применялись строго в соответствии с установленными регламентами.

3.2 Нанотехнологии в пищевой промышленности

Великое начинается с малого. Публилий Сир

Слова с частицей «нано-» постепенно входят в нашу жизнь. Однако теперь к терминам «наночастицы» и «нанотехнологии» добавилось новое слово «нанопродукты». Перспективы использования наночастиц в пищевой промышленности весьма привлекательны.

Например, представьте торт-мороженое, забытый летом при 35°С в багажнике автомобиля. В этой ситуации упаковка сможет защитить продукт от жары, включив «нанохолодильник» [89]. Кислое молоко благодаря «наноиндикатору» станет в упаковке красным, упаковка куриной грудинки, благодаря окрашиванию в голубой цвет, покажет, что срок годности уже истёк или же нарушена герметичность. Пицца глубокой заморозки сама настраивается на различные вкусы потребителей: микроволны различной длины активизируют «нанокапсулы» так, чтобы пицца приобретала требуемый вкус и цвет, например, 400 ватт – для «гавайской», 800 ватт – для пиццы с ветчиной и грибами, 1600 ватт – для «классической».

Термин «нанотехнологии» впервые был употреблен японским физиком Норио Танигучи ещё в 1974 г. [34]. В самом широком смысле нанотехнологии включают создание и использование материалов, устройств и технических систем, функционирование которых определяется их наноструктурой – упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нм («нано» – это приставка к единицам измерения физических величин, обозначающая одну миллиардную долю, или 10-9). Наночастицы обладают комплексом физических, химических и биологических свойств, радикально отличающихся от свойств того же вещества в форме сплошных фаз или макроскопических дисперсий. Подобная специфика наноматериалов определяется законами квантовой физики. В диапазоне размеров от 10 до 1 нм происходят кардинальные изменения многих фундаментальных свойств, вызванные тем, что атомы на поверхности, вследствие ассиметричного взаимодействия, отличаются от атомов в объёме. В наночастицах действию поверхностных сил подвергается весь объём, и все атомы рассматриваются как поверхностные. В соответствии с распоряжением Правительства РФ № 1192-р от

64

7 июля 2011 г. различают четыре категории продукции наноиндустрии в части товаров и услуг.

продукция наноиндустрии категории «А» (первичная нанотехнологическая продукция) представляет собой нанокомпоненты (нанообъекты и наносистемы), в том числе используемые как сырье и полуфабрикаты для производства продукции наноиндустрии категорий «Б», «В» и «Г»;

продукция наноиндустрии категории «Б» (наносодержащая продукция) – товары, содержащие нанокомпоненты (то есть продукцию наноиндустрии категории «А»);

продукция наноиндустрии категории «В» – услуги (товары, не содержащие нанокомпоненты), при оказании которых используются нанотехнологии или нанокомпоненты (продукция наноиндустрии категории «А»);

продукция наноиндустрии категории «Г» – товары, представляющие собой специальное оборудование для нанотехнологии.

К категории «А» относится продукция наноиндустрии, отвечающая, как минимум, одному из следующих критериев:

продукция содержит составляющие компоненты, которые определяют ее функциональные свойства или потребительские характеристики и размер которых хотя бы в одном измерении находится в пределах от 1 до 100 нанометров (для продукции нанобиотехнологий верхний предел определяется размерами белков, ДНК, биологических молекул и иных органических соединений);

продукция произведена путем манипулирования отдельными атомами и молекулами, в том числе с использованием биохимических технологий геномики, протеомики и системной биологии.

Ккатегории «Б» относится продукция наноиндустрии в случае, если нанокомпоненты придают продукции новые, принципиально важные для нее функциональные (механические, физические, физико-химические и др.) свойства или обеспечивают существенное улучшение ее технико-экономических или потребительских характеристик.

Ккатегории «В» относится продукция наноиндустрии в случае, если использование нанотехнологий или нанокомпонентов обеспечивает существенное улучшение технико-экономических или потребительских характеристик оказываемых услуг (производимых товаров).

Ккатегории «Г» относится продукция наноиндустрии, отвнечающая, как минимум, одному из следующих критериев:

65

обеспечивает качество измерения или контроля характеристик нанокомпонентов, недостижимое иными методами;

обеспечивает возможность контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами, в том числе при производстве продукции наноиндустрии категорий «А», «Б» и «В» [99].

В настоящее время в мире зарегистрировано и выпускается промышленностью более 1800 наименований наноматериалов, этот список постоянно пополняется [114]. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 31 октября 2007 г. № 79 «Об утверждении Концепции токсикологических исследований, методологии оценки риска, методов идентификации и количественного определения наноматериалов» выделены следующие их основные группы:

углеродные наночастицы (фуллерены, нанотрубки, графен, углеродные нанопены);

наночастицы простых веществ (не углерода);

наночастицы бинарных соединений;

препараты наночастиц сложных веществ.

Все они характеризуются несколькими основными чертами, ставящими их вне конкуренции по сравнению с другими молекулами, находящими практическое использование в деятельности человека. Во-первых, сверхминиатюризация наноматериалов приводит к тому, что на единице площади можно разместить множество функциональных устройств, что актуально, например, для электроники или для достижения сверхплотной записи информации. Кроме того, ничтожный размер наноустройств позволяет им проникать в любые труднодоступные участки человеческого тела или макромашин, которых невозможно достичь любыми другими способами без внутреннего вмешательства. Наночастицы способны переносить на себе лекарства, программируемо доставляя их к заранее выбранной цели, например, к раковой опухоли.

Во-вторых, наноматериалы обладают большой удельной поверхностью, ускоряющей взаимодействие между ними и средой, в которую они помещены. Каталитически активные наноматериалы позволяют в миллионы раз ускорять химические или биохимические реакции. В качестве примера можно привести разложение воды на водород и кислород в присутствии наночастиц диоксида титана.

В-третьих, наноматериалы уникальны тем, что в них вещество находится в особом состоянии, при котором проявляются квантово-механические эффекты. Они имеют место при таком критическом размере, который соизмерим с так

66

называемым корреляционным радиусом того или иного физического явления (например, с длиной свободного пробега электронов, длиной когерентности в сверхпроводнике, размерами магнитного домена и т.д.). Характерной особенностью наночастиц является также отсутствие структурных дефектов. Это делает, в частности, полупроводниковые наночастицы идеальными элементами совершенных энергосберегающих лазерных и светоизлучающих элементов. А индивидуальные углеродные нанотрубки обладают прочностью, в десятки раз превышающей прочность легированной стали, при этом во много раз выигрывая у нее по своей удельной массе.

В настоящее время основными областями применения наночастиц являются:

-высокопрочные конструкционные материалы;

-микроэлектроника и оптика (микросхемы, компьютеры, оптические затворы);

-энергетика (аккумуляторы, топливные элементы, высокотемпературная сверхпроводимость);

-химическая технология,

-военное дело;

-охрана окружающей среды (наночипы, наносенсоры);

-медицина (транспорт лекарственных средств, шовные и перевязочные материалы, биосовместимые имплантанты, нанокапсулирование вакцин, высокочувствительные и недорогие системы ранней диагностики и лечения);

-парфюмерно-косметическая промышленность (в составе солнцезащитных кремов);

-сельское хозяйство (для повышения эффективности доставки средств защиты растений и удобрений);

-генная инженерия (доставка ДНК в растения);

-пищевая промышленность.

По сообщениям BCC Research, мировой объём рынка нанотехнологий составляет около 12 млрд дол. [24] и при самом минимальном росте через пять лет увеличится более чем в два раза. По оценкам отечественных специалистов, в 2015 г. объем продаж только российской нанопродукции превысит 300 млрд руб. [152].

Несмотря на то, что наиболее активно развивающимися направлениями наноиндустрии являются биология и медицина, новые технологии не прошли мимо и пищевой промышленности. По некоторым оценкам, суммарная ёмкость рынка пищевых нанотехнологий достигает 2,7 млрд евро [89]. Мировой объём продаж пищевых нанопродуктов растет, и, судя по всему, такая тенденция сохранится и в дальнейшем. Начало этого процесса было положено в 2000 г., когда американ-

67

ская компания «Kraft Foods» основала первую нанотехнологическую лабораторию и консорциум «Nanotek», охватывающий 15 университетов разных стран и национальные исследовательские лаборатории.

На самом деле, большинство пищевых продуктов содержит частицы естественного происхождения, размеры которых вписываются в наномасштаб. Обычно они рассматриваются как объекты классической коллоидной химии. Например, многие протеины представляют собой сферические глобулы размером 1–10 нм. Большинство полисахаридов и липидов – это линейные структуры, толщина которых составляет менее нескольких нанометров. Функциональные свойства многих сырьевых материалов, а также успешная переработка пищевых продуктов обусловлены наличием, модификацией и возникновением самоформирующихся наноструктур. Это волокна целлюлозы в стенках растительных клеток, кристаллические структуры в крахмале, волокнистые структуры, регулирующие плавление, формирование и текстуру желатина, мицеллы, образующиеся на границе масла и воды и отвечающие за стабильность пищевых эмульсий. Предполагается, что использование нанотехнологий должно способствовать дальнейшему повышению качества и безопасности пищевых продуктов. Анализ зарубежных и отечественных публикаций позволил выделить и сформулировать основные направления использования нанотехнологий в пищевой индустрии:

1.Удлинение сроков хранения пищевых продуктов – получение упаковочных материалов с антибактериальным действием. Так, нанопокрытие для пивных бутылок из полиэтилентерефталата (PETF) позволяет хранить их содержимое шесть и более месяцев. В настоящее время нанокомпозиционные материалы получили широкое распространение в качестве упаковок или покрытий, которые наносятся на пластиковые ёмкости в целях ограничения диффузии газа, и, как следствие, увеличения срока хранения. Современные исследования таких «чувствительных» поверхностей направлены на разработку материалов, реагирующих на бактериальное загрязнение и способных противодействовать размножению бактерий. На отечественном рынке представлены разработки в виде незагрязняющихся тканей и упаковок, позволяющих дольше сохранять исходные свойства продукции.

2.Нанофильтрация пищевых продуктов. Этот процесс занимает промежу-

точное положение между ультрафильтрацией и обратным осмосом, наномембраны способны отделять молекулы массой 200–1000 Да. Нанофильтрация используется для выделения отдельных химических веществ из растворов: ферментов из культуральной жидкости, для удаления биогенных аминов из фермен-

68

тированных и неферментированных напитков, деминерализации вин, соков, молочной сыворотки, а также для получения питьевой воды.

Нанофильтрация подходит и для выделения ценных компонентов пищи, например ксилозы – альтернативного подсластителя для кондитерских производств. Ксилоза образуется вместе с другими моносахаридами, лигносульфонатами и неорганическими веществами при гидролизе целлюлозы, и ее выделение из гидролизата сопряжено с определенными трудностями. Финские исследователи предложили делать это с помощью нанофильтрации и продемонстрировали успешность подхода на нанофильтрующих гидрофильных мембранах Desal-5 DK, Desal-5 DL (GE Osmonics, США) и NF270 (Dow Liquid Separations, США).

