Автореферат на тему генетически модифицированные организмы
УДК На правах рукописи
УМЬЯНОВА САУЛЕ ЖУМАГЕЛЬДИЕВНА
КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАЛИЧИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ОРГАНИЗМОВ В ВВОЗИМЫХ КРУПЯНЫХ ИЗДЕЛИЯХ В ЗАПАДНО-КАЗАХСТАНСКОЙ ОБЛАСТИ
6М073500 – «Пищевая безопасность»
Агрономический факультет
Кафедра «Технология переработки пищевых продуктов»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание академической степени магистра технических наук
Уральск, 2016
Работа выполнена в Западно-Казахстанском аграрно-техническом университете им. Жангир хана
Научный руководитель: Абуова Алтынай Бурхатовна
Доктор сельскохозяйственных наук, доцент
Кафедры «Технология переработки пищевых продуктов»
Рецензент: Машанова Нурбиби Советовна
Доктор технических наук, старший преподаватель
Кафедры «Технология производства и переработки продуктов животноводства»
КАТУ им.С.Сейфуллина
С рефератом диссертации можно ознакомиться в научной библиотеке университета.
Диссертационная работа будет представлена на защиту на заседании Государственной аттестационной комиссии кафедры «Технология переработки пищевых продуктов» 13 июня 2016 года.
Введение
Широкое применение современных методов биотехнологии, и в первую очередь, генной инженерии в растениеводстве сегодня признается наиболее перспективным направлением в увеличении производства продовольствия. Выращивание генно-инженерно-модифицированных организмов с новыми привнесенными признаками также выгодно и экономически, поскольку требует значительно меньших ресурсов топлива, агрохимикатов и трудозатрат, чем для традиционных растений. Поэтому площади возделывания ГМО в мире и объемы сельхозпродукции на их основе за 10 лет от начала коммерческого использования возросли более чем в 60 раз, а для некоторых культур доля ГМО в структуре их мирового производства стала превалирующей.
Во избежание потенциального неблагоприятного воздействия продуктов на основе ГМО на здоровье человека, и благополучие окружающей среды, при государственном регулировании генно-инженерной деятельности повсеместно предусмотрены специальные требования к допуску ГМ-растений на продовольственный рынок. Несмотря на существующие различия подходов, во всех национальных системах регулирования ГМО предмаркетинговый этап является определяющим в обеспечении безопасности новых ГМ-продуктов.
Поступление на мировой продовольственный рынок ГМ-продуктов без маркировки в результате нерегулируемого статуса ГМО на постмаркетинговом этапе, помимо нарушений прав потребителей, создает серьезную проблему в оценке безопасности при ввозе ГМО, которая должна проводиться с учетом требований законодательства импортирующих стран.
Актуальность темы: Поэтому контроль за оборотом ГМО сегодня является одной из самых актуальных тем, имеющих большое политическое звучание. Это диктует необходимость странам, в том числе и Казахстану, разрабатывать собственные системы государственного пострегистрационного мониторинга ГМО. Такие системы, наряду с отслеживанием разрешенных для реализации на внутреннем потребительском рынке ГМО, должны обеспечивать контроль и защиту как от потенциально небезопасных, не прошедших процедур допуска так и от поступающих в страну нелегально, а используемые методы должны опережать развитие технологий создания ГМО и базироваться на современном молекулярно-генетическом анализе.
Основная цель: проведение качественного анализа на наличие генетически модифицированных организмов в крупяных изделиях, ввозимые в Западно-Казахстанскую область.
Основные задачи:
Изучить трансгенные сорта растениеводческой продукции;
Рассмотреть потенциальные риски, связанные с применением генетически модифицированных организмов;
Определить современные методы выявления ГМО в готовых продуктах;
Проведение качественного анализа на выявление генетически модифицированных организмов в крупяных изделиях.
Научная новизна. Решение вопросов контроля за оборотом ГМО на практике может осуществляться только на основе определенных научных и организационных мероприятий, направленных на получение исчерпывающей информации о разновидностях используемых ГМО с учетом не прошедших процедуру допуска, соответствующих им маркерных системах; о видах продуктов, в которые они вводятся; об объемах мирового производства и торговли ГМ-продовольствием, в том числе поступающего на внутренний рынок Казахстана; а также на введение цифрового порога для разграничения между традиционными продуктами и идентичными им по составу ГМО и обоснование выбора адекватных, чувствительных и высокоспецифичных методов контроля.
В Казахстане на данный момент времени отсутствует достаточный контроль за оборотом ГМ продуктов. Одной из причин этого является ограниченное количество лабораторий, которые могут проводить как качественный, так и количественный анализ на выявление ГМО в готовых продуктах.
Теоретическая значимость. Постановлением правительства РК от 21 сентября 2010 года № 969 утвержден технический регламент «Требования к безопасности пищевой продукции, полученной из генно-модифицированных растений и животных». Как отмечается в тексте документа, объектами технического регулирования является пищевая продукция, содержащая или полученная полностью или частично из одного или нескольких генно-модифицированных растений и животных, а также содержащая в своем составе ингредиенты, произведенные из генно-модифицированных растений и животных.
Будут исследованы трансгенные компоненты в ввозимых крупяных изделиях с помощью современных методов и внительный анализ двух выбранных методов при определении ГМО.
Практическая значимость. Полученные результаты исследований могут быть практически использованы в лабораториях ЗКО. На основании результатов исследования будут научно обоснованы качественное определение наличия генетически модифицированных организмов в ввозимых крупяных изделиях.
Апробация работы: выступление с докладом по теме исследования в рамках трех международных научных конференций; публикация статьи по теме исследования в научном журнале. Результаты научно-исследовательской работы внедрены в учебный процесс Западно-Казахстанского аграрно-технического университета им. Жангир хана по специальности 5В072700 – «Технология продовольственных продуктов» по дисциплинам «Дегустационный анализ и органолептическая оценка», «Основы технологии пищевых продуктов» в объеме 3 часов лекционных занятий, 5 часов практических занятий, 10 часов самостоятельной работы студентов, а также в лабораторную работу филиала РГП на ПХВ Национальный центр экспертизы, что подтверждено актами внедрения.
1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Генномодифицированная продукция и ее значение
В настоящее время на полях мировых сельхозугодий культивируются десятки тысяч сортов культурных растений, относящихся к более чем пяти тысячам видам. Начиная с 80-х годов прошлого столетия, появились и стали выращиваться в коммерческих целях жизнеспособные в природных условиях трансгенные организмы. Полученные генно-инженерными методами сельскохозяйственные сорта растений обладают целым рядом новых качеств которые невозможно было бы передать методами традиционной селекции.
Первые масштабные посевы ГМ культуры (ГМК) были произведены в 1996 году в США. На сегодняшний день число трансгенных сортов исчисляется сотнями и охватывает около 60 культивируемых видов растений, среди которых соя, кукуруза составляют фактически 100% мировых посевов всех ГМ культуры. При этом общая площадь полей, составляет порядка 80 млн.га.
Главной причиной распространения ГМО в сельском хозяйстве является упрощение агротехники и, соответственно, удешевление производства. Устойчивые к пестицидам ГМ-сорта растений позволяют использовать на полях большие пестицидов, облегчая механизированный уход за растениями.
Защитники генетически модифицированных организмов утверждают, что ГМО единственное спасение человечества от голода. По прогнозам ученых население Земли до 2050 года может достигнуть 9-11 млрд.человек, естественно возникает необходимость удвоения, а то и утроение мирового производства сельскохозяйственной продукции.
Для этой цели, генетически модифицированные сорта растений отлично подходят они устойчивые к болезням и погодным условиям. Генетически модифицированные растения способны расти и приносить хороший урожай там, где старые сорта просто не могли выжить из-за определенных погодных условий. Хороший пример влияния современных технологий на жизнь человека создание "золотого" риса. На выведение "золотого" риса было потрачено 10 лет и 100 млн. долларов [3].
