Исследование влияния электромагнитных полей на изменение микробиальной обсемененности фруктов в процессе хранения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья по теме:

Исследование влияния электромагнитных полей на изменение микробиальной обсемененности фруктов в процессе хранения

Лисовой Вячеслав Витальевич

Першакова Татьяна Викторовна

Викторова Елена Павловна

Купин Григорий Анатольевич

Алёшин Владимир Николаевич

Фрукты используются как для непосредственного употребления в пищу, так и для производства широкого ассортимента пищевых продуктов. Валовые сборы фруктов в России за последние 10 лет увеличились более, чем на 25 %, и в 2016 году составили около 30000 тыс. тонн, при этом доля яблок и груш составила более 50%. За период с 2010 по 2016 годы наблюдалась позитивная динамика соотношения потребления фруктов российского производства к импортируемым - 1:2,74 в 2010 году и 1:1,89 в 2016 году. По данным социологов, количество жителей России, потребляющих фрукты хотя бы один раз в день, - 69% в летний период и 55% в зимний период. Потребление фруктов и ягод на душу населения составляет в среднем 64 кг в год [1].

В настоящее время актуальным является поиск решений проблемы обеспечения длительного хранения фруктов, так как потери их массы и снижение качества от микробиальной порчи в процессе длительного хранения значительны.

В связи с этим, актуальным является разработка инновационных технологий хранения фруктов, включающих их специальную подготовку путем предварительной обработки электромагнитными полями крайне низких частот (ЭМП КНЧ) перед закладкой на хранение [2-6].

Целью исследования являлось выявление закономерностей влияния предварительной обработки фруктов ЭМП КНЧ на эффективность снижения микробиальной обсемененности в процессе их хранения и разработка эффективных технологических режимов подготовки фруктов перед закладкой на хранение.

В связи с этим, в процессе исследования изучены качественные и количественные характеристики микробиальной обсемененности поверхности фруктов; исследовано влияние их предварительной обработки ЭМП КНЧ на изменение микробиальной обсемененности их поверхности в процессе длительного хранения.

Учеными ФГБНУ КНИИХП разработаны ресурсосберегающие инновационные технологии подготовки к хранению корнеплодов овощей с использованием ЭМП КНЧ и их хранения в условиях искусственного охлаждения, обеспечивающие снижение микробиальной обсемененности и сохранность в продукте основных биологически активных веществ [7, 8]. Эффективность такой подготовки к хранению позволяет предположить ингибирующее действие электромагнитных полей низкочастотного диапазона также и на микробиальную обсемененность фруктов, в частности яблок и груш, в процессе хранения.

Учитывая это, возникает необходимость определения эффективных параметров предварительной обработки яблок и груш в ЭМП КНЧ для разработки способа и технологии их подготовки перед закладкой на хранение и хранения в условиях искусственного охлаждения.

Материалы и методы исследования. В качестве объектов исследования были выбраны районированные в Краснодарском крае сорта яблок урожая 2015 г.: Айдаред и Голден Делишес, а также сорт груш Конференция. Отбор проб для микробиологических исследований осуществляли по ГОСТ Р 54004-2010 [9], а подготовку проб - по ГОСТ 26669-85 [10]. Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов определяли по методике, приведенной в ГОСТ 10444.15-94 [11]. Количество дрожжей и плесневых грибов определяли по ГОСТ 10444.12-88 [12].

Исследования проводили с использованием экспериментальной установки для обработки растительного сырья электромагнитными полями крайне низких частот, разработанной учеными ФГБНУ КНИИХП.

