CC BY
53
[гиена и санитария 9/2015
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015 УДК 613.2:632.935
ШенцоваЕ.С., ЛыткинаЛ.И., Шевцов А.А.
СНИЖЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ АФЛАТОКСИНОБРАЗУЮЩИХ ГРИБОВ В ЗАРАЖЕННОМ ЗЕРНЕ МЕТОДАМИ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» Минобрнауки России, 394036, Воронеж, Россия
Микроскопические грибы, поражающие зерно и продукты его переработки, при определенных условиях способны вырабатывать более 100 микотоксинов, часть из которых является канцерогенами. Микотоксины относят к наиболее опасным контаминантам пищевых продуктов и комбикормов, они обладают высокой токсичностью, мутагенными и канцерогенными свойствами. Наиболее токсичными веществами и опасными канцерогенами являются афлатоксины, которые действуют практически на все клетки организма человека и сельскохозяйственных животных, провоцируя возникновение заболеваний - афлатоксикозов. Афлатоксины вызывают энцефалопатию и жировое перерождение внутренних органов. Всемирная организация здравоохранения упоминает афлатоксины в качестве причины возникновения онкологических заболеваний. В настоящее время в России существует реальная опасность негативного влияния микотоксинов на сельскохозяйственных животных при скармливании им зерна, пораженного афлатоксинами. Рост количества афлатоксикозов является серьезной гигиенической проблемой. Это связано с широким распространением в природе продуцентов афлатоксинов а также с интенсивной торговлей зерном и продуктами его переработки между странами, недостаточным контролем за их содержанием. Детоксикация пораженных продуктов представляет актуальную задачу, поскольку их использование наносит непоправимый вред здоровью человека и сельскохозяйственных животных. В настоящее время известно несколько способов инактивации афлатоксинов в зерне, основанных на использовании влаготепловой обработки. Установлено, что наиболее рациональными способами, обеспечивающими снижение содержания в зерне афлатоксинобразующих грибов на 80-100%, афлатоксина В на 76-100% и уменьшение степени токсичности в 2-3 раза являются обработка ИК-нагревом, ультрафиолетовое облучение и экструдирование. Приводятся экспериментальные данные различных способов обеззараживания зерна и целесообразность их применения на практике.
Ключевые слова: зараженное зерно; микотоксины; афлатоксины; гидротермическая обработка. Для цитирования: Гигиена и санитария. 2015; 94(9): 64-67.
Shentsova E.S., Lytkina L.I., ShevtsovА.А. REDUCTION OF THE CONTENT OF AFLATOXIN-FORMING FUNGI IN CONTAMINATED GRAINS BY METHODS OF HYDROTHERMAL TREATMENT
Voronezh State University of Engineering Technologies, Voronezh, Russian Federation, 394036
Microscopic fungi affecting grain and products of its processing, under certain conditions, are capable of producing over 100 mycotoxins, some of which are carcinogenic. Mycotoxins are failed to the most dangerous contaminants of food and compound animal feedstuff, they possess toxicity, mutagenic and carcinogenic properties. The most toxic and dangerous carcinogens are aflatoxins which affect on virtually all cells of the body of the human and agricultural animals, provoking the occurrence of diseases - aflatoxicoses. Aflatoxins give rise to encephalopathy and fatty degeneration of internal organs. The World Health Organization mentions aflatoxins as a cause of the origin of cancer. Currently in Russia there is a real danger of the negative impact of mycotoxins on farm animals in feeding grain affected by aflatoxins. The gain in the number of aflatoxicoses is a serious hygienic problem. This is related with the wide spread of producers of aflatoxins in nature and also with the intensive trade of grain and products of its processing between countries, a lack of control over their content. Detoxification of the affected products is an actual task, because its use causes irreparable harm to human health and farm animals. Currently there are known several ways of inactivation of aflatoxins in the grain, based on the use of hydrothermal treatment. IR heat treatment, ultraviolet irradiation and extrusion were established to be the most rational approaches, providing the reduction of fungi in the grain of aflatoxin-forming fungi by 80 ... 100%, aflatoxin B1 - by the 76 ... 100% and a decrease in the degree of toxicity by 2..3 times. There are presented experimental data of various ways of disinfecting grain and appropriateness of their application in practice.
Key words: infected grain; mikotoxins; aflatoxins; hydrothermal treatment.
For citation: Gigiena i Sanitariya. 2015; 94(9): 64-67. (In Russ.)
