УДК 663.03:664.6
DOI: 10.15587/1729-4061.2021.246546
Визначення харчової безпечності плазмохімічно активованої води і хліба на її основі
С. Ю. Миколенко, О. А. Півоваров, В. Г. Єфімов, Н. А. Сова, Д. О. Тимчак Обробка води контактною нерівноважною низькотемпературною плаз- мою води відноситься до інноваційних методів обробки харчової сировини, що потребує визначення рівня безпечності її застосування задля задоволення ви- мог нешкідливості харчових продуктів для людини. Піддослідні тварини було поділено на чотири тест-групи з двома різними базовими раціонами. Тестова- ними речовинами були питна магістральна вода (контрольна група) і плазмо- хімічно активована вода (дослідна група); пшеничний хліб (контрольна група) і пшеничний хліб, виготовлений з використанням плазмохімічно активованої во- ди (дослідна група).
Встановлено, що суттєвої різниці між контрольними і дослідними група- ми тварин за масою тіла та її зміною протягом 90 днів введення тестованих речовин до складу раціону харчування не відбувалось. Кількість спожитої води і корму була прямопропорційна зміні маси тварин відповідних раціонів.
Гематологічний і біохімічний аналіз крові піддослідних щурів не засвідчив токсичної чи алергенної дії досліджених кормових чинників на їх організм. При цьому підтверджено підвищення кількості еритроцитів у крові та активацію фагоцитарної активності дослідних груп тварин. Це підтверджує позитивний вплив плазмохімічно активованої води і пшеничного хліба, виготовленого з її використанням, на метаболічні процеси в організмі тварин.
Макроморфологічні параметри тіла тварин і результати гістологічних досліджень шлунку, печінки, нирок і стегнової кістки як потенційних органів- мішений продемострували відсутність дистрофічно-дегенеративних змін у вказаних органах. Комплексне дослідження харчової безпечності плазмохімічно активованої води і пшеничного хліба, виготовленого з її використанням, дово- дить можливість застосування такого інноваційного методу обробки води у харчовому виробництві.
Ключові слова: плазмохімічно активована вода, харчова безпечність, пше- ничний хліб, субхронічна токсичність.
1. Вступ
Забезпечення населення безпечною харчовою продукцією, що не викликає гострих харчових отруєнь, токсикоінфекцій або довгострокових негативних на- слідків для здоров’я людини, є глобальною і актуальною проблемою сучасності [1–3]. Особливістю виготовлення хліба як продукту масового споживання є за- стосування у якості основної сировини води. Якість хліба суттєво залежить від властивостей води, які можливо регулювати шляхом додаткової попередньої обробки [4–7]. Зокрема за рахунок обробки води фізико-хімічними методами
Not
a reprint
можливим є вирішення таких актуальних для хлібопекарського виробництва проблем як інтенсифікація виробничого процесу [4, 5], подовження свіжості виробів [6] екологічно безпечним способом [7]. Це дозволяє зменшувати втрати сировини і готової продукції вздовж продовольчого ланцюга, досягаючи ресур- созбережувального ефекту. Підвищений інтерес викликає використання різних видів додаткової обробки води, що дозволяє цілеспрямовано змінювати її хара- ктеристики в залежності від технологічних потреб [8, 9]. Вода та її характерис- тики суттєвим чином впливають на здоров’я людини і живих організмів. Вона виступає активатором хімічних та біологічних процесів. Своєю чергою, за до- помогою регульованих змін властивостей води можливо коректувати її дію на живі організми. Вода є необхідною складовою життєдіяльності людини і нахо- дить у організм у безпосередньому вигляді або у складі харчових продуктів.
Перед сучасною харчовою промисловістю у всьому світі постають проблеми заощадження ресурсів, підвищення ефективності виробництва на тлі волатиль- ності продовольчої безпеки внаслідок поступового зростання населення плане- ти [2, 10, 11].
Серед комбінованих фізико-хімічних методів обробки води увагу привертає використання контактної нерівноважної низькотемпературної плазми [4, 12–14].
Отримана даним способом плазмохімічно активована вода володіє високою про- никною здатністю за рахунок появи дрібнокластерної структури та вираженими антисептичними властивостями завдяки наявності пероксидних і надперекисних сполук у своєму складі [4]. Такий метод обробки води також належить до екологі- чно безпечних [15–17]. Виключаючи використання антимікробних речовин, обро- бка контактною нерівноважною плазмою призводить до інактивації умовно- патогенних мікроорганізмів у воді за рахунок одночасної дії електричних розря- дів, ультрафіолетового опромінювання, озонування [15]. При цьому антисептичні властивості обробленої води забезпечуються пероксидними і надперекисними сполуками, сформованими внаслідок дії плазми на воду [16]. Зокрема, магістраль- на вода, оброблена контактною нерівноважною плазмою, чинить антимікробний ефект на такі умовно патогенні мікроорганізми, як Staphylococcus aureus, Escherichia coli, що здатні викликати харчові отруєння [16].
