CC BY
52
ПЕРЕРАБОТКА
D
DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10110 УДК 664.95.001.5
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ОБЛУЧЕНИЯ НА ЭПР-СПЕКТР КОСТНОЙ ТКАНИ ОХЛАЖДЕННОЙ РЫБЫ
А.С. РОМАНОВА1, аспирант
С.Л. ТИХОНОВ1, доктор технических наук, зав. кафедрой (e-mail: [email protected])
Н.В. ТИХОНОВА1, доктор технических наук, доцент А.В. МИФТАХУТДИНОВ2, доктор биологических наук, зав. кафедрой
1Уральский государственный экономический университет, ул. 8 марта, 62, Екатеринбург, 620144, Российская Федерация
2Южно-Уральский государственный аграрный университет, ул. Гагарина, 13, Троицк, Челябинская обл., 457100, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили с целью разработки методики определения дозы ионизирующего облучения охлажденной рыбы. Для этого образцы костной ткани (ОКТ) форели охлажденной подвергали радиационной обработке дозами 3,9 и 10 кгр. Работу осуществляли с использованием портативного автоматизированного спектрометра ЭПР серии Labrador Expert X, разработанного ООО «Спектр» при содействии Института естественных наук УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина. Экспериментальные данные свидетельствуют, что охлажденная рыба, поставляемая на российский потребительский рынок из-за рубежа, обработана ионизирующим излучением. Причем такая информация до потребителя не доводится. В результате исследований установлено влияние дозы облучения форели охлажденной на амплитуду, ширину и площадь пика ЭПР-спектра, что позволяет с высокой степенью достоверности (p<0,05) определить дозу облучения (допустимое изменение амплитуды, ширины и площади сигнала на уровне ± 4 % при D>1) для форели радужной: при облучении дозой 3 кгр амплитуда составляет3,28 е-5, ширина -10,81 Гс, площадь пика - 1,367 е-4; при облучении дозой 9 кгр - соответственно 4,29 е-5, 8,6 Гс, 1,380±0,00083 е-4;дозой 10 кгр - 3,88 е-5, 11,78 Гс, 1,558 е-4. Ключевые слова: охлажденная рыба, ионизирующее излучение, хранение, методика.
Для цитирования: Влияние различных доз ионизирующего облучения на ЭПР - спектр костной ткани охлажденной рыбы /А.С. Романова, С.Л. Тихонов, Н.В. Тихонова и др.//Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 1. С. 47-49.
На российском потребительском рынке на долю охлажденной, замороженной рыбы и рыбной продукции зарубежного происхождения приходится 33-35 %, при этом объемы произведенной и выловленной товарной рыбы в Российской Федерации не превышают 15 % от имеющегося потенциала [1]. Лидирующее место в производстве товарной рыбы в России занимает форель (22,5 %). Вместе с тем в розничной торговле охлажденная форель представлена в основном зарубежными производителями, хотя срок хранения охлажденной рыбы согласно ГОСТ 814-96 не должен превышать 10-12 суток при соблюдении температуры от -2 до 0 °С. Учитывая изложенное, можно предположить, что охлажденная рыба зарубежного производства обработана какими-то физическими или химическими факторами, позволяющими значительно увеличить срок ее годности. Поэтому разработка и применение новых способов охлаждения и хранения рыбы - одно из приоритетных направлений развития отечественной рыбной индустрии.
Для увеличения срока годности рыбы рекомендуют использовать различные хладагенты, например, жидкий азот, углекислый газ и др., а также комбинировать охлаждающие среды [2, 3].
Хороший эффект при хранении охлажденной рыбы в упаковке обеспечивает использование модифицированной газовой среды, в которой углекислый газ частично
замещает кислород и азот. Установлено [1-4], что при упаковке охлажденный рыбы в мелкую герметичную потребительскую тару с модифицированной газовой средой с одной частью углекислого газа и тремя частями азота ее срок хранения при соблюдении необходимых условий и режимов возрастает в 2 раза.
Вместе с тем, модификация газовой среды с использованием углекислого газа приводит к нежелательным изменениям органолептических показателей, в частности, рыба приобретает кислый вкус и запах, так как углекислый газ накапливается в мышечной ткани и образует угольную кислоту. Кроме того, при создании модифицированной газовой среды нельзя допускать полного отсутствия кислорода так как это приводит к размножению анаэробных микроорганизмов, в частности, Clostridium botulinum [2].
В последние годы широкое распространение для увеличения срока хранения рыбы получают технологии криогенного охлаждения [5-7], имеющие следующие преимущества [6, 7]: ослабление денатурации белков, предупреждение процессов окисления жиров, снижение активности ферментов. При этом следует отметить, что у всех существующих технологий хранения охлажденной рыбы есть свои недостатки.
