Содержание к диссертации
Введение
1. Изученность вопроса 11
1.1. Применение инсектицидов против вредных объектов на виноградниках 14
1.2. Остаточные количества инсектицидов в почве и ягодах винограда 20
1.3. Использование красных сортов винограда в виноделии 27
1.4. Выводы и постановка задач исследований 42
2. Программа и методы исследований 44
2.1. Программа исследований 44
2.2. Методы исследований 45
2.2.1. Лабораторно-полевые методы 45
2.2.2. Токсикологическая оценка винограда и вина 46
2.2.3. Методы исследования физико-химических свойств винограда и вина 52
2.2.4. Математическая обработка экспериментальных данных 53
3. Результаты исследований 56
3.1. Агробиологические показатели винограда красных сортов 56
3.1.1. Физико-химические свойства исследуемых инсектицидов 65
3.2. Остаточные количества пестицидов в виноградном сырье 73
3.2.1. Миграция и транслокация инсектицидов в виноградном растении 77
3.3. Влияние остаточных количеств инсектицидов на химический состав ягод и виноматериала из красных сортов винограда 84
3.3.1. Характеристика физико-химических свойств винограда и вин из красных сортов 88
3.3.2. Механизм действия фосфорорганических инсектицидов на качественные компоненты вин из красных сортов ви нограда 104
3.4. Влияние технологических приемов переработки виноградного сырья с использованием ферментов на трансформацию и деградацию фосфорорганических инсектицидов 116
3.5. Токсикологическая оценка виноградного сырья 124
3.6. Экологизированное возделывание винограда и токсикологически безопасная технология производства красных вин 132
4. Технико-экономическое обоснование эффективности эколого-токсикологически безопасного производства винограда и красных вин 141
4.1. Расчет экономической эффективности приготовления красных вин с использованием ферментов 142
4.2. Оценка ожидаемой социально-экономической эффективности исследований по оптимизации экотоксикологически безопасного производства винограда и повышения качества вина из красных его сортов 144
5. Общие выводы и предложения производству 147
5.1. Общие выводы 147
5.2. Предложения производству 150
Литература 151
Приложения 166
- Остаточные количества инсектицидов в почве и ягодах винограда
- Методы исследования физико-химических свойств винограда и вина
- Остаточные количества пестицидов в виноградном сырье
- Оценка ожидаемой социально-экономической эффективности исследований по оптимизации экотоксикологически безопасного производства винограда и повышения качества вина из красных его сортов
Введение к работе
Несмотря на существенные просчеты в государственной экономической и социально-правовой политике последних лет, вызвавшие сокращение площадей виноградников Краснодарского края практически в два раза, Кубань продолжает оставаться основным регионом России, производящим виноград и натуральные вина, в том числе, и из красных сортов [Арпентин Г.Н. (1994); Соболев Э.М. (1994); Гугучкина Т.И. (1999); Егоров Е.А. (1999, 2000, 2001); Серпуховитина К.А. (1999, 2000, 2001); Ключникова Г.Н. (2002) и др.]. По своим питательным и лечебным свойствам, благотворно влияющим на организм человека, натуральные вина из красных сортов винограда являются незаменимым ценнейшим пищевым продуктом и потому их производству уделяется особое внимание [Ва-луйко Г.Г. (1990,1996); Binder Е. (1997); Дергунов А.В., Никулушкина Г.Е., Че-крыгина М.Ю. (1999); Огай Ю.А, Загоруйко В.А, Богадельников И.В. (2000); Поротиков В.И. (2000)].
Актуальность выбранного направления исследований обусловлена тем, что виноградники, являясь многолетними насаждениями монокультуры с при-сущими здесь продолжительными ротационными процессами, характеризуются повышенной экологической напряженностью, обостряющейся многократными сезонными обработками пестицидами [Столярова Е.И. (1998); Галиулин Р.В., Галиулина Р.А. (1999); Саришвили Н.Г. (1999); Захаренко В.А. (1999); Новожилов К.В. (1999); Воробьева Т.Н. (2000) и др.].