Зважаючи на властивості плазмохімічно активованої води, актуальними є дослідження щодо вивчення можливості її використання в якості питної для задоволення потреб людини. Крім того, виникає необхідність вивчення можли- вості її використання в харчовій промисловості для виготовлення різноманіт- них продуктів. Проте, можливості використання плазмохімічно активованої во- ди обмежуються відсутністю комплексних даних щодо її безпечності.
2. Аналіз літературних даних та постановка проблеми
В роботах [5, 6] наведено результати використання плазмохімічно активо- ваної води для інтенсифікації накопичення біомаси хлібопекарських дріжджів у виробництві хлібобулочних виробів із пшеничного борошна та диспергованої зернової маси зерна пшениці. Доведено ефективність введення у технологічний процес обробленої води, що сприяє скороченню виробничого процесу на 20–
30 %, підвищенню якості готової продукції на 5–21 %, подовженню терміну
For reading
only
зберігання пшеничного хліба 1,5–2 рази. Але невирішеною лишилася оцінка нешкідливості плазмохімічно активованої води, як основної сировини для ви- робництва хлібобулочних виробів. Необхідність оцінки безпечності такої води зумовлена тим, що обробка контактною нерівноважною плазмою відноситься до нетрадиційних методів підготовки сировини. Варіантом подолання і рішення відповідної проблеми може бути цикл наукових досліджень із залученням ла- бораторних щурів.
В роботі [18] досліджено вплив плазмохімічно активованої води на функ- ціональний стан Riccia fluitans, Lémna mínor L., Paramecium сaudatum, Artemia salina і Cyprinus carpio. Підтверджено, що використання плазмохімічно активо- ваної води з концентрацією пероксидних сполук у кількості 500 мг/л сприяло зростанню кількості життєздатного зоопланктону на 60–70 % у порівнянні з ви- користанням магістральної води без попередньої обробки [18]. Зокрема, інтен- сивність розвитку кореневої системи фітопланктону зростала на 7–12 і 28–39 % порівняно із контрольною групою у випадку використання води, підданої дії плазми 10 і 30 хв. відповідно [18]. Введення до раціону лускатого коропа арте- мій, ряски і річчії, попередньо культивованих у плазмохімічно активованій во- ді, призводило до прискорення росту цих риб [19, 20]. Автори [21] підтвердили ефективність впливу плазмохімічно обробленої води на окремі бактерії в план- ктонному стані, що корелюється з даними роботи [18]. Однак за рахунок того, що застосовувалась холодна плазма атмосферного тиску, в механізмі інактива- ції окрім Н2О2 були присутні і активні компоненти NO2 та NO .3 Це не дозво- ляє відносити такий метод обробки води до екологічно чистих. Біологічну ак- тивність плазмохімічно активованої води було протестовано на бактеріях у планктонній та біоплівковій формах [22]. В такій воді також були виявлені ак- тивні компоненти – пероксид водню та азотні сполуки. Такі сполуки швидко пригнічували грампозитивні бактерії. Проте було показано, що плазмохімічно активована не була ефективною щодо бактеріальних біоплівок.
В роботі [14] наведено результати застосування плазмохімічно активованої води, для різноманітних біологічних та медичних об’єктів. Таку воду тестували у якості протипухлинного, протиметастатичного, протимікробного, регенерати- вного засобу, у тому числі для згортання крові та навіть як засобу для лікування зубів. Однак було наголошено про необхідність пошуку перспективах рішень у прикладних біомедичних застосуваннях плазмохімічно активованої води. Перс- пективним для подальших досліджень залишається не лише з’ясування механі- змів і стабільності властивостей такої води після обробки, але й її безпечність як харчового інгредієнту [14, 23].
В роботі [12] доведено, що використання атмосферної холодної плазми для активації води є альтернативою традиційним методам її дезінфекції. Зокрема, у [24], показано, що плазмохімічно активована вода здатна виступати альтернатив- ним деінфектатом для інактивації S-білку і захисту від вірусу SARS-CoV-2, та об- ґрунтовано можливий механізм впливу на вірус. Результати досліджень [25] вка- зують на високу ефективність розкладання пестицидів і алергенів за рахунок об- робки води плазмою, а у роботі [26] плазмохімічно активовану воду використову-
Not
a reprint
вали для посилення стійкості рослин до хвороб. Завдяки мікробіоцидним власти- востям плазмохімічно активована вода привертає все більшу увагу для застосу- вання у харчовій, сільськогосподарській та біомедичній галузях. Але застосування такої води має подолати перешкоди, пов’язані з відсутністю визначення рівня її безпечності щодо складних живих організмів для оцінки впливу на організм лю- дини. Все це дозволяє стверджувати, що доцільним є проведення дослідження, присвяченого визначенню субхронічної токсичності плазмохімічно активованої води і харчових продуктів, виготовлених з її використанням.