Оказалось, что этот способ наиболее простой и дешевый.

Нанофильтрацию часто применяют совместно с ультрафильтрацией и микрофильтрацией. Например, натуральный фиолетовый краситель из сладкого картофеля группы антоцианов успешно выделяют последовательным фильтрованием на каскаде мембран с диаметром пор 0,01–0,20 мкм, 2–10 нм и 1 нм. Аналогичные каскады предлагают применять для удаления лактозы из молока, а также бактерий и ферментов при приготовлении напитков. Если модифицировать поверхность мембраны наночастицами серебра, то можно получить бактерицидные фильтры. Исследователи из Московского государственного университета пищевых производств в экспериментах показали, что пиво можно успешно пастеризовать фильтрованием через металлокерамические мембраны с наночастицами серебра на поверхности пор. А из водно-спиртовых смесей после такой фильтрации получается водка с высокими органолептическими показателями.

3. Повышение стабильности витаминов и ароматизаторов путем заключе-

ния в нанокапсулы. Как известно, большинство витаминов и практически все ароматобразующие вещества при термической обработке или длительном хранении разрушаются или улетучиваются. Нанотехнологические приемы позволяют предотвратить распад этих компонентов, например, с помощью циклодекстринов. Их молекулы имеют полость диаметром 0,5–0,8 нм, способную вместить 6–17 молекул воды. Небольшие органические молекулы могут замещать воду в полости циклодекстрина, при этом образуются соединения включения типа «гость – хозяин», происходит так называемая супрамолекулярная инкапсуляция. Таким способом удается получать дисперсии частиц, заключенных в молекулярные полости размером менее 1 нм, причем такие ассоциаты устойчивы при нагревании вплоть до 200°С.

Пищевая добавка, спрятанная в такую полость, может вытесняться другими

69

компонентами среды, имеющими большее сродство к молекуле циклодекстрина. Этот процесс может происходить уже во рту у человека, и если циклодекстрин удерживал ароматические или вкусовые вещества, то вкус и аромат еды будут открываться в самый нужный момент. Аналогичным образом можно получить комплексы гидрофобных витаминов групп A, D, E и К, высокая усвояемость которых может быть обеспечена без употребления жиров.

На кафедре биотехнологии Московского государственного университета пищевых производств совместно с Центром «Биоинженерия» РАН и Институтом биологии Уфимского научного центра РАН успешно выполнен проект «Ферментные системы и технологии получения циклодекстринов». Исследователи получили новый галофильный штамм бактерии Paenibacillus maceranns и с его помощью наработали партии α-, β- и γ-циклодекстринов. Ими была разработана стабильная наносуспензия комплекса β-циклодекстрина с β-каротином, освоена методика приготовления порошкообразной формы витамина E в виде комплекса включения с β-циклодекстрином. Было установлено, что у биологически активных веществ, заключенных в циклодекстриновые полости, повышается стабильность и биодоступность. В частности, растворимость в воде при комнатной температуре витамина E в виде комплекса составляет 25,9 мг/100 мл, комплекса витамина B2 – 81 мг/100 мл, комплекса включения ванилина – 14 г/100 мл, что в 3– 6 раз превышает растворимость индивидуальных веществ.

Большинство полученных комплексов включения исследователи использовали для обогащения кондитерских изделий. Например, комплекс с витамином E вводили в рецептуру сахарной помадки, комплекс с витамином B2 – в рецептуру желейного мармелада, комплексы с ванилином и эфирным маслом апельсина – в сливочную и сахарную помадки. Анализ показал, что комплексы циклодекстринов в кондитерских изделиях не разрушаются при комнатной температуре в течение двух месяцев. Они не требуют изменения параметров технологического процесса, не портят форму, структуру и консистенцию продуктов.

Помимо циклодекстринов в качестве носителей биологически активных веществ успешно могут быть использованы нанопорошки кремния (нанокремний). Легко распадаясь в желудочно-кишечном тракте, они исключительно стабильны в пищевых продуктах и напитках. Их уже испытывали в качестве носителей витаминов, рыбьего жира, ликопина и кофермента Q10.

4. Повышение усвояемости биологически активных веществ. Обычно лишь небольшая часть витаминов, микроэлементов и других биологически активных веществ, потребляемых с пищей, усваивается организмом. Это может быть вы-

70

звано целым рядом причин: вещества слишком быстро проходят через желудок, плохо растворяются в пищеварительном тракте или слабо всасываются стенками кишечника, разрушаются во время приготовлении пищи или в желудочнокишечном тракте под действием кислот и ферментов. Поэтому биологически активные вещества целесообразно защитить и доставить точно по месту усвоения без каких-либо потерь. Роль защитника и транспортного средства для витаминов, пробиотиков, антиоксидантов, малорастворимых липидов (каротиноидов, фитостеролов) могут успешно выполнить глобулярные белки, в частности глобулин молока. Захватывая и обволакивая частицы биологически активных веществ, он повышает их усвояемость. Глобулярные белки не только хорошо сорбируются стенками кишечника, улучшая всасывание, но и успешно проникают во внутриклеточное пространство, обеспечивая целевую доставку.

Сферические носители – не единственные описанные в литературе. Сегодня в арсенале исследователей появился трубчатый пищевой белок. Молочный α- лактальбумин при частичном гидролизе протеазой из Bacillus licheniformis может формировать трубки внешним диаметром 20 нм, внутренним – 8 нм, длиной тысячи нанометров. При этом образуются производные белка с молекулярными массами от 10 до 14 кДа. Из этой смеси в присутствии ионов кальция формируются прочные концентрические трубки, способные выдерживать термообработку при 72°С в течение 40 с и устойчивые к замораживанию и высушиванию. В таких трубках можно «вырезать» отверстия, отдельные фрагменты, а можно «разрезать» сами трубки. Если трубки заполнить биологически активными компонентами, то получится отличное транспортное средство для доставки их в организм. Процесс самосборки-дезинтеграции трубок обратим, и управлять им можно, изменяя рН среды и концентрацию ионов кальция. Сегодня исследователи разрабатывают способы контролируемо открывать и закрывать отверстия нанотрубок с помощью липидных «крышек».

5. Измельчение традиционных продуктов до наноразмеров. В патентной ли-

тературе описаны нанопорошки и эмульсии растений, традиционно употребляемых в пищу, в том числе зеленого чая, а также нанодисперсии прополиса в виде порошка или таблеток. Антиоксидантная активность зеленого чая при размерах частиц менее 1000 нм стократно превышает таковую у тех же сортов чая при обычной обработке.

То же самое можно сказать и о микроэлементах, например, о селене. Этот жизненно важный элемент в неорганической форме обычно не усваивается организмом человека. Поэтому необходимо синтезировать сложные органические

71

соединения селена – только ими целесообразно обогащать пищу. Это чрезвычайно важно для тех мест, где почва обеднена селеном, например, для КНР и некоторых российских регионов. Теперь установлено, что наночастицы селена можно стабилизировать в виде водной дисперсии, хорошо усваиваемой организмом [107]. Сюда же следует отнести использование нанотехнологий при приготовлении витаминно-микроэлементных премиксов в качестве добавок к кормам для животных, что обеспечивает в животноводстве и птицеводстве повышение продуктивности в 1,5–3 раза, повышение сопротивляемости стрессам и инфекциям. Так, В.А. Казаковым и др. показано, что обработка семян лапчатки гусиной наноразмерным железом способствует накоплению биологически активных соединений, в частности полисахаридов, в надземной части растений. Показатели в опыте превысили контроль на 14,2 %, что позволило получить высококачественный корм для животных. Введение же в рацион кроликов лапчатки гусиной, семена которой обработаны наноразмерным железом, равно как и непосредственно суспензии наноразмерного железа, способствовало повышению массы тела опытных животных на 9,0–14,6 % [94].

6.Маркировка товаров на основе полимерных светоизлучающих диодов. В скором времени будут внедрены новые способы хранения, отображения и считывания информации на упаковке. Достижения такого рода позволят приобретателям получать больше информации об источнике, происхождении и хранении пищевых продуктов, их диетологических характеристиках и пригодности для генетической системы и образа жизни отдельных потребителей.

7.Производство пищевых продуктов с заданным химическим составом и органолептическими показателями. Среди более далёких перспектив применения нанотехнологий заявляются проекты изготовления унифицированных интерактивных напитков и еды: покупая такую продукцию, потребитель при помощи несложных манипуляций сможет изменять цвет, запах и даже вкус продукта.

8.Производство загустителей и стабилизаторов консистенции нового по-

коления. Белковые нанотрубки способны формировать гели, устойчивые к линейной деформации. Однако если просто встряхнуть кювету с гелем, то он немедленно становится текучим. После встряхивания структура геля самопроизвольно восстанавливается в течение нескольких часов. Гели, полученные с помощью таких загустителей, прозрачны и контролируемо обратимы.

9.Стимулирование роста сельскохозяйственных растений. Высокоэффек-

тивные нетоксичные регуляторы роста антистрессового действия нового типа

72

(нанобиокомпозиты) получены в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН методом механохимической обработки растительного сырья. В ходе механического измельчения древесной коры и шелухи риса до наноуровня и обработки твердой щелочью получены нанокомпозиты с развитой поверхностью раздела фаз. При тестировании на побегах рапса, нута и люцерны добавление этих препаратов активизировало рост корней, побегов и листьев.

В.Г. Дархановой и др. показана регуляторная активность нанобиокомпозита из коры облепихи в эксперименте по размножению люцерны. Согласно рабочей гипотезе, стимулирующий эффект препарата обеспечивает серотонин, который содержится в сухой коре облепихи в концентрации 1 % [83].

10.Повышение эффективности применения пестицидов. Создание нано-

дисперсных версий используемых пестицидов может повысить их стабильность

иэффективность в отношении сельскохозяйственных вредителей, а также улучшить поглощение пестицидов сорняками. Однако подобные инновации требуют тщательного исследования в области здравоохранения и экологии [109].

11.Создание регулируемых газовых сред при послеуборочной обработке подсолнечника, табака и картофеля, хранении фруктов.

12.Получение более лёгких, прочных, более термически устойчивых упаковочных материалов.

13.Идентификация условий и сроков хранения пищевой продукции, обнару-

жение патогенных микроорганизмов путем использования наночипов, в зависимости от определенных условий, меняющих окраску.

С 2005 г. ежегодно проходят конференции по интеграции нанотехнологий в пищевую промышленность «Nano4food», среди основных целей которых – повышение качества, полезности для здоровья, безопасность продукции, предотвращение некоторых заболеваний.

