22 февраля 2016г.
Экологические факторы оказывают сильное влияние на состояние окружающей среды и на живые организмы. Приспособительные реакции организмов к тем или иным факторам среды определяются периодичностью их воздействия.
Деятельность человека может повлечь за собой колоссальные разрушения в природной экосистеме, что повлечет в дальнейшем большие затраты на восстановление. В связи с этим возникла, с одной стороны, проблема защиты окружающей среды от человека, а, с другой стороны, человека от влияния факторов им же нарушенной среды обитания, в частности, встал вопрос о безопасности питания. Действительно, во многих пищевых продуктах могут накапливаться вредные для человека вещества [9].
Современные проблемы в экологии питания возникли относительно недавно. Безопасность пищевых продуктов становится все более важной глобальной проблемой. Качество продуктов питания является неотъемлемой составляющей существования, благополучия и качества жизни, включенной в непрерывное развитие и уделяющей особое внимание защите природы и окружающей среды, а также региональным демографическим и экономическим условиям, так как с продуктами питания в организм человека могут поступать значительное количество веществ, опасных для его здоровья[2].
В целом же степень полезности пищи, ее качество во многом зависят не только от отсутствия вредных веществ в ней, но и от вкусовых, ароматических и эстетических свойств. Также от способа приготовления, например микроволновой способ приготовления пищи.
Воздействие на человека электромагнитного поля (ЭМП) является реально существующей проблемой. В зависимости от диапазона частот биологические аффекты, вызываемые ЭМП, различны. Существуют нормы, критерии по частоте, дозовому воздействию ЭМП, их временному фактору, но они требуют дальнейших научно- экспериментальных исследований и уточнений. Электромагнитные излучения являются одними из загрязнителей окружающей среды. Это излучение с очень высокой энергией, способное выбивать электроны из атомов и присоединять их к другим атомам с образованием пар положительных и отрицательных ионов [4].
СВЧ-нагрев пищевых продуктов – достаточно сложная техническая задача не только с точки зрения техники генерирования СВЧ, но и со стороны особенностей строения и свойств продуктов, т.е. в процессе тепловой обработки пищевые продукты подвергаются глубоким изменениям, в том числе и их диэлектрические свойства, что и ведет к нагреву обрабатываемого продукта[8].
Описанные выше ионизирующие излучения обладают способностью проходить через различные вещества живой и неживой природы. Действие радиации любого вида на любой биологический объект начинается с поглощения энергии излучения, это приводит к возбуждению молекул, их ионизации и образовании свободных радикалов Такое возбуждение заканчивается вырыванием отдельных электронов из электронных оболочек нейтрального атома, который превращается в положительно заряженный ион. Так происходит первичная ионизация объекта воздействия излучений. Освобожденные электроны, обладая определенной энергией, взаимодействуют со встречными атомами и молекулами, создавая новые ионы – происходит вторичная ионизация[1].
В состав продуктов питания входят многие вещества: минеральные соли, жиры, сахар, вода и др. Чтобы нагреть пищу с помощью микроволн, необходимо присутствие в ней дипольных молекул. К счастью, подобных молекул в пище предостаточно - это молекулы и жиров и сахаров, но главное, что диполем является молекула воды - самого распространенного в природе вещества [3].
Для изучения изменений, происходящих в веществе при их СВЧ-облучении был применен метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Среди современных методов физико-химических анализов этот метод позволяет получить наиболее полную информацию о важнейших свойствах продукта. Именно ЭПР подтвердил основную идею метода молекулярных орбиталей о делокализации электронов в молекулах.
Исследования проводились при комнатной температуре с образцами пищевых продуктов растительного происхождения. К таким относятся: чай черный в пакетиках, чай черный листовой, чай зеленый в пакетиках, чай зеленый листовой, кофе молотый, кофе в зернах. Каждый из перечисленных пищевых продуктов сначала подвергался воздействию СВЧ – излучения продолжительностью 5 мин, 10 мин, 15 мин, 20 мин, 25 мин, 30 мин. Мощность СВЧ нагрева - 750 Вт. Затем проводился эксперимент по выявлению сигнала ЭПР вышеперечисленных образцов с различными временами СВЧ экспозиции.
|
Образцы пищевых продуктов
|
Время и доза облучения СВЧ
|
Интенсивность I, отн. ед.
