vuzbiochemiИзвестия вузов. Прикладная химия и биотехнологияProceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology2227-29252500-1558ИРНИТУ10.21285/2227-2925-2020-10-4-666-677vuzbiochemi-481Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯPHYSICOCHEMICAL BIOLOGYИзучение изменений физико-химических и микробиологических показателей полуфабриката из картофеля после электронной стерилизацииStudy of physicochemical changes and microbiological parameters of semi-finished potato products after electron-beam sterilizationДрильА. А.DrilA. A.

Дриль Анастасия Александровна - старший преподаватель кафедры технологии и организации пищевых производств.

630073, Новосибирск, пр-т К. Маркса, 20

Anastasiia A. Dril - Senior Lecturer, Technology and Organization of Food Industries Department,

20, K. Marks Ave., Novosibirsk, 630073

drilnaska@gmail.comСапожниковА. Н.SapozhnikovA. N.

Сапожников Александр Николаевич - кандидат технических наук, доцент кафедры технологии и организации пищевых производств.

630073, Новосибирск, пр-т К. Маркса, 20

Aleksandr N. Sapozhnikov - Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Technology and Organization of Food Industries Department.

20, K. Marks Ave., Novosibirsk, 630073

alexnsk@ya.ruНовосибирский государственный технический университетРоссияNovosibirsk State Technical UniversityRussian Federation202008012021104666677Copyright © Дриль А.А., Сапожников А.Н., 20212021Дриль А.А., Сапожников А.Н.Dril A.A., Sapozhnikov A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vuzbiochemi.elpub.ru/jour/article/view/481

Одним из методов электронной стерилизации плодоовощных культур и сельскохозяйственной продукции является ионизирующее излучение, которое также называется бета-излучение. Оно способствует сохранению качества и безопасности многих видов сельскохозяйственных культур после их уборки и может быть использовано для обработки производимых из него полуфабрикатов. Целью работы явилось исследование влияния различных доз ионизирующего излучения (1, 3, 6 и 9 кГр) на вакуумированный очищенный и нарезанный картофель сорта Бел-лароза, обработанный аскорбиновой кислотой в концентрации 3, 6 и 9% с целью сохранения в нем после обработки нативного содержания витамина C и исходных структурно-механических свойств. Используемые для вакуумирования ПЭТ-пакеты не выделяют опасных и вредных примесей в агрессивной среде (9%-ом растворе аскорбиновой кислоты) и дозе облучения 9 кГр. Исследования органолептических, физико-химических и микробиологических показателей образцов полуфабриката из картофеля осуществлялось по стандартным методикам. Результаты исследований показали, что доза облучения 1 кГр не оказывает значительного влияния на показатели полуфабриката, но при этом и не способствует снижению числа микроорганизмов в нем. Доза 3 кГр также не оказывает значительного влияния на показатели полуфабриката, однако, снижение количества микроорганизмов уже более значительно. Доза облучения 6 кГр оказывает значительное воздействие на микробиологические показатели полуфабриката, в то же время при малых концентрациях аскорбиновой кислоты (3 и 6%) начинают ухудшаться органолептические показатели полуфабриката. При дозе облучения 9 кГр погибают практически все микроорганизмы и ухудшаются показатели полуфабриката вне зависимости от концентрации аскорбиновой кислоты. На основании проведенных исследований определены оптимальные дозы облучения полуфабриката из картофеля - 3 и 6 кГр, и оптимальная концентрация аскорбиновой кислоты - 9%, при которых показатели качества и безопасности полуфабриката сохраняются на протяжении 7 суток хранения.

A popular method for electron-beam sterilization of agricultural products consists in their exposure to ionizing radiation, also called beta-radiation. Beta-radiation contributes to the preservation of the quality and safety of freshly harvested crops and can be used to disinfect semi-finished products. In this work, we aimed to study the effect of various doses of ionizing radiation (1, 3, 6 and 9 kGy) on vacuumized peeled and cut potatoes of the Bellarosa variety. Potato samples were treated with ascorbic acid at concentrations of 3, 6 and 9% in order to preserve the native content of vitamin C and the initial structural and mechanical properties. PET packages were used for evacuation, since this material emits no hazardous or harmful impurities in such aggressive environments as 9% ascorbic acid solution and 9 kGy radiation. Studies of organoleptic, physicochemical and microbiological parameters of semi-finished potato products were carried out using conventional methods. According to the obtained results, an irradiation dose of 1 kGy neither affects significantly the quality of a semi-finished potato product, nor contributes to a decrease in the number of pathogens. An irradiation dose of 3 kGy has no significant effect on the controlled parameters, although a decrease in the number of pathogens is observed. An irradiation dose of 6 kGy has a significant effect on the microbiological indicators; however, at low concentrations of ascorbic acid (3 and 6%), the organoleptic indicators of the studied semi-finished products begin to deteriorate. At a dose of 9 kGy, almost all microorganisms die, and the controlled parameters deteriorate regardless of the ascorbic acid concentration. It is concluded that the optimal irradiation doses for semi-finished potato products comprise 3 and 6 kGy. The optimal concentration of ascorbic acid was found to be 9%, at which the quality and safety indicators of semifinished potato products are preserved for 7 days of storage.

