Научная статья на тему 'Микробиологическая стабилизация зернового сырья с применением наночастиц серебра'

Микробиологическая стабилизация зернового сырья с применением наночастиц серебра Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
363
363
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вопросы питания
Scopus
ВАК
PubMed
Ключевые слова
SILVER NANOPARTICLES / GRAIN / CONTAMINATION / ANTIMICROBIAL TREATMENT / CHITOSAN / НАНОЧАСТИЦЫ СЕРЕБРА / ЗЕРНО / КОНТАМИНАЦИЯ / АНТИМИКРОБНАЯ ОБРАБОТКА / ХИТОЗАН

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Суворов О.А., Баландин Г.В.

В работе освещаются вопросы использования коллоидных растворов наночастиц серебра (НЧС) в качестве антимикробного средства при обработке зернового сырья. Цель исследования на основе изучения воздействия наночастиц на бактериальные и грибные микроорганизмы, контаминирующие зерно, подобрать эффективные антимикробные концентрации растворов НЧС. Изучено влияние НЧС на количественный и качественный состав микробиоты зерна. Общее содержание частиц серебра в сусле, полученном из обработанного зерна ячменя, контролировали методом атомно-адсорбционной спектрометрии. Выявлены рабочие концентрации препарата НЧС, стабилизированного хитозаном, обеспечивающие бактериостатические и фунгистатические эффекты. Описан метод снижения содержания НЧС в зерне, прошедшем антимикробную обработку, для дальнейшего его использования в бродильных производствах, хлебопечении. На основе данных, полученных при обеззараживании зерна пшеницы препаратом наночастиц, была построена математическая модель, отражающая степень влияния содержания НЧС на изменение количества микроорганизмов в 1 г зерновой массы. С целью повышения безопасности обработанного зерна удаление наночастиц из зерновой массы непосредственно перед его использованием рекомендовано проводить способом щелочной обработки, позволяющим предотвратить попадание коллоидного серебра в продукт переработки. Для этого образцы ячменя, содержащего 0,092 г/кг НЧС, выдерживали в 0,15% растворе NaOH в течение 1-5 ч, щелочь сливали и промывали зерно водой. Приготовленное в лабораторных условиях 12% ячменное сусло фильтровали и измеряли содержание серебра. Показано, что щелочная обработка ячменя позволяет удалить значительное количество коллоидного серебра из зерновой массы и предотвратить его попадание в сусло. При максимальной длительности обработки содержание серебра в сырье снизилось более чем в 400 раз. Таким образом, общее содержание серебра в 100 г зерна составит менее 0,025х10-3 г, что ниже допустимого максимального суточного уровня потребления серебра (0,070х10-3 г).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Суворов О.А., Баландин Г.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Microbial stabilization of grain raw material using silver nanoparicles

The paper covers the use of colloidal solutions of silver nanoparticles (SNP) as an antimicrobial agent in the processing of grain raw materials. The purpose of the study was to study the effect of SNP on bacterial and fungal microorganisms, contaminating grains, and to select effective antimicrobial concentrations of SNP solutions. The effect of SNP on the quantitative and qualitative composition of grain microbiota has been studied. The total content of silver particles in the wort obtained from the treated barley grain was monitored by atomic adsorption spectrometry. The working concentrations of the preparation of SNP stabilized with chitosan have been determined, which provided bacteriostatic and fungistatic effects. A method is described for reducing the content of SNP in grain, which has been treated with antimicrobial agent, for its further use in fermentation operations, bakery. Based on the data obtained during the disinfection of wheat grain with SNP, a mathematical model was constructed that reflected the degree of influence of the content of SNP on the change in the number of microorganisms per gram of grain mass. In order to improve the safety of the treated grain, the removal of nanoparticles from the grain mass immediately prior to its use is recommended to be carried out by an alkaline treatment, which prevents colloidal silver from entering the product of processing. To do this, barley samples containing 0.092 g/kg SNP were kept in 0.15% NaOH solution for 1-5 hours, the alkali was drained and the grain washed with water. The 12% barley wort prepared under laboratory conditions was filtered and the silver content was measured. It is shown that the alkaline treatment of barley allows the removal of a significant amount of colloidal silver from the grain mass and prevents its entry into the wort. At the maximum processing time, the silver content in the raw material decreased more than 400 times. Thus, the total silver content of 100 g of grain is less than 0.025х10g, which is below the allowable maximum daily consumption level of silver (0.070х10-3 g).

Текст научной работы на тему «Микробиологическая стабилизация зернового сырья с применением наночастиц серебра»

Для корреспонденции

Суворов Олег Александрович - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии индустрии питания ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств»

Адрес: 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 E-mail: SuvorovOA@yandex.ru

Суворов О.А., Баландин Г.В.

Микробиологическая стабилизация зернового сырья с применением наночастиц серебра

Microbial stabilization of grain raw material using silver nanoparicles

ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств»

Moscow State University of Food Production

Suvorov O.A., Balandin G.V.