For correspondence: Larisa I. Lytkina; E-mail: larissaig2410 @rambler.ru
Received 15.06.15
Введение. Санитарное качество зернового сырья в значительной мере снижается при развитии в нем токсинобразующих грибов и накоплении продуктов их жизнедеятельности - микотоксинов, которые, попав в организм человека и животных, вызывают микотоксикозы [1-3]. К наиболее часто встречающимся и опасным микотоксинам относят афлатоксины, которые вызывают необратимые нарушения функции печени. Поэтому содержание их в зерне и зернопродуктах необходимо контролировать в строгом соответствии с требованиями стандартов [4-6].
Для корреспонденции: Лыткина Лариса Игоревна, E-mail: [email protected]
Согласно данным Организации по продовольствию и сельскому хозяйству при ООН (ФАО), более 25% всего производимого в мире зерна поражено микотоксинами. Экономические потери, вызванные заражением зерна, ежегодно оцениваются миллионами долларов. Научное решение данной проблемы связано с применением различных способов гидротермической обработки зерна и продуктов его переработки.
Цель исследования - изучение стабильности афлатоксинов в зерне при влаготепловой обработке. Для этого были проведены исследования по обеззараживанию и обезвреживанию зерна пшеницы и кукурузы, предварительно зараженного аф-латоксинобразующим штаммом Aspergillus flavus. Динамику
Таблица 1
Изменение содержания грибов в зерне пшеницы при ИК-нагреве
Продолжительность обработки, с Поверхностная микофлора Глубинная микофлора
количество спор грибов в 1 г обеззаражено, % зараженное зерно,% обеззаражено, %
До облучения 1 500 000 - 100,0 -
30 75 000 95,0 39,1 60,9
60 8 750 99,4 21,3 78,7
90 800 99,9 2,0 98,0
120 0 100 0 100
изменения содержания афлатоксинобразующих грибов в зерне злаковых культур определяли при различных методах тепловой обработки ИК-лучами, термическом нагреве и гидротермической обработке, ультрафиолетовом (УФ) излучении и экстру-дировании [7-9].
Материалы и методы
Обработку ИК-нагревом проводили при плотности падающего потока излучения 16 кВт/м2 и продолжительности обработки 30-120 с. Плотность падающего потока при УФ-облучении зерна составляла 0,4 кВт/м2, продолжительность обработки - 15-120 мин. При термическом (конвективном) нагреве зерно обжаривалось при температуре греющей поверхности установки 200-300 оС в течение 15-60 мин. В процессе гидротермической обработки зерна применяли предварительное пропаривание в течение 3-7 мин при давлении пара, близком к атмосферному. Экструдирование зерна осуществляли на прессе КМЗ-2, в рабочей зоне которого температура нагрева продукта составляла 110-160 оС.
Об эффективности различных способов тепловой обработки с целью обеззараживания и обезвреживания свидетельствовало снижение содержания токсичных грибов, афлатоксинов и уменьшение степени токсичности зараженного зерна.
В процессе исследования поверхностную микофлору определяли методом разливки, а глубинную - путем раскладки обработанного зерна на поверхности стерильного агара. Общую токсичность зерна определяли по ГОСТу Р 52337-2005 [4], афла-токсины В1 и О методом высокоэффективной жидкостной хроматографии по ГОСТу Р 53162-2008 [5].
Результаты и обсуждение
Проведенные исследования показали, что ИК-нагрев оказывает существенное влияние на санитарное состояние пшеницы (табл. 1). Установлено, что после 30 с обработки инактивирова-лось 95% грибов на поверхности и 60,9% во внутренних слоях зерна. С увеличением продолжительности обработки эффективность обеззараживания повышалась и через 120 с грибы были полностью уничтожены.
Для выяснения вопроса о стойкости афлатоксинов к ИК-нагреву были проведены исследования по детоксикации зараженного зерна. Результаты свидетельствовали также об обеззараживающем действии ИК-лучей (табл. 2). Нагрев зерна в течение 30 с снизил содержание афлатоксина В1 на 33,3%, афла-токсина О1 на 50% в зерне пшеницы и кукурузы соответственно. Более интенсивное разрушение афлатоксинов в зерне пшеницы связано с более высоким содержанием их в исходном зерне.
После обработки зерна для большинства полученных продуктов была характерна слабая токсичность.
Большинство микроорганизмов оказались чувствительными к коротковолновому УФ-излучению. Исследованиями установлен высокий обеззараживающий эффект данных лучей при всех режимах облучения. УФ-лучи уничтожали не только токсикоген-ные грибы, но и снижали содержание афлатоксина В1 в зараженном зерне через 30 с обработки.
Более длительное воздействие от 60 до 120 мин существенно усилило эффект обеззараживания, но полной детоксикации зараженного зерна не происходило (табл. 3).