Отдельного внимания заслуживает обработка пищевой продукции с целью повышения ее сохраняемости ионизирующим излучением [8].
В соответствии с решением президиума Совета по модернизации экономики и инновационному развитию при Президенте России от 11 декабря 2014 г. в нашей стране разрешено использование радиационного облучения пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья в целях фитосанитарной обработки; для уничтожения или снижения количества патогенных микроорганизмов и паразитов, а также микроорганизмов, вызывающих порчу; для увеличения сроков годности. В последние годы активно формируется национальная нормативная база, разработанная с учетом основных действующих положений идентичных международных стандартов, регламентирующих технологию и допустимые дозы облучения, а также методику дозиметрии [9]. Необходимость использования радиационных технологий для обработки отечественной охлажденной рыбы определяется ее конкурентоспособностью, экономической целесообразностью и, соответственно, возможностью полного импортозамещения рыбной продукции.
Распространение радиационных технологий обработки пищевых продуктов требует установления жестких требований к процедуре облучения. Кодексом Алиментариуса определяется, что облучение пищевых продуктов должно быть выполнено безопасно и правильно в соответствии со всеми необходимыми стандартами Кодекса, а также гигиеническими нормами и правилами; с оформлением сопроводительной документации и соответствующей маркировки. Облучение пищевых продуктов обосновано, только если оно удовлетворяет технологическим требованиям и (или) направлено на защиту здоровья потребителя. Кодексом устанавливается максимальная доза поглощенного излучения - не более 10 кгр, кроме тех случаев, когда это необходимо для получения приемлемого результата технологического процесса [10].
Следует отметить, что в результате воздействия ионизирующего излучения на пищевую продукцию возникает иони-
зация, происходит цепная реакция возбуждения молекул и появляются свободные радикалы, что не позволяет считать радиационную технологию обработки пищевых продуктов полностью безопасной и безвредной. По рекомендации ВОЗ все производители обязаны ставить потребителя в известность с помощью размещаемой на упаковке надписи «Обработано радиацией» и специального знака.
Однако эти требования не всегда выполняются и на протяжении всей пищевой цепочки присутствуют продукты и сырье без идентификации факта облучения. Так, на отечественном потребительском рынке имеется охлажденная рыба зарубежных производителей, обработанная ионизирующем излучением без соответствующей информации на упаковке [9]. В связи с изложенным, выявления фактов и определение дозы облучения - актуальная задача, стоящей перед научным сообществом в области хранения пищевой продукции.
Цель исследований - определить влияние дозы ионизирующего излучения на электронно-парамагнитный резонанс (ЭПР) образцов костной ткани (ОКТ) охлажденной рыбы.
Условия, материалы и методы. Предварительно были исследованы образцы тканей форели отечественного и иностранного производства, приобретенной в розничной продаже. Для идентификации факта облучения и разработки методики определения его дозы позвоночник рыбы очищали от мышечной ткани, промывали дистиллированной водой до полного удаления остатков и насухо протирали фильтровальной бумагой. Кость сушили в сушильном шкафу при температуре 30-40 °С в течение 22-24 ч, затем выдерживали при комнатной температуре 30 мин. Медицинскими кусачками кость раскалывали на фрагменты размерами не более 0,3x0,3x0,3 мм. После этого их помещали в промаркированные стеклянные пробирки, подсушивали в сушильном шкафу при температуре 30-40 °С в течение 1 ч, после чего выдерживали при комнатной температуре 30-40 мин. Затем костную ткань насыпали в кварцевые ампулы на высоту 10,0±0,5 мм. Образцы взвешивали и проводили исследования. Подготовку образцов кожи проводили аналогично.
На втором этапе образцы костной ткани (ОКТ) форели охлажденной подвергали радиационной обработке дозой 3 кгр, 9 кгр и 10 кгр. У облученных образцов определяли следующие параметры ЭПР: ширину, амплитуду и площадь ЭПР- сигнала.
Исследования проводили с использованием портативного автоматизированного спектрометра ЭПР серии Labrador Expert X (см. табл.), разработанного на ООО «Спектр» при содействии Института естественных наук УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина. Определение поглощенной дозы после облучения осуществляли путем измерения оптической плотности облученной полимерной пленки на спектрофотометре при длине волны 512 нм относительно опорного образца ГСО.
