Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Отклик бактериальных культур на низкоинтенсивное электромагнитное поле крайне высоких частот. Монография
.pdf
51
объектам воздействия и, предположительно, нейтральным по отношению к химическому составу и физико-химическим свойствам биообъекта, содержащего МКО. Исходя из всего вышеперечисленного, представляется перспективным использование такого метода воздействия
на пищевые продукты, в частности молоко, с целью снижения числа
контаминирующих микроорганизмов.
Также следует отметить, что воздействие электромагнитными
полями крайне высоких частот требует затрат намного меньшего количества энергии, чем традиционно используемые термические методы
стерилизации. Однако использование КВЧ-технологии будет оправдано не только при условии эффективного воздействия ЭМО на микроорганизмы молока и снижение микробной контаминации, но и, как минимум, при отсутствии отрицательного влияния ЭМП КВЧ на биохимические показатели самого молока, в частности на его нативный протеиновый состав.
Объектом соответствующего исследования влияния ЭМП КВЧ
на микробиоту молока и его биохимические показатели стало пастеризованное молоко и сырое молоко нативное, непастеризованное, сборное, которое было произведено Агрохолдингом «КВ». Обработку молока ЭМП КВЧ проводили с использованием пяти частот: 58,00; 59,00;
59,08; 59,85; 60,50 ГГц.
Таблица 2.11
Кинетика роста микроорганизмов в молоке (КОЕ/мл),
подвергнутом электромагнитной обработке на различных
частотах
Частота, ГГц
0 ч
24 ч
48 ч
72 ч
96 ч
Контроль
40
170
730
1400
Сплошной рост
58,00
10
120
400
970
Сплошной рост
59,00
0 0 60
290
Сплошной рост
59,08
10
60
270
650
Сплошной рост
59,85
30
120
450
1040
Сплошной рост
60,50
0 0 20
130
850
Общую микробную обсемененность контролировали через показатель КОЕ, который представляет из себя общее количество жизнеспособных микроорганизмов, способных давать потомство при росте на
питательной среде (высевы проводились на среду МПА из разведений 106). Исследования проводили в динамике, пробы отбирали после
52
обработки ЭМП через 0; 24; 48; 72 и 96 ч соответственно. В качестве
контроля использовалось молоко, которое не подвергалось обработке.
Результаты представлены ниже в табл. 2.11. Для наглядности те же данные приведены в виде графика (рис. 2.10).
Рис. 2.10. Кинетика роста микроорганизмов молока в образцах,
подвергнутых электромагнитной обработке на различных частотах
Как видно из табл. 2.11 и рис. 2.10, во всех образцах наблюдается
непрерывный рост, однако его скорость различна. Контрольный вариант отличается наибольшей скоростью. Но к 4 суткам как в контрольном, так и в опытных образцах, за исключением образца, обработанного
на частоте 60,50 ГГц, наблюдается сплошной рост.
Разница в наклонах кривых показывает, насколько ЭМО снижает
скорость развития микробиоты молока. Также из данных таблицы и
графика видно, что частоты 59,00 и 60,50 ГГц обладают наибольшей
эффективностью по снижению количества контаминирующих микроорганизмов в молоке.
Следующим этапом стала попытка определения микробной составляющей контаминирующей микрофлоры. При этом практически во
всех исследуемых образцах были обнаружены сходные по параметрам
описания колонии (табл. 2.12).
Были проведены исследования изменения микробиоты с течением времени. Хранение проводилось при низких температурах
(4–6 °С), что соответствует техническим условиям хранения молока.
Ниже на рис. 2.11 представлены фотографии микроскопических
препаратов, характеризующих морфологию микробиоты, а также ее изменения в динамике.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 24 48 72 96
общая микробная
обсемененность, КОЕ/мл
час
контроль
58.00 ГГц
59.00 ГГц
59.08 ГГц
59.85 ГГц
60.50 ГГц
СПЛОШНОЙ РОСТ
53
Таблица 2.12
Описание колонии МКО
№
п/п
Параметр
Описание
№
п/п
Параметр
Описание
1
Размер
d = 1–2 мм
5
Оптич.