Результаты исследования и их обсуждение. На поверхности яблок и груш, закладываемых на хранение, находятся микроорганизмы, основная масса которых попадает на поверхность фруктов при соприкосновении их с загрязненной тарой, воздухом и т.д. Развитие патогенной микрофлоры на поверхности фруктов при их хранении обусловливает действие комплекса ферментов мацерирующего действия, приводящее к разрушению межклеточного материала растительной ткани фруктов. Инактивация данных ферментов, а также нарушение их синтеза и секреции препятствовали бы повреждению тканей, развитию колоний микроорганизмов и, как следствие, способствовали бы увеличению сроков хранения. С целью решения данной задачи в отношении выбранных объектов исследований определён видовой состав наиболее распространённых фитопатогенных микроорганизмов, оказывающих влияние на развитие порчи яблок и груш в процессе хранения. Проведенные исследования показали, что на поверхности яблок и груш наблюдается достаточно высокое содержание микроорганизмов: от 20Ч103 КОЕ/г до 42Ч103 КОЕ/г на яблоках сортов Айдаред и Голден Делишес и от 35Ч103 КОЕ/г до 45Ч103 КОЕ/г на грушах сорта Конференция. Содержание дрожжей на поверхности груш (от 10Ч102 КОЕ/г до 24Ч102 КОЕ/г) на порядок выше, чем на поверхности яблок (от 3,0Ч101 КОЕ/г до 20Ч101 КОЕ/г), тогда как содержание плесеней на поверхности груш (от 20Ч102 КОЕ/г до 40Ч102 КОЕ/г) незначительно превышает содержание плесеней на поверхности яблок (от 15Ч102 КОЕ/г до 34Ч102 КОЕ/г). Более высокое содержание дрожжей на поверхности груш, чем на поверхности яблок, вероятно, связано с различным естественным иммунитетом фруктов, обусловленным их анатомическим строением и химическим составом клеточного сока, в частности антиоксидантной его составляющей [13].

Ранее нами были проведены исследования по обработке корнеплодов моркови ЭМП КНЧ перед их закладкой на длительное хранение. Были определены эффективные режимы обработки в ЭМП КНЧ, а именно, частота - 28 Гц, сила тока - 5 А и продолжительность обработки - 30 минут, при которых наблюдалось максимальное снижение микробиальной обсемененности их поверхности [14]. При обработке фруктов в ЭМП КНЧ по указанным режимам не наблюдалось максимальное снижение микробиальной обсеменённости их поверхности. Диапазон времени обработки от 15 до 30 минут и частоты ЭМП КНЧ в пределах 28-30 Гц не позволяли в максимальной степени снизить микробиальную обсеменённость поверхности фруктов. Это связанно с различным количественным и видовым составом микроорганизмов, находящихся на поверхности фруктов и овощей.

Предварительными опытами нами было установлено, что наилучшие результаты по снижению микробиальной обсеменённости поверхности фруктов были получены при силе тока ЭМП КНЧ, равной 10 А (при обработке яблок), и силе тока ЭМП КНЧ, равной 5 А (при обработке груш). Учитывая это, в качестве переменных факторов при обработке яблок и груш в ЭМП КНЧ были выбраны частота ЭМП КНЧ и время обработки.

Частоту ЭМП варьировали в диапазоне от 16 до 34 Гц, а время обработки - в интервале от 30 до 55 минут. Сила тока во всех опытах была постоянной - 10А при обработке яблок и 5 А при обработке груш.

На рисунке 1 приведены данные по влиянию обработки яблок (на примере сорта Айдаред) в ЭМП КНЧ на снижение микробиальной обсемененности их поверхности.

Рисунок 1 - Влияние обработки яблок в ЭМП КНЧ на снижение микробиальной обсеменённости их поверхности: обработка в ЭМП КНЧ в течение:1 - 30 минут; 2 - 35 минут; 3 - 40 минут; 4 - 45 минут; 5 - 50 минут; 6 - 55 минут

Из приведенных на рисунке 1 данных видно, что максимальное снижение микробиальной обсемененности поверхности яблок (на 45%) наблюдается при обработке яблок в ЭМП КНЧ с частотой 22 Гц в течение 40 минут. Установленные для яблок сорта Айдаред зависимости были выявлены и для яблок сорта Голден Делишес.

Обработка груш в ЭМП КНЧ по эффективным для яблок режимам не обеспечивала степень снижения микробиальной обсеменённости их поверхности, как у яблок. Возможно, это обусловлено различиями в коллоидальной структуре цитоплазмы растительных клеток, а также в химическом составе клеточного сока яблок и груш. Поскольку клеточный сок груш содержит большее количество сахаров и значение рН клеточного сока груш выше, чем значение рН клеточного сока яблок, что создает более благоприятную среду для развития дрожжей. Дрожжи в процессе своей деятельности подкисляют экссудат и создают благоприятные условия для активного роста и размножения плесеней. Кроме того, микрофлора поверхности груш в большей степени представлена плесенями. Соответственно, для обработки груш в ЭМП КНЧ требуются другие режимы.

На рисунке 2 приведены данные по влиянию обработки груш в ЭМП КНЧ на снижение степени микробиальной обсемененности их поверхности.

