CC BY
43
Новые высокоэффективные антимикробные средства для бродильных производств
1К.А. Попов, Н.Г. Ильяшенко, М.В. Гернет, Т.Н. Смиян
Московский государственный университет пищевых производств
В настоящее время для успешного продвижения на рынке все продукты питания должны иметь высокое качество, вкусовые свойства и быть физиологически безопасными для потребителя.
На качество готовой продукции влияет множество факторов: качество сырья, технология переработки и в значительной степени санитарно-гигиеническое состояние технологического оборудования и производственных площадей. Продукты жизнедеятельности посторонних микроорганизмов (бактерий, грибов, дрожжей и т. д.) не только снижают вкусовые качества продукции, но и могут вызывать у людей пищевые отравления, дисбактери-оз и аллергические реакции, связанные со способностью микроорганизмов продуцировать разнообразные токсины. А многие виды мицелиальных грибов развиваются в продукте в процессе его хранения даже при низких температурах, образуя при этом токсичные продукты метаболизма. Для получения и сохранения качественной продукции необходимо проводить санитарно-гигиенические мероприятия, направленные на снижение количества нежелательных микроорганизмов в различных стадиях технологического процесса, в рабочей зоне предприятий и при хранении. Этого можно достичь с помощью применения высокоэффективных, экологически безопасных дезинфицирующих средств нового поколения, отличающихся высокой антимикробной активностью, низкой токсичностью, пролонгированным действием, минимальным воздействием на природу и человека.
Традиционные хлорсодержащие дезсредства (хлорамин, гипохлорит и др.), имеющиеся на российском рынке, а также фенольные препараты обладают рядом существенных недостатков. В связи с высокой токсичностью они представляют угрозу для здоровья людей и окружающей среды. Их активность в отношении большинства патогенных микроорганизмов невысока, а растворы малостабильны, раздражают кожу, слизистые оболочки, могут привести к коррозии материалов, из кото-
рых изготовлено оборудование. При обработке хлорсодержащими веществами сырья и вспомогательных материалов бродильных производств в результате химических реакций образуются свободные радикалы, которые при попадании в организм человека могут вызвать нарушение обмена веществ. Большинство дезинфицирующих средств в присутствии остатков веществ органического происхождения снижают свою активность, поэтому для того, чтобы обеспечить надежный дезинфицирующий эффект, необходимо использовать высокие концентрации. Таким свойством, например, обладают средства, содержащие активный хлор, и надуксусная кислота.
В последние годы больший интерес вызывает новый класс антисептиков — полимерные дезинфицирующие средства, которые обладают сильным пролонгированным антисептическим эффектом и, что очень важно, менее опасны для здоровья человека по сравнению с традиционно используемыми низкомолекулярными биоцидными веществами.
Среди полимерных биоцидов выделяется группа соединений, содержащих в своем составе гуанидиновую группировку — полигуанидины (ПГ). Биоцидные свойства полигуанидинов обусловлены наличием в их повторяющихся звеньях гуанидиновых группировок, являющихся активным началом некоторых природных и синтетических лекарственных средств и антибиотиков. Гидрофобные полиэтиленовые звенья, соединяющие гуанидиновые групировки, способствуют адсорбции ПГ на фосфолипидных мембранах клеток. Проникая в клетку, препарат блокирует действие ферментов, препятствует репликации нуклеиновых кислот, угнетает дыхательную систему клетки, что приводит к ее гибели.
Соли ПГ эффективны против большинства патогенных микроорганизмов, вызывающих гнойные, респираторные, кишечные и другие заболевания, включая туберкулез. Они относятся к ограниченному кругу биоцид-ных препаратов, способных одновре-
менно воздействовать на аэробные и анаэробные микроорганизмы.
Соли ПГ хорошо растворяются в воде, не имеют запаха, хорошо смываются, малотоксичны для человека и животных, не вызывают аллергии. Их растворы не портят обрабатываемые объекты, не вызывают коррозии. Подобно четвертичным аммонийным соединениям на поверхностях, обработанных растворами ПГ, после высыхания остается легкосмываемая, непрочная, водорастворимая пленка, обеспечивающая длительную (месяцы, годы) асептичность поверхности.
Как известно, большинство импортных и отечественных дезинфицирующих средств при увеличении температуры повышают микробоцидный эффект, а оптимальная температура воздействия находится около 40°С (например, дезсредства на основе хлора, четвертичных аммонийных соединений). В отличие от них у ПГ микробо-цидный эффект наблюдается даже при комнатной температуре. Препараты ПГ длительно хранятся, не теряя био-цидной активности.