свойства
Непрозрачная в центре,
прозрачная по краям
2
Форма
Округлая
6
Профиль
Выпуклый
3
Цвет
Бежевый
7
Консис-
тенция
Маслянистая
4
Поверхность
Гладкая
8
Структура
Однородная
Как видно из табл. 2.11, количество микроорганизмов возрастает
в процессе хранения, а микроскопирование выделенных
микроорганизмов (рис. 2.11) показывает, что это было связано
в основном с накоплением молочнокислых бактерий.
а б
в г
Рис. 2.11. Морфо-визуальные характеристики выделенных
микроорганизмов: а – 0 ч, б – 24 ч, в – 48 ч, г – 72 ч
Одним из важнейших санитарных показателей является наличие
бактерий группы кишечной палочки (БГКП). Поэтому следующий этап
54
работы был связан с определением БГКП. Первым этапом в этом определении является посев на среду Кесслера (из разведений 104). О наличии БГКП судят по наличию пузырька в колпачке и изменению окраски
(табл. 2.13).
Из результатов проведенного исследования видно, что БГКП исходно содержались в контрольном образце. В обработанных же образцах наличие БГКП не было зафиксировано в течение 2-х суток, но через 3-е суток эти бактерии появились в образце, обработанном на частоте 59,00 ГГц. Однако этот результат вызывает сомнения, так как
БГКП, согласно известным данным, активно размножаются в течение
1-х суток культивирования. Следовательно, их появление через трое суток после начала культивирования, возможно, связано с методическими
неточностями реализации этого эксперимента.
Таблица 2.13
Результаты исследования наличия БГКП в обработанных КВЧ
образцах на среде Кесслера
Частота ЭМО, ГГц
наличие пузырька и изменение цвета
0 ч
24 ч
48 ч
72 ч
контроль
+ + + + 59,00
_ _ _
+
60,50
_ _ _
_
Согласно процедурам, описанным в ГОСТ 9225–84 [11], следующим этапом идентификации БГКП является посев на среду Эндо. Учитывая, что количественные результаты на среде Кесслера были получены только для контрольного образца, они и были подвержены пересеву на среду Эндо. После инкубации на этой среде были зафиксированы колонии розового цвета, которые являются характерными для
БГКП. Дополнительным доказательством их наличия явилась подвижность палочек при микроскопировании образца, взятого с колонии, выросшей на среде Эндо. Следовательно, исходное молоко было загрязнено БГКП и, соответственно, обработка частотами 59,00 и 60,50 ГГц
способствовала обеспложиванию молока в отношении БГКП.
Одной из причин снижения пищевой ценности является развитие
микрофлоры. Поэтому на следующем этапе были проведены исследования по изучению биохимического состава молока в процессе хранения. В табл. 2.14 представлены данные по содержанию белка в молоке,
а также по изменению его содержания через сутки хранения.
55
Из табл. 2.14 видно, что во всех исследованных вариантах обнаруживается незначительное снижение содержания белка после 1-х суток
хранения. Но если учесть, что исходное содержание белка в образцах оказалось различным (~ 6 %), то наблюдаемые изменения того же масштаба
у обработанных образцов можно считать обусловленными ошибкой эксперимента, откуда следует, что обработка ЭМП КВЧ не оказывает существенного влияния на количественное содержание белка в молоке.
Таблица 2.14
Сохранение массовой доли белка в молоке ( %) после ЭМО
Частота ЭМО, ГГц
Время измерения после ЭМО, ч
0
24
контроль
3,56
3,53
59,00
3,78
3,62
60,50
3,68
3,61
Следующим этапом работы было сравнение с контролем одних и
тех же характеристик образца пастеризованного молока и образца, обработанного на частоте 60,50 ГГц.
