В своей работе автор исследует влияние воды из бутылок, произведенных из различных видов пластика на простейших при добавлении витаминов. Данный вид тары наиболее распространен в наше время для хранения напитков, а это делает работу особенно актуальной. На основе проведенного исследования автор делает вывод о губительном действии воды из пластиковых бутылок на простейших, что, по его мнению, делает ее опасной для пищевого использования. Добавление же витаминов к исследуемой воде положительно сказалось на жизнедеятельности простейших и в некоторых случаях привело к значительному увеличению численности популяции. Автор выдвигает две гипотезы действия витаминов, которые планирует изучить в дальнейшем. Также он вносит рекомендации по использованию пищевого пластика в бытовых условиях. Отдельно указывается на небезопасность использования пластиковой посуды при разогревании пищевых продуктов в СВЧ-печах, и необходимости потребления витаминов в достаточном количестве.
Несколько фактов о пластиковых бутылках
Человек потребляет 1,5–2 литра воды в день. И все чаще эта вода из пластиковых бутылок.
Согласно отчету исследовательского агентства Smithers Pira, опубликованному 15 мая 2014 года общемировой объем ПЭТ-бутылок составляет 256 млрд. шт. По их прогнозам к 2019 году цифра составит 319 млрд. шт., что составляет 25 % ежегодного прироста [1].
На современных предприятиях пластиковые бутылки производят из многослойного полиэтилена, а его, в свою очередь, из нефти и газового конденсата. Полиэтилен был впервые получен немецким химиком Хансом фон Пехманом в 1898 г. из газа этилена, а в 1939 г. началось массовое производство изделий из этого материала.
Сейчас в пластиковые бутылки разливают воду, соки, квас, пиво, молоко, йогурты и кефиры, почти 100 % растительного масла. Уксус, тосол, автомасла, растворитель, бензин, керосин, лаки, краски, моющие и чистящие средства — все это без проблем может храниться в пластиковой таре. Новые разработки в сфере пластиковых бутылок для молока позволяют дольше сохранить его полезные свойства. Минеральная вода, квас, соки очень требовательны к материалу тары и при несоблюдении правил хранения легко меняют вкус, но в пластиковой бутылке их качество долго остается таким же, как и в момент производства.
Пластиковые бутылки легки (более чем в 10 раз легче стеклянной тары того же объема), их невозможно разбить, они легко переносят резкий нагрев и охлаждение. Их легко изготовить любого цвета, объема и формы. Все это делает чрезвычайно удобными в использовании. Кроме того, из бутылок строят жилье, изготавливают украшения, пластиковую посуду и кормушки для животных, одежду и стройматериалы. Пластиковые бутылки легко собирать и утилизировать, при получении сырья для бутылок не страдает природа, не вырубаются леса, не опустошаются поля [2].
Однако более 40 % пластиковых отходов составляют пластиковые бутылки, несмотря на то, что в Европе перерабатывается от 70 % до 90 % пластиковой тары [3]. Выброс мусора привел к образованию Большого Тихоокеанского мусорного острова, куда течения приносят весь выбрасываемый пластик. Морские животные гибнут миллионами, принимая пластик за пищу. Сам пластик начинает разлагаться только через 450 лет, а до полного его разложения должно пройти еще 80 лет [4].
Краткий обзор имеющихся исследований пластика
По мнению многих исследователей потенциально опасные пластики могут вызывать различные заболевания организма. Так пластик с маркировкой «1», предположительно, является канцерогеном; с маркировкой «3» — вызывает рак, врожденные дефекты, хронические бронхиты, язвы, глухоту, нарушение пищеварения; с маркировкой «6» — может раздражать глаза, нос, горло, вызывать головокружение и обмороки, также он повышает риск рака крови; наконец пластик с маркировкой «7» способен приводить к раковым заболеваниям, нарушениям функционирования иммунной системы, ожирению и сахарному диабету [7].