Пестициды, пагубно воздействующие на природные объекты окружающей среды и ухудшающие экологическое состояние её агроландщафтов, проникают в растение, накапливаются в ягодах гроздей и наличием остаточных количеств снижают качество винограда и продуктов его переработки [Богданова В.Н., Вайнтрауб Ф.П. (1973); Аджемян Л.А. (1977); Бодрова М.Р. (1980); Воробьева Т.Н. (1983 ); Антонович Е.А, Седокур Л.К. (1990); Гугучкина Т.И. (1992)]. При возрастающих экологических требованиях к агро-технологиям и ужесточающихся гигиенических нормативах, повышение безопасности использования пестицидов в возделывании винограда и обеспечение производства высококачественной конкурентоспособной винодельческой продукции, свободной от токсичных остатков ксенобиотиков, несомненно являются актуальными задачами современной проблемы экологизации виноградарства [Перов Н.Н. (1999); Воробьева Т.Н. (2000); Гугучкина Т.Н. (2000); Серпуховитина К.А., Ху-давердов Э.Н. (2001) и др.].
Состояние изученности темы исследований. Современной отечественной и мировой наукой [Кишковский З.Н. (1976); Ангелова В. (1996); Binder G (1997); Валуйко ГГ. (1999); Поротиков В.И. (2000); Загоруйко В.А. (2000)] уделяется возрастающее внимание изучению аспектов лечебных и питательных качеств вина и виноградных напитков, комплексной оценке их физико-химических свойств, оказывающих благотворное влияние на физиологические функции организма человека и его здоровье. Особое место отводится изучению вин и напитков из красных сортов винограда [Валуйко ГГ. (1973); Огай Ю.А., Загоруйко В.А., Богадельников И.В. (2000)], характеризующихся содержанием сравнительно большого количества фенольных и полифенольных соединений.
По выводам и оценкам современной медицины [Нужный В.П., Прихожан Л.М. (1997); Лукомская М.И. (1997); Кронбек М. (2000) и др.] некоторые из этих соединений входят в антиканцерогенные компоненты. В свою очередь, большинство биологически активных компонентов продукции из красных сортов винограда регулируют синтез и, в целом, внутреннюю секрецию организма. В этой связи в последнее время в нашей стране и за рубежом, например, в Калифорнии, уже приступили к производству пищевых добавок, способствующих угнетению и гибели в организме раковых образований. И, несмотря на то, что немногочисленные научные сообщения о положительной физиологической активности полифенолов красных сортов винограда появились полвека назад - в 1951 году (Дурмишидзе и Нуцибидзе), а сведения о высокой р - витаминной активности другой группы флавоноидов - антоцианов стали широко известны уже в 70...80 годах прошлого (XX) столетия [Валуйко ГГ. (1973); Стуруа (1971, 1974)], результаты научных работ и исследований в этом направлении приобретают все возрастающую значимость и не теряют своей актуальности. По данным профессора А. Ватергауз (1978) наибольшее количество фенолов содержится в нескольких красных сортах винограда, особенно, например, в Мерло и Каберне - Совиньон, промышленные насаждения которых есть во многих виноградарских хозяйствах Кубани. Виноградники этих сортов, как впрочем, и других, возделываются на современном этапе развития отрасли по технологиям, непременно включающим защиту винограда от вредоносных объектов пестицидами различных групп химических соединений [Талаш А.И. (1995); Агапова СИ. (1999)]. Периодические вспышки заболеваний и прогрессирующих развитии популяций вредителей вызывают увеличение объемов использования токсичных химических веществ.
Большинство исследователей [Налбандян Р.А. (1975); Бодрова М.Р. (1980); Гугучкина Т.И. (1981); Антонович Е.А. (1990); Воробьева Т.Н. (1993); Михловски М. (1995); Киян А.Т. (2000) и др.] убедительно показывают, что многократное применение химических препаратов приводит к накоплению их токсичных остатков в почве, воде, растениях и это отрицательно сказывается на качестве производимой виноградной продукции. С другой стороны, современная наука рассматривает качество пищевой продукции с позиций концепции «качества жизни» [Румянцев Н.В. (1992); Панасюк А.Л. (1994); Бойцов Б.В., Крянев Ю.В., Кузнецов М.А. (1997)] и, в этой связи, такой научный подход, по мнению большинства исследователей, должен превуалировать в решении задач дальнейшего совершенствования технологий возделывания винограда и производства вин из его красных сортов. Одним из основных путей достижения этой цели является устранение негативного влияния пестицидов, снижающего питательные и лечебные свойства продукции виноградарской отрасли. В этом аспекте, из всего многообразия применяющихся в отрасли пестицидов, наибольшего внимания заслуживают препараты группы фосфорорганиче-ских соединений [Дарчия Н.Д., Лабартклава СЕ. (1974); Аджемян П.А. (1977); Гугучкина Т.И. (1992); Воробьева Т.Н. (2000)] в связи с их интенсивным использованием в прошлые годы и продолжающимся применением. Объем ис 7 следований взаимосвязи качества виноградной продукции со здоровьем человека за последние годы увеличивается. В подобных аналитических и экспериментальных работах участвуют ученые-теоретики, аналитики, статистические работники, технологи, химики, врачи, диетологи и масса других специалистов. К настоящему времени получены и накоплены определенные результаты, однако, мало изученной продолжает оставаться одна из наиболее важных областей этих знаний - последействие пестицидов на виноградниках, влияние токсичных остатков на производимую продукцию и пути обеспечения экологической и токсикологической безопасности использования агропрепаратов в виноградарстве.
