ВЛИЯНИЕ ИОНИЗАЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ ЦЕННОСТЬ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ. ИССЛЕДОВАНИЯ НА СПЕКТРОМЕТРЕ ЭПР серии Labrador - Лабрадор - ЭПР спектрометр X-диапазона

ВЛИЯНИЕ ИОНИЗАЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ ЦЕННОСТЬ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ. ИССЛЕДОВАНИЯ НА СПЕКТРОМЕТРЕ ЭПР серии Labrador

Июл 28, 2017 Новости 0 comments

Облучение мясных продуктов

Более 20 лет во многих странах мира одним из методов повышения сохраняемости мяса и мясных продуктов является их облучение. Ионизационное излучение эффективно воздействует на нормальные биологические функции микроорганизмов, в том числе на репродуктивную, что ведет к частичному отмиранию и значимому уменьшению размножения бактерий. Современные методы ионизационного облучения позволяют снизить общее бактериальное число на 20-25% и в определенной степени уменьшить скорость их размножения. На данный момент влиянием ионизационного излучения и многих других процессов занимаются сотрудники компании ООО «СПЕКТР», создатели спектрометра электронного парамагнитного резонанса ( ЭПР ) серии Labrador Expert X, при активном участии сотрудников УрФУ имени первого президента России Б.Н. Ельцина. С помощью данного спектрометра удалось установить накопление свободных радикалов в облученном образце мяса птицы, а также, сотрудниками кафедры товароведения и экспертизы УрГЭУ было установлено снижение удельного содержания аминокислот в облученном образце. В связи с перспективами массового внедрения облучения продуктов питания на территории РФ важной задачей исследователей является изучение влияния облучения на безопасность и пищевую ценность продуктов.

 

На сегодняшний день, наиболее перспективным является облучение в инертных газах, вакууме, при низких температурах и с применением антиокислителей. Однако этот способ повышения сохраняемости до сих пор не нашел промышленного применения и находится в стадии углубленного изучения, а именно его влияние на здоровье человека, степень устойчивости микроорганизмов к действию ионизационных излучений и другое.

Величина дозы облучения зависит от вида продукта, а также характера и интенсивности обсеменяющей его микрофлоры. Различают: 1) радиационная стерилизация, почти полностью подавляющая развитие микроорганизмов, называется радаппертизация. В этом случае используют дозы порядка 10-25 кГр (килогрей).

Обработку пищевых продуктов пастеризующими дозами порядка 5-8 кГр, достаточную для увеличения длительности хранения называют радуризацией.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Организация ООН по продовольствию и сельскому хозяйству (ФАО) одобрили использование ионизационного излучения для обработки пищевых продуктов с целью стерилизации и лучевого консервирования, а также обеззараживания мясных туш при паразитарных поражениях.

Но дозы облучения строго определены согласно стандарту, ISO 14470:2011, и зачастую, являются достаточно низкими для мяса птицы, так как экспериментальным путем было определено, что дозы радиации выше 30 кГр. приводят к накоплению свободных радикалов на поверхности костной ткани животного, что может угрожать здоровью потребителя облученных продуктов. При этом более низкие дозы облучения – 2,5 и 6 кГр, согласно исследованию А.С. Казиахмедова, приводят к небольшому увеличению сроков сохраняемости, при сохранении всех показателей безопасности [3].

Уже многие исследования подтвердили перспективность метода ионизационного облучения мяса, однако, при этом происходят некоторые биохимические изменения продуктов с частичной потерей витаминов и изменениями органолептических свойств.

В разных странах мира максимально допустимая доза облучения продуктов питания различная. В США она составляет 30 кГр, в Бельгии и Голландии — 10 кГр, во Франции — 11 кГр. В России эта величина не регламентирована, так как радиационная обработка продуктов питания у нас не получила широкого распространения из-за отсутствия нормативных документов.

Проблемами облучения мяса и мясопродуктов занимаются многие ученые в нашей стране и за рубежом, такие как, Светличкин В.В., Лесков, Белоусов В.И. и др. Ими установлено, что при передозировке доза облучения в мясе на кости могут образовываться свободные радикалы и радиотоксины.