После проведения ряда опытов на лабораторных крысах ученые выяснили, что возможна связь между употреблением пищи из пластиковой посуды и изменением поведения, опасностью возникновения рака и изменениями в мозге [8].
Исследователи Эксетерского университета Великобритании нашли доказательство того, что пластиковая посуда представляет угрозу для сердца. Ученые измеряли уровень бисфенола А, который используется при изготовлении пластмасс в моче участников исследования. У 25 % исследуемых с повышенным содержанием бисфенола А в моче заболеваемость ишемической болезнью сердца и сахарным диабетом была в 2 раза выше, чем у людей с низким содержанием этого вещества [9]. В Австрии, Бангладеше, Ирландии использование пластиковых бутылок для пищевых продуктов запрещено полностью [2].
Однако некоторые ученые считают выводы своих коллег надуманными. Первоначальные исследования, показавшие что бисфенол А может привести к возникновению сахарного диабета и сердечнососудистых заболеваний не получили четких подтверждений. Так содержание бисфенола А при изготовлении пластиковых бутылок оказалось значительно ниже опасного значения. Бисфенол А не накапливается в организме и выводится из него в течение суток. А связь с возникновением онкозаболеваний, инсультов, артритов вообще не удалось доказать. По мнению ученых, вред от пластиковых бутылок существенен только в одном случае — если сжигать бутылки и вдыхать дым от них [10].
Витамины
Витамины — (лат. vita — жизнь + амины) — низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для нормальной жизнедеятельности организмов.
Отличительная особенность витаминов в том, что они, являясь жизненно важными веществами, не являются ни источниками энергии, ни компонентами тканей организма. Участвуя в разнообразных химических превращениях, они оказывают регулирующее влияние на обмен веществ и тем самым обеспечивают нормальное течение практически всех биохимических и физиологических процессов в организме [11].
1753 году шотландским врачом Линдом, принимавшим участие в длительных плаваниях, был опубликован «Трактат о цинге», в котором он предлагал использовать лимоны и лаймы для профилактики цинги, болезни, сопровождающейся слабостью, мышечно-суставными болями, кровоточивостью, выпадением зубов [12] [13].
Первым полученным витамином был тиамин (витамин B1), выделенный из рисовых отрубей в 1911 году польским ученым Казимиром Функом. Прием небольшого количества представленного бесцветного кристаллического вещества излечивал от болезни бери-бери [14], характеризующейся общей истощенностью, поражением сердечно-сосудистой системы и нервов конечностей [15]. Через год Функом было предложено название слова «витамин».
В 1920–30-х годах были открыты и другие витамины, а в 1940-х расшифрована их структура. На 2012 год 13 веществ (или групп веществ) признано витаминами. В зависимости от растворимости витамины делят на жирорастворимые — витамины A, D, E, K и водорастворимые — витамины группы B и витамин С.
В нашей прошлой работе по исследованию влияния воды из пластиковых бутылок на простейшие микроорганизмы, были получены данные, указывающие на небезопасность пластика для пищевого использования. Исследовались бутылки с маркировками «1» и «5». Особенно негативное действие оказала вода, нагретая в пластиковой таре, а также кипяток, налитый в пластиковую посуду.
1. Поэтому одной из целей настоящего исследования стало изучение влияния воды, хранящейся в пластиковой бутылке с маркировкой «1 био» на простейших.
2. Второй нашей целью стало исследование действия витаминов на простейших, при добавлении исследуемой воды.
Объект исследования
Объектом нашего исследования послужила инфузория туфелька (Paramecium caudatum) — одноклеточное животное, относящееся к типу инфузорий, или ресничных, простейших, органоидами движения которых служат реснички, обычно густо покрывающие всю поверхность клетки. У инфузории туфельки их около 15 тысяч. Тело инфузории туфельки вытянуто и достигает 0,3–0,5 мм в длину. По внешнему виду тело инфузории напоминает отпечаток туфли, за что простейшее и получило свое название. Инфузории довольно быстро перемещаются тупым концом тела вперед, со средней скоростью 2,5 мм в секунду. Размножение — деление надвое, также присутствует обмен генетическим материалом без увеличения количества особей. При комнатной температуре инфузория туфелька делится 1–2 раза в сутки.