На сегодняшний день на мировом рынке уже насчитывается несколько сотен пищевых продуктов, производимых с использованием нанотехнологий. В основном такая продукция распространена на рынках США, Азиатского региона и Европы. Среди пищевых «нанопродуктов», которые уже поступили или скоро поступят в продажу, можно отметить молочный продукт компании «Campina» с наночастицами для более быстрого усвоения кальция. Он был рассчитан на пожилых людей, однако они не проявили должного интереса, и продукт пришлось вывести с рынка. В Австралии изготовили экспериментальную партию хлеба с добавлением нанокапсул, содержащих жир тунца. Эти нанокапсулы обеспечивают хлеб дополнительными питательными и биологически активными веще-

73

ствами, но при этом сам продукт не пахнет рыбой. В нашей стране сотрудниками Сибирского университета потребительской кооперации совместно с Институтом химии твердого тела получен патент № 2245151 на серебряный нанобиокомпозит для добавления в хлебобулочные изделия в качестве антисептического средства. Его авторами разработана рецептура хлеба для профилактического питания с добавкой биокомпозита в виде наночастиц серебра на поверхности минерального сорбента (цеолита) и дана его товароведная оценка [143]. Показано, что серебро в наноразмерном состоянии намного эффективнее, в сравнении с ионным серебром, в борьбе с патогенной микрофлорой [111]. Серебряный нанобиокомпозит снижает количество картофельной палочки – возбудителя «картофельной болезни» хлеба на 44 %, ингибирует развитие плесневых микроорганизмов, что положительно влияет на микробиологические показатели муки и выпекаемого из нее хлеба. Предполагается также использование серебряных нанобиокомпозитов в кормовых добавках для лечебного и профилактического кормления различных групп сельскохозяйственных животных и птицы. Их эффективность показана в ходе 25-дневного эксперимента, когда группа мускусных утят, получавших с пищей добавку цеолита с серебряным нанобиокомпозитом (1 %), увеличила массу на 12,4 % по сравнению с утятами, получавшими с кормом обычный цеолит.

В настоящее время исследования продолжаются в направлении определения эффективности замещения лекарственных препаратов, используемых при производстве бройлеров, на новую кормовую добавку серебросодержащего цеолита.

Несмотря на то, что нанокомпозиты пока мало применяются в кормлении сельскохозяйственных животных, перспектива их использования в качестве антибиотиков, несомненно, является актуальной, так как долю желудочнокишечных заболеваний приходится до 70 % причин гибели скота. Серебряный нанокомпозит подтвердил свою эффективность в борьбе с желудочно-кишечной инфекцией. Наряду с серебром ведутся исследования по применению для тех же целей наноразмерного висмута [109].

Ученые Белгородского государственного университета также разработали нанотехнологическую кормовую добавку для сельскохозяйственных животных. В её состав входят наносорбенты на основе монтмориллонитовых глин Белгородской области. Сорбционная емкость этих компонентов в 30–33 раза выше, чем у природного монтмориллонита за счет перевода минерала в активное нанокластерное состояние. Основное назначение кормовой добавки – поглощать и выводить из организма животных тяжелые и радиоактивные металлы, нитраты,

74

нитриты, остатки пестицидов, а также различные микроорганизмы и продуцируемые ими токсины.

Как показали опыты на лабораторных животных, добавка поглощает катионы меди, свинца и других тяжёлых металлов в 10–100 раз более эффективно, нежели активированный уголь. При содержании в желудочно-кишечном тракте животного 10 мг/л никеля очищение происходит на 100 %, хрома, свинца, ртути, кадмия – на 80–95 %, а радиоактивного цезия – на 95–98 %. Кроме того, добавка на 98–99,99% нейтрализует возбудителей дизентерии, золотистый стафилококк и вирус полиомиелита, и сорбирует такие бактерии, как сальмонеллы, стрептококки, кишечную палочку.

Введение добавки в рацион лактирующих коров повышает содержание каротина в молоке на 17 %. У свиноматок, получающих препарат во время беременности, снижается проявление токсикоза, на 18 % повышается число здоровых новорождённых поросят. Сохранность поросят возрастает на 8–11 %, а их живая масса на 20–25 % превышает массу собратьев от свиноматок, не получавших добавку. При дальнейшем откорме прирост живой массы поросят увеличивается на 13–44 %, продолжительность откорма сокращается на 1,5 месяца.

При кормлении птицы использование добавки способствовало увеличению живой массы на 15–18 %, на 5–7 % возрастало содержание кальция и фосфора в скорлупе яиц, что увеличивало её прочность [113].

Кроме того, разработки отечественных учёных нашли применение при выделении наиболее ценных компонентов творожной сыворотки (альбумин, глобулин, жир) наноматериалами – флокулянтами, химически модифицированными пропиленгликолем и глицином в присутствии микроволнового и ультразвукового облучения [173]. Актуальность подобных исследований обусловлена тем, что более 60 % этого чрезвычайно ценного пищевого продукта, получаемого при производстве сыров в качестве отхода, просто сливается в канализацию.

Доктором технических наук А.А. Брашихиным предложено использовать нанотехнологии, осуществляющие безреагентное регулирование функциональ- но-технологических свойств сельскохозяйственного сырья. Это позволило применить наноактивированные среды для модификации коллагенсодержащего сырья (свиной шкурки) взамен небезопасных химических реагентов (соляной кислоты). Разработан, теоретически и экспериментально обоснован способ получения (кавитационная дезинтеграция) стабильных наноструктурированных водножировых эмульсий с массовой долей жировой фазы 60–70 %. Использованием наноактивированных сред установлена возможность снижения рецептурного ко-

75

личества поваренной соли для вареных колбас в среднем на 6 %, без изменения вкусовых характеристик. Автор исследования приходит к выводу, что применение наноактивированных сред при производстве мясных фаршевых продуктов позволяет исключить из рецептур химические добавки (каррагинаны, фосфаты) и улучшить технологические показатели мясопродуктов (выход, органолептические характеристики) [70]. В то же время мировое научное сообщество далеко не однозначно оценивает возможность использования нанотехнологий при создании пищевых продуктов. По мнению специалистов Агентства пищевых стандартов Великобритании, эффекты, оказываемые на человеческий организм нанотехнологической продукцией, требуют дополнительного анализа. Исследователи пока затрудняются ответить, какое воздействие наночастицы могут оказывать на пищеварительную систему человека и его самочувствие в целом [22].

Вэтой связи вспомним, что в 2000 г. 57 стран мира подписали Картахенский протокол, где был установлен так называемый принцип предосторожности: если какойлибо вид деятельности заключает в себе угрозу или вероятность нанесения ущерба здоровью человека или окружающей среде, меры предосторожности должны приниматься, даже если какая-либо причинно-следственная связь до конца научно не обоснована [61]. Нанотехнологии, применяемые в пищевых продуктах, наряду с генной инженерией, полностью попадают под действие этого принципа.

Вофициальных документах показано, что наночастицы и наноматериалы могут обладать комплексом физических, химических свойств и биологическим действием (в том числе токсическим), которые часто радикально отличаются от свойств этого же вещества в форме сплошных фаз или макроскопических дисперсий. В свою очередь, это может вызвать вполне конкретные риски при использовании их в составе пищевых продуктов (таблица 11).

Таблица 11 – Изменения физико-химических свойств и биологического действия наноматериалов [144]

76

Продолжение таблицы 11

Все это обусловливает необходимость информирования потребителя о нанотехнологиях, с помощью которых был произведен продукт, по аналогии с продукцией, полученной из генно-инженерно-модифицированных организмов (ГМО). Не случайно в Постановлении Главного государственного санитарного врача РФ от 23 июля 2007 г. №54 «О надзоре за продукцией, полученной с использованием нанотехнологий и содержащей наноматериалы» юридическим лицам и индивидуальным предпринимателям, производящим и импортирующим продукцию, полученную с использованием нанотехнологий, рекомендовано:

-в информации для потребителей указывать сведения об использовании при изготовлении продукции нанотехнологий или наноматериалов;

-представлять сведения об использовании нанотехнологий или наноматериалов с подтверждением безопасности их использования для человека при предоставлении документов для проведения санитарно-эпидемиологической экспертизы продукции.

Кроме того, этот же документ предполагал организацию работы по объектив-

77

ному и взвешенному информированию населения по вопросам использования нанотехнологий и наноматериалов.

Вто же время, как видно из приведенной цитаты, в нашей стране маркировка продукции, полученной с использование нанотехнологий, носит исключительно рекомендательный характер, по сути, ни к чему не обязывая производителей.

Обязательная маркировка таких товаров, как это делается для продуктов, полученных с применением ГМО, не узаконена до сих пор. Нет и стандартов, на которые следует ориентироваться. На мировом рынке пищевой продукции можно столкнуться с различной маркировкой, например, «nanofood» (нанопища) или «ultrafine food» (пища ультратонкого помола). При этом сложно разобраться, соответствуют ли такие продукты категории «нано» [2; 41].

ВЗападной Европе потребитель более осведомлен и требователен, а правила декларирования нового продукта более жесткие. Поэтому лишь немногие производители маркируют свои товары как «нанопродукт» или «продукт, произведенный по нанотехнологии». Эту информацию выгоднее скрывать, хотя бы в силу того же «принципа предосторожности». Можно предположить, что в действительности на рынке присутствует значительно больше товаров, содержащих нанокомпоненты, чем это официально задекларировано.

Совершенно иная ситуация сложилась в странах Юго-Восточной Азии. Здесь марка «нано» популярна и способствует продвижению товара. Пользуясь отсутствием жестких критериев, производители присваивают марки «нано» даже тем продуктам, которые этой категории не соответствуют [170].

При этом лишь в США, Великобритании, Японии и КНР существуют законодательные документы, позволяющие в какой-то степени регулировать и регламентировать пищевые нанотехнологии. В США это Toxic Substances Control Act, Occupational Safety and Health Act, Food Drug and Cosmetic Act и основные зако-

ны по охране окружающей среды.

Любопытно, что впервые на государственном уровне официальная сертификация нанопродуктов, в том числе пищевых, введена на Тайване, где в 2005 г. был разработан сертификат «Nano Mark». Продукция, имеющая такую марку, должна соответствовать, как минимум, двум требованиям:

- размер хотя бы одного вида частиц основного продукта или содержащейся

внем добавки должен быть в пределах от 1 до 100 нм;

- нанопродукт должен обладать принципиально новыми потребительскими свойствами или улучшенными характеристиками именно благодаря его наноразмерам.

Всего на Тайване сертифицировано 42 наименования продукции, впрочем, ни

78

одно из них пищевой не является, например антимикробный фотокаталитический кафель с нанодисперсным диоксидом титана.