Наибольший интерес в этом направлении исследований представляют работы по: исключению остатков пестицидов при производстве виноградных вин и соков (Гугучкина Т.И., 1992); влиянию остатков пестицидов на жирокис-лотный состав липидного комплекса виноградного сока (Ажогина В.А., Гугучкина Т.И., Агеева Н.М., 1991); определение остатков и релаксации последействия пестицидов на виноградниках (Воробьева Т.Н., 2000). Однако, и в этих работах недостаточно конкретно и полно изучен комплекс вопросов влияния остаточных количеств пестицидов на качество виноградного сырья и вин красных сортов винограда, особенно, в аспекте производства продукции с высокими питательными, диетическими и лечебными свойствами. Эти вопросы и задачи остаются практически неизученными и нерешенными.
Несмотря на то, что научные результаты последних лет позволили в ряде случаев существенно оптимизировать использование пестицидов в целях нормализации экологической обстановки на виноградниках, последствия интенсивной химизации отрасли продолжают пагубно сказываться на токсикологической безопасности производимой продукции. До сих пор не исключена возможность перехода токсичных веществ, аккумулированных промышленными насаждениями в прошлые десятилетия, в виноградное сырье.
Цель и задачи исследований. Целью выбранного направления исследований явилось - в условиях анапо-таманской зоны виноградарства Краснодарского края изучить основные показатели экотоксикологического последействия применяемых пестицидов, выполнить комплексную оценку качества виномате-риалов красных сортов винограда и обосновать экологизированные технологические операции получения сырья и натуральных вин из красных сортов винограда, свободных от остатков пестицидов.
Достижение поставленной цели предусматривалось решением следующих основных задач: провести токсикологический мониторинг виноградников изучаемых зон в системе «почва - виноград - вино» для определения содержания остаточных количеств пестицидов; выявить возможность и определить показатели трансформации и транслокации ксенобиотиков в виноградном сырье; изучить влияние остатков пестицидов на изменение показателей физико-химического состава виноматериала; исследовать процессы изменения кумулятивное™ остатков пестицидов при использовании технологических приемов обработки виноматериалов красных сортов винограда специальными ферментами; дать технико-экономическую оценку экологизации технологии производства вин красных сортов винограда.
Объекты, время и место проведения исследований. Объектами исследований явились виноградники красных сортов, виноград и его виноматериалы в анапо-таманской зоне виноградарства Краснодарского края. Полевые и лабораторные исследования выполнялись в период 1999-2004 годов на виноградниках и винзаводе ЗАО АФ «Фанагория» (сорта Мерло, Каберне-Совиньон, Саперави) с использованием, также, винограда и других красных сортов (Данко, Антей, Амур), выращенных на участках виноградников анапо-таманской зоны. Образцы почвы, ягод винограда, виноматериалов и вина анализировались в аккредитованных лабораториях (переработки винограда и испытательной токсикологической) Северо-Кавказского зонального научно-исследовательского института садоводства и виноградарства (СКЗНИИСиВ), в производственных винодельческих лабораториях г. Майкопа и ЗАО АФ «Фанагория» (Темрюкский район)..
Методы исследований. При решении задач, предусмотренных программой работ, применялись общепринятые методы и ряд частных методик, утвержденные Минздравом и Госстандартом Российской Федерации. Содержание остатков пестицидов в образцах почвы, ягод винограда, виноматериала и вина определялось стандартными методами с помощью современных поверенных приборов и оборудования в аккредитованных испытательных лабораториях СКЗНИИСиВ (отдела переработки и сектора защиты винограда от вредителей и болезней). Приготовление виноматериала и химический анализ его проб выполнялись на винзаводах г. Майкопа, ЗАО АФ «Фанагория» (Темрюкский район) и в микровинцехе СКЗНИИСиВ. Сличительные анализы проводились в аккредитованной испытательной токсикологической лаборатории станции защиты растений «Краснодарская».
