CC BY
19
120 CHEMICAL PROBLEMS 2021 no. 2 (19) ISSN 2221-8688
УДК 544.54
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ХРАНЕНИЕ
ОВОЩЕЙ
хХ.Ф. Маммадов, 2З.З. Халилов, ХС.М. Алиев, хХ.Н. Ширалиева, *У.С. Алиева-Джаббарлы, *Э.И. Мехтиев, 2Дж.Х. Османов
1 Институт Радиационных Проблем Национальной АН Азербайджана Аz 1143, Баку, пр. Г. Джавида, 121 2Комплекс Гамма Стерилизации Национального Центра Ядерных Исследований, Az 1100, Баку, Абшеронскийрайон, поселок Гобу, Тел: (+99412) 538-47-58, e-mail:xagani06@mail.ru
Поступила в редакцию 14.05.2021.
Принято к печати 18.07.2021
Изучено влияние ионизирующего излучения на органолептические свойства и сроки хранения некоторых овощей (картофель, лук, морковь, свекла, помидоры и сладкий перец). Образцы овощей были упакованы в специальные полимерные посуды и с целью проведения дозиметрии рядом с образцами в каждой посуде были размещены по 3 ампулы, содержащие по 5 мл очищенного бензола. Образцы овощей вместе с ампулами были облучены дозами 0.5 кГр, 1.0 кГр, 3.0 кГр и 5.0 кГр ионизирующего гамма излучения от 60Со источников установки для стерилизации 19 мая 2021 года. Периодически были изучены внешний вид и органолептические свойства облученных образцов овощей, помещенных в сухое, проветриваемое помещение. Со временем было зафиксировано ухудшение органолептических свойств некоторых образцов, и эти образцы были отобраны и вынесены из помещения. Количество картофеля и лука, утративших потребительские свойства с 18.05.2021 года по 15.08.2021 года среди необлученных образцов и облученных поглощенными дозами 3.0 и 5.0 кГр, составляло приблизительно 30-40%. Однако, в отличие от облученных образцов в этот период наблюдали постепенное прорастание необлученных неиспорченных образцов картофеля и лука, содержащихся в одинаковых условиях с облученными образцами. До 15 августа 2021 года каких-либо изменений во внешнем виде и органолептических свойствах образцов картофеля и лука, облученных дозами 0.5 и 1.0 кГр, не было обнаружено. Было установлено, что для предотвращения прорастания и увеличения срока хранения картофеля и лука требуется их облучение поглощенными дозами 0.5 и 1.0 кГр, для 2-3 кратного увеличения сроков хранения остальных видов овощей требуется облучение поглощенными дозами не более 0.5 кГр.
Ключевые слова: ионизирующее излучение, дозиметрия, хранение, картофель, лук. Б01:10.32737/2221-8688-2021-2-120-128
Введение
Традиционно во многих районах нашей страны выращивается много видов овощей. Весной и летом к концу рабочего дня на рынках районов и столицы страны ежедневно наблюдается выброс огромного количества портящихся овощей. В последние годы подобная сцена наблюдается даже и в холодные времена года. Для решения проблем продовольственной безопасности всегда возникает необходимость изучения и использования новых и эффективных способов хранения продуктов
растениеводства. Источники ионизирующих
излучений успешно применяются для продления срока хранения фруктов, овощей, зерна, для улучшения их качества, дезинфекции, дезинсекции, пастеризации, стерилизации, консервирования продуктов пищевой промышленности. Поэтому, помимо широкого внедрения холодильных установок для хранения продуктов растениеводства, изучение увеличения сроков хранения овощей в результате их облучения малыми дозами ионизирующего гамма излучения является злободневной и весьма актуальной проблемой [1-7].