Питаются инфузории исключительно гетеротрофно. У них имеется клеточный рот, переходящий в клеточную глотку. Реснички вокруг рта длиннее остальных, ими инфузория загоняет в рот бактерии — основную пищу и микрочастицы [24].
К инфузориям относятся наиболее сложно организованные простейшие. Общее их число — 7000 видов. Обитают они в морях, пресных водоемах в составе бентоса и планктона, некоторые виды — в почве и мхах. Среди инфузорий встречаются и паразиты [25].
Использование инфузорий в оценке качества вод обладает рядом преимуществ по сравнению с другими тест-объектами: культивирование простейших проще, они удобны в использовании, эффективны при ограниченном времени, сложное строение организма позволяет переносить полученные результаты на человека и млекопитающих. Все это дает возможность использования инфузорий в биотестировании. Так их используют для оценки токсичности вод [26], используют для определения пищевых добавок (консервантов) в продуктах [27]. В медицине для оценки токсичности биологических жидкостей широко используется парамецийный тест. Суть теста состоит в сравнении продолжительности жизни инфузорий в плазме здорового донора (25 минут), с продолжительностью жизни инфузорий в исследуемой жидкости [28].
В НП «Федерация Судебных Экспертов» для изучения токсичности пластмасс определяется индекс токсичности — значение тест-параметров, полученных при исследовании пластика, на основе которых можно сделать достоверные выводы о токсичности исследуемого пластика. Тест-параметры чаще всего включают:
- подавляющее влияние на метаболическую и ферментную активность микроорганизмов;
- способность микроорганизмов к размножению;
- их выживаемость. [29].
Эксперимент проводили в домашних условиях.
В качестве тест-объектов использовалась культура инфузории туфельки, полученная самостоятельно по оригинальной методике. На дно стеклянной банки объемом 3 литра помещали горсть (около 20 гр.) сушеной кожуры банана, заливали ее 2,5 литрами водопроводной воды и оставляли банку на 21 день для образования в ней бактерий — основной пищи инфузорий. Спустя 21 день с придонной части домашнего аквариума с помощью груши забирали 100 мл воды, под микроскопом определяли наличие инфузорий в отобранной воде, добавляли воду в банку с замоченной банановой кожурой. Спустя еще 21 день получили готовую культуру инфузорий. Культура содержалась на свету при комнатной температуре.
В пластиковую тару с маркировками «1», «5» и «1 био» наливали водопроводную воду, затем кипятили ее в микроволновой печи в течение 3 минут. После остывания воды приступили к исследованиям.
В стеклянные пробирки с помощью пипетки забирали по 3 мл культуры и добавляли по 30 мкл воды из пластиковых бутылок (по 5 пробирок: вода из бутылок с маркировкой «1», «1 био» и «5», соответственно). Затем в пробирки добавляли по 30 мкл витаминов: А, B, C, E. В качестве витаминов послужили следующие препараты: ретинола пальмитат — витамин А в виде раствора; комбилипен — комплекс витаминов группы В (В1,В6, В12) в ампулах; аскорбиновая кислота — витамин С в ампулах; альфа-Токоферола ацетат — витамин Е в виде раствора. В контрольный образец добавляли 30 мкл дистиллированной воды из ампул для инъекций.
Наблюдения за образцами проводили в 3 повторностях с помощью бинокулярного микроскопа Микромед 1 вар. 2–20 через 1, 3, 7 суток и далее каждую неделю до 50 дня, после добавления исследуемой воды. 30 мкл образца помещали на предметное стекло, накрывали ее покровным стеклом, после чего проводили общий учет обнаруженных организмов. Полученные данные были усреднены и округлены до целых в большую сторону.
