Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 9
1.1. СВЧ-энергия 9
1.1.1. Теоретические особенности микроволнового нагрева 11
1.1.2. Механизм биологического действия СВЧ-энергии на микроорганизмы и их токсины 12
1.2. Пищевые токсикоинфекции 20
1.2.1. Краткая характеристика бактерий рода Salmonella 20
1.2.1.1. Устойчивость сальмонелл к физико-химическим факторам ... 23
1.2.2. Краткая характеристика бактерии рода Escherichia 24
1.2.2.1. Устойчивость кишечной палочки к физико-химическим факторам 29
1.3. Эпидемиологические данные по пищевым токсикоинфекциям сальмонеллезной и эшерихиозной этиологии 30
1.4. Краткая характеристика Trichinella spiralis 35
1.4.1. Устойчивость личинок Trichinella spiralis к физико-химическим факторам 38
1.5. Эпидемиологические данные по трихинеллезу 40
2. Собственные исследования 47
2.1. Материалы и методы исследования 47
2.1.1. Методика определения стерилизующего эффекта СВЧ- энергии на чистые культуры бактерий из рода Salmonella и Escherichia 52
2.1.2. Методика определения стерилизующего эффекта СВЧ- энергии на бактерии из рода Salmonella и Escherichia, находящиеся в мясе различных видов животных 53
2.1.3. Методика определения стерилизующего эффекта СВЧ- энергии
на токсины бактериального происхождения 55
2.1.4. Методика определения стерилизующего действия СВЧ энергии на личинки Trichinella spiralis, содержащиеся в мясе 56
2.2. Краткая характеристика микроволновой печи «Электроника Зс» 58
2.3. Биологические свойства тест-микробов 61
2.4. Изучение стерилизующего действия СВЧ- энергии в камере микроволновой бытовой печи на чистые бактериальные культуры 64
2.5. Изучение стерилизующего действия СВЧ- энергии в камере микроволновой бытовой печи на микроорганизмы, находящиеся в мясе 65
2.6. Изучение разрушающегося действия СВЧ-энергии на микробные токсины, содержащиеся в мясе 75
2.7. Изучение стерилизующего действия СВЧ-энергии на личинки Trichinella spiralis, содержащиеся в мясе 79
3. Обсуждение полученных данных 83
4. Выводы 94
5. Рекомендации по использованию научных выводов 95
6. Сведения о практическом использовании
Научных результатов 96
Список использованной литературы
- Механизм биологического действия СВЧ-энергии на микроорганизмы и их токсины
- Устойчивость сальмонелл к физико-химическим факторам
- Методика определения стерилизующего эффекта СВЧ- энергии на чистые культуры бактерий из рода Salmonella и Escherichia
- Изучение стерилизующего действия СВЧ- энергии в камере микроволновой бытовой печи на чистые бактериальные культуры
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время, несмотря на профилактические мероприятия, пищевые токсикоинфекции и трихинеллез представляют опасность для людей практически во всем мире. [5, 143, 162, 165, 178, 179, 183, 213]
Пищевые токсикоинфекции и инвазионные болезни людей, вызванные употреблением мясных продуктов, являются, главным образом, результатом их недостаточной тепловой обработки или следствием вторичного инфицирования при нарушении технологии переработки и хранения мяса и мясопродуктов. [83, 159, 161, 170, 198]
Огромное значение в связи с этим приобретают вопросы, связанные с обезвреживанием мяса и мясопродуктов, гарантирующих полную безопасность готовых продуктов для потребителя. Достигнуть подобного результата возможно только при совершенствовании существующих технологических процессов и разработки новых - рационально используемых - сырьевых ресурсов, а также повышения выхода массы и улучшения качества выпускаемой продукции. [23, 48, 119, 122, 172]
В последние годы для этих целей, помимо существующих способов обезвреживания (проварка, заморозка, посол), предложено использование ультрафиолетовых лучей, ионизирующего излучения, электромагнитного излучения и др. Наряду с этим, бесспорно, стоит и сверхвысокая частота электромагнитного излучения или СВЧ- обработка пищевых продуктов. [80, 124, 152, 199]
Интерес к исследованию биологических эффектов электромагнитных волн возник еще в начале века вместе с первыми шагами в развитии радиотехники. Уже в 1900-1901 гг. опубликована двухтомная монография В.Я. Данилевского, в которой автор рассматривал экспериментальные и теоретические аспекты биологического действия электромагнитных волн и