CHEMICAL PROBLEMS 2021 no. 2 (19)
www.chemprob.org
Экспериментальная часть
поглощенной дозы 60Со
Для определения ионизирующего гамма излучения от источников установок облучения (МРХ-у-25 и УК-120000), имеющихся в Институте Проблем Азербайджанской Академии Наук, и в Центре Ядерных
Комплексе Гамма (Multipurpose Panorama Gamma Irradiator - Servo Type), паралельно процессу облучения образцов овощей были проведены дозиметрические исследования с использованием жидкого бензола.
Радиационных
Национальной
Национальном
Исследований
Стерилизации
Используемый для дозиметрии бензол марки «химический чистый для анализа» подвергали хроматографическому контролю на чистоту.
На рисунке 1 представлена принципиальная схема вакуумной установки, предназначенная для откачки растворенных в жидком бензоле газов.
Установка состоит из вакуумной части, стеклянных объемов для хранения исходных жидкостей и газов, измерительной части (манометров) и позволяет работать при давления 2' 10-5 Па.
1 2 3 4 5 6 7 8
11 12
A —►
Рис.1. Принципиальная схема вакуумной установки. А, Б - откачиваемые ампулы; С - форвакуумный насос; 1, 2, 3, 4, 5 - стеклянные объёмы; 6, 7, 8 - объёмы, заполненные окисью алюминия и силикагеля, обмотанные снаружи спиралью; 9, 11 - лампы ПМТ-2; 10, 12 - ПМИ- 2; 13, 15 - ловушки (стеклянные дьюары); 14 - диффузионный насос с воздушным охлаждением, 16 - масленный манометр; 17 - ртутный манометр; 18 - краны двухходовые;19 - краны трёхходовые.
Fig. 1. Schematic diagram of a vacuum unit. Here A, B - pumped out ampoules, volumes, etc. C - foreline pump 1, 2, 3, 4, 5 - glass volumes; 6, 7, 8 - volumes filled with aluminum oxide and silicagel, wound on the outside in a spiral. 9, 11 - PMT-2 lamps; 10, 12 - PMI-2 lamps; 13, 15 - traps (glass dewars); 14 - air-cooled diffusion pump, 16 - oil pressure manometer; 17 - mercury manometer; 18 - two-way taps; 19 - three-way taps.
Стеклянные ампулы, предназначенные предварительно присоединяются к выходу для дозиметрии с использованием бензола, вакуумной установки и откачиваются до
10"М0"3 Па (в течение 30 минут при Т>500 К, а затем ещё в течении 30 минут при комнатной температуре), после чего они отсоединяются от вакуумной установки и заполняются 5 мл бензолом. Для очистки бензола от растворенных газов проводили откачку газов и паров вакуумной установкой, снабженной вакуумными лампами, ловушками, масленным и ртутным манометрами, стеклянными сосудами с трехходовыми вакуумными кранами. Используемый жидкий бензол подвергался многократной (4-5 раз) очистке по типу «замораживание - напуск в вакуум - откачка - оттаивание льда - медленная откачка растворившихся газов» при 2930К.
Качественный анализ бензола, проводили на хроматографе GC-2010 (Shimadzu, Япония) с капиллярной колонкой (30м*0.32мм) Supelco №со1, при температуре 120оС, с пламенно-ионизационным детектором. В качестве
газа-носителя использовался гелий (99,995%). Продукты радиолиза бензола (Н2, СН4) анализировали хроматографическим методом при комнатной температуре на газоанализаторе «Газохром 3101», снабженным термохимическим детектором и насадочной колонкой (3м*3мм),
заполненной активированным углем. В качестве газа-носителя был использован поток атмосферного воздуха, нагнетаемый заводским мини-насосом прибора. Бензол и продукты его радиолиза также анализировались на хроматографе «Agilent 7890A» (Agilent, США) снабженный двумя детекторами для работы в двух режимах: для анализа углеводородов при температуре 120оС с ДИП, соединенным с капиллярной колонкой (30м*0.32мм) GC-Gaspro, а также для анализа водорода при комнатной температуре с катарометром, соединенным с капиллярной колонкой (30м*0.53мм) Supelco Carboxen™ В обоих режимах в качестве газа-носителя использовался гелий (99,995%) [8, 9].