Вто же время показательно, что Британская неправительственная организация Soil Association (SA), занимающаяся сертификацией органических продуктов, отказалась сертифицировать нанотехнологическую продукцию. Эта организация устанавливает стандарты для органических продуктов в сельском хозяйстве, пищевой, косметической, отчасти фармацевтической промышленностях. Считается, что стандарты SA жестче, нежели нормативные документы Великобритании и Евросоюза.

По сообщениям SA, искусственно созданные наночастицы могут представлять опасность для здоровья человека, поэтому содержащие их продукты впредь не смогут получить сертификат организации. Это относится в первую очередь к санитарно-гигиеническим и косметическим средствам, но касается также пищевых продуктов и одежды. При этом SA ссылается на отчет Лондонского королевского общества от 2004 г., в котором предлагалось серьезно ограничить использование нанотехнологий до дальнейших исследований. Многие британские аналитики в сфере нанотехнологий отреагировали на это заявление критически.

ВРоссийской Федерации, учитывая важность и приоритетность новых технологий для национальной политики, создана Российская корпорация нанотехнологий, принят Федеральный закон №139-фз от 19 июля 2007 г. «О Российской корпорации нанотехнологий», слова с частицей «нано-» упоминаются в более чем полусотне нормативных документов различного юридического статуса. В то же время нанотехнологии ещё не являются темой для обсуждения в широких кругах общественности, особенно в связи с пищевыми продуктами. Будут ли нанотехнологии в области продуктов питания положительно восприняты потребителями, станут ли они желаемыми и пользующимися спросом?

3.3Генно-инженерно-модифицированные организмы в пищевых продуктах

Лучший способ предсказать будущее – изобрести его. Алан Кей

Сегодня мы являемся свидетелями бурного развития инновационных технологий во всех областях человеческой деятельности, и пищевая индустрия не является тому исключением. Если 20–30 лет назад потребителю мало что говорило словосочетание «генетически модифицированный организм» (ГМО), то сегодня об этом информиро-

79

вано уже более 80 % процентов населения развитых стран. Проблема генетической модификации встречает крайне неоднозначное отношение не только потребителей, но и ученых, политиков и даже религиозных деятелей. Действительно, эта новая технология уже оставила свой след в агротехнике, экологии, экономике, патентном праве, этике, и ни в одной из этих областей противоречия, вызванные повсеместным внедрением ГМО, не решены до сих пор.

В области пищевой промышленности, с одной стороны, подчеркивается значимость генной инженерии в решении глобальной продовольственной проблемы, а с другой – акцентируется внимание на опасность исчезновения человека как биологического вида. Между ними множество менее радикальных мнений, но ни общественность, ни ученый мир не могут остаться равнодушными.

Генно-инженерно-модифицированные организмы в соответствии с Федераль-

ным законом Российской Федерации «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности» представляют собой организмы, любые не-

клеточные, одноклеточные или многоклеточные образования, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные с применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал, в том числе гены, их фрагменты или комбинации генов. Распространенное понятие ГМИ (генетически модифицированный источник) пищи имеет более узкую направленность и относится только к пищевым продуктам или их компонентам, полученным из генетически модифицированных растений.

История возникновения ГМО

На протяжении многих лет наиболее важным в плане передачи наследственной информации для поколений классом макромолекул считали белки, и белковая природа генов у большинства исследователей не вызывала сомнений. Лишь в 1944 г. Эйвери, Мак Леодом и МакКарти было установлено, что носителями наследственной информации являются молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты – ДНК, что послужило толчком к интенсивному изучению нуклеиновых кислот. Следующим важным открытием стало обнаружение в бактериальных клетках внехромосомных кольцевых молекул ДНК длиной от 2 250 до 400 000 пар нуклеотидов, получивших название плазмиды. Оно предопределило возникновение такой науки, как генная инженерия [12].

К началу 70-х гг. прошлого века были сформулированы основные принципы функционирования нуклеиновых кислот и белков в живом организме и созданы теоретические предпосылки генной инженерии, объектами которой на том этапе

80

стали бактерия кишечная палочка (E. Coli) и ее вирусы – фаги. Были разработаны методы выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, плазмид и вирусов. В плазмиды «вклеивались» необходимые гены, после чего их добавляли к культуре бактерий. ДНК вирусов и плазмид вводили в клетки в биологически активной форме, обеспечивая репликацию (копирование) и экспрессию (процесс преобразования наследственной информации от гена в РНК или белок, сопровождающийся фенотипическими проявлениями) соответствующих генов. Следует отметить, что подобные механизмы нередко встречаются в природе одноклеточных микроорганизмов. Так, ученые, изучая почвенную бактерию Agrobacter tumefacience, образующую наросты на стволах деревьев и кустарников, обнаружили, что она переносит фрагмент собственной ДНК в ядро растительной клетки, где он встраивается в хромосому и распознается как свой. Этот микроорганизм проникает через поврежденную поверхность, перенося ДНК из так называемой Ti-плазмиды (от лат. tumor inducing – опухолеродный) в клетки растения с последующим синтезом ряда веществ фенольной природы (опины: октопин, нопалин, агропин), необходимых для фенотипического проявления (экспрессии) бактериальных генов – образования опухоли (корончатого галла). Подобная естественная трансформация была использована учеными для введения любой требуемой ДНК в геном растения, что послужило толчком к развитию генной инженерии растений [161].

Датой рождения генетической инженерии считают 1972 г., когда в Стенфордском университете будущие нобелевские лауреаты по химии, физиологии и медицине Поль Берг и Стэнли Коэн с сотрудниками создали первую рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса SV40, бактериофага и E. Coli. В нашей стране первым ученым, который поверил в перспективность генной инженерии и возглавил исследования в этой области, был академик АН СССР

А.А. Баев. С тех пор перед генной инженерией были поставлены обширные практические задачи, а первыми значительными достижениями стало получение лекарственных средств путем бактериального синтеза.

14 октября 1980 г. стал историческим днем для генной инженерии. В то утро фондовая биржа на Уолл-Стрит в Нью-Йорке впервые выпустила на торги более одного миллиона акций компании «Genentech» по 35 дол. за штуку – цене, через 20 минут взлетевшей до 89. А началось это с того, что биохимик Герберт Бойер и финансист Роберт Свенсон в 1976 г., вложив по 500 дол. каждый, основали «Genentech». Энтузиазм фондового рынка был вызван всего лишь 20 миллиграммами человеческого инсулина, полученного в 1978 г. из генетически моди-

81

фицированной кишечной палочки Е. coli. С этого дня началась золотая эра биотехнологии, поднявшая фармакологическую промышленность до второй по доходности после компьютерных технологий позиции в американской экономике. Как в советских, так и в зарубежных лабораториях были созданы штаммы кишечной палочки, синтезирующие гормон роста человека (соматотропин) – основу для синтеза инсулина, пептидные гормоны – брадикинин и ангиотензин, нейропептид лей-энкефалин и ряд других [104]. Теперь мировой рынок инсулина оценивается в миллиард долларов, с ежегодным потреблением около 2500 кг. Ранее инсулин получали из клеток поджелудочной железы животных, поэтому стоимость его была очень высока. Для получения 100 г кристаллического инсулина требовалась почти тонна поджелудочной железы, или 400–500 коров, что делало инсулин дорогим и труднодоступным.

Создание с прицелом на промышленное производство генетически модифицированных, или трансгенных, растений обозначило принципиально новые возможности для создания сельскохозяйственных культур, устойчивых к экстремальным воздействиям и инфекционным поражениям.

Первое такое растение – табак – было выращено в 1989 г., а уже пять лет спустя томат FLAVR SAVR фирмы «Calgehe Inc.» с геном арктических рыб был принят к промышленному производству. Его отличала способность месяцами храниться в недоспелом виде при температуре 12 С, но, будучи помещенным в тепло, томат достигал спелости за несколько часов [40]. Всесторонний анализ отечественных и зарубежных источников позволил выявить наиболее перспективные прикладные применения генетической модификации растений:

1.Получение растений, устойчивых к гербицидам. На производство герби-

цидов ежегодно в мире расходуется до 10 млн дол. США. При этом многие гербициды оказывают вредное воздействие не только на сорняки, но и на те растения, для защиты которых их используют. Для решения этой проблемы были созданы трансгенные растения, устойчивые к триазинам, имидазолинолам, циклогександионам, арилоксифеноксипропионатам, бромоксинилам, феноксикарбоксильным кислотам, глюфосинатам, цианамиду, дилапону. Первым таким растением была соя, с которой и началось промышленное внедрение трансгенных растений в сельскохозяйственное производство. Кроме того, были получены трансгенные линии табака, томатов, картофеля, устойчивые к гербициду неизбирательного действия глифосату (коммерческое название «Раунд-Ап»).

2.Получение растений, устойчивых к вирусам. Иных способов борьбы с ви-

русными инфекциями сельскохозяйственных культур в настоящее время до сих

82

пор не существует. Вирусы растений (фитовирусы) причиняют существенный ущерб растениям и значительно снижают урожай. Обработка растений генами, кодирующими белки оболочки вируса или антисмысловыми последовательностями вирусной РНК, позволяет получать растения, устойчивые к вирусным инфекциям. В настоящее наиболее распространены: картофель, устойчивый к вирусу скручивания листьев и Y-вирусу картофеля; кабачки, устойчивые к вирусу мозаики огурцов, желтому вирусу мозаики цуккини, вирусу мозаики дыни; папайя, устойчивая к вирусу кольцевой пятнистости папайи. Начаты полевые испытания устойчивого к фитофторе картофеля, пшеницы, устойчивой к грибку Fusarium.

3.Получение растений, устойчивых к насекомым-вредителям. В рамках традиционной селекции не удается получить сорта картофеля, устойчивые к колорадскому жуку, который является главным незаконным «едоком картофеля». Потенциальные потери урожая от него только в России оцениваются более чем в 4,1 млн тонн, или 19,4 млрд рублей. Применение инсектицидов для борьбы с насекомыми не вполне эффективно вследствие их токсичности, длительного срока биоразложения (до 20 лет), постоянной аккумуляции в природе и в тканях организма, необходимости многократной обработки растений. В Бельгии и США были успешно проведены работы по внедрению в растительную клетку генов земляной бактерии Bacillus thuringiensis (Bt-ген), позволяющих синтезировать токсин-инсектицид бактериального происхождения, делая растение «несъедобным» для насекомых. Это позволило сократить применение инсектицидов на 40– 60 %. На сегодняшний день в мире наиболее распространены трансгенная кукуруза, устойчивая к широкому спектру вредителей, картофель, устойчивый к колорадскому жуку (28 линий), томаты.