подчеркивал необходимость применения его в медицине и биологии. Однако широкий размах эти исследования получили только в 1930-1940 гг. [38, 56]
В настоящее время исследования биологического действия электромагнитных полей охватывают весь спектр электромагнитных колебаний радио диапазона от постоянных полей, до частот порядка 10 Гц. [59, 61, 96]
Действие СВЧ- излучения на клетки и организм в целом является предметом тщательного изучения. Использование СВЧ-энергии в медицинской, пищевой и микробиологической промышленности обусловлено спецификой СВЧ- нагревания облучаемых объектов, а именно: возможность нагревать одновременно весь объем, регулировать скорость поглощения энергии и температуру образца. Тепловая обработка необходима для стерилизации продуктов питания и различных биологических объектов при максимально возможном сохранении их потребительских свойств. Разработка оптимальных режимов СВЧ- нагревания основывается на биофизических закономерностях СВЧ- облучения с клетками и механизме поглощения СВЧ-энергии клеточными суспензиями. [32, 90, 92, 106, 115]
В конце 70-х годов печь с использованием СВЧ-энергии стала широко применяться для термической обработки мяса во всем мире. Первая серия СВЧ-печей выпущена в США в 1948 г. С конца 50-х годов в нашей стране также проводились работы по созданию и совершенствованию различных типов СВЧ-печей для предприятий общественного питания и для бытовых целей. [И, 12, 16,44,123]
По мнению Н.Н. Гатько, А.Ф. Малютина, И.А. Рогова, М.А. Беляева и других авторов, СВЧ- обработка мяса и мясопродуктов позволяет получить более быстрый и равномерный нагрев, что обеспечивает готовность продукта за короткий промежуток времени. Кроме того, при СВЧ- обработке денатурационные изменения белков мышечной ткани менее глубокие, чем при нагревании обычным способом. Также содержание свободной воды в мясе бывает больше на 14-15%, что обеспечивает больший выход массы продукта на
б 2%, выше сохранность аминокислот, экстрактивных и биологически активных веществ. [14, 15,40, 80, 108, 118, 120, 121]
Одно из основных направлений в использовании СВЧ-энергии — использование ее в качестве фактора активного воздействия на клетки микроорганизмов и их токсины с целью уничтожения. Выяснение механизма действия СВЧ-энергии на микробную клетку остается важнейшей теоретической задачей при изучении перспектив ее применения в ветеринарии. [1,17,24,26,34,205]
Специалистами проведены эксперименты с СВЧ- обработкой мяса с внесением известных культур микроорганизмов. Установлено обезвреживающее действие СВЧ-энергии на бактерии из рода сальмонелла, кишечной палочки, кампилобактерии, Listeria monocytogenes и Yersinia enterocolitica. Кроме того, имеется сообщение об эффективном влиянии СВЧ-энергии на инвазивность трихинелл. [3, 64, 65, 78, 79, 103]
Таким образом, вся совокупность обширного материала, накопленного к настоящему времени, показывает, что СВЧ- энергия оказывает разнообразное влияние на организмы различного строения. Однако мало изучен вопрос о действии СВЧ-энергии на возбудителей инвазионных заболеваний. При более глубоком изучении этих вопросов открывается перспектива разработки энергосберегающих технологий обезвреживания, стерилизации или пастеризации с помощью СВЧ-энергии мяса, мясопродуктов, мясных боенских отходов, рыбопродуктов.
Цель и задачи исследований. Цель нашей работы - изучение эффективности инактивации в бытовых СВЧ- печах бактерий из рода Salmonella и Escherichia, а также личинок Trichinella spiralis.
Исходя из указанной цели, перед нами были поставлены следующие задачи:
1. Разработать и предложить оптимальные режимы обезвреживания мяса различных видов животных, контаминированного бактериями из рода
Salmonella, с помощью СВЧ-энергии.
Установить обезвреживающее действие СВЧ-энергии на микробные токсины бактерий из рода Salmonella, находящиеся в мясе.
Разработать и предложить оптимальные режимы обезвреживания мяса различных видов животных, контаминированного бактериями из рода Escherichia, с помощью СВЧ-энергии.
Установить обезвреживающее действие СВЧ-энергии на микробные токсины бактерий из рода Escherichia, находящиеся в мясе.
5. Определить оптимальные режимы инактивации личинок Trichinella
spiralis, находящиеся в мясе с помощью СВЧ-энергии.