В работе освещаются вопросы использования коллоидных растворов наночастиц серебра (НЧС) в качестве антимикробного средства при обработке зернового сырья. Цель исследования - на основе изучения воздействия наночастиц на бактериальные и грибные микроорганизмы, контаминирующие зерно, подобрать эффективные антимикробные концентрации растворов НЧС. Изучено влияние НЧС на количественный и качественный состав мик-робиоты зерна. Общее содержание частиц серебра в сусле, полученном из обработанного зерна ячменя, контролировали методом атомно-адсорбцион-ной спектрометрии. Выявлены рабочие концентрации препарата НЧС, стабилизированного хитозаном, обеспечивающие бактериостатические и фун-гистатические эффекты. Описан метод снижения содержания НЧС в зерне, прошедшем антимикробную обработку, для дальнейшего его использования в бродильных производствах, хлебопечении. На основе данных, полученных при обеззараживании зерна пшеницы препаратом наночастиц, была построена математическая модель, отражающая степень влияния содержания НЧС на изменение количества микроорганизмов в 1 г зерновой массы. С целью повышения безопасности обработанного зерна удаление наночастиц из зерновой массы непосредственно перед его использованием рекомендовано проводить способом щелочной обработки, позволяющим предотвратить попадание коллоидного серебра в продукт переработки. Для этого образцы ячменя, содержащего 0,092 г/кг НЧС, выдерживали в 0,15% растворе ЫаОИ в течение 1-5 ч, щелочь сливали и промывали зерно водой. Приготовленное в лабораторных условиях 12% ячменное сусло фильтровали и измеряли содержание серебра. Показано, что щелочная обработка ячменя позволяет удалить значительное количество коллоидного серебра из зерновой массы и предотвратить его попадание в сусло. При максимальной длительности обработки содержание серебра в сырье снизилось более чем в 400 раз. Таким образом,

Для цитирования: Суворов О.А., Баландин Г.В. Микробиологическая стабилизация зернового сырья с применением наночастиц серебра // Вопр. питания. 2017. Т. 86. № 3. С. 108-114.

Статья поступила в редакцию 17.02.2017. Принята в печать 02.05.2017.

For citation: Suvorov OA., Balandin G.V. Microbial stabilization of grain raw material using silver nanoparicles. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2017; 86 (3): 108-14. (in Russian)

Received 17.02.2017. Accepted for publication 02.05.2017.

общее содержание серебра в 100 г зерна составит менее 0,025*10-3 г, что ниже допустимого максимального суточного уровня потребления серебра (0,070*10-3 г).

Ключевые слова: наночастицы серебра, зерно, контаминация, антимикробная обработка, хитозан

The paper covers the use of colloidal solutions of silver nanoparticles (SNP) as an antimicrobial agent in the processing of grain raw materials. The purpose of the study was to study the effect of SNP on bacterial and fungal microorganisms, contaminating grains, and to select effective antimicrobial concentrations of SNP solutions. The effect of SNP on the quantitative and qualitative composition of grain microbiota has been studied. The total content of silver particles in the wort obtained from the treated barley grain was monitored by atomic adsorption spectrometry. The working concentrations of the preparation of SNP stabilized with chitosan have been determined, which provided bacteriostatic and fungistatic effects. A method is described for reducing the content of SNP in grain, which has been treated with antimicrobial agent, for its further use in fermentation operations, bakery. Based on the data obtained during the disinfection of wheat grain with SNP, a mathematical model was constructed that reflected the degree of influence of the content of SNP on the change in the number of microorganisms per gram of grain mass. In order to improve the safety of the treated grain, the removal of nanoparticles from the grain mass immediately prior to its use is recommended to be carried out by an alkaline treatment, which prevents colloidal silver from entering the product of processing. To do this, barley samples containing 0.092 g/kg SNP were kept in 0.15% NaOH solution for 1-5 hours, the alkali was drained and the grain washed with water. The 12% barley wort prepared under laboratory conditions was filtered and the silver content was measured. It is shown that the alkaline treatment of barley allows the removal of a significant amount of colloidal silver from the grain mass and prevents its entry into the wort. At the maximum processing time, the silver content in the raw material decreased more than 400 times. Thus, the total silver content of 100 g of grain is less than 0.025*10-3 g, which is below the allowable maximum daily consumption level of silver (0.070*10-3 g).

Keywords: silver nanoparticles, grain, contamination, antimicrobial treatment, chitosan

Микробная контаминация зернового сырья и повышение риска инфицирования производства являются серьезными проблемами в хлебопечении, при получении продуктов брожения, в том числе при дрожжегене-рации. Все большее применение в качестве антимикробного агента находят наночастицы серебра (НЧС). Однако внедрение наносистем в пищевые производства характеризуется рядом проблем, связанных, в частности, с безопасностью наночастиц [1, 2]. Решение этих проблем лежит в области всестороннего изучения процессов, протекающих при взаимодействии искусственных нано-систем с микроорганизмами пищевых производств.