Научная новизна и практическая значимость исследований состоит в том, что впервые в конкретных производственных и почвенно-климатических условиях получены результаты экотоксикологического мониторинга на виноградниках анапо-таманской зоны при возделывании красных сортов (ЗАО АФ «Фанагория»), обрабатываемых в течение последнего десятилетия современными пестицидами. Установлен механизм влияния применяемых в технологии виноделия специального ферменного препарата на качественные изменения вина из красных сортов винограда за счет детоксикации остатков пестицидов. Получены экспериментально-аналитические зависимости, позволяющие научно обосновать и предложить технологию приготовления конкурентоспособных высококачественных красных сухих вин с использованием ферментных препаратов пек 10 тино-протеолитического действия..
Апробация и реализация полученных результатов. Основные результаты исследований докладывались: на заседаниях ученого совета МГТИ и научно-практических конференциях (Майкоп, 2002-2004 гг.), объединенных слушаниях лаборатории виноделия и сектора защиты винограда от вредителей и болезней СКЗНИИСиВ (1999-2004); научно-производственных совещаниях и международных выставках и ярморках «Вина Кубани» (Краснодар, Темрюк, Майкоп 1999-2004 гг.). Предложенные в исследованиях разработки внедрены и используются на винодельческом заводе г. Майкопа с 2001 года.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов (изученность вопроса, программа и методы исследований, результаты исследований, технико-экономическое обоснование предлагаемых мер повышения экологической и токсикологической безопасности возделывания винограда и приготовления красных вин), выводов, предложений производству, списка использованной литературы (167 наименований, из них 32 на иностранных языках) и шести приложений. Текст диссертации изложен на 195 страницах, содержит 28 таблиц и 47 рисунков.
Выражаю искреннюю благодарность научным сотрудникам сектора защиты винограда от вредителей и болезней (испытательная токсикологическая лаборатория) и лаборатории переработки винограда СКЗНИИСиВ, а также работникам и специалистам виноградарских хозяйств Темрюкского района Краснодарского края за содействие и практическую помощь при выполнении исследований.
Особая благодарность и признательность докторам с.-х. наук: научному руководителю Татьяне Николаевне Воробьевой и научному консультанту Татьяне Ивановне Гугучкиной, а также доктору техн. наук, профессору, первому проректору Майкопского государственного технологического университета Хазрету Рамазановичу Блягоз за ценные методические указания, научно-практические советы и рекомендации, позволившие улучшить содержание диссертации и повысить ее производственную значимость.
Остаточные количества инсектицидов в почве и ягодах винограда
За короткие промежутки времени между многократными химическими обработками в течение вегетации винограда пестициды не успевают полностью детоксицироватъся, что приводит к накоплению их остатков в почве и товарной продукции. Накопление, длительное сохранение и последующая миграция токсичных веществ в почве производственных участков оказывают отрицательное влияние на экологическое состояние среды, качество возделываемого винограда и продуктов его переработки [23, 24, 32, 33, 40, 46, 51, 129, 135, 141 и др.]. В этой связи, осуществление постоянного токсикологического контроля за содержанием остатков пестицидов в почве виноградников является одним из главных источников и неотъемлемой частью накопления научных знаний, необходимых для разработки и обоснования практических мероприятий по безопасному использованию химических средств защиты в отрасли.
Вопросам загрязнения агроландшафтов пестицидами посвящено ряд исследований, некоторые из них проведены и на виноградниках [6, 23, 27, 33, 35, 50, 55, 64, 66, 106, 107]. Однако, в большей части они не содержат результатов изучения изменения физико-химических свойств красных сортов винограда и продуктов его переработки в зависимости от степени загрязненности остатками пестицидов и влияния ферментных веществ на процессы их детоксикации и сохранения лечебных и питательных качеств сырья и виноматериалов.