При изучении воздействия термического нагрева - обжаривания было установлено, что данный способ обработки эффективно обеззараживает и обезвреживает зерно (табл. 4).
Таблица 2
Изменение содержания афлатоксинов и токсичности зерна пшеницы и кукурузы при ИК-нагреве
Продолжительность Содержание афлатоксина
В1 О1 Общая
обработки, с концентрация, мг/кг обеззара-жено,% концентрация, мг/кг обеззара-жено,% токсичность
До обработки 3,0 Пшеница 8,0 Токсичное
30 2,0 33,3 4,0 50,0 Токсичное
60 1,5 50,0 2,0 75,0 Слаботоксичное
90 0,9 70,0 1,0 87,5 Слаботоксичное
120 0,05 98,3 0,05 99,4 Нетоксичное
До обработки 8,0 Кукуруза 12,0 Токсичное
30 6,5 18,75 8,0 33,3 Слаботоксичное
60 4,6 42,5 4,5 62,5 Слаботоксичное
90 3,7 53,8 3,7 69,2 Нетоксичное
120 0,3 96,3 0,4 96,7 Нетоксичное
Полученные данные свидетельствовали, что обжаривание в течение 30 мин при температуре греющей поверхности 250 оС приводило к уничтожению 90% токсинобразующих грибов, а их полное отсутствие наблюдалось через 15 мин при температуре греющей поверхности 300оС.
Воздействие термического воздействия на зерно в течение 30 мин при температуре греющей поверхности 200 оС позволило снизить содержание афлатоксина В1 вдвое, а увеличение обработки до 60 мин при той же температуре приводило к разрушению 87,5% токсинов. Обезвреживание афлатоксина В1 на 98,8% происходило при температуре 250 оС в течение 30 мин. В условиях обработки при температуре греющей поверхности 300 оС афлатоксины в пробах зерна не были обнаружены.
Таблица 3
Изменение содержания грибов в зерне пшеницы и кукурузы при действии УФ-излучения
Продолжитель- Поверхностная микофлора Глубинная микофлора
ность обработки, с количество спор грибов в 1 г обеззаражено, % зараженное зерно, % обеззаражено, %
До облучения Пшеница 1 500 000 100
15 486 100 67,6 71,1 28,9
30 1500 99,8 46,0 54,0
60 500 99,9 30,0 70,0
120 150 99,9 10,0 90,0
До облучения Кукуруза 110 000 100
15 42 350 61,5 72,8 27,2
30 2400 97,8 56,0 44,0
60 600 99,5 36,0 64,0
120 20 99,9 6,0 94,0
]л|игиена и санитария 9/2015
Таблица 4
Изменение содержания токсинобразующих грибов, афлатоксина В1 и общей токсичности в зерне пшеницы при термическом нагреве
Режим обработки Грибы Афлатоксин Bt
температура греющей поверхности, оС продолжительность обработки, мин пораженное зерно, % обеззаражено, % концентрация токсина, мкг/кг обезврежено, % Общая токсичность
До обработки 100 - 4000 - Токсичное
200 30 40,0 60,0 2000 50,0 Токсичное
200 60 29,0 71,0 500 87,5 Слаботоксичное
250 15 15,0 85,0 250 93,8 Слаботоксичное
250 30 10,0 90,0 50 98,8 Слаботоксичное
300 10 2,0 98,0 35 99,9 Слаботоксичное
300 15 0 100,0 0 100,0 Нетоксичное
Таблица 5
Изменение содержания афлатоксина В1 в зерне пшеницы в процессе гидротермической обработки
Режим обжаривания Продолжительность пропаривания, мин
3 7
температура греющей поверхности, оС продолжительность обработки, мин концентрация афлатоксина Bt, мкг/кг обезврежено, % концентрация афлатоксина мкг/кг обезврежено, %
200 30 3000 23,4 2200 42,4
200 60 1700 56,2 2000 57,6
250 15 1050 72,5 1000 79,0
250 30 500 87,1 250 94,5
300 10 100 97,4 55 98,9
300 15 50 100,0 50 100,0
Общая токсичность зараженного зерна после всех примененных режимов термической обработки определялась как слаботоксичная и нетоксичная.
Гидротермическая обработка, включающая пропаривание и поджаривание зерна, оказалась высокоэффективным методом его обеззараживания и обезвреживания (табл. 5). Пропарива-ние зерна приводило к гибели всей микофлоры, а последующее поджаривание - к стерилизации. Разрушение афлатоксина В1 в
3000-,
3000
2500
2000
1500
О ж
1000
500
Динамика изменения количества спор грибов в 1 г зерна (1) и концентрации афлатоксина В1 (2), (С, мкг/кг) от температуры, °С.
