Определение остаточных концентраций пенициллинов в молочной продукции

1 Пенициллины, их строение и свойства

Пенициллины относятся к противомикробным препаратам класса бета-лактамов. Продуцируются они, соответственно, грибами рода Penicillium. Антибиотики группы пенициллинов классифицируют следующим образом:
- первое поколение – природные и полусинтетические пенициллины;
- второе поколение – аминопенициллины;
- третье поколение – карбоксипенициллины;
- четвертое поколение – уреидопенициллины и амидинопенициллины.
Основным структурным элементом пенициллинов является 6-аминопенициллановая кислота – гетероциклическая конденсированная система, состоящая из бета-лактамного и тиазолидинового колец (рис. 1)


Рисунок 1 – Структурная формула пенициллинов

6-аминопенициллановая кислота представляет собой дипептид, образованный L-цистеином и L-валином (рис. 2).
Пенициллины отличаются друг от друга строением бокового радикала.
Лактамы как циклические структуры, образующиеся в результате внутримолекулярной дегидратации бета-аминокислот, являются нестабильными структурами, которые легко подвергаются гидролизу в кислой и щелочной среде.


Рисунок 2 – Структурная формула 6-аминопенициллановой кислоты

Ассиметрические атомы углерода в бета-лактамной структуре образуют 8 оптических изомеров, из которых только один является биологически активным (правовращающий).
Между химической структурой и биологической активностью пенициллинов существует некая зависимость: кислотоустойчивость пенициллинов определяется характером связи фенильного радикала с метиленовой группой; заместитель в карбоксильной группе дает возможность получения солевых форм пенициллинов.
Радикал в боковой цепочке может быть алифатическим и ароматическим. Наиболее активными являются пенициллины, содержащие ароматические радикалы – бензильный, феноксиметильный. Характер радикала в боковой цепи влияет на спектр действия, устойчивость антибиотика и определяет фармакокинетические свойства. При модификации структуры природных пенициллинов сохраняли бициклическую систему, но изменяли характер радикала.
Пенициллины представляют собой порошки белого цвета без запаха. В воде растворяются только натриевая и калиевая соли бензилпенициллина, остальные формы – нет. Все пенициллины оптически активны. Они поглощают ультрафиолетовое излучение за счет ароматического кольца в молекуле.
Пенициллины – это лабильные с точки зрения химических свойств соединения. В водных растворах они подвергаются гидролизу с раскрытием бета-лактамного кольца (рис. 3).


Рисунок 3 – Гидролиз пенициллинов

Пенициллины могут окисляться благодаря атому серы в тиазолидиновом кольце (рис. 4). Это нужно учитывать при хранении препарата.


Рисунок 4 – Окисление пенициллинов


2 Пути попадания пенициллина в молочную продукцию

Антибиотики применяют в животноводстве в качестве лечебно-профилактических препаратов при лечении различных заболеваний, а также в субтерапевтических дозах для увеличения продуктивности сельскохозяйственных животных.
Мастит является наиболее распространенным заболеванием среди дойных коров. Это заболевание приносит ощутимый экономический ущерб, так как приводит к снижению молочной продуктивности животных. Инфекционная природа заболевания требует применения антибактериальных препаратов.
Наиболее часто производители предлагают комбинации пенициллинов с другими противомикробными препаратами или между собой. На сегодняшний день малотоксичными антибиотиками с большим терапевтическим спектром действия признаны пенициллины природного происхождения, изоксазолпенициллины, аминопенициллины, в связи с чем они широко представлены для использования в молочном животноводстве.
Таким образом, при лечении коров от мастита и других инфекционных заболеваний антибиотиками пенициллинового ряда происходит их накопление в организме с последующим выведением вместе с биологическими жидкостями, в том числе, с молоком.

3 Опасность нахождения пенициллина в молочной продукции

Остаточное количество какого-либо антибиотика в продуктах питания приводит к отрицательному воздействию на здоровье людей. Это влияние складывается из следующего.
1. Сенсибилизирующее и аллергическое действие. Некоторые антибиотики вызывают аллергические реакции. Так, например, употребление молока, содержащего остаточные количества пенициллина вызывало кожные реакции у людей. Важное значение имеет то, что антигенные свойства пенициллин не утрачивает при термической обработке, так как антигенное ядро не разрушается при нагревании. В Евросоюзе в 2006 году применение антибиотиков в качестве пищевых добавок для ускорения роста животных было запрещено.
2. Развитие дисбактериоза. Остаточные количества антибиотиков вызывают изменения качественного и количественного состава нормальной микрофлоры организма человека и связанное с этим появление суперинфекций.
3. Резистентность микроорганизмов. Длительное поступление в организм антибиотиков вызывает образование резистентных штаммов патогенных микроорганизмов и как следствие этого снижение терапевтической эффективности антибиотиков. Способность микробов образовывать устойчивые формы значительно снижает эффективность применения антибиотиков, особенно в медицине. Так как большинство антибиотиков, применяющихся для стимуляции роста животных, используются в то же время в качестве терапевтических препаратов, понятна необходимость известных ограничений в использовании некоторых антибиотиков, особенно в немедицинских целях. Всемирная организация здравоохранения рекомендует использовать для подкормки животных антибиотики, не имеющие медицинской ценности. Отдельные исследования свидетельствуют о том, что остаточные количества антибиотиков, находящиеся в продуктах животного происхождения, играют значительную роль в возникновении и распространении резистентной кишечной микрофлоры человека. Специалистам в области сельского хозяйства необходимо иметь элементарные сведения о проблемах, связанных с возникновением форм микроорганизмов, устойчивых антибиотикам.
4. Токсическое, тератогенное и мутагенное действие. В мае 2011 года Совет по защите национальных ресурсов, Центр науки в общественных интересах и Организация защиты прав потребителей опубликовали данные, доказывающие, что массовое использование антибиотиков в животноводстве напрямую связано с ростом количества смертельных заболеваний человека.