Из препаратов ПГ в первую очередь следует упомянуть биопаг (полигекса-метиленгуанидин хлорид) и фосфопаг (полигексаметиленгуанидин фосфат).
В концентрациях, одинаковых по ДВ, фосфопаг обладает более высокой активностью, чем биопаг. К тому же фосфопаг характеризуется меньшей токсичностью и отсутсвием гигроскопических свойств, характерных для биопага. Он перспективен для применения в качестве дезсредства или субстанции для введения в состав дез-средств. Фосфопаг разрешен для проведения бытовой и медицинской дезинфекции, а также дезинфекции предприятий пищевой промышленности.
Биоцидная активность ПГ усиливается по мере увеличения молекулярной массы, температуры, рН среды и практически не изменяется в присутствии белковой нагрузки.
Обладая высоким биоцидным эффектом, соли ПГ относятся к III классу умеренно опасных веществ при введении в желудок и к IV классу при нанесении на кожу (для ПГ фосфата ЛД50 — 2400 и 20 000 мг/кг соответственно). Препараты нелетучи, обладают слабыми резорбтивными и сенсибилизирующими свойствами, умеренно выраженным раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки глаза: 1%-ные растворы препарата слабо раздражают кожу (при повторном контакте), 0,5%-ные не раздражают кожные покровы. Отдаленные эффекты (онкогенный, мутагенный, эмб-риотропный и гонадотропный) не выявлены.
.....""".........
' 1•2004
Микроорганизмы Бактериостатическая концентрация, мкг/мл
Биопаг Фосфопаг Зкопаг Хлоргексидин Септабик
Pseudomonas aeruginosa 9,7 3,0 23,0 25 23,0
Klebsiella pneumonical 0,4 1,5 23,0 6,2 11,0
Servatia marcescens 12,0 6,0 3,0 30
Escherichia coli 0,3 6,0 6,0 10,5 11,0
Proteus vulgaris 1,2 6,0 3,0 15,0 90,0
Staphylococcus aureus 0,6 1,5 1,5 2,0 0,7
Salmonella th. murem 1,8 1,5 11,0 4,0 6,0
Candida albicans 10 6,0 23,0 15,0 11,0
ПГ препараты могут быть использованы для медицинской и бытовой дезинфекции, дезинфекции на предприятиях пищевой промышленности и торговли продовольственными товарами, а также в качестве биоцидов в водопод-готовке, при защите от биоповреждений сельскохозяйственной продукции, нефтепродуктов, для придания антисептических свойств резинотехническим изделиям, бумаге, текстилю, минеральным и угольным сорбентам для очистки питьевой воды и защиты от биозагрязнения оборудования, работающего в контакте с водой.
Исследования биоцидной активности ПГ, выполненные в ряде специализированных учреждений — Институте дезинфектологии МЗ РФ, Институте микробиологии и эпидемиологии им. Н.Ф. Гамалея, Институте медикобио-логических проблем, Московском государственном университете прикладной биотехнологии, показали, что данные вещества по уровню антибактериальной активности равны или превосходят лучшие зарубежные препараты, такие, как бензалконий, хлоргексидин, септабик, рокал, этоний и др. (табл. 1).
ПГМГ — высокостабильное и малотоксичное соединение, поэтому он разрешен Российским государственным комитетом санитарно-эпидемиологического надзора в качестве биоцидно-го флокулянта для очистки и дезинфекции питьевой воды централизованного водоснабжения. Допустимые концентрации биопага и фосфопага в питьевой воде составляют 1 и 1,5 мг/л соответственно. В концентрации 0,1 мг/л (ПДК) ПГМГ не оказывает влияния на процесс естественного самоочищения водоемов. Использование солей ПГМГ для очистки и дезинфекции питьевой воды в указанных концентрациях по своей эффективности равносильно ее озонированию или хлорированию, однако в отличие от них не оказывает раздражающего действия на слизистые и кожные покровы, не сопровождается накоплением в воде канцерогенных веществ (полихлорированные ал-килены), не вызывает аллергической реакции у людей и коррозии оборудования.
Присутствие ПГМГ придает воде пролонгированный антимикробный эффект: вызывает быструю гибель грамположительных и грамотрица-тельных бактерий, вирусов, а также компонентов биоценоза обрастания — микромицетов и водорослей.