Обсуждение результатов
Проведенные хроматографические анализы показали высокую чистоту и отсутствие в объеме очищенного бензола примесей и растворенных газов (с учетом порога чувствительности хроматографа).
Рис. 2. Кинетические зависимости образования молекулярного водорода (зеленая кривая - стерилизационная установка, синяя кривая - МРХ-у-25) и метана (красная кривая -стерилизационная установка, серая кривая - МРХ-у-25) при гамма радиолизе жидкого бензола (5 мл).
Fig. 2 Kinetic dependences of molecular hydrogen formation (green curve - sterilization installation, blue curve - MPX-y-25) and methane (red curve - sterilization installation, gray curve - MPX-y-25) at gamma radiolysis of liquid benzene (5 ml).
Кинетика образования молекулярного водорода и метана при облучении бензола ионизирующим гамма излучением 60Со источников вышеуказанных
стерилизационной и радиационно-химических установок представлена на рисунках 2 и 3. Поглощенную дозу
определяли с учетом значения радиационно-химического выхода образования
молекулярного водорода и метана из бензола (0.11 молекул Н2/100 эВ и 0.012 молекул СН4/100 эВ [10]), используя значения их концентрации на линейной части кинетических зависимостей.
Рис. 3. Кинетические зависимости образования молекулярного водорода (синяя кривая) и метана (серая кривая) при гамма радиолизе жидкого бензола (5 мл) на установке
облучения УК-120000.
Fig. 3. Kinetic dependences of molecular hydrogen formation (blue curve) and methane (gray curve) formation during gamma radiolysis of liquid benzene (5 ml) at the installation of
irradiation УК-120000.
Образцы картофеля, лука, моркови, свеклы, сладкого перца и помидоров были собраны в полимерные емкости с крышками, а стеклянные ампулы с расплавленными тонкими горлышками и наполненные 5 мл бензолом для дозиметрии, были помещены рядом с образцами овощей.
Проведенные расчеты показали, что мощность поглощенной дозы в средней части кареты (передвигаются на расстоянии несколько метров от источников), где были помещены образцы овощей и облучаемые ампулы в полимерных посудах, и в зоне облучения ампул, находящихся в
геометрическом центре расположения источников на установке МРХ-у-25 и УК-120000, соответственно, составляла 45 кРад/час (0.45 кГр/час), 10 кРад/час (0.1 кГр/час) и 6.6 кРад/час (0.066 кГр/час).
Периодически были изучены внешний вид и органолептические свойства облученных образцов овощей, помещенных в сухое, проветриваемое (через верхние противоположные боковые форточки) помещение, имеющее конструкцию, исключающую прямое попадание солнечных лучей вовнутрь и где температура даже в полдень не превышала 20-250С) (рис.4).
Рис. 4. Внешний вид приготовленных 18 мая 2021 года для облучения образцов овощей (картофель, лук, морковь и свекла, помидоры и сладкий перец (а, Ь); - ухудшение потребительских свойств овощей, облученных дозой 5 кГр (незначительное размягчение и сморщивание овощей, образование трещин на кожуре
помидоров) к 01.06.2021 года (с, d);
- внешний вид образцов картофеля и лука, облученных дозами 0.5-1.0 кГр, сохранившиеся с неиспорченным внешним видом и органолептическими свойствами до
15 августа 2021 года (e, f, g);
- образцы необлученных картофеля и лука, сохранившиеся при идентичных условиях /наблюдается прорастание необлученных корнеплодов/ (h).
