдалю), содержание липидов в печени (по методу Рушковского).

В работе использовано 242 белые крысы, проведено более 8000 химических и биохимических анализов и 15000 аналитических измерений.

В третьей главе «Гигиеническая оценка яровой пшеницы, выращенной с применением разнокомпонентных минеральных удобрений»

излагаются результаты оценки пищевой и биологической ценности зерна, выращенного при различном сочетании компонентов минерального питания.

Выявлено, что применение полного комплекса минеральных удобрений способствует синтезу белка и эссенциальных аминокислот в зерне яровой пшеницы. Накопление протеина обусловлено, прежде всего, азотными удобрениями при суммарной их дозе не выше 90кг/га. Наибольшей белкови-стостью (на 10,9%, выше, чем в контроле) характеризовалось зерно, полученное на агрофоне ЫвоРуоКюо+^о- Включение поздних азотных подкормок сопровождается тенденцией к снижению содержания незаменимых аминокислот, как в белке, так и в зерне в целом.

Лимитирующими аминокислотами во всех образцах зерна определены метионин и цистин. Суммарное их содержание составляет в среднем 27% от рекомендуемых ФАО/ВОЗ значений (Женева, 1973). Особенно выраженный дефицит указанных выше аминокислот (98%) отмечается при внесении двойной азотной подкормки.

Биологическая ценность зерна, установленная химическим методом, по индексу Осера и аминокислотному скору во всех опытных образцах, за исключением зерна, выращенного на агрофоне ЫбоР7оКюо+ЭДо+^о, была выше, чем в контроле. При постановке экспериментов на биомоделях различных уровней организации получены несколько иные результаты (табл.2).

Таблица 2

Биологическая ценность зерна яровой пшеницы, выращенной с применением разнокомпонентных минеральных удобрений, _определенная различными методами (М±гп)_

№ опы та Химический метод Биологический метод

индекс Осера скор аминокислот инфузории КЭБ животные КЭБ

общий лимит. АК

1 0,42±0,003 0,1910,0112 81,2±2,08 1,19±0,03 1,29±0,15

2 0,61 ±0,009** 0,38+0,019** 91,9±1,00* 0,83±0,01** 1,06±0,13

3 0,58±0,002** 0,3210,006** 98,8±0,46* 2,11 ±0,02** 1,32±0,12

4 0,6210,008** 0,31+0,001** 101,6±1,30** 1,61±0,02** 1,30±0,07

5 0,5910,009** 0,28+0,009** 93,5±1,22* 1,87±0,05** 1,32±0,10

6 0,6110,001** 0,31+0,005** 99,3±0,60* 1,25±0,02 1,32±0,13

7 0,38+0,013 0,1110,006** 93,5±0,74* 0,77±0,03* 1,21±0,13

*Р<0,05; **Р<0,01

В опытах на тест-объектах, несмотря на высокую степень сбалансированности аминокислот, установлена низкая биологическая ценность зерна, выращенного с изолированным применением фосфорно-калийных удобре-

ний. Между коэффициентом эффективности белка, определенным в опытах на инфузориях и животных, выявлена тесная корреляционная связь (Г5=0,86±0,106).

Низкая биологическая ценность зерна во 2-м и 7-м вариантах подтвердилась с помощью биохимических показателей: уменьшением альбуминовой фракции белков сыворотки крови (на 7%), связанной с мобилизацией лабильных белков; более низким альбумино-глобулиновым коэффициентом (0,39±0,02, при 0,44±0,01 в контроле) и одновременным снижением уровня мочевины в сыворотке крови (на 12%); более низким содержанием азота в сердце и тестикулах при сохраненной относительной массе данных органов, а также повышенной в 1,8-1,9 раза активностью аминотрансфераз.

С помощью биологического метода выявлено, что фактическая белко-вистость зерна, выращенного при использовании полного минерального комплекса, соответствует и даже несколько превышает аналогичные значения, полученные химическим методом, и ниже для зерна, выращенного на фоне Р70К100 и ^оР7оК 1 ОО+^о+Изо (рис.1).

