ИССЛЕДОВАНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПОГЛОЩЕНИЕ ОВОЩЕЙ И ФРУКТОВ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена возможность использования ультрафиолетового излучения для продления срока хранения фруктов. Ультрафиолетовый излучение – это технология, которая очень эффективна против различных микроорганизмов и способна уничтожать грибки и бактерии. Ультрафиолетовый свет, воздействующий на объект, вызывает поглощение или поглощение света. Поглощение – это форма связи между светом и молекулами. Поглощение происходит, когда свет сталкивается непосредственно с молекулами материала, так что молекула электроны поглощают энергию. Количество света, выходящего из материала, меньше, чем когда он входит в материал. Поглощение, которое можно назвать количеством света, поглощаемого материалом.

ABSTRACT

The article considers the possibility of using ultraviolet radiation to extend the shelf life of fruits. Ultraviolet radiation is a technology that is very effective against various microorganisms and is able to destroy fungi and bacteria. Ultraviolet light impacting an object causes the light to be absorbed or absorbed. Absorption is a form of communication between light and molecules. Absorption occurs when light collides directly with the molecules of the material, so that the molecule's electrons absorb energy. The amount of light leaving the material is less than when it enters the material. Absorption, which can be called the amount of light absorbed by a material.

Ключевые слова: ультрафиолет, излучения, поглощения, фруктов, качества, хранения.

Keywords: ultraviolet, radiation, absorption, fruit, quality, storage.

Различные методы консервирования пищевых продуктов направлены на увеличение срока полезного использования продуктов во время хранения, применяя методы, которые позволяют предотвратить микробиологические изменения при сохранении качества. Эффективность этих методов зависит в основном от соблюдения гигиены при его производстве, целью которой является снижение микробной нагрузки и предотвращение ее развития. С этой целью многие продукты подвергаются термической обработке, при которой часто изменяются как органолептические характеристики (текстура, вкус и цвет), так и питательные свойства (в основном потеря витаминов) пищи. Из-за этих неблагоприятных последствий обработки при высоких температурах разрабатываются процессы нетермической консервации, также называемые мягкими технологиями. Они не очень агрессивны и имеют то преимущество, что предлагают продукты, которые аналогичны свежим и, следовательно, соответствуют текущим требованиям рынка, но не теряют своих гарантий безопасности [1-2].

В течение нескольких лет изучалось воздействие света на бактерии и другие организмы, которое началось с представления о повреждении клеток, вызванном падением солнечной радиации на живые организмы. В дальнейшем было изучено влияние монохроматических излучений ультрафиолетового спектра (УФ). Этот метод используется для дезинфекции воздуха, воды и поверхностей материалов с возможным биологическим загрязнением (вирусы, бактерии, споры, плесень, дрожжи) [3].

УФ-С излучение представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны в диапазоне 100-280 нм. УФ-С излучение – это технология, которая очень эффективна против различных микроорганизмов и способна уничтожать грибки и бактерии. Ультрафиолетовое излучение также можно использовать в качестве послеуборочной обработки, чтобы уменьшить респираторную дозу и повреждение, замедлить старение и созревание фруктов и овощей. УФ-С излучение семян, фруктов и овощей вызывает стресс и активирует растительные ткани, активируя защитные механизмы, такие как накопление противомикробных соединений, снижение ферментов, вызывающих деградацию клеточной стенки и повышают активность защитных ферментов [4-7].

Ультрафиолетовый свет с длиной волны 254 нм является безопасным для пищевых продуктов и окружающей среды методом, а также эффективным методом дезинфекции поверхностей и воды. Свет с длиной волны в диапазоне 250-260 нм можно использовать в качестве технологии, способной убивать такие микроорганизмы, как бактерии, грибки, дрожжи, вирусы, простейшие и др [7-8].

Ультрафиолетовый свет, воздействующий на объект, вызывает поглощение или поглощение света. Поглощение – это форма связи между светом и молекулами. Поглощение происходит, когда свет сталкивается непосредственно с молекулами материала, так что молекула электроны поглощают энергию. Количество света, выходящего из материала, меньше, чем когда он входит в материал. Поглощение, которое можно назвать количеством света, поглощаемого материалом. Уравнение поглощения можно записать по следующей формуле:

                                          (1)

Приведенное выше уравнение также можно записать:

                                                         (2)

Поскольку T – коэффициент пропускания, уравнение которого можно записать:

𝑇=exp(-𝛼𝑡)                                                               (3)

Таким образом, подставив уравнение (3) в уравнение (1), мы получим величину интенсивности света после прохождения через материал:

𝐼_t =𝐼₀ exp(-𝛼𝑡)                                                           (4)

Уравнение (4) можно также свести к уравнению, которое указывает коэффициент поглощения материала, связанный с коэффициентом пропускания:

                                                    (5)

Тогда, если уравнение (3) подставить в уравнение (2), будет получена зависимость между коэффициентом поглощения и толщиной материала:

                                                       (6)

где, A-абсорбция; T-коэффициент пропускания; 𝐼_𝑡-интенсивность исходящего света (Вт/м²); 𝐼₀-интенсивность входящего света (Вт/м²); 𝛼-коэффициент поглощения (см^-1); t-толщина материала (см).