картофельовощной полуфабрикатэлектронная стерилизацияионизирующее излучениесроки храненияпоказатели качестваpotatosemi-finished vegetable productelectron-beam sterilizationionizing radiationshelf lifequality indicatorsReferencesСанжарова Н.И., Молина А.А., Козьмин Г.В., Кобялко В.О. Радиационные агробиотехнологии: приоритетные направления развития и коммерциализации // Аграрная наука. 2016. N 1. C. 2-4.Sanzharova NI, Molina AA, Koz'min GV, Kobyalko VO. Radiation agricultural biotechnologies: priority areas for the development and commercialization. Agrarnaya nauka = Agrarian science.;1:2-4. (in Russian)Алимов А.С., Близнюк У.А., Борщеговская П.Ю., Еланский С.Н., Черняев А.П., Юров Д.С. Ингибирование прорастания клубней картофеля при воздействии электронного пучка с энергией 1 МэВ // Защита картофеля. 2015. N 1. С. 26-29.Alimov AS, Bliznuk UA, Borschegovskaya PY, Elansky SN, Chernyaev AP, Yurov DS. Germination inhibition of potato tubers under the influence of the electron beam with energy of 1 MeV. Zashchita kartofelya. 2015;1:26-29. (In Russian)Лой Н.Н., Санжарова Н.И., Губарева О.С., Чиж Т.В., Гулина С.М. Применение радиационных технологий при хранении картофеля // Научные труды Северо-Кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. 2018. Т. 20. С. 66-71. https://doi.org/10.30679/2587-9847-2018-20-66-71Loy NN, Sanzharova NI, Gubareva OS, Chizh TV, Gulina SN. Application of radiation technologies in potato storage. Nauchnye trudy Severo-Kavkazskogo federal'nogo nauchnogo tsentra sadovodstva, vinogradarstva, vinodeliya. 2018.20:66-71. (in Russian) https://doi.org/10.30679/2587-9847-2018-20-66-7Цыгвинцев П.Н. Торможение физиологических процессов в клубнях картофеля после облучения // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. N 11-2. С. 341-346.Tsygvintsev PN. Inhibition of physiological processes in potato clubs after irradiation. Mezhdu-narodnyi zhurnal prikladnykh i fundamental'nykh issledovanii. 2018;11-2;341-346. (in Russian)Ян ван Коэй. Лучевая обработка пищевых продуктов // Бюллетень МАГАТЭ. 1981. Т. 23. N 3. С. 37-41.Yan van Koei. Radiation processing of food products. Byulleten' MAGATE. 1981;23(3):37-41. (In Russian)Kumar S., Petwal V.C., Kaul A., Behere A., Promod R., Bapna S.C., et al. Sprout inhibition in potato (Solanum tuberosum L.) with low energy electrons // Journal of Food Science and Technology - Mysore. 2009. Vol. 46. Issue 1. P. 50-53.Kumar S, Petwal VC, Kaul A, Behere A, Pro-mod R, Bapna SC, et al. Sprout inhibition in potato (Solanum tuberosum L.) with low energy electrons. Journal of Food Science and Technology - Mysore. 2009;46(1):50-53.Mahto R., Das M. Effect of gamma irradiation on the physico-mechanical and chemical properties of potato (Solanum tuberosum L.), cv. “Kufri Sindhuri”, in non-refrigerated storage conditions // Postharvest Biology and Technology. 2014. Vol. 92. P. 37-45. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2014.01.011Mahto R, Das M. Effect of gamma irradiation on the physico-mechanical and chemical properties of potato (Solanum tuberosum L.), cv. “Kufri Sind-huri”, in non-refrigerated storage conditions. Postharvest Biology and Technology. 2014;92:37-45. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2014.01.011Mahto R., Das M. Effect of y irradiation on the physico-mechanical and chemical properties of potato (Solanum tuberosum L), cv. “Kufri Chandramukhi” and “Kufri Jyoti”, during storage at 12 °C // Radiation Physics and Chemistry. 2015. Vol. 107. P. 12-18. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2014.08.021Mahto R, Das M. Effect of y irradiation on the physico-mechanical and chemical properties of potato (Solanum tuberosum L), cv. “Kufri Chandramu-khi” and “Kufri Jyoti”, during storage at 12 °C. Radiation Physics and Chemistry. 2015;107:12-18. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2014.08.021Peivaste I., Alahyarizadeh G. Comparative study on absorbed dose distribution of potato and onion in X-ray and electron beam system by MCNPX2.6 code // MAPAN - Journal of Metrology Society of India. 