Использование электромагнитного поля низкой частоты в пищевой промышленности

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются вопросы использования электромагнитного поля (ЭМП) низкой частоты (НЧ) в производстве продовольственных материалов – сырье и готовые продукты. Оказалось, что обработка ЭМП НЧ улучшает товарные качества и безопасность различных видов продукции (пиво, огурцы, помидоры и т.д.), также их микробную обсеменность. Обсуждаются проблемы влияния ЭМП НЧ на биологические структуры различного происхождения.

ABSTRACT

The article discusses the use of EMF (electromagnetic field) of low frequency low frequency in the production of food products – raw materials and finished products. It turned out that the processing of EMF LF improves the commercial quality and safety of various types of products (beer, cucumbers, tomatoes, etc.), as well as their microbial contamination. The problems of the influence of EMF NP on biological structures of various origins are discussed.

Ключевые слова: электромагнитное поле (ЭМП), низкая частота (НЧ), пищевые продукты, качество, безопасность, плодо-овощное сырье.

Keywords: EMF, NP, food products, quality, safety, fruit and vegetable raw materials.

Введение. В настоящее время энергия электромагнитного поля низкой частоты (ЭМПНЧ) применяется для обработки растительного и животного сырья, использующихся в различных областях пищевой промышленности. Например, применение ЭМПНЧ при обработке пива хорошо влияет на его физико-химические свойства. Оказалось, что количество микроорганизмов в пиве уменьшается, из-за чего его биологическая стойкость возрастает на 4–6 суток, а коллоидная стойкость – на 8–10 суток. Из-за того, что ЭМПНЧ способноствует нарушению равновесия коллоидов при коагуляции частиц лиофильных коллоидов с разными зарядами, улучшается качество фильтрации пива. Также следует указать на положительное действие ЭМПНЧ обработки на вспенивание пива: пеностостойкость повысилась с 6,2% до 7,5% [1, c. 57].

Применение такой обработки диффузионных растворов различных сельскохозяйственных продуктов имело положительный эффект. Следовательно, интенсификация диффузионных процессов с применением ЭМПНЧ открывает новые перспективы для пищевой промышленности. Кроме этого, перспективным направлением пищевой промышленности является обработка сырья электроактивированной водой, обычно получаемой в двухкамерном электролизере, которая по-разному воздействуют на объекты [4, c. 19]. Цель настоящего исследования заключается в обзоре использования электромагнитного поля низкой частоты в пищевой промышленности.

Исследование стерилизующего эффекта такой воды на мойке плодо-овощного сырья (огурцы, помидоры и т.д) показало, что этот метод дает возможность достаточного снижения уровня микробной обсемененности поверхности этого сырья на 3–4 порядка, по сравнению с предельно допустимой численностью, добиться полного уличтожения микробов, а в некоторых случаях добиться полного бактерицидного эффекта [3, c. 22].

Применение электроактивированной воды (в форме анолита) в ходе переработки рыбы дает возможность добиться снижения микробной контаминации по сравнению с обычной мойкой водопроводной водой.

Обработанные электроактированной водой зерна зеленого горошка полностью освобождаются от дрожжей и плесени, а содержание микроорганизмов в первые 24 часа хранения снижены до 21–24 клеток. После 48 часов хранения образцы зерен зеленого горошка практически стерильны, что дает возможность продлить срок хранения до 96 часов. Следовательно, с помощью обработки растительного сырья такой водой удастся продлить сроки его хранения и достаточно улучшить микробиологические характеристики.

В настоящее время находит широкое применение ЭМПНЧ-нагрев пищевого продукта, и это достаточно сложная техническая задача не только с позиции техники генирирования ЭМПНЧ, но и с точки зрения особенностей строения и свойств продуктов, т.е. в процессе тепловой обработки пищевые продукты подвергаются глубоким изменениям, так же как и их диэлектрические свойства, что ведет к нагреву обрабатываемого продукта.

Можно считать доказанным, что при воздействии МПНЧ происходит частотно-зависимый характер изменения вязкости, электропроводности и pH экстракционних растворов семян подсолнечника и диффузионного сока сахарной свеклы. Обнаруженные закономерности изменения вязкости, электропроводности и pH растворов являются частотно-зависимыми и хорошо прогнозируются при помощи метода измерения разности фаз между током и напряжением, который является индикатором адсорбционно-десорбционных процессов, происходящих на электродах измерительной ячейки [2, c. 5].

Следует отметить, что наблюдаемые в экстракционных растворах уреазы изменения вязкости, электропроводности и pH, по сравнению с контролем, при воздействии амплитудно-модулированного магнитного поля (АМ МП) с различными модулирующими частотами существенно больше, чем изменение аналогичных величин в диффузионном соке и экстракционном растворе семян подсолнечника. Таким образом, вязкость этих растворов изменяется из-за наличия в них белков. Следовательно, изменение вязкости экстракционных растворов семян подсолнечника и диффузионного сока может быть объяснено изменением растворимости белков под влиянием АМ МП.

