Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние разработки и использования гидролизного лигнина в перерабатывающей промышленности, медицине и ветеринарии 9
1.1. Технологические аспекты разработки и использования препаратов на основе гидролизного лигнина 9
1.2. Экологические характеристики лигнина и опыт его применения в медицине и ветеринарии 21
1.3. Перспективы использования препаратов лигнина для улучшения экологических характеристик и повышения сохранности пищевых продуктов 32
Глава 2. Объекты и методы исследования 39
2.1 Измельчение гидролизного тШМщк и-оценка его дисперсности..39
2.2. Методы оценки полифункцйонального сорбента на основе гидролизного лигнина 40
2.3.Токсикологическая оценка воздействия «Эколиса» на подопытных животных 41
2.4. Количественное полярографическое определение кадмия и свинца 43
2.5. Оценка накопления свинца в органах, тканях, биологических жидкостях 43
2.6. Рентгенофлюоресцентный анализ микроэлементного состава биологических объектов 44
2.7. Оценка степени окисления жиров 45
2.8. Исследование экологической безопасности пищевых продуктов.46
2.9. Статистическая обработка результатов 47
Глава 3. Химико-технологические аспекты получения лигнинового сорбента «Эколис» 48
3.1. Повышение удельной поверхности гидролизного лигнина 48
3.2. Активация поверхности гидролизного лигнина 49
Глава 4. Экологические и токсикологические исследования препаратов из гидролизного лигнина .59
4.1.Изучение сорбционных свойств «Эколиса» in vitro 59
4.1.1. Оценка сорбпионных свойств «Эколиса» по отношению к водным растворам метиленового синего 59
4.1.2. Оценка сорбционных свойств «Эколиса» по отношению к катионам цинка, меди, свинца, железа и кальция в водных растворах 60
4.1.3. Определение содержания катионов свинца и кадмия в крови крупного рогатого скота 63
4.2. Изучение параметров острой токсичности «Эколиса» 67
4.2.1 Оценка клинического состояния лабораторных животных 67
4.2.2. Динамика гематологических показателей животных 69
4.2.3. Оценка патоморфологических изменений в органах и тканях лабораторных животных 72
4.3.Оценка сорбционных свойств «Эколиса» при свинцовой интоксикации у крыс 74
Глава 5. Гигиенические и технологические аспекты применения «эколиса» в перерабатывающей промышленности 79
5.1. Динамика окисления жиров в присутствии препаратов гидролизного лигнина 79
5.1.2. Кинетическая оценка окисления свиного жира в присутствии ионола, иммобилизованного на лигнине 84
5.2.Использование «Эколиса» в производстве пищевых продуктов..87
5.2.1. Изучение адсорбции «Эколисом» минеральных и других компонентов молока 87
5.2.2. Термостабильность молока при его обработке «Эколисом».96
Выводы 97
Список литературы 99
- Экологические характеристики лигнина и опыт его применения в медицине и ветеринарии
- Методы оценки полифункцйонального сорбента на основе гидролизного лигнина
- Активация поверхности гидролизного лигнина
- Оценка сорбпионных свойств «Эколиса» по отношению к водным растворам метиленового синего
Экологические характеристики лигнина и опыт его применения в медицине и ветеринарии
В расчете на высокие сорбционные свойства лигнина и, соответственно, его способность связывать на своей поверхности болезнетворные микроорганизмы и токсические вещества, в 1943 в Германии был предложен препарат лигнина «Порлизан» для лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта, сопровождавшихся диареей (Braun R., 1947). Было установлено, что 1 г «Порлизана» сорбирует до 5 млн.бактерий E.coli, и показано, что адсорбция бактерий и токсических продуктов в желудочно-кишечном тракте и выведение их из организма обеспечивается мелкодисперсностью порошка (Schroeder Н., 1943).
