CC BY
25
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ В МТГУ им. Н.Э. Баумана на протяжении целого ряда лет развиваются исследования самых разнообразных физических воздействий на биоматериалы как растительного, так и животного происхождения. Эти исследования проводятся in vitro и in vivo в режимах индивидуального, одновременного и последовательного воздействия.
«Вестник Международной академии холода» опубликовал результаты лечения гемангиом у детей методом СВЧ-КРИО воздействий.
Практически важные исследования проведены по изучению подавления (в системах кондиционирования) активности вируса легионеллы ультрафиолетовым излучением. В данной статье приведены результаты предварительного облучения гроздьев винограда высокоинтенсивной импульсной ксеноновой лампой, увеличивающего сроки его хранения в холодильных шкафах в несколько раз. Опубликование представляемой статьи будет несомненно полезным.
Д-р техн. наук, профессор Д-р техн. наук, профессор
. о А. М. Архаров J Н. П. Козлов
о 3, ¿ri‘
Увеличение сроков хранения скоропортящихся продуктов при их облучении высокоэффективным излучением сплошного спектра
И.А. ЖЕЛАЕВ, К).А. ШЕВИЧ, С.Г. ШАШКОВСКИЙ, H.A. ПОЛИКАРПОВ
МГТУ им. Н. Э. Баумана
The results of preliminary irradiation of grapes bunches by high-intensity radiation of a pulsed xenon lamp are presented. The number of spoiled berries during 21 day storage period at 4 °C is approximately three times less, when the grapes were previously subjected to irradiation.
Продление срока хранения свежих фруктов и овощей (озон, этилен), но эти методы токсичны для персо-
без изменения их питательных свойств является акту- нала и потенциально экологически опасны. Облу-
альной задачей современной агротехники. Существу- чение фруктов ультрафиолетовым излучением бак-
ющие методы длительного хранения фруктов и овощей терицидных ламп малоэффективно по отношению
(замораживание, обработка химическими окислителя- к грибковой микрофлоре.
ми и др.) приводят к изменению их потребительских Целью данной работы являлось и с с j i е д о ва н и е и з м е -свойств. нения сроков хранения винограда в гроздях, облучен-
На сегодняшний день самый распространенный ного высокоинтенсивным излучением сплошногоспек-метод, позволяющий снизить потери и сохранить ка- Тра импульсной ксеноновой лампы 111. чество продукции растительного происхождения, —
холодильное хранение при оптимальных температу- Аппаратура и методика проведения экспериментов
рах. Но даже в этом случае срок хранения фруктов Объектом изучения был выбран белый виноград, как
не превышает 5 — 10 суг. При этом одной из основ- продукт, обладающий малыми сроками хранения. Тканых причин порчи свежих фруктов является пора- честве тест-микроорганизмов использовали штаммы
жение поверхности плодов микроорганизмами, в грибов рода Botrytis, которые являются наиболее рас-
первую очередь плесневыми грибами. Наиболее ча- пространенной и устойчивой к ультрафиолетовому
сто обеззараживают поверхность фруктов с помо- (УФ) излучению формой микрофлоры в естественной
шью жидких антисептиков или обработкой газами среде на виноградниках [2].
Рис. I. Схема облучения исследуемых тест-объектов импульсным УФ-излучением:
/ — импульсная ксеноновая лампа ФК 22/150;
2 — алюминиевый зеркальный поддон; 3 — пульт управления установки «Альфа-01»
Цикл экспериментальных исследований проводился в 2 этапа: исследование активности импульсного УФ-излучения по отношению к грибам рода Botrytis в споровой форме, определение пороговых энергетических доз для облучения продукции и последующая оценка сроков хранения гроздей винограда до и после их облучения.