3. Мета та задачі дослідження
Метою дослідження стала оцінка безпечності плазмохімічно активованої води та хліба пшеничного, виготовленого з застосуванням такої води, шляхом визначення цитотоксичності і загальної токсичності після тривалого субхроніч- ного їх введення лабораторним щурам. Це дасть можливість широкого викори- стання плазмохімічно активованої води для виробництва харчових продуктів за умови ресурсозбереження, підвищення ефективності та екологічності виробни- чих процесів.
Для досягнення поставленої мети були поставлені наступні завдання:
– визначити вплив плазмохімічно активованої води і хліба, виготовленого з її використанням, на споживання води і корму, зміну ваги тварин протягом дос- лідження;
– проаналізувати гематологічні і біохімічні показники крові піддослідних тварин;
– встановити макроморфологічні параметри піддослідних тварин під впли- вом досліджуваних факторів та гістологічні зміни органів-мішеней щурів після 90-денного споживання відповідних раціонів харчування.
4. Матеріали та методи досліджень
4. 1. Характеристики води, підданої дії контактної нерівноважної пла- зми, та хліба, виготовленого з її використанням
В якості досліджуваної речовини було використано питну воду міської ме- режі водопостачання м. Дніпро, що була попередньо оброблена контактною не- рівноважною низькотемпературною плазмою (КНП). Піддана дії плазми вода набуває нових властивостей (табл. 1). Під час плазмохімічної активації вода піддається впливу ультрафіолетового випромінювання, електролізу, гідравліч- ному удару, імпульсному розряду, дії атомарного кисню та водню, що відбува- ються під час однієї операції. До особливостей води, активованої під дією пла- зми, відноситься поява в ній стійкого пероксиду водню і надперекисних сполук, що підтверджено багатьма науковими роботами [15, 27–29]. Також плазмохімі- чна обробка води призводить до часткового або практично повного руйнування кластерів з утворенням додаткової кількості вільних, не зв’язаних між собою молекул води. Це призводить до підвищення реакційної і проникної здатності води [30–32]. У дослідженнях було використано питну воду, піддану дії контак- тної нерівноважної плазми протягом 30 хв. до вмісту пероксидних сполук у кі- лькості 500 мг/л, що зберігалася не більше 24 годин після обробки.
For reading
only
Таблиця 1
Характеристика води, використаної у дослідженнях Характеристика
води
Тривалість обробки води, хв.
рН води
Концентрація пероксидних
сполук, мг/л
Окисновідновний потенціал, мВ
Поверхневий натяг, 10-3
Н/м магістральна – 7,3–
7,6 – 210–260 68,2
плазмохімічно активована во-
да
30 9,9–
10,4 500 80–124 59,1
Плазмохімічно активована вода (ПАВ), отримана при інших параметрах процесу активації, відрізняється менш вираженими антисептичними та проник- ними властивостями. При цьому, слід відзначити стійкість набутих під час пла- змохімічної активації властивостей, що зберігають у випадку підготовки питної води до 7 діб. Використовувана у дослідженнях вода проходила обов’язковий контроль основних показників, що відображають ступінь її активації (рН, кон- центрація пероксидних сполук) перед введенням її у раціон тварин. Плазмохі- мічно активована вода (ПАВ) застосовувалась замість магістральної води без додаткової обробки у раціоні щурів аd libitum окремо, без змішування з іншими компонентами, чим забезпечувалась однорідність її введення.
Для отримання пшеничного хліба використовували воду питну без додат- кової обробки і воду, попередньо піддану дії контактної нерівноважної плазми, згідно з рекомендаціями, які наведено в роботі [6]. Для виготовлення хліба було використано: пшеничне борошно вищого сорту, дріжджі пресовані; сіль кухон- ну харчову; воду, піддану дії КНП протягом 30 хв.; магістральну воду без дода- ткової обробки для приготування контрольних зразків. Тісто готували безопар- ним способом. Після замішування, бродіння, обминання, розділення, форму- вання та остаточного вистоювання тістових заготовок, випікання проводили в лабораторній печі зі зволоженням пекарної камери при температурі 220–230 °С.
Тривалість випікання хліба формового склала 30 хв., подового – 28 хв. Для за- безпечення оптимальних структурно-механічних властивостей комбінованих кормових сумішей для тварин пшеничний хліб через 12–24 години висушували при температурі 40–60 °С і використовували у висушеному до вологості 12–
14 % вигляді. Рівномірність розподілення хліба пшеничного у раціоні щурів контролювали щоденно.
4. 2. Особливості введення і фактичні дози тестованих речовин у раці- он тварин
Воду, піддану дії контактної нерівноважної плазми, або хліб, виготовлений з її використанням, вводили перорально. Тестовані харчові складові включали у раціон тварин замість води питної та хліба пшеничного, виготовленого за тра- диційною технологією, відповідно (табл. 2). Тестований харчовий інгредієнт (плазмохімічно активовану воду) або харчовий продукт (хліб, виготовлений з
Not
a reprint
використанням плазмохімічно активованої води) вводили у раціон тварин що- денно протягом 90 днів.