1 2 3 4 5 6 7 варианты опыта

Рис.1. Белковистость зерна, установленная химическим и биологическим методами

Таким образом, предлагаемые композиции минеральных удобрений оказывают влияние на нутриентный состав зерна и степень сбалансированности аминокислот белка, что, в свою очередь, изменяет биологическую ценность зерна. Истинную, полезную для организма потребителя белковистость зерна можно установить лишь путем тестирования в опытах на биомоделях различных уровней организации.

Четвертая глава «Гигиеническая оценка яровой пшеницы, выращенной с применением минеральных удобрений и регуляторов роста растении» содержит результаты изучения пищевой и биологической ценности зерна, полученного при комплексном использовании минеральных удобрений и регуляторов роста растений: тур, черказ, брассиностероиды отечественного и японского производства, квартазин.

Установлено, что включение в агротехнологии регуляторов роста приводит к снижению протеина в зерне на 17-28%. При этом доля незаменимых

аминокислот в белке не меняется. Однако в общей массе зерна, в связи с более низкой белковистостью, содержание их на 18-31% ниже, чем в контроле.

Во всех опытных образцах зерна продолжают оставаться дефицитными (30-40% от стандарта ФАО/ВОЗ) такие аминокислоты, как метионин и цис-тин. Наиболее низкое содержание лимитирующих аминокислот (8%) отмечается в зерне, выращенном с применением черказа, что и обусловило снижение биологической ценности данного образца зерна (табл.3). Сбалансированность аминокислотного состава (индекс Осера, аминокислотный скор) белка зерна, полученного с применением других регуляторов роста, различий с контролем не имела.

Таблица 3

Показатели биологической ценности зерна, выращенного

с применением регуляторов роста растений (М±т)_

м Индекс Осера, х5Ш1,й Скор аминокислот КЭБц||фузорИИ КЭБ-^нвотные КЧЭБ КБЭЗ

1 0,61+0,020 96,6± 1,07 1,67±0,03 0,90±0,06 1,97±0,10 0,11 ±0,007

2 0,60±0,010 92,6±0,16 1,49±0,05 1,14±0,59 2,19±0,08 0,09±0,007

3 0,52±0,0Ю* 95,3±0,13 1,80±0,08 1,34±0,13* 2,25±0Д5 0,12±0,004

4 0,60±0,003 93,2±0,77 1,67±0,12 1,29±0,07** 2,29±0,07* 0,12+0,010

5 0,61±0,006 93,9±0,76 2,01±0,02* 1,37±0,04** 2,37±0,06* 0,13±0,012

6 0,62±0,003 96,4±1,53 2,18±0,07* 1,41 ±0,11** 2,43±0,16* 0,12±0,006

Как и в первой серии опытов не наблюдалось полной аналогии между показателями биологической ценности зерна, определенными химическим и биологическим методами.

В эксперименте на инфузориях обнаружено присутствие в зерне пороговых концентраций веществ, проявляющих свою биологическую активность. Это выражалось в виде волнообразного роста инфузорий, приобретающего более выраженный характер параллельно увеличению концентрации исследуемого продукта в среде культивирования.

Отрицательный эффект такого влияния установлен в случае применения черказа (преобладание процессов угнетения роста инфузорий над стимуляцией - К^О.80-0,54, резкое в 5-8 раз снижение численности тетрахимен и появление отдельных лизированных особей при концентрации зерна в среде культивирования 40мг/мл) и тура (аналогичные изменения, но уже при концентрации 10-20мг/мл и полная гибель организмов при 40мг/мл зерна).

Более высокой биологической ценностью (в 1,3-1,5раза превышающей контрольный образец) характеризовалось зерно, выращенное с применением квартазина и брассиностероида отечественного производства.

Выявленные в опытах на инфузориях качественные характеристики исследуемых образцов зерна полностью подтвердились результатами биотес-

тирования на теплокровных животных, между ними обнаружена тесная корреляционная связь (г5=0,9±0,08).

Вместе с тем, постановка эксперимента на животных позволила более объективно оценить биологическую ценность зерна и выявить наиболее значимые критерии такой оценки.