Облучение тест-объектов проводилось с помощью импульсной ксеноновой лампы / (рис. I) U-образной формы с длиной излучающего канала 2 х 150 мм, заключенной в кварцевый чехол диаметром 50 мм. Питание лампы осуществлялось от серийной установки «Альфа-01» .?, которая обеспечивала следующие светотехнические характеристики импульсной ксеноновой лампы:
Спектр излучения (сплошной), нм 200...700
Импульсная мощность излучения
лампы, кВт 1200
Частота следования импульсов
света, Гц 2,5
Средний бактерицидный поток.
Вт 30
Длительность импульса света
на полувысоте, мкс 85
Средняя электрическая мощность лампы составляла
1000 Вт. Время экспозиции тест-объектов задавалось на пульте установки 3. Грозди винограда и чашки Петри, контаминированные культурой грибов, размещались на расстоянии 400 мм от центра лампы / в алюминиевом зеркальном поддоне 2, что позволило проводить облучение гроздей винограда симметрично с боковой и фронтальной поверхностей. Грозди винограда облуча-
лись с двух противоположных сторон с одинаковой экспозицией. Размеры поддона 2составляли 200 х 200 мм, боковые стенки шириной 150 мм образовывали угол 135° с дном. Неравномерность облучения рабочей поверхности поддона не превышала 6% за счет удаления лампы на расстояние 40 см.
В экспериментах in vitro питательную среду картофельного агара (dextrose agar) каплей объемом 10 мкл в стерильной чашке Петри контаминировали спорами гриба вида Botrytis cinerea в количестве 105, К)6 и 10 спор. Далее капля подсыхала. Посев и облучение кон-таминированных чашек проводились с расстояния 400 мм в стерильном боксе. Время экспозиции при облучении составляло 10. 30. 60, 120. 180 и 500 с. Каждый опыт дублировался на трех чашках Петри.
Облученные и контрольные (необлученные) чашки Петри выдерживали при температуре 20...25 °С в течение 15 дней и спустя 3 сут после проведения опыта контролировали ежедневно. Режимы облучения, при которых после 15 сут выдержки не наблюдалось роста грибов (100%-ная эффективность), рекомендовали для проведения дальнейших исследований.
В экспериментах in vivo с гроздями белого винограда последовательность действий была следующей.
V В розничной сети был приобретен ящик белого винограда массой 15 кг (срок хранения неизвестен). Из тары извлекали одну гроздь винограда, проводили ее визуальный осмотр, удаляли гнилые ягоды. От грозди отделяли контрольную часть, которую не подвергали облучению.
V Гроздь винограда располагали в центре поддона под импульсной ксеноновой лампой на расстоянии 40 см от нее.
У'Облучение с экспозицией 30, 180 или 500 с проводили с двух противоположных сторон (гроздь один раз переворачивалась на 180° вдоль оси). Каждый режим обработки повторяли 3 раза.
/Облученную гроздь ножницами разделяли на две одинаковые по размеру части и упаковывали в специальные полиэтиленовые мешки с перфорацией, обеспечивающие требуемую влажность.
УОдин из двух мешков с виноградом помещали в холодильник с температурой 4 °С. а другой — в термостат при 25 °С.
V Контроль за сохранностью винограда, находящегося в термостате, проводили в течение 10 сут, находящегося в холодильнике — в течение 4 недель, после чего его переносили в термостат для ускорения процесса порчи.
Рис. 2. Динамика роста числа испорченных ягод винограда N при хранении при температурах 4 и 25 °С и их внешний вид через 2! день хранения в холодильнике при 4 °С после облучения в течение 30 с и 500 с
Результаты исследований
Анализ исследований in vitro показывает, что уже 30- секундная экспозиция обеспечивает подавление роста спор гриба вида Botrytis cinerea при их низких концентрациях (И)-1 спор). Полное подавление роста и развития спор гриба вида Botrytis cinerea на всех облученных чашках в диапазоне исходного заражения К)'— 10 спор наблюдалось при экспозициях ISO с и более (100%-ное обеззараживание).