Через комплексність експерименту було сформовано дві контрольні групи та дві дослідні. Перша група тварин – контрольна група 1 «Вода» – споживала пов- ноцінний раціон їжі та вживала воду магістральну без будь-якої обробки. Друга група тварин – дослідна група 1 «Плазмохімічно активована вода» – споживала повноцінний раціон їжі та вживала воду магістральну, піддану дії контактної нері- вноважної плазми до концентрації пероксидних сполук 500 мг/л. Третя група тва- рин – контрольна група 2 «Хліб» – споживала раціон, у якому вуглеводовмісні корми – хліб житній, овес і крупа пшенична – були замінені на хліб пшеничний та вживала воду магістральну без обробки. Четверна група тварин – дослідна група 2
«Хліб, виготовлений з використанням плазмохімічно активованої води» – спожи- вала схожий до попередньої групи раціон, але він включав хліб пшеничний, виго- товлений з використанням плазмохімічно активованої води.
Таблиця 2
Раціони тварин під час дослідження Назва компоненту
Вміст в рецептурі, % для групи тварин
«Вода» «ПАВ» «Хліб» «Хліб на основі ПАВ»
Хліб пшеничний – – 65,2 –
Хліб пшеничний на основі ПАВ – – – 65,2
Зерно вівса 23,0 23,0 – –
Хліб житній 21,2 21,2 – –
Зерно пшениці 21,0 21,0 – –
Соковиті корма (буряк, морква) 18,0 18,0 18,0 18,0
Сухе молоко 4,4 4,4 4,4 4,4
М’ясо-кісткове борошно 11,0 11,0 11,0 11,0
Дріжджі кормові 0,7 0,7 0,7 0,7
Сіль кам’яна 0,7 0,7 0,7 0,7
При тестуванні плазмохімічно активованої води протягом 90 днів дослі- дження фактична доза речовини становила 152–278 г/кг маси тварини на добу, еквівалентом якої виступає доза споживання води людиною 11–20 г/кг маси на добу. Для пшеничного хліба, виготовленого з використанням плазмохімічно активованої води, фактична доза становила 85–152 г/кг маси щура на добу. Ек- вівалент такої дози для людини відповідає 6–11 г/кг маси тіла на добу. Розрахо- вані фактичні дози перекривають споживання людиною води та пшеничного хліба, потрібні для підтримання нормального функціонування організму і від- повідної якості життя.
4. 3. Піддослідні тварини: характеристики і особливості утримання Для визначення токсичності за вимогами OECD Test guideline 408 викори- стовувались нелінійні щури, яких утримували у стандартних умовах віварію
For reading
only
ветеринарної клініки Дніпровського державного аграрно-економічного універ- ситету. До початку дослідження тварин утримували в експериментальних умо- вах протягом 2 тижнів для моніторингу стану їх здоров'я. Дослідження здійс- нювалось відповідно до правил гуманного відношення до тварин і вимог «Єв- ропейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для наукових та інших цілей» (Страсбург, 1985).
У експерименті були задіяні 4 піддослідні групи, які включали 80 тварин: по 20 тварин у кожній з двох дослідних і двох контрольних груп. При цьому кожна група тварин включала 10 самців і 10 самок. Вік піддослідних тварин становив 1–
1,5 місяці. Маса щурів була 91,5±10,3 г, що не перевищувало 20 % від середньої ваги тварин кожної статі. Групи тварин були сформовані шляхом рандомізації щурів за їх вагою, кожна із них була індивідуально ідентифікована.
Піддослідні щури утримувались при температурі 22±2 °C і відносної воло- гості повітря у кімнаті 55±10 %, контроль вказаних параметрів проводився що- денно. Будь-які відхилення від вказаних показників під час дослідження були незначними і не впливали в цілому на результати експерименту. Освітлення у кімнаті було штучним, при цьому тривалість світлового дня становила 12 годин. Для годування тварин застосовувались скляні ємкості, конструкція яких запобігала втратам корму під час годування. Кормові продукти і вода, що подавалась у поїлках, були доступні для тварин без обмежень протягом етапу акліматизації тварин та безпосереднього проведення експерименту. Утримання щурів здійснювали у групах по 5 щурів однієї статі у одній клітці.
Фіксація клінічних змін піддослідних тварин та їх поведінки здійснюва- лась двічі на день протягом усієї тривалості експерименту.
4. 4. Аналіз харчової безпечності тестованих речовин на основі клініч- них досліджень
Протягом дослідження щоденно фіксувались візуальні зміни стану зовніш- ніх покривів, слизових оболонок тварин, випорожнення, зміна ходи і поведінки.
Визначення маси тіла і кількості спожитого корму та води для піддослід- них тварин здійснювалось кожного тижня протягом 90 днів дослідження. При цьому окремо встановлювалась вага самців і самок.
