CC BY
23
HayKOBHH BicHHK .HbBiBCbKoro HaqioHa№Horo ymBepcurery BeTepHHapHOi MeguuHHH Ta 6i0TexH0H0riH iMeHi C.3. f^H^Koro Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S.Z. Gzhytskyj
doi:10.15421/nvlvet6818
ISSN 2413-5550 print ISSN 2518-1327 online
http://nvlvet.com.ua/
УДК 621.37:637.142
Вплив iмпульсного електромагштного поля на життeздатнiсть Escherichia coli в модельному розчиш молочно'1 сироватки
Р.С. Святненко, А.1. Маринш, О.В. Кочубей-Литвиненко, В.Б. Захаревич Svyatnenko@i.ua, andrii_marynin@ukr.net
Нацюнальний унгверситет харчових технологш, вул. Володимирська, 68, м. Кигв, 01601, Украгна
Важливим показником мгкробюлоггчно! безпечностг та якостг, а також ргвня сантарно—гтетчнихумов виробництва е бактергг групи кишкових паличок. При перевищеннг допустимого титру ц мжрооргатзми можуть спричиняти псування готового продукту i навть харчовг отруення. В проблемно науково-дослгднгй лабораторгг Нацюнального утверситету харчових технологт були проведен експерементальнг дослгдження з метою вивчення дгг впливу гмпульсних електромагнтних полгв на ентеробактергг, а саме культури Escherichia coli в модельному розчиш молочног сироватки.
При проведены дослгджень використовувалася експериментальна установка, яка розроблена фахгвцями в НТУ «Харювсь-кий Полтехтчний 1нститут». Для диференщацгг Escherichia coli використовувалося середовище Ендо, у якому ц бактерп давали характерний ркт у виглядг колонш червоного кольору з метелевим блиском. Модельнг розчини молочног сироватки обробляли при напрузг 15...30 кВт/см3, з тривалгстю обробки 10...20 с. Результати мгкробюлоггчних дослгджень модельного розчину сироватки молочног тдтвердженг комунальним тдприемством «Санетдсервком» м. Харкова.
Встановлено, що обробка електромагнтними гмпульсами з напругою 30 кВт/см3 протягом 20 с е найбтьш ефективною, оскыьки спостерггаеться повна тактиващя клтини Escherichia coli внесеног до молочног сироватки.
Доведено можтивкть здтснення теплового оброблення молочног сироватки за рахунок нетеплових ефектгв, що виника-ють за тпульсног дгг електричних полгв. Вгдкрито перспективи використання втчизняних 1ЕП-установок при первинному обробленнг молочног сироватки з метою знищення мжрооргатзмгв.
Rmnoei слова: жпульснг електромагнтнг поля, сироватка молочна, культура Escherichia coli.
Влияние импульсного электромагнитного поля на жизнеспособность Escherichia coli в модельном растворе молочной сыворотки
Р.С. Святненко, А.И. Маринин, А.В. Кочубей-Литвиненко, В.Б. Захаревич Svyatnenko@i.ua, andrii_marynin@ukr.net
Национальный университет пищевых технологий, ул. Владимирская, 68, г. Киев, 01601, Украина
Важным показателем микробиологической безопасности и качества, а также уровня санитарно-гигиенических условий производства являются бактерии группы кишечных палочек. При превышении допустимого титра эти микроорганизмы могут вызывать порчу готового продукта и даже пищевые отравления. В Проблемно научно-исследовательской лаборатории Национального университета пищевых технологий были проведены экспериментальные исследования с целью изучения действия влияния импульсных электромагнитных полей на энтеробактерии, а именно культуры Escherichia coli в модельном растворе молочной сыворотки.
При проведении исследований использовалась экспериментальная установка, разработанная специалистами в НТУ «Харьковский Политехнический Институт». Для дифференциации Escherichia coli использовалась среда Эндо, на которую эти бактерии давали характерный рост в виде колоний красного цвета с металическим блеском. Модельные растворы молочной сыворотки обрабатывали при напряжении 15 ... 30 кВт/см3, с продолжительностью обработки 10 ... 20 с. Ре-
Citation:
Svyatnenko, R., Marynin, A., Kochubej-Litvinenko, O., Zakharevych, V. (2016). Impact of pulsed electromagnetic field on Escherichia coli vitality in model solution of milk serum. Scientific Messenger LNUVMBT named after S.Z. Gzhytskyj, 18, 2(68), 92-94.
зультаты микробиологических исследований модельного раствора сыворотки молочной, подтвержденные коммунальным предприятием «Санепидсервисом» гХарькова. При исследованиях установлено, что обработка электромагнитными импульсами с напряжением 30 кВт/см3 в течение 20 с является наиболее эффективной, поскольку наблюдается полная инактивация клеток Escherichia coli, внесённых в молочную сыворотку.