Результаты и обсуждение. При измерении ЭПР спектра костной ткани форели охлажденной отечественного производства в диапазоне магнитного поля от 3250 до 3300 Гс (время преобразования сигнала - 168 мс, количество накоплений - 3) какие-либо сигналы отсутствовали. Костная ткань форели импортного производства имела спектр с ярко выраженными пиками в магнитном поле от 3274 до 3282 Гс с амплитудой 6,36е-05, свидетельствующий об облучении (д-фактор=2,0052). Образец из кожи форели импортного производства имел плавный спектр в магнитном поле от 3275 до 3281 Гс с амплитудой 6,86е-05, также свидетельствующий о его облучении (д-фактор=2,0046). Таким образом, форель охлажденная импортного производства
Таблица. Общие технические характеристики спектрометра ЭПР
Наименование Показатель
Чувствительность, спин/0,1 мТл, не
более 5х1010
Частота сигнального канала СВЧ, ГГц 9,2
Максимальная мощность СВЧ, мВт 50
Индукция постоянного магнитного
поля, Тл 0,328
Частота модуляции магнитного поля, Гц 2-12200
Амплитуда модуляции магнитного
поля, мТл 4,8-0,001
Абсолютная погрешность магнитного
поля, мТл, не более 0,05
Габариты (ДхШхВ), не более, мм 330x320x240
обработана ионизирующим излучением, что подтверждает наличие сигналов, установленных ЭПР, в костной ткани и коже рыбы. Для определения доз облучения необходимо проведение дальнейших исследований в этой области.
Рис. 1. ЭПР-спектр ОКТ форели радужной охлажденной, облученной различными дозами: а - 3 кгр (д-фактор 2,0047+0,0001); б - 9 кгр (д-фактор 2,0032+0,0001); в - 10 кгр (д-фактор 2,0047+0,0001).
Рис. 2. Зависимость изменения поглощенной дозы (У) от дозы излучения (Х1) и от площади сигнала (X,) для ОКТ рыбы (У=-13,7797+0,121923Х1+105588, ЗХ2): Ш- >0,0002; Ш- <0,0002; т- <5Е-5; ■ -< -5Е-5; -<-0,0002; <-0,0003; - <-0,0004; ■ - <-0,0005; Ш - <-0,0006.
В наших исследованиях после облучения образцов рыбы дозой 3 кгр в диапазоне поля 3260-3290 Гс (рис. 1а) амплитуда пика составила 3,28±0,01е-5, ширина сигнала - 10,81±0,02Гс, площадь пика - 1,367±0,004е-4 (р<0,05). После облучения образцов дозой 9 кгр (рис.
1б) отмечено повышение амплитуды пика на 30 % до 4,29±0,01е-5, уменьшение ширины сигнала на 20 % до 8,65±0,01 Гс и увеличение площади пика на 2,3 % до 1,380±0,00083е-4 (р<0,05), по сравнению со спектром ОКТ рыбы, облученных дозой 3 кгр. В варианте с дозой 10 кгр происходило снижение амплитуды пика ЭПР-спектра ОКТ, по сравнению с облучением дозой 9 кгр, на 9,6 % до 3,88±0,01е-5, увеличение ширины сигнала - на 36,2 % до 11,78±0,01 Гс и площади пика -на 12,9 % до 1,558±0,00844е-4 (р<0,05). Поглощенная доза с повышением дозы облучения имеет тенденцию к увеличению, что подтверждается площадью под линией сигнала ЭПР-спектра (рис. 2). Коэффициент множественной корреляции (поглощенная доза - доза облучения - площадь сигнала) составляет 0,96.
Выводы. Результаты наших исследований свидетельствуют, что импортная охлажденная рыба, поставляемая на российский потребительский рынок, обработана ионизирующим излучением, при этом соответствующая информация до потребителя не доводится. Установлено, что ЭПР-спектр ОКТ охлажденной форели зависит от дозы облучения. Полученные данные о влиянии дозы ионизирующего облучения на ЭПР-спектр ОКТ охлажденной форели позволяют с высокой степенью достоверности (р<0,05) определять дозу облучения (допустимое изменение амплитуды, ширины и площади сигнала на уровне ± 4 % при D>1) для форели радужной: при облучении дозой 3 кгр амплитуда составляет 3,28 е-5, ширина - 10,81 Гс, площадь пика - 1,367 е-4; при облучении дозой 9 кгр амплитуда - 4,29 е-5, ширина - 8,6 Гс, площадь пика - 1,380 е-4; при облучении дозой 10 кгр - амплитуда - 3,88 е-5, ширина - 11,78 Гс, площадь пика - 1,558 е-4.
Литература.
