Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время большое значение приобретают проблемы, связанные о ветеринарно-санитарннм и экологическим благополучием кормов, продуктов животноводства и объектов окружающей среды (воды, почвы и др.). 1 загрязнение различными ксенобиотиками естественного и антропогенного происхождения, количество которых достигает многих десятков и сотен тысяч (Шашкина Л.Ф. с соавт., 1985; Трахтенберг И.М. с соавт., 1987, и др.), внедрение новых нетрадиционных технологий производства и переработки приводит к тому, что качественная оценка на основе физико-химических методов анализа, несмотря на ее большую информативность, в ряде случаев становится трудноосуществимой. Это связано с большими затратами времени и средств на проведение исследований, а также отсутствием методов индикации многих веществ, которые могут отрицательно влиять на здоровье человека и животных. Кроне того, количественное определение содержания ксенобиотиков или различных алиментарных факторов не позволяет в полной мере судить о главном - степени опасности измеренных уровней, их возможном токсико-биологиче-ском эффекте, который может существенно меняться в зависимости от формы соединений, взаимодействия различных веществ друг с другом и с компонентами окружающей среды, ее физико-химических и биологических характеристик (Патин С.А., 1981; Макарова И.В., 1988; Филе-HKO О.Ф., I98b; Koppermaa H.L.et al.,I974, и др.).
Не случайно поэтому в посяедние годы как у нас в стране, так и за рубежом уделяется большое внимание разработке методов биологической оценки качества кормов, продуктов животноводства и других объектов ветеринарно-санитарного и экологического контроля, поскольку лишь реакция живого организма может в интегрированной форме отразить все свойства анализируемого субстрата.
Однако применение для этих целей высших животных нередко бывает затруднительным по целому ряду причин (методических, экономических, этических), вследствие чего во всем даре наблюдается тенденция к'их максимально возможной замене ачьтернативными живши моделями (культурами тканей, микроорганизмами, беспозвоночными и др.), среди которых несомненный интерес представляют простейшие-
инфузории тетрахименн и парамеции , имеющие сходство с высшими животными по ряду основных параметров обмена веществ. Преимуществом использования тест-организмов являются быстрота анализа, его относительная простота и дешевизна, высокая чувствительность к токсическим факторам и наглядность в проявлении биологического эф$в-
кта; особенно продуктивно их применение при скрининговых исследованиях, что дает возможность ориентировочной оценки, большого количества испытуемых проб (Спесивцева Н.А., Очкина И.И,, Ї960; Ха-ратьян С.Г., Игнатьев А.Д., 1974; Беленький Н.Г., 1978; Таланов Г.А., 1979; Коржевенко Г.Н., 1980; Голубкова Э.Г., 1988; Крайню-кова А.Н., 1988; Голдберг А.М., Фрезьер Д.М., 1989; Флеров Б.А., 1989; Лахонина Г.М., Ирлина И.С.,'1991; Кокова В.Е.# I992;Apoatol С., I972;Bovie E.G. et al., 1982,-Wiger R., I985;.Roben I., 1987; Bigl I.P. et al., 1988, и др.). Привлечение современных электронно-вычислительных и измерительных средств в сочетании с тест-организмом, выполняющим роль биологического индикатора, позволяет существенно повысить производительность, ив|ормативность и методические возможности анализа, о чем свидетельствует ряд созданных за рубежом автоматизированных аналитических систем ("Биоскрин","Микро-токе" и др.).
В то же время ускоренные методы биологической оценки на получили еще должного распространения в ветеринарно-санитарных исследованиях, что обусловлено нерешенностью ряда теоретических и практических аспектов данной проблемы, связанных с методическими подходами к биотестированию различных по своим свойствам веществ, поиском универсальных живых моделей с максимально широким спектром применения» выявлением наиболее показательных тест^ункций и разработкой методов и средств их регистрации, определением чувствительности тест-организмов к различным токсическим веществам и алиментарным факторам; недостаточно изучены вопросы межвидовой экстраполяции результатов биотестирования, а также возможности его практического применения. Исследования в данном направлении являются актуальными и имеют большое теоретическое и прикладное значение.
