CC BY
37
зо
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2 — 3, 1990
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИШ
664.642.1.002.237:621.37
РЕЗОНАНСНАЯ РЕАКЦИЯ ДРОЖЖЕВЫХ КЛЕТОК НА ВОЗДЕЙСТВИЕ МАЛОИНТЕНСИВНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА
Е. А. АНДРЕЕВ, М. У. БЕЛЫЙ, А. И. КАРАЧЕНЦЕВА, Л. В. КИСЛАЯ,
Л. В. МАРИНЧЕНКО, А. В. ЯКУНОВ
Киевский государственный университет Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности
Временный научный коллектив «Отклик»
Электромагнитное излучение миллиметрового диапазона, как показали исследования последних-лет [1, 2], оказывает существенное влияние
практически на все живые организмы — от бактерии до человека. Имеются попытки установить общие закономерности подобного типа воздействий на всех уровнях организации биосистем. Такой подход представляется преждевременным в первую очередь из-за недостаточного количества экспериментальных фактов. В частности, существование резонансных эффектов миллиметровых волн на уровне клетки признается далеко не всеми исследователями. Более того, увеличивается число публикаций, опровергающих сделанные раннее сообщения о наличии такого рода эффектов. Так, например, сообщалось [3], что облучение клеток 5. сегеушае в диапазоне частот 41,650—41,860 ГГц с плотностью мощности излучения 2—22 мВт/см2 показало существование частотных областей шириной до 8 МГц, в которых рост культуры как стимулировался (скорость роста увеличивалась на 15% по сравнению с контролем), так и угнетался (на 13%). Позже, другими исследователями [4], при использовании аналогичной методики с улучшенными параметрами экспериментальной установки, в той же области частот для клеток 5. сегеу1з1ае были получены отрицательные результаты, что позволило предположить отсутствие статистически значимых эффектов миллиметровых волн на клеточном уровне при условии строгого контроля параметров эксперимента.
Принципиальный характер разногласий в выводах существенно тормозит фундаментальные исследования механизмов рецепции миллиметрового излучения биологическими объектами, а также практическое внедрение эффективных методов /СбУ-терапии [2].
Целью настоящей работы является установление причин серьезных расхождений в исследованиях, связанных с нетепловыми биоэффектами миллиметровых волн на примере дрожжевых клеток.
Эксперименты проводились с культурой клеток
5. сегеишае расы XII из коллекции Киевского технологического института пищевой промышленности. Размножение культуры осуществлялось на неохмеленном пивном сусле в течение 24 ч в термостате при температуре 30° С. Перед облучением и после него, вплоть до вторичного засева, клетки находились при температуре 6° С.
В качестве источника миллиметрового излучения использовался генератор Г4-141. Плотность падающей мощности рассчитывалась из геометрических соображений с учетом отражения от границы раздела. Непосредственно мощность измерялась в прямом волноводном тракте подключением термисторной головки М5-50. Степень согласования головки с систе-
мой определялась на измерителе КСВ Р2-68. Для контроля частоты и ширины спектральной линии излучения, которая держалась в пределах 0,54; ±0,1 МГц, использовались частотомеры 43-54 с преобразователями ЯЗЧ-72 и 45-13 и анализатор спектра С4-27. Мощность подводилась снизу через пирамидальный рупор к чашке Петри с дрожжевой суспензией, концентрация клеток в которой составляла 2-10“ см~3. Расчетная плотность мощности составляла 0,07 мВт/см2, толщина поглощающего слоя суспензии — 1,6 мм. Облучение проводилось при комнатной (19°С) температуре. В установке была предусмотрена возможность постоянного перемешивания с помощью магнитной мешалки. Облученная культура высевалась на пивное сусло и выращивалась в течение 20 ч при 30° С. Время между последовательными актами деления в необлученной культуре составляло в этих условиях около 80 мин. Измеряемой величиной было количество накопленных клеток, определяемое их подсчетом в 1 см3 суспензии с помощью камеры Горяева. Число нежизнеспособных клеток определялось после окрашивания метиленом синим под микроскопом [7]. Ив контрольных, и в облученных образцах их количество соответствовало нормальному случайному распределению.