Известно применение лигнина в качестве кормовых добавок для скота, антисептического средства, лекарственных средств и т.д. (Леванова В.П. с соавт., 1982; 1987; 1987; 1990). В этом случае необходимо быть уверенным в низкой токсичности лигнина и отсутствии кумулятивного эффекта. Априорно об этом можно говорить, зная общую формулу лигнина, растительные источники его получения и способы его выделения. Однако при получении технических лигнинов в процессе жесткой обработки происходит изменение его нативной молекулярной структуры, накопление ароматических мономеров, кислотных остатков и других низкомолекулярных примесей, представляющих определенную опасность для живых организмов. В то же время макромолекула лигнина трудно поддается разрушению под действием агрессивных факторов пищеварительного тракта человека и животных и трудно расщепляется микроорганизмами вследствие недоступности эфирных связей для эстераз и стерической «закрытости» ароматических структур (Головлева Л.Л., 1986; Каломиец Э.Н. с соавт.,1989; Левит М.Н. с соавт., 1992).
Первоначально санитарно-гигиенические исследования лигнина проводились для изучения возможности его добавления в композиции с синтетическими полимерными материалами. Так, согласно ГОСТ 12.1.007-16 на гидролизный лигнин, приготовленная из него мука нетоксична и при непосредственном контакте не оказывает отрицательного влияния на организм человека, не вызывает местного раздражающего действия на кожу, не обладает кумулятивным эффектом, не образует токсичных соединений в воздушной среде и сточных водах. ПДК лигнинной муки в воздухе - 6 мг/м2, класс опасности IV.
При исследовании возможного токсического действия веществ, мигрирующих в модельные среды из полипропилена, модифицированного лигнином («попролин» - упаковочный материал для жидких пищевых продуктов), не обнаружено патоморфологических изменений у подопытных животных; их масса, состав крови, уровень нервно-мышечной активности не отличались от контрольных. Не было выявлено канцерогенного или другого токсического действия лигнина при пероральном применении и при длительном смачивании кожи подопытных животных лигнинными вытяжками (Браун Д.Д., 1972).
В Санкт-Петербурге были проведены санитарно-гигиенические исследования, показавшие безвредность гидролизного лигнина в воздухе, воде и при добавлении в корм животным (Волкова Н.В. с соавт., 1981, Ковалева СВ., 1989; Козырева Ф.У., 1989; Воронин С.Ф. с соавт., 1989). При скармливании белым крысам по 5 мг лигнинной гидролизной муки каждые 4 часа (30 мг в сутки или 75 мг/кг живого веса) показано, что по основным показателям отклонений от контрольной группы нет. При нанесении на кожу подопытных крыс гидролизной лигнинной муки на 24 часа в виде пастообразных аппликаций, раздражающего действия выявлено не было. Не было обнаружено также воздействия на иммунную систему лигнинных вытяжек, для получения которых использовались водная и ацетоновая (1:10) экстракции, наносимых в течение 40 суток на кож} ушной раковины крыс. Хронический эксперимент показал, что при ежедневном введении лигнина в количестве 9 мг/кг веса животного внугрижелудочно натощак все основные показатели оставались в норме, при 90 мг/кг - были отмечены отдельные изменения, а при дозе 900 мг/кг веса в сутки было выявлено общетоксическое действие, однако отклонений в активности лизоцима в сыворотке крыс не наблюдалось. Кроме того, было показано, что гидролизная лигнинная мука не обладает гонадотропным действием, эмбриотоксичностью и кумулятивным эффектом (Воронин С.Ф., 1987).
Токсического действия не наблюдается и при введении лягушкам и кроликам больших доз медицинского лигнина (Шарков В. И., с соавт., 1979).