Научная новизна. Научная новизна работы заключается в том, что:
В результате проведенных исследований установлены пороговые показатели термической устойчивости бактерий из рода Salmonella, Escherichia и личинок трихинелл при СВЧ- обработке мяса.
Экспериментально доказана надежность использования СВЧ-энергии для целей инактивации бактерий из рода Salmonella, Escherichia и трихинелл, тем самым обоснованна эффективность ее применения для обезвреживания мяса.
Установлено обезвреживающие действие СВЧ-энергии на микробные токсины бактерий из рода Salmonella и Escherichia, находящихся в мясе.
Разработаны и предложены оптимальные режимы обезвреживания мяса, контаминированного бактериями из рода Salmonella, Escherichia и инвазированного личинками трихинелл с помощью СВЧ- нагрева.
Практическая значимость. При выполнении данной работы получены результаты, имеющие практическую значимость:
Установлены режимы обезвреживания мяса различных видов животных (говядина, свинина, баранина), контаминированного бактериями из рода Salmonella и Escherichia.
Установлены режимы инактивации токсинов бактерий из рода
Salmonella и Escherichia, находящихся в мясе.
3. Установлены режимы инактивации в мясе личинок Trichinella spiralis. Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
Оптимальные режимы инактивации бактерий из рода Salmonella и Escherichia с помощью СВЧ- энергии.
Экспериментальное обоснование надежности использования СВЧ-энергии для обезвреживания токсинов бактерий из рода Salmonella и Escherichia.
Установление пороговых показателей термоинактивации личинок Trichinella spiralis, находящихся в мясе с помощью СВЧ- энергии.
Апробация работы и публикации результатов исследования.
Материалы диссертационной работы доложены на Международной конференции, посвященной 85-летию МГАВМиБ имени К.И. Скрябина (2004 г.), а таюке на межкафедральном совещании специалистов факультета ветеринарной медицины ФГОУ ВПО МГАВМиБ имени К.И. Скрябина (протокол № Пот 11 ноября 2008 г.).
По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ. Одна статья в рецензируемом журнале (Ветеринарная медицина. 2007) и 7 статей - в материалах конференций и не рецензируемых журналах, в которых изложены основные положения выполненной работы.
Объем и структура диссертации. Материалы диссертации изложены на 126 страницах компьютерного текста и включают введение, обзор литературы, собственные исследования, обсуждение полученных данных, выводы, список использованной литературы и приложение. Список использованной литературы содержит 218 источников, в том числе 52 зарубежных авторов. Работа иллюстрирована 16 таблицами и 18 рисунками.
Механизм биологического действия СВЧ-энергии на микроорганизмы и их токсины
Применение СВЧ-энергии в таких отраслях народного хозяйства, как пищевая, медицинская, микробиологическая промышленность, требует тщательного исследования ее возможного влияния как на продукты, содержащие микробные клетки, так и на сами микроорганизмы. В настоящее время в литературе накоплено много работ, свидетельствующих о том, что обработка пищевых продуктов сверхвысокочастотным электромагнитным полем (ЭМП) - перспективный метод увеличения их сохранности. А сохранность пищевых продуктов, прежде всего, зависит от эффективности воздействия ЭМП на микрофлору облучаемого объекта. Поскольку пищевые продукты, как правило, содержат в своем составе определенное количество свободной и связанной воды, их обработка ЭМП в диапазоне СВЧ сопровождается значительным нагревом. Общепринятые представления говорят о том, что гибель микроорганизмов при облучении наступает вследствие быстрого нагрева всего объекта до уровня температур, несовместимых с условиями жизнедеятельности микроорганизмов. Кроме представлений о тепловом эффекте, высказываются предложения о нетепловом эффекте «специфическом действии» СВЧ на клетку, проявляющемся на отдельных «резонансных» частотах даже при малых мощностях. [17, 23, 24, 26, 45,81,127,139,195,216]