Из 27 стран, которые высевали ГМ культуры в 2014 году, 19 являлись развивающимися и 8 промышленно развитыми странами. Следует отметить, что по сравнению с прошлыми годами число развитых стран, выращивающих ГМ-растения, сокращается, а число развивающихся стран, увеличивается, причем преимущественно за счет мелких фермеров. По прогнозам ВОЗ и ФАО - к 2016 году ГМК будут выращивать 20 млн. фермеров в 40 странах мира.
В Казахстане не выращивают ГМ растения для еды, но разрешена продажа ГМО продуктов из других стран и казахстанские производители используют ГМ белок (сою), ГМ пищевые добавки в своем производстве. Разрешено использование 13 видов ГМ растений при производстве пищевых продуктов.
На сегодня границы Казахстана полностью прозрачны для генетически модифицированных продуктов. Система контроля над распространением ГМ продуктов и эффективные регулирующие механизмы находятся в стадии становления.
1.2 Трансгенные сорта растениеводческой продукции
На данный момент разработано более 180 видов генетически измененных растений - соя, кукуруза, рис и др., включая злаки, которые приобрели устойчивость к насекомым-вредителям, фитопатогенным бактериям, микромицетам и вирусам, к повреждениям при хранении, а также растений, синтезирующих гормоны, привлекающие полезных насекомых.
Сейчас в мире создано всего несколько сортов генетически модифицированного риса. Работа по созданию риса, способного в увеличенном количестве накапливать железо, проведена японскими учеными. Ими был изолирован ген ферритина (белок, одна молекула которого накапливает до 4500 атомов железа) с повышенной активностью из проростков сои.
В Канаде создан трансгенный сорт гречихи ARNO. Гречиха (Fagopyrum esculentum) – ярый трансгенный сорт ARNO гречихи продовольственной разработан известным канадским Холдингом SERTIS и концерном DOW Chemikal [8].
В настоящее время также создано более десятка сортов ГМ кукурузы с целью повышения ее урожайности. Большинство из них обладает устойчивостью к стеблевому мотыльку – насекомому, поедающему ее стебель. Создано также несколько сортов ГМ кукурузы, устойчивой к различным пестицидам. 6 видов ГМ кукурузы прошли систему регистрации и разрешены для реализации населению и использования в пищевой промышленности.
Решение проблемы увеличения производства пищевых продуктов старыми методами уже невозможно. Меры, принимавшиеся до сих пор для стабилизации положения на рынке сельскохозяйственной продукции, оказались неэффективными и недостаточными. И импорт продовольствия превысил все разумные пределы и поставил под вопрос продовольственную безопасность. Исходя из значимости оптимизации структуры питания для здоровья нации, развития и безопасности страны, разработаны приоритетное направление для улучшения питания населения страны: ликвидация дефицита полноценного белка; ликвидация дефицита микронутриентов. Одно из решений продовольственной проблемы – химический синтез пищевых продуктов и их компонентов. Очень перспективен и уже применяется такой способ получения полноценных пищевых продуктов, как обогащение их белком и витаминами в процессе технологической обработки, то есть производство пищи с заданным химическим составом.
1.3 Потенциальные риски, связанные с использованием генетически модифицированных организмов
Научное сообщество все потенциальные нежелательные явления и события, происходящие при возделывании и потреблении ГМО растительного происхождения, подразделяют на три группы потенциальных рисков [10]:
экологические;
агротехнические;
пищевые.
Первым и наиболее опасным звеном являются экологические риски. Потенциальные экологические риски ГМО обуславливают те ограничения и опасности, которые вытекают из законов генетической и экологической изменчивости живых организмов, поскольку они затрагивают ДНК, то есть непосредственно саму систему наследственного аппарата живых организмов, вызывая изменения на генетическом уровне (появление мутаций), которые передаются потомкам в последующих поколениях. Исходя из этого, можно заключить, что потенциальные экологические риски заключают в себе опасность глобального нарушения эколого-генетического равновесия естественных и антропогенных систем, причем необратимого свойства.
Использование ГМО в сельском хозяйстве несет и серьезные агротехнические риски. Это может привести к нарушению всех технологий земледелия: системы приемов возделывания сельскохозяйственных культур, хранения и сохранности урожая.
Однако одной из самых главных опасностей, которая возникнет при массовом внедрении ГМ-культур, является обесценивание альтернативных форм сельского хозяйства и, прежде всего - наиболее перспективного на сегодняшний день экологического (органического) земледелия.
Наиболее существенными факторами риска есть продукты трансгенов (белки). Например, соя (как и другие бобовые) содержит мизерное количество незаменимой аминокислоты – метионину. Поэтому для сбалансированного питания человека необходимый дополнительный источник питания этой аминокислоты. Попытки увеличения ее содержания путем обыкновенной селекции не имели успеха. Повышение метионину в семенах сои совершили путем встраивания гена 2S – белка бразильского ореха (Bertholletia excelsa), который широко используется в продуктовой промышленности. Оказывается, что некоторые люди проявляют повышенную чувствительность к сои, модифицированной таким путем. Но в такой аллергической реакции нет ничего неожиданного, поскольку те же самые люди реагируют и на бразильские орехи. Теоретически любой белок употребляемый человеком может быть аллергеном (пищевой аллергией страдают до 8-10% детей и 1-2% взрослых). Наиболее распространенными аллергенами есть белки молока, яиц, рыбы, сои, пшеницы, риса, гороха, что связано с широким использованием этих продуктов в еду в разных странах. Ученые считают, что риск возникновения аллергии намного больше от новых продуктов питания, ведь их никто не проверяет на аллергенность, чем от всесторонне исследованных ГМ-продуктов [14].
Подводя итоги анализа риска от применения трансгенных продуктов, можно утверждать о том, что они не представляют глобальной угрозы для устойчивого развития цивилизации, но в то же время существуют потенциальные пищевые, экологические и агротехнические риски при неконтролируемом использовании генетически модифицированных растений.
1.4 Вопросы безопасности генетически модифицированных организмов, необходимость контроля и маркировки
К настоящему времени разработана эффективная система оценки безопасности ГМО для здоровья человека и окружающей среды. Она содержит целый ряд подходов и методов, применяемых, начиная с этапа планирования предполагаемой генетической модификации и заканчивая государственной регистрации ГМО, дающей право использовать его в хозяйственной деятельности [9].
В Казахстане постановлением правительства от 21 сентября 2010 года № 969 утвержден технический регламент «Требования к безопасности пищевой продукции, полученной из генно-модифицированных растений и животных».
Необходимость мониторинга, качественного и количественного иссле дования присутствия ГМО в сельскохозяйственных культурах и произве денных из них продуктах питания обусловила потребность в аналитических методах, способных обнаруживать, идентифицировать ГМО и определять их количественное содержание в исследуемом образце. Как правило, эти методы основаны на анализе ДНК или белка, как базовых составляющих ГМО.
В целях обеспечения государственного контроля за соблюдением требований к ввозу, перемещению, созданию и использованию генетически модифицированных организмов, развернуты пять лабораторий по качественному и количественному определению ГМО на базах лабораторий ГУ «Научно-практический центр санитарно-эпидемиологической экспертизы и мониторинга» в городе Алматы и Центров санитарно-эпидемиологической экспертизы в городах Астана, Усть-Каменогорск, Петропавловск, Уральск.
За истекший период, в рамках проводимого планового лабораторного мониторинга по выявлению ГМО, лабораториями санитарно-эпидемиологической экспертизы исследовано 1939 проб пищевых продуктов на ГМО из 27 стран, в том числе 41,2 % продукции отечественного производства. При этом, ГМО обнаружены в шести пробах. В соответствии с требованиями Республики Казахстан, Таможенного союза и международными требованиями (стандарты Кодекс Алиментариус), пищевая продукция с содержанием ГМО более 0,9% подлежит обязательной маркировке «Продукт является генетически модифицированным» или «Содержит генетически модифицированные организмы». При этом, на маркировке указанных продуктов сведения о содержании ГМО отсутствует.