На кафедре Санкт-Петербургского ветеринарного института в течение двух лет исследованы образцы гидролизного лигнина в качестве добавки в корм подопытных животных и птицы: белых мышей, крыс, морских свинок и цыплят 30-суточного возраста (Шарков В.И. с соавт., 1979; Корольков И.И. с соавт., 1985). При длительном скармливании (60-260 дней) промытых и высушенных образцов гидролизного лигнина в дозах 10-15 г/кг живой массы не были отмечены патологические изменения в органах и тканях при гистологических исследованиях, не изменились морфологические и биохимические показатели крови. Показано, что данные образцы не обладают кумулятивными свойствами.
Аналогичные выводы были сделаны и во Всероссийском научно-исследовательском ветеринарном институте птицеводства, где были проведены испытания на цыплятах (Урбан В.П. с соавт., 1986).
При определении состава образцов хвойной и осиновой древесины, отмытых водой от серной кислоты, показано, что в гидролизном лигнине отсутствуют соли тяжелых металлов - свинца, мышьяка, ртути, кадмия, и минеральные кислоты, а органические - в незначительных количествах присутствуют только в осиновой древесине. (Леванова В.П. с соавт., 1990).
Эти данные позволяют говорить о том, что препараты гидролизного лигнина после соответствующей термохимической обработки можно использовать в качестве добавок в пищевой промышленности и сельском хозяйстве, а также для перорального и наружного употребления в медицине и ветеринарии.
В качестве кормовой добавки был предложен целлолигнин, отличающийся от гидролизного лигнина только повышенным содержанием в нем целлюлозы (Корольков И.И. с соавт., 1985).
Существует официально разрешенная практика использования очищенного гидролизного лигнина в качестве лечебного препарата для животных (Урбан В. П. с соавт., 1976).
Возможность применения лигнина в качестве наполнителя для премиксов подтверждается исследованиями, проведенными в Санкт-Петербургском ветеринарном институте (Евдокимов П.Д. с соавт., 1982). Препарат безопасен для подопытных животных при длительном скармливании им 10-15 г лигнина на 1 кг живой массы в сутки. Отмечено отсутствие кумулятивного эффекта. Скармливание лигнина в дозах 5-20 г/кг живой массы в сутки увеличивает темпы роста подопытных животных.
Методы оценки полифункцйонального сорбента на основе гидролизного лигнина
Для характеристики «Эколиса» использовали следующие методы: Определение внешнего вида, цвета, запаха проводили по ГФ СССР, X издание, 1968, С. 161 и согласно Боровиковой Л.А. с соавт., 1980. - Массовую долю влаги определяли высушиванием навески до постояннго веса при температуре 65-75 С по ГФ СССР, XI издание, 1987. С. 176-177. - Массовую долю золы определяли по ГФ СССР, XI издание, 1987. С. 24-25 и согласно Боровиковой Л.А. с соавт., 1980. - рН взвеси препарата определяли по ГФ СССР, XI издание, 1987. С. 113 и согласно Журавской Н.К. с соавт., 1985. - Адсорбционную способность препарата определяли по ГФ СССР, X издание, 1968. С. 161.
Кроме того, для более точного измерения был использован усовершенствованный метод оценки адсорбционной способности гидролизного лигнина (Леванова В.П. с соавт., 1989; ЛевановаВ.П., 1992). При этом величина сорбции метиленового синего соответствует адсорбционной способности препарата лигнина по бактерии E.Coli с коэффициентом пересчета 11. Так, величина сорбции метиленового синего 0,016 г/г соответствует сорбции не менее 170 млн. бактерий E.Coli.
Способ получения препарата "Эколис" включает обработку гидролизного лигнина реагентами, отделение экстракта и сушку. Исследование оптической плотности экстрактов, полученных при различных режимах обработки, проводили на спектрофотометре СФ -16 при A, 285 им, а спектры поглощения снимали на приборе «Specord UV -VIS» (Германия).
Материалом для исследований служили лабораторные животные: белые крысы в возрасте трех месяцев массой 200 - 210 г в количестве 56 штук и кролики - самки породы шиншилла в возрасте 3 -4 месяцев массой 1,5 кг в количестве 35 штук.