пропаренном зерне требовало более длительного воздействия высокой температуры. Результаты, представленные в табл. 4, свидетельствуют о том, что в зерне, пропаренном в течение 7 мин и затем поджаренном в течение 60 мин при температуре греющей поверхности 200 оС, аф-латоксин В1 разрушился на 57,6%, а при обжаривании зерна, пропаренного в течение 3 мин, на 56,2%.
При более высокой температуре греющей поверхности (300 оС) эффект детоксикации зерна, пропаренного в течение 3 и 7 мин, был одинаковым и составил 100%.
В результате экструдирования при температуре 109 оС микофлора зерна погибала на 99,8%, а при повышении температуры до 130 оС и выше оно полностью освобождалось от грибов (см. рисунок). Содержание афлатоксинов В1 снижалось на 62,2% при температуре зерна 109 оС, на 87,9% при 115 оС. Экструдирование при температуре 132-155 оС приводило к полному разрушению токсинов. Обработка зараженного зерна при температуре 127-132 оС значительно снижала токсичность, а при температуре 145-155 оС полностью обезвреживала зараженное зерно.
Заключение
В результате исследований выявлено, что наиболее рациональными способами и режимами, обеспечивающими эффективное снижение содержания афлатоксинобразующих грибов, афлатоксина В1 и уменьшение токсичности зараженного зерна, являются обработка зерна ИК-нагревом при плотности падающего потока излучения 16 кВт/м2 и продолжительности обработки 60-120 с; УФ-облучение зерна при плотности падающего потока излучения 0,4 кВт/м2; обработка зерна конвективным нагревом при температуре греющей поверхности установки 200-300 оС в течение 15-60 мин; экструдирование зерна в экструдере КМЗ-2 при температуре нагрева продукта 130 оС.
Литер ату р а
1. Фейденгольд В.Б., ред. Меры борьбы с потерями зерна при заготовках, послеуборочной обработке и хранении на элеватол-рах и хлебоприемных предприятиях. М.: ДеЛи принт; 2007.
2. Степкин Ю.И., Ищенко Л.М., Каменева О.В. Факторы риска сельского хозяйства, гигиенические основы профилактики. Научно-медицинский вестник Центрального Черноземья. 2014; 57: 57-61.
3. Turner P.C., SyllaA., Gong Y.Y., Diallo M.S., Sutcliffe A.E., Hall A.J. et al. Reduction in exposure to carcinogenic aflatoxins by postharvest intervention measures in west Africa: a community based intervention study. Lancet. 2005; 365 (9475): 1950-6.
4. ГОСТ Р 52337-2005. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения общей токсичности. М.: Стандар-тинформ; 2005.
5. ГОСТ Р 53162-2008. Продукты пищевые. Определение афлатоксина Bj и общего содержания афлатоксинов Bj, B2, Gj и G2 в зерновых культурах, орехах и продуктах их переработки. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии. М.: Стандартинформ; 2008.
6. Кантере В.М., Матисон В.А., Сазонов Ю.С. Система менеджмента безопасности пищевой продукции на основе международного стандарта ИСО 22000. Монография. М.: Типография РАСХН; 2006.
4. GOST R 52337-2005. Feed, feed, feed raw materials. Methods for determination of total toxicity. Moscow: Standartinform; 2005. (in Russian)
5. GOST R 53162-2008. Food Products. Determination of aflatoxin B1, and the total content of aflatoxins B1, B G. and G2 in cereals, nuts and products of their processing. Method using highperformance liquid chromatography. Moscow: Standartinform; 2008. (in Russian)
6. Kantere V.M., Matison V.A., Sazonov Yu.S. The Management Sstem of Food Safety Based on ISO 22000. The Monograph [Sistema menedzhmenta bezopasnosti pishchevoy produktsii na osnove mezhdunarodnogo standarta ISO 22000. Monografiya]. Moscow: Tipografiya RASKhN; 2006. (in Russian)
7. Shentsova E.S., Shevtsov A.A., Lytkina L.I. Feed Technology: Manual [Tekhnologiya kombikormov: uchebnoe posobie]. Voronezh; 2004. (in Russian)
8. Lytkina L.I., Shentsova E.S., Drannikov A.V., Vasilenko V.N., Ozherel'eva O.N. Managing the process of preparation of extruded feed. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'ya. 2007; 6: 79-81. (in Russian)
9. Lytkina L.I. Control of the extruder with the use of steam jet refrigeration machine. Avtomatizatsiya i sovremennye tekhnologii. 2009; 10: 14-6. (in Russian)
Поступила 15.06.15
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015 УДК 613.2:663.4
Агафонов Г.В., Новикова И.В., Чусова А.Е.