1. В ходе эксперимента удалось установить, что вода из пластиковых бутылок, добавленная к образцам, негативным образом сказалась на численности простейших, по сравнению с контролем. Вначале исключение составила вода из биобутылки, но уже к 7 дню наблюдений количество инфузорий стало даже ниже количества в остальных образцах (табл.1). Полученные данные вновь подтверждают потенциальную опасность воды из пластиковой тары. Знак «биобутылка» указывает на то, что при производстве данного вида тары, на 30 % меньше используются невосполнимые ресурсы, такие как нефть, но не на безопасность употребления напитков из посуды с такой маркировкой. Последние исследования китайских ученых — представителей нации, употребляющей рекордное количество бутилированной воды, показали, что при нагревании ПЭТ бутылок (маркировка «1») с водой, в ней происходит увеличение содержания сурьмы, тяжелого металла, а также бисфенола А, которые признаны канцерогенами [30].
2. Добавление витаминов к исследуемой воде по-разному отразилось на численности простейших.
В образцах с добавлением воды из бутылки с маркировкой «5» при наличии витаминов произошло значительное увеличение количества инфузорий по сравнению с контролем, что может указывать на нейтрализующее действие вредного вещества. Отметим, что витамины не являются ни источниками энергии, ни компонентами тканей, а значит, не могут служить питательными веществами. Следовательно, животные под действием витаминов более рационально использовали имеющуюся пищевую базу.
Показатели в образцах с добавлением воды из бутылок с маркировкой «1» и «1 био» были сходными между собой, но отличались от образцов с водой из тары с маркировкой «5». Так витамины группы В не оказали положительного действия на численность простейших. Она намного ниже контрольных значений. Витамины С, а особенно А и Е вызвали увеличение численности животных, относительно контроля (Табл. 2–4). Эти показатели в большей степени выражены у образцов с добавлением воды «1 био». Витамины А, С, Е являются антиоксидантами, и способны напрямую нейтрализовывать окисляющие вещества, возможно поэтому, мы не наблюдаем действия токсина, в то время, как витамины группы В, влияют преимущественно, на энергетический обмен веществ в организме. Положительное же действие витаминов В в образцах с добавлением воды из тары с маркировкой «5», скорее всего указывает на то, что негативное влияние оказывает другое вещество, нежели чем агент из бутылок с маркировкой «1». Более значительный рост числа инфузорий в пробирках с добавлением воды из биобутылок, по-видимому, также указывает, что и здесь присутствует вещество, отличное от вещества из посуды с маркировкой «1» и «5».
В ходе эксперимента нами было обнаружено волнообразное изменение численности инфузорий при добавлении витаминов (табл. 2–4). Наблюдаемое явление не имеет однозначного объяснения, из-за слабой изученности ряда факторов, но мы можем предложить еще одну гипотезу для объяснения полученных результатов. Увеличение численности инфузорий может быть связано с ростом количества бактерий после добавлении витаминов в исследуемые образцы. Как известно, бактерии являются основной пищей инфузории туфельки. Вероятно, бактерии резко увеличивали свою численность, перерабатывали отравляющее вещество, выделяемое из пластика, что позволило, вслед за этим, размножиться инфузориям. Явление возрастания численности инфузорий (хищников) вслед за возрастанием бактерий (жертв) описано русским ученым Гаузе в первой трети 20 века, когда он изучал модель поведения хищник-жертва на инфузориях [31]. В образцах без добавления витаминов бактерии, видимо, не смогли справиться с отравляющим веществом, сокращение их численности привело к сокращению численности инфузорий.
Справедливость той или иной рабочей гипотезы предполагается установить в ходе дальнейших исследований.
Выводы
Так как потребление воды из пластиковых бутылок с каждым днем растет, ее изучение становится необходимостью в общемировых масштабах. Появление технологий частичного производства пластиковых бутылок из растительного сырья, несомненно улучшает экологическую обстановку на планете. Однако употребление воды из этих бутылок является столь же опасным, как и потребление воды из посуды с маркировкой «1» и «5».
