Реферат: Механізм дії високого тиску і температури на деякі мікроорганізми та вітаміни

– у лабораторіях харчової промисловості для інтерполяції та інтерпретації розрізнених табличних даних по впливу тиску на окремі мікроорганізми, вітаміни й ферменти;

– у технології стерилізації продуктів харчування надвисокими тисками для оптимізації параметрів обробки з метою досягнення повної стерилізації при максимальному збереженні харчосмакових якостей продуктів та мінімальних витратах енергії й часу;

– для обгрунтування стандартів і норм стерилізації продуктів харчування надвисокими тисками.

Рекомендації і висновки дисертації можуть бути використані при розробці технологій обробки продуктів харчування високим тиском, а також у навчальному процесі на кафедрі біофізики ДонНУ.

Особистий внесок здобувача. У роботах [1, 3, 6, 9, 10, 12-16] – участь у плануванні, підготовці й проведенні експериментів, статистична обробка експериментальних даних, розрахунок параметрів кінетичної моделі; у [2, 8, 11-13] – опис кінетики інактивації мікроорганізмів; у [5, 15] – пояснення відхилення від лінійності нерівномірним остиганням зразка, оцінка величини ефекту, розрахунок виправлень до кривих залежності ступеня виживаності від тиску; у [6] – співставлення зростання кислотності харчових продуктів та дисоціації води під дією тиску та температури; у [7] – застосування кінетичної моделі для опису даних з інактивації спор, порівняння параметрів інактивації різних вегетативних форм мікроорганізмів та аналіз мікроскопічного механізму дії тиску. У всіх роботах – аналіз та інтерпретація результатів, підбір літератури.

Апробація результатів дисертації. Основні матеріали за темою дисертації повідомлені та обговорені на республіканських і міжнародних конференціях:

- І Українська наукова конференція «Проблеми біологічної й медичної фізики» (Харків, 2004),

- Міжнар. наук.-практична конф. «Грибівництво» (Донецьк, 2005),

- І міжгалуз. Міжнар. Конф. «Харчові добавки. Харчування здорової людини» (Донецьк, 2005),

- IV й VI Міжнар. наук. конф. асп. і студ. «Охорона навколишнього середовища й раціональне використання природних ресурсів» (Донецьк, 2005, 2007),

- IX Міжнар. конф. «Високі тиски - 2006» (Судак, 2006),

- IV з'їзд Українського біофізичного товариства (Донецьк, 2006),

- III Всеукраїнська науково-технічна конференція «Фізика. Біофізика - 2007» (Севастополь, 2007).

Публікації. За результатами досліджень, що увійшли до дисертації, опубліковано 16 наукових праць, у тому числі 7 статей у фахових журналах, 9 – тез доповідей на національних та міжнародних наукових конференціях і з’їздах.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів і висновків. Основний текст викладено на 131 сторінці машинописного друку. Дисертація містить 24 таблиці і 31 рисунок. Список використаних джерел містить 171 найменування. Робота має 1 додаток на 2 аркушах. Повний обсяг дисертації складає 151 сторінку.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету, задачі, об’єкт, предмет та методи дослідження, вказано зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами, наукову новизну і практичне значення отриманих результатів, особистий внесок здобувача, відомості про апробацію та публікацію результатів.

Розділ 1 присвячено огляду та аналізу літератури за темою дисертації, з окрема опису нової технології стерилізації продуктів харчування надвисоким тиском, і сторії її створення, перевагам. Як витікає з літературних даних, розвиток нової технології стримують невизначеність у виборі фізичних параметрів обробки і відсутність її стандартів.

Розглянуто особливості дії високого тиску на мікроорганізми, а також фактори, що впливають на стійкість бактерій до високого тиску (тип мікроорганізмів, умови їхнього росту й вік, кислотність середовища, склад харчових продуктів, температура). Літературні дані що до чутливості різних мікроорганізмів до дії тиску, як і до параметрів обробки харчових продуктів, що використовуються для інактивації мікроорганізмів, істотно різняться.

Крім того в огляді літератури розглянуто відомі механізми інактивації мікроорганізмів високим тиском, а також наведено дані про дію тиску на білки, зміну кислотності середовища під тиском, і її вплив на процес інактивації мікроорганізмів.

Огляд літератури свідчить, що дотепер немає єдиної теорії, яка б пояснювала все розмаїття явищ, що відбуваються в біологічних і хімічних матеріалах під дією високого тиску. Немає і сталих уявлень щодо механізму інактивації мікроорганізмів під дією тиску.

У розділі 2 описані матеріали і методи експериментального дослідження. Об’єктами, які зазнавали дію високого тиску, були зразки вишневого соку та яблучного пюре, а також вітамін С в буферних розчинах з рН від 4 до 6. Вимірювання проводилися у діапазоні тисків від 0 до 600МПа при температурах від 20 до 45°С. Тривалість дії тиску становила від 5 до 20 хвилин і здійснювалась на експериментальній установці високого тиску в ДонДУЕТ. Мікробіологічний аналіз зразків, що оброблялись високим тиском, та визначення концентрації вітаміну С виконувалися за методиками, що відповідають ДСТУ.

У розділі 3 наведені результати спільної дії тиску, температури й часу обробки на кількість виявлених мікроорганізмів і концентрацію вітаміну С у вишневому соку та яблучному пюре, а також результати модельних експериментів над чистим вітаміном С у розчинах різної кислотності.

Подано результати досліджень впливу тиску на мікробіологічні показники (інактивацію МАФАМ і цвілі) і вміст вітаміну С у вишневому соку.

Показано (рис.1), що тиск біля 500МПа є граничним для інактивації мікроорганізмів і цвілі. У той же час спад концентрації вітаміну С є незначним, (з ростом тиску від 300 до 500МПа він становить ~10% при t=10хв, T=25°C й ~50% при t=20хв, T=45°C).

Підвищення температури так само, як і збільшення тривалості дії тиску та температури приводить до суттєвого зменшення числа мікроорганізмів в інтервалі тисків від 300 до 500МПа. Зменшення концентрації вітаміну С при цьому однакові для зазначених тисків.

У роботі досліджено вплив високого тиску на зміст МАФАМ у яблучному пюре (Рис. 3), вивчено кількісний й якісний склад мікрофлори.

В модельних експериментах з обробки надвисоким тиском розчинів вітаміну С при різних кислотностях встановлено (Рис. 2), що вплив високого тиску на розчини з більшим рН приводить до більшої деградації вітаміну С. До такого ж ефекту веде збільшення часу обробки тиском. В розчинах з більшим рН спостерігається уповільнення швидкості падіння концентрації з ростом тиску.

Отримані результати що до впливу тиску, температури й часу витримки на деякі компоненти харчових продуктів узгоджуються з даними інших авторів і можуть бути використані для побудови феноменологічної моделі процесу обробки високим тиском.