книги из ГПНТБ / Фрумкин, М. Л. Технологические основы радиационной обработки пищевых продуктов

условий на выживаемость основных возбудителей норчп плодов it овощей н на пх физиологические особенности);

изучение изменения под действием радиации природной устойчивости плодов к развитию микроорганизмов и выявление факторов, позволяющих нивелировать в какой-то мере действие облучения;

изучение действия определенных доз ионизирующей радиа­ ции на процессы послеуборочного дозревания плодов, ягод и ово­ щей (в первую очередь па изменение цвета и плотности тканей); изучение влияния условии сбора, транспортирования, облуче­ ния и храпения растительного сырья иа скорость и характер его порчи и установление оптимальных режимов, позволяющих хра­ нить облучепиые плоды без ухудшения пх товарных и пищевых

качеств.

плеспевых и дрожжевых грибов посвящено много исследований, но приведенные в литературе данные весьма противоречивы. Так, по имеющимся данным летальные дозы для различных видов плеспевых грибов колеблются от 100 до 1500 крад.

Противоречивы также и сведения о радноустойчпвостп дрож­ жей. Однако радпоустойчивость дрожжевых грибов, как прави­ ло, выше, чем плесневых.

Порча плодов, ягод п овощей прп хранении обусловлена в основном жизнедеятельностью плесневых грибов, развитие кото­ рых опережает проявление жизнедеятельности дрожжевых. Од­ нако специфическое действие облучения часто заключается в том, что при подавлении жизнедеятельности мепее радиоустойчпвых, но основных возбудителей порчи — плесеней, проявляет­ ся другой вид порчи — брожение.

Ниже рассматриваются два вопроса: радиоустойчивость основ­ ных возбудителей порчи плодов, ягод и овощей и некоторые 12 факторы, определяющие ее; изменение физиологии роста и раз-

вития дрожжевых и плесневых грибов после облучения дозами, рекомендуемыми для обработки сырья с целью удлинения сро­ ков хранения.

Р А Д И О У С Т О Й Ч И В О С Т Ь Д Р О Ж Ж Е В Ы Х И П Л Е С Н Е В Ы Х ГРИБОВ И Ф А К Т О Р Ы , О П Р Е Д Е Л Я Ю Щ И Е ЕЕ

В лаборатории радиобиологии ВНИИКОПа [1, 2, 3] изучали радпоустойчпвость 15 наиболее распространенных впдов гри­ бов, вызывающих порчу плодов, ягод и овощей. Выявлено, что летальные дозы облучения для различных видов грибов значи­ тельно колеблются. Наиболее радиочувствительны грибы из ро­

На различную радиоустойчивость плесневых грибов указыва­

лее чувствительны к действию гамма-лучей споры, менее — ми­ целий с законченным ростом и спороносящий.

Зависимость между радпоустончпвостыо и стадией развития гриба отмечают Л. Бераха с сотр. [4]. В опытах для старой раз­ вившейся культуры Penicillium italicum летальной оказалась доза 470 крад, а для молодого мицелия — 150 крад. Для подав­ ления жизнедеятельности развившейся культуры гриба Penicil­

этого гриба — 400 крад, а для мицелия — 1000 крад. Радиоустой­ чивость P. italicum в зависимости от фазы развития спор (мице­ лий — конидий) увеличивается с 200 до 600 крад [8]. Различна радиоустойчивость и Botrytis cinerea в зависимости от стадии развития [7].

О том, что величина летальной дозы зависит от стадии разви­ тия гриба свидетельствуют опыты с облученными в различные сроки персиками и апельсинами, предварительно зараженными типичными возбудителями порчи.

на питательной среде — 400 крад. Для мицелия этого гриба соот­ ветственно летальными в зависимости от среды были дозы 400 и 600 крад.

Р. Баркаи-Голан и Н. Темкии-Городейский [14], изучая радио­ устойчивость грибов Rhizopus nigricans и Botrytis cinerea, пора­ жающих землянику, показали, что для подавления их жизнедея­ тельности in vivo необходимы более высокие дозы радиации, чем in vitro. Так, развитие типичного возбудителя порчи В. cinerea на питательных средах задерживалось па 8 дней после облуче­ ния дозой 300 крад, а на ягодах — лишь на 4 дня.