На сегодняшний день, обработка мяса птицы ионизационного облучением осуществляется в более 70 странах мира. Например, по данным ВОЗ, в Соединенных Штатах Америки, более 80% мяса птицы и продуктов его переработки было подвергнуто воздействию ионизационного излучения. При этом, страны Евросоюза, опять же по данным ВОЗ экспортируют более 100 тыс. тонн «облученной» продукции в том числе и в Россию.

Перспективой облучения продуктов переработки мяса птицы заинтересовались многие российские производители. Среднегодовое производство, торговля и потребление мяса птицы в России растет высокими темпами, и с середины 80-х годов прирост составляет чуть более 5% в год.

По прогнозам экспертов, к 2020 году мясо птицы выйдет на первое место среди общего объема потребления мяса в России.

Исследования показали, что при облучении продуктов заниженной дозой стерилизация становится неэффективной, так как не уничтожаются грибки и болезнетворные микроорганизмы – сальмонелла, холерный вибрион и прочие. В свою очередь, при большой дозе заметно разрушаются витамины, возрастает количество побочных продуктов, так называемых свободных радикалов, которые обладают очень высокой химической активностью. Пока они находятся в продукте, они себя никак не проявляют, но, попадая в организм человека и растворяясь, могут вызвать самые разнообразные реакции – повредить генетический код человека, повысить риск возникновения онкологических и других заболеваний, вызвать преждевременное старение и многое другое, что подтвердили опыты на лабораторных животных еще в середине 20го века [6].

На сегодняшний день в России законодательно не установлены нормы и правила облучения мяса птицы и продуктов его переработки. Действующие нормативные документы, в том числе технический регламент о безопасности пищевой продукции не устанавливают показатели безопасности для облученных продуктов, что, с точки зрения продовольственной безопасности страны, является недопустимым фактом [5].

На современном этапе научных исследования влияния радиационной обработки важной задачей является получить, в конечном итоге продукт, не только отвечающий всем показателям безопасности в соответствии с требованиями технического законодательства, но и имеющий повышенные показатели сохраняемости без снижения пищевой ценности.

Не менее важным является сохранение белкового компонента и при производстве уже разработанных, производимых и реализуемых мясных продуктов.

Белковый компонент мяса и мясных продуктов – это, прежде всего белки и их ценность, которая определяется количеством и качеством белковых компонентов, связанных как со степенью сбалансированности их аминокислотного состава в соответствии с потребностями организма, так и с переваримостью белка. Снижение белкового компонента негативно влияет не только на общую пищевую ценность продукта, но также является качественной фальсификацией, что недопустимо.

В процессе исследования безопасности и пищевой ценности продукции из мяса птицы было решено прибегнуть к методу спектроскопии с целью подтверждения возможного накопления свободных радикалов в образце после его облучения.

ЭПР спектрометр серии Labrador Expert

В г. Екатеринбурге инженерами и программистами ООО «Спектр» при содействии научного коллектива авторов Физико-технологического Института УрФУ имени первого президента России Б.Н. Ельцина, разработан портативный автоматизированный спектрометр ЭПР серии Labrador Expert X-диапазона (длина волны 3 см), предназначенный для прямой регистрации параметров спектров ЭПР веществ, имеющих в своем составе свободные радикалы, что позволяет осуществлять радиобиологический контроль веществ. В процессе исследования влияния ионизационного излучения на безопасность и пищевую ценность продуктов из мяса птицы была поставлена задача определить содержание аминокислот в образце, подвергнутом радиационной обработке пучком ускоренных электронов в стерилизующей дозе 12 кГр. В качестве объекта исследования был выбран продукт, содержащий мясо птицы (без костной ткани) разработанный на кафедре товароведения и экспертизы Уральского государственного экономического университета с добавлением растительных порошков.

Исследование проводилось с использованием контрольного образца (Б) не подвергнутого облучению в два этапа. Радуризация осуществлялась на линейном ускорителе электронов УЭЛР-10-10С2, предназначенном для радиационной стерилизации продуктов питания, медицинских изделий и других объектов. Опытный образец подвергся однократному воздействию импульсного бета-излучения с максимальной энергией не более 10 МэВ, длительность импульса 1,7 10*-5 с, расчетная поглощенная доза составляла 12 кГр, экспериментальная 10,5-12,8 кГр. Контрольный образец (Б) облучению не подвергся, но находился в тех же условиях, что и опытный. Далее пробы образцов исследовали на базе кафедры товароведения и экспертизы, проводился аминокислотный анализ. Облучение образца (А) проводилось в ускорителе при поддержке Центра радиационной стерилизации Уральского Федерального университета.