Для обеспечения микробиологической стабилизации зернового сырья требуется определить закономерности и установить режимы использования агентов, содержащих нанокомпоненты. В хлебопечении актуально установление рабочих концентраций коллоидных растворов НЧС, подавляющих развитие картофельной болезни в хлебобулочных изделиях из пшеничной муки, в пивоваренном производстве - антимикробная обработка ячменного и пшеничного зерна.

Согласно данным литературы, определяющим показателем антимикробного действия коллоидных растворов наносеребра служит концентрация частиц в среде [3-5]. Синтезированный китайскими учеными препарат НЧС, стабилизированный оксидом железа, показал хо-

рошее антибактериальное действие на Escherichia coli, Staphylococcus epidermidis и Bacillus subtilis [6], причем эффект был более выражен в отношении грамотрица-тельных бактерий. В ряде других исследований также указано, что НЧС эффективнее ингибируют развитие грамотрицательных бактерий [7]. Предполагается, что это связано с утолщенным пептидгликановым слоем, составляющим клеточную стенку грамположительных микроорганизмов. Однако, согласно последним данным, коллоидные растворы НЧС могут одинаково хорошо угнетать рост как грамотрицательных, так и грамположи-тельных бактерий, в том числе спорообразующих [8-10]. Кроме того, считается, что, в отличие от обработки антибиотиками, бактерии не способны вырабатывать резистентность к НЧС даже после продолжительной обработки, что в совокупности с эффективным уничтожением споровых бактерий делает коллоидные растворы НЧС крайне перспективным средством.

Необходимо отдельно отметить комплексное воздействие НЧС и выделяемых ими ионов серебра на клетки бактерий. В работе [11] изучено ингибирующее действие ионов серебра на дыхательные процессы бактериальных клеток. Авторами сделано предположение, что серебро повышает проницаемость клеточных мембран для протонов, вследствие чего теряется протонный градиент. Компенсация потерь протонного градиента

обеспечивается ускорением дыхательного процесса. Эта неконтролируемая реакция генерирует супероксид и гидроксильные радикалы, токсичные для бактериальных клеток. В работе [12] отмечается, что присутствие частиц серебра в среде вызывает нарушение транспорта ионов фосфата, пролина и глутамина в бактериальных клетках, что приводит к нарушению обмена веществ клетки и в длительной перспективе к ее гибели. На основе экспериментов in vitro и in vivo НЧС при попадании внутрь клеток бактерий могут приводить к нарушению структуры ДНК и возникновению мутаций [13]. Другие исследователи высказывают предположение, что НЧС могут разрушать бактериальные клетки и без выхода ионов [14]. Так, показано, что бактерицидная активность НЧС значительно более выражена в присутствии кислорода. Данный факт может объясняться образованием активных форм кислорода, индуцированным наносеребром. Это подтверждается исследованием, в котором было обнаружено, что НЧС способствуют образованию свободных радикалов, негативно влияющих на жизнедеятельность бактериальных клеток [15].

Достаточно подробно исследовано влияние НЧС на клеточную стенку бактериальных микроорганизмов. Известно, что наночастицы адсорбируются на поверхности клеточной стенки бактерий и проникают через клеточную мембрану внутрь клетки, нарушая ее целостность и затрудняя выполнение барьерных и транспортных функций [16]. Высказываются гипотезы о том, что НЧС притягиваются к отрицательно заряженной поверхности бактериальных клеток вследствие электростатического взаимодействия [17]. Другие ученые считают, что аккумулирование НЧС на поверхности бактерий вызвано реакцией между серебром и тиоловыми группами, входящими в состав клеточной стенки [18]. Разрушение клеточной мембраны также может происходить вследствие того, что НЧС повреждают молекулы липополисахаридов, составляющих основу мембранной оболочки [19].

Цель настоящего исследования - на основе изучения воздействия НЧС на бактериальные и грибные микроорганизмы, контаминирующие зерно и продукты его переработки, подобрать эффективные антимикробные концентрации растворов НЧС, целесообразных для обеззараживания зернового сырья, с возможностью его дальнейшего использования при производстве пищевых продуктов, в том числе в бродильных производствах.

Материал и методы

Для исследования использовали коллоидный раствор НЧС («Сентоза Факторинг НП», РФ). Препарат синтезирован путем химического восстановления водорастворимой соли серебра в водной среде аскорбатом или цитратом натрия, с дальнейшим добавлением хитозана в качестве стабилизатора. Для определения размера частиц использовали спектрофотометр СФ-56 (РФ).

Максимум полосы поглощения плазменного резонанса составил 405 нм, что соответствует размеру частиц 10-15 нм [29]. Ионов серебра в исходном препарате не было обнаружено. При взаимодействии с 0,9% раствором хлорида натрия или 0,1% раствором сульфида натрия не происходило помутнение раствора или образование осадка.