Обсуждение результатов. Обработка исследуемых биосистем МП КНЧ (магнитное поле крайне низкой частоты) приводит к существенному резонансному отклику биосистемы на оказанное воздействие, причем наблюдаются как резонансные максимумы, так и минимумы. Резонансные частоты зависят от сорта сахарной свеклы и семян подсолнечника и являются общими для сахарной свеклы и диффузионного сока, приготовленного из корнеплодов сахарной свеклы этого сорта, и для семян подсолнечника и экстракционных растворов. Воздействие на исследуемые биосистемы АМ МП и ЧМ МП (частотно-модулированного магнитного поля), частота которого лежит в низкочастотном диапазоне 30–300 кГц, а модулирующие частоты лежат в пределах диапазонов КНЧ и СНЧ, приводит к аналогичным результатам, что и обработка МП с частотами, лежащими в диапазонах КНЧ и СНЧ. Результаты воздействия АМ и ЧМ МП практически не зависят от изменения частоты несущей (изменение не более 15%) в диапазоне от 30 до 300 кГц. Результаты влияния АМ МП и ЧМ МП на изученные биосистемы зависят от параметров модуляции: глубины модуляции для АМ МП и от отклонения частоты для ЧМ МП. Изменение всхожести семян подсолнечника, чистоты диффузионного сока от изменения величины магнитной индукции при их обработке МП, АМ и ЧМ МП имеют одинаковый вид. Аналогично изменение всхожести семян, чистоты сока от изменения времени обработки имеют одинаковый вид. МП в зависимости от времени обработки влияет на микрофлору семян диффузионного сока и носит циклический затухающий характер. Обработка экстракционных растворов семян МП на частотах, соответствующих увеличению всхожести, приводит к увеличению вязкости экстракционных растворов по сравнению с контролем. Такая же зависимость наблюдается и для диффузионного сока. Качественное рассмотрение обработки МП на частотах, соответствующих увеличению чистоты раствора, приводит к увеличению вязкости раствора. Увеличение вязкости экстракционных растворов семян подсолнечника и диффузионного сока сахарной свеклы сопровождается увеличением электропроводности и уменьшением рН. Изменение вязкости, электропроводности и рН экстракционных растворов семян подсолнечника и диффузионного сока сахарной свеклы определяется главным образом действием МП на белки, находящиеся в этих растворах.

Интересным является изучение взаимодействия ЭМП с биологическими системами не только в целом, но и с их отдельными структурами, а именно с клетками, липидами, белками, ДНК и РНК, а также их водными растворами. В водной среде функционируют болшинство БАВ. Взаимодействие воды с мономерами определяет конфигурацию макромолекулы, а также и ее возможное поведение при воздействии определенных факторов, например ЭМП.

Важным является то, что ценность энергии миллиметрового диапазона высока и превышает для живых организмов значения для оптического или СНЧ (средне-низкой частоты) диапазонов [1, с. 67].

Строение различных живых организмов, начиная от микробов, кончая человеком, на функционирование которых ЭМП НЧ могут оказать влияние, совершенно различно. Тем не менее очевидно, что механизм реализации многообразия изменений, вызываемых ЭМП НЧ, не может быть общим.

С точки зрения биоинформации этот факт объясняется тем, что независимо от способа и механизма воздействия на систему ее сигнальные функции и отклик должны оставаться адекватными этим воздействиям [6, с. 116; 5, с. 148; 7, с. 17].

Выводы. Таким образом, биологические системы растительного, животного или микробиологического происхождения являются очень чувствительными к действию МП НЧ. Наиболее адекватно наблюдаемые магнитобиологические эффекты в растительных биосистемах обьясняются с помощью следующих гипотез: перераспределение температурных колебанний в макромолекулах параметрического резонанса, ионного циклотронного резонанса и диссипативного резонанса.

Из-за того, что микроорганизмы, как и все остальные живые системы, в ходе жизнедеятельности получают, обрабатывают и используют информацию об окружающей среде и обладают определенной чувствительностью к ЭМП НЧ, допустимо предположить наличие у них каналов коммуникации, называемых дистанционным взаимодействием. Возможно, что ведущая роль в дистанционном взаимодействии принадлежит именно слабым ЭМП НЧ. Локальные изменения общего электромагнитного фона необходимо рассматривать как экологический фактор, имеющий такое же значенне в жизнедеятельности бактерий, как и термодинимические параметры: температура, давление, а также влажность, солнечная радиация и т.д.

Воздействие слабого ЭМПНЧ на бактерии носит характер стресса, в результате которого резко уменьшается численность колоний, по прошествии определенного периода времени численность бактерий восстанавливается. Креме того, после резкого уменьшения численности наблюдается увеличение популяции микробов в 2–4 раза по сравнению с обычным уровнем. Под воздействием неблагоприятного фактора происходит уменьшение численности с последующей адаптацией к нему выживших особей, что обычно сопровождается активным размножением, в результате которого численность популяции превышает оптимальную, что вызывает уменьшение размножения.

В результате обобщения имеющихся в литературе работ показано, что ЭМП НЧ существенным образом может изменять скорость и характер роста микробов.

Список литературы:
1. Касьянов Г.И., Сязин И.Ф., Кочерга А.В. Инновационные технологии обработки сельскохозяйственного сырья. – Краснодар : Экоинвест, 2013.
2. Мухамадиев Б.Т. Влиянии магнитных полей на молекулу белка. – Бухара, 2020.
3. Помагинский В.В., Касьянов Г.И. Технология получения и применения плодоовощных консервов. – Краснодар : Экоинвест, 2009.
4. Применении электромагнитного поля низкой частоты в технологии пищевых производств / Г.И. Касьянов, Р.С. Решетова, В.Т. Христюк, И.А. Хрипко. – Краснодар, 2018.
5. Решетова Р.С., Барышев М.Г. Применение электромагнитного поля в свеклосахарном производстве. – Краснодар : КубГТУ, 2002. – 147 с.
6. Христюк В.Т., Бережная А.В. Обработка коньяков ЭМП // Известия вузов. Пищевая технология. – 2003. – № 4. – С. 114.
7. Шакун М.М., Христюк В.Т., Узун Л.Н. Влияние электромагнитного поля на микробиологические процессы при производстве виноматериалов // Изв. вузов. Пищевая технология. – Краснодар, 2005. – № 2–3. – С. 16–19.