Л. Бераха [13] нашел, что при облучении чистых культур P. italicum среда Тохинаи более благоприятна для выживания спор, чем среда Чапека, а для В. cinerea состав среды не имеет значения. Характерно, что при облучении спор В. cinerea на раз­ ных средах неодинаково проявляется влияние мощности дозы. Так, для среды Чапека обнаружена зависимость между выжива­ емостью спор, величиной и мощностью дозы. Для среды Тохинаи такой зависимости не найдено. В зависимости от вида гриба со­ став среды по-разному влияет на количество проросших спор и на длину ростковой трубки. Установлено, что радиоустойчивость разных штаммов одного и того же гриба может резко колебать­ ся. Доказано, например, что для подавления Rhizopus nigricans Ehr. ex Fr. на персиках достаточна доза 282 крад, а на бататах этот гриб погибает при дозе 912 крад [4].

По данным Р. С. Хеннэна [15], из 5 проверяемых штаммов Sac. cerevisiae для четырех летальной оказалась доза 250— 500 крад, а для одного — 500—1000 крад.

Концентрация плесневых грибов в облучаемом объекте влияет на величину летальной дозы [16]. Американскими исследовате­ лями [17] установлена зависимость между летальной дозой и ко­ личеством спор грибов, поражающих сочное растительное сырье: с увеличением популяций возрастает доза облучения, вызываю­ щая гибель 80% спор (рис. 2). Авторы сделали практический вывод: радпоустойчпвые микроорганизмы могут быть инактивированы умеренными дозами, не повреждающими плоды, если заражение произошло недавно и поражение имеет микроскопи­ ческий характер. Если поражение значительное, то даже наибо­ лее чувствительные микроорганизмы требуют больших доз ра­ диации.

Интенсивность излучений также может определять радиоустойчивость дрожжевых и плесневых грибов.

Опыты, проведенные во ВНИИКОПе [18], свидетельствуют о влиянии мощности дозы на выживаемость и пострадиационное восстановление чистых культур дрожжевых (Candida pulcherrima) и плесневых (R. nigricans и В. cinerea) грибов. Дозы облу-

излучения (разница доз составляла от 60 до 25 крад). Для спор Peiiicillium, выделенных из земляники, эта разница составляла 35 крад, ио была значительно ниже, чем для радиоустойчивых грибов В. cinerea (от 200 до 50 крад) и R. nigricans (от 300 до 80 крад).

Выше были рассмотрены факторы, которые влияют на радио­ устойчивость грибов и многие из которых могут изменяться (ко­ личество микроорганизмов в среде, состав питательной среды, интенсивность излучения). Тем не менее, существуют общебио­ логические признаки, с которыми также связана радиочувстви­ тельность различных живых организмов, в том числе микроорга­ низмов. Так, все исследователи, изучающие поражающее дей­ ствие радиации па дрожжевые грибы, отмечают неодинаковую радиоустойчпвость диплоидных и гаплоидных клеток. Сотрудни­ ки биологической лаборатории в Теннесси (США) получили кри­ вые выживаемости некоторых видов дрожжей и показали, что для диплоидных клеток дрожжей S. cerevisiae (более радио­ устойчивых) они имеют енгмоидальный характер, для гаплоид­ ных — экспоненциальный [21].

Различен характер кривых выживаемости и для разных видов плеспевых грибов (спгмоидальиый для R. nigricans и Asp. terreus и экспоненциальный для Streplomyces griseus и flavelous) [7].

Н. Ф. Соммер и Р. Дж. Фортлэдж [7, 22] отмечают, что клетки конидий плеспевых грибов с одним ядром менее радиоустойчивы, чем с двумя ядрами. Споры с большим количеством клеток так­ же обладают повышенной радноустойчивостыо. Л. Бсраха и Д. К. Салунке [4, 23] доказали, что многоклеточные споровые гри­ бы (Alternaria, Hormodendrum, Slremphylium) более радиоустой­ чивы, чем одноклеточные (например, Penicillium).