Fig. 4. Visual appearance of prepared for irradiation on May 18, 2021 samples of vegetables (potatoes, onions, carrots and beets, tomatoes and sweet pepper (a, b); - deterioration of the consumer properties of irradiated vegetables a dose of 5 kGy (slight softening and shrinking of vegetables, formation of cracks on the peel of tomatoes) at 01.06.2021
(c, d);
- appearance of samples of potatoes and onions irradiated with doses of 0.5-1.0 kGy, preserved
with an intact appearance and organoleptic properties until August 15, 2021 (e, f, g);
- samples of unirradiated potatoes and onions preserved at identical conditions / germination of
unirradiated samples of potatoes and onions / (h).
- 01 июня 2021 года было зафиксировано ухудшение потребительских свойств овощей (кроме картофеля и лука), облученных дозой 5 кГр (незначительное размягчение и сморщивание овощей, образование трещин на кожуре помидоров);
- 06 июня 2021 года было зафиксировано ухудшение потребительских свойств овощей (кроме картофеля и лука) облученных дозой 3 кГр (незначительное размягчение и сморщивание овощей, образование трещин на кожуре помидоров). Испорченные образцы были отобраны и удалены из помешения;
- с 15 июня до 25 июня 2021 года было зафиксировано ухудшение потребительских свойств овощей (кроме картофеля и лука), облученных дозой 1 кГр (незначительное размягчение и сморщивание овощей, пожелтение сладких перцев, признаки образования плесени на помидорах). Эти испорченные образцы были отобраны и удалены из помещения;
- с 26 июня до 20 июля 2021 года было зафиксировано постепенное ухудшение потребительских свойств части (около 30%) картофеля и лука, облученных дозой 3 и 5 кГр (размягчение, сморщивание и появление признаков загнивания). Эти испорченные образцы были отобраны и вынесены из помещения;
- при последнем осмотре 15 августа 2021 года оставщихся образцов картофеля и лука (облученных поглощенными дозами 0.5 и 1.0 кГр и приблизительно 60% от исходного количества, облученных дозами 3.0 и 5.0 кГр), каких-либо ухудшений их внешнего вида и потребительских свойств не было обнаружено. Однако, в этот период наблюдали постепенное прорастание оставшейся неиспорченной части (приблизительно 60%) необлученных образцов картофеля и лука, содержащихся в одинаковых условиях с облученными образцами.
Ухудшение внешнего вида,
органолептических и потребительских свойств необлученных образцов овощей, хранившихся в идентичных условиях для сравнительного анализа, наблюдалось в среднем 2-3 раза быстрее, чем для образцов, облученных поглощенной дозой 0.5 и 1.0 кГр. В неиспортивщейся части (около 60% от исходного) образцов необлученного картофеля и лука с конца июля по 15 августа 2021 года было обнаружено постепенное прорастание. Однако, при последнем осмотре 15 августа 2021 года облученных поглощенными дозами 0.5 и 1.0 кГр картофеля и лука, каких-либо ухудшений их потребительских свойств или их прорастание не было обнаружено.
Выводы
Результаты проведенной дозиметрии с использованием бензола марки «химический чистый для анализа» показали, что мощность поглощенной дозы в средней части кареты (где были помещены образцы овощей и ампулы с бензолом в полимерных посудах) и в зоне облучения ампул с бензолом (помещенных в геометрическом центре расположения источников) на установках МРХ-у-25 и УК-120000, составляла, соответственно, 45 кРад/час (0.45 кГр/час), 10 кРад/час (0.1 кГр/час) и 6.6 кРад/час (0.066 кГр/час).
Проведенные эксперименты на установке Комплекса Гамма Стерилизации (Multipurpose Panorama Gamma Irradiator -Servo Type) Национального Центра Ядерных Исследований показали, что для увеличения срока хранения и предотврашения прорастания картофеля и лука, вырашенных в условиях субтропических районов страны, требуется их облучение дозой 0.5-1.0 кГр, для 2-3 кратного увеличения сроков хранения остальных видов овощей требуется облучение дозами не более 0.5 кГр.
References
1. Seifers D.L., Martin T.J., Harvey T.L. et al. Identification of variants of the high plains virus infecting wheat in Kansas. Plant Disease. 2009, vol. 12, pp. 1265-1274.
