CC BY
77
БИОХИМИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО
УДК 537.87
Влияние электромагнитных полей на степень гибели микроорганизмов в зависимости от их вида и количества
Electromagnetic field influence on the degree of destruction of microorganisms depending on their type and quantity
И.о. директора В.В Лисовой, ст. науч. сотрудник Л.В. Михайлюта, вед. науч. сотрудник Г.А. Купин, зам. директора по научной и инновационной деятельности Е.П. Викторова, вед. науч. сотрудник Т.А. Шахрай
(ФГБНУ «Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции») тел. (861)252-06-40 E-mail: [email protected]
Acting Director V.V. Lisovoy, Senior Researcher L.V. Mykhailiyta, Leading Researcher G.A. Kupin, Deputy Director for research and innovation E.P. Viktorova, Leading Researcher T.A. Shahray
(Krasnodar Research Institute of Storage and Processing of Agricultural Products) tel. (861) 252-06-40 E-mail: [email protected]
Реферат. Проведены исследования по выявлению закономерностей влияния электромагнитных полей крайне низких частот (ЭМП КНЧ) на степень гибели микроорганизмов в зависимости от их вида и количества в модельных суспензиях. Степень гибели спорообразуюгцих микроорганизмов, к которым относятся Bacillus subtillis, значительно ниже, чем степень гибели не образующих спор микроорганизмов - Saccharomyces cereuisiae. Установлено, что указанная зависимость наблюдается при различных количествах микроорганизмов, содержащихся в модельных суспензиях. Установлено, что спорообра-зуюгцие микроорганизмы (Bacillus subtillis) являются более устойчивыми к воздействию ЭМП КНЧ по сравнению с не образующими спор микроорганизмами (Saccharomyces cereuisiae), что можно объяснить различной величиной диэлектрической проницаемости указанных видов микроорганизмов. Эффективность воздействия ЭМП КНЧ зависит от количества микроорганизмов, содержащихся в модельных суспензиях: чем меньше количество микроорганизмов в модельных суспензиях, тем выше степень их гибели под воздействием ЭМП КНЧ, что также объясняется различной величиной диэлектрической проницаемости модельных суспензий.
Summary. Conducted studies to identify patterns of influence of electromagnetic fields of extremely low frequencies (ELF EMF) on the degree of destruction of microorganisms depending on their type and quantity in model suspensions. The impact of ELF EMF depends on the type of microorganisms, namely, the degree of destruction of spore-forming bacteria, which include Bacillus subtillis, significantly lower than the degree of loss, does not form spores of microorganisms - Saccharomyces cereuisiae. It is established that this dependence is observed when different amounts of microorganisms contained in model suspensions. It is established that spore-forming microorganisms (Bacillus subtillis) are more resistant to the effects of ELF EMF in comparison with not forming spores microorganisms (Saccharomyces cereuisiae), which can be explained by the different dielectric constant of these types of microorganisms. It is established that the impact of ELF EMF depends on the number of microorganisms contained in model suspensions, namely, the smaller the number of microorganisms in model suspensions, the higher the degree of their destruction under the influence of ELF EMF, which is also explained by the different dielectric constant of the model suspensions.
Ключевые слова: электромагнитное поле, крайне низкие частоты, микроорганизмы, модельные суспензии, эффективность воздействия, диэлектрическая проницаемость.
(Q Лисовой В.В., Михайлюта Л.В., Купин Г.А., Викторова Е.П., Шахрай Т.А., 2016
Технологии пищевой и перерабатг АПК-продукты здорового
?рерабатывающей. пр< здорового питания, т
юмышленности
2, 2016
Keywords: electromagnetic field, very low frequencies, microorganisms, model suspension, performance impact, dielectric permittivity.
Снижение микробиальной обсемененности продовольственного сырья и пищевых продуктов с целью сохранения их качества и увеличения сроков хранения является актуальной проблемой. Один из способов достижения этой цели - применение физических методов воздействия, в том числе воздействия электромагнитных полей.
