ОБРАБОТКА ГРАНАТОВОГО СОКА УФ-С ИЗЛУЧЕНИЕМ: МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

АННОТАЦИЯ

В статье анализируется влияние УФ-С излучения на микробиологическую стабильность и качественные параметры гранатового сока. Показано, что ультрафиолетовое облучение эффективно снижает численность бактерий, дрожжей и плесневых грибов, обеспечивая выраженный антимикробный эффект без термического воздействия. Одновременно обработка способствует сохранению ключевых биоактивных компонентов — антоцианов, эллаговой кислоты и пуникалагина, которые определяют антиоксидантную и функциональную ценность продукта.

Кроме того, рассматриваются особенности взаимодействия УФ-С света с соком, включая влияние оптических свойств на глубину проникновения излучения и равномерность инактивации. Освещены основные фотохимические механизмы повреждения ДНК микроорганизмов, а также возможные изменения цветовых и спектральных характеристик сока при обработке, что позволяет оценить баланс между микробиологической безопасностью и сохранением качества.

ABSTRACT

The study examines the impact of UV-C irradiation on the microbiological stability and quality parameters of pomegranate juice. It is demonstrated that ultraviolet treatment effectively reduces the levels of bacteria, yeasts, and molds, providing a pronounced antimicrobial effect without thermal exposure. At the same time, UV-C processing helps preserve key bioactive compounds—anthocyanins, ellagic acid, and punicalagin—which contribute to the antioxidant and functional value of the juice.

The analysis also considers the interaction between UV-C light and the juice matrix, including the influence of optical properties on penetration depth and the uniformity of microbial inactivation. The main photochemical mechanisms of DNA damage in microorganisms are described, along with potential changes in the color and spectral characteristics of the juice during treatment. This allows for an informed evaluation of the balance between microbiological safety and the preservation of quality attributes.

Ключевые слова: гранатовый сок, УФ-С обработка, микробная инактивация, антоцианы, качество.

Keywords: pomegranate juice, UV-C treatment, microbial inactivation, anthocyanins, quality.

Введение. Гранатовый сок является продуктом с высокой биологической ценностью и богатым содержанием фенольных соединений, включая антоцианы, эллаговую кислоту и пуникалагин. Благодаря этим компонентам сок обладает выраженными антиоксидантными, противовоспалительными и функциональными свойствами, что делает его востребованным в пищевой и оздоровительной промышленности. Однако природная кислотность, высокая концентрация сахаров и наличие растворимых твёрдых веществ создают благоприятные условия для развития дрожжей и плесневых грибов, что существенно ограничивает срок хранения продукта и требует применения эффективных методов микробиологической стабилизации. Традиционная термическая пастеризация обеспечивает надёжную инактивацию микроорганизмов, но сопровождается разрушением термочувствительных антоцианов, потерей яркой окраски и снижением общей антиоксидантной активности сока. В связи с этим возрастает интерес к нетермическим технологиям обработки, таким как УФ-С излучение, позволяющим обеспечить микробиологическую безопасность при сохранении природных питательных и функциональных свойств продукта [1].

Химический состав гранатового сока включает широкий спектр биоактивных соединений, среди которых антоцианы (дельфинидин-3,5-диглюкозид, цианидин-3-глюкозид), эллаговая кислота, галлотанины, пуникалагин и витамины группы С. Эти компоненты формируют выраженный антиоксидантный, противовоспалительный и кардиопротективный потенциал сока, определяя его высокую биологическую ценность. Однако многие из этих веществ характеризуются повышенной термочувствительностью и легко подвергаются деградации при пастеризации, что приводит к снижению питательной и функциональной ценности продукта. В отличие от тепловой обработки, УФ-С воздействие не разрушает ароматическое ядро полифенолов и обеспечивает сохранение 92–95 % биологически активных соединений, что подчёркивает преимущество нетермических технологий для обработки соков.

Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 254 нм воздействует на микроорганизмы через поглощение фотонов их нуклеиновыми кислотами. Энергия излучения вызывает разрыв водородных связей между тиминовыми основаниями и формирование димеров тимина, что делает невозможным нормальное считывание генетического кода. В результате нарушаются процессы репликации и транскрипции, приводя к гибели клеток [3]. Дополнительно УФ-С излучение вызывает окислительные повреждения клеточных белков и ферментов, нарушает проницаемость цитоплазматической мембраны и приводит к потере метаболической активности микроорганизмов. Совокупность этих фотохимических эффектов обеспечивает более полное и необратимое подавление жизнеспособности микробных клеток, что делает УФ-С обработку высокоэффективным методом нетермической инактивации.

Поглощение ультрафиолетового света в жидкой среде описывается зависимостью:

A = – log₁₀(T) = – log₁₀(It/I₀)                                                  (1)

где T — коэффициент пропускания света. Поскольку пропускание зависит от толщины слоя:

T = exp(–αt)                                                                (3)

то интенсивность проходящего света определяется:

It = I₀ exp(–αt)                                                            (4).

Эти зависимости важны, поскольку гранатовый сок имеет плотную пигментированную структуру, что снижает глубину проникновения света. Коэффициент поглощения можно выразить:

α = – (1/t) ln(T)                                                           (5).

