У.А. Близнюк1, П.Ю. Борщеговская2, О.В. Есаулова3, В.С. Ипатова4, В.С. Ким5, C.В. Кузьмин6, Э.М. Насибов7, З.К. Никитина8, С.И. Никифоров9, В.В. Розанов10, А.П. Черняев11, Д.С. Юров12, И.А. Родин13

1,2,5,10,11,13 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (Москва, Россия)

1,2,4,11,12 Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына (Москва, Россия)

3,6,9 «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, НИЦ РадБиоТех (Москва, Россия)

7,8,10 Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (Москва, Россия)

13 ФГАОУ ВО Первый МГМУ имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет) (Москва, Россия)

1 uabliznyuk@gmail.com, 2 alexeevapo@mail.ru, 3 esaulova.ov@fncg.ru, 4 ipatova.vs15@physics.msu.ru, 5 ivantcova.vs20@physics.msu.ru, 6 kuzmin.sv@fncg.ru, 7 El-one-1@mail.ru, 8 nikitinaz@yandex.ru, 9 Nikiforov.si@fncg.ru, 10 vrozanov@mail.ru, 11 a.p.chernyaev@yandex.ru, 12 d_yurov@mail.ru, 13 igorrodin@yandex.ru

Постановка проблемы. При проведении исследований по влиянию ионизирующего излучения на выживаемость микроорганизмов в различных средах особое внимание отводится физическим параметрам воздействия. Однако микроорганизмы и ткани обладают различной радиочувствительностью, следовательно при планировании радиационной обработки биологических объектов важен учет не только физических параметров, но и характеристик самого облучаемого биообъекта.

Цель работы – изучение влияния радиационной обработки низкоэнергетическими электронами с энергией 1 МэВ на выживаемость бактерий Escherichia coli.

Результаты. Проведено исследование влияния облучения ускоренными электронами с энергией 1 МэВ на выживаемость бактерий Escherichia coli. Облучение образцов суспензий с исходной концентрацией бактерий (3,6 ± 0,3)·105 КОЕ/г проводилось в дозах 250 и 1000 Гр. Оценка величины дозы, поглощенной образцами, осуществлялась с помощью дозиметрического раствора Фрикке. Облученные в жидкой тиогликолевой среде суспензии бактерий непосредственно после радиационной обработки помещались в холодильник и хранились при температуре 4 оС в течение 18 дней. Каждые три дня проводилось высевание облученных бактерий на твердую тиогликолевую среду с добавлением агара в чашки Петри и после двухдневной инкубации при температуре 37 ℃ проводился подсчет колониеобразующих единиц (КОЕ/г).

В результате проведенных экспериментов получены зависимости концентраций жизнеспособных микроорганизмов от величины поглощенной дозы и от времени последующего хранения.

Установлено нелинейное снижение концентраций жизнеспособных клеток бактерий от дозы сразу после облучения. При последующем хранении суспензий бактерий наблюдалось экспоненциальное снижение концентрации бактерий Escherichia coli как в необлученных, так и в облученных образцах. Значения скоростей снижения количества жизнеспособных клеток в облученных образцах превышали аналогичные показатели в необлученных суспензиях бактерий примерно в 1,5 раза.

Практическая значимость. Комбинированное воздействие ионизирующего излучения и температурного режима хранения может позволить замедлить скорость размножения микроорганизмов в продукте и увеличить его сроки годности.