Рисунок 2 - Влияние обработки груш в ЭМП КНЧ на снижение микробиальной обсеменённости их поверхности: обработка в ЭМП КНЧ в течение: 1 - 30 минут; 2 - 35 минут; 3 - 40 минут; 4 - 45 минут; 5 - 50 минут; 6 - 55 минут

груша обработка хранение

Данные, приведенные на рисунке 2, показывают, что для груш максимальное снижение микробиальной обсемененности их поверхности (46 %) наблюдается при обработке в ЭМП КНЧ с частотой 26 Гц в течение 50 минут.

Анализ данных, характеризующих влияние времени обработки яблок и груш в ЭМП КНЧ, позволил сделать вывод о том, что обработка яблок более 40 минут и обработка груш более 50 минут не приводила к более высокой степени снижения микробиальной обсемененности, что, по-видимому, связано с возможной адаптацией микроорганизмов к условиям обработки.

Для изучения влияния обработки ЭМП КНЧ фруктов на изменение их микробиальной обсеменённости в процессе хранения фрукты перед закладкой на хранение подвергали воздействию ЭМП КНЧ с различной обработкой: для яблок - частота 22 Гц, сила тока 10 А, продолжительность обработки 40 минут; для груш - частота 26 Гц, сила тока 5 А, продолжительность обработки 50 минут. Для выявления гарантийных сроков хранения определяли потери фруктов от микробиальной порчи. Для этого яблоки хранили при температуре (-1) ч (0) 0С и относительной влажности воздуха 90 - 95 % в течение 8 месяцев, а груши - при температуре (+2) ч (+3) 0С и относительной влажности воздуха 90 - 95 % в течение 7 месяцев.

На рисунке 3 в виде диаграмм приведены данные по влиянию предварительной обработки ЭМП КНЧ фруктов на их потери от микробиальной порчи в процессе хранения.

Рисунок 3 - Влияние предварительной обработки фруктов на потери от микробиальной порчи при их хранении: (а) - для яблок сорта Айдаред в течение 8 месяцев, (б) - для яблок сорта Голден Делишес в течение 8 месяцев; (в) - для груш сорта Конференция в течение 7 месяцев

Из приведенных на рисунке 3 диаграмм можно сделать вывод о том, что при хранении обработанных в ЭМП КНЧ яблок сорта Айдаред в течение 8 месяцев потери от микробиальной порчи ниже, чем при хранении контрольного образца на 11,3%, а потери обработанных в ЭМП КНЧ яблок сорта Голден Делишес - на 17,9% по сравнению с контрольным образцом. При хранении обработанных в ЭМП КНЧ груш сорта Конференция в течение 7 месяцев потери от микробиальной порчи ниже, чем при хранении контрольного образца на 12,9%. Дальнейшее хранение (яблок более 8 месяцев и груш более 7 месяцев) приводило к увеличению потерь от микробиальной порчи.

Выводы. Установлены эффективные режимы обработки фруктов (яблок и груш) электромагнитными полями крайне низких частот, а именно, для яблок: частота - 22 Гц, сила тока - 10 А в течение 40 минут, а для груш: частота - 26 Гц, сила тока - 5 А в течение 50 минут, позволяющие в максимальной степени снизить микробиальную обсемененность их поверхности, а также снизить потери их массы в результате микробиальной порчи.

Установлены сроки хранения фруктов, предварительно обработанных в ЭМП КНЧ, в условиях искусственного охлаждения - для яблок сорта Айдаред и Голден Делишес - в течение 8 месяцев, а для груш сорта Конференция - в течение 7 месяцев.

Список литературы

1. Основные показатели сельского хозяйства России // Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс]: - режим доступа URL:http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/publications/catalog/doc_1140096652250 (дата обращения: 14.09.2016).

2. Першакова Т.В., Купин Г.А., Михайлюта Л.В., Панасенко Е.Ю., Лисовой В.В., Викторова Е.П. Исследование влияния электромагнитного поля на изменение микробиальной обсемененности растительного сырья в процессе хранения [Электронный ресурс] // Успехи современного естествознания. - 2016. - № 5. - С. 74 - 78; URL: https://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35901 (дата обращения: 06.02.2017).