Ультрафиолетовый свет, воздействующий на микроорганизмы, заставляет ДНК микроорганизма поглощать энергию ультрафиолетового света. Затем поглощение этой энергии вызывает разрыв водородных связей в азотистых основаниях. Это заставляет химическую модификацию нуклеопротеина и соседних молекул тимина связываться ковалентно. Существование этого процесса вызывает неправильное прочтение генетического кода в процессе синтеза белка, что приводит к мутациям и нарушению или ослаблению жизненных функций организма.

Количество инактивированных микроорганизмов зависит в основном от дозы, способной компенсировать более короткое время воздействия более высоким уровнем облучения.

Большинству бактерий обычно требуются дозы 10 000 мкВт/см² при 254 нм для их полной инактивации (99,99%). Несмотря на то, что технология применима многим продуктам питания, необходимо учитывать состав каждого продукта, поскольку в зависимости от матрицы продукта требуются разные дозы УФ-С излучения.

Излучаемое излучение измеряется в ваттах (Вт), а интенсивность излучения – в Вт/м². Для эффективной дезинфекции важно знать дозу облучения, необходимую для снижения нагрузки микроорганизмом, которая представляет собой произведение интенсивности излучения I в измеряется Вт/м², выраженной в виде энергии на единицу площади, и времени пребывания или контакта с УФ-светом (t) в секундах. Доза (D) измеряется в Дж/м² (1 Джоуль = 1 Вт секунда):

D=I t.                                                               (7)

Устойчивость организмов к ультрафиолетовому излучению различна. Окружающая среда, в которой они находятся, также влияет на дозу, необходимую для их разрушения.

Взаимосвязь между дозой и разрушением микроорганизма при обработке УФ-светом можно увидеть следующим образом:

N = N 0 𝑒^-kD                                                         (8)

где, N₀ - исходное количество микроорганизмов; N-количество микроорганизмов после обработки; K-константа скорости инактивации; D-доза.

Согласно приведенному выше соотношению, если применяемую дозу удвоить, уничтожение микроорганизмов увеличится в 10 раз. Следовательно, при удвоении дозы, необходимой для уничтожения 90%, будет уменьшено 99% микроорганизмов. Если дозу увеличить втрое, снижение составит 99,9% и так далее.

Список литературы:

1. Безлепкин А.И., Переводчиков В.И., Шлифер Э.Д. Разработки установки для обеззараживания жидких и твердофазных объектов комбинированным воздействием СВЧ- и УФ-излучений и озона. «Высоковольтная и преобразовательная техника». М., Изд-во ВЭИ. 2001. С. 137–143.
2. Вассерман А.Л. Проектирование и эксплуатация ультрафиолетовых бактерицидных установок / Под ред. Ю.Б. Поповского. М., 2009, 56 с.
3. Джарулаев Д.С. Научно-технические принципы создания интенсивных технологий переработки плодово-ягодного сырья с использованием электромагнитного поля сверхвысокой частоты: автореферат дис. ... доктора технических наук: 05.18.01. Краснодар, 2005. 49 с.
4. Андреа Кабрал. Влияние ультрафиолетового излучения на качество обезвоженных овощей. Национальный университет Куйо, факультет сельскохозяйственных наук. 2019, -71 р.
5. Чавес Н., Ван И. Борьба с серой гнилью (Botrytis cinerea) клубники. Агрономия Коста-Рики, 2020. том 28: С.73-85.
6. Alshuiael S.M., Al-Ghouti M.A. Multivariate analysis for FTIR in understanding treatment of used cooking oil using activated carbon prepared from olive stone. PLoS ONE. 2020. 15 (5), e0232997.
7. Rabodonirina S., Rasolomampianina R., Krier F., Drider D., Merhaby D., Net S., Ouddane B., Degradation of fluorene and phenanthrene in PAHs-contaminated soil using Pseudomonas and Bacillus strains isolated from oil spill sites. J. Environ. Manage. 2019. 232, 11-7.
8. Lu C., Hong Y., Liu J., Gao Y., Ma Z., Yang B., Waigi M.G. A PAH-degrading bacterial community enriched with contaminated agricultural soil and its utility for microbial bioremediation. Environ. Pollut. 251, 2019. 773–782.