В опытах с определением КЭБ на крысятах, было обнаружено, что при практически одинаковом поступлении белка (разница 4-13%), его биологический эффект в организме потребителя в опытных вариантах на 26-62% был выше, чем в контроле.

В результате фактическая белковистость зерна, рассчитанная по его биологической эффективности, на 2,8-6,6мг/% превосходила значения, определенные химическим методом, и для зерна, выращенного с применением отечественного брассиностероида и квартазина, оказалась выше контрольного образца на 15-30% (рис.2).

12 3 4 5 6

варианты опыта

Рис.2. Белковистость зерна, выращенного с применением регуляторов роста

Постановка эксперимента с определением КБЭЗ, предусматривающего исключение из рациона компенсационных минерально-витаминных добавок, позволила выявить сниженную биологическую ценность зерна, выращенного с применением тура: эффективность использования корма составила -8%.

Наряду с более низким масса-ростовым эффектом зерна у животных данного варианта отмечались сдвиги и в биохимическом гомеостазе организма. Качественная несбалансированность белка (дефицит лизина и цисти-на, а также избыток метионина и тирозина) на фоне неблагоприятного действия тура привела к нарушению его усвояемости и отрицательному азотистому балансу в организме крысят. Одновременное накопление неутилизируе-мых аминокислот и межуточных продуктов обмена, вследствие извлечения дефицитного нутриента из тканевых белков, обусловили продукционную азотемию и предпочечную аминоацидурию (табл.4).

У крысят, потреблявших зерно, обработанное туром, выявлено, связанное с мобилизацией эндогенных белков, снижение накопления азота во внутренних органах, особенно выраженное в печени и более высокий уровень ли-пидов в ней (на 26%), повышение активности аминотрансфераз (на 19-23%),

увеличение лейкоцитов (на 13%) при одновременной тенденции к снижению уровня гемоглобина и эритроцитов, что свидетельствует о нарушении не только азотистого обмена, но и в целом метаболических процессов, лежащих в основе утилизации пищи, а также имеющихся признаках токсикоза.

Таблица 4

Показатели конечных этапов обмена белка у животных, потреблявших зерно,

выращенное с применением регуляторов роста растений (М+т)

№ общий азот мочевина, мг/л креатинин, мг/л аминный азот, мг/л

в крови, мг/л в моче, г/л в крови в моче в крови в моче в крови в моче

1 198,0+ 13,42 5,08± 0,60 106,0+ 8,81 3,56± 0,33 1,52+ 0,15 55,9+ 4,55 43,9+ 6,72 161,3+ 9,21

2 277,5± 22,50* 6,79+ 0,39* 76,1+ 4,72* 1,56± 0,07** 1,40± 0,17 39,4+ 2,41* 85,7+ 14,08* 236,4± 13,6**

3 324,0+ 3,76** 1,40± 0,16** 141,9+ 8,55* 0,07± 0,16** 1,67± 0,24 30,7± 3,28* 49,2± 5,68 20,4+ 3,16**

4 221,4+ 17,19 6,09± 0,15 119,7± 7,53 4,75± 0,37* 1,44± 0,19 71,4+ 5,24 55,5+ 10,47 152,8± 10,06

5 198,0± 13,42 5,86+ 0,16 114,0± 8,35 4,69± 0,11* 1,58+ 0,16 69,7± 7,22 47,8± 4,25 152,3+ 5,72

6 199,8± 19,81 6,20± 0,22 130,6± 9,26 4,95± 0,46* 1,54+ 0,18 65,7± 3,44 45,7± 9,96 171,8+ 8,32

Существенные нарушения азотистого обмена обнаружены и у животных потреблявших зерно, обработанное черказом. Сочетанный недостаток лизина, метионина и цистина в зерне данного варианта способствовал развитию гемморрагического поражения почек (подтвердилось морфологическими исследованиями и повышенным в 2 раза содержанием железа в почках), сопровождающегося нарушением её экскреторной функции (у крысят отмечался сниженный диурез). Все это в совокупности привело к наблюдаемой ре-тенционной азотемии: снижению уровня азотсодержащих компонентов мочи и задержке азотистых шлаков в организме при их нормальном образовании. Выявленные изменения фракционного состава остаточного азота крови и общего азота мочи позволили объективизировать показатели биологической ценности зерна, установленные по масса-ростовому эффекту, так как прибавка массы тела у животных данной группы обусловлена не нарастанием мышечной массы, а имеющей место задержкой жидкости в организме.