4.Получение растений с удлиненным сроком созревания плодов. Преждевре-

менное созревание и размягчение фруктов и овощей становится серьезной проблемой при их транспортировке. Установлено, что при созревании плодов в растениях активируются специфические гены, кодирующие ферменты целлюлазу и полигалактуроназу. Подавление экспрессии этих генов приводит к замедленному, запоздалому созреванию. В этой связи были созданы трансгенные томаты, способные синтезировать антисмысловые РНК-версии этих генов. При введении их в геном томатов активность ферментов снижалась на 90 %. Помимо томатов в промышленном масштабе выращивается мускатная дыня с замедленным созреванием благодаря снижению синтеза этилена.

5.Получение растений, устойчивых к морозу, благодаря введению генов белка полярной рыбы (мелкой камбалы) в качестве нового антифриза для растений. Этот

83

метод был применен для томатов, ставших первым промышленно выпускаемым трансгенным растением, и может быть также апробирован на клубнике, картофеле, вишне, персиках, которые смогут переносить холод в период цветения [40].

6.Получение растений с заданным химическим составом и пищевой ценно-

стью. Генетическая модификация растений может изменять химический состав

ипотребительские свойства, повышать биологическую ценность белков сельскохозяйственных культур. Изменив нуклеотидную последовательность генов запасных белков семян, можно синтезировать белок с нужным аминокислотным составом, повышая содержание метионина, дефицитного для бобовых, и лизина, дефицитного для злаков и зерновых. Таким путем были получены трансгенные соя и рапс с содержанием лизина в 2–5 раз больше, чем в исходных растениях. С помощью генной инженерии можно повысить содержание наиболее ценных с биологической точки ненасыщенных кислот, входящих в состав сои, подсолнечника, пальмы, снизить содержание эруковой кислоты в масле рапса. Сейчас на рынке представлены различные сорта сои, рапса и других масличных культур с высоким содержанием олеиновой кислоты, рис с повышенным содержанием каротиноидов.

7.Получение гипоаллергенных растений. В растительной пище могут содержать-

ся вредные для здоровья вещества. Например, около 10 % японцев страдают от аллергии на запасной белок зерновок риса. Генная инженерия позволяет получить рис, в котором инактивирован ген соответствующего белка. Такие трансгенные растения позволяют вернуть традиционный продукт в рацион аллергиков.

8.Изменение потребительских свойств растений. В настоящее время для улучшения пищевых продуктов добавляют соль, сахар, ароматизаторы, усилители вкуса и запаха, другие пищевые добавки преимущественно синтетического происхождения, отношение к которым неоднозначное. Возможно, было бы экономически выгоднее и, несомненно, безопаснее для здоровья потребителя, если бы исходное сырье непосредственно содержало вещества, придающие будущему продукту требуемый вкус. В качестве удачного примера можно привести эксперименты по повышению сладости плодов томатов и листьев салата путем введения в геном этих растений синтезированного химическим путем гена, кодирующего белок африканского растения Dioscorephyllum cummincii Diels монеллин, в десять тысяч раз более сладкий, нежели сахароза. Экспрессия синтетического гена в томатах и в салате приводила к синтезу монеллина в плодах и в листьях.

9.Получение растений – продуцентов фармацевтических препаратов. В насто-

ящий момент развёрнуты биофармацевтические исследования, нацеленные на получение растительных вакцин для человека, действующих против СПИДа, онкологиче-

84

ских заболеваний, диареи. Группа исследователей штата Техас надеется получить растительные вакцины против гепатита и холеры. Уже ведутся работы по введению в

табак гена, контролирующего продукцию гормона роста человека.

10.Получение растений – фиксаторов азота. Высшие растения не могут усваивать азот атмосферы, получая его из почвы в виде неорганических солей или в результате симбиоза с клубеньковыми бактериями. Введение генов этих бактерий в растения значительно снизит потребление азотсодержащих удобрений. Наиболее широко работы ведутся с бактериями Azospirillum. В серии опытов, проведенных в Индии, была достигнута 30 %-ная прибавка урожая зерна.

11.Получение декоративных растений. Например, гены, контролирующие голубой цвет у петунии, могут быть перенесёны в розы, красные гвоздики или хризантемы для достижения большей декоративности. Интересным представляется экспрессия в трансгенных растения флуоресцирующих белков, светящихся

втемноте (табак). В этом году объявлено о создании голубых роз с геном, контролирующим синтез пигмента дельфиниума. В России в Институте биоорганической химии РАН получены клоны хризантем с компактной формой соцветий и измененными цветами путем переноса гена rolC из бактерии A.rhizogenes в хризантему.

Все вышеперечисленные примеры позволяют понять, на чем основывается мнение сторонников генной инженерии растений, утверждающих, что на сегодняшний день ГМО – наиболее дешевый и экономически безопасный способ для производства пищевых продуктов. Новые технологии позволят решить одну из наиболее значимых глобальных проблем – проблему нехватки продовольствия.

ГМО в мире

Масштабные посевы трансгенных культур впервые были произведены в США в 1996 г. на площади свыше 2 млн га. На рисунке 7 показаны площади сельскохозяйственных земель, засеянных генетически модифицированными растениями в основных странах-производителях, крупнейшими из которых являются США, Бразилия, Аргентина, Канада и Индия.

85

Рисунок 7 – Площади возделывания ГМО в странах, млн га Трансгенные сельскохозяйственные культуры выращивают также на Филип-

пинах, в Австралии, Буркина-Фасо, Испании, Мексике, Колумбии, Судане, Чили, Гондурасе, Португалии, Кубе, Чехии, Коста-Рике, Венгрии, Румынии, Словакии, Бангладеш (с 2014 г.), а также в странах Евросоюза [71]. России пока в этом списке нет, но не исключено, что в 2017 г. ситуация изменится. В мировом сельском хозяйстве среди 357 официально зарегистрированных линий трансгенных растений превалируют четыре основных культуры: соя (58,6 %), кукуруза (24 %), хлопчатник (13 %) и рапс (4,4 %); в незначительном количестве выращиваются тыквенные, папайя, люцерна и рис, на их долю приходится менее 0,1 %. 57,5 % выращиваемых в мире генетически модифицированных культур устойчивы к гербицидам. Гены устойчивости к вредителям и возбудителям болезней имеют 35,5 % сортов (в том числе 20,5 % – к насекомым, 15,0 % – к вирусам); изменение химического состава продукта в целях повышения пищевой ценности

испособности к хранению – 18 %. Кроме того, 13,4 % линий имеют 2 признака одновременно. Наиболее часто при создании трансгенных растений используются регуляторные гены. Так, промотор 35S из вируса мозаики цветной капусты встречается более чем в 70 % линий трансгенных растений в целом и почти в 90 % линий, зарегистрированных в РФ. При этом 35S является универсальным для таких видов трансгенных растений, как картофель, кукуруза, свекла, папайя, тыква. Терминатор nos из Agrobacterium tumefaciens фигурирует в 60 % случаев

ив 70 % зарегистрированных в РФ [65].

86

Отметим, что расходы на разработку нового генетически модифицированного сорта достаточно велики (50–200 млн дол.), а процесс его внедрения, включая сортоиспытания и исследования на биобезопасность, занимает 7–10 лет.

В России собственного производства генетически модифицированных растений нет. На данный момент в стране зарегистрировано 22 линии ГМО (Приложение В), разрешенных для реализации населению и использованию в пищевой промышленности на основании результатов полного цикла оценки безопасности, в том числе 6 линий сои, 12 – кукурузы, 2 – картофеля, по 1 – сахарной свеклы и риса.

Вероятные риски применения ГМО

Противники трансгенных растений обычно приводят аргументы со стороны медицины, экологии, экономики, этики и т.д. Особое внимание при этом уделяется возможной аллергеноопасности, антибиотикоустойчивости, токсичности для здоровья. Кроме того, по данным [91], урожайность трансгенной сои в США в среднем на 5,4 % меньше натуральной (39,0 и 41,1 ц/га соответственно) при одинаковой себестоимости производства. В то же время, согласно исследованиям Института питания РАМН, специфический белок, образующийся при генетической модификации сои, полностью разрушается в желудочно-кишечном тракте лабораторных животных [73]. А испытания, проведенные в Российской академии сельскохозяйственных наук, показывают, что генетически модифицированные соевые продукты по своим потребительским свойствам мало отличаются от аналогов из традиционного сырья [151]. И все-таки, считаем, что есть необходимость более подробно осветить аргументы, приводимые противниками широкого распространения ГМО.

1.Непредсказуемость встраивания чужеродного фрагмента ДНК в ге-

ном растения. В настоящее время не получается вставлять чужеродный фрагмент ДНК в данное конкретное место генома хозяина. Случайно встроенный чужеродный ген может влиять на работу соседних генов, приводя к снижению устойчивости к патогенам и критическим температурам, то есть оказывать так называемый плейотропный эффект. С другой стороны, до сих пор нет научных доказательств, что место встраивания целевого гена влияет как на возможность проявления фенотипического признака и на появление побочных эффектов. Встраивание гена в конкретный участок ДНК привело бы к неоправданному удорожанию технологии.

2.Наличие во встраиваемом фрагменте ДНК генов устойчивости к анти-

биотикам. Многие трансгенные культуры содержат ген устойчивости к антибиотикам (канамицин, неомицин, ампициллин, стрептомицин и спектиномицин) в качестве

87

«маркеров» для проверки успешности процесса генетической модификации – экспрессию гена устойчивости к антибиотикам обнаружить значительно легче, чем ждать проявления фенотипических признаков. Функционального значения для растения эти гены не имеют и могут быть удалены, что, однако, отсрочило бы коммерческое внедрение трансгенных культур. Опасность этих генов заключается в том, что они, будучи перенесены в геном болезнетворных микроорганизмов, сделают неэффективным лечение пациента антибиотиками. В настоящий момент прилагаются серьезные усилия, направленные на удаление нежелательных генов из трансгенных растений. В частности, наиболее распространенная линия сои, устойчивой к глифосату (40-3-2), и большинство созданных в последнее время трансгенных растений уже не содержат генов устойчивости к антибиотикам.

3.Снижение сортового биоразнообразия сельскохозяйственных культур вслед-

ствие массового применения ГМО, полученных из ограниченного набора родительских сортов. Следует отметить, что классическая селекция тоже не способствует расширению сортового разнообразия, выделяя только определенные признаки растений.

4.Неконтролируемый перенос ДНК-конструкций, определяющих различ-

ные типы устойчивости к пестицидам, вредителям и болезням растений, вследствие переопыления с дикорастущими родственными и предковыми видами, а также в геном симбионтных для человека и животных бактерий (E.coli, Lactobacillus, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium и др.). В биологии это называется «горизонтальный перенос» – явление, впрочем, противоречащее целям эволюции и никогда не встречаемое среди высших организмов.

5.Риски поражения токсичными трансгенными белками нецелевых насеко-

мых и почвенной микрофлоры, что приведет к нарушению пищевых цепей. Отмечается, что этот риск абсолютно не сопоставим с ущербом для насекомых и микрофлоры, причиняемым в ходе использования инсектицидов и прочих химикатов.