Исследуемое молоко было пропастеризовано при t = 75 °С в течение 5 мин. В следующей таблице представлены данные по общей обсемененности исследуемых образцов, а также динамика роста микробиоты молока в процессе хранения. Высевы также производились на
среду МПА из разведений 106.
Таблица 2.15
Кинетика роста микроорганизмов в молоке(КОЕ/мл),
обработанном различными способами
Способ обработки
0 ч
24 ч
48 ч
72 ч
96 ч
Контроль
30
90
700
1370
Сплошной рост
Пастеризация
0 0 120
310
1200
ЭМО (60,50 ГГц)
0 0 0
90
850
Как видно из таб. 2.15 и рис. 2.12, во всех образцах наблюдается
непрерывный рост МКО, однако его скорость различна. Контрольный вариант отличается наибольшей скоростью и к 4 суткам в контрольном образце наблюдается сплошной рост. В образце пастеризованного молока
положительная динамика наблюдается со 2-х суток хранения, а в обработанном – только с 3-х. Из наблюдаемого различия в наклоне кривых
56
следует, что ЭМО подавляет скорость развития микроорганизмов в молоке. Результаты высева на среду Кесслера из разведений 104 для определения наличия БГКП также представлены в табл. 2.16. Из результатов
проведенного исследования видно, что БГКП исходно содержались в кон-
трольном образце. В обработанных образцах наличие пузырька и измене-
ние цвета не зарегистрированы. Далее в табл. 2.17 представлены данные
по содержанию массовой доли белка в образцах.
Из данных табл. 2.17 видно, что массовая доля белка в контрольном образце и образце, обработанном на частоте 60,50 ГГц, практически
не отличаются. В случае пастеризованного образца наблюдается незначительное снижение данного показателя сразу после обработки.
Рис. 2.12. Кинетика роста микроорганизмов в молоке, обработанном
различными способами
Таблица 2.16
Стабильность результатов анализа наличия БГКП в среде
Кесслера в молоке, обработанном различными способами
Способ обработки
Наличие пузырька и изменение цвета
0 ч
24 ч
контроль + +
пастериз.
_
_
60,50 ГГц
_
_
Следует отметить, что в ходе исследований также контролировалась и кислотность молока. Рис. 2.13 наглядно демонстрирует очевидное
нарастание кислотности в контрольном образце, что свидетельствует о
развитии молочнокислых бактерий. В обработанном ЭМП и пастеризованном образцах нарастание кислотности происходит гораздо медленнее,
но уже к 3-м суткам достигает 38 Т.
0
500
1000
1500
2000
0 24 48 72 96
общая микробная
обсемененность, КОЕ/мл
час
контроль
пастериз.
60.50 ГГц
сплошной рост
57
Таблица 2.17
Содержание массовой доли белка (%) после различных видов
обработки
Способ обработки
Время измерения после обработки, ч
0
24
контроль
3,58
3,53
пастериз.
3,46
3,34
60,50 ГГц
3,55
3,53
Рис. 2.13. Кислотность молока после обработки, Т
На следующем этапе было проведено сравнение биохимических
показателей молока из различных источников (ООО «Эдельвейс» и
молока сборного), в частности исследование изменения нативного
протеинового состава. В табл. 2.18, 2.19 и 2.20 представлены данные
по содержанию массовой доли белка, лактозы и витамина С в образцах, взятых из разных источников.
Несмотря на различный биохимический состав образцов, данные
табл. 2.18, 2.19 и 2.20 подтверждают неинвазивность воздействия ЭМП
КВЧ на объекты исследования.
Представлялось интересным исследовать изменения и в протеиновом составе белковых фракций молока, подвергшихся действию
ЭМП и тепловой обработке, по сравнению с контролем. Исследование
проводилось методом электрофореза в полиакриламидном геле
(рис. 2.14).