Животные были подобраны по принципу аналогов и содержались в соответствии с «Санитарными правилами по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)», утвержденными МЗ СССР 06.07.73 г.
Во время экспериментов животные находились на стандартном рационе. Изучение острой токсичности «Эколиса» проводили в соответствии с «Методическими указаниями по определению токсических свойств препаратов, применяемых в ветеринарии и животноводстве» (1988).
С этой целью были использованы лабораторные животные (крысы, кролики), подобранные по принципу аналогов. Препарат вводили в следующих дозах: 1; 5; 10; 15; 20; 25 г/кг массы тела - для крыс; 1 и 5 г/кг - для кроликов.
Каждую дозу испытывали на 8 крысах и 5 кроликах. Такое же количество животных служило контролем.
«Эколис» вводили каждому животному индивидуально через зонд в 2 % -ном крахмальном геле натощак. Контрольные животные препарат не получали. Перед постановкой опыта животные находились на карантине 14 дней. До начала эксперимента все животные подвергались клиническому обследованию. После введения препарата «Эколис» за подопытными животными наблюдали в течение 15 дней, обращая особое внимание на общее состояние, особенности поведения, интенсивность и характер двигательной активности, координацию движений, реакцию на раздражители, состояние волосяного и кожного покровов, окраску видимых слизистых оболочек, потребление корма и воды, изменение массы тела. До начала экспериментов, а также в первый, седьмой и пятнадцатый дни опыта определяли некоторые гематологические показатели: количество форменных элементов крови (эритроцитов и лейкоцитов), уровень гемоглобина. Забой животных с .последующим патологоанатомическим вскрытием и проведением гистологических исследований осуществляли на пятнадцатый день эксперимента.
Клиническое обследование животных проводили по общепринятой схеме: определяли общее состояние животных, состояние кожи и ее производных, видимых слизистых оболочек, волосяного покрова, определяли живую массу животных путем взвешивания, измеряли температуру, пульс, частоту дыхания, проводили посистемные исследования.
Количество форменных элементов крови (лейкоцитов и эритроцитов) определяли на электронном счетчике форменных элементов «Пикоскел» (Венгрия). Уровень гемоглобина определяли по методу Сали в гемометре ГС - 3. Проводился макроскопический контроль органов и их гистологическое исследование. Отобранный для гистологического исследования патологический материал фиксировали в 10 %-ном водном растворе нейтрального формалина. Срезы окрашивали гематоксилин-эозином, Суданом III. 2.4. Количественное полярографическое определение кадмия и свинца. При определении свинец- и кадмийсоодержащих соединений исследуемый материал подвергался сухой минерализации (озолению) и исследовался методом инверсионной вольтамперометрии на полярографе ПЛС -1 согласно (ГФ СССР, XI издание, 1987. С. 154). Для приготовления основного раствора свинца использовали свинца нитрат перекристаллизованный и высушенный при 104 С до постоянной массы. Концентрация свинца в основном растворе 1 мг/см . Стандартные растворы необходимой концентрации готовили последовательным разбавлением в 10, 100, 1000 раз основного раствора свинца хлористоводородной кислотой 0,1 моль /дм . Приготовление испытуемого раствора проводили растворением золы, полученной при минерализации, в тигле при нагревании на электроплитке с 5 мл 50 % хлористоводородной кислоты. Для минерализации (озоления) продукты помещали на плитку и проводили обугливание до прекращения выделения дыма, затем тигель помещали в электропечь и выдерживали при 250 С. Подпрограмму записывали относительно донной ртути, выбирая режим работы в соответствии с инструкцией к полярографу.