Микробиологическая инактивация под влиянием УФ-С облучения описывается экспоненциальным законом:

N = N₀e⁻ᵏᴰ                                                             (8),

где увеличение дозы D приводит к уменьшению количества микроорганизмов.

Заключение. Исследования показывают, что обработка гранатового сока дозой 10–20 мДж/см² снижает уровень дрожжей и плесени на 3–4 log CFU/mL, при этом цветовые параметры (L*, a*, b*) остаются стабильными [9]. Такой диапазон доз считается эффективным для инактивации грибковой микрофлоры, поскольку УФ-С излучение вызывает фотохимическое повреждение клеточных структур, не затрагивая при этом чувствительные пигменты и фенольные соединения. При повышении дозы до 30–40 мДж/см² достигается инактивация бактерий (E. coli, Salmonella spp., Listeria monocytogenes), характерных для фруктовых соков [10]. Более высокие дозы обеспечивают глубокое разрушение ДНК бактериальных клеток, что приводит к их полной потере жизнеспособности и значительно повышает микробиологическую безопасность продукта без существенного влияния на органолептические свойства.

Антоцианы, являющиеся основными пигментами граната и определяющие его характерный рубиновый цвет, отличаются высокой чувствительностью к термическому разрушению. При пастеризации их структура легко подвергается деградации, что приводит к ухудшению окраски и снижению антиоксидантной активности сока. В отличие от этого, под воздействием УФ-С излучения антоцианы сохраняют структурную целостность благодаря фотостабильности своего ароматического ядра, что существенно уменьшает степень их разрушения. Потери антоцианов после УФ-обработки обычно не превышают 3–7 %, тогда как при традиционной пастеризации они могут достигать 30–50 %, что подчёркивает преимущество нетермической технологии для сохранения биоактивных компонентов.Эллаговая кислота и пуникалагин, определяющие антиоксидантный потенциал сока, сохраняются на уровне 95–98 %, что подтверждает мягкий характер УФ-воздействия .

С точки зрения органолептических характеристик УФ-С обработка не вызывает заметного изменения вкуса, аромата и консистенции. Исследования показывают, что снижение ферментативного окисления способствует стабилизации цвета за счёт подавления активности полифенолоксидазы [12].

Хранение УФ-обработанного сока при температуре +4 °С увеличивает срок годности с 7 до 21 суток. Это связано с подавлением роста дрожжевых клеток, которые являются основными агентах порчи природных соков. Более длительное хранение возможно при использовании комбинированных методов, включая охлаждение и вакуумное розливание [12].

Новые исследования демонстрируют, что оптимальные дозы УФ-С для гранатового сока лежат в диапазоне 15–30 мДж/см². При превышении 50 мДж/см² может наблюдаться снижение яркости цвета и частичная деградация антоцианов. Поэтому контроль дозы является ключевым фактором технологического процесса [10].

Таким образом, УФ-С обработка представляет собой эффективный и щадящий метод повышения микробиологической безопасности гранатового сока. Воздействие в диапазоне 200–280 нм обеспечивает выраженное снижение численности бактерий, дрожжей и плесневых грибов при минимальном нарушении природных биоактивных соединений. Сохранение антоцианов, эллаговой кислоты и пуникалагина свидетельствует о том, что технология позволяет поддерживать антиоксидантные и функциональные свойства продукта без применения тепловых процессов. Кроме того, УФ-С обработка не вызывает существенных изменений цвета и вкуса, что делает её привлекательной альтернативой традиционной пастеризации. В совокупности эти особенности подтверждают потенциал УФ-С как перспективного нетермического подхода, обеспечивающего оптимальный баланс между безопасностью, стабильностью и качеством гранатового сока.

Список литературы:

1. Сафаров Ж.Э., Султанова Ш.А., Пулатов М.М. Исследование ультрафиолетового излучения на поглощение овощей и фруктов. Универсум: Технические науки, 2023.
2. Безлепкин А.И., Переводчиков В.И., Шлифер Э.Д. Установки для обеззараживания жидких и твердых объектов комбинированным УФ-СВЧ воздействием. Москва, 2001.
3. Вассерман А.Л. Проектирование и эксплуатация ультрафиолетовых бактерицидных установок. Москва, 2009.
4. Джарулаев Д.С. Технологии переработки плодово-ягодного сырья с использованием СВЧ-поля. Краснодар, 2005.
5. Cabral A. UV-treatment of dehydrated plant materials. Universidad Nacional de Cuyo, 2019.
6. Chaves N., Wang I. Botrytis control in berries. Agronomía Costarricense, 2020.
7. Alshuiael S.M., Al-Ghouti M.A. FTIR analysis in food systems. PLoS ONE, 2020.
8. Rabodonirina S. et al. PAH-degrading bacteria. J. Environ. Management, 2019.
9. Pala Ç.U., Tokatlı F. UV-C treatment of pomegranate juice. LWT – Food Sci. Tech., 2019.
10. Gökkaya E., Yıldız H. UV-C influence on pomegranate juice. J Food Biochem., 2021.
11. Sadeghi E., Barzegar M. UV-C impact on phenolics. Food Chemistry, 2020.
12. Bhullar M.S., Oberoi D.P.S. Stability of UV-treated pomegranate juice. J Food Process Eng., 2022.