Для проведения исследований in vivo (непосредственно на гроздях винограда) были выбраны следующие режимы облучения:
• облучение в течение 180 с, при котором наблюдается 100%-ное обеззараживание спор гриба при высоких значениях контаминации;
• облучение в течение 30 с, при котором наблюдается 100%-ное обеззараживание спор гриба при низких значениях контаминации;
• облучение в течение 500 с предполагает трехкратную передозировку излучения, в результате чего может проявляться деструктивное действие высокоинтенсив-ного излучения на поверхности ягоды, которое не было
выявлено при органолептическом контроле вкусовых показателей ягод.
Обобщенные результаты визуального наблюдения и количественного учета числа ягод с признаками порчи приведены на рис. 2. Наблюдения проводили ежедневно без вскрытия пакетов в течение 33 сут.
Видно, что по сравнению с контрольной группой после 180-секундного облучения число ягоде признаками порчи сократилось в 7 раз, после 30-секундного - к 3,4 раза.
Результаты определения продолжительности хранения винограда после УФ-облучения показали, что наименьшее количество испорченных ягод к 21-м суткам эксперимента наблюдалось при температуре хранения 4 "С и времени облучения 180 с (4 ягоды с небольшими следами порчи) и 500 с (5 ягоде небольшими следами порчи). После 30-секундного облучения следы порчи обнаружены на 1 1 ягодах. В контрольном пакете с необлученным виноградом следы порчи обнаружены у 14 ягод.
На 33-и сутки хранения винограда при 4 "С эксперимент был прекращен, пакеты с гроздями винограда
были вскрыты, произведены фотосъемка и общий учет результатов исследований.
Наименьшие потери при данном режиме хранения винограда наблюдались после 500-секундного облучения (II % от контрольных, необлученных ягод). После 180-секундпого облучения число ягод с признаками порчи составляло 14 %, а после 30-секундного — 19,2 %.
Таким образом, по сравнению с контрольной группой после 500-секундного УФ-облучения к 33-м суткам эксперимента число ягод с признаками порчи сократилось в 3 раза, после 180-секундного — в 2,3 раза, а после 30-секундного — в 1,7 раза.
При хранении винограда при 25 °С к 21-м суткам эксперимента количество испорченных ягод распределялось следующим образом: наименьшее число испорченных ягод отмечено при 180-секундном режиме УФ-об-лучения 12 ягод (13 %). На втором месте был 30-секундный режим облучения — 26 ягод (21 %).
В связи с тем что к 21 -м суткам эксперимента большинство ягод, хранившихся при 25 °С, потеряли товарный вид и имели признаки порчи, дальнейшее их хранение в данных условиях было признано нецелесообразным.
Результаты экспериментальных исследований по
оценке сроков хранения винограда при облучении гроздей демонстрируют снижение количества испорченных ягод в 3 и более раза. Причем эти результаты были получены на плодах винограда с неопределенным сроком хранения и возможным наличием в гроздях ягод со следами порчи малых размеров. Очевидно, что наличие микроповреждений сокращает сроки хранения и эффективность действия высокоинтенсивного излучения, так как естественное прорастание мицелий уже могло достигнуть внутренних объемов ягод.
Без обработки виноград при комнатной температуре имеет в 3 раза меньший срок хранения, чем при температуре 4 °С, обеспечивающей максимальный срок хранения 5 — 10 сут. Предварительная обработка гроздей винограда импульсным УФ-излучением позволяет увеличить общий срок хранения винограда при 4 °С в 3 и более раза.
Список литературы
1. Камруков A.C., Козлов Н.П., Шашковски'и С.Г. Новые биоцидные ультрафиолетовые технологии и аппараты для санитарии, микробиологии и медицины // Безопасность жизнедеятельности. 2003. № 1.
2. «Энциклопедия виноградарства». - Кишинев: МСЭ, 1986 - 1987.