Для приготовления парафиновых срезов почек кусочки органа фиксировали в течение 4 недель в 10 %-ном растворе формалина, отмывали в течение 2 суток проточной водой, проводили через батарею спирта восходящей концентрации (от 70 до 96 %), затем кусочки обезжиривали хлороформом и помещали в расплавленный парафин (при t =57 С). Затем кусочки вырезали из парафина и резали на микротоме (толщина срезов - 4-5 мкм). Срезы наклеивали на предметные стекла, депарафинировали в ксилоле (погружением на несколько минут) - в 2 -3-х порциях, затем отмывали спиртом и водой, после чего срезы окрашивали гематоксилином по Караччи и просматривали под микроскопом при увеличениях х 900 и х1350.
Изменение диаметра эритроцитов проводили на мазках крови с помощью окулярмикрометра. Специфические биохимические показатели свинцовой интоксикации оценивали по стандартным методикам. Определение активности аспартат-аминотрансферазы (AST) и аланин-аминотрансферазы (ALT) в сыворотке крови проводили по ([Браунштейн А.Е., 1949; Pojer J. et al., 1963; Pojer J. et al., 1966; Reitman S., etal, 1957; SevelaM, 1958; Tovarek J, 1962).
Активация поверхности гидролизного лигнина
Активация поверхности порошкообразного лигнина осуществляется обработкой соответствующими растворителями. Поскольку обработка концентрированными щелочами и кислотами может создать риск при использовании лигнина в биотехнологии и медицине, было рассмотрено несколько малотоксичных растворителей различной химической природы и полярности, обладающих высокой экстрагирующей способностью по отношению к низкомолекулярным веществам гидролизного лигнина. Согласно И. Линдберг, 1968 и W. Gordy, 1938, хороший растворитель низкомолекулярных соединений лигнинов должен иметь параметр растворимости Гильдебранда ст = 11 и способность к образованию водородных связей (параметр Горди) X 0,14, чему достаточно хорошо отвечают вода и этанол.
Для наиболее полного выхода низкомолекулярных компонентов гидролизного лигнина в воду была предложена трехкратная экстракция гидролизного лигнина, проводимая следующим образом: в двугорлую 1-литровую колбу с мешалкой и холодильником помещали 15 г измельченного гидролизного лигнина, добавляли 1 л дистиллированной воды, нагревали до 80-100 С и выдерживали при этой температуре в течение 1 часа. Далее осадок отделяли от экстракта с помощью фильтрования. Экстракт исследовали на спектрофотометре, а осадок вновь подвергали экстракции при тех же условиях (рис. 4). Эти действия повторяли до полного удаления низкомолекулярных веществ из пор гидролизного лигнина, что подтверждалось сглаживанием пика в области 260 - 300 нм на спектрофотометрической кривой, характеризующей поглощение низкомолекулярных функциональных групп лигнина, образующихся при гидролизе древесины (Чупка Э.И., 1977). За одинаковые промежутки времени суммарная миграция низкомолекулярных веществ в экстрагент при дробном экстрагировании больше суммарного эффекта при однократном. Это подтверждает анализ спектрофотометрических кривых водных экстрактов гидролизного лигнина после однократной 3-часовой экстракции и после 1-й, 2-й, 3-й и 4-й экстракций гидролизного лигнина, проводимых по 1 часу. Сходный характер кривых говорит о сходстве низкомолекулярных веществ, выходящих в экстракт вне зависимости от времени водной термообработки. Из сравнения данных по оптической плотности экстрактов при Хмах 285 нм видно, что выход низкомолекулярных фенольных соединений после 3-часовой и 1-й, 2-й, 3-й 1-часовыми экстракциями соотносится как 6,5 : 6,25 : 1,5 : 1 соответственно.
Отсюда видно что, как и в случае с концентрацией лигнина равной 15 г/л и 50 г/л, после 2-х последовательных экстракций практически все низкомолекулярные вещества гидролизного лигнина (« 90 %) переходят в раствор. Следовательно, для уменьшения расхода воды при изготовлении препарата очищенного гидролизного лигнина, можно повысить его концентрацию до 100 г/л.
