ВЛИЯНИЕ ДИОКСИДА ТИТАНА НА Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens, Staphilococcus epidermidis

АННОТАЦИЯ

В статье представлены полученные данные в ходе эксперимента по влиянию диоксида титана на Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens, Staphylococcus epidermidis. В работе осуществлен анализ изменения ростовых свойств микроорганизмов при влиянии диоксида титана. Установлено, что при увеличении концентрации диоксида титана (1%, 3% и 5%), увеличивалась ростовая активность Escherichia coli и Staphylococcus epidermidis соответственно. Воздействие диоксида титана на Pseudomonas fluorescens оказалось незначительно.

ABSTRACT

The article presents the data obtained during the experiment on the effect of titanium dioxide on Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens, Staphylococcus epidermidis. In our work, we analyzed the changes in the growth properties of microorganisms under the influence of titanium dioxide. It was found that with an increase in the concentration of titanium dioxide (1%, 3% and 5%), the growth activity of Escherichia coli and Staphylococcus epidermidis increased, respectively. The effect of titanium dioxide on Pseudomonas fluorescens was found to be negligible.

Ключевые слова: диоксид титана, TiO₂ , E171, пищевая добавка, Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens, Staphylococcus epidermidis.

Keywords: titanium dioxide, TiO₂ , E171, food supplement, Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens, Staphylococcus epidermidis.

Наночастицы (НЧ) диоксида титана (TiO₂ ) производятся в больших масштабах и широко применяются в различных отраслях промышленности. Диоксид титана является распространенной добавкой во многих потребительских товарах в пищевой, бытовой, косметической и фармацевтической промышленности. На основе имеющихся данных были выявлены патологические эффекты TiO₂ : онкогенный, иммуномодулирующий и аллергический на организм лабораторных животных и человека [2].

После использования продукции, которая содержит TiO₂ , краситель попадает в канализацию, а затем в окружающую среду и повторно взаимодействует с живыми организмами. После приема внутрь абсорбция частиц TiO₂  низкая, но диоксид титана имеет накопительный эффект в организме.

Согласно токсикологической оценке, данной JECFA в 1969 году, TiO₂  рассматривался как мало опасное вещество. В Российской Федерации в настоящее время диоксид титана (E171) является разрешенной пищевой добавкой. Согласно ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств» TiO₂  включен в «Перечень пищевых добавок, разрешенных для применения при производстве пищевой продукции»[5].

Однако в настоящее время Еврокомиссия приняла Регламент (от 14 января 2022 года), который запрещает использование диоксида титана как красителя в отрасли пищевой промышленности TiO₂  опираясь на новые научные данные о неблагоприятном воздействии на организм TiO₂  в нано форме [4]. Данная мера была одобрена Европейским агентством по продовольственной безопасности (EFSA). Важнейшим фактором запрета использования изучаемого вещества явилось то, что Еврокомиссия не смогла исключить проблему генотоксичности после потребления частиц диоксида титана.

Многообразные пути поступления TiO₂  обуславливают высокую вероятность его воздействия на человека и животных. Традиционный взгляд на TiO₂ как плохо растворимое, малореактогенное химическое вещество необходимо пересмотреть, учитывая увеличивающееся число данных о его взаимодействии с белками и образовании комплексных соединений, а также патологических эффектах пищевого красителя Е171 на организм человека [1].  

Результаты исследований воздействия НЧ TiO₂  на экспериментальных животных, обитателей водоёмов и почвы, а также на растения и водоросли свидетельствуют об их потенциальном риске для здоровья рабочих промышленных объектов, а также населения и микробной флоры окружающей среды и требуют обеспечения контроля экспозиций НЧ TiO₂  в воздух рабочей зоны и объектах окружающей среды [3].

Целью работы является исследование влияние диоксида титана на следующие микроорганизмы: Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens, Staphylococcus epidermidis. 

Для проведения эксперимента были использованы штаммы микроорганизмов из коллекции ВКПМ, а именно: Escherichia coli M-17-02 (рег. № ВКПМ: B-8208), Pseudomonas fluorescens (рег. № ВКПМ: B-1138), Staphylococcus epidermidis PCI 1200 (рег. № ВКПМ: B-12635). 

Для получения данных для сравнительного анализа динамики изменения роста были использованы питательные среды МПА и Эндо. При проведении бактериологического исследования были приготовлены инокулюмы, содержащие 5 КОЕ по стандарту мутности, сравнивая мутность с контрольным эталоном.

Изучаемые штаммы микроорганизмов были поверхностным методом внесены на питательную среду МПА в чашки Петри с различной концентрацией диоксида титана: 1%, 3%, 5%. После были помещены в термостат для отслеживания роста: Escherichia coli (t =+37 °C), Staphylococcus epidermidis (t =+37 °C) Pseudomons fluorescens (t =+28-30°С).

Готовые образцы были окрашены для дальнейшего исследования, так как диоксид титана является красителем белого цвета, а колонии молочно-белого и не имеют яркой пигментации и не обнаруживаются на питательной среде МПА с добавлением диоксида титана. На 1 чашку Петри с образцом наносили 1 мл водного раствора генцианвиолета в концентрации 0,0005% на 2-3 мин, а затем остатки удалялись с помощью пипетки.

В ходе сравнения исследуемых образцов с контрольным были получены результаты по изменению ростовых качеств колоний E. coli при воздействии различных концентраций диоксида титана. В чашках с 1% концентрацией диоксида титана на МПА не было обнаружено изменений; с 3% концентрацией TiO₂  было замечено незначительное увеличение ростовых свойств колоний кишечной палочки; с 5% концентрацией диоксида титана ростовые свойства изменились в сторону увеличения (колонии были крупные, в 2 раза больше своего стандартного размера).

Ростовые свойства колоний St. epidermidis на МПА с добавлением диоксида титана увеличивались с мерой увеличения концентраций. Чем больше концентрация диоксида титана, тем больше ростовая активность наблюдалась у St. epidermidis.

Изменений в росте колоний Ps. fluorescens не было отмечено при добавлении 1% и 3% TiO₂ ; а с 5% концентрацией TiO₂  было отмечено увеличение количества колоний и размеров колоний. 

Список литературы:

1. Аляхнович Н.С., Новиков Д.К. Распространенность, применение и патологические эффекты диоксида титана // Вестник ВГМУ. - 2016. - Том 15. - С. 7-16.
2. Аляхнович Н.С., Новиков Д.К. Взаимодействие диоксида титана с биологическими средами организма // Иммунопатология, аллергология, инфектология. - 2016. - № 1. - С. 37-42.
3. Плескова С.Н.,  Фотоиндуцированная бактерицидная активность TiO₂  –пленок. / Голубева И.С., Веревкин Ю.К., Першин Е.А., Буренина В.Н., Королихин В.В. // Прикладная биохимия и микробиология. - 2011. - Т. 47. - № 1. - С. 28-32.
4. Проданчук Н. Г., Балан Г.М. Наночастицы диоксида титана и их потенциальный риск для здоровья и окружающей среды // Проблемы токсикологии. - 4/2011. Киев - 2011. - С. 11-27.
5. Технический регламент Таможенного союза «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств» № 029/2012 «Перечень пищевых добавок, разрешенных для применения при производстве пищевой продукции». - 2012 (с изменениями и дополнениями).