Исследования закономерностей ингибирования нативной микрофлоры сырья (сухофрукты) под воздействием ультрафиолетового излучения с различной интенсивностью обработки

Потенциал коммерциализации нетермических ультрафиолетовых (УФ) технологий в качестве новых методов обработки пищевых продуктов привлек внимание пищевой промышленности, стремящейся освоить новые и эффективные подходы в области обеззараживания и удовлетворить потребности потребителей в свежих продуктах. Анализ литературы показал, что в настоящее время проведено большое количество исследований по использованию ультрафиолетового излучения в индустрии продуктов питания [1].

Промышленность свежих продуктов также выиграет от ультрафиолетовой обработки и может быть успешно использована в промышленном масштабе. Установки для ультрафиолетового обеззараживания не требуют крупных капитальных вложений и имеют низкие эксплуатационные расходы в процессе работы: небольшие затраты на электроэнергию и периодическая замена ламп при необходимости. Снижение качества продуктов питания от жизнедеятельности патогенных видов микроорганизмов и порчи может быть сведено к минимуму с помощью данных методов обработки свежих продуктов питания [2].

Однако широкое использование бактерицидного эффекта ультрафиолетовых лучей для пищевых продуктов лимитируется их малой проникающей способностью, не превышающей долей миллиметра. Поэтому УФ-спектр может быть использован в основном для стерилизации поверхностей, при условии, что глубинные слои материала не содержат микрофлоры. В связи с этим продукты, обладающие гладкой поверхностью, лучше сохраняются с помощью УФ излучения. Вязкость и плотность определяют эффективность модели переноса и течения жидкости в системе, в то время как оптические свойства влияют на пропускание ультрафиолетового излучения. Состав обрабатываемого объекта также важен для эффективности ультрафиолетового излучения [3].

Эффективность ультрафиолетового излучения зависит от нескольких факторов, связанных с оборудованием, источниками, условиями эксплуатации и измерения, целевыми микроорганизмами и материалом или пищевыми продуктами, подлежащими воздействию в пищевой промышленности, которые представлены следующим образом:

• 1.  Источник ультрафиолетового света

• 2.  Чувствительность микроорганизмов

• 3.  Состав продукта.

• 4.   Физические свойства продукта (мутность,

• 5.    Поверхностные свойства продукта (шероховатость, грязь и др.).

и ультрафиолетовая доза.

к ультрафиолету.

непрозрачность, цвет и др.).

Чувствительность к ультрафиолетовому излучению целевого микроорганизма является важным параметром для выбора дозы ультрафиолетового излучения. Микроорганизмы имеют различную структуру в силу своих многочисленных характеристик. Необходимая энергия может варьироваться для определенного вида микроорганизмов в зависимости от штамма, питательной среды и стадии культуры. Поэтому для инактивации различных микроорганизмов необходимы разные дозы.

Как правило, в ходе обработки инактивация микроорганизмов может быть достигнута в течение нескольких секунд или минут в зависимости от непрозрачности пищевых продуктов и типа микроорганизма. В целом было установлено, что использование ультрафиолетового излучения для обработки продуктов питания не вызывает никаких побочных эффектов, особенно если оно применяется в умеренных количествах. Однако для успешного осуществления этого процесса в отношении некоторых пищевых продуктов может потребоваться модификация и оптимизация. Также особенностью обработки является то, что ультрафиолетовое излучение проникает в пищевые материалы только до нескольких миллиметров в зависимости от оптических свойств продукта. Оно может легко проникать в воду, так как она прозрачна для производимых длин волн, но оно не способно проникать через молоко и другие мутные продукты, поэтому непрозрачные продукты должны быть представлены системе в виде тонкого слоя. Цветные компоненты, растворимые соединения и взвешенные твердые частицы могут поглощать, отражать и рассеивать случайный свет, уменьшая количество фотонов, доступных для уничтожения микроорганизмов, поэтому цвет или мутность жидкости влияет на коэффициент оптического поглощения. Проникающая способность ультрафиолетового излучения уменьшается по мере увеличения коэффициента. Поэтому очень важно понимать, что увеличение глубины проникновения будет полезно дляnобработки пищевых продуктов с более высокими коэффициентами поглощения [4–6].

Чувствительность микроорганизмов к действию УФ излучения уменьшается с увеличением размеров клеток. Отсюда стойкость плесеней к действию УФ значительно больше, чем у бактерий. Не все клетки даже одной и той же культуры одинаково стойки к УФ воздействию. Таким образом ультрафиолетовое излучение одних и тех же длин волн и одинаковой интенсивности обладает селективным бактерицидным действием, т.е. доза, которая убивает один тип бактерий, может оказывать только угнетающее действие на других. Это прежде всего связано с уникальностью структуры ДНК каждого живого организма [7]. Эффект обеззараживания от ультрафиолетового излучения обусловлен происходящими под его воздействием фотохимическими реакциями в структуре молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и рибонуклеиновой кислоты (РНК), составляющими универсальную информационную основу для размножения живых организмов. Результатом этих фотохимических реакций являются необратимые повреждения ДНК и РНК. Кроме того, действие ультрафиолетового излучения вызывает нарушения в структуре мембран и клеточных стенок микроорганизмов. Все это в конечном итоге приводит к их гибели [8–9].

Однако в процессе обработки стоит помнить о том, что при применении ультрафиолетового облучения в высоких дозах происходят явные изменения химического состава пищевых компонентов и ухудшение качества продукции. Поэтому необходимо правильно оптимизировать процесс обработки, для сохранения качества пищевых продуктов и обеспечить их безопасность [10–15].

Материалы и методы

Объект исследования: модельные среды содержание нативную микрофлору сырья сухофруктов «Курага»

Нативная микрофлора сухофруктов подразумевает набор микроорганизмов, находящихся на их поверхности сырья таких видов микроорганизмов как E. сoli, Salmonella, Candida .

Нативную микрофлору сырья получали путем смыва с поверхности сухофруктов. Смывы культивировали при оптимальных условиях (30°C в течение 72 часов) с применением мясо-пептонного бульона. Полученную суспензию наносили на модельную среду представляющая собой мясо-пептонный агар. Образцы обрабатывали с применением ультрафиолетовой лампы (Лампа бактерицидная Philips TUV 30W Т8 G13). Режимы обработки составляли 5–10–15–20 минут.

Результаты и обсуждение

Исследования динамик ингибирования нативной микрофлоры представлены на рисунке 1.

Период обработки, мин | Duration, min

Рисунок 1. Влияние микроорганизмов на дозы ультрафиолетового излучения

Figure 1. Effect of microorganisms on UVB

Исследования показали, что обработка экспериментальных образцов в течение 5 минут позволяет снизить начальную обсемененность образцов на 2 порядка, обработка в 10 минут – на 2,6 порядка, в 15 минут – на 2,7 порядка, а в 20 минут – на 3 порядка.

Заключение

В процессе эксперимента установлены закономерности ингибирования нативной микрофлоры на поверхности модельных сред зависимости от накопленной дозы УФ-излучения; определено, что наиболее оптимальным режимом является обработка УФ в течение 10 минут, более длительное время не дает большего эффекта, эффективность переходит в зону Плато.