Еель и задачи исследований. Целью данной работы являлось изучение методических аспектов ускоренной биологической оценки кормов, продуктов животноводства и других объектов ветеринарно-сани-тарного и экологического контроля с использованием тест-организма Тетрахимена пириформис, а также возможностей практического применения биотестовнх методов.
Были поставлены следующие задачи:
разработать ускоренные методы биологической оценки с использованием в качестве тест-функций различных показателей жизнедеятельности тетрахимен;
создать биотестовый прибор с расширенными функциональными
возможностями для регистрации поведенческой (хемотаксической) реакции простейших; . -
- изучать применение инфузорий в качестве тест-организма
в аналитической системе "Еиоскрин" и разработать соответствующие методические подхода к проведению анализа;
определить чувствительность тетрахимен к различным веществам, имеющим ветеринарно-санитарное и экологическое значение, и выявить корреляционную связь параметров их токсичности для инфузорий и высших животных (крыс);
провести сравнительную биологичеокую оценку кормов и продуктов питания и определить взаимосвязь показателей их биологической ценности в оггчтах на инфузориях и высших животных (крысах и цып-
. лятах);
изучить практические аспекты биотестирования кормов, про- дуктов животноводства и объектов окружающей среды;
рассчитать экономическую эффективность использования биотестовых методов по сравнению с традиционными методами на высших животных.
Научная новизна. Впервые дано научное и практическое обоснование возможности применения ускоренных методов биологической оценки, разработанных нами,дан опрзшташя качества кормов, продуктов животноводства и других объектов ветеринарно-санитарного и экологического контроля. Изучены соответствующие методические подходы к проведению исследований,, а такзе вопросы комплексного использования в качестве тест-функций различных показателей жизнедеятельности инфузорий Тетрахимена пириформис (физиологи -ческих, биохимических, морфологических). Создана новая оригинальная биотестовая аппаратура с расширенными функциональными возможностями, предназначенная как для научных, так и практических целей. Определена чувствительность инфузорий к широкому спектру ксенобиотиков естественного и антропогенного происхождения и выявлены вещества, пригодные для биологической индикации; впервые показана возможность использования для этих целей поведенческой (хемотаксической) реакции тетрахимен и разработаны соответствующие методы и технические средства биотестирования. На основании сравнительной оценки параметров токсичности и биологической ценности в опытах на инфузориях и высших кивотных доказана возможность мехсвидовой экстраполяции результатов анализа, что имеет как теоретическое, так и прикладное значение; выведены соответ-
_4 -
ствующие математические формулы, которые можно использовать в прогностических целях. Показана целесообразность и эффективность применения разработанных методов биологической оценки для решения практических вопросов, связанных с изучением ветеринарно-са-нитарного и экологического качества кормов, продуктов питания, а также объектов окружающей среды, подвергнутых различным антропогенным воздействиям.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Материалы диссертационной работы вошли в следущие методические рекомендации, которые широко используются в различных научно-исследовательских и учебных учреждениях страны, а также в сфере сельскохозяйственного и промышленного производства: "Методические рекомендации по биологической оценке продуктов животноводства и кормов о использованием тест-организма Тетрахимена пириформис ". (Утверждены ВАСХШШ, М., 1977); рекомендации "Применение реснитчатой инфузории для качественной экспресс-оценки технологий пищевых- и кормових продуктов в условиях Крайнего Севера". (Утверждены НИИСХ Северного Зауралья. Тюмень, 1979); "Методические рекомендации по определению биологической ценности сельскохозяйственных продуктов". (Утверждены ВАСХНИЛ. йшов отд. Киев, 1981); "Методические реко- мендации по биологической оценке кормов и продуктов с использованием в качестве тест-организма цыплят".(Утверждены ВАСХНИЛ. Южное отд. Киев, 1983); "Методические рекомендации по использованию инфузорий Тетрахимена пириформис для токсикс-баологической оценки сельскохозяйственных продуктов". (Утверждены ВАСХНИЛ. Юшое отд. Киев, 1983); "Методические рекомендации по повышению качества продуктов убоя свиней, выращенных по промышленной технологии".(Утверждены ВАСХНИЛ. йкное отд. Киев, 1985); "Методические рекомендации по использованию инфузорий Тетрахимена пириформис для биологической оценки продуктов и кормов".(Утверждены ВАСХНИЛ, М., 1987); "Методические рекомендации для использования экспресс-метода биологической оценки продуктов и кормов". (Утверждены ВАСХНИЛ. М,, 1990); "Методические рекомендации по ускоренной токсикологической оценке кормов с использованием прибора "Биотестер-2". (Утверждены ВАСХНИЛ. М., 1991); "Методические рекомендации по ускоренной ток-сико-биологической оценке продуктов и кормов". (Утверждены ВАСХНИЛ. М., І99І), методические рекомендации "Использование инфузорий (Тетрахимена пириформис) в качестве тест-культуры в приборе "Биотестер-2" (экспресс-метод)".(Утверждены Государственным лечебно-оздоровительным объединением. М., 1991).