2019. Vol. 34. Issue 1. P. 19-29. https://doi.org/10.1007/s12647-018-0287-zPeivaste I, Alahyarizadeh G. Comparative study on absorbed dose distribution of potato and onion in X-ray and electron beam system by MCNPX2.6 code. MAPAN - Journal of Metrology Society of India. 2019;34(1):19-29. https://doi.org/10.1007/s12647-018-0287-zSoares G.M.I., da Silva E.B., Amaral A.J., Machado E.C.L., Silva J.M. Physico-chemical and sensory evaluation of potato (Solanum tuberosum L.) after irradiation // Anais da Academia Brasileira de Ciencias (Annals of the Brazilian Academy of Science). 2016. Vol. 88. Issue 2. P. 941-950. https://doi.org/10.1590/0001-3765201620140617Soares GMI, da Silva EB, Amaral AJ, Machado ECL, Silva JM. Physico-chemical and sensory evaluation of potato (Solanum tuberosum L.) after irradiation. Anais da Academia Brasileira de Ciencias = Annals of the Brazilian Academy of Science. 2016;88(2):941-950. https://doi.org/10.1590/0001-3765201620140617Tripathi J., Variyar P.S., Singhal R.S., Sharma A. Radiation processing for sprout inhibition of stored potatoes and mitigation of acrylamide in fries and chips. In: Processing and Impact on Active Components in Food. 2015. Chapter 11. P. 89-96. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-404699-3.00011-1Tripathi J, Variyar PS, Singhal RS, Sharma A. Radiation processing for sprout inhibition of stored potatoes and mitigation of acrylamide in fries and chips. In: Processing and Impact on Active Components in Food. 2015. Chapter 11. p. 89-96. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-404699-3.00011-1Тихонов А.В., Деревягина М.К., Васильева С.В., Зейрук В.Н. Радиационные методы обработки клубней картофеля // Защита картофеля. 2015. N 1. С. 22-25.Tikhonov AV, Derevyagina MK, Vasileva SV, Zeiruk VN. Radiological methods for treatment of potato tubers in storage. Zashchita kartofelya. 2015;1:22-25. (In Russian)Seth R.K., Zarin M., Khan Z., Seth R. Ionizing radiation as a phytosanitary treatment against Phenacoccus solenopsis (Hemiptera: Pseudococ-cidae) // Florida Entomologist. 2016. Vol. 99. Special issue 2. P. 76-87.Seth RK, Zarin M, Khan Z, Seth R. Ionizing radiation as a phytosanitary treatment against Phenacoccus solenopsis (Hemiptera: Pseudococ-cidae). Florida Entomologist. 2016;99(2):76-87.Kim H.-J., Song H.-J., Song K.-B. Microbial growth and sensory quality of dried potato slices irradiated by electrons // Radiation Physics and Chemistry. 2011. Vol. 80. Issue 6. P. 776-777. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2011.02.016Kim H-J, Song H-J, Song K-B. Microbial growth and sensory quality of dried potato slices irradiated by electrons. Radiation Physics and Chemistry. 2011;80(6):776-777. https://doi.org/10.1016/j.radphy-schem.2011.02.016Докучаева И.С., Гумерова Г.Х., Хакимова Е.Г. Проблемы технологии лучевой стерилизации пищевых продуктов // Вестник технологического университета. 2016. Т. 19. N 17. C. 169-171.Dokuchaeva IS, Gumerova GKh, Khakimova EG. Problems of food irradiation sterilization technology. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta. 2016;9(17):169-171. (In Russian)Al-juhaimi F., Ghaafoor K., Ozcan M.M., Jahurul M.H.A., Babiker E.E., Jinap S., et al. Effect of various food processing and handling methods on preservation of natural antioxidants in fruits and vegetables // Journal of Food Science and Technology. 2018. Vol. 55. Issue 10. P. 3872-3880. https://doi.org/10.1007/s13197-018-3370-0Al-juhaimi F, Ghaafoor K, Ozcan MM, Jahurul MHA, Babiker EE, Jinap S, et al. Effect of various food processing and handling methods on preservation of natural antioxidants in fruits and vegetables. Journal of Food Science and Technology. 2018;55(10):3872-3880. https://doi.org/10.1007/s13197-018-3370-0Mulinacci N., Valletta A., Pasqualetti V., Innocenti M., Giuliani C., Bellumori M., et al. Effects of ionizing radiation on bio-active plant extracts useful for preventing oxidative damages // Natural Product Research. 