0
10
20
30
40
50
60
70
0 24 48 72
кислотность,
Т
час
контроль
пастериз.
60.50 ГГц
58
Таблица 2.18
Массовая доля белка в обработанном молоке различного
происхождения, %
Способ обработки
ООО «Эдельвейс»
сборное
контроль
3,37
2,78
60,50 ГГц
3,31
2,75
пастеризация
3,26
2,69
Таблица 2.19
Массовая доля лактозы в обработанном молоке различного
происхождения, %
Способ обработки
ООО «Эдельвейс»
сборное
контроль
5,20
5,00
60,50 ГГц
5,20
5,00
пастеризация
5,20
5,00
Таблица 2.20
Массовая доля витамина С в обработанном молоке различного
происхождения, %
Способ обработки
ООО «Эдельвейс»
сборное
контроль
1,07
1,16
60,50 ГГц
1,07
1,16
пастеризация
0,99
0,95
Рис. 2.14. Белковые фракции молока (электрофорез денатурированного
белка); а, б, в – эксперимент, 1, 2, 3 – реперные точки: 1 – бычий
альбумин; 2 – яичный альбумин; 3 – лизоцим
59
Таблица 2.21
Относительная электрофоретическая активность (Rf) белковых
фракций обработанного молока
контроль
60,50 ГГц
пастеризация
0,23
0,23
0,23
0,47
0,47
0,47
0,72
0,72
0,72
В соответствии с полученными из рис. 2.14 данными Rf (табл. 2.21)
были рассчитаны молекулярные массы полос и пятен (табл. 2.22).
Таблица 2.22
Молекулярная масса (кДа) белковых фракций обработанного
молока
контроль
60,50 ГГц
пастеризация
64
64
64
29
29
29
15
15
15
Согласно литературным источникам (табл. 2.23) и данным
табл. 2.22, во всех трех исследуемых образцах были обнаружены: альбумин сыворотки крови; казеины; α-лактоальбумин.
Таблица 2.23
Молекулярные массы белковых фракций молока по литературным
данным [2]
Белок:
Молекулярная масса, кДа
альбумин сыворотки крови
66
казеины
22–28
Β-лактоглобулин
18
Α-лактоальбумин
14
По интенсивности окраски пятен можно судить о количественном
содержании этих фракций в молоке. Из рис. 2.14 видно, что интенсивность окраски пятен обработанного, пастеризованного и контрольного
образцов не отличаются и, следовательно, содержание альбуминовой, казеиновой и α-лактоальбуминовой фракций практически одинаково.
60
Следующим этапом работы было определение белковых полос
молока с помощью электрофореза белка в нативных условиях
(рис. 2.15).
Рис. 2.15. Нативные белковые полосы обработанного молока:
1 – контроль; 2 – 60,50 ГГц; 3 – пастеризованное
В результате проведенного электрофореза (рис. 2.15) были получены полосы и рассчитаны R
f
этих полос (табл. 2.24).
Таблица 2.24
Относительная электрофоретическая активность (Rf) белковых
фракций молока
контроль
60,50 ГГц
пастеризация
0,198
0,198
0,495
0,528
0,528
0,746
0,759
0,759
0,790
Применение электрофореза нативного белка позволило выявить,
что при обработке ЭМП КВЧ на частоте 60,50 ГГц не происходит изменения свойств фракций белков молока по отношению к контролю, так как
Rf этих полос одинаковы (табл. 2.24). Этот метод также позволил обнаружить в пастеризованном образце изменение свойств белковых фракций
молока, что практически неизбежно при их тепловой обработке.
Таким образом, проведенное исследование влияния ЭМП КВЧ
на микробную контаминацию молока показало, что обработка молока
ЭМП на частоте 60,50 ГГц приводит к значительному снижению количества жизнеспособных клеток МКО и резкому замедлению физиологической активности выживших микроорганизмов, а также способствует его обеспложиванию в отношении БГКП.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]