Выяснение механизма действия СВЧ-энергии на микробную клетку остается важнейшей теоретической задачей при изучении перспектив ее применения в народном хозяйстве. К сожалению, даже при наличии ряда публикаций по данному вопросу, сделать какие-либо обобщения затруднительно. Многообразие технологического оснащения, всевозможные режимы работы генераторов, различие в способах облучения и, наконец, разность объектов облучения не позволяют делать конкретные выводы по данному вопросу. В ряде случаев авторы работ не дают точной характеристики условий облучения ЭМП малой мощности из-за трудности экспериментальной оценки СВЧ-энергии, поглощаемой объектом облучения. Кажется перспективным применение для исследования биологического действия СВЧ-генераторов с диапазоном частот 2375 МГц, широко используемых в СВЧ-энергетике многих европейских стран, и стандартных устройств для облучения микробиологических объектов. По данным колориметрических измерений, большая мощность многих используемых генераторов позволяет свести до минимума время облучения взвеси клеток и эффективно оценить долю энергии, поглощаемой объектом. При работе с генераторами большой мощности основным фактором воздействия, по-видимому, следует считать
быстрый нагрев по всему облучаемому объекту. Это уникальный способ ввода в среду энергии, так как скорость нагрева водной взвеси клеток составляет от +30 до + 200С в секунду. [59, 61, 71, 80]
В литературе имеются сообщения о стерилизующем действии СВЧ-энергии на микробные клетки в эксперименте, которые являются обоснованием для проведения дальнейших исследований в этом направлении. [3, 24, 62, 63, 118,180,188]
Продолжительность термического воздействия на микроорганизмы при СВЧ- нагревании относительно мала. Однако уже первые попытки использования СВЧ- электромагнитного излучения для стерилизации блюд, предпринятые в 40-е годы, стали успешными. Так, было определено, что СВЧ и традиционные методы разогрева замороженных овощей одинаково эффективны: количество бактерий найдено низким и независимо от способа нагревания. Исследования проводили по высокочастотной обработке: колбасного фарша, молока, зерна. Так, по данным Бурьян Ю.С., Васильевской О.И. и др., содержание бактерий в молоке, стерилизованном токами высокой частоты, значительно снижается, по сравнению с контрольным, а титр кишечной палочки при этом оказывается меньше единицы. Авторы указывают на лучшую восстанавливаемость молока, высушенного при воздействии токов высокой частоты и на сохранность витаминов, имевшихся в нем. Рекомендуется использовать СВЧ- обработку как средство предупреждения заплесневения хлеба. По данным M.R. Jepson, 15-секундная обработка герметически упакованного хлеба позволяет продлить срок его хранения до 1 года. Бактериологическое исследование колбасы и ветчины, сваренных в поле токов высокой частоты, показало значительное сокращение сапрофитной микрофлоры и гибель гнилостных микроорганизмов. Установлено, что обработка мяса в поле токов высокой частоты обеспечивает полное уничтожение стафилококков и бактерий группы кишечной палочки.
Устойчивость сальмонелл к физико-химическим факторам
Устойчивость сальмонелл по отношению к некоторым физическим и химическим факторам довольно высокая. Они легко переносят сравнительно высокие и низкие температуры. В бульоне эти бактерии теряют способность к росту после прогревания при + 60С в течении 1 часа, при +70С - в течении 25 минут, при +75С - в течении 5 минут. По отношению к низким температурам сальмонеллы весьма устойчивы. Так, например, агаровые культуры S. cholerae suis не погибают при 0С в течение 142 дней, при - +2-10С в течение 115 дней. [134, 109]
Сальмонеллы могут сохранять жизнеспособность в комнатной пыли от 80 дней до 18 месяцев, в почве - от 1 до 9 месяцев, в угольной золе — до 137 дней, в навозе - до 90 дней, в сухом кале — до 4 лет, во льду и в чистой воде, сальмонеллы сохраняются до трех месяцев, в колбасных изделиях — от 60 до 130 дней, в замороженном мясе — от 6 до 13 мес, в яйцах до 13 мес, в яичном порошке - от 3 до 9 мес, на замороженных овощах и фруктах - от 2 недель до 2,5 месяцев. Во всех случаях сохранение вирулентности совпадает с периодом жизнеспособности сальмонелл. При температуре + 70С гибнут в течение 5-10 минут, при + 100С - мгновенно. [114, 126]
При варке «чайной» колбасы, сальмонеллы погибают через 50 минут, в говяжьей колбасе - через 5 часов, в мясном хлебе через 4 часа. Полная гибель сальмонелл обеспечивается режимом обработки, при котором продукт, доведенный до полной готовности, имеет температуру внутри куска +75 С. Выживаемость сальмонелл уменьшается при увеличении времени нагревания и температуры, а также рН-среды. [13]