В качестве зернового сырья использовали ячмень сорта «Скарлетт» (ГОСТ 5060-86) и пшеницу сорта «Дарья» (ГОСТ Р 52554-2006), показатели качества которых соответствовали требованиям нормативных документов.

Для проведения антимикробной обработки зерна в 1500 г зерновой массы путем распыления вносили коллоидный раствор НЧС до содержания 0,06-0,12% по массе. Зерно тщательно перемешивали, чтобы его влажность после обработки не превышала 16%. Контроль также доводили до влажности 16%. При анализе динамики изменения микробиологических показателей зерновой массы пшеницу и ячмень, прошедшие и не прошедшие антимикробную обработку, распределяли по 5 колбам в количестве 300 г. Затем образцы помещали в термостат и выдерживали в течение 6 нед при 30 °С (далее - «ускоренное хранение»). Микробиологические показатели зерна определяли согласно ГОСТ 10444.12-2013, ГОСТ 10444.15-94 и ГОСТ Р 52816-2007.

Общее содержание серебра в жидкой среде определяли с применением атомно-адсорбционного спектрометра КВАНТ^.ЭТА (ВНИИОФИ, РФ) на основе метода измерения излучения, испускаемого первичным источником и поглощенного атомами в основном состоянии, причем интенсивность поглощения зависит от концентрации элемента.

Измерение микробиологических показателей осуществляли в 5 повторностях. Абсолютные погрешности вычисляли с уровнем надежности р=0,95. Проводили парный ?-тест на отсутствие ингибирующего эффекта от антимикробной обработки. Величины Тнабл и соответствующие им значения вероятностей отклонения (при Р<а=0,05) 0-гипотезы приведены в табл. 1. Наблюдаемый эффект полагали незначительным при принятии 0-гипотезы либо при малой его относительной величине: енабл = 1^1/ук<0,05 (в табл. 1 обозначено *).

Результаты и обсуждение

Одним из определяемых показателей микробиологической безопасности зерна является наличие в единице массы зерна плесеней, более устойчивых к воздействию НЧС. Поэтому необходимую концентрацию препарата подбирали с учетом ингибирующего эффекта в отношении именно плесеней. На основе данных, полученных при обработке зерна пшеницы препаратом наночастиц, была построена математическая модель, отражающая степень влияния содержания НЧС (X, г на 1 кг зерна) на изменение количества микроорганизмов в 1 г зерновой массы (X КОЕ/г).

Таблица 1. Микробиологические показатели зерновой массы пшеницы и ячменя, исходных и обработанных препаратами наночастиц серебра (0,092 г/кг)

Образец зерна Число проб Плесени, КОЕ/г КМАФАнМ, х103 КОЕ/г БГКП (колиформы), КОЕ/г

Нормируемые показатели

50 5 не допускаются в 0,1 г

5 пшеница ячмень пшеница ячмень пшеница ячмень

Исходное контроль 48,2±1,7 42,0±0,9 4,40±0,31 3,88±0,13 Не обнаружено

обработанное 47,0±0,9 40,6±0,8 2,29±0,26 2,10±0,10 Не обнаружено

«Ускоренное хранение» контроль 83,4±2,1 78,6±1,5 55,2±0,5 59,8±1,7 Не обнаружено

обработанное 48,4±1,2 44,6±1,5 3,76±0,15 3,50±0,09 Не обнаружено

Сравниваемые образцы Величины Тнабл (/о,о5, 4=2,13 - критическая точка), Я-значения вероятности отклонения 0-гипотезы

Исходные (мгновенный эффект) 1,81 *7,24Е-2 р>0,05 5,72 *2,3Е-3 р>0,05 16.4 4,1 Е-5 р<0,05 88.5 4,9Е-8 р<0,05 -

После «ускоренного хранения» (эффект после хранения) 33.4 2,4Е-6 р<0,05 43.9 8,05Е-7 р<0,05 275 5,3Е-10 р<0,05 91.8 4,2Е-8 р<0,05

Таблица 2. Содержание серебра в ячменном сусле

Продолжительность щелочной обработки ячменя, ч Концентрация серебра, г/дм3

0 - контроль (зерно после обработки НЧС) 7,83х10-3±0,04х10-5

Зерно отмытое

1 (15,50±0,4)х10-5

2 (9,63±0,04)х10-5

3 (4,81±0,04)х10-5

4 (2,92±0,04)х10-5

5 (1,76±0,04)х10-5

Получено уравнение регрессии: У=-70,99!пХ-119,4, из которого следует, что для достижения содержания в зерне плесеней У=50 КОЕ/г (максимально допустимого значения согласно установленным требованиям) необходимо вносить препарат НЧС в количестве Х=0,092 г на 1 кг зерна.

