Ричард Эвершед - Состав: Как нас обманывают производители продуктов питания
Итак, можем ли мы использовать штриховое кодирование ДНК, чтобы установить ботаническое происхождение меда? Еще в 2010 г. Том Гилберт и его коллеги из Музея естественной истории (Natural History Museum) при Копенгагенском университете доказали, что даже в очень маленьких (объемом в 1 мл) образцах меда содержится достаточно ДНК-материала для проведения анализа методом ПЦР{11}. Они протестировали довольно много образцов меда и извлекли достаточно длинные участки ДНК, чтобы определить таксономическую принадлежность насекомых и растений, участвовавших в изготовлении этих образцов. Любопытно, что ДНК из пчелиных митохондрий (органоиды, отвечающие за производство энергии в клетке) преобладали в количественном отношении над ДНК из растительных органоидов (к примеру, хлоропластов). ДНК ядер растительных клеток была представлена в наименьшем объеме. Поскольку участки генома, подходящие для штрихового кодирования, располагаются в ДНК хлоропластов, ученые подтвердили, что метод анализа ДНК можно использовать для определения ботанического происхождения меда.
На момент написания этой главы Массимо Лабра и работающая под его началом группа исследователей из Университета Бикокка в Милане уже начали тестовое штрихкодирование образцов меда{12}. Они проанализировали четыре вида полифлерного меда, произведенного в четырех разных местах на севере Итальянских Альп, используя в качестве пограничных маркеров rbcL и еще один ген. Они собрали базу ДНК-штрихкодов для мест, где пчелы собирали нектар, – в общей сложности 315 видов растений. По ДНК, извлеченным из исследуемых образцов меда, они сумели опознать 39 видов растений, из нектара которых был изготовлен мед, – каштан, дуб, бук, а также множество трав. Неожиданной находкой оказалась ДНК ядовитого растения белладонны (Atropa belladonna). И хотя мед, скорее всего, не содержал никаких токсинов, производимых этим растением, данный пример наглядно демонстрирует потенциальную пользу, которую штрихкодирование ДНК может принести при оценке экотоксичности меда, а также решении других вопросов, связанных с безопасностью продуктов питания.
Как уже говорилось, основная сила этого метода – в хорошей базе данных. На данный момент в базе BOLD содержится семь штрихкодов для семи различных образцов дерева манука (L. scoparium), позаимствованных из базы данных GenBank. Однако эти штрихкоды почти не сопровождаются дополнительной информацией. Один из образцов был взят в Королевских ботанических садах Кью в Великобритании, и, вероятно, он может считаться образцом, засвидетельствованным экспертами. Теоретически теперь мы можем отправить образец нашего меда в лабораторию, чтобы провести анализ ДНК и узнать, весь ли растительный генетический материал, присутствующий в образце, принадлежит дереву манука.
Милый мед, где твоя родина?
Итак, раз мы способны доказать при помощи штрихкодирования ДНК, что мед произведен из нектара дерева манука, а дерево это произрастает лишь в определенных ареалах, следовательно, мы можем быть уверены в его географическом происхождении. Но как же быть, если нам нужно определить географическое происхождение либо полифлерного меда, либо меда, изготовленного из нектара широко распространенного растения? Информация о том, откуда родом наш продукт, поможет оценить риски фальсификации или биологического загрязнения. Некоторые страны имеют весьма богатые традиции фальсификации меда. Кроме того, менее строгие правила применения пестицидов и антибиотиков в некоторых странах приводят к повышенному риску загрязнения меда остатками этих веществ. Легкомысленное отношение к географическому происхождению меда, который вы едите, сопряжено с рисками для вашего здоровья.
Кругосветные путешествия, которые совершают продукты по дороге к нашим кухням, зачастую удаленным от места их производства на многие тысячи километров, приводят к тому, что продукты оказываются в совершенно чуждых для них экосистемах, климатических условиях и – в буквальном смысле – на чужой почве. Еще не забыли принцип «Ты есть то, что ты ешь»? Растения и животные, выросшие в другом регионе, естественным образом содержат в своих тканях химический отпечаток и устойчивые изотопы, характерные для их родной местности. Их географическое происхождение проявляется посредством различий в составе макро– и микронутриентов, которые они поглощают из почвы, а это в свою очередь зависит от типа почвы (и лежащих под ней геологических формаций), удобрений, дождя и состава почвенных вод. Все это непосредственно отражается на химическом и изотопном составе растений. Химический и изотопный отпечаток среды, заложенный в растениях, затем переносится на потребителей – включая и травоядных животных (а также пчел), которые поедают эти растения, усваивают из них нутриенты и запасают их в своих тканях. Таким образом, любые продукты, будь они животного или растительного происхождения, несут на себе химический и изотопный отпечаток места, где они были произведены. Как правило, мы не можем определить этот химический и изотопный отпечаток, исходя из вкуса и текстуры потребляемых нами продуктов, хотя натренированное нёбо сомелье способно распознать регион происхождения того или иного вина. Долгие десятилетия исследовательской работы в области экологии и биогеохимии обеспечили нам доскональное понимание основных факторов, влияющих на химический и изотопный состав растительных и животных тканей.