При выборе оптимальных экстрагентов учитывалась возможность одновременной стерилизации препарата, что немаловажно при использовании препаратов лигнина в медицине и пищевой промышленности. Кроме кипячения, известны еще два способа экологически безопасной стерилизации: автоклавирование и обработка этанолом. Поэтому в качестве следующего варианта активации (извлечения низкомолекулярных веществ из пор гидролизного лигнина с целью увеличения его сорбционной активности) было предложено автоклавирование гидролизного лигнина (15 г/л) при 120 С в течение 20 минут.
Согласно данным по УФ-спектроскопии (рис.8) спиртовых экстрактов измельченного гидролизного лигнина, пик оптической плотности соответствует длине волны А. 285 нм. Сравнение кривых 1 и 2 при X 285 нм показывает, что количество экстрагируемых спиртом веществ после первой экстракции уменьшилось примерно в 15 раз. Сравнение кривых 1 и 4 говорит об извлечении спиртовой экстракцией большей части низкомолекулярных соединений гидролизного лигнина, а отсутствие пика на кривой 5 указывает на очистку гидролизного лигнина после спиртово-водной экстракции. Сравнение кривых 1 и 3 показывает, что с помощью водной экстракции можно извлечь примерно половину извлекаемых спиртом веществ, а из анализа кривых 3 и 4 следует, что при возможном сочетании этих двух видов обработки - спиртовая должна использоваться в качестве первой экстракции.
На основании приведенных данных была предложена методика водной или водно-спиртовой термообработки гидролизного лигнина в зависимости от целей его использования. Предложенный способ получения препарата очищенного гидролизного лигнина «Эколис» включает обработку гидролизного лигнина реагентами, отделения экстракта и сушку с целью получения очищенного от низкомолекулярных примесей препарата с высокой удельной поверхностью. Вначале лигнин подвергают измельчению, дальнейшую обработку проводят в 2 стадии: сначала ведут обработку 40-96 % -ным этиловым спиртом в течение 50-80 минут при температуре 20-50 С, или водой при температуре 80-100 С в течение 50-80 минут, а на второй стадии - дважды подвергают кипячению в воде в течение 60 минут, каждый раз с отделением экстракта, например, путем фильтрации.
В результате спиртовой обработки достигается выход из лигнина жирорастворимых низкомолекулярных примесей - смолистых веществ древесины (Каминский С.А., 1938) и первичная стерилизация препарата. Водная термообработка удаляет остатки спирта и водорастворимые соединения, приводя к удалению из продукта заряженных ионов, влияющих на рН среды, и дополнительной стерилизации препарата. При этом существует возможность перегонки отработанного спирта с целью его очистки и повторного применения.
В случае если требования к уровню стерильности препарата и его очистки не столь высоки, например, при использовании препарата в ветеринарии или в качестве кормовой добавки, обработку этиловым спиртом можно заменить на дополнительную водную обработку продукта при 80-100 С в течение 50-80 минут при перемешивании или при 120 С в течение 20 минут (автоклавирование).
На данный способ обработки гидролизного лигнина, обладающего высокой удельной поверхностью за счет малых размеров и очистки пор частиц от низкомолекулярных примесей, с целью получения экологически безопасного лигнинового сорбента («Эколис»), получен патент (Способ получения лигнинового сорбента (варианты) // МІЖ А23С9/146, МКИ 6. Патент № 2094417. Заявлено 22.8.94. Зарегистрирован 27.10. 97).