Для создания эффективной системы регулирования оборота и контроля ГМО в РК, необходимо создание независимого органа, который функционирует почти во всех высокоразвитых странах.
2.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.2 База проведения исследований
Базами проведенных исследований послужили аккредитованная лаборатория ТОО "Эксперт Тест", которая находится в городе Алматы; филиал РГП на ПХВ "Национальный центр экспертизы" Комитета по защите прав потребителей, а также Научно-исследовательский институт Западно-Казахстанского аграрно-технического университета им. Жангир хана.
1.3 Объекты исследования. Схема опыта
Объектами исследования явились: образцы крупяных изделий, ввозимые в Западно-Казахстанскую область из зарубежных стран: Китай, Индия, Белоруссия, Пакистан, США, Украина, Россия, Канада отобранных в торговой сети города Уральска.
Было исследовано четыре вида крупяных изделий - рис, кукуруза, гречиха, пшено. В качестве исследуемых образцов отобраны пробы ввозимых круп:
1.Рисовая крупа - страна-производитель:
Пакистан, марки "Taj Mahal";
Китай, марки "Sushi rice".
2.Кукурузная крупа - страна-производитель:
Республика Белоруссия, марки "Метака";
Южная Америка, марки "Дикая кукуруза".
3.Гречневая крупа - страна-производитель:
Украина, марки "Сто пудов";
Канада, марки "Tropicana".
4.Пшеничная крупа - страна-производитель:
Украина, марки "Хуторок";
Россия марки "Гудвилл".
Для сравнения исследуемых образцов крупяных изделий параллельно отобраны пробы круп отечественных производителей:
1.Рисовая крупа марки "Акмаржан";
2.Кукурузная крупа производитель "Цесна";
3.Гречневая крупа марки "К™ктем";
4.Пшеничная крупа марки "Артек".
Было изучено и проанализировано имеющиеся статистические данные по показателям основных сегментов рынка ввозимой в Республику Казахстан растениеводческой продукции за период 2014-2016 гг. Как видно из таблицы 1, более 90 процентов зерновых, масличных, овощей поступало из стран СНГ, Евросоюза и Юго-восточной Азии, где зарегистрировано 130 ГМ линий продовольственных культур вместе взятых. Однако, размеры занятых ими в указанных регионах площадей ничтожны, в том числе и под стратегическими с точки зрения контроля на ГМО соей, кукурузой.
Таблица 1 - Структура импорта растениеводческой продукции в РК за 2014-2016 гг. (к общему объему ввозимого сырья, тонн, %) [по данным филиала РГП на ПХВ "Национальный центр экспертизы" Комитета по защите прав потребителей]
Регион, страна
Продукт
СНГ
Евро
союз
Юго-Восточная Азия
Африка
Южная Америка
США
Прочие страны
Пшеница
85,6
2,3
0
0
0
0
0,8
Остальное зерно
(в т.ч. соя, кукуруза, рис, гречка)
39,8
20,5
15,6
0
0,7
10,5
1,2
Масличные (в т.ч. соя, рапс, подсолнечник, лен)
35,6
30,8
10,3
0
3,2
0
0,2
Овощи
28,1
35,9
18
2
0,1
0,1
3,2
Фрукты
25,3
26,7
11,2
4
10,1
0,5
1,0
Главными поставщиками крупяных изделий в РК, в том числе в Западно-Казахстанскую область остаются те же страны, которые поставляют и другие продукты: США, Китай, Украина, Россия, Республика Белоруссия, Венгрия, Польша, Франция, Италия. Потенциал ввоза ГМО с данными продуктами зависит как от числа возделываемых в этих странах ГМ-линий, так и от требований маркировки, а также от продаж этими странами потенциальной ГМ-продукции из американского сырья. В то время как требования ЕС обязывают изготовителей разделять ГМО и не ГМО, в поставках из США, Китая, Белоруссии, России в общем объеме ввозимой продукции может находиться до 10-15% немаркированной ГМ-продукции. Это подтверждает целесообразность постоянного скрининга ввозимой продукции.
Таким образом, статистические данные позволяют сделать вывод, что акцент при контроле ГМО в пищевых продуктах, в том числе крупяных изделиях, ввозимых в РК, должен быть сделан на определенных видах растительных культур, как кукуруза, рис, бобовые культуры.
Схема опыта
Вариант
Образцы
1
повторность
2
повторность
ПРАЙМЕРЫ
Промотор 35S
Терминатор NOS
Контрольные образцы
(крупы отечественных производителей)
РИСОВАЯ КРУПА
(Марки "Акмаржан")
КУКУРУЗНАЯ КРУПА
(Марки "Цесна")
ГРЕЧНЕВАЯ КРУПА
(Марки "К™ктем")
ПШЕНИЧНАЯ КРУПА
(Марки "Артек")
Исследуемые образцы
(крупы, завозимые из зарубежных стран в ЗКО)
РИСОВАЯ КРУПА
(Марки "Таj Mahal", Пакистан)
РИСОВАЯ КРУПА
(Марки "Sushi rice", Китай)
КУКУРУЗНАЯ КРУПА
(Марки "Метака", Белоруссия)
КУКУРУЗНАЯ КРУПА
(Марки "Дикая кукуруза", США)
ГРЕЧНЕВАЯ КРУПА
(Марки "Сто пудов", Украина)
ГРЕЧНЕВАЯ КРУПА
(Марки "Tropicana", Канада)
ПШЕНИЧНАЯ КРУПА
(Марки " Хуторок ", Украина)
ПШЕНИЧНАЯ КРУПА
(Марки "Гудвилл", Россия)
2.3 Методы определения генетически модифицированных организмов
Выделяют следующие методы определения ГМО в продуктах питания:
1.Химический (выявление изменений химического состава).
2.Иммуноферментный анализ (выявление модифицированного белка с использованием специфичных антител).
3.Полимеразная цепная реакция (выявление рекомбинантной ДНК).
4.Полимеразная цепная реакция в реальном времени (тест-система).
Иммунологические методики широко применяются в исследованиях физиологии, биохимии и молекулярной биологии растений. Они привле кательны главным образом высокой специфичностью иммунологических реакций, позволяющей точно выявлять антигены даже в присутствии при месей и различных мешающих компонентов. Эти методики применяют для быстрой очистки, детекции и количественного определения белков, полиса харидов и даже низкомолекулярных веществ. Однако все иммунологические методы имеют существенные ограничения по применимости. На точность и достоверность проводимой с их помощью диагностики в значительной степени влияет усложнение состава анализируемого препарата.
К альтернативным методам детекции ГМО относятся хроматографические методы. В случаях, когда генетическая модификация приводит к содержанию жирных кислот или триглицеридов, для детекции ГМО могут быть применены методы традиционной хроматографии. Возможность подобного рода диагностики с применением высокоэффективной жидкостной хроматографии была показана для растительного масла. Анализ фракционируемого масла проводили при помощи масс-спектрометрии. Однако подобный вид диагностики возможен только в случаях, когда в химическом составе растения вследствие генетической модификации происходят значительные изменения.
В последние годы все больше молекулярно-биологических методов находят практическое применение в различных областях промышленности и сельского хозяйства. Один из таких методов - полимеразная цепная реакция (ПЦР), позволяющая нарабатывать в пробирке определенный участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты практически в неограниченных количествах.
Санитарно-эпидемиологические службы используют ПЦР для контроля за микробиологическим загрязнением окружающей среды и продуктов питания, а также для выявления генетически модифицированных организмов в пищевых продуктах. В научно-исследовательских лабораториях ПЦР используют для изучения нуклеиновых кислот и проведения манипуляций с ними [1].