Выполнен микробиологический анализ зерновой массы пшеницы и ячменя, обработанной препаратом НЧС. Результаты приведены в табл. 1.

Анализ данных эксперимента позволяет сделать вывод о статистически значимом эффекте антимикробной обработки зерна: показатели микробной контаминации на поверхности зерна существенно различаются между контрольными и обработанными НЧС образцами.

Важно отметить, что с целью повышения безопасности зерна удаление НЧС из зерновой массы непосредственно перед его использованием можно проводить способом щелочной обработки, который позволяет предотвратить попадание коллоидного серебра в продукт переработки. С этой целью образцы ячменя, содержащего НЧС в дозе 0,092 г/кг, выдерживали в 0,15% растворе ЫаОН в течение 1-5 ч. Затем щелочь сливали и промывали зерно водой. Далее готовили 12% ячменное сусло и после фильтрования измеряли содержание серебра методом атомно-адсорбционной спектрометрии в испытуемых пробах (табл. 2).

Как видно из табл. 2, щелочная обработка ячменя позволяет удалить значительное количество

коллоидного серебра с поверхности зерна и предотвратить его попадание в сусло. При максимальной длительности обработки содержание серебра в сырье снизилось более чем в 400 раз. Таким образом, общее содержание серебра в 100 г зерна составит менее 0,025х10-3 г, что ниже допустимого максимального суточного уровня потребления серебра (70 мкг). Эффективность такого приема объясняется тем, что хитозан - стабилизатор, входящий в состав препарата НЧС, - отличается пониженной устойчивостью к щелочной среде и при повышении рН теряет свои стабилизирующие свойства. При этом интенсифицируется коагуляция серебра и упрощается его удаление с поверхности зерновой массы. Необходимо отметить, что содержание серебра в сусле, приготовленном из образцов ячменя, выдержанных в растворе щелочи в течение 3-5 ч, не превышает 5,00х10-5 г/дм3 - максимально допустимого содержания коллоидного серебра в питьевой воде, регламентируемого СанПиН 2.1.4.1074-01.

Основываясь на вышеизложенном, можно предложить следующую методику обработки зернового сырья. Для ячменя и пшеницы:

1) из концентрированного коллоидного раствора НЧС, стабилизированных хитозаном, путем добавления дистиллированной воды готовят разбавленный рабочий раствор таким образом, чтобы концентрация НЧС в препарате составила 9,2 г/дм3;

2) в зерновую массу при постоянном перемешивании методом распыления вносят рабочий раствор НЧС из расчета 10 см3 на 1 кг зерна;

3) зерновую массу затем транспортируют в элеватор и хранят при температуре 10-30 °С;

4) для удаления препарата и снижения вероятности попадания НЧС в пиво зерновую массу, предназначенную для солодоращения или в качестве несоложеного сырья при получении пивного сусла, выдерживают в 0,15% растворе NaOH в течение 3-5 ч. Затем раствор щелочи сливают и промывают зерно водой.

В случае антимикробной обработки пшеницы и ржи способ осуществляется аналогично вышеописанному на стадиях 1-3, а 4-я стадия заключается в необходимости непосредственно перед механико-ферментативной обработкой промыть зерно водой. Особенности практического применения данной методики обработки будут описаны в дальнейших публикациях.

В рамках обсуждения полученных результатов важно подчеркнуть, что механизм антибактериального действия НЧС в полной мере не изучен. Известно ингибирую-щее действие НЧС на грибные микроорганизмы [20]. Обнаружено, что НЧС эффективно угнетает представителей фитопатогенных плесеней [21]. Изучение действия НЧС на грибы рода Phoma, Fusarium и Trichoderma показало, что серебро в малых концентрациях незначительно инги-бирует рост мицелия [22]. При обработке дрожжей рода Candida коллоидными растворами НЧС выявлено, что в определенных концентрациях серебро негативно влияет на способность клеток к размножению [23]. В то же время было установлено, что действие НЧС на грибные организмы значительно менее выражено по сравнению с антибактериальным. Низкие концентрации НЧС, проявляющие отчетливое антибактериальное действие, не демонстрировали ингибирующего эффекта на аскоми-цетовые грибы [24, 25]. Повышенную устойчивость грибных микроорганизмов к воздействию наночастиц можно объяснить рядом факторов. Во-первых, мицелиальные грибы и дрожжи являются эукариотическими микроорганизмами, имеющими сформированный ядерный аппарат [26]. Поэтому, в отличие от прокариотических клеток, ДНК прокариотов более надежно защищена и менее подвержена мутационному действию НЧС [27]. Во-вторых, клеточные стенки грибных микроорганизмов сформированы хитином или целлюлозой, что делает их менее проницаемыми для антимикробных агентов. Кроме того, полиса-харидный состав клеточных мембран грибов отличается отсутствием липополисахаридов, которые усиливают взаимодействие НЧС с поверхностью клеток [28].