Современные исследователи (Галиулин Р.В., Башкин В.Н., Галиулина Р.А. и др., 1993 г.) отмечают, что в почвах под виноградниками среднее содержание и его пределы обнаружения (минимальные и максимальные) соответственно составили: ДДТ- 12,7 и 1,8-23,7, а единственного его метаболита ДДЕ 33,7 и 1,2-93,8 мкг/кг. В общем балансе остатков ДДТ доля суммарного содержания ДДЕ существенно выше доли самого инсектицида. Среди других пестицидов суммарное содержание ДДТ (61,3 %) выше доли ГХЦГ (38,7 %). Среднее содержание и пределы обнаружения для тетра-, пента- и гексахлорби-фенилов составили соответственно: 638, 9 и 31,7-1773,2; 147,1 и 12,8-381,0; 142,7 и 21,3-311,5 мкг/кг. Среди гомологов ПХБ суммарное содержание тетра-хлорбифенилов преобладало, а среди хлорорганических соединений суммарное содержание остатков ДДТ было ниже доли ПХБ. Если учесть, что выше упомянутые инсектициды, начиная с 70-х годов, на виноградниках не применялись, то приведенные данные убедительно подтверждают процессы аккумуляции, миграции и возможность длительного сохранения остатков пестицидов в почве виноградных насаждений.
В более поздней работе этих авторов (2000 г.) предложена концептуальная модель воздействия основного химического загрязнителя на агроландшаф-ты - пестицидов. Заслуживает особого внимания то, что авторы рассматривают "поведение" химических поллютантов в экосистеме «почва - вода - донные отложения» с учетом агротехногеохимического фона. Только такой научный подход к изучению воздействия химических загрязнителей на биологические свойства почвы, виноградного сырья и продуктов его переработки позволит получать объективные данные, необходимые в качестве основы разработки радикальной ремедиации загрязненных элементов природной среды и совершенствования технологий производства экологически чистой пищевой продукции.
О масштабах загрязнения и миграции пестицидов можно судить по данным (см. рис.1.1.), приведенным в работе Семенова А.Д., Сапожникова Е.В. и Грибанова С.Э. (1998 г.). Изучая пестицидное загрязнение воды и донных отложений, они установили, что суммарная концентрация хлорорганических соединений (ХОД) в воде Азовского моря в 1982-1983 гг. составляла в среднем около 20 нг/г, но с 1984 г. стала быстро нарастать и к 1989 г. достигла величины 60 нг/г. Авторы исследований связали резкий рост загрязнения воды ХОП с приходившимся на этот период "ускорением" промышленного производства и интенсификацией сельского хозяйства, сопровождавшейся увеличением количества распыляемых на агроландшафтах пестицидов. Компонентный состав загрязнения варьировал в широких интервалах. Кроме групп ДДТ и ГХЦГ, в воде обнаруживались гептахлор, пропахлор, сумитион, байлетон, тилт, трефлан, пентахлор, диметоат, акрекс, фозалон, малатион, рогор, метафос, а- и р-эндосульфан. На их долю приходилось до 50 % от всей суммы хлорсодержащих пестицидов. Частота экспериментального обнаружения изомеров ГХЦГ составляла в опытах порядка 90-100 %, а ДДТ и его метаболитов - 50 %.
Как видно из рис. 1.1. работы выше указанных авторов максимальная величина загрязненности акваторий Азовского моря совпала с периодом 1988-1989 годов, когда на сельскохозяйственных предприятиях страны, особенно в прибрежных виноградарских хозяйствах не ощущалось острого недостатка в средствах химической защиты растений. Однако, в последующие годы, в связи с распадом СССР, снижением уровня производства пестицидов, нарушением экономических и других связей, а так же сильно ухудшившимся финансовым положением в сельском хозяйстве степень применения средств химической зашиты резко сократилась. В последующем, как видно из приведенного примера данных по Азовскому морю, это не преминуло отразиться на динамике загрязнения объектов окружающей среды за счет уменьшившегося количества распыляемых токсичных веществ, снижения сноса их воздушными и водными потоками и миграции с грунтовыми течениями. Убедительность данных выводов несомненна, поскольку бассейны Азовского моря и его лиманов окружены агро-ландшафтами, природные и климатические условия которых благоприятны для возделывания, в основном, многолетней виноградной культуры, при сохранении урожаев которой проводятся многократные сезонные химические обработки промышленных насаждений.