1. Чеснокова Е.С. Россия на мировом рынке рыбы и морепродуктов // Международная торговля и торговая политика. 2016. № 3 (7). С. 72-81.
2. Дубровская Т.А. Применение упаковки с модифицированной атмосферой для рыбных продуктов // Сер.: Обработка рыбы и морепродуктов. Информ. пакет. Новости отечественной и зарубежной рыбообработки. М.: ВНИЭРХ, 2000. Вып. IV(I). С. 1-10.
3. Борисочкина, Л.И. Применение криогенных жидкостей для замораживания, хранения и транспортирования рыбы и других пищевых продуктов// Сер.: Обработка рыбы и морепродуктов. Информ. пакет. Новости отечественной и зарубежной рыбообработки. М.: ВНИЭРХ, 2000. Вып. IV(II). С. 17-19.
4. Громов И.А. Формирование улучшенных потребительских свойств охлажденной рыбы путем совершенствования характеристик охлаждающей среды: дис.... канд. техн. наук. М., 2010. 202 с.
5. Громова В. Инновации в технологии производства охлажденной рыбы // Рыба и морепродукты. 2010. № 2. С. 15-16.
6. Харенко Е.Н., Артемов Р.В. Оборудование и технологии охлаждения и замораживания рыбы. Основные проблемы холодильной обработки рыбного сырья // Рыбпром: технологии и оборудование для переработки водных биоресурсов, 2010. № 4. С. 5-9.
7. Харенко Е.Н., Артемов Р.В. Перспективы использования жидкого льда для производства охлажденной продукции. Калининград: Изд. АтлантНИРО. 2007. 197 с.
8. Мусина О.Н., Коновалов К.Л. Радиационная обработка ионизирующим излучением продовольственного сырья и пищевых продуктов // Пищевая промышленность. 2016. № 8. С. 46-49.
9. Исследование охлажденной рыбы, обработанной ионизирующим излучением/Р.Т. Тимакова, А.С. Романова, С.Л. Тихонов и др. //АПК России. 2017. Т. 24. № 2. С. 456-460.
10. Кодекс Алиментариус. Облученные продукты питания/ пер. с англ. М.: Издательство «Весь Мир», 2007. 24 с.
INFLUENCE OF DIFFERENT DOSES OF IONIZING IRRADIATION ON EPR SPECTRUM
OF BONE TISSUE OF CHILLED FISH
A.S. Romanovа1, S.L. Tikhonov1, N.V. Tikhonova1, A.V. Miftakhutdinov2
Ural State Economic University, ul. 8 Marta, 62, Ekaterinburg, 620144, Russian Federation 2South Ural State Agrarian University, ul. Gagarina, 13, Troitsk, Chelyabinskaya obl., 457100, Russian Federation Abstract. The aim of the research was to develop a methodology for determining the radiation dose of chilled fish. To achieve this goal, samples of bone tissue of chilled trout was subjected to the radiation treatment at the doses of 3, 9 and 10 kGy. The studies were carried out using a portable automated EPR spectrometer series Expert Labrador X, developed by the company OOO "Spektr" with the assistance of the Institute of Natural Sciences of B.N. Yeltsin Ural Federal University. Experimental data indicate that imported chilled fish, supplied to the Russian consumer market, is treated by ionizing radiation; and such information is not brought to the consumer. As a result of the investigations, the effect of the dose of irradiation of trout cooled on the amplitude, width, and area of the EPR peak was established, which allows to determine with a high degree of reliability (p is less or equal to 0.05) the radiation dose (the permissible change in amplitude, width, and area of the signal is at the level of ±4% at D more than 1) for rainbow trout. When irradiated with a dose of 3 kGy, the amplitude is 3.28 e-5, the width is 10.81 Gs, the peak area is 1.367 e-4; when irradiated with a dose of 9 kGy, 4.29 e-5, 8.6 Gs, 1.380 ± 0.00083 e-4, respectively; a dose of 10 kGy - 3.88 e-5, 11.78 Gs, 1.558 e-4. Keywords: chilled fish, ionizing radiation, storage, methodology.
Author Details: A.S. Romanova, post graduate student; S.L. Tikhonov, D. Sc. (Tech.), head of department (e-mail: [email protected]); N.V. Tikhonova, D. Sc. (Tech.), assoc. prof.; A.V. Miftakhutdinov, D. Sc. (Biol.), head of department.
For citation: Romanova A.S., Tikhonov S.L., Tikhonova N.V., Miftakhutdinov A.V. Influence of Different Doses of Ionizing Irradiation on EPR Spectrum of Bone Tissue of Chilled Fish. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 1. Pp. 47-49 (in Russ.).