6.Развитие аллергических реакций у людей. Имеется в виду, что потребитель не бу-

дет информирован о наличии в продукте генов из аллергенных для него ингредиентов.

7.Риски быстрого появления устойчивости к используемым токсинам у

насекомых-фитофагов, бактерий, грибов и других вредителей под действием отбора на признак устойчивости, высокоэффективного для этих организмов также оказались не подтверждены многочисленными исследованиями.

8.Производство биологического оружия: бактерии, устойчивые ко всем антибиотикам; новые организмы, которые могут аннулировать действие вакцины или снизить природную сопротивляемость людей и растений.

9.Экономическое господство корпораций – производителей ГМО. Патен-

88

туя открытые ими гены и живые организмы, небольшая корпоративная элита вскоре будет контролировать все генетическое наследие планеты. Ученые, которые «открывают» гены и способы манипулирования ими, могут получать патенты и, таким образом, право владения не только на технологии генетических изменений, но и на сами гены. Биотехнологические компании «DuPont», «Upjohn», «Bayer», «Dow», «Monsanto», «Cib-Geigy» и «Rhone-Poulenc» пытаются опреде-

лить и запатентовать гены растений, животных и людей, чтобы совершить полный захват отраслей сельского хозяйства, животноводства и производства пищевых продуктов. В то же время следует отметить, что в 2007 г. Европейский патентный офис все-таки отозвал патент EP0301749, выданный «Mosanto Co» на все линии трансгенной сои более 10 лет назад, что стало одним из редчайших случаев ограничения власти корпораций.

Однако все проведенные эксперименты, направленные на определение безопасности трансгенной продукции, не смогли доказать ее вреда для жизни и здоровья конечного потребителя либо были грубым образом сфальсифицированы. Среди последних наибольший резонанс получили исследования Аппарда Пуштаи из Университета Абердина (Великобритания) о вреде трансгенной картошки и российского доктора биологических наук, сотрудника Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Ирины Ермаковой.

Пуштаи, получив картофель, устойчивый к колорадскому жуку и скармливая его крысам, обнаружил у них расстройство пищеварения, снижение иммунитета и другие отклонения. Однако проверка, проведенная Королевским научным обществом Великобритании, показала, что результаты этих исследований представляют собой научную фальсификацию. Вместо Вt-гена Пуштаи взял ген лектина (лектины – это антипитательные вещества белковой природы, угнетающие действие пищеварительных ферментов, то есть снижающие пищевую ценность продуктов), то есть ученым был создан заведомо ядовитый продукт и его токсические свойства проявились бы независимо от постановки эксперимента.

Согласно исследованиям И.В. Ермаковой, ГМО могут привести к онкологическим заболеваниям, бесплодию, аллергии, высокому уровню смертности и заболеваемости новорожденных детей, уменьшению численности и исчезновению многих видов животных и растений. Около 40 % крысят, родившихся от самок, употреблявших корм с трансгенной соей, значительно уступали по размеру и весу собратьям из контрольной группы, в рацион которых соя не входила. Все это сопровождалось значительной (до 56 % за три недели) гибелью новорожденных крысят. Научное сообщество подвергло критике работы Ермаковой за нарушения в организации экспери-

89

мента и некорректную обработку полученных данных.

В НИИ питания РАМН проведен сходный эксперимент, в ходе которого изучались долговременные последствия употребления генетически модифицированной кормовой кукурузы на здоровье и репродуктивные функции полутора тысяч крыс в трех поколениях. При этом было установлено, что трансгенные продукты абсолютно безопасны для здоровья и репродуктивных функций [124].

Наиболее значимые исследования в нашей стране проведены коллективом Всероссийского научно-исследовательского института питания РАМН во главе с его директором, академиком РАМН В.А. Тутельяном. Результаты этих экспериментов обобщены в 440-страничной монографии «Генетически модифицированные источники пищи: оценка безопасности и контроль», увидевшей свет в 2007 году. В ней помимо официальной статистической информации представлены результаты многолетних исследований генетически модифицированных источников пищи нескольких видов и линий, выполненных по следующим направлениям:

анализ композиционной эквивалентности традиционному аналогу; токсикологические исследования белковых элементов, экспрессируемых генами;

аллергологические исследования;

анализ химического состава, пищевой и биологической ценности;

биохимические исследования;

гематологические исследования;

морфологически исследования;

иммунологические исследования;

исследование влияния ГМО на функцию воспроизводства;

исследование функционально-технологических свойств.

Научным коллективом в составе А.И. Окары, А.В. Алешкова, Т.К. Каленик И.П. Кольцова и С.И. Лопатина было проведено исследование потребительских и биотехнологических свойств соевого текстурата Maxten R 60, полученного из трансгенной сои линии 40-3-2, не выявившее достоверных отличий от образца СОЙТЕКС TSP-Natural, не содержащего генно-инженерно-модифицированных организмов (ГМО). В ходе исследования химического и аминокислотного состава, относительной биологической ценности и функционально-технологических свойств мясосодержащих рубленых полуфабрикатов с добавлением указанных ингредиентов влияния генетической модификации также не было обнаружено.

Таким образом, отметим, что почти за четверть века своего существования генная инженерия и трансгенные продукты не причинила никакого вреда ни самим иссле-

90

дователям, ни природе, ни человеку, очевидные риски их использования не доказаны. Свершения генной инженерии как в познании механизмов функционирования организмов, так и в прикладном плане весьма внушительны, а перспективы поистине фантастичны. В то же время, учитывая возможность проявления эффектов употребления ГМО через несколько поколений, считаем, что четверть века наблюдений – период незначительный, поэтому на данном этапе особое внимание необходимо уделить законодательному регулированию оборота ГМО.

Нормативно-правовое регулирование вопросов, связанных с ГМО

Законодательное регулирование отношений, связанных с производством и оборотом ГМО, на международном уровне было заложено еще до промышленного выпуска трансгенных продуктов, когда стало понятным, что его не избежать. В июне 1992 г. в Рио-де-Жанейро в ходе Конференции Организации Объединенных Наций по окружающей среде и развитию была принята Конвенция по биологическому разнообразию, которую ратифицировали 145 стран мира (Россия в этот перечень не вошла). Конвенция хотя и поощряла исследования в области генной инженерии, но предоставила право правительствам государств самостоятельно принимать решение о пользе или вреде трансгенной продукции.

В январе 2000 г. в Монреале (Канада) был принят Картахенский протокол по биобезопасности. В течение нескольких лет после этого протокол ратифицировали 57 государств, остальные 136, представители которых участвовали в обсуждении (в том числе и Россия), пока что не взяли на себя обязательств выполнять его положения, и проблемы биотехнологической безопасности в них регулируются локальными нормативными актами или не регулируются вообще. В протоколе был прописан принцип предосторожности: если какой-либо вид деятельности заключает в себе угрозу или вероятность нанесения ущерба здоровью человека или окружающей среде, меры предосторожности должны приниматься, даже если какая-либо причинно-следственная связь до конца научно не обоснована. Применительно к проблеме ГМО это звучит так: страна имеет право отказаться от импорта ГМО, опасаясь вредных последствий для окружающей среды и здоровья людей. Подобный подход впоследствии был применен при внедрении генетически модифицированных культур в сельское хозяйство стран Европейского сообщества, где законодательное регулирование ГМО ведет историю с момента принятия в 1990 г. Директивы 90/220/ЕЭС «Об осторожности при поступлении в окружающую среду генно-модифицированных организмов».

С 17 октября 2002 г. основным актом сообщества по обороту ГМО стала Директива 2001/18/ЕС «Об осторожности при поступлении в окружающую среду генети-

91

чески модифицированных организмов и отмене Директивы 90/220/ЕЭС», а с 2003 г. вступили в силу регламенты 1829/2003 и 1830/2003. С этого момента в странах Европейского сообщества маркируют все пищевые ингредиенты, произведенные из генетически модифицированных культур, даже не содержащих ДНК (крахмал, растительные масла, подсластители). Большинство торговых сетей, среди которых, например, такая известная в Европе сеть, как TESCO, отказались от продажи ГМО на своих прилавках. Невыгодно стало и выращивать ГМО. Это наглядно иллюстрирует недавний отказ европейской фирмы «Bayer Crop Science» от выращивания трансгенной кукурузы в Европейском сообществе, так как теперь это требует слишком многих согласований и больших финансовых затрат.

Взаконодательстве Европейского союза о генно-модифицированных объектах развился институт «прослеживаемости» продукции, содержащей или произведенной из ГМО. Поскольку на всех стадиях ее жизненного цикла проводятся контроль, проверка, передача и протоколирование информации о продукции, то потребность в испытаниях снижается [162].

Вянваре 2005 г. был принят Берлинский манифест «О зонах, свободных от ГМО, регионах и биоразнообразии в Европе». Сегодня на территории Европейского союза более 160 регионов, более 3500 муниципалитетов и тысячи фермерских хозяйств объявили себя «свободными от ГМО».

Усиление импорта пищевой продукции, содержащей ГМО, обусловило необходимость разработки в нашей стране нормативно-правовой базы для контроля за ее оборотом. В этой связи Постановлением главного государственного санитарного врача Российской Федерации № 14 от 8 ноября 2000 г. был определен порядок проведения санитарно-эпидемиологической экспертизы каждого впервые поступающего на внутренний рынок России ГМО,

всоответствии с которым экспертиза осуществляется по трем направлениям: медико-генетическая оценка (Центр «Биоинженерия» РАН), медикобиологическая оценка (ГУ НИИ питания РАМН) и оценка технологических параметров продукта (МГУ прикладной биотехнологии Минобразования России). Результаты проведенной экспертизы представляются в Минздрав России, который выдает разрешение на использование ГМО пищи в пищевой промышленности и реализацию населению или мотивированный отказ.

Впоследствии нормативная база развивалась и дорабатывалась. На сегодняшний день основной нормативный документ в области медико-биологической оценки продуктов, полученных с применением ГМО, – это Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 30 ноября 2007 г. № 80, утвер-

92

дившее Методические указания МУ 2.3.2.2306-07 «Медико-биологическая оценка безопасности генно-инженерно-модифицированных организмов растительного происхождения».

Совершенствовались и методики определения ГМО. Так, в 2003 г. году приняты качественные методики определения ГМО, нашедшие отражение в двух национальных стандартах (ГОСТ Р 52173 и ГОСТ Р 52174), причем принятие одного из них стало инновацией, так как метод биологического микрочипа для идентификации ГМО в тот момент нигде в мире не применялся.