Доказана возможность осуществления тепловой обработки молочной сыворотки за счёт нетепловых эффектов, возникающих при импульсном воздействии электрических полей. Открыто перспективы использования отечественных ИЭП-установок при первичной обработке молочной сыворотки с целью уничтожения микроорганизмов.
Ключевые слова: импульсные электромагнитные поля, сыворотка молочная, культура Escherichia coli.
Impact of pulsed electromagnetic field on Escherichia coli vitality in model
solution of milk serum
R. Svyatnenko, A. Marynin, O. Kochubej-Litvinenko, V. Zakharevych Svyatnenko@i.ua, andrii_marynin@ukr.net
National University of Food Technologies, Volodymyrska Str., 68, Kyiv, 01601, Ukraine
An important indicator of microbiological safety and quality, and production sanitary conditions are bacteria of Escherichia coli. At excess of acceptable titer these microorganisms can cause to damage the finished product and even food poisoning.
We investigated the impact of a pulsed electromagnetic field (PEF) treatment on the vitality of Escherichia coli in a model solution of milk serum in the Problematic Science Research Laboratory of National University of Food Technologies.
The studies were conducted using experimental installation developed of National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute». For the differentiation of Escherichia coli was used Endo medium where the bacteria growth appears in the form of red colonies with metal shine. Model solutions of whey treated at voltage of 15 ... 30 kW/cm3, treatment time 10 ... 20 s. Research results of milk serum model solution confirmed by public utility «Sanepidservisom» Kharkiv.
It was determined that PEF treatments with voltage of 10 kW/cm3 during 20 s is the most effective, because there was complete inactivation of Escherichia coli cells inoculated to milk serum. It was proved the possibility of heat treatment of milk serum by non-thermal effects generated by the pulse action of electrical fields. It was showed the perspective of using local PEF equipment at primary treatment of milk serum for microbial inactivation.
Key words: pulsed electromagnetic fields, milk serum, culture of Escherichia coli.
Вступ
Останшми роками штенсивно розвиваеться на-прям в харчовш технологи - обробка харчових продукта, сировини i промислових мiкроорганiзмiв не-тепловими методами, зокрема iмпульсними електро-магнггаими полями.
Електромагштш поля е важливим i ефективним фактором штенсифшацп багатьох технолопчних, в тому чи^ бютехнолопчних процеав (Barsotti and Cheftel, 1999).
Сутшсть реaлiзaцii технологи 1ЕП в харчовш про-мисловосл полягае в тому, що iмпульснi електричш поля в дiaпaзонi напруги 5... 100 кВ/см3 при тривалос-ri ди в шлька десятшв мшро або наносекунд викли-кають мшробну шактивацш за температур нижчих, шж ri, що використовуються при тепловш обробщ. При цьому оброблення 1ЕП дозволяе уникнути чи максимально зменшити небажаш змши органолепти-чних показнишв, бiологiчноi та хaрчовоi' цшносп продукпв (Guli et al., 1994; Barbosa-Canovas et al., 1999).
Вичизняний i закордонний досвщ вказуе на ши-роке використання 1ЕП в харчовш технологи. Проте багато питань, пов'язаних з мехашзмом дп 1ЕП на ж^ клиини, залишаються нез'ясованими, що сповь льнюе широке використання в промисловостi.
Метою роботи було вивчення дп впливу 1ЕП на ентеробактерп, а саме культури Escherichia coli в модельному розчиш молочно! сироватки.
Матерiал i методи дослщжень
Як об'ект дослiджень використовували культури Escherichia coli на основi модельних розчинiв сироватки молочно!.
Escherichia coli - вид грамнегативних паличкопо-дiбних бaктерiй, якi завжди мiститься в кишечнику людини i тварин. Бiльшiсть штaмiв E. coli е нешюдли-вими, проте серотип O157: H7 може викликати важш хaрчовi отруення у людей (Bach et al., 2002). Клгшни E. coli пaличкоподiбнi, зi злегка закругленими шнця-ми, розмiром 0,4 - 0,8 х 1 - 3 мкм, обсяг клгтини ста-новить близько 0,6-0,7 мкм3. Оптимальне зростання досягаеться культурами E. coli при темперaтурi 37 °C, деякi штами можуть дiлитися при температурах до 49 °C (Bach et al., 2002). E. coli широко використову-еться в генетичних дослiдженнях прокарют, завдяки зручностi ii культивування, i тому вивчена краще за вс iншi мiкрооргaнiзми.
При проведеннi дослвджень використовувалася екс-периментальна установка, яка розроблена в НТУ «Ха-ршвський Полiтехнiчний 1нститут» (Boyko, 2001).