3. Першакова, Т.В. Способы обеспечения стабильного качества растительного сырья в процессе хранения / Т.В. Першакова, В.В. Лисовой, Г.А. Купин, В.Н. Алёшин, Е.Ю. Панасенко, Е.П. Викторова // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - 2016. - № 02 (116). Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2016/02/pdf/14.pdf

4. Способы обеспечения устойчивости растительного сырья в процессе хранения / Першакова Т.В., Купин Г.А., Алёшин В.Н. // Материалы III-й международной (заочной) научно-практической конференции «Инновационные технологии в промышленности - основа повышения качества, конкурентоспособности и безопасности потребительских товаров». - 31 января 2016 г. - Москва, 2016. - С. 320 - 326.

5. Исследование влияния электромагнитного поля на видовой состав микрофлоры столовой свеклы / Панасенко Е.Ю., Алёшин В.Н., Бабакина М.В., Купин Г.А., Михайлюта Л.В. // «Научное обеспечение инновационных технологий производства и хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции». Сборник материалов III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов. - ФГБНУ ВНИИТТИ, Краснодар.- 4 - 25 апреля 2016. - С. 207-210.

6. Зависимость микробиальной обсемененности растительного сырья от параметров его обработки в эмп кнч / Лисовой В.В., Першакова Т.В., Купин Г.А., Михайлюта Л.В., Панасенко Е.Ю., Викторова Е.П., Алёшин В.Н. // Материалы VI международной научно-практической конференции «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: фундаментальные и прикладные аспекты». - 26 - 28 мая 2016 г. - Краснодар, 2016. - С. 24 - 28.

7. Пат. 2591719 Российская Федерация, МПК А01F25/00. Способ хранения столовой свеклы [Текст]/Лисовой В.В., Купин Г.А. и др.; заявитель и патентообладатель - ФГБНУ «Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции», - заявка № 2015115453/13; заявл. 23.04.2015; опубл. 20.07.2016.

8. Пат. 2577398 Российская Федерация, МПК А01F25/00. Способ хранения моркови [Текст] / Лисовой В.В., Купин Г.А. и др; заявитель и патентообладатель - ФГБНУ «Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции», - заявка № 2014151297/13; заявл. 17.12.2014; опубл. 20.03.2016.

9. ГОСТ Р 54004-2010. Продукты пищевые. Метод отбора проб для микробиологических испытаний. - Введ. 2012-01-01. - М.: Стандартинформ, 2011. - 12 с.

10. ГОСТ 26669-85. Продукты пищевые и вкусовые. Подготовка проб для микробиологических анализов. - Введ. 01.07.1986. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 9 с.

11. ГОСТ 10444.15-94. Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных и факультативно анаэробных микроорганизмов. - Введ. 1996-01-01. - М.: Стандартинформ, 2010. - 7 с.

12. ГОСТ 10444.12-88. Продукты пищевые. Метод определения дрожжей и плесневых грибов. - Введ. 1990-01-01. - М.: Стандартинформ, 2010. -8с.

13. Гудковский В.А. Антиокислительные (целебные) свойства плодов и ягод и прогрессивные методы их хранения / В.А. Гудковский // Хранение и переработка сельхозсырья - 2001. -№ 4.- С.13-19.

14. Купин Г.А. Исследование влияния электромагнитного поля на изменение микробиальной обсемененности корнеплодов моркови в процессе хранения / Г.А. Купин, Е.П. Викторова, В.Н. Алёшин, Л.В. Михайлюта // Вестник АПК Ставрополья. - 2015. - № 3 (19). - С. 46-50.

15. Osnovnye pokazateli sel'skogo hozjajstva Rossii // Federal'naja sluzhba gosudarstvennoj statistiki [Jelektronnyj resurs]: - rezhim dostupa URL:http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/publications/catalog/doc_1140096652250 (data obrashhenija: 14.09.2016).

16. Pershakova T.V., Kupin G.A., Mihajljuta L.V., Panasenko E.Ju., Lisovoj V.V., Viktorova E.P. Issledovanie vlijanija jelektromagnitnogo polja na izmenenie mikrobial'noj obsemenennosti rastitel'nogo syr'ja v processe hranenija [Jelektronnyj resurs] // Uspehi sovremennogo estestvoznanija. - 2016. - № 5. - S. 74 - 78; URL: https://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35901 (data obrashhenija: 06.02.2017).