Электромагнитные поля крайне низких частот (ЭМП КНЧ) способны вызывать различные эффекты в растительном сырье. Решающее значение при этом имеет частота электромагнитного поля, которая подбирается индивидуально для каждого вида сырья. Воздействие электромагнитных полей на биосистемы исследуется практически с момента появления первых генераторов ЭМП. Воздействие ЭМП СВЧ на биологические системы исследовано в настоящий момент достаточно полно, а воздействие ЭМП КНЧ на указанные системы пока изучено недостаточно [ 1 ].
Исследованию влияния ЭМП КНЧ на микроорганизмы посвящена работа [2], в которой отмечено высокое бактерицидное действие ЭМП КНЧ. Однако, как показывают приведенные авторами указанных работ исследования, эффективность воздействия ЭМП КНЧ на микроорганизмы в различных случаях далеко не одинакова и зависит не только от режимов воздействия, но и от вида микроорганизмов, состава и свойств среды, в которой они находятся.
В связи с этим имеющаяся информация носит противоречивый характер относительно бактерицидных свойств ЭМП КНЧ. Все это, безусловно, сдерживает практическое использование бактерицидных свойств ЭМП КНЧ.
Нами были проведены исследования по выявлению закономерностей влияния ЭМП КНЧ на степень гибели микроорганизмов в зависимости от их вида и концентрации в модельных суспензиях. Для этого микроорганизмы выращивали на питательных средах: дрожжи Saccharomyces cerevisiae на 10 %-ном водном растворе сахарозы, a Bacillus subtillis - на стандартном мясопептонном бульоне. После 24-часовой инкубации из полученных культур готовили модельные суспензии. Для эксперимента были взяты модельные суспензии указанных микроорганизмов концентрацией 5-102 КОЕ/см3 и 2-Ю4 КОЕ/ см3.
Исследования по воздействию ЭМП КНЧ на модельные суспензии микроорганизмов проводили с использованием экспериментальной установки для обработки электромагнитными полями крайне низких частот (рис. 1).
Рис.1. Схема экспериментальной установки для обработки сырья и пищевых систем электромагнитными полями крайне низких частот: 1 - генератор низкой частоты; 2 - усилитель мощности;3 - осциллограф; 4, 5 - соленоиды, являющиеся излучателями низкочастотных электромагнитных колебаний; б, 7 - резисторы-контролеры; 8 - переключател выбора соленоида
Модельные суспензии обрабатывали ЭМП КНЧ (частота 30 Гц, сила тока 10 А и время обработки 30 мин).
На рис. 2 в виде диаграммы представлены результаты исследований, характеризующие эффективность гибели микроорганизмов: Bacillus subtillis и
Технологии пищевой и перерабатывающей гхромышленности АПК-продукты здорового питания, № 2, 2016
БассНаготусез сегеглвше при воздействии ЭМП КНЧ в зависимости от их количества в модельных суспензиях.
<и ю
— о
80
70
«6°
О
5 50
L. А X
а> с а> н
S 40
а.
о зо
г-ч fr ^ | 20
10 о
1"
Рис. 2. Эффективность воздействия ЭМП КНЧ ( степень гибели микроорганизмов) в зависимости от концентрации микроорганизмов в модельных суспензиях: 1 - Bacillus subtilis -2-104 КОЕ/ см.3 ; I1 - Bacillus subtilis - 5-102 КОЕ/см3 ; 2 - Saccharomyces cereuisiae -2-104 КОЕ/см3; 2' - Saccharomyces cereuisiae - 5-102 КОЕ/ см3
Из представленной диаграммы видно, что эффективность воздействия ЭМП КНЧ зависит от вида микроорганизмов. Степень гибели спорообразующих микроорганизмов, к которым относятся Bacillus subtillis, значительно ниже, чем степень гибели не образующих спор микроорганизмов Saccharomyces cereuisiae. При этом указанная зависимость наблюдается при различных количествах микроорганизмов, содержащихся в модельных суспензиях.