Несмотря на некоторые расхождения в результатах, получен­ ных рядом исследователей, можно констатировать, что боль­ шинство наиболее распространенных видов грибов радиоустой­ чивы и для полного подавления пх жизнедеятельности необхо­ димы высокие дозы радиации. Однако ранее мы указывали, что дозы выше 300 крад не могут найти практического применения, так как вызывают глубокие физиологические изменения в тка­ нях облученных объектов, ухудшая их товарные качества. По­ этому в практике приходится применять дозы радиации, лишь частично подавляющие жизнедеятельность микроорганизмов.

Прежде чем говорить об изменении физиологии роста и разви­ тия дрожжевых и плесневых грибов, мы считаем необходимым привести некоторые даниые о способности грибов восстанавли­ вать свою жизнедеятельность после облучения сублеталытымп дозами, поскольку этот фактор определяет их способность вызы­ вать порчу растительного сырья.

Впоследние годы появилось много работ, свидетельствующих

овозможности реактивации микроорганизмов после облучения дозами, не вызывающими летального эффекта, а лишь подав­ ляющими пх жизнедеятельность, а в отдельных случаях и после облучения дозами, близкими к летальным или даже летальными.

Под термином «пострадиационное восстановление» подразу­ мевается возможность реактивации в особых условиях микро­ организмов, которые сразу после облучения определенными дозамп радиации не обладают способностью размножаться п обра­ зовывать колонии. В настоящее время это понятие приобрело более широкий смысл, так как реактивацией можно назвать не только восстановление жизненных функций у «погибших» мик­ роорганизмов после инкубации в специальных условиях, но и восстановление способности пх размножаться после латентного периода, определяемого дозой облучения и условиями постра­ диационного периода.

Какпе же нарушения возникают в грибах под действием ра­ диации и какие факторы влияют па процессы восстановления их жизненных функций?

Большинство работ в этом плане посвящено пострадиационно­ му восстановлению дрожжевых организмов, поэтому данный вопрос и лучше изучен.

Не задаваясь целью подробно обсуждать имеющиеся в лите­ ратуре данные, коснемся лишь факторов, которые могут иметь

20 зультат двух конкурирующих реакций. Первая — окислительная

реакция цепного типа, в результате которой происходит накоп­

явного или скрытого повреждения и его следует рассматривать на разном уровне: молекулярном, клеточном, популяцпоииом. На клеточном уровне надо различать пострадиационное восста­ новление структурных и функциональных нарушений.

10. А. Буевич и В. И. Корогодии [26] предлагают две возмож­ ные модели восстановления: клеточного, или внезапного, и по­ степенного. Пострадиационное восстановление дрожжей проис­ ходит постепенно, путем последовательного уменьшения степени пораженпя поврежденных особей. С увеличением в популяции почкующихся клеток уменьшается количество клеток, способных восстанавливаться. Известпо, что в пределах популяции одних и тех же видов микроорганизмов имеются клетки с разной спо­ собностью восстапавлпваться.

По данным М. Н. Мейселя с сотр. [27—31], в микробной по­ пуляции встречаются клетки: полноценные неповрежденные; слегка поврежденные, с быстро восстанавливающимися функ­ циями; сильно поврежденные, медленно восстанавливающиеся; необратимо поврежденные, по с восстанавливающимся обменом веществ; мертвые.

Клетки с разными структурой п функциями обладают разной чувствительностью к действию радиации. Наиболее чувстви­ тельной является функция размножения и роста микроорганиз­ мов. Для подавления процессов дыхания и брожения необходи­ мы высокие дозы радиации (более 1000 крад). Цптофнзпологпческие п биохимические исследования показали, что дрожжевые микроорганизмы, высеянные на полноценную питательную сре­ ду после облучения, имеют все признаки лучевого повреждения, которое выражается в задержке почкования и деления при про­ должающемся (хотя п замедленном) росте. Эти нарушения способствуют образованию гигантских клеток с большими ядра­ ми и изменениям в митохондриях.

В работах М. Н. Мейселя с сотр. [27—31] показаны не только нарушения в дрожжевых микроорганизмах под действием радиа­ ции, но и факторы, позволяющие предопределить радиочувстви­ тельность различных видов дрожжей п их способность восстанавливать радиационные повреждения. Так, способные к восстановлению клетки богаче фосфорными соединениями с макроэргическими связями и из них труднее выделить связанные 21