Результатн исследований использованы при разработке "Методических рекомендаций по ускоренному способу определения токсичности кормов" (Утверждены ГУВ при Госкомиссии СМ СССР по продовольствию и закупкам. М„ 1990), ГОСТ 28178-89 "Дрожжи кормовые. Методы испытаний" (Госкомитет СССР по стандартам. М., 1Э89), а также явились основанием для внесения изменений в "Правила ветеринарного осмотра убойных глвотных и ветеринарно-санитарной экспертизы мяса и мясных продуктов", раздел 10 "Лабораторное исследование мяса и мясных продуктов" (Утверждены ГУВ МСХ СССР 27.12.83 г. Внесены изменения и дополнения от 17.06.88 г.).
Совместно с сотрудниками Ленинградского электротехнического института разработан биотестовый прибор с расширенными функциональными возможностями ("Биотестер-Н") и подготовлонн соответствующие материалы для его патентования.
Результаты диссертационной работы использованы при проврдении лекционных занятий*на экологических курсах МГУ (Экоцентр МГУ), а также учебных сборах начальников ветеринарных лабораторий округов и флотов при военно-ветеринарном факультете МВА им. К.И.Скрябина.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и одобрены яа заседаниях Ученого совета ВНИИВСГЭ (1980-1992 г.г.), на конференции "Пути-рационального использования мясных ресурсов с целью . повышения эффективности производства' и качества продукции" (Москва, 1980), Всесоюзном совещании "Новые источни.ти пищевого белка и их примененпе" (Тбилиси, 1980), конференции "Пути повышения качества продуктов животноводства и их ветеринарно-санитарная оценка" (Киев, 1981), XXI Международном молочном конгрессе (Москва, 1982), УІ научно-технической конференции "Повышение эффективности пгоизводства и качества молочных продуктов" (Каунас, 1982), конференции "Ветеринарные проблемы промышленного свиноводства" (Киев, 1983), Второй научно-технической конференции "Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания (технология, аппаратурное оформление оптимизация)" (Москва, 1984), Всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование ветеринарного обслуживания животноводства в условиях интенсификации" (Махачка--ла, 1987), Республиканской конвенции "Епотранс^юрмапня вторичного растительного сырья в белковые кормовые продукты" (Тбилиси, 1987), Всесоюзной научной конференции "Соверяеьствование ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов животноводства И ПОЕШІЄ!ШЄ уровня гигиены производства в перерабатыващей промышленности АПК" (Казань, 1938).
Публпкавдч результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 39 научных работ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на-350 страницах машинописного текста и состоит из введения, двух частей -обзора литературы (3 главы) и собственных исследований (8 глав), выводов, практических рекомендаций, списка литературы из 469 источников (260 отечественных и 209 зарубежных авторов), содержат 5^. таблицы и 16 приложений, иллюстрирована 22 рисунками.