Введение В современных условиях в связи с загрязнением экотоксикантами биосферы (воздуха, воды, почвы) и активным внедрением пищевой химии в техноло- гический процесс производство и потребление пищевых продуктов характеризуется двумя взаимно противоположными тенденциями: с одной стороны, происходит снижение качества и безопасности пи- щевых продуктов [1, 2], с другой - растет спрос со стороны потребителей на натуральную, экологиче- ски чистую и безопасную пищу [3, 4, 5]. Однако на сегодняшний день нет стандартизованных показа- телей, комплексно и интегрально характеризующих сырье как экологически чистое и высококачествен- ное. В этой связи становится актуальным поиск и разработка объективных физико-химических мето- дов исследования, позволяющих оценить пищевые продукты и сырье с точки зрения экологичности и высокого качества. В этом направлении перспек- тивным может стать использование ферментатив- ных методов. Известно, что именно ферментатив- ная активность может служить чувствительным аналитическим показателем влияния неблагоприят- ных факторов, таких как высокая влажность и тем- пература, загрязнение элементами-токсикантами и т.д., на живую клетку, в том числе семена маслич- ных культур [6]. Как отмечает ряд авторов [7, 8], ключевую роль в формировании и изменении каче- ства сельскохозяйственной продукции, в частности масличных семян, играет комплекс гидролитиче- ских ферментов, где основным компонентом вы- ступает липаза. Активность и характер действия этого фермента тесно коррелирует со стандартизо- ванными показателями качества семян, такими как кислотное число, влажность, загрязнение тяжелыми металлами и микотоксинами [9, 10, 11, 12]. При этом влияние одних факторов, таких как избыточ- ная влажность, содержание сорной и масличной примеси, приводит к изменению активности фер- мента [13], а активность самого фермента тесно коррелирует с изменением кислотного числа - од- ного из важнейших нормативных показателей се- мян - и уровнем контаминации токсичными эле- ментами [14, 15]. С другой стороны, масличные культуры, в том числе подсолнечник, являются распространенными и возделываемыми в нашей стране, играющими важную роль как в мировой, так и в национальной экономике [8]. В Европе со- средоточено более 70 % площадей, на которых воз- делывается подсолнечник, при этом на долю Рос- сии приходится более 57 % мирового производства семян и 69 % подсолнечного масла. При этом ос- новной тенденцией в международной торговле ста- новится переход от продажи растительного масла к продаже семян, на которые значительно возрос спрос на мировом рынке [16]. Важным фактором в этих условиях становится контроль качества и без- опасности семян. Применение в экологическом мониторинге и контроле методик определения из- менения активности в качестве маркера загрязне- ний уже нашло широкое применение, в ряде об- ластей исследования [17]. Исходя из указанного, целью нашего исследования явилось установление зависимости между показателями активности липаз и степенью экологической чистоты и качества се- мян подсолнечника. Объекты и методы исследований В период с 2013 по 2015 годы в соответствии с требованиями ГОСТ 13586.3-83 «Зерно. Правила приемки и методы отбора проб» [18] было отобра- но 42 пробы семян подсолнечника, в том числе сортовые семена Орешек, СПК, 60-Юбилейный, Лакомка, Пионер из коллекции Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур имени В.С. Пустовойта - 20 проб, завод- ские смеси семян - 8 проб, с реперных точек Агро- химцентра Республики Адыгея - 8 проб, а также подсолнечник, выращенный на территории Ботани- ческого сада АГУ на почве, пригодной для посадки однолетних масличных культур без применения химической обработки для борьбы с сорняками, вредителями, а также без внесения синтетических удобрений - 6 проб. Пробы исследовали на соот- ветствие ТР ТС 015/2011 «О безопасности зерна» [19]. Цвет и запах определяли по ГОСТ 27988-88, влажность - по ГОСТ 10856-96, сорную и маслич- ную примесь - по ГОСТ 10854-88, зараженность вредителями - по ГОСТ 12044-93, микотоксины - по ГОСТ 30711-2001, пестициды - согласно МУК 1112-73, кислотное число в семенах - по ГОСТ 10858-77, содержание кадмия и свинца соглас- но МУК 4.1.986-00, ртути - по МУК 4.1.1472-2003, мышьяка - по ГОСТ Р 51766-2001. В семенах, по физико-химическим показателям соответствующих критериям качества и безопасности, определяли активность кислой и щелочной липаз титриметрическим методом по Ермакову [20]. Исследования проводились на двух видах бу- ферных растворов (щелочной фосфатный буфер с рН 8 и кислотный ацетатный буфер с рН 4,7). К измельченным пробам добавляли буферный рас- твор и подсолнечное масло в качестве субстрата. Далее растертую массу в закрытых колбах ставили в шейкер-инкубатор при температуре 30 С на 2 ч, затем добавляли спирто-эфирную смесь и титрова- ли 0,2 М спиртовым раствором КОН в присутствии фенолфталеина. Контрольную пробу, учитываю- щую фоновое содержание жирных кислот в семе- нах, готовили так же, но титровали без инкубиро- вания в термостате. Погрешность титриметриче- ского метода 0,1÷0,2 %. Результаты и их обсуждение Физико-химические исследования семян под- солнечника показали их неоднородность по критериям качества и безопасности. На основе анализа полученных результатов пробы были поделены на 4 группы: высококачественные (ВКСП), экологически