Оценка сорбпионных свойств «Эколиса» по отношению к водным растворам метиленового синего
Учитывая высокие сорбционные свойства изучаемого препарата в отношении метиленовой сини, нами были изучены сорбционные свойства «Эколиса» по отношению к катионам цинка, меди, свинца, железа и кальция. При этом водный раствор кальция использовался в качестве модели продукта с повышенным содержанием кальция (например, молоко). Отдельно для каждого металла (цинка, меди и свинца) были приготовлены по три раствора: - с фоновой концентрацией металла (ФК) в воде ; - с предельно допустимой концентрацией металла ( ПДК ) в воде ; - с предельно допустимой концентрацией металла в воде в присутствии ионов кальция (ПДК + Са2-г). Результаты обработки водных растворов металлов «Эколисом», вносимым в количестве 1 %, приведены в табл. 5. Таблица 5 Сорбционные свойства 1% -ной взвеси "Эколиса" в водных растворах ионов цинка, меди, свинца и кальция. № Концентрация минеральных элементов Массовая доля минеральных элементов в осадке лигнина, % цинк медь свинец 1 Фоновая концентрация металла 50 0 0 2 Предельно допустимая концентрация металла 70 10 60 3 Предельно допустимая концентрация металла с Са+ 50 0 0
Из полученных данных видно, что «Эколис» адсорбирует максимальное количество минеральных элементов в растворах с предельно допустимой концентрацией: до 70 % цинка, до 60 % свинца и до 10 % меди. В растворах с двумя другими концентрациями (ФК и ПДК с Са2+) лигнин проявляет сорбционную активность лишь в отношении цинка.
Однако сорбция из водных растворов с предельно допустимой концентрацией ионов соответствующих металлов меняется в зависимости от содержания лигнина, что отражено в табл. 6. В качестве адсорбтивов были взяты такие важные для активации и ингибирования биологических процессов ионы металлов, как ионы меди, железа, цинка и кальция. Для сравнения с «Эколисом» был взят полифепан - препарат лечебного лигнина, полученный с помощью щелочной очистки (Леванова В.П., 1992).
В крови молодых животных содержание свинца и кадмия составило соответственно 0,05 и 0,02 мг/л, а в крови животных 2 - 4-х лет - 0,1 мг/л свинца и 0,05 мг/л кадмия. После взаимодействия in vitro с препаратом гидролизного лигнина в крови животных до 1 года содержание свинца и кадмия соответственно снизилось до 0,002 и 0,0012 мг/л, а в крови животных 2 - 4-х лет - до 0,009 мг/л свинца и 0,010 мг/л кадмия. В качестве препарата сравнения использовался широко применяемый адсорбент - активированный уголь, после взаимодействия с которым в крови животных до 1 года произошло снижение свинца до 0,010 мг/л и кадмия - до 0,0003 мг/л, а в крови животных 2 - 4-х лет - до 0,014 мг/л свинца и до 0,0013 мг/л кадмия.
Таким образом, сорбционная активность «Эколиса» по отношению к метиленовой сини (стандартный тест) не уступает его аналогу -полифепану и более чем в 2 раза превышает сорбционные свойства активированного угля.
При изучении сорбции «Эколисом» ионов металлов из их водных растворов показано, что препарат лигнина адсорбирует максимальное количество минеральных веществ в растворах с предельно допустимой концентрацией (до 70 % цинка, до 60 % свинца и до 10 % меди). Исходя из полученных результатов, можно предположить, что адсорбция ионов элементов на поверхности «Эколиса» происходит в порядке убывания их электростатического потенциала, т.е. на поверхности препарата лигнина, по-видимому, в первую очередь адсорбируются ионы активных элементов. Можно также предположить высокую сорбционную активность «Эколиса» по отношению к стронцию, находящемуся в одной группе периодической системы с кальцием и имеющему сходные параметры.
Кривые сорбции «Эколисом» ионов меди, железа, цинка, кальция идут параллельно аналогичным графикам для полифепана, причем сорбция максимальна при концентрации препарата лигнина 0,5 %. Все перечисленные ионы металлов, кроме железа, адсорбируются на «Эколисе» лучше, чем на полифепане.