2. Shah H.U., Slimpson T.J., Alam S., Khattak K.F. Mould Incidence and Mycotoxin contamination in maize kernels from Swat Valley, North West Frontier Province of Pakistan. Food and Chemical Toxicology. 2010, vol. 48, no. 4, pp. 1111-1116.
3. Seifert K.A. Progress towards DNA barcoding of fungi. Molecular Ecology Resources. 2009, vol. 9, no. 1, pp. 83-89.
4. Beck Jeffrey A. Process variation in elektron beam sterilization. Radiat. Phys. and Chem. 2012, vol. 81, no. 8, pp. 1236-1240.
5. Vorogushin M.F, Gavrish Yu.N., Demsky M.I. and other State of development of linear electron accelerators for cold sterilization. Question Atom. Science and Tech. Series.: Electrophys. Equipment. 2005, vol. 128, no. 3, pp. 55-60. (In Russian).
6. Miller R.B. Food irradiation using (bremsstrahlung) X-rays. Radiat. Phys. and Chem. 2003, vol. 68, no. 6, pp. 96.
7. Sommers C.H., Sites J.E., Musgrove M. Ultraviolet light (254 nm) inactivation of pathogens on foods and stanless steel surfaces. Journal of Food Safety. 2010, vol. 30, no. 2, pp. 470-479.
8. Mamedov Kh.F. Radiolytic conversion of natural toxins in contaminated plant products and aqueous solutions. Sci. J. "Science Rise". 2014, no.4/2(4), pp. 116-121.
9. Mamedov Kh. F. Effective processes of decomposition of xenobiotics and natural toxins. Radiolytic and photolytic decomposition of xenobiotics and mycotoxins: monography. LAP LAMBERT Academic Publishing, Saarbrucken, Germany. 2014, 419 p.
10. Pikaev A.K. Modern radiation chemistry. Radiolysis of gases and liquids. Moscow: Nauka Publ., 1986, vol. 2, 440 c.
X.^. MAMMA^OB H gp.
127
RESEARCH INTO THE INFLUENCE OF IONIZING RADIATION ON STORAGE OF
VEGETABLES
1Kh.F. Mammadov, 2Z.Z. Khalilov, 1S.M. Aliyev, 1H.N. Shiraliyeva, 1U.S. Aliyeva-Jabbarly, 1E.I.
Mehtiyev, 2J.Kh. Osmanov
institute of Radiation Problems Azerbaijan National Academy of Sciences, H.Javidave.,121 AZ1143, Baku 2Gamma Sterilization Complex of National Nuclear Research Center Qobu area, Absheron district, AZ 1100, Baku Tel: (+99412) 538-47-58, e-mail:xagani06@mail.ru
The effect of ionizing radiation on the organoleptic properties and shelf life of some vegetables (potatoes, onions, carrots and beets, tomatoes and sweet peppers) has been studied. Samples of vegetables were packed in special polymer dishes, and for the purpose of dosimetry, 3 ampoules containing 5 ml of purified benzene were placed next to the samples in each dish. Also, vegetable samples and ampoules were irradiated with doses of 0.5 kGy, 1.0 kGy, 3.0 kGy and 5.0 kGy of ionizing gamma radiation from 60Co sources of the sterilization installation on May 19, 2021. The surface and organoleptic properties of irradiated samples of vegetables placed in a dry, ventilated room, were periodically explored. After a while, deterioration of the organoleptic properties of some samples was recorded, and these samples with spoiled consumer properties were selected and removed from the room. The quantity of potatoes and onions with spoiled consumer properties from May 18, 2021 to August 15, 2021 among unirradiated samples and irradiated with absorbed doses of 3.0 and 5.0 kGy was approximately 30-40%. However, in contrast to the irradiated samples, a gradual germination of non-irradiated, unspoiled samples of potatoes and onion (kept under the same conditions as the irradiated samples) was observed in the reviewed period. Until August 15, 2021, no changes in the appearance and organoleptic properties of potato and onion samples irradiated with doses of 0.5 and 1.0 kGy were detected. It found that to prevent germination and to increase the shelf life of potatoes and onions, their irradiation with doses of 0.5 and 1.0 kGy was required; for a 2-3 fold rise in the shelf life of other types of vegetables, irradiation with absorbed doses of no more than 0.5 kGy is required. Keywords: ionizing radiation, dosimetry, storage, potatoes, onions.