Весьма чувствительными тестами оценки биологической ценности зерна оказались азотистые индексы: показатель белкового питания (у животных, потреблявших зерно, обработанное туром, составил 22,2± 1,68% и черказом -46,5±3,32% соответственно, при норме не ниже 70%) и отношение азота мо-

и

чевины к азоту креатинина (сниженное в 1,5 раза во 2-м и 2,8 раза в 3-м вариантах опыта). Последнее объясняется компенсаторной реакцией организма, связанной со снижением расхода белка на метаболические нужды, за счет повышения эффективности синтеза и активации анаболических процессов в ответ на недостаточное белковое питание.

Одной из причин, усугубляющих низкую биологическую ценность зерна, выращенного с применением тура, явилось изменение биологической доступности витаминов: при более низком потреблении тиамина (на 20%) и рибофлавина (на 14%) животными данной опытной группы, количество экс-кретируемого витамина с мочой превышало контрольный показатель на 37% и 7% соответственно. Между КБЭЗ и метаболической эффективностью как тиамина (Ях)=0,95±0,05), так и рибофлавина (Яху=0,88±0,11) установлена сильная корреляционная связь.

Тесная корреляционная связь выявлена также между КБЭЗ и КВУ микроэлементов: меди (Ях)=0,74±0,23) и марганца (Яху=0,99±0,09). Учитывая их статистически подтвержденную сниженную усвояемость и более низкое содержание во внутренних органах животных, потреблявших зерно, выращенное с применением тура, мы пришли к выводу, что метаболическая активность меди и марганца также в значительной степени обусловливает биологическую полноценность зерна.

Таким образом, выдвинутая гипотеза о возможном влиянии регуляторов роста на качество продовольственного зерна полностью подтвердилась результатами проведенной работы. Установленные различия в биологической ценности одного и того же сорта зерна, отличающегося условиями производства, при прочих равных условиях, констатируют факт такого влияния и подтверждают необходимость обязательной гигиенической регламентации агротехнологий, разрабатываемых на перспективу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совокупность полученных результатов обеспечивает решение важной научно-практической задачи гигиенического регламентирования агротехнологий с целью не только предотвращения их негативного влияния на здоровье населения, но и обеспечения потребителя высококачественными биологически полноценными продуктами питания.

На основании полученных результатов сделаны следующие выводы: 1. Перспективные агротехнологии: поздние азотные подкормки, внесение регуляторов роста растений на фоне применения разнокомпонентных минеральных удобрений приводят к существенным изменениям нутри-ентного сотава (содержания и аминокислотного состава белка, тиамина, рибофлавина, железа и меди) и дисбалансу питательных веществ в

продовольственном зерне.

2. Биологическое тестирование на биомоделях различных уровней организации (теплокровных животных и одноклеточных организмах) доказывает, что биологическая ценность зерна, установленная на основании индекса Осера и аминокислотных скорое, не отражает истинной питательной ценности зерна.

3. Наиболее репрезентативными показателями биологической ценности продовольственного зерна являются: коэффициент биологической эффективности зерна и биохимические показатели статуса питания: фракционный состав остаточного азота сыворотки крови, абсолютные величины ренальной экскреции азотсодержащих веществ и азотистые индексы (отношение азота мочевины к азоту креатинина и показатель белкового питания).

4. Выявленная сильная корреляционная связь между метаболической активностью тиамина (г5=0,95±0,05), рибофлавина (г5=0,88±0,11), меди (г5=0,74±0,23), марганца (г5=0,99±0,005) и коэффициентом биологической эффективности зерна даёт основание считать данные показатели определяющими в оценке биологической ценности зерна.