З метою вивчення впливу електромагштних полiв на життездaтнiсть культуру E. coli готували модельнi розчини молочно! сироватки таким чином. Молочну сироватку з-шд сиру кисломолочного стерилiзувaли в aвтоклaвi при темперaтурi t=119 °C протягом двох годин. В стерилiзовaну сироватку вносили необхiдну кiлькiсть бактерш E. coli, щоб отримати розведення 10 та 108 КОУ/см3. Попм до стерильноi камери за-критого типу об'емом 150 см3 вносили модельш роз-
чини молочно! сироватки. Шсля приеднання робочо! камери до електродно! системи генератора !мпульс-них напруг, при режимах обробки 15...30 кВт/см3 впродовж 10...20 с проводили обробку через юкровий розрядний пром1жок 0,01мм. Напругу дп 1ЕП контро-лювали осцилографом.
Для диференшацп E.coli використовувалося сере-довище Ендо, на якому щ бактерп давали характер-ний рют у вигляд1 колонш червоного кольору з мета-левим блиском.
Результати та ix обговорення
Шсля електромагштного оброблення модельних розчишв в мжробюлопчнш лаборатори ввдбувався к1льк1сний тдрахунок бактерш, що вижили, шляхом
прямого п1драхунку колонш на щ1льному поживному середовищ1 (ГОСТ 26670-91).
Результати проведених дослвджень з вивчення впливу 1ЕП на життездатшсть Е. coli в модельному розчиш молочно! сироватки наведено в табл. 1.
Одержат експериментальш даш показують, що 1з збшьшенням напруги та тривалосп оброблення вщбу-ваеться ютотне зниження кшькосп м1кроорган1зм1в в уах зразках. Зниження життед1яльност1 мжрооргань зм1в, на наш погляд, можна пояснити комплексним впливом виникаючих при 1ЕП обробщ потужних електромагштних хвиль та нетеплового ефекту зрос-тання температури.
Найб1льш штенсивний вплив 1ЕП на зразки спо-стертаеться шд час оброблення протягом 20 с з на-пругою 30 кВт/см3, оск1льки в них повшстю ввдсутш патогенш мжрооргашзми.
Таблиця 1
Показники обробленого модельного розчину молочно"! сироватки _електромагмтними полями при рiзниx режимах
Модельний розчин молочно! сироват-_ки з розведенням КУО/см3_
Напруга, кВт/см3
Режим оброблення
Час оброблення, с
Кшьюсть
мжрооргашзмщ КУО/см3
0
106
15к Вт/см3
10
100
15
60
106
20
40
106
30 кВт/см'
10
30
15
17
20
в1дсутш
108
15 кВт/см3
10
80
15
50
20
25
108
108
30 кВт/см
10
20
15
15
20
в1дсутн1
Також слад вщмггити, що за допомогою режиму оброблення незбираного молока ввдбувалася шакти-ващя ферменту фосфатази, що е обов'язковою умо-вою ефективносл пастеризацп молочно! сироватки.
Висновки
Доведено можливють здшснення теплового оброб-лення молочно! сироватки за рахунок нетеплових ефе-кпв, що виникають за 1мпульсно! дй' електричних по-л1в. Ввдкрито перспективи використання впчизняних 1ЕП-установок при первинному обробленш молочно! сировини.
Даш результати ввдкривають перспективи розвит-ку напряму створення нових метод1в обробки харчо-вих продукпв за допомогою 1ЕП з покращеними характеристиками. Створеш установки та методики направлен! для з'ясування механ!зм!в дй фактор!в 1ЕП, в подальш!й розробщ концепцп, теор!! 1ЕП -обробки продукпв.
Biß^iorpa^iHHi iIOCII. lamm
Barsotti, L., Cheftel, J.C. (1999). Food processing by pulsed electric fields. II. Biological aspects. Food Review International. 15(2), 181-213.
Guli, L., Lebovka, S.N., Mank, I.V., Kupchyk, M.P, Ba-shal, M.I., Matvijenko, A.B., Panchenko, A.H. (1994). Pryncypy elektrotehniky obrobky harchovyh produktiv i materialiv. Naukovo-praktychnyj. Ukr INTEI, Kyi'v. 10, 15-18 (in Ukrainian).
Barbosa-Canovas, G., Gingora-Nieto, M.M., Pothaka-mury, U.R., Preservation, G., Swanson, B.G. (1998). Preservation of Foods with Pulsed Electric Fields. London: Academic Press.
Bach, S.J., McAllister, T.A., Veira, D.M., Gannon, V.P.J., Holley R.A. (2002). Transmission and control of Escherichia coli O157:H7. Canadian Journal of Animal Science. 82, 475-490.
Boyko, N.I. (2001). Vysokovol'tnye apparaty i tehnologii na osnove kompleksa vysokovol'tnyh impul'snyh vozdejst-vij. Visnyk NTU «HPI». 16, 11-16 (in Russian).
Cmammn nadiümna do peda^ii 1.09.2016