Сальмонеллы имеют также большую устойчивость по отношению к поваренной соли и копчению. В соленом мясе сальмонеллы сохраняют жизнеспособность 5-6 месяцев и могут размножаться при содержании в продукте - 6-7% поваренной соли, а в копченом мясе, сохраняют жизнеспособность в течение 2,5 месяцев. [22, 145]
Таким образом, сальмонеллы обладают довольно высокой устойчивостью во внешней среде, к воздействию высоких и низких температур и химическим факторам. Они способны длительное время сохраняться в пищевых продуктах. [10, 42, 213]
При нарушении технологических режимов кулинарной обработки продуктов, санитарных режимов хранения, транспортировки и реализации готовых кулинарных изделий, это может привести к пищевым отравлениям. Именно поэтому одна из основных мер профилактики пищевых отравлений — разработка мероприятий по получению готовой продукции, свободной от сальмонелл. [2, 5, 215]
Морфология, культуральные, биохимические и серологические свойства. Из пяти известных видов рода Escherichia наиболее изучена
Escherichia coli. Многие разновидности этого вида относятся к возбудителям различных заболеваний человека и животных. Значение других видов бактерий рода Escherichia в патологии млекопитающих окончательно неустановленно. [10,29,135]
Бактерии вида Е. coli, как патогенные, так и непатогенные, — это палочки толщиной 1,1-1,5 мкм, длиной 2,0-6,0 мкм. Расположены обособленно или парами, подвижные и неподвижные, Грам-отрицательные, неспорообразующие, факультативные анаэробы; многие имеют капсулы (микрокапсулы). Бактерии хорошо растут на обычных простых и синтетических плотных и жидких питательных средах, оптимальная температура для роста +37 С. [42, 133]
На плотных питательных средах Е. coli образуют выпуклые колонии средней величины, влажные, блестящие, прозрачные и непрозрачные в проходящем свете, круглые с ровными краями (гладкие) или более плоские, сухие со слегка волнистым краем (шероховатые). Возможно образование мелких, прозрачных колоний, напоминающих колонии шигелл и сальмонелл, а также слизистых крупных колоний, похожих на колонии клебсиелл. [43]
В жидких питательных средах Е. coli растут диффузно, либо дают осадок или пленку на поверхности. На селективно-дифференциальных средах (Эндо) лактозо-положительные штаммы Е. coli образуют колонии темно-красного цвета с металлическим блеском или без него. [10]
Глюкозу и другие углеводы Е. coli ферментируют с образованием кислоты и газа. Многие разновидности Е. coli используют ацетаты и не утилизируют цитраты, выделяют лизин и орнитиндекарбоксилазы, образуют кислоту из солей слизевой кислоты и др. На средах с эритроцитами синтезируют и гемолизины. [135]
Методика определения стерилизующего эффекта СВЧ- энергии на чистые культуры бактерий из рода Salmonella и Escherichia
Для изучения стерилизующего эффекта СВЧ-обработки на мясо, обсемененное бактериями (указанными тест-микробами), готовили мясной фарш из говяжьего, свиного и бараньего мяса. Для этого сначала мясо резали на мелкие кусочки, а затем пропускали через мясорубку (с диаметром отверстий 3 мм). Приготовленный мясной фарш массой 200 г искусственно обсеменяли упомянутыми тест-микробами, внося в каждый образец фарша 5 мл взвеси микробных тел в физиологическом растворе с концентрацией их 1 млрд. в 1 мл раствора. Для равномерного распределения микроорганизмов в массе фарша, последний хорошо размешивали и в течение 3 часов образцы оставляли при комнатной температуре.
Опытные образцы мясного фарша после их обсеменения культурой бактериями из рода Salmonella и Escherichia подвергали СВЧ- обработке в режиме «парить» при номинальной мощности 410 Вт с экспозицией от 4 до 20 минут, а также в режиме «жарить» при номинальной мощности 540 Вт с теми же экспозициями, как при предыдущем режиме. После СВЧ-обработки мясного фарша, делали вытяжку из проб. Исследуемый материал высевали на среду Эндо. Посевы инкубировали при +37 С в течение 24 часов. По истечении этого срока посевы просматривали, определяли характер роста бактерий на среде и готовили мазки отпечатки для морфологических исследований. Одновременно готовили экстракт (вытяжку) мясного фарша для проведения биологической пробы на белых мышах. Мышам вводили по 0,5 мл экстракта мясного фарша внутрибрюшинно с последующим наблюдением.