Установление факта облучения образца А подтвердилось значимым изменением ЭПР спектра. Изменение сигнала ЭПР произошло в диапазоне магнитного поля от 3250 до 3320 Гс, с амплитудой 1.49е-04 при g-факторе 2.0096. Данные показатели подтверждают накопление свободных радикалов в исследуемом образце (Рис.1)

Рисунок 1 – Спектр образца А

При исследовании образца Б не произошло значимого изменения спектра ЭПР за исключением некоторых диапазонов, которые можно связать с наличием в исследуемом образце небольшого количество специй и растительного материала, который, как было установлено ранее, подвергался процессу радаппертизации или радуризации.

Рисунок 2 – Спектр образца Б

При исследовании спектра образца Б не было подтверждено факта наличия значимого числа свободных радикалов. ЭПР спектр образца Б имеет незначительные изменения сигнала ЭПР на всем исследуемом диапазоне от 3000 до 3600 Гс. Данные изменения частично являются естественным искажением сигнала, а также возможным содержанием в образце незначительного количество металлов. (Рис.2)

Следующим этапом исследования следовал анализ биологической ценности образцов, а именно проведение аминокислотного анализа. Биологическая ценность мяса – это, прежде всего, содержащиеся в нём белки с хорошо сбалансированным составом аминокислот. Мясо и мясные продукты в рационе человека являются основным поставщиком пластического материала, который необходим организму на образование и обновление структурных частей клеток и тканей, для поддержания гомеостаза (относительное динамическое постоянство и свойств внутренней среды) и устойчивости физиологических функций. Высокая пищевая и биологическая ценность белков мяса обусловлена практически полной переваримостью их ферментами желудочно- кишечного тракта, значительным содержанием и оптимальным соотношением незаменимых аминокислот, т.е. не синтезируемых организмом человека, потребность в которых может быть удовлетворена только за счёт поступления извне. Именно поэтому мясо и мясные продукты как один из основных источников поступления белка имеют большое значение в питании человека. Согласно современным нормам взрослый здоровый человек должен потреблять ежедневно от 50-60 до 120 г белка [1,2].

Мясо птицы в нормальном состоянии имеет достаточно сбалансированный аминокислотный состав, с большим содержанием незаменимых аминокислот.

Методом ионообменной хроматографии на аминоанализаторе Т-339 был определен аминокислотный состав белка образцов А и Б.

 

 

Таблица 1 — Сравнение численного содержания аминокислот в образце А и Б.

При проведении аминокислотного анализа выявлена тенденция к уменьшению содержания большинства аминокислот в образце, подвергнутого радиационной обработке. Так, отмечается заметное уменьшение содержания таких аминокислот как аспарагиновая и глутаминовые кислоты, аланин, пролин, изолейцин, цистеин. В меньшей степени увеличилось процентное содержание серина, гистидина, треонина, пролина, тирозина, валина, лейцина и лизина. Значимого изменения содержания аминокислот таких как гистидиновая, фенилаланиновая, тирозиновая не произошло (Рис. 3).

Уменьшение содержание аминокислот можно связать с частичным разрушением белка под воздействием облучения. Большинство современных мировых стандартов на облучение продуктов питания, в том числе мясную продукцию, не устанавливают допустимые числа изменения биологической ценности, что ограничивает полезные свойства облученного продукта. Исследованиями установлено, что дефицит незаменимых аминокислот в питании может привести к весьма тяжелым последствиям, например, валин участвует в обмене веществ в мышечных волокнах, влияет на координационно-двигательные функции и при его недостатке возможно нарушение координации движений, повышение чувствительности кожи к раздражениям. Изолейцин участвует в процессах образования гемоглобина, стабилизирует уровень сахара в крови. При его недостатке возможно возникновение отрицательного азотистого баланса, проявление психических и физических заболеваний, снижение резистентности организма и его выносливости. Лизин участвует в синтезе белков, антител, гормонов и ферментов, способствует регенерации тканей, влияет на процесс роста, кровообращения, а в сочетании с витамином С предотвращает развитие атеросклероза и инфаркта миокарда. При недостатке: создаются предпосылки для снижения мышечной массы и отложения кальция в костях, для развития анемии и др. Фенилаланин стимулирует и тонизирует нервную систему, улучшает настроение, снижает болевые ощущения. При недостатке: нарушения функции щитовидной железы и надпочечников, возможны гормональные заболевания, депрессия и артриты.