В работах некоторых других авторов [И, 32, 75, 78] содержатся результаты изучения "поведения" и последействия пестицидов в почве, касающиеся в основном гербицидов и хлорорганических инсектицидов, и в незначительной степени затрагивающие ограниченный ассортимент фосфорорганических соединений (ФОСов). В то же время, по мнению ряда исследователей [36, 37, 70 и др.], есть основания полагать, что длительное, а в отдельные периоды - интенсивное, их использование на виноградниках приводит к нарушению почвенных микробиологических процессов и повышению потенциальной опасности трансформации токсичных остатков в растения. Сложный характер многофакторных реакций экосистемы агроландшафтов на загрязненность её элемен-тов пестицидами показан на рис. 1.2.
Методы исследования физико-химических свойств винограда и вина
Вопрос о количестве необходимых в экспериментах наблюдений имеет важное научное и практическое значение. При малом числе наблюдений результаты опытов могут оказаться недостаточно надежными, а их большое количество вызывает непроизводительные затраты времени и, как следствие, материальных средств. Поэтому, вычислив коэффициент вариации V (%) и показатель точности опыта Р (%) [1, с. 58-73; 2, с. 48-53], определялось количество необходимых в эксперименте наблюдений Кн по формуле: Кн = V4 / Р, где: і - показатель достоверности, определяемый по таблицам [Леонтьев Н.Л. Техника статистических вычислений. - М.: «Лесная промышленность», 1966. -250 с] в зависимости от выбранной надежности (Н) опыта.
При исследованиях закономерностей в самом общем виде достаточна надежность Н = 0,67, что соответствует показателю достоверности і = 1,0. Если требуется сравнение экспериментально полученных величин с аналитическими (расчетными), тогда опыты проводятся с надежностью Н = 0,95-Ю,99, что соответствует достоверности і = 2,0 - -2,58. Так, например, вычисление максимального и минимального содержания остаточных количеств пестицида в почве (РМакс.В общем случае математическая обработка цифрового материала, полученного в ходе экспериментов, проводилась общепринятыми методами статистики, при помощи которых оценивалась воспроизводимость анализа, то есть -степень разброса отдельных данных вокруг их средней величины. Этим самым устанавливалось значение случайных ошибок. При большом количестве измерений (в интервале от 10 до 15) наиболее вероятным значением определяемой величины будет среднее арифметическое из всех величин, полученных в том или ином (отдельном) эксперименте: где: п - количество измерений (определений) величины в конкретном эксперименте. Степень разброса отдельных результатов xt вокруг среднего арифметического х характеризовалась дисперсией генеральной совокупности о2: о - является квадратичным отклонением генеральной совокупности или абсолютной средней квадратичной погрешностью отдельного измерения, характеризующей воспроизводимость метода измерения (определения). Чем меньше значение а, тем меньше разброс результатов и тем более воспроизводим анализ.
Сравнимой величиной, позволяющей оценивать результаты проведенных анализов, является относительная средняя квадратичная погрешность, или коэффициент вариации генеральной совокупности: W = а100%/лг (4). Доверительный интервал значений, в который попадает каждая измеряемая величина, определялся из выражения х ± 2 ст (пример расчета приведен в Приложении 2). При необходимости определения величин случайных погрешностей по небольшому количеству параллельных анализов (п 2) применялись другие методы математической статистики, предназначенные специально для обработки экспериментальных данных при ограниченном числе наблюдений. Основным допускаемым условием в подобных случаях считалось, что полученные результаты в таких наблюдениях должны рассматриваться как случайная выборка из гипотетической генеральной совокупности. Выборочное среднее тогда определялось по формуле (1), а единичные отклонения, т.е. отклонения каждого из отдельных измерений от среднего арифметического: р с = х, - х (5). Алгебраическая сумма всех единичных отклонений равна нулю: Е р t = 0. Выборочная дисперсия найденных значений JCI,JC2, ... І ... х„ определяется по формуле
Остаточные количества пестицидов в виноградном сырье
Широко известно [37, 38, 44, 96 и др.], что гигиеническая оценка последействия пестицидов на качество производимой продукции должна основываться на результатах исследований их использования в конкретных производственных условиях с учетом многофакторных взаимосвязей системы «почва -растение - виноградная ягода».
На начальной стадии контроля качества проводятся токсикологические исследования винограда перед его уборкой. На данном этапе контроля физико-химическими анализами образцов ягод винограда определяется содержание в них остатков токсичных веществ, использовавшихся при его возделывании против вредителей и болезней, а в дальнейшем - при приготовлении виноматериа-лов, вин и соков. В наших исследованиях остатки пестицидов определялись также и в собранном виноградном сырье красных сортов, поступающем на заводскую переработку со всех производственных участков. Такой подход к изучению гигиенических показателей виноградного сырья обуславливался тем, что виноградная культура отдельных производственных участков может обрабатываться в течение вегетации разными химическими средствами защиты и неодинаковое число раз.