Эксперимент проводился сериями: в каждой из них облучалось 10 образцов на разных частотах в диапазоне 41,70—41,80 ГГц в течение фиксированного времени и 3 контрольных образца, выдерживавшихся в аналогичных температурных условиях. Численный показатель изменения прироста клеток определялся отношением их числа в облученном образце к среднему значению из 3 контрольных в каждой серии.
На рисунке предс в результате облучеі а также контрольные ние о естественном ра обработка приведены: персионного анализа Фишера позволяет сч 0,001) достоверным ф; частоты шириной мен положительным эффс ние числа клеток — р Отметим, что частої даемого эффекта уя| пользу его нетепловоі ны, колебания комна одной серии и сост; а также кратковр суспензии за счет пог чения (по нашим из: могут влиять на ин дрожжевой культуры Анализ эксперимен миллиметрового излу [3] и [4], показыв; результатов трудно і или методическими п) мысль о возможное таких факторов, кото разряд решающих. 1 дрожжевых клетках (в нашей работе)1 облучении с шириной вали в случае прерьп 2 с, интервал 30с) с і Вместе с тем появлегі воздействия, отличаю на два — три порядк, этого параметра к Отмеченные особ( должны подтвердит! дают возможность з полагаемых физичес* лиметрового излучи указать путь ловьші ческих разработок в Обработка дрожже
ПРОДОЛЯ
ТАР
Относительное изменение числа клеток N в образцах, облученных на различных частотах. Время облучения — 5 мин, время выращивания культуры — 20 ч
При консервировав ности овощных и фр1 ривается проведение с целью инактиваций ренней поверхности, применяться йодсодё йодкрахмал модифиц ка стеклянной тары
К уменьшению К0.1ШЧ<
клеток на 3—5 поря, цесса зависит от" мн; ганизмов, физико-хи] технологических -е^ос тары.
і
-ХНО ЛОГИ Я, № 2—3, 1590
I-
^42.1.002.237:621.37
ЛЕТОК 9 ГО
СЛАЯ,
омы тленности
ле КСВ Р2-68. Для спектральной линии > в пределах 0,5± 'Стотомеры 43-54 с 45-13 и анализатор >дилась снизу через : Петри с дрожже-клеток в которой 1ая плотность мощ-г, толщина погло-мм. Облучение про-С) температуре. В возможность посто-цью магнитной ме-|ысевалась на пив-гние 20 ч при 30° С. )1ми актами деле-составляло в этих гряемой величиной геток, определяемое с помощью камеры IX клеток определя-[леном синим под ых, и в облученных гвовало нормально-
ии: в каждой из них х частотах в диапа-1е фиксированного выдерживавшихся ловиях. Численный (леток определялся Генном образце к ых в каждой серии.
леток N в образцах, Время облучения — >ы — 20 ч
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2—3, 1990--^=.:= 31
На рисунке представлены данные, полученные в результате облучения клеток в течение 5 мин, а также контрольные значения, дающие представление о естественном разбросе данных. Статистическая обработка приведенных результатов методами дисперсионного анализа с использованием критерия Фишера позволяет считать (при уровне значимости 0,001) достоверным факт существования резонансной частоты шириной менее 10 МГц с явно выраженным положительным эффектом (относительное увеличение числа клеток — до 200%).
Отметим, что частотно-зависимый характер наблюдаемого эффекта уже сам по себе есть довод в пользу его нетепловой природы [5]. С другой стороны, колебания комнатной температуры в пределах одной серии и составляющие не более ±0,5° С, а также кратковременный локальный нагрев суспензии за счет поглощения миллиметрового излучения (по нашим измерениям — меньше 0,2° С) не могут влиять на интегральные показатели роста дрожжевой культуры [6].
Анализ экспериментальных работ по воздействию миллиметрового излучения на клетки, в частности [3] и [4], показывает, что невоспроизводимость результатов трудно объяснить лишь техническими или методическими погрешностями. Это наводит на мысль о возможности влияния на исход опыта таких факторов, которые до сих пор не попадали в разряд решающих. Так, резонансные эффекты на дрожжевых клетках проявились при непрерывном (в нашей работе) и квазинепрерывном [3] облучении с шириной полосы 0,5 МГц и отсутствовали в случае прерывистого облучения (экспозиция 2 с, интервал 30с) с шириной полосы 0,04 МГц [4]. Вместе с тем появление эффекта вызывали внешние воздействия, отличающиеся по плотности мощности на два — три порядка, что говорит о некритичности этого параметра к результатам эксперимента.