17. Pershakova, T.V. Sposoby obespechenija stabil'nogo kachestva rastitel'nogo syr'ja v processe hranenija / T.V. Pershakova, V.V. Lisovoj, G.A. Kupin, V.N. Aljoshin, E.Ju. Panasenko, E.P. Viktorova // Politematicheskij setevoj jelektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Nauchnyj zhurnal KubGAU) [Jelektronnyj resurs]. - 2016. - № 02 (116). Rezhim dostupa: http://ej.kubagro.ru/2016/02/pdf/14.pdf

18. Sposoby obespechenija ustojchivosti rastitel'nogo syr'ja v processe hranenija / Pershakova T.V., Kupin G.A., Aljoshin V.N. // Materialy III-j mezhdunarodnoj (zaochnoj) nauchno-prakticheskoj konferencii «Innovacionnye tehnologii v promyshlennosti - osnova povyshenija kachestva, konkurentosposobnosti i bezopasnosti potrebitel'skih tovarov». - 31 janvarja 2016 g. - Moskva, 2016. - S. 320 - 326.

19. Issledovanie vlijanija jelektromagnitnogo polja na vidovoj sostav mikroflory stolovoj svekly / Panasenko E.Ju., Aljoshin V.N., Babakina M.V., Kupin G.A., Mihajljuta L.V. // «Nauchnoe obespechenie innovacionnyh tehnologij proizvodstva i hranenija sel'skohozjajstvennoj i pishhevoj produkcii». Sbornik materialov III Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii molodyh uchenyh i aspirantov. - FGBNU VNIITTI, Krasnodar.- 4 - 25 aprelja 2016. - S. 207-210.

20. Zavisimost' mikrobial'noj obsemenennosti rastitel'nogo syr'ja ot parametrov ego obrabotki v jemp knch / Lisovoj V.V., Pershakova T.V., Kupin G.A., Mihajljuta L.V., Panasenko E.Ju., Viktorova E.P., Aljoshin V.N. // Materialy VI mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Innovacionnye pishhevye tehnologii v oblasti hranenija i pererabotki sel'skohozjajstvennogo syr'ja: fundamental'nye i prikladnye aspekty». - 26 - 28 maja 2016 g. - Krasnodar, 2016. - S. 24 - 28.

21. Pat. 2591719 Rossijskaja Federacija, MPK A01F25/00. Sposob hranenija stolovoj svekly [Tekst]/Lisovoj V.V., Kupin G.A. i dr.; zajavitel' i patentoobladatel' - FGBNU «Krasnodarskij nauchno-issledovatel'skij institut hranenija i pererabotki sel'skohozjajstvennoj produkcii», - zajavka № 2015115453/13; zajavl. 23.04.2015; opubl. 20.07.2016.

22. Pat. 2577398 Rossijskaja Federacija, MPK A01F25/00. Sposob hranenija morkovi [Tekst] / Lisovoj V.V., Kupin G.A. i dr; zajavitel' i patentoobladatel' - FGBNU «Krasnodarskij nauchno-issledovatel'skij institut hranenija i pererabotki sel'skohozjajstvennoj produkcii», - zajavka № 2014151297/13; zajavl. 17.12.2014; opubl. 20.03.2016.

23. GOST R 54004-2010. Produkty pishhevye. Metod otbora prob dlja mikrobiologicheskih ispytanij. - Vved. 2012-01-01. - M.: Standartinform, 2011. - 12 s.

24. GOST 26669-85. Produkty pishhevye i vkusovye. Podgotovka prob dlja mikrobiologicheskih analizov. - Vved. 01.07.1986. - M.: Izd-vo standartov, 1986. - 9 s.

25. GOST 10444.15-94. Produkty pishhevye. Metody opredelenija kolichestva mezofil'nyh i fakul'tativno anajerobnyh mikroorganizmov. - Vved. 1996-01-01. - M.: Standartinform, 2010. - 7 s.

26. GOST 10444.12-88. Produkty pishhevye. Metod opredelenija drozhzhej i plesnevyh gribov. - Vved. 1990-01-01. - M.: Standartinform, 2010. -8s.

27. Gudkovskij V.A. Antiokislitel'nye (celebnye) svojstva plodov i jagod i progressivnye metody ih hranenija / V.A. Gudkovskij // Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ja - 2001. -№ 4.- S.13-19.

28. Kupin G.A. Issledovanie vlijanija jelektromagnitnogo polja na izmenenie mikrobial'noj obsemenennosti korneplodov morkovi v processe hranenija / G.A. Kupin, E.P. Viktorova, V.N. Aljoshin, L.V. Mihajljuta // Vestnik APK Stavropol'ja. - 2015. - № 3 (19). - S. 46-50.

Размещено на Allbest.ru