Когда облучение во благо: ученые нашли способ сохранения пишевых продуктов

Ученые предложили оценивать уровень радиационной обработки овощей с помощью метода «отпечатков пальцев». Подход основан на отслеживании изменений, которые произошли в химическом составе продуктов после облучения. Предложенный метод прост в исполнении и не требует дорогого оборудования, благодаря чему позволит даже в полевых условиях контролировать качество и безопасность пищи. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Food Chemistry.

Чтобы избежать порчи свежих продуктов, например овощей и фруктов, предприятия пищевой промышленности обрабатывают их химикатами. Однако эти соединения не только загрязняют окружающую среду, но и могут причинить вред здоровью. В связи с этим в последние десятилетия в мировой практике химическую обработку все чаще заменяют радиационной, хотя в России такой подход пока не нашел широкого применения. В этом случае продукты облучают рентгеновскими лучами или пучками электронов, что приводит к образованию свободных радикалов — частиц, окисляющих биологические молекулы. Радикалы убивают бактерии, которые могли бы вызвать порчу продукта, а еще запускают различные превращения, изменяющие его химический состав.

Многочисленные исследования показали, что употребление пищи, облученной дозами не выше 10 килоГрей, совершенно безопасно для человека, поэтому такая обработка разрешена для использования предприятиями. Для сравнения, если сам человек получит в десять тысяч раз меньшую дозу радиации, равную 1 Грей, в 50% случаев у него разовьется лучевая болезнь. Безопасность облученных продуктов можно объяснить тем, что даже столь высокие дозы не приводят к появлению их собственной радиоактивности. Однако избыточная лучевая обработка потенциально опасна по другой причине — из-за изменения химического состава продуктов. Так, дозы более 1 килоГрей вызывают накопление альдегидов, ухудшающих вкус еды, а в больших дозах — токсичных. В связи с этим процесс радиационной обработки нужно строго контролировать, чтобы облучение, с одной стороны, было достаточным для уничтожения бактерий, а с другой — не ухудшило качество продукции.

Ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) предложили оценивать дозу облучения продуктов с помощью метода «отпечатков пальцев». Он заключается в том, что при радиационной обработке в образцах протекают химические реакции, которых нет в исходном продукте. При этом, чем дольше происходит облучение, тем больше накапливается продуктов этих превращений. Если же к анализируемому образцу добавить определенные реагенты, вступающие между собой во взаимодействие, то по изменению окраски и флуоресцентного свечения продуктов такой реакции можно определить степень радиационной обработки.

Авторы использовали в экспериментах клубни картофеля двух сортов, чтобы показать эффективность метода на образцах разной природы. Ученые обработали клубни известными дозами рентгеновского и электронного излучения в диапазоне от нуля до 10 килоГрей. Затем в образцах провели реакции с участием трех разных флуоресцентных красителей, то есть тех, что при освещении сами испускают свет определенной длины волны. В совокупности проводимые реакции помогли увидеть различия в получивших разную дозу клубнях. Специальный компьютерный алгоритм помог различить исходные и обработанные разными дозами радиации образцы картофеля одного сорта с точностью до 100% при облучении пучком электронов и до 95% при использовании рентгеновских волн. Предложенный метод «отпечатков пальцев» в перспективе можно использовать для анализа других пищевых продуктов, которые подвергаются радиационной обработке.

«Метод "отпечатков пальцев" позволит быстро и точно оценивать степень облучения продуктов. Такой подход в перспективе можно будет использовать даже в полевых условиях для экспресс-тестов, поскольку он не требует сложного оборудования: нужны лишь обычная фотокамера и красный светодиод, который стимулирует флуоресценцию. Более того, в отличие от других существующих методов, данный анализ смогут проводить даже неспециалисты после пятнадцатиминутного обучения», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Михаил Беклемишев, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник кафедры аналитической химии химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова.

«У нас уже есть опыт облучения других продуктов — мясного фарша, рыбы, индейки; в перспективе мы планируем попробовать облучать продукты, прошедшие термообработку. Будем продолжать сотрудничать с химиками, и надеюсь, что для новых продуктов также удастся определять величины поглощенных доз», — говорит исполнитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ульяна Близнюк, кандидат физико-математических наук, старший преподаватель кафедры физики ускорителей и радиационной медицины физического факультета МГУ.