Известно (СанПин 2.3.2. 560-96), что качество столовых и технических сортов винограда оценивается по содержанию в ягодах 6 химических соединений тяжелых металлов - Zn, Cd, Pb, Ag, Hg, Си, а также микотоксина патулина и пестицидов использованных при обработках в текущем сезоне. Однако, как показывает опыт многолетних исследований (СКЗНИИСиВ, отчеты по НИР, 1980-99 гг.), остаточные количества тяжелых металлов в винограде либо отсутствуют, либо обнаруживаются незначительными величинами - не более 0,5 МДУ. Лишь в исключительных случаях обнаруживается повышенное содержание меди, что убедительно объясняется активным использованием в обработках бордоской жидкости. В целом же вышеуказанная группа химических соединений к числу опасных загрязнителей виноградников юга Краснодарского края и производимой здесь отраслевой продукции не относится. Такое заключение подтверждается тем, что подавляющая часть агроландшафтов виноградарских хозяйств юга Кубани не подвержена массовому техногенному загрязнению, в силу чего накопление остатков тяжелых металлов в виноградной ягоде практически исключается.
В современной научной литературе содержатся сведения о том, что ми-котоксины также представляют опасность снижения качества продукции сельского хозяйства, а данный аспект рассматриваемой проблемы остается практически малоизученным. Этим и объясняется, что из всех известных микотокси-нов действующими гигиеническими регламентами в винограде ограничивается только содержание патулина. Однако, остаточные его количества в виноградной ягоде нашими исследованиями не обнаруживались. Поэтому можно заключить, что основным отрицательным фактором, способным повышать экотокси-кологическую опасность нарушения равновесного состояния природной среды и ухудшать качество виноградной продукции остается нежелательное последействие используемых химических агропрепаратов, токсичные остатки которых, накапливаясь в объектах среды их применения, трансформируются в плоды и могут присутствовать в винодельческой продукции.
Экспериментально-аналитическими работами СКЗНИИСиВ [35] (периода 1972-78 годов) по изучению последействия фумигации виноградных насаждений с использованием гексахлорбутадиена (ГХБД) было установлено, что это соединение обнаруживалось как в ягодах винограда, так и в приготавливаемом из них виноматериале.
Вместе с этим необходимо константировать, что отрицательное последействие этого и других источников токсичного загрязнения винограда и винодельческой продукции при их гигиенической оценке в то время практически не учитывалось. Лишь, начиная с 1998 года, в перечень химических соединений санитарно-гигиенических регламентов для обязательного контроля содержания токсичных остатков в продукции виноградарской отрасли были включены ГХЦГ (изомеры), ДЦТ и его метаболиты. Результаты выполненных в нашей работе исследований показали (см. табл. 3.1, 3.2 и 3.3), что указанные токсиканты обнаруживаются в урожаях винограда, произведенного на производственных участках с содержанием в почве избыточных количеств ксенобиотиков. В таблице 3.5 приведены выборочные (из многолетних обследований) данные лабораторных физико-химических анализов образцов различных сортов винограда по определению в нем остаточных количеств инсектицидов. Из содержащихся в таблице 3.5 показателей видно, что кумулятивные свойства слабо выражены только лишь у фозалона и антио. Однако, антио в процессе метаболизма, при воздействии микросомальных ферментов (оксидаз смешанной функции), подвергается окислению и восстановлению с образованием фосфа-мида.
Остаточные количества антио в различных сельскохозяйственных культу- что скорость полураспада данного агропрепарата в ягодах за 4 - 6 дней может достигать 50 % от 100 процентного значения величины максимально-допустимого уровня (МДУ). Во многих исследованиях [9,13, 15, 84, 122 и др.] показано, что в большинстве объектов, обработанных препаратом - антио, обнаруживается фосфамид, а период деградации антио и фосфамида в плодах достигает продолжительности в 65 суток.
