Био- и нанотехнологии в производстве пищевых продуктов и особенности их санитарно- эпидемиологической экспертизы.

В документе «Основы государственной политики в области здорового питания населения РФ на период до 2020 года», утвержденном распоряжением Правительства РФ № 1873н от 25.10.2010 г., подчеркивается важность опережающего развития отечественных био- и нанотехнологий производства пищевой продукции и пищевых ингредиентов для использования их в составе продуктов и БАД. Для этого уже имеется необходимая научная база, поддержка государственных структур и бизнеса. Регулярно проводятся широкомасштабные международные научные форумы по био- и нанотехнологиям получения пищевых продуктов, расширяются их производства и реализация в питании населения.

Внедрение био- и нанотехнологий повышает эффективность пищевых производств, увеличивает объемы производства пищевых продуктов, изменяет в лучшую сторону функциональные и технологические свойства сырья, позволяет создавать новую продукцию для питания здорового и больного человека.

Многие биотехнологические процессы в пищевом производстве связаны с использованием таких компонентов, как живые микроорганизмы; продукты метаболизма микроорганизмов (ферменты, витамины, белок, аминокислоты, антибио­тики, бактериоцины, органические кислоты и др.); микробная биомасса (дрожжи, бактерии, микромицеты, базидиомицеты и др.). Первые могут использоваться для производства некоторых пищевых продуктов, напитков (кисломолочных, хлеба, пива, вина и др.); вторые — для интенсификации технологических процессов переработки сырья, повышения сохранности пищевых продуктов, их пищевой ценности; третьи — для получения заквасок, а также белково-аминокислотных обогатителей, преимущественно кормовых.

Важное направление биотехнологии — использование ферментативного гидролиза для получения легко усвояемых пищевых продуктов растительного и животного происхождения, например, гидролиз зернового сырья, сопровождающийся деструкцией пищевых волокон с образованием растворимых сахаров, гидролиз полисахаридов бурых водорослей, гидролиз соединительной ткани мяса. Биотехно­логические ферментативные (с использованием микроорганизмов-продуцентов) способы применяются для получения различных сахарозаменителей.

Ферментативный гидролиз белка молока чрезвычайно актуален для людей с пищевой непереносимостью и для создания на основе гидролизатов молочных белков продуктов детского и диетического лечебного питания.

Биотехнологии необходимы и для комплексной переработки сырья и пищевых отходов (извлечения ценных компонентов и снижения риска загрязнения окружающей среды).

Благодаря биотехнологиям производят гелеобразующие добавки; осуществляют культивирование грибов в искусственных условиях с повышенным синтезом в них витаминов, ферментов и других веществ; получают биомассу ми- целиальных грибов, содержащую до 40 % белка по сумме аминокислот.

Трудно переоценить значение биотехнологий для совершенствования методов анализа содержания пищевых веществ, контаминантов химического и микробиологического происхождения и самих микроорганизмов в пищевой про­дукции.

В качестве примера можно сослаться на разработку биосенсоров в современном электрохимическом анализе, что значительно расширяет границы его применения как для качественного, так и для количественного определения (особенно в области низких содержаний) контролируемых параметров в области пищевой химии. Помощь в определении контаминантов пищевых продуктов могут оказать имму- ноферментный метод анализа (например, для определения антибиотиков), иммунохимическое определение микотоксинов (охратоксина А, афлатоксина В_; и др.), иммунохро матографическое определение энтеротоксина A St. aureus.

Важнейшим направлением применения биотехнологий является генно-инженерная модификация растительного сырья и микроорганизмов. Это достигается введением в геном растения или микроорганизма гена, кодирующего те или иные новые свойства генетически модифицированного организма (ГМО) или микроорганизма (ГММ).

Так, в результате трансгенной модификации растений они могут стать устойчивыми к заморозкам, засухе, гербицидам, грибкам, вирусам, вредителям; удлиняются сроки хранения, повышается качество продукции, ее пищевая и биологическая ценность.