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) - экспериментальный метод молекулярной биологии, позволяющий добиться значительного увеличения малых концентраций определенных фрагментов нуклеиновой кислоты (ДНК) в биологическом материале. Это метод, который позволяет проверить генетический материал, выделенный из исследуемого образца, на наличие в его составе участка чужеродной или измененной ДНК и используется для получения множества копий непротяженных участков ДНК, специфичных для каждого конкретного белка, а также исследуемого генетически обусловленного признака [7].
Для проведения ПЦР необходимо наличие в реакционной смеси ряда основных компонентов. Праймеры - искусственно синтезированные олигонуклеотиды, имеющие, как правило, размер от 15 до 30 нуклеотидов, идентичные соответствующим участкам ДНК-мишени. Они играют ключевую роль в образовании продуктов реакции амплификации. Правильно подобранные праймеры обеспечивают специфичность и чувствительность тест-системы и должны отвечать ряду критериев.
Метод ПЦР "в реальном времени" основан на детектировании сигнала флуоресценции, позволяющем наблюдать процесс накопления продукта в процессе реакции. Сигнал флуоресценции нарастает пропорционально увеличению количества продукта амплификации в исследуемом образце.
Преимущества ПЦР "в реальном времени" [13]:
1. высокая достоверность анализа;
2. определение численности фрагментов ДНК в материале;
3. минимальный риск получения ошибочного результата при анализе;
4. короткий срок осуществления ПЦР анализа;
5. фиксация проведения анализа и результатов в электронном виде.
Сейчас появляются модификации ПЦР не требующие, амплификационного оборудования. Но, несмотря на это, на сегодняшний день ПЦР-анализ остается наиболее распространенной и динамично развивающейся технологией. Ежегодно на рынке появляются десятки новых тест-систем для ПЦР-анализа, предназначенных для выявления нуклеотидных последовательностей различных микроорганизмов. Себестоимость ПЦР-анализа неуклонно снижается, что способствует все более широкому использованию метода в научных лабораториях. Количество ПЦР-лабораторий в странах СНГ растет в геометрической прогрессии и, видимо, в ближайшее время ПЦР-анализ станет одним из самых распространенных методов лабораторной диагностики [15].
Каждый из перечисленных методов обладет своими достоинствами и недостатками:
1.Химические методы анализа весьма чувствительны и главное - они позволяют детектировать собственно "вредоносный" агент - гербициды, используемые при выращивании генетически модифицированных организмов. Вместе с тем, применения химических методов, как правило, требует наличия дорогостоящего оборудования и высококвалифицированного персонала, что ведет к использовнаию метода лишь в крупных аналитических лабораториях.
2.Методы иммуноферментого анализа являются одними из наиболее распространнных и доступных, но они позволяют выявить лишь продукты эскпрессии рекомбинантной ДНК.
3.Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР), в отличие от приведенных выше методик, позволяет обнаружить непосредственно рекомбинантную ДНК. За счет высокой чувствительности метода выявить наличие рекомбинантной ДНК можно в очень низких концентрациях и практически в любом пищевом продукте.
Все три группы методов позволяют проводить качественное определение наличия или отстутствия ГМО в исследуемом образце.
Таким образом, при выборе методов исследования продуктов питания на содержание ГМО, полимеразная цепная реакция является безусловным лидером в качестве метода обнаружения известных видов генетически модифицированных организмов в образце.
3.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Отбор и подготовка проб для исследования
Этап отбора образцов во многом определяет достоверность диагностики ГМО, особенно при исследовании сложных, негомогенных продуктов. Исследуемый образец должен быть репрезентативным, то есть в нем должны быть статистически достоверно представлены все компоненты, являющиеся потенциальными источниками ГМО. Таким образом, формирование выборки должно обеспечить репрезентативность, с учетом общего объема обследуемой партии и гомогенности исследуемого материала. Масса проб должна быть достаточно большой, что позволит обеспечить надежную детекцию ГМО на требуемом уровне чувствительности. Ожидаемые различия между образцами и их однородность, должна зависеть от особенностей анализируемого материала [12]:
1. Сырьевые материалы часто недостаточно хорошо перемешаны при сборе, хранении и т.д., поэтому могут содержать разнородные слои, что приводит к недостаточной достоверности исследований, проведенных на основании точечной случайно взятой пробы.
2. Ингредиенты, прошедшие переработку, имеют меньшую степень гетерогенности, хотя разные партии одного и того же ингредиента также могут иметь различные характеристики за счет различий в используемом сырье.
3. Готовые продукты питания могут содержать ГМ-компоненты в составе одного или нескольких различных ингредиентов, так что во многих случаях можно ожидать сильной неоднородности материала.
Руководство по отбору образцов для диагностики ГМ зерна недавно опубликовано в США. Для расчета размера исследуемого образца при однократном отборе и качественном аналитическом тестировании использована формула:
,
где N - это размер образца (число зерен), G - вероятность выявления партии с определенным содержанием ГМО, P - процент содержания ГМО в партии, при котором она должна быть отбракована. Для достижения 95% вероятности выявления партии с содержанием ГМО 1%, размер образца должен составлять 299 зерен или бобов. В этом случае "покупательский риск" получения партии с содержанием ГМО более 1% составляет 5%. если порог определения для ГМО был установлен 0,5% с 95% вероятностью обнаружения, то размер образца должен будет составить 598 зерен. Однако, при размере образца в 299 зерен вероятность отбраковки и материала, содержащего более 0,5 % ГМО, составит около 78%. Поэтому, для того чтобы обеспечить контроль рисков и для покупателя и для продавца, были разработаны планы отбора множественных проб для качественного аналитического тестирования.
По стандартной методике отбора проб проводят по стандартам, устанавливающим порядок отбора проб для однородных групп пищевой продукции (сыпучие продукты): ГОСТ 26312.1-84. Крупа. Правила приемки и методы отбора проб.
Отбор образцов продуктов. От партии сырья или сыпучих продуктов (крупяные изделия) отбирают общую пробу следующим образом:
-не менее 10 образцов проб (по 5-10г) в одноразовый плотный полиэтиленовый пакет с использованием одноразовых перчаток и перемешивают, формируя общую пробу (50-100г);
-из общей пробы отбирают среднюю пробу массой 10-20 г, помещают в полиэтиленовый пакет с застежкой-молнией размером не более 10*15 см, который, в свою очередь, помещают в одноразовый плотный полиэтиленовый пакет размером 20*30 см, опечатывают и отправляют на анализ.
Для подготовки проб необходимо использовать одноразовые полипропиленовые пробирки, ступки и пестики, предварительно обработанные хромовой смесью и фламбированные инструменты – пинцеты, скальпели, ножницы.
Пробы сухих гранулированных и сыпучих продуктов отбирают в ступку по 5-10 г и растирают пестиком до гомогенного состояния. Для анализа необходимо 50-150 мкг образца.
3.2 Методика исследования
Качественное определение генетически модифицированных организмов в крупяных изделиях основано на идентификации генетически модифицированных регуляторных последовательностей (праймеров) 35S-промотора и NOS-терминатора.
После получения образцов для испытаний было проведено качественное определение ГМО в крупяных изделиях с помощью следующих методов:
- ПЦР-РВ (тест-система для обнаружения ДНК ГМО);
- ПЦР (электрофорез).
Тест-система для обнаружения ДНК ГМО (35S-промотор,NOS-терминатор) производства ЗАО "Синтол" применяется при скрининговых исследованиях пищевой продукции, полученной из/или с использованием сырья растительного происхождения, имеющего ГМ аналоги.
ПЦР-РВ проводилась согласно методическим указаниям "Определение генетически модифицированных организмов растительного происхождения методом полимеразной цепной реакции". МУК 4.2.1902-04.
Качественное определение ГМО в крупяных изделиях с помощью тест-систем производства ЗАО "Синтол" состоит из следующих этапов:
выделение ДНК из исследуемого образца;
проведение ПЦР в реальном времени;
анализ полученных данных с помощью программного обеспечения прибора;
обработка результатов с помощью программы Excel и документирование.