Хотя специфика действия НЧС на эукариотические микроорганизмы гораздо менее изучена по сравнению с действием на прокариоты, анализ данных литературы показывает, что бактерии более подвержены антимикробному воздействию наносеребра, чем грибы. В соответствии с этим в случае использования НЧС в качестве антимикробного агента необходимо тщательно контролировать фунгистатическое действие препарата.

Заключение

В рамках выполненного научного исследования выявлены рабочие концентрации препаратов НЧС, стабилизированных хитозаном, обеспечивающие антимикробные эффекты. Описан метод снижения содержания НЧС в зерне, прошедшем антимикробную обработку.

Необходимо подчеркнуть, что обеспечение безопасности процессов производства пищевых продуктов - одно из перспективных направлений научных исследований в соответствии с прогнозом научно-технологического развития России до 2030 г., предусматривающим в долгосрочном периоде расширение применения наноразмерных материалов в различных отраслях и комплексах, в том числе в пищевой промышленности.

Изучение влияния различных физико-химических факторов на сырье и пищевые продукты позволит усовершенствовать их потребительские характеристики, увеличить сроки годности и микробиологическую устойчивость. Однако следует особо отметить важность проведения дополнительных исследований с целью обоснования безопасности применения НЧС и соответствия положениям технического регламента ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств». В частности, необходимо определять остаточные количества серебра в различных видах продукции для недопущения приобретения пищевыми продуктами новых потенциально опасных свойств. Основные направления дальнейшего использования полученных результатов связаны с проведением комплексной оценки влияния НЧС на потребительские свойства продуктов при хранении, определением условий использования нанотехнологи-ческой продукции.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ № МК-8362.2016.11.

Сведения об авторах

Суворов Олег Александрович - кандидат технических наук, доцент кафедры технологии индустрии питания ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» E-mail: SuvorovOA@yandex.ru

Баландин Глеб Владленович - кандидат технических наук, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» E-mail: Kaduzei@gmail.com

Литература

1. Хотимченко С.А., Гмошинский И.В., Тутельян В.А. Проблема обеспечения безопасности наноразмерных объектов для здоровья человека // Гиг. и сан. 2009. № 5. С. 7-11.

2. Зайцева Н.В. и др. Токсикологическая оценка наноразмерного коллоидного серебра в экспериментах на мышах. Поведенческие реакции, морфология внутренних органов // Анализ риска здоровью. 2015. № 2 С. 68-81.

3. Mikhienkova A., Mukha Yu. Characteristic and stability of antimicrobial effect of silver nanoparticles in colloid solutions // Environ. Health. 2011. Vol. 1. P. 55-57.

4. Petica A., Gavriliu S., Lungu M. et al. Colloidal silver solutions with antimicrobial properties // Mater. Sci. Eng B. 2008. Vol. 152, N 1. P. 22-27.

5. Zhang H., Oyanedel-Craver V. Evaluation of the disinfectant performance of silver nanoparticles in different water chemistry conditions // J. Environ. Eng. 2011. Vol. 138, N 1. P. 58-66.

6. Gong P., Li H., He X. et al. Preparation and antibacterial activity of Fe3O4@Ag nanoparticles // Nanotechnology. 2007. Vol. 18, N 28. P. 285-304.

7. Jung W.K., Koo H.C., Kim K.W. et al. Antibacterial activity and mechanism of action of the silver ion in Staphylococcus aureus and Escherichia coli // Appl. Environ. Microbiol. 2008. Vol. 74, N 7. P. 2171-2178.

8. Birla S.S., Tiwari V.V., Gade A.K. et al. Fabrication of silver nanopar-ticles by Phoma glomerata and its combined effect against Esche-richia coli, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus // Lett. Appl. Microbiol. 2009. Vol. 48, N 2. P. 173-179.

9. Guzman M., Dille J., Godet S. Synthesis and antibacterial activity of silver nanoparticles against gram-positive and gram-negative bacteria // Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 2012. Vol. 8, N 1. P. 37-45.

10. Litvin V.A., Minaev B.F. Spectroscopy study of silver nanoparticles fabrication using synthetic humic substances and their antimicrobial activity // Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 2013. Vol. 108. P. 115-122.

11. Holt K.B., Bard A.J. Interaction of silver (I) ions with the respiratory chain of Escherichia coli: an electrochemical and scanning electrochemical microscopy study of the antimicrobial mechanism of micromolar Ag+ // Biochemistry. 2005. Vol. 44, N 39. P. 13 214-13 223.

12. Schreurs W.J., Rosenberg H. Effect of silver ions on transport and retention of phosphate by Escherichia coli // J. Bacteriol. 1982. Vol. 152, N 1. P. 7-13.

13. Yang W., Shen C., Ji Q. et al. Food storage material silver nanoparticles interfere with DNA replication fidelity and bind with DNA // Nanotechnology. 2009. Vol. 20, N 8. P. 85-102.

