Введение к работе
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 агротехнологии, 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 агротехнологии и поиск репрезентативных методов гигиенической оценки качества и безвредности зерна.
Для достижения поставленной цели решались задачи:
-
Определить содержание нутриентов, аминокислотный состав белка зерна и степень его сбалансированности в зависимости от использованных агротехнологии.
-
Изучить в опытах на биомоделях различных уровней организации биологическую ценность зерна с исследованием масса-ростового эффекта и показателей статуса питания животных.
-
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.
-
На основе результатов исследований пищевой и биологической ценности зерна провести гигиеническую оценку соответствующих агротехнологии и выявить наиболее перспективные из них как в отношении качества, так и безвредности зерна.
-
Разработать методические рекомендации по определению пищевой и биологической ценности продовольственного зерна и усовершенствовать
схему гигиенической 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 агротехнологий: 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 Tetrahymena pyriformis 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:
-
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.
-
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.
-
Коэффициент биологической эффективности зерна и биохимические показатели статуса питания животных являются наиболее репрезентативными критериями оценки биологической ценности зерна.
-
Высокая степень корреляции данных биотестирования продовольственного зерна, полученных в экспериментах на одноклеточных инфузориях Tet-rahymena pyriformis, 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 Tetrahymena pyriformis 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.