С точки зрения сельского хозяйства большой вред растениям наносят патогенные грибы, а плодородие почвы во многом зависит от живущих в ней микроорганизмов (бактерий, грибов и т. д.). На земле, в которой много фито-
патогенов (вредных микроорганизмов, вызывающих болезни флоры), растения растут медленно, вырастают слабыми и больными. Для уничтожения микробов и грибов простые меры дезинфекции почвы (пропаривание, полив слабыми дезинфицирующими растворами, например марганцовкой) часто бывает недостаточны. Конечно, с фитопатогенами можно бороться, активно применяя различные ядохимикаты. Но этот путь далеко не самый лучший. Помимо очевидной неэколо-гичности, у него есть еще один, существенный недостаток, а именно перенасыщение пестицидами, искусственными удобрениями и ее дальнейшая химизация с применением тяжелой сельскохозяйственной техники может усугубить эрозию и просто погубить угодья. В этой ситуации может помочь дезинфекция почвы, зараженной патогенными микроорганизмами (в особенности, грибками рода Ригапиш), препаратами ПГ, так как они легко растворяются в воде, не имеют цвета и запаха, а также не создают токсичных соединений ни при взаимодействии с органическими веществами, ни при разложении, что гарантирует их безопасность как для специалистов, работающих с реагентами, так и для окружающей среды.
Одна только дезинфекция почвы, при всей своей пользе, не может гарантировать, что растения вырастут сильными и здоровыми: ведь болезнетворными микроорганизмами может быть поражен посевной материал (семена, луковицы и т. д.). Наиболее распространенные заболевания семян — фуза-риоз, семенная плесень, корневая гниль, септориоз, снежная плесень, головневые и т. д. Из зараженных семян вырастают хилые, больные побеги, а часто не вырастает ничего, поэтому с вредными микроорганизмами традиционно борются предпосевным про-траливанием семян.
Оказалось, что биоцидные препра-раты ПГ и здесь могут найти самое широкое применение. Результаты испытаний, проведенных в различных регионах СНГ, показали, что их использова-
Таблица 1
ние для обработки посевного материала защищает растения от болезней и способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
Обработка урожая перед закладкой на хранение биоцидными препаратами позволяет значительно снизить потери. Опытным путем установлено, что эти препараты, в частности, у картофеля, заложенного на зимнее хранение, полностью подавляют развитие таких заболеваний, как черная ножка, мокрая гниль, резиновая гниль, фузариоз, макроспори-оз, фомоз, кольцевая гниль, парша обыкновенная и парша серебристая, резокто-ниоз.
Сокращение потерь материалов — одна из важнейших проблем деревообрабатывающей промышленности. Ведь в процессе сушки, хранения и транспортировки древесины пиломатериалы нередко приходят в негодность. Довольно часто виновником всего становятся грибы синевы и плесени. Особенно в теплое время года они безжалостно поражают бревна и доски. Но, оказывается, и эту проблему можно решить, используя биоцидные препараты полигуанидинового ряда, которые весьма эффективны против ряда микроорганизмов и способны предотвращать процессы биодеструкции различных материалов, в частности древесины. Испытания, проведенные в аттестованной лаборатории защиты древесины, показали, что эти препараты подавляют до тридцати видов плесневых, разрушающих и окрашивающих древесину грибов и являются высокоэффективными антисептиками для защиты древесины. Препараты имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с используемыми в настоящее время для этой цели галоидфенолами, хро-матами, солями меди, детиокарбамита-ми, к недостаткам которых относят экологическую опасность, высокую токсичность, канцерогенность.
К промышленному использованию рекомендуют технологию применения препаратов ПГ на пищевых предприятиях, включающую затирку протечек на потолках и стенах, их побелку известковым раствором, содержащим по-
1•2004 1
ЕШ
НШШ
Объект дезинфекции Концентрация водного раствора, % Экспозиция, мин Способ дезинфекции
Потолки, побеленные стены, строительные конструкции 1-5 30 Протирание
Поверхность оборудования, стеллажи, полки 1-5 30 То же
Технологическое оборудование (внутренние поверхности) 0,1-0,2 10-15 Промывание, орошение
Трубопроводы 0,16-0,20 10-15 То же
Пол, стены, облицованные кафелем 0,5-1,0 15 Протирание
Инвентарь (от плесени) 5 7-10 Погружение
Санитарно-техническое оборудование 0,5-1,0 60 Протирание
Спецодежда 1,0 60 Замачивание
Уборочный материал 0,5 60 Погружение, замачивание
лигуанидины, окраску стен и потолков водоэмульсионной или масляной краской с добавлением ПГ, дезинфекцию стеллажей, полок для пищевых продуктов, мойку полов, стен, оборудования водным раствором препарата, обработку спецодежды персонала замачиванием в растворах полигуанидинов. Рекомендации по режимам применения ПГ для дезинфекции приведены в табл. 2.