Генно-инженерная модификация может улучшить вкусовые свойства пищевых продуктов, избавить их от аллергенов, увеличить синтез важных пищевых веществ, дефицитных в продукте (например, рис с повышенным содержанием бета-каротина, соя — олеиновой мононенасыщенной жирной кислоты, картофель — аминокислоты лизина и др.).

Благодаря современной генной инженерии можно получить высокоактивные штаммы микроорганизмов — продуцентов биологически активных веществ.

Определение ГМО в продуктах растительного происхождения проводится с использованием полимеразной цепной реакции (ПЦР).

Методика на основе ПЦР-анализа состоит из 3 основных этапов: подготовки проб (выделения ДНК), амплификации (собственно ПЦР) и детекции продуктов реакции. Применяются скрининговые методы, направленные на выявление регуляторных последовательностей и маркерных генов, методы идентификации рекомбинантной ДНК, количественного ее определения, методы определения ГМО растительного происхождения с применением биологиче­ских микрочипов и др. в соответствии с ГОСТ Р 52173-2003 «Сырье и продукты пищевые. Метод идентификации генетически модифицированных источников растительного происхождения» и ГОСТ Р 52174-2003 «Биологическая безопасность. Сырье и продукты пищевые. Метод иден­тификации генетически модифицированных источников (ГМИ) растительного происхождения с применением биологического микрочипа».

Необходимые лабораторные исследования ГМО осуществляются в соответствии с МУ 2.3.2.2306-07 «Медико-биологическая оценка безопасности генно-инженерно-модифицированных организмов растительного происхождения», МУ 2.3.2.1917-04 «Порядок и организация контроля за пищевой продукцией, полученной из или с использованием сырья растительного происхождения, имеющего генетиче­ски модифицированные аналоги», МУК 4.2.2008-05 «Метод идентификации генно-инженерно-модифицированных организмов (ГМО) растительного происхождения с применением ферментного анализа на биологическом микрочипе».

Идентификация в образце ДНК культуры, имеющей генетически модифицированные аналоги, проводится в соответствии с МУК 4.2.1902-04 «Определение генетически модифицированных источников (ГМИ) растительного происхождения методом полимеразной цепной реакции» и МУК 4.2.2304-07 «Методы идентификации и количественного определения генно-инженерно-модифицированных организмов».

Идентификация конкретного трансформационного события (присутствие в геноме ГМО конкретной конструкции и локализации) осуществляется также в соответствии с МУК 4.2.1902-04, МУК 4.2.2304-07.

Количественное определение содержания ГМО для подтверждения необходимости вынесения на этикетку соответствующей информации проводится по МУК 4.2.1913-04 «Методы количественного определения генетически моди­фицированных источников (ГМИ) растительного происхождения в продуктах питания».

Микробиологическая и молекулярно-генетическая оценка пищевой продукции, полученной с использованием генетически модифицированных микроорганизмов, изложена в МУ 2.3.2.1830-04 «Микробиологическая и молекулярно-генетическая оценка пищевой продукции, полученной с использованием генетически модифицированных микроорганизмов», а определение генетически модифициро­ванных микроорганизмов и микроорганизмов, имеющих генетически модифицированные аналоги, в пищевых продуктах осуществляется методами ПЦР в реальном времени и ПЦР с электрофоретической детекцией в соответствии с МУК 4.2.2305-07 «Определение генетически модифицированных микроорганизмов и микроорганизмов, имеющих генетически модифицированные аналоги, в пищевых продуктах методом ПЦР в реальном времени и ПЦР с электрофоретической детекцией».

Важнейшая задача, которая встает перед экспертами — оценить наличие или отсутствие негативного влияния ГМО (ГММ) на организм человека, что является определяющим при осуществлении предрегистрационной экспертизы.

Предрегистрационные исследования ГМО включают генетическую, технологическую и медико-биологическую оценку. Осуществление последней наиболее актуально для специалистов по гигиене питания.

Медико-биологическая предрегистрационная оценка пищевых продуктов из/с ГМО включает прежде всего установление композиционной эквивалентности с традиционными аналогами (по содержанию пищевых веществ, специфических компонентов, биологически активных веществ (БАВ), контаминантов — природных, антропогенных, а также протеомных карт).