По итоговым результатам качественного анализа с помощью ПЦР "в реальном времени" ГМО было обнаружено в двух видах крупы зарубежных производителей - это:
рисовая крупа марки "Sushi rice" (страна-производитель - Китай);
кукурузная крупа марки "Дикая кукуруза" (страна-производитель - США).
Определение ДНК 35S-промотора и NOS-терминатора в исследуемых образцах крупяных изделий проводилось автоматически путем сравнения исследуемых образцов и положительного контрольного образца (ПКО), в котором содержалось менее 100 копий/мкл ДНК 35S-промотора и NOS-терминатора. В остальных видах крупяных изделий, отечественных и зарубежных производителей, трансгенные компоненты не были обнаружены. Интерпретация результатов анализа ПЦР-РВ приводятся в таблице 2.
Таблица 2 - Интерпретация результатов анализа ПЦР в реальном времени
Образцы проб
крупяных изделий
Результат ПЦР-РВ по
Интерпретация
NOS -терминатор
35S -промотор
ВПК
Контрольные образцы
(крупы отечественных производителей)
Рисовая крупа
(Марки "Акмаржан")
-
-
+
Не обнаружены 35S-промотор и NOS-терминатор
Кукурузная крупа
(Марки "Цесна")
-
-
+
Не обнаружены 35S-промотор и NOS-терминатор
Гречневая крупа
(Марки "К™ктем")
-
-
+
Не обнаружены 35S-промотор и NOS-терминатор
Пшеничная крупа
(Марки "Артек"
-
-
-
Рекомендуется развести образец в ТЕ-буфером и повторить определение
Исследуемые образцы
(крупы зарубежных
производителей)
Рисовая крупа
(Марки "Taj Mahal", Пакистан)
-
-
+
Не обнаружены 35S-промотор и NOS-терминатор
Рисовая крупа
(Марки " Sushi rice ", Китай)
+
+
+
Обнаружен 35S-промотор и NOS-терминатор
Кукурузная крупа
(Марки "Метака", Белоруссия)
-
-
+
Не обнаружены 35S-промотор
и NOS-терминатор
Кукурузная крупа
(Марки "Дикая кукуруза", США)
+
+
+
Обнаружен 35S-промотор и NOS-терминатор
продолжение таблицы
Гречневая крупа
(Марки "Сто пудов", Украина)
-
-
-
Ложноотрицательный результат, в образце присутствуют ингибиторы ПЦР
Гречневая крупа
(Марки "Tropicana", Канада)
-
-
+
Не обнаружены 35S-промотор и NOS-терминатор
Пшеничная крупа
(Марки " Хуторок ", Украина)
-
-
+
Не обнаружены 35S-промотор и NOS-терминатор
Пшеничная крупа
(Марки "Гудвилл", Россия)
-
-
+
Не обнаружены 35S-промотор и NOS-терминатор
Таким образом, особенностью этого метода является определение продуктов ПЦР непосредственно в процессе реакции. Метод отличается высокой чувствительностью и специфичностью, отсутствием контаминации продуктами ПЦР (анализ идет в закрытой пробирке, отсутствием стадия электрофореза), значительной экономией лабораторной площади и меньшей продолжительностью анализа. Метод ПЦР "в реальном времени" унифицированы и утверждены для качественного определения ГМО в пищевых продукта, в том числе в крупяных изделиях в Республике Казахстан.
Методы, основанные на ПЦР и позволяющие идентифицировать промотор 35S и терминатор NOS, признаны в качестве стандартных в 23 странах мира, в том числе в Республике Казахстан. Полимеразная цепная реакция позволяет выявлять наиболее часто встречающиеся на мировом продовольственном рынке сорта ГМ-культур, для проведения контроля за пищевой продукцией, имеющей ГМ-аналоги, в том числе для ГМ-культур, которые не прошли систему регистрации в Казахстане.
Методика исследования ГМО в составе крупяных изделий с помощью метода полимеразной цепной реакции.
Полимеразная цепная реакция проводилась согласна ГОСТ Р 52173-2003. Сырье и продукты пищевые. Метод идентификации генетически модифицированных организмов растительного происхождения.
Ход анализа состоит из нескольких этапов:
подготовка реакционных смесей в 5 пробирках с добавлением раствора ДНК, выделенные из анализируемого вида крупы и одну пробирку в качестве холостого опыта;
пробирки помещаем со образцами в амплификатор для проведения ПЦР, задавая соответствующие температурные режимы для каждого праймера;
по окончании ПЦР из каждой микроцентрифужной пробирки осторожно из-под слоя вазелинового масла отбирают по 8 мм3 смеси и переносят в отдельный карман геля;
в отдельный карман геля вносят 8 мм3 маркера молекулярной массы ДНК. Гель помещают в камеру прибора для проведения горизонтального электрофореза, заполненную буфером 1 ТБЕ. Электрофорез проводят при напряженности электрического поля 6 В/см геля в условиях стабилизации напряжения в течение 65 мин;
Визуализацию продуктов ПЦР после электрофореза осуществляют с помощью видеосистемы.
Результат идентификации в виде файл-паспорта сохраняется на жёстком магнитном носителе и может быть выведен на видеомонитор или принтер.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью программы Statistical Package for Social Sciences (США).
Обнаружение в анализируемой пробе крупяных изделий ПЦР-продукта размером 195 пар нуклеотидов и 180 пар нуклеотидов, или одного из них, свидетельствует о наличии ГМО в анализируемом продукте.
В случае обнаружения в одной из параллельно анализируемых проб крупяных изделий и отсутствия в другой из параллельно анализируемых проб ПЦР-продуктов необходимо повторить весь анализ с еще одной навеской анализируемого продукта.
Отсутствие в анализируемой пробе крупяных изделий ПЦР-продукта 195 пар нуклеотидов и 180 пар нуклеотидов свидетельствует об отсутствии генетически модифицированных организмов в анализируемом продукте.
Для контроля результатов идентификации используют положительный контроль - раствор ДНК, выделенный из стандартного образца состава ГМО и два отрицательных контроля - холостой опыт и раствор ДНК, выделенный из стандартного образца состава генетически не модифицированного организма. Результаты ПЦР для контролей крупяных изделий отечественных производителей перечислены в таблице 3 и результаты ПЦР ввозимых крупяных изделий в таблице 4.
Таблица 3 - Результаты ПЦР крупяных изделий отечественных производителей
Образцы проб
Анализируемая проба
Положительный контроль экстракции
Пустой контроль экстракции
Отрицательный контроль целевой ДНК
Положительный контроль целевой ДНК
Интерпретация результата
Рисовая крупа
(Марки "Акмаржан")
-
+
-
-
+
отрицательный
Кукурузная крупа
(Марки "Цесна")
+
+
+
-
+
Недостаточно для принятия решения
Гречневая крупа
(Марки "К™ктем")
-
+
-
-
+
отрицательный
продолжение таблицы 3
Пшеничная крупа
(Марки "Артек")
-
+
-
-
+
отрицательный
Таблица 4 - Результаты ПЦР ввозимых крупяных изделий
Образцы проб
Анализируемая проба
Положительный контроль экстракции
Пустой контроль экстракции
Отрицательный контроль целевой ДНК
Положительный контроль целевой ДНК
Интерпретация результата
Рисовая крупа
(Марки "Taj Mahal", Пакистан)
-
+
-
-
+
Отрицательный
Рисовая крупа
(Марки " Sushi rice ", Китай)
+
+
-
-
+
Положительный
Кукурузная крупа
(Марки "Метака", Белоруссия)
-
-
+
-
-
Недостаточно для принятия решения
Кукурузная крупа
(Марки "Дикая кукуруза", США)
+
+
-
-
+
Положительный
Гречневая крупа
(Марки "Сто пудов", Украина)
-
+
-
-
+
Отрицательный
Гречневая крупа
(Марки "Tropicana", Канада)
-
+
-
-
+
Отрицательный
Пшеничная крупа
(Марки " Хуторок ", Украина)
-
+
-
-
+
Отрицательный
Пшеничная крупа
(Марки "Гудвилл", Россия)
-
-
-
-
-
Недостаточно для принятия решения
Все большое число лабораторий, контролирующих пищевую продукцию, останавливается на методе ПЦР для обнаружении генетически модифицированных организмов. Этот метод позволяет в миллионы раз увеличить количество копий последовательности-мишени с высокой чувствительностью и специфичностью, нарабатывая ее до легко выявляемых количество. При этом два праймера ограничивают последовательность-мишень.
