В новом исследовании ученые использовали репчатый лук как модельный организма для оценки фитотоксичности смесей пищевых красителей, и вот результат.
Синтетические пищевые красители, особенно азокрасители, часто встречаются в домашней кулинарии или ремесленных кондитерских изделиях. Они используются для тех же целей, что и в промышленных процессах, и продаются в виде гелей, водорастворимых и жирорастворимых порошков, маркеров или спреев, предназначенных для украшения тортов, глазури, кремов, конфет, желе, мороженого и напитков.
Концентрированные формы позволяют получить интенсивные оттенки, используя небольшое количество продукта, без разбавления композиций, в которые они добавляются, хорошо диспергируются как в водных матрицах (глазурь, сиропы, желатин), так и в жиросодержащих массах (тесто, кремы на масляной основе, шоколад), обеспечивая хорошую устойчивость к свету, pH и термической обработке, благодаря чему продукт может долго сохранять свой эстетический вид. Высокая красящая способность, очень низкая стоимость и отсутствие какого-либо дополнительного вкуса или запаха делают эти наборы красителей простыми в использовании.
Для оценки потенциальных физиологических эффектов, связанных с воздействием коммерческих пищевых красителей, используемых в рекомендуемых концентрациях, румынские ученые выбрали три коммерчески доступных гелевых пищевых красителя.
Эти продукты, которые можно свободно приобрести, содержали различное количество тартразина (E102, лимонно-желтый цвет), хинолинового желтого (E104, зеленовато-желтый), закатного желтого (E110, насыщенный оранжевый цвет), кармуазина (E122, красный цвет с легким малиновым или бордовым оттенком) и бриллиантового синего (E133, ярко-синий или голубой цвет).
Четыре красителя из списка — E102, E104, E110 и E122 — входят в так называемую «Саутгемптонскую шестерку». На основании масштабных исследований Саутгемптонского университета (Великобритания) было доказано их влияние на гиперактивность у детей.
В качестве модельного организма выступил репчатый лук, выращиваемый в гидропонных условиях. Это растением стало одним из наиболее часто используемых модельных организмов в токсикологических и цитогенетических исследованиях благодаря своему кариотипу с уменьшенным числом хромосом (2n = 16), характеризующемуся их большим размером, быстрому и непрерывному делению корневых меристем, хорошо индивидуализированным митотическим фазам и наличию окислительной ферментной системы, необходимой для оценки промутагенных эффектов.
Тест Allium (основе репчатого лука Allium cepa) был впервые предложен в 1938 году шведским генетиком Альбертом Леваном в его исследованиях влияния колхицина на митоз и впоследствии развит благодаря вкладу Гранта, Фискейё, Ранка и Нильсена, которые сделали этот метод более полезным для мониторинга окружающей среды и для тестирования сложных смесей веществ. Он оценивает токсические, цитотоксические, генотоксические и мутагенные эффекты путем изучения хромосомных изменений и повреждения ДНК в меристематических клетках корня.
Полезность теста обусловлена его способностью одновременно выявлять эффекты на клеточном, тканевом и системном уровнях, что позволяет идентифицировать повреждения ДНК, хромосомные аберрации и нарушения митотического процесса, тем самым предоставляя важную информацию о мутагенном и канцерогенном потенциале различных целевых веществ, таких как лекарства, экстракты лекарственных растений, пестициды и пищевые добавки в числе прочего.
Методологически тест включает прямое воздействие на луковицы или проросшие семена A. cepa водой, агаром, почвой или раствором, содержащим исследуемое вещество, после чего их корни анализируются как микроскопически, так и макроскопически.
Благодаря своей простоте и короткому времени применения, хорошей корреляции с другими тестовыми системами и высокой эффективности, тест Allium является одним из наиболее эффективных и надежных тестов биомониторинга различных ксенобиотиков, признанным таковым Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и Агентством по охране окружающей среды США (EPA), и включенным в Международную программу биотестирования растений, Международную программу химической безопасности и Программу ООН по окружающей среде.
В общей сложности 105 луковиц подвергались воздействию двух различных концентраций каждого красителя в течение 48 часов, после чего были проанализированы гравиметрические и физиологические параметры, такие как биомасса, содержание воды, минеральный и органический состав, индекс ингибирования роста, индекс толерантности и относительная скорость роста.
Статистический анализ выявил значительные различия между партиями по всем оцениваемым параметрам, указывая на то, что эффекты в основном зависят от типа применяемого красителя.
Анализ подтверждает высокую фито- и цитотоксичность пищевых красителей (E102, E104, E110, E122, E133), вызывающих снижение митотического индекса и увеличение хромосомных аберраций в тесте Allium cepa. Данные результаты согласуются с литературой, указывающей на митодепрессивный эффект и дозозависимое влияние азо- и трифенилметановых красителей на корневую меристему.
В исследовании подтверждено, что синтетические красители (особенно азокрасители, такие как тартразин и закатный желтый) обладают способностью связываться с белками клеточных мембран. Это приводит к нарушению работы мембранных насосов (H⁺-АТФаз) и каналов, нарушая ионный гомеостаз. Дисбаланс макро- и микроэлементов является прямым следствием повреждения селективной проницаемости мембран корневых клеток.
В целом, результаты показывают, что воздействие синтетических пищевых красителей вызывает нарушения водного баланса, накопления биомассы и минерального гомеостаза, подтверждая фитотоксический потенциал этих соединений и полезность теста с репчатым луком для биомониторинга химических загрязнителей.
Этот метод обосновывает необходимость ужесточения стандартов для синтетических пищевых добавок в целях защиты здоровья населения.