14. Yoon K.Y., Byeon J.H., Park J.H. et al. Antimicrobial characteristics of silver aerosol nanoparticles against Bacillus subtilis bioaerosols // Environ. Eng. Sci. 2008. Vol. 25, N 2. P. 289-294.

15. Kim J.S., Kuk E., Yu K.N. et al. Antimicrobial effects of silver nanoparticles // Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 2007. Vol. 3, N 1. P. 95-101.

16. Morones J.R., Elechiguerra J.L., Camacho A. et al. The bactericidal effect of silver nanoparticles // Nanotechnology. 2005. Vol. 16, N 10. P. 2346-2356.

17. Raffi M., Hussain F., Bhatti T.M. et al. Antibacterial characterization of silver nanoparticles against E. coli ATCC-15224 // J. Mater. Sci. Technol. 2008. Vol. 24, N 2. P. 192-196.

18. Hwang E.T., Chae Y.J., Lee J.H. et al. Analysis of the toxic mode of action of silver nanoparticles using stress-specific bioluminescent bacteria // Small. 2008. Vol. 4, N 6. P. 746-750.

19. Sondi I., Salopek-Sondi B. et al. Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for Gram-negative bacteria // J. Colloid Interface Sci. 2004. Vol. 275, N 1. P. 177-182.

20. Esteban-Tejeda L., Malpartida F., Esteban-Tejeda A. et al. The antibacterial and antifungal activity of a soda-lime glass containing silver nanoparticles // Nanotechnology. 2009. Vol. 20, N 8. P. 85103.

21. Jo Y.K., Kim B.H., Jung G. Antifungal activity of silver ions and nanoparticles on phytopathogenic fungi // Plant Dis. 2009. Vol. 93, N 10. P. 1037-1043.

22. Panacek A., Kolar M., Vecerova R. et al. Antifungal activity of silver nanoparticles against Candida spp // Biomaterials. 2009. Vol. 30, N 31. P. 6333-6340.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

23. Gajbhiye M., Kesharwani J., Ingle A. Fungus-mediated synthesis of silver nanoparticles and their activity against pathogenic fungi in combination with fluconazole // Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 2009. Vol. 5, N 4. P. 382-386.

24. Kathiresan K., Alikunhi N.M., Pathmanaban S. Analysis of antimicrobial silver nanoparticles synthesized by coastal strains of Esch-erichia coli and Aspergillus niger // Can. J. Microbiol. 2010. Vol. 56, N 12. P. 1050-1059.

25. MubarakAli D., Thajuddin N., Jeganathan K. et al. Plant extract mediated synthesis of silver and gold nanoparticles and its antibacterial activity against clinically isolated pathogens // Colloids Surfaces B Biointerfaces. 2011. Vol. 85, N 2. P. 360-365.

26. Jaidev L.R., Narasimha G. Fungal mediated biosynthesis of silver nanoparticles, characterization and antimicrobial activity // Colloids Surfaces B Biointerfaces. 2010. Vol. 81, N 2. P. 430-433.

27. Panacek A., Prucek R., Safarova D. Acute and chronic toxicity effects of silver nanoparticles (NPs) on Drosophila melanogaster // Environ. Sci. Technol. 2011. Vol. 45, N 11. P. 4974-4979.

28. Джей Д.М., Лесснер М.Д., Гольден Д.А. Современная пищевая микробиология М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. 887 с.

29. Krutyakov Y.A., Kudrinskiy A.A., Olenin A.Y., Lisichkin G.V. Synthesis and properties of silver nanoparticles: advances and prospects // Rus. Chem. Rev. 2008. Vol. 77, N 3. P. 233-257.

References

Khotimchenko S.A., Gmoshinsky I.V., Tuteyan V.A. Problem of safety provision of nanodimensional objects for human health. Gigiena i sanitariya [Hygiene and Sanitation]. 2009; (5): 7-11. (in Russian)

Zaytseva N.V., et al. Toksikologicheskaja ocenka nanorazmernogo kolloidnogo serebra v jeksperimentah na myshah. Povedencheskie reakcii, morfologija vnutrennih organov. Analiz riska zdorov'yu [Health Risks Analysis]. 2015; (2): 68-81. (in Russian) Mikhienkova A., Mukha Yu. Characteristic and stability of antimicrobial effect of silver nanoparticles in colloid solutions. Environ Health. 2011; 1: 55-7.

Petica A., Gavriliu S., Lungu M., et al. Colloidal silver solutions with antimicrobial properties. Mater Sci Eng B. 2008; 1 (152): 22-7.

Zhang H., Oyanedel-Craver V. Evaluation of the disinfectant performance of silver nanoparticles in different water chemistry conditions. J Environ Eng. 2011; 1 (138): 58-66. Gong P., Li H., He X., et al. Preparation and antibacterial activity of Fe3O4@ Ag nanoparticles. Nanotechnology. 2007; 28: 285304.