Кроме того, проводятся исследования хронической токсичности ГМО в течение 9 месяцев (по интегральным, гематологическим, морфологическим, биохимическим показателям — активности ферментов I и II фазы биотрансформации ксенобиотиков, ферментов системы антиоксидантной защиты и содержанию продуктов лерекисного окисления, а также определению чувствительных биомаркеров — продуктов свободнорадикальной модификации ДНК-8-гидрокси 2 дезоксигуанозин) и специфические исследования (по определению аллергенных свойств, влиянию на иммунный статус, оценке потенциальной генотоксичности ГМО на основе использования двухуровневого подхода в эксперименте in vivo методом хромосомных аббераций и методом ДНК- комет).

Предрегистрационная экспертиза устанавливает соответствие ГМО гигиеническим, санитарно-эпидемиологическим требованиям, требованиям безопасности и возможность (отказ) выдачи свидетельства о госрегистрации.

В ходе осуществления госсанэпиднадзора за изготавливаемой или реализуемой пищевой продукцией задачей санэпидэкспертизы при подозрении на наличие ГМО (ГММ) является установление их отсутствия или присутствия; идентификация ГМО (ГММ): разрешены для пищевых целей; не прошли систему регистрации; запрещены для пищевых целей; в случае разрешения для целей питания необходимо их количественное определение для установления, подлежит ли продукт маркировке (содержание ГМО более 0,9 %) или не подлежит (содержание 0,9 % и менее).

Маркировка и этикетирование наличия ГМО (ГММ) в пищевых продуктах осуществляется в соответствии с ГОСТ Р 51074-03, СанПиН 2227-07 (доп. № 5 к Сан- ПиН 2.3.2.1078-01) и СП 2.3.2.1014-01, а с июля 2013 г. в соответствии с ТР ТС 022/2011 «Пищевые продукты в части маркировки».

Современным инновационным направлением являются технологии производства наноматериалов. В соответствии с ГОСТ Р 54622-2011/ISO/TS 27687 «Нанотехнологии. Термины и определения нанообъектов» наноматериалы состоят из высокодисперстных частиц или дискретных объектов, размеры которых равны или меньше 100 нм, хотя бы в одном измерении, а структура может быть одномерной (на­нопласты, нанопластины), двухмерной(нановолокна, нанотрубки) или трехмерной (наносферы или наночастицы). Нанотехнологии изготовления наноматериалов все шире используются в различных сферах, в т. ч. для создания новых пищевых продуктов, БАД и материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, которые обладают ценными свойствами и оправданы с гигиенических и санитарно-эпиде- миологических позиций. Так, благодаря нанотехнологиям в пищевых продуктах и БАД используются биомикроэлементы в виде наночастиц, в т. ч. в комплексе с органическими соединениями. Это повышает их усвоение организмом (за счет увеличения биодоступности, растворимости, лучшего проникновения через барьеры слизистых оболочек, более эффективного всасывания). Некоторые из них обладают антимикробной активностью, улучшают текстуру и вкус продукта.

Упаковочные материалы, полученные нанотехнологическим путем, могут приобретать биоразлагающие свойства.

Нанотехнологии важны для совершенствования методов определения контаминантов и микроорганизмов в пищевых продуктах, а также ряда пищевых веществ и ферментов (использование безреагентных нанобиосенсоров).

Порядок и методы отбора проб, выявления и определения содержания наночастиц и наноматериалов в составе сельскохозяйственной, пищевой продукции, упаковочных материалах, растениях, рыбах и других водных объектах приведены в МР 1.2.2640-10 «Методы отбора проб, выявления и определения содержания наночастиц и наноматериалов в составе сельскохозяйственной пищевой продукции и упаковочных материалов», МР 1.2.2641-10 «Определение приоритетных видов наноматериалов в объектах окружающей среды, пищевых продуктах и живых организмах», МР 1.2.2639-10 «Использование методов количественного определения наноматериалов на предприятиях наноиндустрии и в контролирующих организациях», МУ 1.2.2742-10 «Порядок отбора проб для выявления и идентификации нэноматериалов в растениях», МУ 1.2.2743-10 «Порядок отбора проб для выявления и идентификации наноматериалов в водных объектах», МУ 1.2.2744-10 «Порядок отбора проб для выявления, идентификации и характеристики действия наноматериалов в рыбах».