Недавно были приняты еще два национальных стандарта, вступающих в силу с 1 января 2010 года. ГОСТ Р 53214-2008 «Методы анализа для обнаружения генетически модифицированных организмов и полученных из них продуктов. Общие требования и определения» является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 24276:2006 и описывает практически все термины и определения, встречающиеся в стандартах на методы, с учетом потребностей национальной экономики РФ. ГОСТ Р 53244-2008 «Методы анализа для обнаружения генетически модифицированных организмов и полученных из них продуктов. Методы, основанные на количественном определении нуклеиновых кислот» является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 21570:2005 и устанавливает количественные методы определения ГМО в пищевых продуктах.

Из регионов России наиболее развитая законодательная база принята только в столице и представлена Законом «По ограничению производства и оборота на территории г. Москвы пищевых продуктов, содержащих ГМО» и рядом постановлений (например, от 13 февраля 2007 г. №88-ПП).

Информационное обеспечение продукции, содержащей ГМО

Информационное обеспечение продукции, содержащей ГМО, складывается из предоставления потенциальным потребителям следующих сведений:

1.Понятие генетической модификации.

2.Возможные преимущества и риски использования продукции, содержащей ГМО.

3.Информация о разрешенных к применению на территории страны проживания линиях генетически модифицированных пищевых продуктов.

4.Информация о наличии (отсутствии) в приобретаемом продукте компонентов, содержащих ГМО.

5.Информация о продукции, вводящей потребителя в заблуждение относительно наличия ГМО в продукте (предоставление информации о результатах

93

мониторинга оборота ГМО).

Что касается информированности населения о сущности генетической модификации, а также о преимуществах и рисках при употреблении трансгенных продуктов, то только около 22 % потребителей пока остаются в стороне. Наши собственные исследования показывают, что 15 % населения г. Хабаровска сознательно готовы приобретать продукты, содержащие ГМО, при условии снижения их стоимости, а 26 % населения и не подозревают о существовании генетически модифицированных организмов [52]. Кроме того, пока не все потребители правильно понимают сущность новой технологии.

Вмире существуют различные подходы к маркировке пищевых продуктов, полученных из ГМО. Так, в США, Канаде и Аргентине такие продукты особым образом вообще не маркируются. В Японии и Австралии принят 5 %-ный уровень маркировки.

ВРоссийской Федерации сегодня этикетированию подлежит вся пищевая продукция с долей ГМО более 0,9 % (до 2004 г. – 5 %), эта норма гармонизирована с Директивой ЕС от 22 сентября 2003 г. № 1829/2003. Впрочем, до сих пор остаются разночтения и противоречия в подходах к маркированию пищевых продуктов сложного состава, содержащих компоненты ГМО.

Мониторинг оборота пищевой продукции, содержащей ГМО

Контроль за оборотом ГМО сегодня является одной из наиболее острых тем, имеющих политическое звучание. Поскольку в последнее десятилетие отечественный потребительский рынок испытывает проблему распространения генетически модифицированных продуктов, истинное происхождение которых в подавляющем большинстве скрывается, то контролирующими органами были разработали системы государственного пострегистрационного мониторинга ГМО.

Внаше время ежегодный охват рынка исчисляется десятками тысяч наименований пищевой продукции (таблица 12).

Таблица 12 – Результаты мониторинга наличия ГМО в составе пищевых продуктов, по Российской Федерации в целом [119–123]

94

Примерно каждое второе наименование продукции, содержащей ГМО, при этом не имеет соответствующей информации. Следует отметить, что ранее подобное нарушение законодательно приравнивалось к отсутствию установленной информации (ст. 14.5 Кодекса Российской Федерации об административных правонарушениях) и наказывалось штрафом не более 40 тыс. рублей. С 2015 г. это нарушение выделено в отдельную статью Кодекса (14.46.1) с увеличенной до 300 тыс. руб. верхней границей штрафа и возможностью конфискации продукции, содержащей ГМО более 0,9%, но должным образом не маркированной [101].

В2005–2007 гг. коллективом кафедры товароведения ХГУЭП (А.И. Окара, А.В. Алешков) и Дальневосточного медицинского университета (И.П. Кольцов) по заказу Министерства пищевой промышленности и потребительского рынка Хабаровского края (С.И. Лопатин) был проведён мониторинг наличия ГМО в продуктах питания [135]. Лабораторному исследованию при этом было подвергнуто 40 образцов, случайно отобранных в розничной торговой сети и на производственных предприятиях пищевых продуктов 12 видов.

Входе исследования устанавливали наличие соевых белковых препаратов, в том числе рекомбинантной ДНК (35-S промотор), а также идентификацию ДНК, свойственной генетически модифицированной сое сорта Roundup Ready (линия 40-3-2), разрешенной к использованию в пищевой промышленности России. Из 40 испытанных образцов информация о наличии растительных ингредиентов (соевых белков) содержалась в 29. Фактически было установлено присутствие соевых добавок в 36. Отсутствовали соевые ингредиенты только в фарше чебуреков (ООО «Мерилен», Хабаровск), а также в котлетах ИП Боровикова, ИП Качина и ООО «Кооператор-2».

Недостоверной оказалась информация на маркировке следующих продуктов: сосиски (США); колбаса «Чайная» (ООО Кооператор-2); пельмени «Русские» (ИП Печнов), консервы «Говядина тушеная» (Приморский край; Орловская область; Ставрополь) и консервы «Свинина тушеная» (Приморский край). В двух образцах мясных консервов марки «Деликон» ООО Нива-К обнаружена генетически модифицированная соя семейства 40-3-2. Полученные результаты свидетельствовали о грубом нарушении Закона «О защите прав потребителей» относительно достоверности потребительской информации.

95

В результате экспериментальных исследований трансгенная соя обнаружена в 10 образцах из 40 (25 %), причем во всех этих объектах отсутствовала информация о наличии ГМО. Наиболее высокая встречаемость ГМО – 40 % наблюдалась в импортных продуктах из сои – в текстурате Maxten (Бразилия), изоляте GPT 500 (КНР) и в соевых аналогах мяса. Наличие ГМО в соевом мясе «Союшка» из Приморья и в соевом мясном аналоге из Москвы, скорее всего, объясняется тем, что для производства было использовано импортное сырье, хотя на упаковке такая информация отсутствовала.

Таким образом, потребительская информация зачастую вводит потребителя в заблуждение относительно состава продукта. В то же время можно допустить, что наличие ГМО в отечественных продуктах вызвано недостоверной информацией импортных поставщиков о природе соевых белковых продуктов. Поэтому первоочередная задача в рамках исключения фальсификации нам видится в контроле на наличие ГМО прежде всего импортных соевых белковых препаратов, в том числе использующихся в качестве ингредиентов для пищевых продуктов.

Методы определения ГМО в пищевых продуктах

Залогом грамотного и своевременного информирования населения о продукции, содержащей ГМО, является не только увеличение числа подвергаемых контролю проб, созданию новых испытательных лабораторий, но и совершенствование действующих методик определения ГМО в пищевых продуктах. Сложившаяся на отечественном и зарубежных рынках ситуация стимулирует развитие и применение самых современных аналитических методов, которые позволяли бы не только обнаруживать ГМО, определять их линию (то есть проводить скрининг) и количественное содержание в продукте. Поэтому в настоящее время увеличивается число отечественных аккредитованных лабораторий, способных тестировать генетически модифицированные источники, в 2009 г. их количество достигло 35. Из сущности генетической модификации следует, что у исследователя есть три объекта, по которым он может судить, является ли данный организм или пищевой продукт генетически модифицированным. Этими объектами являются:

встроенная (чужеродная для данного организма) последовательность ДНК и вспомогательные последовательности (промоторы);

мРНК, матрицей для синтеза которой служила встроенная ДНК;

полипептидная цепь, код последовательности которой содержался во встроенной ДНК (белок).

Наибольшее число методов основано на детекции именно нуклеиновых кис-

96

лот, а общее количество методов определения ГМО превышает 200. Молекула ДНК представляет собой наиболее удобный объект для анализа на наличие ГМО. Основное ее преимущество перед другими макромолекулами – стабильность. ДНК не разрушается даже при автоклавировании и переносит длительное хранение. Самым распространенным методом определения ГМО является полимеразная цепная реакция (ПЦР). Именно ПЦР отдается предпочтение в качестве основополагающего метода определения ГМО в России, гармонизированного с международными стандартами.

Принципы ПЦР впервые были изложены профессором Корана в 1971 г., а в 1976 г. Гилберт и Максам в Гарвардском университете, а также Сэнгер разработали быстрый метод химического анализа ДНК. В 1982–1985 гг. Кэри Б. Мюллисом был создан прибор для автоматического анализа нуклеиновых кислот. С тех пор этот метод успешно применяется в медицине для диагностики широкого спектра возбудителей заболеваний. При этом биологический материал проверяется на наличие в его составе участка определенной генетической информации путем избирательной амплификации (amplification – увеличение, усиление) нужного участка ДНК в миллионы раз в течение нескольких часов. В 1997 г. швейцарский ученый Pietsch с немецкими коллегами апробировал метод и для пищевой продукции, впервые определив 35S-промотор и nos-терминатор [90; 133].

В качестве стартового материала при ПЦР могут использоваться сложные смеси любого ДНК-содержащего материала, как, например, в мясных и мясосодержащих рубленых полуфабрикатах или молочных продуктов.

Сущность метода заключается в подборе участков ДНК, характерных только для генетически измененного организма (источника) и последующем цепном размножении этих участков в исследуемом генетическом материале – амплификации. Такими участками являются структуры 35S промотор вируса мозаики цветной капусты, nos- и ocs-терминаторы Agrobacterium tumefacience, маркерные гены gus и nptII различного бактериального происхождения. Ограничиваются эти участки особыми олигонуклеотитидными фрагментами – праймерами, специфическими для каждого отдельного генетического изменения.

Анализ на наличие ГМО методом ПЦР осуществляется в три этапа:

1Выделение ДНК из пробы;

2Амплификация, то есть многократное увеличение содержания интересующих фрагментов ДНК в пробе под действием соответствующих ферментов;

3Детекция продуктов амплификации методом горизонтального электрофореза. От начала анализа до получения результата проходит не более 4–6 часов. К

97

ПЦР-лаборатории предъявляются довольно жесткие требования, в частности необходимы три помещения (для пробоподготовки, амплификации и детекции методом электрофореза), не сообщающихся друг с другом, чтобы исключить возможность загрязнения реактивов и оборудования фрагментами ДНК. Работать следует в одноразовых перчатках, заменять одежду и обувь при перемещении из одного помещения в другое.

Несмотря на это, на сегодняшний день ПЦР является самым удобным и распространенным методом определения наличия ГМО в продукте, доступным как в качественном виде (есть или нет ГМО в пробе), так и в количественном (ПЦР в реальном времени, real-time PCR). Кроме методов, основанных на анализе РНК и ДНК, большое распространение получили методы, основанные на определении белковых продуктов экспрессии генов, введенных в трансгенные растения. Один из популярнейших методов – ELISA (Enzime Linked Immunosorbent Assay), позво-

ляющий определять наличие в смеси определенного белка при помощи антител, конъюгированных с ферментом. Активность этого фермента определяет цветную реакцию с субстратом, а изменение окраски в системе регистрируется фотоколориметром. Однако данный метод не позволяет анализировать продукты, подвергшиеся в процессе производства термической обработке.