Таким образом, можно сделать вывод, что спорообразующие микроорганизмы (Bacillus subtillis) являются более устойчивыми к воздействию ЭМП КНЧ по сравнению с не образующими спор микроорганизмами (Saccharomyces cereuisiae).
По-видимому, такой факт можно объяснить различной величиной диэлектрической проницаемости указанных видов микроорганизмов.
Известно, что содержание воды в клетках спорообразующих микроорганизмов составляет 20 %, а содержание воды в клетках не образующих спор микроорганизмов - 80-90 % [3, 4]. Следствием этого является то, что величина диэлектрической проницаемости в клетках спорообразующих микроорганизмов ниже, чем в клетках не образующих спор микроорганизмов. Учитывая это, воздействие ЭМП КНЧ на степень гибели микроорганизмов, имеющих низкую диэлектрическую проницаемость, менее эффективно, чем воздействие ЭМП КНЧ на степень гибели микроорганизмов с более высокой диэлектрической проницаемостью при прочих равных условиях.
Кроме этого, установлено, что эффективность воздействия ЭМП КНЧ зависит от количества микроорганизмов, содержащихся в модельных суспензиях: чем количество микроорганизмов в модельных суспензиях меньше, тем выше степень их гибели под воздействием ЭМП КНЧ. Так, при обработке модельной суспензии, содержащей 2-104 КОЕ/ см3 Bacillus subtillis, гибель микроорганизмов составила 30 %, а при обработке модельной суспензии, содержащей 5-102 КОЕ/см3 Bacillus subtillis, гибель - 52 %. При обработке модельной суспензии, содержащей
Технологии пишевой и перерабатывающей промышленности АПК-продукты здорового питания, N° 2, 2016
2-104 КОЕ/ см3 Saccharomyces cerevisiae, гибель микроорганизмов составила 55 %, а при обработке модельной суспензии, содержащей 5-102 КОЕ/см3 Saccharomyces cerevisiae, гибель - 78 %.
Таким образом, с уменьшением количества микроорганизмов в модельной суспензии эффективность воздействия ЭМП КНЧ (процент гибели микроорганизмов) увеличивается. По-видимому, такой факт можно объяснить тем,
что с увеличением разведения, то есть с увеличением содержания воды в модельной суспензии, увеличивается и её диэлектрическая проницаемость, что обеспечивает высокую эффективность воздействия ЭМП КНЧ на гибель содержащихся в модельной суспензии микроорганизмов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Барышев, М.Г. Электромагнитная обработка сырья растительного и животного происхождения [Текст] / М.Г. Барышев. - Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2002. - 182 с.
2. Остапенков, A.M. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов [Текст] / A.M. Остапенков. -М.: Изд-во «Пальмира», 1983. - 264 с.
3. Богданов, В.М. Техническая микробиология пищевых продуктов [Текст] / Б.М. Богданов, Р.С. Баширова. - М.: Изд-во Пищевая промышленность, 1968. - 744 с.
4. Блекберн, К. де В. Микробиологическая порча пищевых продуктов [Текст] / К. де В. Блекберн. - СПб.: Профессия, 2011. - 784 с.
REFERENCES
1. Baryshev M.G. Elektromagnitnaya obrabotka syr'ya rastitel'nogo i zhivotnogo proiskhozhdeniya [Electromagnetic processing of materials of plant and animal origin], Krasnodar, 2002, 182 pp (Russian).
2. Ostapenkov A.M. Elektrofizicheskie metody obrabotki pishchevyh produktov [Electrophysical methods of food processing], Moscow, 1983, 264 pp (Russian).
3. Bogdanov V.M., Bashirova R.S. Tekhnicheskaya mikrobiologiya pishchevyh produktov [Technical Microbiology of food], Moscow, 1968, 744 pp (Russian).
4. Blekbern K. de V. Mikrobiologicheskaya porcha pishchevyh produktov [Microbiological spoilage of food products], St. Petersburg, 2011, 784 pp (Russian).