чистые (ЭЧСП), качественные (КСП) и некаче- ственные семена подсолнечника (НКСП). К группе ВКСП отнесены семена подсолнечни- ка (n = 14), отвечавшие следующим критериям: влажность не менее 6,5 и не более 8 %, кислотное число не более 0,8 мг КОН, что соответствует классу «Высший сорт», сорная и масличная примеси не более 1,5 и 3,5 % соответственно, отсутствие пе- стицидов, радионуклидов, микотоксинов, а уровень контаминации тяжелыми металлами не превышает 0,25 ПДК по каждому элементу. В группу ЭЧСП (n = 5) включены пробы подсолнечника с такими же показателями качества и безопасности, но вы- ращенные на экологически чистой территории бо- танического сада АГУ. Фактические показатели проб (n = 19), включенных в указанные группы се- мян, представлены в табл. 1. Таблица 1 Физико-химические показатели исследуемых семян Группы /число проб ВКСП /14 ЭЧСП /5 КСПкч /10 КСПтм /6 Показатели влажность, % 7,0±0,3 6,9±0,1 7,8±1,2 7,2±0,5 КЧ, мг КOH 0,5±0,2 0,3±0,1 1,7±0,5 0,5±0,3 сорная примесь, % 0,8±0,2 0,5±0,3 1,8±0,3 1,5±0,2 масличная примесь, % 2,4±0,5 2,1±0,2 5,4±0,4 3,1±0,3 Pb, мг/кг 0,18±0,02 н/о 0,17±0,03 0,21±0,01 Cd, мг/кг 0,02±0,01 0,02±0,01 0,024±0,01 0,07±0,01 As, мг/кг 0,054±0,01 0,05±0,007 0,06±0,003 0,05±0,02 Hg, мг/кг н/о н/о н/о 0,002±0,001 ГХЦГ, мг/кг н/о н/о н/о н/о ДДТ, мг/кг н/о н/о н/о н/о афлатоксин В1, мг/кг н/о н/о н/о н/о Cs-137, Бк/кг н/о н/о н/о н/о Sr-90, Бк/кг н/о н/о н/о н/о В группу КСП (n = 16) включены пробы семян подсолнечника, показатели качества и безопасности которых не превышают нормативные значения, но с дополнительными ограничениями по кислотному числу (КСПкч): от 0,8 до 5,0 мг КОН, и по содержа- нию тяжелых металлов (КСПтм): от 0,5 до 1 ПДК. Дополнительные ограничения обусловлены экспе- риментальными данными ряда авторов, в том числе и нашими исследованиями, показывающими наибольшую корреляционную зависимость активно- сти липаз от изменения кислотного числа [9] и уров- ня контаминации тяжелыми металлами [15]. В четвертую группу НКСП включены пробы (n = 7), которые хотя бы по одному показателю не соответствовали требованиям НД, т.е оказались некачественными. Следует отметить, что несоот- ветствие было связано преимущественно с показа- телями качества, но не безопасности. Так, в двух пробах выявлено превышение по влажности, в трех - по кислотному числу, в двух - по количеству сорной и масличной примесей. В эту группу вошли в основном (71,4 %) заводские смеси семян. В семенах, прошедших предварительные испы- тания на соответствие критериям качества, опреде- ляли активность кислой и щелочной липаз и оцени- вали следующие факторы: средний уровень актив- ности фермента в группе, достоверность различий в активности фермента между группами, близость значений активности фермента и колебания показа- телей внутри отдельной группы. Как видно из данных, представленных на рис. 1, наибольшие показатели активности кислой липазы выявляются в экологически чистых и высококаче- ственных семенах подсолнечника и превышают средние показатели в подгруппах КСПкч в 1,7 и 1,6 раза и КСПтм - в 1,9 и 2 раза. В семенах, в которых изначально высокие показа- тели кислотного числа - на уровне верхних пределов ПДК - активность липазы невысока. Наибольшее снижение активности фермента наблюдается в про- бах, контаминированных токсичными элементами в концентрациях выше 0,5 ПДК, особенно при сов- местном присутствии в пробе. В группах ВКСП и ЭЧСП выявляются близкие значения активности фермента (различия между максимальными и мини- мальными значениями активности фермента не более 15,3 и 5,5 % соответственно), а в подгруппах КСПкч и КСПтм наблюдаются существенные колебания пока- зателей активности фермента (различия между мак- симальными и минимальными значениями активно- сти фермента более 23,7 и 25,6 % соответственно). Установлено, что активность кислой липазы досто- верно (р < 0,05) и информативно отражает степень экологической чистоты и изменения качества семян. Примечание. *р < 0,05 достоверность различий с ВКСП и ЭЧСП Рис. 1. Активность кислой липазы семян подсолнечника в группах Данные, представленные на рис. 2, показывают, что достоверных различий в активности щелочной липазы у разных по уровню качества и безопас- ности групп семян подсолнечника не выявлено. Примечание. *р < 0,05 достоверность различий с ВКСП и ЭЧСП Рис. 2. Активность щелочной липазы семян подсолнечника в группах Внутри группы наблюдаются более выражен- ные различия между максимальными и минималь- ными значениями активности щелочной липазы. Так, в группе ВКСП эти различия составили 19,0 %, в ЭЧСП - 20,0 %, в КСПкч - 39,5 % и КСПтм - 41,9 %. Результаты показывают, что ще- лочная липаза менее информативна в отношении установления уровня качества и степени экологи- ческой чистоты семян, чем кислая липаза. Выводы Достоверные различия в активности кислой липазы у разных по уровню качества и безопас- ности групп семян показывают, что активность фермента, наряду с нормативными физико- химическими показателями, может выступить интегральным показателем экологической чисто- ты и высокого качества семян подсолнечника. Полученные данные могут служить основой для разработки стандартизованного показателя без- опасности сырья, что является перспективным направлением в получении продуктов, отвечаю- щих понятиям экологической чистоты и качества для здорового питания.