Проведенные нами по оригинальной методике эксперименты с использованием витаминов указывают на необходимость их применения в условиях действия неблагоприятных факторов окружающей среды.
Выводы:
1. Вода, вскипяченная в бутылках с маркировками «1», «1 био» и «5» оказывает губительное влияние на простейших.
2. Добавление витаминов к образцам с исследуемой водой из тары с маркировкой «5» оказало положительное действие на жизнедеятельность простейших.
3. Добавление витаминов к образцам с исследуемой водой из тары с маркировками «1» и «1 био» вызвало повышение численности простейших (за исключением витамина В), но не столь значительное, как с маркировкой «5».
4. Наибольший рост численности простейших наблюдался в образцах с витаминами А и Е.
5. Вода из пластиковой посуды с маркировками «1», «1 био» и «5», вероятно содержит разные токсические вещества.
Рекомендации
В настоящее время доля использования пластика в пищевой промышленности огромна. В свете данного исследования, мы рекомендуем максимально ограничить использование пластиковой посуды.
РЕТ-бутылки нельзя использовать для хранения пищевых продуктов.
Нельзя использовать одноразовую пластиковую посуду для горячих продуктов.
Не используйте пластиковую посуду для разогрева в микроволновой печи.
Не покупайте воду в пластиковой посуде, если она стоит на свету.
Использование детских пластиковых бутылочек для разогревания жидкостей небезопасно. Предполагаем, что это может негативно влиять на здоровье ребенка.
Вода в бутылке с маркировкой «Био» также небезопасна и, возможно, может негативно влиять на здоровье и самочувствие людей.
Употребление витаминов в достаточном количестве способно нейтрализовать негативное влияние опасных для организма веществ, неумышленно получаемых из окружающей среды.
Приложение
Таблица 1
Влияние воды из пластиковых бутылок на жизнедеятельность простейших
|
День |
Контроль |
Марк. «1» |
Марк. «1 био» |
Марк. «5» |
|
1 |
11 |
7 |
13 |
7 |
|
3 |
20 |
7 |
13 |
9 |
|
7 |
13 |
2 |
0 |
8 |
|
14 |
6 |
2 |
1 |
1 |
|
21 |
6 |
2 |
0 |
3 |
|
28 |
4 |
1 |
1 |
1 |
|
35 |
8 |
1 |
1 |
4 |
|
42 |
5 |
5 |
0 |
3 |
|
50 |
5 |
1 |
0 |
2 |
Таблица 2
Влияние воды из пластиковой бутылки с маркировкой «1» на жизнедеятельность простейших при добавлении витаминов
|
День |
Контроль |
Марк.«1» |
Вит. А |
Вит. В |
Вит. С |
Вит. Е |
|
1 |
11 |
7 |
8 |
12 |
6 |
10 |
|
3 |
20 |
7 |
10 |
8 |
26 |
16 |
|
7 |
13 |
2 |
5 |
2 |
4 |
7 |
|
14 |
6 |
2 |
7 |
3 |
3 |
12 |
|
21 |
6 |
2 |
3 |
2 |
21 |
15 |
|
28 |
4 |
1 |
28 |
0 |
14 |
28 |
|
35 |
8 |
1 |
16 |
0 |
7 |
18 |
|
42 |
5 |
5 |
16 |
0 |
0 |
1 |
|
50 |
5 |
1 |
16 |
0 |
0 |
1 |
Таблица 3
Влияние воды из пластиковой бутылки 
на жизнедеятельность простейших при добавлении витаминов
|
День |
Контроль |
Марк. «1 био» |
Вит. А |
Вит. В |
Вит. С |
Вит. Е |
|
1 |
11 |
13 |
18 |
5 |