Виведення тварин з експерименту проводилося шляхом декапітації під етерним наркозом у відповідності до етичних положень. Відбір проб крові для морфологічних досліджень проводили пробірки з ЕДТА-К3, сироватку крові отримували центрифугуванням при 3500 rpm протягом 10 хвилин. Отриману сироватку відразу заморожували за температури – 20 °С і зберігали в такому стані до моменту проведення біохімічних досліджень.
У зразках крові відразу після відбору аналізували кількість лейкоцитів, еритроцитів, тромбоцитів, еритроцитів і гематокрит, а також вміст гемоглобіну на автоматичному гематологічному аналізаторі PCE 90-Vet (High Technology, USA). Підрахунок різних лейкоцитарних форм здійснювали в мазках крові, по- фарбованих за Wright-Giemsa, використовуючи світловий мікроскоп (Olympus CH 20, Japan). В сироватці крові визначали вміст загального протеїну, альбумі- нів, глобулінів, глюкози, активність аспартатамінотрансферази (АСТ), аланіна-
Not
a reprint
мінотрасферази (АЛТ), лужної фосфатази. Аналіз було проведено на автомати- чному біохімічному аналізаторів BioChem FC-200 (High Technology, USA) з ви- користанням реагентів High Technology.
Об’єктами гістологічних досліджень було обрано шлунок, печінку, нирки, стегнову кістку. Відібрані цілі органи фіксували в 5 % охолодженому розчині формаліну (+4 °С) в холодильній камері протягом 48 годин. Подальшу фіксацію проводили при кімнатній температурі в 10 % розчині формаліну протягом 10–
14 діб. Парафінові зрізи товщиною 2-3 мкм зафарбовували гематоксиліном та еозином. Всього було виготовлено і проаналізовано понад 60 гістозрізів. Мік- рофотографування проводили з використанням мікроскопа Leica DM1000.
4. 5. Статистична обробка
Отримані дані були оцінені методом найменших квадратів для кожної групи.
Об’єктивні оцінки розбіжностей з контрольними групами були визначені статис- тично порівнянням найменших квадратів кожної дослідної групи з відповідними найменшими квадратами відповідної контрольної групи тварин. Одержані числові результати досліджень опрацьовували з використанням t-критерію Ст’юдента з визначенням ступеню вірогідності різниці (р) між показниками у щурів у контро- льних і дослідних групах. Результати середніх значень вважали статистично віро- гідними при р≤0,05 і р≤0,01 порівняно з даними контрольної групи.
5. Результати досліджень харчової безпечності плазмохімічно активо- ваної води і пшеничного хліба, виготовленого з її використанням
5. 1. Споживання води і корму, зміна ваги піддослідних тварин протя- гом дослідження
Як видно з рис. 1, на початковому етапі досліджень вага тварин різної статі як для дослідних, так і для контрольних груп відрізнялась у межах похибки і була незначною. Починаючи з четвертого тижня дослідження, відбувалось пос- тупове збільшення різниці між зростанням маси тварин чоловічої і жіночої ста- ті, що наприкінці 14 тижня сягало 13–15 %.
Споживання води, підданої дії контактної нерівноважної плазми, замість магістральної води без додаткової підготовки, суттєво не впливало на масу тва- рин незалежно від їх статевої приналежності. Проте піддослідні тварини груп із заміною вуглеводних складових на пшеничний хліб (дослід і контроль) мали дещо знижену масу. Це було пов’язано з меншою збалансованістю поживних речовин у таких раціонах (табл. 2). Однак вага як самців, так і самок щурів, які споживали хліб, виготовлений з використанням плазмохімічно активованої во- ди, фактично не відрізнялась від тварин, яким під час дослідження згодовували хліб, виготовлений за традиційною технологією.
Щури всіх дослідних і контрольних груп характеризувались поступовим збільшенням кількості спожитого корму, яка трохи зростала на 8-9 тижні екс- перименту. Слід відзначити різницю між рівнем споживання корму тваринами груп «Вода» і «Плазмохімічно активована вода» та груп «Хліб» і «Хліб, вигото- влений з використанням плазмохімічно активованої води» протягом всього пе- ріоду експерименту. У перших двох групах щури вживали більшу кількість
For reading
only
корму. Це зумовлювалося більшою збалансованістю раціону вказаних тварин порівняно із групами, раціон яких був менш збалансованим внаслідок заміни вівса, хліба житнього і пшениці на пшеничний хліб. Вказані результати дослі- джень корегуються із зміною маси тварин відповідних груп прямопропорцій- ною залежністю.