2019. Vol. 33. Issue 8. P. 1106-1114. https://doi.org/10.1080/14786419.2018.1457663Mulinacci N, Valletta A, Pasqualetti V, Innocenti M, Giuliani C, Bellumori M, et al. Effects of ionizing radiation on bio-active plant extracts useful for preventing oxidative damages. Natural Product Research. 2019;33(8):1106-1114. https://doi.org/10.1080/14786419.2018.1457663Klaassen M.T., Trindade L.M. RG-I galactan side-chains are involved in the regulation of the water-binding capacity of potato cell walls // Carbohydrate Polymers. 2020. Vol. 227. Article 115353. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115353Klaassen MT, Trindade LM. RG-I galactan side-chains are involved in the regulation of the waterbinding capacity of potato cell walls. Carbohydrate Polymers. 2020;227. Article 115353. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115353Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности; под общ. ред. Г.В. Козьмина, С.А. Гераськина и Н.И. Сан-жаровой. Обнинск: ВНИИРАЭ, 2015. 400 с.Koz’min GV, Geras’kin SA, Sanzharova NI. (ed.). Radiation technologies in agriculture and food industry. Obninsk: VNIIRAE; 2015. 400 p. (In Russian)Graham W.D., Stevenson M.H. Effect of irradiation, storage and cooking on vitamin C in strawberries and potatoes // Journal of the Science of Food and Agriculture. 1997. Vol. 75. Issue 3. P. 317-377. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0010(199711)75:3<371::AID-JSFA890>3.0.CO;2-PGraham WD, Stevenson MH. Effect of irradiation, storage and cooking on vitamin C in strawberries and potatoes. Journal of the Science of Food and Agriculture. 1997;75(3):371-377. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0010(199711)75:3<371:AID-JSFA890˃3.0.CO;2-PАлёшин В.Н., Ачмиз А.Д., Першакова Т.В., Купин Г.А., Павлова В.Е. Применение радиационных агробиотехнологий при хранении и переработке растительного сырья // Научный журнал КубГАУ. 2018. N 136. С. 22-35. https://doi.org/10.21515/1990-4665-136-003Aleshin VN, Achmiz AD, Pershakova TV, Kupin GA, Pavlova VE. Use of radioactive agrobiotechnologies in storing and processing of plant materials. Nauchnyi zhurnal KubGAU = Scientific Journal of KubSAU. 2018;136:22-35. (In Russian) https://doi.org/10.21515/1990-4665-136-003Pikaev A.K. Contribution of radiation technology to environmental protection // High Energy Chemistry. 2002. Vol. 36. Issue 3. P. 135-146. http://doi.org/10.1023/A:1015384631830Pikaev AK. Contribution of radiation technology to environmental protection. High Energy Chemistry. 2002;36(3):135-146. http://doi.org/10.1023/A:1015384631830Китиева Л.И., Саламов А.Х., Арчакова Р.Д., Ужахова Л.Я., Ялхороева М.А. Исследование свойств ПЭТ-упаковки в процессе эксплуатации // Вестник современной науки. 2016. N 4-1 (16). C. 28-32.Kitieva LI, Salamov AH, Archakova RDzh, Uzhahova LJa, Jalhoroeva MA. Investigation of petpackaging in operation. Vestnik sovremennoi nauki. 2016;4-1:28-32. (In Russian)Куткина М.Н., Котова Н.П., Елисеева С.А. Совершенствование технологии универсальных овощных полуфабрикатов для предприятий индустрии питания // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016. N 2 (68). C. 153-157. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-2-153-157Kutkina MN, Kotova NP, Eliseeva SA. Improving technology universal vegetable semifinished products for the enterprises of food industry. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo uni-versiteta inzhenernykh tekhnologii = Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2016;2:153-157. (In Russian) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-2-153-157Sapers G.M., Cooke P.H., Heidel A.E., Martin S.T., Miller R.L. Structural changes related to texture of pre-peeled potatoes // Journal of Food Science. 1997. Vol. 62. Issue 4. P. 797-803. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1997.tb15458.xSapers GM, Cooke PH, Heidel AE, Martin ST, Miller RL. Structural changes related to texture of pre-peeled potatoes. Journal of Food Science. 