Адсорбционные свойства «Эколиса» позволяют снизить содержание свинца в крови in vitro в среднем на 93 % (на 10 % больше по сравнению с активированным углем), а кадмия - на 87 %. 4.2. Изучение параметров острой токсичности «Эколиса».
В связи с тем, что «Эколис» был получен по технологии, отличной от производства лечебного лигнина (полифепана), была изучена острая токсичность данного препарата. Работа проводилась совместно с кафедрой незаразных болезней Московского Государственного университета прикладной биотехнологии.
В результате наблюдения за опытными животными в течение всего опыта установлено, что их клиническое состояние не отличалось от состояния контрольных животных. Опытные животные были подвижны, охотно принимали корм. Не отмечено изменений волосяного и кожного покровов, видимых слизистых. Опытные животные адекватно отвечали на внешние раздражители. Общее состояние животных в ходе опыта оставалось удовлетворительным. Темпы роста подопытных животных не отличались от контроля (табл. 9).
Как показывают данные таблицы, применяемые дозы «Эколиса» не влияют на темпы роста крыс. За период опыта прирост массы колебался у белых крыс от 5 до 14 г, у кроликов - от 0,08 до 0,11 кг. Такие же изменения отмечены и у контрольной группы (р 0,05).
Как видно из данных, представленных в таблице, все изучаемые показатели (уровень гемоглобина, количество эритроцитов и лейкоцитов) находились у опытных животных в пределах физиологической нормы и не отличались от контроля. Результаты гематологических исследований, проведенных на седьмой и пятнадцатый дни опыта после введения различных доз «Эколиса» показали, что все изучаемые показатели не претерпевали существенных изменений по сравнению с первоначальным уровнем и также находились в пределах физиологической нормы. Следует отметить только незначительное увеличение на седьмой день опыта уровня гемоглобина у всех групп лабораторных животных. Наиболее высокая концентрация гемоглобина, по сравнению с первоначальным уровнем, была отмечена у белых крыс и кроликов, получавших «Эколис» в дозе 5 г/кг массы - 155,6 ± 1,58 г/л и 122,0 ± 1,36 г/л соответственно, что на 5,0 и 6,0 % выше уровня гемоглобина до введения препарата. Однако четкой закономерности увеличения уровня гемоглобина в зависимости от дозы препарата нами не отмечено. К пятнадцатому дню опыта этот показатель приблизился к первоначальному уровню. Применение «Эколиса» в указанных дозах не вызвало существенных изменений в количестве эритроцитов и лейкоцитов в крови опытных животных. Уровень их оставался практически неизменным на протяжении всего опыта и не отличался от уровня подопытных животных. Таким образом, можно отметить, что применение «Эколиса» в различных дозах у всех использованных видов лабораторных животных независимо от дозы препарата не вызвало изменения гематологических показателей.
Для выявления патоморфологических изменений в органах и тканях опытных лабораторных животных при однократном введении «Эколиса» в различных дозах, на пятнадцатый день опыта проводили забой с последующим вскрытием животных и проведением гистологических исследований.
При вскрытии опытных животных, получавших «Эколис» в различных дозах, патологических изменений в органах не обнаружено. В результате гистологических исследований органов опытных животных изменений микроструктуры органов и тканей не выявлено. При гистологическом исследовании печени отмечено, что балочная структура долек сохранена, а в центральных отделах несколько подчеркнута за счет умеренного расширения синусоидов. Сосуды портальной и печеночной систем кровообращения умеренно сужены, в их просветах находятся форменные элементы крови во взвешенном состоянии. В паренхиме печени патологических изменений не установлено.
Обращает на себя внимание отчетливо выраженное свойство препарата стимулировать пролиферативные процессы и активизировать элементы ретикуло-эндотелиальной системы. Это проявляется в увеличении числа клеток Купфера, полиморфизме их ядер, резком увеличении числа двухядерных и полиплоидных гепатоцитов. Существенного влияния препарата на процесс желчеобразования не наблюдалось.