Отмеченные особенности (их обоснованность должны подтвердить дальнейшие исследования) дают возможность значительно сузить круг предполагаемых физических механизмов рецепции миллиметрового излучения биообъектами, а также указать путь повышения эффективности теоретических разработок в данной области.
Обработка дрожжевых клеток электромагнитным
излучением в диапазоне частот 41,70—41,80 ГГц возможна при производстве хлебопекарных и кормовых дрожжей, а также при изготовлении дрожжей в производстве спирта и кваса. Обработка дрожжевых клеток рода S. cereuisiae излучением миллиметрового диапазона позволит в 1,5—2 раза увеличить накопление их биомассы и тем самым интенсифицировать процессы микробиологических производств.
ВЫВОДЫ
При исследовании влияния электромагнитного излучения миллиметрового диапазона на дрожжевые клетки 5. cerevisiae обнаружен эффект увеличения в два раза накопления биомассы после воздействия поля частоты 41,76 ГГц. Наблюдаемое явление перспективно в плане интенсификации микробиологических производств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Применение миллиметрового излучения низкой интенсивности в биологии и медицине/Под ред. Н. Д. Девятко-ва,—М.: ИРЭ. 1985.—284 с.
2. А н д р е е в Е. А., Белый М. У., Ситько С. П. Реакция организма человека на электромагнитное излучение миллиметрового диапазона//Вестн. АН СССР.— 1985,— № 1,— С. 24—32.
3. Grundler W., Keilmann F., Frohlich H. Resonant growth rate nesponse of yeast cell irradiated by weak microwaves//Phys. Lett.—1977.—62 A.— P. 463.
4. F u r i a L., Hill D. W. Gandhi Om P. Effects of microwaves irradiation on growth of S. cerevisiae// IEEE Trans, on Biomed.—1986.— BME 33.— № 11.— P. 993.
5. Dardalhon М., Avenbeck O., Berta ud A. I.
Ihermal aspects of biological effects of microwa-ves//Int. I. Radiat. Biologv.—1985.— 48.— № 6.—
P. 987.
6. И в а н о в В. H., Угодчиков Г. А. Клеточный цикл микроорганизмов и гетерогенность их популяций.— Киев: Наукова думка, 1984.—278 с.(
7. К и р о в а К. А., С л ю с а р е н ко Т. П. Руководство к практическим занятиям по микробиологии пищевых продуктов.— М.: Пищ. пром-сть, 1961.—341 с.
Кафедра биотехнологии пищевых проектов
Поступила 13.09.li!;
663.1.001.5:664
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ДЕЗИНФЕКЦИИ СТЕКЛЯННОЙ ТАРЫ ЙОДСОДЕРЖАЩИМИ ПРЕПАРАТАМИ ПРИ КОНСЕРВИРОВАНИИ
П. Г. ТАТАРОВ, С. Л. РУБЦОВА Кишиневский политехнический институт им. С. Лазо
При консервировании пищевых продуктов, в част-
ности овощных и фруктовых консервов, предусмат-
ривается проведение процесса дезинфекции тары с целью инактивации микроорганизмов на ее внутренней поверхности. В качестве антисептиков могут применяться йодсодержащие препараты, например, йодкрахмал модифицированный И КМ [1]. Обработка стеклянной тары растворами И КМ приводит к уменьшению количества активных микробиальных клеток на 3—5 порядков. Продолжительность процесса зависит от многих факторов: вида микроорганизмов, физико-химических свойств антисептиков, технологических способов проведения дезинфекции тары.
Для определения рациональных режимов дезинфекции тары растворами И КМ нами предпринята попытка разработать метод вычисления продолжительности процесса обработки. На кривых выживания микроорганизмов, при воздействии растворов И КМ, выделяются два участка: в начале процесса — линейный с постоянной скоростью гибели микроорганизмов и в завершающей стадии — участок пологой кривой линии, так называемый «хвост» [2]. Количество инактивированных микроорганизмов, отображенных на линейном участке, достигает 103—105 клеток. Остаточное количество микроорганизмов (102—103 клеток) инактивируется с убывающей скоростью за сравнительно большие про-