а б
Рис. 1. Зміна маси щурів (1 – чоловічої статі, контроль, 2 – чоловічої статі, дос- лід; 3 – жіночої статі, контроль, 4 – жіночої статі, дослід) у тест-групах: а –
води; б – хліба пшеничного
Споживання води піддослідними тваринами поступово зростало зі збіль- шенням тривалості життя щурів. Порівняння дослідних і контрольних груп де- монструє відсутність впливу відповідних змін раціонів тварин на кількість спожитої води. Окремо необхідно відзначити те, що при споюванні щурам во- ди, попередньо підданої дії контактної нерівноважної плазми, не спостерігалося відмінностей у вживанні такої води поряд із водою без додаткової підготовки.
Використання плазмохімічно активованої води не призводило до розвитку спраги або відмови від її споживання у щурів. Своєю чергою, це вказує на від- сутність яскравих проявів щодо її несприйняття організмом тварин та достатнє задоволення життєвих функцій такою водою.
5. 2. Гематологічні і біохімічні показники крові піддослідних тварин Кров є інтегруючою системою. При анаболічних і катаболічних процесах в організмі тварин певні зміни можуть позначатися на характеристиці гемограми і лейкограми крові. Як видно з табл. 3, при оцінці фізіологічного стану організ- му щурів за кількістю еритроцитів, гематокриту, концентрацією гемоглобіну вірогідних змін між дослідними і контрольними групами по відношенню до фі- зіологічних норм встановлено не було.
70 90 110 130 150 170 190 210 230 250
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Маса тварин, г
Тиждень 2
3 1
4
70 90 110 130 150 170 190 210 230 250
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Маса тварин, г
Тиждень 2
3 1 4
Not
a reprint
Таблиця 3
Результати гематологічного аналізу крові тварин
Показник «Вода»
«Плазмохімі- чно активова-
на вода»
«Хліб»
«Хліб, виготовлений з використанням плазмохі-
мічно активованої води»
Еритроцити, 10-
12/л 5,99±0,43 6,50±0,20 5,22±0,27 5,67±0,21 Гематокрит, % 34,6±2,40 37,8±1,05 31,0±1,28 33,1±1,17 Гемоглобін, г/л 114,2±7,78 123,8±3,42 101,8±4,43 106,8±3,26
MCV, 10-15/л 57,7±0,20 58,2±0,57 59,6±0,95 58,5±0,50 MCH, пг 19,1±0,37 19,1±0,7=17 19,6±0,30 18,9±0,31 MCHC, % 33,1±0,56 32,8±0,07 32,9±0,16 32,3±0,28 Кольоровий пока-
зник, од. 0,96 0,95 0,98 0,95
Примітка: середній обсяг еритроцита (МСV – mean corpuscular volume), сере- дній вміст гемоглобіну (МСН – mean corpuscular hemoglobin) і середня концен- трація гемоглобіну (МСНС – mean corpuscular hemoglobin concentration)
Аналіз лейкограми в експериментальних дослідженнях на тлі використан- ня кормового чинника є інформативним, оскільки однією з провідних функцій лейкоцитів являється захист організму від чужих для нього мікроорганізмів.
Результати аналізу лейкоцитарного профілю крові дослідних та контрольних тварин представлені в табл. 4.
Вірогідної різниці в кожній групі експерименту встановлено не було, за виключенням співвідношення сегментоядерних лейкоцитів та моноцитів в кро- ві дослідних щурів по відношенню до контрольних значень. Вираженої токсич- ної та алергенної дій кормового чинника на організм щурів не відбувалося. У крові були присутні сегментоядерні нейтрофіли та невелика кількість паличко- ядерних нейтрофілів. При аналізі співвідношень таких клітин крові у контроль- ній групі «Хліб» у порівнянні з іншими піддослідними тваринами була зафіксо- вана вірогідна різниця значень. При цьому у дослідних групах була відмічена тенденція до збільшення лімфоцитів в крові щурів (табл. 4).
За результатами біохімічного аналізу крові (табл. 5), показник загального білка в сироватці крові між піддослідними групами тварин мав незначні відмін- ності (в межах 5–11 %). Між контрольними і дослідними групами щурів вказа- ний показник можна вважати однаковим, що вказує на відсутність впливу дос- ліджуваного харчового компоненту/продукту на вміст загального білка. Щури, які отримували збалансований раціон і яким випоювали плазмохімічно активо- вану воду, мали однаковий рівень альбумінової фракції білка. Аналогічно одна- ковим був рівень альбумінів у щурів, основу раціону яких складав як хліб, ви- готовлений за традиційною технологією, так і з використанням води, підданої дії контактної нерівноважної плазми. Тобто фракційний склад білка сироватки крові тварин не зазнавав суттєвих змін під дією досліджуваних речовин. Ре- зультати дослідження вказують також на сталий рівень глюкози у тварин конт- рольних і дослідних груп.