Контролем служил мясной фарш, обсемененный искусственно упомянутыми тест-микробами в тех же количествах, но не подвергнутый СВЧ-обработке в микроволновых бытовых печах. В том же порядке, как и в опыте, мы проводили посевы мясного экстракта (вытяжки) на питательные среды и ставили биологическую пробу на белых мышах. Опыты проведены в 5 повторениях.
Для приготовления мясной вытяжки помещали мясной фарш после СВЧ-обработки в стерильную ступку, измельчали с помощью стерильных ножниц, приливали 40 мл физиологического раствора и растирали стерильным пестиком. Полученную кашицу переносили стерильной стеклянной палочкой обратно в колбу, в которой проводили обработку в СВЧ- печах. Добавляли 40 мл физиологического раствора. Колбу встряхивали и оставляли на 30 минут, затем содержимое колбы фильтровали в стерильные пробирки через слои марли (фильтры с марлей перед фильтрацией предварительно стерилизовали).
Опыты по изучению обезвреживающего действия СВЧ-обработки на микробные токсины, содержащиеся в мясе, проводили следующим образом. Суточные агаровые культуры упомянутых тест-микробов (S. dublin, S. typhimurium, Е. coli) с концентрацией 20 млрд. микробных тел в 1 мл физиологического раствора прогревали при +100 С в течение 10 минут для гибели микроорганизмов и освобождения их эндотоксинов. Прогретой культурой массированно обсеменяли мясной фарш. После этого опытные образцы мясного фарша подвергали обработке в СВЧ- печах в режиме «парить» при номинальной мощности 410 Вт с экспозицией от 8 до 20 минут, а также в режиме «жарить» при номинальной мощности 540 Вт с теми же экспозициями, как и при предыдущем режиме.
После СВЧ-обработки мясного фарша, содержащего микробные токсины, его безвредность проверяли путем постановки биологической пробы на белых мышах, вводя им экстракт (вытяжку) мясного фарша в дозе 1 мл внутрибрюшинно. Клиническое наблюдение за мышами вели до 5 дней. Параллельно с биологической пробой из вытяжки обработанного мясного фарша для установления его стерильности делали высевы на среду Эндо.
Контролем служили пробы мясного фарша: 1. Обсемененного упомянутыми тест-микробами, прогретого при +100С в течение 10 минут, но не подвергнутого СВЧ- обработке; 2. Обсемененного не прогретой (живой) культурой и не подвергнутого СВЧ- обработке; 3. Не обсемененного культурой и подвергнутого СВЧ- обработке. Биологическая проба и бактериологическое исследование проводилось так же, как и с опытными образцами. Для проведения опытов были сформированы 4 группы лабораторных крыс, в каждой группе по 5 крыс полуторамесячного возраста массой 60 -70 г.
При проведении трихинеллоскопии свиного мяса, а именно ножек диафрагмы и языка, было определено, что в среднем на 1 г. зараженного мяса приходятся 64 личинки. Как правило, в одной капсуле встречались по одной личинки Trichinella spiralis, но встречались капсулы с двумя и более личинками трихинелл (рис. 7, 8 и 9). Исследуемое мясо разделили на 4 равные пробы, в среднем - по 500 г. каждая часть. Опытные образцы приготовленных мясных кусочков массой 50 г. подвергали СВЧ- обработке в микроволновой печи в режиме «жарить» при номинальной мощности 540 Вт с экспозициями 5, 10 и 15 минут. После СВЧ-обработки мясо в течение четырех суток два раза в день скармливали лабораторным крысам из группы 2, 3 и 4.
Изучение стерилизующего действия СВЧ- энергии в камере микроволновой бытовой печи на чистые бактериальные культуры
Для проведения опытов по изучению стерилизующего действия СВЧ-нагрева в камерах микроволновой печи «Электроника-ЗС» на микроорганизмы, находящиеся в мясе и мясных продуктах, готовился фарш из говяжьего, свиного и бараньего мяса. Мясной фарш, приготовленный массой 200 г, искусственно обсеменяли бактериями Salmonella dublin, Salmonella typhimurium и Escherichia coli K88, внося в каждый образец фарша 5 мл взвеси микробных клеток в физиологическом растворе с концентрацией 1 млрд. в 1 мл раствора. Для равномерного распределения микроорганизмов в массе фарша, последний хорошо размешивали, оставляли образцы при комнатной температуре в течение 3 часов, а затем подвергали обработке в СВЧ-печи в режиме «парить» номинальной мощности 410 Вт с экспозицией от 4 до 20 минут, а также подвергали обработке в печи в режиме «жарить» номинальной мощности 540 Вт с экспозицией от 4 до 20 минут.