5. Данные оценки качества зерна на одноклеточных организмах сопоставимы с результатами аналогичной оценки на теплокровных животных. Учитывая короткие сроки и минимальные затраты проведения исследований на инфузориях, они могут быть рекомендованы в качестве удобной модели для экспресс-диагностики биологической ценности зерна.

6. На основании комплексной гигиенической оценки качества зерна наиболее эффективными и рекомендованными для практического внедрения, признаны агротехнологии, включающие разнокомпонентные минеральные удобрения с суммарной дозой вносимого азота не более 90кг/га и регуляторы роста растений: квартазин и брассиностероиды. Недопустимо применение под посевы яровой пшеницы двойных азотных подкормок и регуляторов роста: тура и черказа вследствие снижения биологической ценности зерна и придания ему признаков токсического действия.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Борисова Т.С., Лавинский Х.Х., Чаховский И.А. Гигиеническая оценка зерна пшеницы, выращенной с применением регуляторов роста растений// Национальная политика в области здорового питания в республике Беларусь: Материалы междунар. конф., Минск, 20-21 ноября 1997,- Минск, 1997.- С.202-204.

2. Гигиеническая оценка влияния агротехнических приемов производства продовольственного зерна на его качество /Чаховский И.А., Лавинский Х.Х., Борисова Т.С. и др. // Национальная политика в области здорового питания в республике Беларусь: Материалы междунар. конф., Минск, 2021 ноября 1997г.-Минск, 1997,-С.205-210.

3. Борисова Т.С. Использование удобрений и качество продовольственного зерна.// Здоровье и окружающая среда: Респ. науч. практ. конф. по итогам ГНТП (за 1996-1997г.),- Мн.: Бел. навука,- С.100-103.

4. Борисова Т.С., Лавинский Х.Х., Чаховский И.А. Влияние перспективных агротехнологий на качество продовольственного зерна // Здоровье и окружающая среда: Респ. науч. практ. конф. по итогам ГНТП (за 1996-1997г.),-Мн.: Бел. навука, 1998.- С.98-100.

5. Борисова Т.С. Гигиеническая оценка продовольственного зерна, полученного с применением перспективных агротехнологий // Труды молодых ученых МГМИ: Сб. науч. раб. - Минск, 1998. - С. 47-51.

6. Биологическая ценность зерна яровой пшеницы в зависимости от доз и сроков внесения минеральных удобрений / Лапа В.В., Лавинский Х.Х., Борисова Т.С. и др. // Почвенные исследования и применение удобрений: Сб. науч. тр. Бел НИИПА,- Минск, 1999г.- С. 17-24.

7. Влияние регуляторов роста на качество белка и биологическую ценность зерна яровой пшеницы / Лавинский Х.Х., Лапа В.В., Борисова Т.С. и др.// Почвенные исследования и применение удобрений: Сб. науч. тр. Бел НИИПА.- Минск, 1999г.- С.89-95.

8. Борисова Т.С. Методические основы гигиенического регламентирования современных агротехнологий // Методология гигиенического регламентирования: Сб. науч. тр., - Мн.: Белорусская наука, 1999,- С.211-214.

Методические рекомендации

Методические указания по определению пищевой и биологической ценности продовольственного зерна: МУ № 106-9711: Утв. МЗ РБ 25.04.1998г. - Минск, 1998,- 29с.

Статьи

РЭЗЮМЭ

БАРЫСАВА ТАЦЦЯНА СТАН1СЛАВАУНА «Ппешчная ацэнка зярна, вырашчанага з прымяненнем перспектыуных агратэхналопй»

Ключавыя слов 1,1: ппена харчавання, харчовая каштоунасць, бшгапчная каштоунасць, статус харчавання, абмен бялку, якасць збожжа, агратэхналогн, мшеральныя угнаенш, рэгулятары росту рас л ¡и, Аб'ект даследвання: харчовае збожжа яравой пшанщы Поадмет даследвання: паказчыкч харчовай, б1ялапчнай каштоунасщ 1 бязшкоднасщ харчовага збожжа

Металы даследвання: ппешчныя, ф131ка-х1М1чныя, фп1ялапчныя, б1ялапчныя, б1ях1м1чныя, анаттычныя, статыстычныя