Рисунок 3 – Сравнение численного содержания аминокислот в образце А и Б.

            В результате исследования было выявлено изменение аминокислотного состава продукта из мяса птицы подвергнутого процессу радисидации. Данные изменения связаны с частичным разрушением части молекул белков под воздействием потока электронов. Науке хорошо известно влияние потока электронов высокой энергии на животные белок, но такие значимые изменения аминокислотного состава, представленного в настоящем опыте, прослеживаются впервые.

Хотело бы отметить, что метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) является наиболее простым и доступным для определения показателей безопасности продуктов питания, а именно наличие факта облучения продукта. Так же спектры ЭПР отражают и указывают на возможное наличие тяжелых металлов в продукте, накопленных в процессе произрастания животного или растения.

Процессы радуризации и радисидации являются наиболее перспективными методами повышения сохраняемости продуктов питания, при этом удовлетворяющих требованиям безопасности. Но во многих случаях, влияние радиации на продовольственные товары недостаточно изучено.

Выражается благодарность сотрудникам кафедры товароведение и экспертизы УрГЭУ и Физико-технологического Института УрФУ за неоценимую помощь в подготовке исследования

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

  1. Донскова Л.А. Сравнительная оценка белкового компонента паштетов из мяса птицы/Л.А. Донскова, Н.М. Беляев// статья в журнале «Новые технологии» №1. – Майкоп., Издательство: «Майкопский государственный технологический университет» 2016. С. 17-24
  2. Донскова Л.А. Белковый компонент как показатель функционального назначения и качества мясных продуктов: характеристика и методология оценки/Л.А. Донскова, О.Н. Зуева// статья в журнале «Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов» № 3 (38). – Орел., Издательство: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Государственный университет -учебно-научно-производственный комплекс» 2016. С. 73-79
  3. Казиахмедов А. С. Ветеринарно-санитарная оценка качества и безопасности мяса цыплят-бройлеров при обработке ионизирующим излучением: автореферат дис. канд. вет. наук — М.: МГУПП, 2012. — C. 22.
  4. Кривоногова А.С. Изменение аминокислотного состава молока при стерилизации бета-излучением/ А.С. Кривоногова, А.А. Баранова, К.В. Моисеева, П.С. Кривоногов, Н.Б. Молокова// статья в журнале «Ветеринария Кубани» № 5. – Краснодар., Издательство: «Краснодарская краевая общественная ветеринарная организация» 2015.
  5. О безопасности пищевой продукции. [Электронный ресурс]: Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 021/2011/ Режим доступа: http://www.rospromtest.ru/content.php?id=262
  6. Продукты питания и радиация. Дезинфекция продуктов питания радиацией [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://rb.mchs.gov.ru/about_radiation/Radiacija_i_zdorove_cheloveka/O_radiacii_dostupnim_jazikom/item/5252. — Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 15.12.2016).

Беляев Николай Михайлович

ФГБОУ ВО «Уральский государственный экономический университет»

Ассистент  кафедры «Товароведение и экспертиза»

620144, РФ, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта/Народной Воли, 62/45

Контактный телефон: +7 (912)668-32-17

e-mail: nikolaybb1@mail.ru

Донскова Людмила Александровна

ФГБОУ ВО «Уральский государственный экономический университет»

Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, профессор кафедры «Товароведение и экспертиза»

620144, РФ, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта/Народной Воли, 62/45

Контактный телефон: (343) 221-17-22

e-mail: cafedra@list.ru

Зуева Ольга Николаевна

ФГБОУ ВО «Уральский государственный экономический университет»

Доктор экономических наук, профессор кафедры товароведения и экспертизы

620144, РФ, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта/Народной Воли, 62/45

Контактный телефон: (343) 221-17-22

e-mail:  zuevaon@mail.ru

Тарарков Андрей Николаевич

ООО «Спектр», генеральный директор.

620075, Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 145

Контактный телефон: 8-912-246-34-15

е-mail: fic2000@mail.ru

Последние новости

Sorry, the comment form is closed at this time.