Кроме того, в некоторых западных лабораториях используют такие методы, как блоттинг и гибридизацию с олигонуклеотидами, а также масс-

спектрометрию, хроматографию, инфракрасную спектроскопию, однако их применение требует много времени и сотрудников особой квалификации [138].

Таким образом, использование генно-инженерно-модифицированных организмов в продуктах питания на достигнутом этапе развития знаний о них должно находиться под неустанным контролем со стороны государственных структур, а потребители в обязательном порядке должны быть информированы о наличии ГМО в продуктах питания.

Россия и ГМО: новый уровень (о готовности собственного производства ГМО)

Дискуссии и споры о генно-инженерно-модифицированных организмах (ГМО), не утихавшие в течение нескольких десятилетий, поменяли свое русло. Сегодня у прогрессивно мыслящей части человечества безопасность ГМО сомнения не вызывает, и в основе такой уверенности лежат результаты нескольких тысяч исследований, проведенных по всему миру и опубликованных в научной литературе. Новые линии трансгенных продуктов постоянно тестируются по токсикологическим, аллергологическим, биохимическим, гематологическим,

98

морфологическим, иммунологическим и репродуктивным параметрам; изучается их композиционная эквивалентность нативному (природному) аналогу, включающая анализ химического состава, пищевой и биологической ценности, функци- онально-технологических свойств. Эта методология хорошо апробирована и с успехом применяется в развитых странах, в том числе и России. Поэтому сегодня вопрос о безопасности ГМО отодвинулся на второй план, а трансгенные продукты превратились, скорее, в политический инструмент.

В частности, с 2014 г. в нашей стране должны были отменить мораторий на выращивание ГМО-культур [146]. Однако спустя некоторое время разрешение на возделывание трансгенных растений на отечественных полях перенесли еще на три года – до 1 января 2017 г. [145]. Официальной причиной переноса было объявлено отсутствие методик, по которым должна проводиться экспертиза ГМО. В то же время научных предпосылок к подобному переносу сроков нет, а эксперты считают это результатом лоббирования заинтересованных структур. Так, академик Г.Г. Онищенко считает, что вследствие подобных запретов отечественная генная инженерия существенно отстала от мировых лидеров.

Выращивать ГМО в России были готовы еще 10 лет назад: центром «Биоинженерия» Российской академии наук созданы и в 2005 г. прошли государственную регистрацию две линии картофеля, устойчивого к колорадскому жуку (Елизавета 2904/1 kgs, Луговской 1210 amk). Отметим, что подобный консерватизм всегда сопровождал развитие цивилизации, а большинство инноваций испытывали сопротивление при внедрении. Так, переход от традиционного земледелия (сейчас мы называем его органическим) к интенсивному с применением минеральных удобрений, а позднее и пестицидов, сопровождался, как определил его Th. Degregori, «бунтом против промышленной революции» [8]. Несмотря на препятствия, новые технологии увеличили урожайность основных сельскохозяйственных культур более чем в четыре раза за неполные два столетия [149; 155]. От современных методов возделывания ни одно государство сегодня не откажется, а доля органических продуктов на рынке даже развитых стран вряд ли ко- гда-нибудь превысит 3–5 %.

Отечественное законодательство в отношении ГМО максимально гармонизировано с европейским, базирующемся на «принципе предосторожности», и имеет принципиальные отличия от норм США, Канады и других стран, принявших концепцию «существенной эквивалентности» [29; 37]. Принцип предосторожности, прописанный в Картахенском протоколе 2000 г., декларирует, что если вид деятельности несет в себе вероятность ущерба здоровью человека или окружа-

99

ющей среде, меры предосторожности должны приниматься, даже если механизм действия опасных факторов научно еще не обоснован. С этим и связаны крайне жесткие испытания ГМО, поступающих на рынки ЕС и России.

Концепция существенной эквивалентности («substantial equivalence»), разработанная ФАО ВОЗ и Организацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) в начале 1990-х гг., наоборот, предлагает считать генетически модифицированные продукты питания столь же безопасными, как и нативные, ибо их основные свойства сопоставимы в рамках естественного уровня изменчивости и погрешности опыта. В частности, поэтому в США производителей не обязывают маркировать соответствующим образом продукцию, содержащую ГМО, ведь формально это то же самое, что и обычная продукция. Возможно, через несколько десятков лет наблюдений такой подход будет принят и в нашей стране, но сейчас мы все же проявляем предосторожность.

Несмотря на политические заявления, наше государство готово контролировать оборот ГМО, производимых на территории страны. Эта деятельность мало отличается от контроля за импортируемой продукцией, в отношении которой уже давно разработаны стандартные процедуры и определены надзорные ведомства. Так, деятельность Роспотребнадзора включает в себя мониторинг наличия ГМО в составе пищевых продуктов.

Практически в каждом субъекте Российской Федерации функционируют ПЦР-лаборатории для ДНК-диагностики продукции, содержащей ГМО. В стране действуют стандартизированные методики определения ГМО в пищевых продуктах с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) – ГОСТ 53244-2008, ГОСТ Р 52173-2003, и биологического микрочипа (ГОСТ Р 52174-2003). Методики, основанные на анализе белковых компонентов (иммуноферментный анализ), распространения в России не получили, хотя имеется их лабораторная апробация. Связано это в первую очередь с нечувствительностью метода к термически обработанным продуктам.

Следует отметить, что методики измерения ГМО в пищевых продуктах постоянно совершенствуются, и прогресс преимущественно направлен на сокращение сроков проведения испытаний. Так, постановка традиционного real-time PCR занимает в аккредитованной лаборатории не менее 6 часов, львиная доля времени при этом уходит на выделение и очистку ДНК продукта.

Корейскими учеными Minh Luan Ha и Nae Yoon Lee предложена инновационная методика выделения ДНК с помощью модифицированного поликарбоната, сокращающая время этой трудоемкой работы до 30–35 минут [25]. А отече-

100

ственные коллеги решили вообще обойтись без стадии выделения ДНК из продукта, создав среду с использованием детонационного наноалмаза, в которой все посторонние вещества выпадают в осадок, а ДНК остается в растворе. Конечный результат при этом можно получить уже через 10–35 минут, в зависимости от количества ГМО в составе продукта [106]. Учеными из Китайского фармацевтического университета Нанкина был разработан портативный анализатор биолюминесценции для обнаружения восьми наиболее распространённых в ГМО ДНКпоследовательностей [29]. Вероятно, в ближайшем будущем подобные портативные приборы значительно ускорят полевые исследования ГМО.

Еще один важный момент касается определения ГМО в продуктах, в составе которых отсутствуют ДНК и белок (например, соевые, кукурузные и рапсовые масла, сахар из сахарной свёклы). Технический регламент Таможенного союза (ТР ТС) 022/2011 «Пищевая продукция в части ее маркировки» обязывает производителя указывать информацию о трансгенном происхождении продукта даже в этом случае. Однако имеющаяся в распоряжении контролирующих органов методика достоверно позволяет говорить только о происхождении ДНК продуктов. В этой связи в современном обороте пищевых продуктов большое значение приобретает понятие прослеживаемости, то есть возможности документальной идентификации места происхождения, изготовителя и последующих собственников продукции. Несмотря на то, что в европейском законодательстве институт прослеживаемости (traceability) развит десятилетия назад, для россиян это понятие относительно новое, пришедшее из стандартов на системы менеджмента безопасности пищевых производств (ИСО 22000), а затем закрепленное в ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции».

Таким образом, предполагается, что идентифицировать пищевые продукты, полученные из ГМО, однако не содержащие ДНК и белок, можно будет только с применением прослеживаемости.

Контроль за безопасностью новых ГМО обеспечивается системой государственной регистрации, регламентированной в Постановлении Правительства Российской Федерации от 23 сентября 2013 г. № 839. При этом для ГМО, применяемых при проведении экспертиз и в научно-исследовательских разработках, государственная регистрация по-прежнему не требуется.

Государственная регистрация иных ГМО поручена четырем ведомствам: Роспотребнадзору (в отношении продовольственного сырья и пищевых продуктов), Минздраву (в отношении ГМО, используемых для производства лекарственных препаратов), Росздравнадзору (в отношении ГМО для производства медицин-

101

ских изделий) и Россельхознадзору (в отношении генетически модифицированных растений и животных, предназначенных для разведения и выращивания на территории РФ, модифицированных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения, модифицированных организмов, используемых для производства кормов и кормовых добавок для животных, модифицированных организмов, используемых для производства лекарственных средств для ветеринарного применения, а также кормов и кормовых добавок для животных и лекарственных средств для ветеринарного применения). Сведения о зарегистрированных модифицированных организмах и продукции размещаются в сводном государственном реестре ГМО (этот документ ведется с 2002 г.), а потребители могут ознакомится с ними на сайте реестра свидетельств о государственной регистрации (http://fp.crc.ru). Сегодня там представлено более 40 свидетельств о государственной регистрации на отдельные линии ГМО (отдельно для РФ и для странучастниц Таможенного союза), и более полутора сотен – на ГМО-содержащие пищевые и биологически активные добавки.

Кроме того, Министерством образования и науки подготовлен проект Общероссийского классификатора трансформационных событий (ОКТС), чем подчеркивается важное значение генной инженерии для российской науки. Это вспомогательный документ, необходимый для систематизации, унификации, совместимости, классификации и кодирования информации о характеристиках генетических модификаций организмов.

Код, сформированный при помощи ОКТС, состоит из пяти фасет: категория ГМО (1 знак), характеристики клонируемой ДНК (11 знаков), характеристики организма-реципиента (1 знак), характеристики ГМО (4 знака) и изменяемые признаки (от 1 до 9 знаков).

Интересно, что законодательно в нашей стране уже готовы к обороту трансгенных продуктов животного происхождения при том, что эти объекты еще не вышли за пределы лабораторий [10].

Наиболее подробный обзор существующих на сегодняшний день трансгенных животных и рыб приводит А. Lievens с коллегами [21]. Вероятно, скоро в российских магазинах могут появиться трансгенные говядина, свинина и баранина, а впоследствии и куры. Основными направлениями генетических улучшений при этом являются ускоренный набор массы и повышенный надой молока, снижение рисков инфекционных заболеваний, повышение качества шерсти у овец. Кроме того, семь линий свиней и одна линия овец были выведены для трансплантации органов человеку.

К сожалению, ученым не удалось увеличить скорость роста кур, ибо существующие на сегодняшний день технологии интенсивного выращивания птицы уже довели этот показатель до его биологического предела. Тем не менее были

102