For reading
only
Таблиця 4
Аналіз лейкоцитарної формули крові піддослідних тварин
Показник «Вода»
«Плазмохі- мічно акти- вована вода»
«Хліб»
«Хліб, виготовлений з використанням плазмохі-
мічно активованої води»
Лейкоцити, Г/л 7,65±1,35 9,82±1,03 10,37±1,64 9,43±0,61 Базофіли, % відсутні відсутні відсутні відсутні Еозинофіли, % 0,50±0,32 0,50±0,32 0,83±0,57 0,33±0,37 Паличкоядерні
нейтрофіли, % 2,17±0,31 2,00±0,37 3,00±0,77 1,83±0,52 Сегментоядерні
нейтрофіли, % 26,2±0,70 28,2±1,25 22,3±1,26* 24,5±1,26 Лімфоцити, % 68,2±0,60 67,5±1,18 71,3±1,96 70,5±1,18 Моноцити, % 3,00±0,37 1,83±0,31▲ 2,50±0,68 2,83±0,31
Лейкограма
Еозинофіли, Г/л 0,04±0,03 0,05±0,04 0,06±0,05 0,03±0,03 Паличкоядерні
нейтрофіли, Г/л 0,16±0,03 0,19±0,04 0,31±0,09 0,19±0,06 Сегментоядерні
нейтрофіли, Г/л 2,00±0,37 2,71±0,21 2,32±0,35 2,29±0,14 Лімфоцити, Г/л 5,25±0,94 6,67±0,79 7,42±1,28 6,67±0,50 Моноцити, Г/л 0,21±0,03 0,19±0,04 0,25±0,07 0,26±0,02
Примітка: * – різниця суттєва між паралельними експериментальними група- ми у порівнянні з іншою контрольною групою «Хліб» або «Вода» на рівні р<0,05; ▲ – різниця суттєва у порівнянні з контрольною групою «Хліб» або
«Вода» на рівні р<0,05 Таблиця 5
Біохімічний аналіз крові піддослідних тварин
Показник «Вода» «Плазмохі-
мічно акти- вована вода»
«Хліб»
«Хліб, виготовле- ний з використан- ням плазмохімічно
активованої води»
Загальний білок, г/л 74,0±3,06 72,3±4,70 68,4±0,43 65,7±2,19 Альбуміни, г/л 44,0±2,08 46,0±3,21 44,0±1,00 42,0±0,58 Глобуліни, г/л 30,0±2,52 26,3±1,76 24,3±0,88 23,7±1,76 Білковий коефіцієнт, од. 1,37±0,24 1,73±0,09 1,77±0,09 1,80±0,12 АСТ, Од/л 132,7±5,46 143,3±15,92 141,3±14,77 144,3±11,89 АЛТ, Од/л 43,0±2,52 45,0±0,58** 23,7±1,67** 30,3±2,03*
Індекс де Рітіса, од. 3,07±0,09 3,17±0,41 6,07±0,99 4,83±0,70 Лужна фосфатаза, Од/л 419,3±30,48 447,3±23,70 341,7±26,35 358,7±37,68
Глюкоза, ммоль/л 5,78±0,19 5,86±0,44 5,26±0,54 5,13±0,07
Примітка: ** – різниця суттєва між паралельними експериментальними гру- пами у порівнянні з іншою контрольною групою «Хліб» або «Вода» на рівні р<0,01; * – різниця суттєва між паралельними експериментальними групами у порівнянні з іншою контрольною групою «Хліб» або «Вода» на рівні р<0,05
Not
a reprint
Активність АСТ у тварин всіх піддослідних груп знаходилась на однако- вому рівні. Водночас з тим, активність АЛТ, локалізованої в цитоплазмі клітин печінки, була нижчою на 23–45 % для щурів, яких утримували на раціонах з пшеничним хлібом, на рівні р<0,01. Активність лужної фосфатази при вклю- ченні в раціон щурів води, підданої дії контактної нерівноважної плазми, або пшеничного хліба, виготовленого з її використанням, суттєвих змін не зазнала.
5. 3. Макроморфологічні параметри і гістологічні зміни внутрішніх органів піддослідних тварин
Як видно з табл. 6, встановлена маса щурів перед їх автопсією була дещо більшою у групах «Вода» і «Плазмохімічно активована вода». Однак встанов- лена різниця знаходилась у межах похибки вимірювань для дослідної групи 2 і перевищувала похибку на рівні р<0,05 для щурів, що входили у контрольну групу 2. Такі результати пов’язані із особливостями раціонів піддослідних тва- рин. При цьому не були зафіксовані відмінності у вазі тварин дослідних і конт- рольних груп споріднених раціонів.