Многие вредители бродильных производств более устойчивы по сравне-
Таблица 2
нию с патогенными микроорганизмами к различным антисептикам и дезинфицирующим средствам. Например, молочнокислые бактерии устойчивы к горьким веществам хмеля, к относительно высоким концентрациям сернистой кислоты, так же как и многие дрожжи родов Saccharomyces, Schizo-saccharomyces, Pichia, Hansenula и д.р. При некачественной мойке оборудования клетки указанных микроорганизмов остаются жизнеспособными, что приводит к значительному наруше-
нию технологического цикла, снижению качества и выхода готового продукта.
Научный и практический интерес представляет применение в бродильных производствах новых отечественных препаратов, по своей эффективности не уступающих импортным средствам.
Предварительные исследования показали, что некоторые ПГ в небольших концентрациях оказывают антисептическое действие в отношении грампо-ложительных и грамотрицательных бактерий без снижения технологических свойств засевных дрожжей. Результаты этих исследований будут представлены в дальнейших публикациях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ефимов К.М., Гембицкий П.А., Снежко А.Г. Полигуанидины — класс малотоксичных дез-средств пролонгированного действия//Де-зинфекционное дело. 2000. №4.
2. Снежко А.Г. Полимерные дезинфицирующие средства для предприятий пищевой промыш-ленности//Масла и жиры. 2001. №5-6.
3. Л.С. Федорова, Л.Г. Пантелеева, Г.П. Панкратова, А.Н. Сукиасян (НИИД МЗ РФ); К.М. Ефимов, А.Г. Снежко. Методические указания по применению дезинфицирующего средства «ФОСФОПАГ-Д» ИЭТП, 2001. Л^
Учебный центр ООО «МИЦ «Пиво и напитки XXI век»
(лицензия серии А № 102864 от 15 октября 2003 г., выданная Департаментом образования г. Москвы)
в рамках XI Международной выставки «ПИВНОЙ АУКЦИОН» (г. Санкт-Петербург)
проводит семинар
«МЕНЕДЖМЕНТ КАЧЕСТВА ПИВА» 24-26 марта 2004 г.
ПРОГРАММА СЕМИНАРА 24.03.04
11.00-13.00 Система менеджмента качества пива по ИСО 9001.
Докладчик — Ю.В. Егоров, канд. техн. наук, проректор Московского института экспертизы и испытаний, руководитель органа по сертификации систем качества РОСТЕСТ — Москва, профессор. 13.00-14.00 Обед
14.00-15.00 Система НАССР и применение ее принципов в пивоварении.
Докладчик — В.С. Исаева, канд. биол. наук, зам. генерального директора ООО «МИЦ «Пиво и напитки XXI век» по микробиологической и технологической работе 15.00-16.00 Современная схема технохимического контроля качества на пивоваренных заводах. Докладчик — О.В. Андреева, канд. техн. наук, зам. генерального директора ООО «МИЦ «Пиво и напитки XXI век» по аналитической и технологической работе
По вопросу участия в семинаре обращаться по телефонам: (095) 243-31-08; 243-41-05, 243-31-32 по электронной почте e-mail: [email protected] Заявки на участие принимаются до 22 марта 2004 г.
25.03.04
11.00-13.00
13.00-14.00 14.00-16.00
Органолептическая оценка пива и ее роль в обеспечении качества продукции.
Докладчик — О.В. Андреева Обед
Основные факторы, влияющие на органолептический профиль пива.
Докладчик — В.С. Исаева
26.03.04
11.00-15.00 Посещение ведущего пивоваренного предприятия
Стоимость участия в семинаре 8000 руб. (НДС не облагается).
Стоимость проживания в гостинице участников семинара в стоимость оплаты за участие не включена.
По вопросу бронирования гостиницы обращаться по тел.: (812) 591-48-30, 590-43-77
Г-ца «Морская»: 1900 р. (1-мест.), 2400 р. (2-мест.); г-ца «Советская»: 1350 р. (1-мест), 2300 р. (2-мест); г-ца «Прибалтийская»: 2240 р. (1-мест.), 2880 р. (2-мест.)
.................
' 1•2004