Jung W.K., Koo H.C., Kim K.W., et al. Antibacterial activity and mechanism of action of the silver ion in Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Appl Environ Microbiol. 2008; 7: 2171-8. Birla S.S., Tiwari V.V., Gade A.K., et al. Fabrication of silver nanopar-ticles by Phoma glomerata and its combined effect against Esch-erichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus. Lett Appl Microbiol. 2009; 2: 173-9.

5

6

2

7.

3

8

9. Guzman M., Dille J., Godet S. Synthesis and antibacterial activity of silver nanoparticles against gram-positive and gram-negative bacteria. Nanomed Nanotechnol Biol Med. 2012; 1: 37-45.

10. Litvin V.A., Minaev B.F. Spectroscopy study of silver nanoparticles fabrication using synthetic humic substances and their antimicrobial activity. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc. 2013; 108: 115-22.

11. Holt K.B., Bard A.J. Interaction of silver (I) ions with the respiratory chain of Escherichia coli: an electrochemical and scanning electrochemical microscopy study of the antimicrobial mechanism of micromolar Ag+. Biochemistry. 2005; 39: 13 214-23.

12. Schreurs W.J., Rosenberg H. Effect of silver ions on transport and retention of phosphate by Escherichia coli. J Bacteriol. 1982; 1: 7-13.

13. Yang W., Shen C., Ji Q., et al. Food storage material silver nanoparticles interfere with DNA replication fidelity and bind with DNA. Nanotechnology. 2009; 8: 85-102.

14. Yoon K.Y., Byeon J.H., Park J.H., et al. Antimicrobial characteristics of silver aerosol nanoparticles against Bacillus subtilis bioaerosols. Environ Eng Sci. 2008; 2: 289-94.

15. Kim J.S., Kuk E., Yu K.N., et al. Antimicrobial effects of silver nanoparticles. Nanomed Nanotechnol Biol Med. 2007; 1: 95-101.

16. Morones J.R., Elechiguerra J.L., Camacho A., et al. The bactericidal effect of silver nanoparticles. Nanotechnology. 2005; 10: 2346-56.

17. Raffi M., Hussain F., Bhatti T.M., et al. Antibacterial characterization of silver nanoparticles against E. coli ATCC-15224. J Mater Sci Tech-nol. 2008; 2: 192-6.

18. Hwang E.T., Chae Y.J., Lee J.H., et al. Analysis of the toxic mode of action of silver nanoparticles using stress-specific bioluminescent bacteria. Small. 2008; 6: 746-50.

19. Sondi I., Salopek-Sondi B., et al. Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for Gram-negative bacteria. J Colloid Interface Sci. 2004; 1: 177-82.

20. Esteban-Tejeda L., Malpartida F., Esteban-Tejeda A., et al. The antibacterial and antifungal activity of a soda-lime glass containing silver nanoparticles. Nanotechnology. 2009; 8: 85-103.

21. Jo Y.K., Kim B.H., Jung G. Antifungal activity of silver ions and nanoparticles on phytopathogenic fungi. Plant Dis. 2009; 10: 1037-43.

22. Panacek A., Kolar M., Vecerova R., et al. Antifungal activity of silver nanoparticles against Candida spp. Biomaterials. 2009; 31: 6333-40.

23. Gajbhiye M., Kesharwani J., Ingle A. Fungus-mediated synthesis of silver nanoparticles and their activity against pathogenic fungi in combination with fluconazole. Nanomed Nanotechnol Biol Med. 2009; 4: 382-6.

24. Kathiresan K., Alikunhi N.M., Pathmanaban S. Analysis of antimicrobial silver nanoparticles synthesized by coastal strains of Escherichia coli and Aspergillus niger. Can J Microbiol. 2010; 12: 1050-9.

25. MubarakAli D., Thajuddin N., Jeganathan K., et al. Plant extract mediated synthesis of silver and gold nanoparticles and its antibacterial activity against clinically isolated pathogens. Colloids Surfaces B Biointerfaces. 2011; 2: 360-5.

26. Jaidev L.R., Narasimha G. Fungal mediated biosynthesis of silver nanoparticles, characterization and antimicrobial activity. Colloids Surfaces B Biointerfaces. 2010; 2: 430-3.

27. Panacek A., Prucek R., Safarova D. Acute and chronic toxicity effects of silver nanoparticles (NPs) on Drosophila melanogaster. Environ Sci Technol. 2011; 11: 4974-9.

28. Jay D.M., Lessner M.D., Golden D.A. Modern food microbiology. Moscow, 2011: 887 p. (in Russian).

29. Krutyakov Y.A., Kudrinskiy A.A., Olenin A.Y., Lisichkin G.V. Synthesis and properties of silver nanoparticles: advances and prospects. Rus Chem Rev. 2008; 77 (3): 233-57.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.