Таблиця 6
Макроморфологічні параметри піддослідних тварин після автопсії
Показник «Вода»
«Плазмохі- мічно акти- вована вода»
«Хліб»
«Хліб, виготовлений з використанням плаз-
мохімічно активова- ної води»
Маса тіла перед автоп-
сією 233,9±9,1 243,9±13,5 193,9±10,8* 193,8±15,8 Легені, г 1,57±0,08 1,63±0,06 1,55±0,16 1,16±0,10▲ Легені/Маса тіла, % 0,62±0,03 0,64±0,02 0,61±0,06 0,46±0,04▲ Серце, г 1,04±0,05 0,97±0,04 0,82±0,05* 0,70±0,05 Серце/Маса тіла, % 0,41±0,02 0,38±0,02 0,32±0,02* 0,27±0,02 Печінка, г 6,65±0,26 6,66±0,50 5,73±0,29* 5,94±0,28 Печінка/Маса тіла, % 2,62±0,10 2,63±0,20 2,26±0,11* 2,34±0,11 Нирка права, г 0,90±0,02 0,97±0,07 0,83±0,05 0,71±0,07 Нирка права/Маса ті-
ла, % 0,35±0,01 0,38±0,03 0,33±0,02 0,28±0,03 Нирка ліва, г 0,89±0,02 0,97±0,07 0,83±0,05 0,71±0,07 Нирка ліва/Маса ті-
ла, % 0,35±0,01 0,38±0,03 0,33±0,02 0,28±0,03 Селезінка 0,75±0,05 0,68±0,05 0,58±0,02* 0,55±0,04 Селезінка/Маса тіла, % 0,30±0,02 0,27±0,02 0,23±0,01 0,22±0,02 Шлунок 1,85±0,22 1,89±0,07 1,90±0,25 1,64±0,10 Шлунок/Маса тіла, % 0,73±0,09 0,74±0,03 0,75±0,10 0,65±0,04
Примітка: * –різниця суттєва між паралельними експериментальними група- ми у порівнянні з іншою контрольною групою «Хліб» або «Вода» на рівні р<0,05; ▲ – різниця суттєва у порівнянні з контрольною групою «Хліб» або
«Вода» на рівні р<0,1
For reading
only
Під час автопсії визначено масу таких життєво важливих органів тварин як легені, серце, печінка, нирки, селезінка і шлунок, а також їх відношення до ма- си тіла. Як видно з табл. 6, суттєвою на рівні р<0,1 є різниця між контрольною і дослідною групами щурів за вагою і співвідношенням ваги до маси тіла легенів, що становить 25–30 % у порівнянні з контролем. У інших випадках різниця між піддослідними тваринами, що утримувались на споріднених раціонах із замі- ною води або хліба на відповідний компонент, приготування якого включало використання плазмохімічно обробленої води, була несуттєвою. Проте серце, печінка і селезінка щурів контрольної групи «Хліб» мали меншу на 14–23 % вагу порівняно з контрольною групою «Вода», що зумовлено різницею у складі раціонів тварин.
При гістологічному дослідженні виявлено, які у групі щурів, що отримува- ли воду, піддану дії контактної нерівноважної плазми, ознаки запальної реакції з боку власної пластинки слизової оболонки шлунку були відсутні. У слизовій оболонці фундального відділу шлунку як у контрольних, так і у дослідних гру- пах тварин ознак дисрегенераторних змін, пов’язаних з порушенням співвідно- шення головних і парієнтальних клітин, не виявлено. Встановлено відсутність ознак патологічних процесів та суттєвого впливу плазмохімічно активованої води та хліба, виготовленого з її використанням, на гістологічну будову шлунку щурів. Дистрофічно-дегенеративні зміни у паренхімі печінки для дослідних і контрольних груп щурів були відсутніми, а розміри гепатоцитів рівновеликі.
Вивчення морфологічної структури нирок дослідної групи тварин, що отриму- вала плазмохімічно активовану воду, і тварин, яким згодовували хліб, виготов- лений з її використанням, показало збережену мікроскопічну структуру органу без дистрофічно-дегенеративних змін нирок. Виявлені структурні характерис- тики кісток показали високу функціональну активність кісткового мозку та від- сутність ознак деградації кісткової тканини та інших компонентів кровотворно- го мікрооточення. Як у випадку прямого вживання щурами плазмохімічно ак- тивованої води, так і у випадку її використання в якості інгредієнту харчової продукції, встановлена відсутність її токсичної дії на кісткову тканину тварин.
6. Обговорення результатів оцінки харчової безпечності плазмохімічно активованої води і пшеничного хліба, виготовленого з її використанням
Аналізуючи отримані результати застосування плазмохімічно активованої води у натуральному вигляді і для виробництва хлібобулочних виробів, встано- влено, що визначальними є наступні аспекти. Зміна маси щурів при споживанні активованої води і хліба пшеничного з її використанням практично не відрізня- лась від маси щурів в період їх розвитку порівняно з контролем (рис. 1). Це вка- зує на відсутність будь-якого впливу на процеси життєдіяльності тварин, як то зміна апетиту, збільшення або зменшення ступеня засвоєння корму. Табл. 3–5 наявно демонструють відсутність суттєвих змін в гематологічних і біохімічних показниках крові піддослідних тварин. Причиною відсутності будь-яких змін, очевидно, є той факт, що плазмохімічно активована вода не провокує і не сти- мулює такі зміни, а навпаки робить їх стабільними в разі кровотворення. Її за-