Данные этих исследований представлены в таблицах 7, 8, 9, 10 и 11.
Из данных таблиц видно, что для надежной инактивации СВЧ- энергией мясного фарш различных видов животных (говядина, свинина, баранина), обсемененного бактериями S. dublin, требуется не менее 11 минут в режиме «парить» номинальной мощностью 410 Вт и не менее 10 минут в режиме «жарить» номинальной мощностью 540 Вт. Мясной фарш различных видов животных, обсемененный бактериями S. typhimurium надежно инактивируется при режиме «парить» номинальной мощностью 410 Вт только после 14 минут, а в режиме «жарить» номинальной мощностью 540 Вт после 11 минут. Мясной фарш, обсемененный бактериями Е. coli К88 надежно инактивируется только после 11 минут и соответственно в режиме «жарить» номинальной мощности 540 Вт после 8 минут. Это подтверждается тем, что при бактериологическом исследовании мяса ни в одном случае не было обнаружено роста культур выше перечисленных бактерий на среде Эндо.
Одновременно с этим в контроле имелся рост бактериальных культур на среде Эндо, а при постановке биологической пробы имело место 100% гибель мышей.
Таким образом, СВЧ нагрев мясного фарша, обсемененного Salmonella dublin или Escherichia coli К88 надежно приводит к его стерилизации в режиме «парить» номинальной мощностью 410 Вт в течение 11 минут и более, а для мясного фарша обсемененного Salmonella typhimurium через 14 минут. В режиме «жарить» номинальной мощностью 540 Вт гибель бактерий Salmonella dublin наступает через 10 минут, Escherichia coli - через 8 минут, a Salmonella typhimurium — через 11 минут. Вид мясного фарша (говядина, свинина, баранина) не играет существенной роли при воздействии СВЧ-обработки на инактивацию выше перечисленных бактерий.
Однако, мы не можем утверждать с полной уверенностью, что полученные временные показатели инактивации бактерий из рода Salmonella и Escherichia, независимо от режима мощности, приводят к полной стерилизации мяса. Это связано с тем, что при постановке биологической пробы мы отмечали гибель мышей в каждом опыте.
Такие показатели указывают на наличие токсинов в мясе, несмотря на инактивацию бактерий. В связи, с чем мы продолжили опыты по изучению стерилизующего действия СВЧ - энергии на бактериальные токсины.
Опыт по изучению разрушающего действия СВЧ-энергии на микробные токсины, содержащиеся в мясном фарше, проводили следующим образом.
Суточные агаровые культуры Salmonella dublin, Salmonella typhimurium и Escherichia coli K88 с концентрацией 20 млрд. микробных тел в 1 мл физиологического раствора прогревали при +100С в течение 10 минут (для гибели микроорганизмов и освобождения их эндотоксинов). Прогретой культурой массированно обсеменяли мясной фарш. После этого опытные образцы мясного фарша подвергали обработке в режиме «парить» при номинальной мощности 410 Вт с экспозицией от 8 до 20 минут и обработке в режиме «жарить» при номинальной мощности 540 Вт при тех же экспозициях.
После СВЧ-обработки мясного фарша, содержащего микробные токсины, его безвредность проверяли путем постановки биологической пробы на белых мышах, вводя им экстракт (вытяжку) мясного фарша в дозе 1 мл внутрибрюшинно.
После введения вытяжки клиническое наблюдение за мышами вели до 5 суток. Параллельно с биологической пробой для установления стерильности фарша делали высевы на среду Эндо.
Контролем служили пробы мясного фарша: 1. Контаминированного указанными бактериями (Salmonella dublin, Salmonella typhimurium и Escherichia coli K88), прогретыми при +100C в течение 10 минут, но не подвергнутого СВЧ- обработке; 2. Мясной фарш, контаминированный живой культурой, без СВЧ-обработки 3. Не обсемененного культурами и подвергнутого СВЧ- обработке. Из таблицы 12 видно, что: 1. До 12-минутной экспозиции СВЧ-обработки мясного фарша в режиме «парить» не достигается обезвреживания токсинов бактерии Salmonella dublin, Salmonella typhimurium и Escherichia coli K88.