Гигиенические нормативы содержания приоритетных наноматериалов в объектах окружающей среды изложены в ГН 1.2.2633-10.

Оценка безопасности наноматериалов не менее важна, чем ГМО. Она обязательна при предрегистрационной экспертизе. При этом вначале необходимо ознакомление со сведениями о наноматериале: химический состав, молекулярная, кристаллическая структура, физическое состояние, форма, размеры частиц, площадь поверхности, плотность частиц, растворимость в воде и биологически активных жидкостях, пористость, поверхностный заряд, химическая активность поверхности и др.

На основании характеристик наноматериала прогнозируется степень их опасности для организма путем математического моделирования. Затем с учетом степени опасности наноматериалов принимается решение о проведении токси- колого-гигиенической и медико-биологической оценки безопасности наноматериалов, которые осуществляются в соответствии с МУ 1.2.2520-09 «Токсиколого-гигиеническая оценка безопасности наноматериалов», МУ 1.2.2635-10 «Медико-биологическая оценка безопасности наномзтериалов», МУ 1.2.2869-11 «Порядок оценки токсикологического действия наноматериалов на лабораторных животных», МУ 1.2.2965-11 «Порядок медико-биологической оценки действия наноматериалов на лабораторных животных по морфологическим признакам и метаболическим параметрам», МР 1.2.0052-11 «Оценка воздействия наноматериалов на функцию иммунитета», МР 1.2.0053-11 «Оценка воздействия наноматериалов на протеомный профиль и биосинтетические процессы в тестах на лабораторных жи­вотных».

Как правило, рекомендуется многоуровневая оценка опасности для здоровья человека наноматериалов в соответствии с ГОСТ Р 54617.2-2011 «Менеджмент риска в наноиндустрии». Вначале проводятся исследования общей токсичности наноматериалов в острых опытах на животных (I уровень), что в определенной мере позволяет решать вопрос о его дальнейшем использовании или о доработке для снижения токсичности.

Затем планируются специальные исследования конкретных механизмов действия наноматериалов (II уровень). В хронических опытах на животных определяют интегральные, биохимические, гематологические, морфологические показатели, устанавливают аллергенный, эмбриотоксический и некоторые другие эффекты. Рекомендуются также исследования на клеточном и внутриклеточном уровне, изучение взаимодействий между наноматериалами и клетками.

Если на II уровне не выявлены негативные результаты по токсичности, то на III и IV уровнях определяются отдаленные последствия токсичности, нейро-, иммунотоксичность, репродуктивная эмбриональная токсичность, аллергенность, эндокринные и другие нарушения в исследованиях на животных, но с уменьшенным их количеством.

В настоящее время для оценки токсичности наноматериалов рекомендуется использовать методы испытаний как in vivo (в естественных условиях), так и in vitro (в лабораторных условиях). При этом предпочтение отдается утвержденным методам испытаний на токсичность без использования животных, так как эти методы не столь длительны и дороги. Испытания на животных необходимы в основном для под­тверждения положительных результатов предшествующих исследований в соответствии с ГОСТ Р 54617.2-2011.

Особенности проведения санитарно-эпидемиологиче­ской экспертизы пищевой продукции, полученной с использованием нанотехнологий и наноматериалов в ходе госсанэпиднадзора, изложены в МУ 1.2.2636-10 «Проведение санитарно-эпидемиологической экспертизы продукции, полученной с использованием нанотехнологий и наноматериалов». При проведении санэпидэкспертизы пищевых продуктов предусматривается выявление, идентификация в них наночастиц, наноматериалов и установление их соответствия характеристикам, заявленным производителем, определение органолептических, санитарно-химических, санитарно-микробиологических и радиологических показателей таких продуктов, оценка безопасности (опасности) пищевой продукции, установление соответствия продукции и связанных с требованиями к ней процессов производства, транспортирования, хранения, реализации, утилизации законодательству РФ или международному договору, действующим нормативным документам.