Оценка ожидаемой социально-экономической эффективности исследований по оптимизации экотоксикологически безопасного производства винограда и повышения качества вина из красных его сортов
В социально-правовой области знаний продолжает недоставать объективных принципов методологического подхода и достаточных критериев оценки экономической эффективности научных изысканий и разработок, направленных на сохранение здоровья и жизни человека. Это связано с трудно поддающимися изучению, достоверному анализу и прогнозированию тесно взаимосвязанных этических и правовых норм данного аспекта вопросов. Суть одного из имеющихся немногочисленных литературных источников, по нашему мнению наиболее приемлемого в данном случае , заключается в косвенной оценке этого аспекта проблемы через определение суммарно ожидаемой социально-экономической эффективности выполненной научно-исследовательской работы. При таком (условном) подходе потенциал социально-экономического эффекта определяется по формуле: Эс = ЭПР + Этт, (4.2) где: ЕН! - нормативный коэффициент сравнительной социально-экономической эффективности, равный величине 0,08. Если соблюдается соотношение ПЭниР ЕН! = 0,08, т.е., когда рассчетная величина показателя сравнительной эффективности (ПЭНИР) результатов НИР в области оптимизации производства гигиенически безопасной и гарантированно качественной винодельческой продукции равна или больше нормативного коэффициента (ЕН!), то итоги работы считаются социально значимыми и экономически эффективными .
Наши расчеты показывают: Учитывая, что на выполнение исследований из бюджетных фондов и прочих финансовых источников (отчислений на хозяйственные договора, оплату услуг сторонних организаций, трудовые соглашения и др.) за период 1995-2000 гг. было суммарно израсходовано порядка 130 тыс. руб., вычислениями по формуле (4.11) получаем: Результаты выполненных диссертационных исследований и внедренные разработки позволяют сделать следующие основные выводы: ? в современном арсенале средств подавления вредоносных объектов на виноградниках для сохранения урожаев виноградной культуры пестициды продолжают занимать приоритетное положение, а их нежелательное влияние на пищевую безопасность конечной продукции, особенно её красных сортов, остается недостаточно изученным; ? загрязненность почв промышленных насаждений фосфорорганиче-скими соединениями (ФОС), как главного поставщика токсичных остатков в продукцию, варьирует в интервале от 0,5 до 3,5 предельно-допустимых концентраций (ПДК); ? остатки фосфорорганических инсектицидов мигрируют и накапливаются в ягодах.
В период 1999-2003 гг. в винограде красных сортов обнаруживались: метафос - до 0,075, фосфамид - до 0,09, золон - до 0,15, антио - до 0,1 и фуфанон - до 0,35 мг/кг; ? в виноматериале, приготовленном по традиционной технологии из красных сортов обнаруживались (мг/л): метафос - до 0,016, фосфамид - до 0,059, карбофос - до 0,07 и золон - до 0,045 ; ? прочная связь ФОС с белками происходит по типу механизма гидрофобного взаимодействия и замедляет процесс их распада. ФОП взаимодействуя с молекулами липопротеидов, локализуются в них, а при разрушении бел-ково-лицитиновой оболочки высвобождаются; ? остатки ФОС в виноматериале сухих красных вин в суммарном количестве до 0,29 мг/л снижают содержание Р-активных веществ: катехина на 1,0 мг/ЮОмл (7,7%), антоцианов на 20,3 мг/ЮОмл (4,1%); ? по численности фенольных соединений красные сухие вина различаются в зависимости от сорта винограда: вино приготовленное из сорта Антей содержит 16, из сорта Амур - 14, из классического сорта Каберне - 11 компонентов, а по величине содержания отдельных фенольных составляющих сорт Каберне среди них занимает лидирующее положение; изучение катионного состава - как показателя технологической стабиль ности вин показало, что содержание кальция в красном вине винограда сорта Каберне на 26,2...37,4 % меньше, нежели в белых (сорт Рислинг); разработана и обоснована технология использования фермента пекто-протеолитического действия для приготовления красных сухих вин, катализирующего распад белковой молекулы до аминокислот и направленная на акти-вазацию процессов деградации остатков пестицидов; как основные условия и технологические параметры применения фер ментного препарата в приготовлении красных сухих вин установлены: - необходимость исключения из технологического процесса операции термообработки, поскольку нагрев виноградного сусла ингибирует деятельность протеолитических ферментов и уменьшает количество витаминов группы «В»; - внесение фермента осуществляется дважды - в виноградное сырье и при брожении на мезге с дозировкой 0,2 г/декалитр виноматериала; - время контакта выбирается в зависимости от технологических возможностей, температурный режим - не менее t = 10 С; - дозировка внесения фермента - 2 грамма на декалитр виноматериала;