1997;62(4):797-803. https://doi.Org/10.1111/j.1365—2621.1997.tb15458.xЧугунова О.В. Научный обзор: сенсорный анализ и его значение в оценке качества и безопасности пищевых продуктов // Научное обозрение. Технические науки. 2016. N 3. С. 118-129.Chugunova OV. Scientific review: analysis of touch and its significance in the evaluation of quality and food safety. Nauchnoe obozrenie. Tekhniches-kie nauki. 2016;3:118-129. (In Russian)Голубкина Н.А., Кошелева О.В. Определение витамина C в пищевых продуктах // Журнал аналитической химии. 1989. Т. 44. N 8. C. 1349-1360.Golubkina NA, Kosheleva OV. Methods of vitamin C determination in food. Zhurnal analiti-cheskoi khimii = The Journal of Analytical Chemistry. 1989;44(8):1349-1360. (In Russian)Parshina A.V., Bobreshova O.V. PD-sensors based on perfluorinated membranes for simultaneous determination of vitamins B1, B6, and PP in aqueous solutions // Petroleum Chemistry. 2014. Vol. 54. Issue 8. P. 631-636. https://doi.org/10.1134/S096554411408012XParshina AV, Bobreshova OV. PD-sensors based on perfluorinated membranes for simultaneous determination of vitamins B1, B6, and PP in aqueous solutions. Petroleum Chemistry. 2014;54(8):631-636. https://doi.org/10.1134/S096554411408012XLuis G., Rubio C., Gutierrez A.J., Gonzalez-Weller D., Revert C., Hardisson A. Evaluation of metals in several varieties of sweet potatoes (Ipo-moea batatas L.): comparative study // Environmental Monitoring and Assessment. 2014. Vol. 186. Issue 1. P. 433-440. https://doi.org/10.1007/s10661-013-3388-8Luis G, Rubio C, Gutierrez AJ, Gonzalez-Weller D, Revert C, Hardisson A. Evaluation of metals in several varieties of sweet potatoes (Ipomoea batatas L.): comparative study. Environmental Monitoring and Assessment. 2014;186(1):433-440. https://doi.org/10.1007/s10661-013-3388-8Xia X., Zhang D., Fan C., Pu S. Naked-eye detection of Cu (II) and Fe (III) based on a Schiff Base Ruthenium complex with nicotinohydrazide // Applied Organometallic Chemistry. 2020. Vol. 34. Issue 10. Areicle e5841. https://doi.org/10.1002/aoc.5841Xia X, Zhang D, Fan C, Pu S. Nakedeye detection of Cu (II) and Fe (III) based on a Schiff Base Ruthenium complex with nicotinohydrazide. Applied Organometallic Chemistry. 2020;34(10):e5841. https://doi.org/10.1002/aoc.5841Шевелева С.А., Ефимочкина Н.Р., Быкова И.Б., Батищева С.Ю. Обоснование микробиологических показателей безопасности для новых видов пищевой продукции // Вопросы питания. 2014. Т. 83. N S3. С. 162-163.Sheveleva SA, Efimochkina NR, Bykova IB, Batishcheva SYu. Justification of microbilogical safety indicators for new types of food products. Voprosy pitaniya = Problems of Nutrition. 2014;83 (S3):162-163. (In Russian)Hrabovska O., Pastukh H., Demenyuk O., Miroshnyk V., Halatenko T., Babii A., et al. Kinetics of hydrolysis-extraction of pectin substances from the potato raw materials // Ukrainian Food Journal. 2015. Vol. 4. Issue 4. P. 596-604.Hrabovska O, Pastukh H, Demenyuk O, Miroshnyk V, Halatenko T, Babii A, et al. Kinetics of hydrolysis-extraction of pectin substances from the potato raw materials. Ukrainian Food Journal. 2015;4(4):596-604.Pavlyuk R., Pogarska V., Kotuyk T., Pogarskiy A., Loseva S. The influence of mechanolysis on the activaton of nanocomplexes of heteropolysaccharides and proteins of plant biosystems in developing of nanotechnologies // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016. Vol. 3. Issue 11 (81). P. 33-40. https://doi.org/10.15 587/1729-4061.2016.70996Pavlyuk R, Pogarska V, Kotuyk T, Pogarskiy A, Loseva S. The influence of mechanolysis on the activaton of nanocomplexes of heteropolysaccharides and proteins of plant biosystems in developing of nanotechnologies. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016;3(11):33-40. (In Russian) https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.70996

The authors declare that there are no conflicts of interest present.