Сравнивая методы ПЦР и ПЦР-РВ при проведении качественного определения генетически модифицированных организмов в крупах имеются значительные различия в методике исследования (таблица 5).
Главные преимущества ПЦР - это очень высокая чувствительность, позволяющая обнаружение крайне малых концентраций в образцах, а также регулируемая специфичность, позволяющая обнаруживать и идентифицировать ГМО. Основной недостаток ПЦР вытекает из его крайне высокой чувствительности - образцы очень легко загрязняют ДНК из положительного контроля, другого образца или продукта ПЦР, что приведет к ложноположительной реакции.
Особенностью ПЦР-РВ обнаружение и определение содержания ДНК с измененной последовательностью, также существенное снижение риска контаминации, сокращение времени анализа, упрощение организации ПЦР лаборатории и автоматическая регистрация, интерпретация полученных результатов. Недостатком данного метода являются сложный дизайн зондов и праймеров, а также высокая стоимость, так как на каждый фрагмент требуется свой специфичный зонд.
Таблица 5 - Сравнение методов ПЦР и ПЦР-РВ
Параметры
ПЦР
ПЦР-РВ
Качественный анализ
+
+
Детекция продуктов амплификации
После окончания реакции:
электрофорез
После каждого цикла. Стадия детекции совмещена со стадией амплификации
Регистрация и интерпретация результатов
Субъективная оценка результатов
Автоматическая
Организация ПЦР лаборатории
Строгое разделение на зоны.
Очень высокий риск контаминации
Зона детекции совмещена с зоной амплификации
Решаемые задачи:
- диагностика
+ только качественный анализ
+качественный +количественный анализ
Время проведения анализа
5-6 часов
20-60 минут
3.3 Качественное определение наличия генетически модифицированных организмов в ввозимых крупяных изделиях
При положительном результате ПЦР для определения трансгенных компонентов качественный анализ является завершающей. Выявление промотора 35S и терминатора NOS с помощью ПЦР представляет собой так называемый "метод скрининга", то есть качественный анализ.
В качестве сравнительной характеристики методов обнаружения трансгенных компонентов в крупяных изделиях были выбраны два наиболее современных методов ПЦР и ПЦР в реальном времени.
По результатам исследования в анализируемых пробах рисовой крупы марки "Sushi rice", поставщиком являющаяся страна Китай и кукурузной крупе марки "Дикая кукуруза" - США, установлены ПЦР-продукты размером 195 пар нуклеотидов и 180 пар нуклеотидов, что свидетельствует о наличии ГМО в анализируемых крупах.
В остальных анализируемых пробах крупяных изделий трансгенные компоненты промотор NOS и терминатор 35S не обнаружены. Отсутствие в анализируемой пробе крупяных изделий ПЦР-продукта 195 пар нуклеотидов и 180 пар нуклеотидов свидетельствует об отсутствии генетически модифицированных организмов в анализируемом продукте.
Обобщенные результаты исследования крупяных изделий, контрольных и исследуемых образцов, на наличие ГМО представлены в таблице 6.
Таблица 6 - Результаты исследования крупяных изделий на определение ГМО с помощью методов ПЦР и ПЦР-РВ
образцы
варианты
1 повторность
2 повторность
Праймеры
(трансгенные компоненты)
Праймеры
(трансгенные компоненты)
Промотор 35S
терминатор NOS
Промотор 35S
терминатор NOS
Крупы отечественного производства (контрольный обр.)
РИСОВАЯ КРУПА
(Марки "Акмаржан")
-
-b
-
-
КУКУРУЗНАЯ КРУПА
(Марки "Цесна")
-
-
-
-
ГРЕЧНЕВАЯ КРУПА
(Марки "К™ктем")
-
-
-
-
ПШЕНИЧНАЯ КРУПА
(Марки "Артек")
-
-
-
-
Крупы, ввозимые из зарубежных стран (исследуемый обр.)
РИСОВАЯ КРУПА
(Марки "Таj Mahal", Пакистан)
-
-
-
-
РИСОВАЯ КРУПА
(Марки "Sushi rice", Китай)
+а
+
+
+
КУКУРУЗНАЯ КРУПА
(Марки "Метака", Белоруссия)
-
-
-
-
КУКУРУЗНАЯ КРУПА
(Марки "Дикая кукуруза", США)
+
+
+
+
продолжение таблицы 6
ГРЕЧНЕВАЯ КРУПА
(Марки "Сто пудов", Украина)
-
-
-
-
ГРЕЧНЕВАЯ КРУПА
(Марки "Tropicana", Канада)
-
-
-
-
ПШЕНИЧНАЯ КРУПА
(Марки " Хуторок ", Украина)
-
-
-
-
ПШЕНИЧНАЯ КРУПА
(Марки "Гудвилл", Россия)
-
-
-
-
а Продукт ПЦР обнаружен (+)
b Продукт ПЦР не обнаружен (-)
В таблице даны результаты исследования на выявления трансгенных компонентов терминатор NOS и промотор 35S в крупяных изделиях.
Результаты проведенных исследований методами ПЦР и ПРЦ-РВ идентичны в обоих случаях.
При параллельном испытании 12 образцов крупяных изделий, показано, что данные методы являются сопоставимы по специфичности (во всех анализируемых положительных пробах были выявлены одни и те же регуляторные гены), но по продолжительности анализа (время ПЦР-РВ колеблется от 20-60 минут, метод ПЦР варьируется от 4 до 5,8 ч) различны.
В качестве исследования безопасности выявленных трансгенных крупяных изделий: генетически модифицированной кукурузы и трансгенного риса были проведены дополнительные исследования на определения содержания тяжелых металлов и микотоксинов, минеральных веществ в ГМ культуре и культуре, выращенного по традиционной технологии, а также проведен сравнительный зерновой анализ.
Содержание тяжелых металлов в ГМ-рисе и рисе, выращенного по традиционным технологиям, не превышало регламенты, принятые в Республике Казахстан (таблица 7) [5,6].
Также не выявлено существенных различий в содержании минеральных веществ в рисе обоих видов (таблица 8) [4].
Таблица 7 - Санитарно-химические показатели безопасности риса
Показатель
Рис, выращенный по традиционной технологии
ГМ-рис
Мышьяк, мг/кг
<0,1
<0,1
Свинец, мг/кг
0,051
0,023
Кадмий, мг/кг
0,036
0,008
Дезоксиниваленол, мкг/кг
Не обнаружено
Не обнаружено
Зеараленон, мкг/кг
Не обнаружено
Не обнаружено
Афлотоксин В1, мкг/кг
Не обнаружено
Не обнаружено
Токсин Т 2
Не обнаружено
Не обнаружено
Таблица 8 - Сравнительное содержание минеральных веществ (мг/кг) в рисе
Показатель
Рис, выращенный по традиционной технологии
ГМ-рис
Мышьяк, мг/кг
<0,1
<0,1
Свинец, мг/кг
0,051
0,023
Кадмий, мг/кг
0,036
0,008
Дезоксиниваленол, мкг/кг
Не обнаружено
Не обнаружено
Зеараленон, мкг/кг
Не обнаружено
Не обнаружено
Афлотоксин В1, мкг/кг
Не обнаружено
Не обнаружено
Токсин Т 2
Не обнаружено
Не обнаружено
В крупе не были обнаружены нормированные в Казахстане микотоксины: афлатоксин В1, токсин Т 2, зеараленон и дезоксиниваленол.