Мэта даследвання: ппешчная ацэнка збожжа яравой пшанщы, вырашчанага з прымяненнем перспектыуных агратэхналопй 1 пошук рэпрэзентатыуных метадау ацэню якасщ 1 бязшкоднасш збожжа

Атрыманыя вынт: выяулены змяненш нутрыентнага складу 1 б1ялапчнай каштоунасщ збожжа у залежнасш ад выкарыстаных агратэхналопй; установлены парушэнш статуса харчавання жывёл, уключаючы становнпча б1ях1м1чнага гамеастазу (бялковага, в1тамшнага 1 мшеральнага абмену); падцверджана вядучая роля б1ялапчнага тэстыравання 1 вызначаны рэпрэзентатыуныя крытэрьп ацэню якасщ збожжа, вырашчанага з прымяненнем рэгулятарау росту; распрацаваны метадычныя рэкамендацьп па ппешчнай ацэнцы харчовай 1 б1ялапчнай каштоунасщ збожжа

Навуковая иптзна: праведзена комплексная ппешчная ацэнка якасщ новога сорту харчовага збожжа яравой пшашцы 1 вызначаны найбольш эфектыуныя у ппешчных адносшах умовы яго вытворчасщ; упершыню выкарыстаны паказчьш рэнальнай экскрэцьп агульнага азоту 1 яго фракцый; абгрунтавана магчымасць выкарыстання аднаклетачных аргашзмау Т^гаЬу-тепа рупйэгттз у якасщ адэкватнай мадэл! даследавання б1ялапчнай каштоунасщ збожжа

Парады па выкарыстаншо: ацэнка якасщ харчовага збожжа, абгрунтаванне укаранення агратэхналопй у сельскую гаспадарку

Вобласиь выкарыстання: Мппстэрства аховы здароуя, МЫстэрства сельскай гаспадари 1 харчавання, Цэнтры ппены I эпщэм1ялогп, навукова-даследчыя ¡нстытуты ппешчнага 1 агратэхшчнага профшю

РЕЗЮМЕ

БОРИСОВА ТАТЬЯНА СТАНИСЛАВОВНА «Гигиеническая оценка зерна яровой пшеницы, выращенного с применением перспективных агротехнологий»

Ключевые слова: гигиена питания, пищевая ценность, биологическая ценность, статус питания, белковый обмен, качество зерна, агротехнологии, минеральные удобрения, регуляторы роста растений

Объект исследования: продовольственное зерно яровой пшеницы Предмет исследования: показатели пищевой, биологической ценности и безвредности продовольственного зерна

Методы исследования: гигиенические, физико-химические, физиологические, биологические, биохимические, аналитические, статистические

Цель исследования: гигиеническая оценка зерна яровой пшеницы, выращенного с применением перспективных агротехнологий и поиск репрезентативных методов оценки качества и безвредности зерна

Полученные результаты: выявлены изменения нутриентного состава и биологической ценности зерна в зависимости от использованных агротехнологий; установлены нарушения статуса питания животных, включая состояние биохимического гомеостаза (белкового, витаминного и минерального обмена); подтверждена ведущая роль биологического тестирования и определены репрезентативные критерии оценки качества зерна, выращенного с применением регуляторов роста; разработаны методические рекомендации по гигиенической оценке пищевой и биологической ценности зерна

Научная новизна: проведена комплексная гигиеническая оценка качества нового сорта продовольственного зерна яровой пшеницы и определены наиболее эффективные в гигиеническом отношении агротехнические условия его производства; впервые применены показатели ренальной экскреции общего азота и его фракций; обоснована возможность использования одноклеточных организмов Те^аИутепа рупйэгпш в качестве адекватной модели исследования биологической ценности зерна

Рекомендации по использованию: оценка качества продовольственного зерна, обоснование внедрения агротехнологий в сельское хозяйство

Область применения: Министерство здравоохранения, Министерство сельского хозяйства и продовольствия, Центры гигиены и эпидемиологии, НИИ гигиенического и агрохимического профиля