15 |
21 |
|
3 |
20 |
13 |
20 |
9 |
22 |
20 |
|
7 |
13 |
0 |
9 |
7 |
3 |
27 |
|
14 |
6 |
1 |
3 |
3 |
57 |
14 |
|
21 |
6 |
0 |
11 |
4 |
24 |
14 |
|
28 |
4 |
1 |
35 |
6 |
23 |
32 |
|
35 |
8 |
1 |
115 |
0 |
9 |
11 |
|
42 |
5 |
0 |
56 |
0 |
0 |
3 |
|
50 |
5 |
0 |
76 |
0 |
3 |
2 |
Таблица 4
Влияние воды из пластиковой бутылки с маркировкой «5» на жизнедеятельность простейших при добавлении витаминов»
|
День |
Контроль |
Марк. «5» |
Вит. А |
Вит. В |
Вит. С |
Вит. Е |
|
1 |
11 |
7 |
4 |
1 |
4 |
11 |
|
3 |
20 |
9 |
26 |
1 |
13 |
34 |
|
7 |
13 |
8 |
46 |
1 |
28 |
45 |
|
14 |
6 |
1 |
44 |
31 |
60 |
60 |
|
21 |
6 |
3 |
79 |
69 |
50 |
57 |
|
28 |
4 |
1 |
103 |
61 |
71 |
34 |
|
35 |
8 |
4 |
99 |
91 |
26 |
35 |
|
42 |
5 |
3 |
142 |
27 |
15 |
18 |
|
50 |
5 |
2 |
167 |
16 |
1 |
17 |
Литература:
1. http://article.unipack.ru/49773/
2. http://www.pzpi.ru/articles.php?ELEMENT_ID=879
4. http://lifeglobe.net/entry/2969
5. http://news.unipack.ru/45876/
6. http://wiki.hasanov.ru/food/plastic-pp-ps
7. http://www.garnec.com/cereal-crops/Articles-about-packing/Articles-about-packing_24.html
8. http://rian.ru/science/20080419/105446667.html
9. http://www.medpulse.ru/health/prophylaxis/prof/9974.html
10. http://bezvreda.com/vred-plastikovich-butilok/
11. http://www.evoc.ru/index.php?voc_id=8&letter= %C2&word_id=226669
12. https://ru.wikipedia.org/wiki/ %C2 %E8 %F2 %E0 %EC %E8 %ED %FB
13. Ожегов С. И. Словарь русского языка/ Под ред. чл.-корр. АН СССР Шведовой Н. Ю. — М.: Русский язык, 1987, — 750с.
14. http://vitaminen.ru/vitaminyi/vitamin-b1.html#more-671
15. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/68783/Бери
16. https://ru.wikipedia.org/wiki/ %C2 %E8 %F2 %E0 %EC %E8 %ED %FB
17. http://www.vitamini.ru/vitamin_14.html
18. https://ru.wikipedia.org/wiki/ %C2 %E8 %F2 %E0 %EC %E8 %ED_D
19. http://bono-esse.ru/blizzard/RPP/O/Vitamin/Bremener/vit_E.html
20. http://www.vitamini.ru/vitamin_24.html
21. http://www.dietplan.ru/food/vitaminb/
22. https://ru.wikipedia.org/wiki/Аскорбиновая_кислота
23. http://bono-esse.ru/blizzard/RPP/O/Vitamin/Bremener/vit_C.html
24. Догель В. А. Зоология беспозвоночных: Учебник для ун-тов/Под ред. проф. Полянского Ю. И. — 7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. школа, 1981, — 606 с., ил.
25. http://www.tepka.ru/biologia/12.html
27. http://elementy.ru/lib/430785
28. Самсонов В. П., Самсонов К. В. Методы исследования показателей эндотоксикоза в биологических жидкостях: учебно-методическое пособие для врачей и биологов.-Благовещенск: изд.АмГУ, 2005, — 21с.
29. http://sud-expertiza.ru/issledovanie-plastika/
31. Чернова Н. М., Основы экологии: Учеб. дня 10 (11) кл. общеобразоват. учеб. заведений/ Н. М. Чернова, В. М. Галушин, В. М. Константинов; Под ред. Н. М. Черновой. — 6-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2002. — 304 с.