Таким образом, по химическому составу ГМ-рис существенно не отличался от выращенного по традиционной технологии. Показатели безопасности для риса обоих видов не превышал регламенты, принятые в Республике Казахстан.
Исследование ГМ-кукурузы и кукурузы, выращенной по традиционной технологии на содержание тяжелых металлов и микотоксинов, не превышало регламенты, принятые в Республике Казахстан (таблица 9) [5,6].
Таким образом, по химическому составу ГМ-кукуруза существенно не отличается от кукурузы, выращенной по традиционной технологии. Выявленные различия в содержании металлов укладываются в пределы внутривидовых колебаний для кукурузы.
Показатели безопасности кукурузы обоих видов не превышают регламенты, принятые в Республике Казахстан.
Таблица 9 - Санитарно-химические показатели (мг/кг) кукурузы
Показатель
Кукуруза, выращенная по традиционной технологии
ГМ-кукуруза
Дезоксиниваленол
Не обнаружено
Не обнаружено
Зеараленон
Не обнаружено
Не обнаружено
Афлатоксин В1
Не обнаружено
Не обнаружено
Токсин Т2
Не обнаружено
Не обнаружено
Кадмий
0,005
0,006
Свинец
0,029
0,048
Содержание минеральных веществ в ГМ кукурузе и ее традиционного аналога существенно не различалось. Выявленные изменения не превышали пределов колебаний показателя для данного продукта: 0,05-0,30 мг/100г и 50-250 мкг/кг соответственно (данные Национального центра экспертизы; таблица 10) [4].
Таблица 10 - Сравнительное содержание минеральных веществ в кукурузе
Показатель
Кукуруза, выращенная по традиционной технологии
ГМ-кукуруза
Натрий, мг/кг
41,0
72,9
Кальций, мг/кг
1,88
1,85
Магний, мг/кг
1545
1546
Железо, мг/кг
21,4
20,0
Калий, мг/кг
3170
3262
Цинк, мг/кг
21,0
17,6
Медь, мг/кг
1,14
1,06
Селен, мкг/кг
119
90
Таким образом, исследованиями установлено отсутствие различий в изученных образцах трансгенной кукурузы и кукурузы, выращенной по традиционной технологии.
Итоги дополнительных комплексных исследований по оценке безопасности обнаруженных трансгенных круп с помощью методами ПЦР и ПЦР-РВ: генетически модифицированной кукурузы и генетически модифицированного риса, позволяют заключить, что по физико-химическим и санитарным показателям их токсического, аллергенного действия не выявлено. Изучение химического состава ГМ-кукурузы и ГМ-риса показало их идентичность составу кукурузы и риса, выращенных по традиционной технологии.
3.4 Экономическая эффективность исследования ГМО в крупяных изделиях
В настоящее время основной тенденцией развития продовольственного рынка всего мира, в том числе Казахстана, стал переход с традиционной продукции на генно-модифицированную. В продажу поступают разнообразный ассортимент продуктов зарубежного производства, которые характеризуются большим разнообразием состава, свойств, а также вместе с другими продуктами и трансгенные. Однако на многих пищевых продуктах не имеются маркировки с содержанием ГМО или без него.
По итогам всех проведенных исследований было отмечено, что из 8 образцов крупяных изделий зарубежных производителей, в 2 видах круп - это кукурузная и рисовая крупа, были обнаружены трансгенные компоненты.
Систематизация данных показала, что на сегодняшний день в мире зарегистрировано или представлено к регистрации с целью использования в качестве источников пищи 254 линии (сорта) 23 видов ГМ растений, в том числе 51 линия кукурузы, 25 линий риса, 16 линий сои.
При анализе данных установлено, что основная часть ГМ культур - 185 линий (72,8%) из 254 официально зарегистрирована компетентными органами различных стран, что соответствует завершенному циклу оценки безопасности (таблица 11).
Таблица 11 - Сведения о статусе легитимности ГМ растений, представленных продовольственном рынке в 2014 году
Статус ГМО
Число линий (сортов)
%
Зарегистрированные и допущенные в оборот
185
72,8
Не зарегистрированные
59
23,2
Изъятые из оборота
10
4,0
Всего
254
100,0
Изучение привнесенных свойств показало, что наибольший удельный вес (57,5%) среди 254 включенных в информационную базу линий ГМО имеет устойчивость к гербицидам и другим пестицидам. Гены устойчивости к вредителям и возбудителя болезней имеет 35,5% сортов; изменение химического состава продукта в целях повышения пищевой ценности или снижения аллергенности, повышения способности к хранению - 18%; 13,4% линий имеют по 2 признака одновременно.
В сельскохозяйственное производство сегодня внедрена половина ГМ-сортов растений от числа официально зарегистрированных 113 сортов из 220 (таблица 12).
Таблица 12 - Сведения о сортах ГМ растений, внедренных в сельскохозяйственное производство
Продукт
Число зарегистрированных сортов
Страны-производители
Всего
Из них допущенных одновременно к выращиванию и на пищевые цели
США
Канада
Страны ЕС
Япония
Бразилия
ЮАР
Китай
Кукуруза
44
36
27
24
17
28
-
3
9
Соя
16
7
6
6
3
7
-
1
1
Рис
25
14
3
2
-
14
-
-
3
Остальные
135
56
44
4
31
52
-
-
11
Всего:
220
(%%)
113
(51,4)
80
(71)
78
(69)
51
(45)
101
(89)
-
4
(3,5)
24
(21)
В Казахстане собственного производства ГМ растений нет. На начало 2014 года зарегистрировано 17 линий ГМО, разрешенных для реализации населению и использованию в пищевой промышленности на основании результатов полного цикла оценки безопасности, в том числе 3 линии сои, 8 - кукурузы, по 1 - риса.
Оценены площади возделывания как наиболее объективный признак, дающий представление об объемах ГМО, поступающих на мировой рынок. Из рисунка 1 видно, что лидерами являются 6 стран (США, Аргентина, Бразилия, Канада, Индия, Китай), засевающие ГМ культурами в общей сложности 118,3 млн.га (95% от общемирового объема площадей ГМО). Размеры посевов в других 16 вместе взятых странах, внедривших ГМО в сельское хозяйство, менее 4,6 млн.га, в том числе - не более 0,07 в 6-ти странах ЕС [2].
13 EMBED Excel.Chart.8 \s 1415
Рис. 1 Соотношение вклада стран-производителей ГМО в общем мировом объеме площадей возделывания
Таким образом, исходя из значимого преобладания в рейтинге внедренных сортов ГМ культур и объемов производства в мире и с учетом отсутствия обязательных требований к маркировке в ведущих странах производителях США, Канаде, Бразилии, приоритетными видами растений для контроля на наличие ГМО являются кукуруза, рис, бобовые культуры.
Связи с тем, что в Казахстане выращивание генетически модифицированных продуктов не разрешено, они поступают в виде сельскохозяйственных и продовольственных продуктов в результате легального и нелегального импорта. Это проявляется в неконтролируемом росте их объемов и ассортимента на внутреннем продовольственном рынке РК. Неконтролируемый рост объемов и ассортимента импорта генетически модифицированных продуктов уже в настоящее время несет угрозу продовольственной безопасности государства. В будущем же, в связи с расширением ассортимента и увеличением объемов производства в мире ГМ продуктов угроза будет возрастать.
Массовый ввоз на территории Западно-Казахстанской области генетически модифицированных продуктов могут составлять угрозу здоровью населения, экологии и государству в целом. Это свидетельствует о необходимости государственного регулирования их импорта. Среди мер государственного регулирования импорта ведущая роль принадлежит таможенным мерам. Именно они являются в настоящее время наиболее действенным механизмом регулирования импорта генетически модифицированных продуктов в интересах обеспечения продовольственной безопасности Республики Казахстан.