|
|
Чай зеленый листовой
|
0 мин
|
0,0016±0,0005
|
|
5 мин
|
0,078±0,0003
|
|
10 мин
|
0,110±0,0002
|
|
15 мин
|
0,133±0,0005
|
|
20 мин
|
0,139±0,0005
|
|
25 мин
|
0,156±0,0005
|
|
30 мин
|
0,162±0,0004
|
|
Кофе молотый
|
0 мин
|
0,170±0,0005
|
|
5 мин
|
0,110±0,0002
|
|
10 мин
|
0,123±0,0005
|
|
15 мин
|
0,150±0,0005
|
|
20 мин
|
0,139±0,0003
|
|
25 мин
|
0,239±0,0001
|
|
30 мин
|
0,193±0,0005
|
|
Кофе в зернах
|
0 мин
|
0,103±0,0005
|
|
5 мин
|
0,130±0,0005
|
|
10 мин
|
0,199±0,0004
|
|
15 мин
|
0,209±0,0005
|
|
20 мин
|
0,206±0,0005
|
|
25 мин
|
0,236±0,0004
|
|
30 мин
|
0,223±0,0006
|
|
|
Параметры спектров ЭПР пищевых продуктов при СВЧ обработке
Таблица 3
|
Образцы пищевых продуктов
|
Время и доза облучения СВЧ
|
Интенсивность I, отн. ед.
|
|
Чай черный в пакетиках
|
0 мин
|
0,123±0,0004
|
|
5 мин
|
0,139±0,0005
|
|
10 мин
|
0,146±0,0005
|
|
15 мин
|
0,193±0,0003
|
|
20 мин
|
0,179±0,0005
|
|
25 мин
|
0,190±0,0004
|
|
30 мин
|
0,230±0,0006
|
|
Чай черный листовой
|
0 мин
|
0,156±0,0002
|
|
5 мин
|
0,232±0,0001
|
|
10 мин
|
0,242±0,0003
|
|
15 мин
|
0,265±0,0005
|
|
20 мин
|
0,242±0,0002
|
|
25 мин
|
0,239±0,0003
|
|
30 мин
|
0,275±0,0005
|
|
Чай зеленый в пакетиках
|
0 мин
|
0,100±0,0005
|
|
5 мин
|
0,146±0,0005
|
|
10 мин
|
0,130±0,0003
|
|
15 мин
|
0,166±0,0002
|
|
20 мин
|
0,199±0,0002
|
|
25 мин
|
0,192±0,0004
|
|
30 мин
|
0,232±0,0005
|
При исследовании выше перечисленных продуктов почти во всех случаях наблюдались исходные сигналы. После облучения в образцах появляются радиационные сигналы разной формы, различной амплитуды при одинаковой дозе облучения и по разному "наложенные" на исходный сигнал. Исходя из этого, можно предположить, что исходные материалы изначально содержали незначительное количество свободных радикалов. Под воздействием электромагнитного СВЧ-облучения в образцах увеличивается количество такого рода парамагнитных центров или образуются новые. Концентрация парамагнитных центров или свободных радикалов прямо пропорционально времени и (или) мощности воздействия [6,7].
В настоящее время интерес к излучению эффектов, возникших в результате воздействия электромагнитных полей различной частоты на биологические системы, значительно возрос. Этот интерес связан с многочисленными экспериментальными подтверждениями фактов изменения функционирования систем под воздействием электромагнитных полей и других физических факторов, которые различаются не только своей природой, но и интенсивностью. Однако большинство физических факторов нетепловой интенсивности способны вызвать функциональные изменения биологических объектов, связанные с изменениями энзиматической активности, конформационной динамикой белков и других структур[5].
Работа выполнена при поддержке гранта РГНФ 13-16-16003 а(р)
Список литературы
1. Гофман В.Р. Экологические и социальные аспекты безопасности продовольственного сырья и продуктов питания: Учебное пособие. – Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2004. – 551 с.
2. Зомитев С.Ю., Жданов И.В. Экологическая безопасность пищевых продуктов // Сборник Всероссийской научно-технической конференции «Экология и безопасность в техносфере». Орел ГТУ. 2009. С. 197-199.
3. КолядаВ. Прирученные невидимки. Все о микроволновых печах / Журнал "Наука и жизнь", 2006г.
4. Кривошеин Д.А., Муравей Л.А., Роева Н.Н. и др.; Под ред. Л.А. Муравья. Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб.пособие для вузов/– М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 447 с.
5. Лошицкий П.П. Температурная зависимость величины воздействия электромагнитных излучений на воду // Электроника и связь. – 2008. – Часть 2. – С. 178–182.
6. Самигуллина Н.А, Яхин Р.Г. Определение концентрации свободных радикалов в органических веществах методом ЭПР // Уфа БашГУ, 2013, с.136.
7. Яхин Р.Г., Самигуллина Н.А., Шагададина А.И., Яхин Р.Р., Морозов Г.А. Разработка метода анализа состава пищевых продуктов на основе ЭПР // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 2011. №1. С. 127-130.
8. http://krkgi.ru
9. http://www.oagb.ru