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ САНИТАРНОЙ ОБРАБОТКИ И ДЕЗИНФЕКЦИИ СИСТЕМ ПИВОВАРЕНИЯ
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», Минобрнауки РФ; 394036, Воронеж, Россия
В статье рассмотрена правовая основа производственной санитарии пивоваренного производства: законодательные акты, подзаконные акты и нормативно-правовые акты. Охарактеризованы виды надзора и контроля (государственный, ведомственный, общественный), осуществляющие соблюдение санитарного законодательства на предприятиях пивоваренной промышленности. Приведены санитарно-гигиенические требования к предприятиям пивоваренной промышленности. Указаны мероприятия производственной санитарии пивоваренного производства: мойка, очистка-удаление всевозможных загрязнений, а также дезинфекция - процесс снижения количества микроорганизмов до безопасного уровня. Приведены некоторые характеристики загрязнений, подлежащих удалению на различных стадиях производства пива, и этапы санитарной обработки систем пивоварения в соответствии с химическими свойствами веществ.
Ключевые слова: пивоваренное производство; производственная санитария; методы санитарной обработки; система CIP.
Для цитирования: Гигиена и санитария. 2015; 94 (9): 67-71.
Agafonov G.V., Novikova I.V., Chusova A.E. IMPLEMENTATION OF MEASURES FOR OCCUPATIONAL HYGIENE AT ENTERPRISES OF BREWING INDUSTRY
Voronezh State University of Engineering Technologies, Voronezh, Russian Federation, 394036
In the paper there are considered the legal basics of the occupational hygiene of brewing production: acts, bylaws and normative legal acts. There are characterized types of supervision and control (state, departmental, public) implementing the abidance of the sanitary legislation at the enterprises of the brewing industry. There are presented sanitary and hygienic requirements to the enterprises of the brewing industry. There are designated measures of occupational hygiene of brewing production: a sink, cleaning - removal of various pollutions, and also disinfection -process of the decline in quantity of microorganisms to safe level. There are considered some characteristics of pollutions which are subject to removal at various stages ofproduction of beer and stages of sanitary processing of brewing systems according to chemical properties of substances
Key words: brewing production, occupational hygiene, methods of sanitary processing, CIP system For citation: Gigiena i Sanitariya. 2015; 94(9): 67-71. (In Russ.) For correspondence: Inna V. Novikova; E-mail: [email protected] Received 15.06.15
Пиво - древнейший из напитков, изготовляемый и потребляемый человеком более 5000 лет. Основателями пивоварения считают древних египтян. Микробиологические процессы,
Для корреспонденции: Новикова Инна Владимировна, E-mail: [email protected]
7. Шенцова Е.С., Шевцов А.А., Лыткина Л.И. Технология комбикормов: учебное пособие. Воронеж; 2004.
8. Лыткина Л.И., Шенцова Е.С., Дранников А.В., Василенко В.Н., Ожерельева О.Н. Управление процессом приготовления экстру-дированного комбикорма. Хранение и переработка сельхозсы-рья. 2007; 6: 79-81.
9. Лыткина Л.И. Управление экструдером с применением па-роэжекторной холодильной машины. Автоматизация и современные технологии. 2009; 10: 14-6.
References
1. Feydengol'd VB., ed. Measures to Combat Losses of Grain at the Harvest, Post-harvest Processing and Storage on Elevator and Grain Enterprises [Mery bor 'by s poteryami zerna pri zagotovkakh, posleu-borochnoy obrabotke i khranenii na elevatolrakh i khlebopriemnykh predpriyatiyakh]. Moscow: DeLi print; 2007. (in Russian)
2. Stepkin Yu.I., Ishchenko L.M., Kameneva O.V Risk factors for agriculture, hygiene basics of prevention. Nauchno-meditsinskiy vestnik Tsentral'nogoChernozem'ya. 2014; 57: 57-61. (in Russian)
3. Turner P.C., Sylla A., Gong Y.Y., Diallo M.S., Sutcliffe A.E., Hall A.J. et al. Reduction in exposure to carcinogenic aflatoxins by postharvest intervention measures in west Africa: a community based intervention study. Lancet. 2005; 365 (9475): 1950-6.
происходящие в пиве, впервые были исследованы Л. Пастером, который на протяжении нескольких лет изучал «болезни» пива, связанные с влиянием посторонней микрофлоры на процессы брожения. В пиве могут развиваться только определенные виды микроорганизмов, приспособленные к существованию в специфических условиях пивоваренного производства. Микробные