Заключение
В рамках проведенного научного исследования на базе лабораторий "Эксперт Тест" и филиала РГП на ПХВ "Национальный центр экспертизы" был проведен анализ на качественное определение генетически модифицированных организмов ввозимых крупяных изделий.
Результаты исследований позволяют сделать следующие обобщения:
1.Выбранные методы исследования ПЦР и ПЦР-РВ, для определения генетически модифицированных организмов в ввозимых крупяных изделиях являются наиболее современными, достоверными, чувствительны и специфичны при обнаружении трансгенных компонентов в крупах. Однако при сравнении методов ПЦР и ПЦР-РВ во время проведения качественного анализа наличия генетически модифицированных организмов в крупах были выявлены несколько недостатков и различий:
- ПЦР "в реальном времени" дает возможность предотвратить ложноположительные результаты и существенно сократить время для получения результата, позволяет исследовать образец за 20-60 минут и определение численности фрагментов ДНК в образце. Помимо, преимуществ имеются и недостатки - это сложный дизайн зондов и праймеров, также высокая стоимость.
- Главная особенность полимеразной цепной реакций - это высокая чувствительность и специфичность, но недостаток вытекает именно из за высокой чувствительности, что приводит к ложноположительным реакциям.
Несмотря на небольшие недостатки метод полимеразной цепной реакций является одной из самых распространенных методов, применяемых во многих аккредитованных лабораториях в Казахстане.
2.Результаты качественного анализа на определение генетически модифицированных организмов в крупяных изделиях, проведенных методами полимеразной цепной реакции и ПЦР "в реальном времени" были идентичны, но по продолжительности исследования метод ПЦР-РВ является экономным и отсутствие стадии электрофореза, говорит о сокращении лабораторной площади. Трансгенные компоненты промотор 35S, терминатор NOS были обнаружены в рисовой крупе марки "Sushi rice" от производителя страны Китай и в кукурузной крупе марки "Дикая кукуруза" - США.
На этикетках выявленных трансгенных культур не было соответствующей маркировки с информацией о содержании ГМО для потребителя. Это говорит о том, что многие зарубежные страны при поставки пищевых продуктов, в том числе и крупяных изделий, в Западно-Казахстанскую область, не маркирует продукцию на содержание ГМО или его отсутствие. Поэтому контроль за оборотом ГМО в Казахстане, включая и Западно-Казахстанскую область, требует проведения качественного анализа на обнаружение ГМО в специализированных аккредитованных лабораториях, используя самые современные, передовые технологии и методы определения генетически модифицированных организмов.
3.В качестве изучения безопасности обнаруженных трансгенных круп было проведено исследование на содержание токсичных элементов и микотоксинов, минеральных веществ, а также проведен сравнительный анализ круп, выращенных по традиционной технологии и ГМ культуры. По результатам исследования можно сказать, что все показатели химического состава генетически модифицированной кукурузы и риса идентичны показателям круп отечественных производителей.
Показатели безопасности трансгенных крупяных изделий не превышают регламенты, принятые в Республике Казахстан. Это позволяет заключить, что по физико-химическим и санитарным показателям аллергенного, токсического действия не обнаружено. Для более точного изучения безопасности именно ГМ культур необходимо помимо проведенных исследований, дополнительно анализировать их состав, так как потенциальные пищевые риски генно-модифицированной продукции до конца не изучено, и является открытым вопросом на сегодняшний день.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Абрамов Д.Д., Трофимов Д.Ю., Ребриков Д.В. Точность метода полимеразной цепной реакции при определении содержания генетически модифицированных источников в пищевых продуктах // Прикл. биохимия и микробиология, 2006, 42:485-488.
2.Анисимова О.В. Автореферат. Разработка подходов к организации и проведению гигиенического контроля за оборотом пищевой продукции, полученной из генно-инженерно-модифицированных организмов. - Москва, 2009 г.
3.Генетически модифицированные организмы: мифы и реальность / А. П. Ермишин. – Мн.: Технология, 2014. – 118с.
4.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Пищевые продукты. Метод определения содержания натрия, калия, кальция и магния с помощью атомно-абсорбционной спектрометрии.
5.ГОСТ 30178-96 «Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов». Минерализация для определения содержания токсичных элементов.
6.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Продукты пищевые. Методы выявления и определения содержания афлатоксинов В1.
7.Зорина В.В. Основы полимеразной цепной реакции (ПЦР) // ДНК-Технология. - Москва Методическое пособие, 2012г.
8.Зотиков В.И., Суворова Г.Н. Конференция «Биотехнология в селекции бобовых» // Науч.- практ. журнал №4. Зернобобовые и крупяные культуры. –Орел, 2012. – с.87-89.
9.Игнатьев И. Генетически модифицированные организмы и обеспечение биологической безопасности / И. Игнатьев, И. Тромбицкий. – Бендеры: Экоспектр, 2007.
10.Копейкина В.Б. ГМО: контроль над обществом ли общественный контроль. - Москва. ГЕОС, 2014 г. - с.18-23
11.Козыбаев А., Набиева Ж.С., Якиева М.А. Полимеразная цепная реакция реального времени (ПЦР-РВ) - метод предназначенный для обнаружения генетически модифицированных организмов (ГМО) // Вестник № 3. - Алматы, 2014 . - с. 35-38.
12.Практическое руководство. Анализ образцов пищевых продуктов на присутствие генетически модифицированных организмов / М. Кверчи, М.Маццара. – Сессия 8.
13.Ребриков Д.В., Саматов Г.А., Трофимов Д.Ю. // ПЦР в реальном времени.- Свердлова; 2-е изд.- М.: Бином. Лаборатория знания, 2009. - 223с.
14.Тутельяна В.А. Генетически модифицированные источники пищи: оценка безопасности и контроль. - Москва: РАМН изд-во. 2007 .- с.196-223; 359.
15.Трофимов Д.Ю. ДНК технологии. Оборудование и реагенты // Каталог. Москва, 2014. с.203-204.
Список публикаций по теме исследования
1.Абуова А.Б., Умьянова С.Ж. Генетически модифицированные организмы: изучение и распространение в Республике Казахстан // Научно-практ. журнал ЗКАТУ «Bылым ж‰не Білім» №4(37), 2014г. - с.3-8.
2.А.Б.Абуова, С.Ж., Умьянова А.Н.Делекешев. The risk of spread of genetically modified organisms or products thereof // Журнал «Молодой ученый». – Россия, Челябинск, 2015г. С.62-65.
3.Абуова А.Б., Умьянова С.Ж. Описание рисков распространения генетически модифицированных организмов // Материалы науч.-практ.конференции студентов и магистрантов "Молодежь и наука в современном мире" №4. - Уральск, ЗКАТУ им. Жангир хана, 2015г. - с.47-52.
4.Умьянова С.Ж., Абуова А.Б.Метод полимеразной цепной реакции для обнаружения генетически модифицированных организмов // Материалы международной науч.-практ. конференции "Инновационное развитие пищевой, легкой промышленности и индустрии гостеприимства". - Алматы, АТУ, 2015. - с.
5.Умьянова С.Ж., Абуова А.Б., Байбатыров Т.А. Polymerase chain reaction for the detection of genetic modified organisms // Науч.-практ.журнал "Bылым ж‰не Білім" № 4 (41). - Уральск, ЗКАТУ им. Жангир хана, 2015. - с.
6.Умьянова С.Ж., Абуова А.Б., Машанова Н.С. Генномодифицированная продукция: качественное определение генетически модифицированных организмов в крупяных изделиях // Материалы республиканской научно-практической конференции студентов и магистрантов, посвященной ЭКСПО-2017 "Роль молодежи и развитии науки и инновации в 21 веке". - Уральск, ЗКАТУ.
13PAGE 15
13PAGE \* MERGEFORMAT14315
13PAGE \* MERGEFORMAT141215
Root Entry