Осознав важность этих географических отпечатков, руководство ЕС запустило масштабный проект по разработке системы отслеживания географического происхождения продуктов (проект TRACE). Ученые из Германии, Италии, Великобритании и Австрии приступили к совместной работе с целью выяснить, можно ли отличить друг от друга образцы меда, произведенного в разных местах Европы с разными климатическими и геологическими условиями. В 20 разных регионах было собрано более 500 образцов меда. Исследователи изолировали белки в его составе и измерили концентрацию устойчивых изотопов углерода (¹³С/¹²С), водорода (²H/¹H), азота (15N/14N) и серы (34S/32S). Именно из этих основных элементов состоят белки. Более легкие изотопы (те члены каждой пары, в которых цифра меньше) чаще встречаются в природе. Подобно тому как ¹³С оказывается тяжелее, чем ¹²С из-за дополнительного нейтрона (мы уже обсуждали, что растения типа С3 и С4 по-разному поглощают ¹³CO2 и ¹²CO2), так и ²H, 15N и 34S весят больше своих напарников. И точно так же, как процесс фотосинтеза меняется из-за разницы в весе двух изотопов углерода, так и другие устойчивые изотопы могут сообщать о различных невидимых процессах, протекающих в окружающей среде. Это позволяет исследователям в области биогеохимии совершенно по-новому взглянуть на мир. Для них дождь – это не просто живительная влага, орошающая наш сад, или неприятность, из-за которой пришлось отменить пикник. В глазах биогеохимика дождь раскрашивает все вокруг разными изотопными составами – формирует своего рода изотопный пейзаж. Молекулы воды, в которых содержится более легкий изотоп углерода (¹H2O), легче испаряются с поверхности моря, чем более тяжелые молекулы (¹H2HO). Когда пар конденсируется, превращается в облака и оказывается над сушей, ¹H2HO выпадают в виде осадка раньше, а более легкие молекулы воды продвигаются дальше в глубь суши. В результате изотопный состав водорода в облаках меняется довольно предсказуемым образом, как и географическое распределение изотопов. Чем дальше от побережья выпадают осадки, тем больше в их составе ¹H2O и тем меньше ¹H2HO. Растения (а также животные) пьют воду, выпавшую в виде осадков, и в их организме поддерживается соответствующее соотношение изотопов водорода.
Объединив усилия, криминалисты в области пищевого мошенничества и биогеохимики, изучающие изотопы, могут применить метод анализа устойчивых изотопов в составе растений для разработки новых способов определения происхождения тех или иных продуктов. Предсказуемость распределения устойчивых изотопов в ландшафте (так называемый изотопный ландшафт) привела к появлению карт, на которых отмечен изотопный состав химических элементов в разных регионах мира в зависимости от уровня осадков, температуры, геологических условий, сельскохозяйственной деятельности, типичной флоры и других важных факторов. Эти карты можно использовать для подтверждения или опровержения информации о географическом происхождении продукта, напечатанной на этикетке. Разумеется, в теории мошенники могли бы усовершенствовать подделку продуктов, чтобы они имели такой же изотопный состав, как настоящие, но на это ушла бы вся прибыль от махинаций.
Результаты европейского проекта TRACE показали, что состав устойчивых изотопов углерода, азота, водорода и серы в белках меда можно использовать для установления его географического происхождения{13}. Особенно полезными при определении происхождения европейских образцов оказались изотопы углерода и серы. Другие исследования показали, что применимость метода устойчивых изотопов варьируется в зависимости от того, какой именно компонент меда подвергается анализу. Так, изотопы углерода и кислорода, присутствующие в пыльце, практически не давали информации о регионе происхождения. То же можно сказать об изотопах этих химических элементов в составе жидкого меда и пчелиного воска. Кроме того, этот подход имеет свои ограничения, поскольку в тех случаях, когда переработка меда проходила в регионе, отличном от региона производства, влага из местной атмосферы смешивалась с водой в составе меда и меняла его изотопный состав. Впрочем, если мед не подвергался фильтрации, даже в этом случае можно подвергнуть анализу изотопы водорода и кислорода в содержащемся в нем пчелином воске. В отличие от жидкого меда пчелиный воск сохраняет изотопы водорода и кислорода, присущие месту его производства. Умные мошенники, конечно, понимают это и теоретически могут добавить в мед пчелиный воск, чтобы обмануть тесты.