iONLAgDIRICIRADiASIYANIN TdROVdZLdRLNSAXLANMASINA TdSiRiMN
OYRdNiLMdSi
1X.F. Mammadov, 2Z.Z. Xalilov, 1S.M. dliyev, 1H.N. giraliyeva, 1U.S. dliyeva-Cabbarli, 1E.I. Mehtiyev, 2C.X. Osmanov
'AMEA Radiasiya Problemldri institutu, Az 1143, Baki, H.Cavidprospekti, 121 2 Milli Nuva Tadqiqatlari Markazi Qamma Sterilizasiya Kompleksi Az 1100, Baki, Ab§eron rayonu, Qobu qasabasi Tel: (+99412) 538-47-58, e-mail:xagani06@mail.ru
ionla§dirici §ualanmanin bazi taravazlarin (kartof sogan, yerkoku va gugundur, pomidor va §irin bibar) orqanoleptik xususiyyatlarina va saxlama muddatina tasiri oyranilmi§dir. Taravaz numunalari
xüsusi polimer qablarda qabla§dirilmi§ va dozimetriya maqsadi ila har qabdaki nümunalarin yanina igarisinda 5 ml tamizlanmi§ benzol olan 3 §щэ ampula qoyulmu§dur. Taravaz nümunalari va ampulalar 19 may 2021-ci il tarixda sterilizasiya qurgusunun 60Co manbalarinin ionla§dirici qamma §üalari ila 0.5 kGy, 1.0 kGy, 3.0 kGy va 5.0 kGy udulan dozalarla §üalandirilmi§dir. Periodik olaraq, quru, havalandirilan otaqda yerla§dirilan §üalandirilmi§ taravaz nümunalarinin xarici görünü§ü va orqanoleptik xüsusiyyatlari öyranilmi§dir. Vaxt kegdikca bazi nümunalarin orqanoleptik xüsusiyyatlarinin pisla§masi qeyda alindi va korlanmi§ istehlak xüsusiyyatlari olan bu nümunalar segilarak otaqdan gixarildi. §üalandirilmami§ va 3.0 va 5.0 kGy udulmu§ dozalarla §üalandirilmi§ nümunalar arasinda 18.05.2021-ci il tarixdan 15.08.2021-ci il tarixinadak korlanmi§ istehlak xüsusiyyatlarina malik kartof va soganlarin miqdari taxminan 30-40% ta§kil edirdi. Lakin, §üalandirilmi§ nümunalardan farqli olaraq eyni §araitda saxlanilan korlanmami§ istehlak xüsusiyyatlarina malik §üalandirilmami§ kartof va sogan nümunalarinin tadrican cücarmalari mü§ahida edilmi§dir. 15 avqust 2021-ci iladak 0.5 va 1.0 kGy dozalarla §üalandirilmi§ kartof va sogan nümunalarinin xarici görünü§larinda va orqanoleptik xüsusiyyatlarinda heg bir dayi§iklik a§kar olunmadi. Belalikla, kartof va soganin cücarmamasi va saxlanma ömrünü artirmaq ügün onlarin 0.5 va 1.0 kGy udulan dozalarla §üalandirilmasi, digar taravaz növlarinin saxlanma ömrünü 2-3 dafa artirmaq ügün 0.5 kGy udulan dozayadak §üalandirilmasi kifayat edir. Agar sözlar: ionla§dirici §üalanma, dozimetriya, saxlama, kartof, sogan.