1. Introduction to Food Microbiology. Foodsafe program open textbook // Province of British Columbia Ministry of Health. 2020.
2. Rawat S. Food Spoilage: Microorganisms and their prevention // Asian journal of plant science and Research. 2015. V. 5. № 4. P. 47–56.
3. Доклад Группы экспертов высокого уровня по вопросам продовольственной безопасности и питания // Комитет по всемирной продовольственной безопасности. Италия. 2014.
4. Продовольственные потери и органические отходы на потребительском рынке Российской Федерации // Московская школа управления «Сколково» сайт. Москва. 2019. – URL: https://foodsharing.ru/wp-content/uploads/2019/11/foodwaste_rf_skolkovo.pdf
5. Chmielewski A.G. Radiation technologies: The future is today // Radiation Physics and Chemistry. 2023. V. 213. P. 111233.
6. Food irradiation. Requirements for the development, validation and routine control of the process of irradiation using ionizing radiation for the treatment of food, ISO/TC 34 Food products, ICS: 67.020 Processes in the food industry. Geneva. Switzerland. 2004. P. 7–39.
7. Розанов В.В., Матвейчук И.В., Черняев А.П., Николаева А.А., Белоусов А.В., Юров Д.С. Экспериментальное подтверждение эффективности комбинированной стерилизации костных имплантатов // Технологии живых систем. 2018. Т. 15. № 1. P. 41–48.
8. Bliznyuk U., Avdyukhina V., Borshchegovskaya P., Bolotnik T., Ipatova V., Nikitina Z., Nikitchenko A., Rodin I., Studenikin F., Chernyaev A., Yurov D. Effect of electron and X-ray irradiation on microbiological and chemical parameters of chilled turkey // Scientific reports. 2022. V. 12. № 1. P. 750.
9. Indiarto R., Pratama A., Sari T., Theodora H. Food irradiation technology: A review of the uses and their capabilities // Int. J. Eng. Trends Technol. 2020. V. 68. № 12. P. 91–98.
10. Abraham A.G., Wellington T.T., Victoria A. Microbiological quality of chicken sold in Accra and determination of D 10-value of E. coli // Food and Nutrition Sciences. 2012. V. 335094. P. 693–698.
11. Sommers C., Christopher H., Scullen O., Shiowshuh S. Inactivation of uropathogenic Escherichia coli in ground chicken meat using high pressure processing and gamma radiation, and in purge and chicken meat surfaces by ultraviolet light // Frontiers in Microbiology. 2016. V. 7. P. 413.
12. Xu A., Scullen O., Sheen S., Johnson J., Sommers C. Inactivation of extraintestinal pathogenic E. coli clinical and food isolates suspended in ground chicken meat by gamma radiation // Food microbiology. 2019. V. 84. P. 103264.
13. Chirinos R., Vizeu D., Destro M., Franco B., Landgraf M. Inactivation of Escherichia coli O157: H7 in hamburgers by gamma irradiation // Brazilian Journal of Microbiology. 2002. V. 33. P. 53–56.
14. Begum T., Follett P., Hossain F., Christopher L., Salmieri S., Lacroix M. Microbicidal effectiveness of irradiation from Gamma and X-ray sources at different dose rates against the foodborne illness pathogens Escherichia coli, Salmonella Typhimurium and Listeria monocytogenes in rice // LWT. 2020. V. 132. P. 109841.
15. Rosso L., Lobry J., Bajard S., Flandrois J. Convenient model to describe the combined effects of temperature and pH on microbial growth // Applied and environmental microbiology. 1995. V. 61. № 2. P. 610–616.
16. Efsa Biohaz Panel, Koutsoumanis K., Allende A., Alvarez‐Ordóñez A., Bover‐Cid S., Chemaly M., Davies R., De Cesare A., Herman L., Hilbert F., Lindqvist R. Pathogenicity assessment of Shiga toxin‐producing Escherichia coli (STEC) and the public health risk posed by contamination of food with STEC // Efsa Journal. 2020. V. 18. № 1. P. e05967.
17. Silva J., Rigo A., Dalmolin I., Debien I., Cansian R., Oliveira J., Mazutti M. Effect of pressure, depressurization rate and pressure cycling on the inactivation of Escherichia coli by supercritical carbon dioxide // Food Control. 2013. V. 29. № 1. P. 76–81.
18. Фадейкина О. Аттестация стандартного образца мутности бактерийных взвесей // Эталоны. Стандартные образцы. 2014. № 2. P. 41–47.
19. https://istina.msu.ru/equipment/card/615320740/
20. Близнюк У.А., Борщеговская П.Ю., Зубрицкая Я.В., Ипатова В.С., Малюга А.А., Розанов В.В., Черняев А.П., Чуликова Н.С., Юров Д.С. Влияние ионизирующего излучения на всхожесть и биометрические показатели масличных культур // Технологии живых систем. 2023. Т. 20. № 1. С. 5–17.
21. Chernyaev A., Avdyukhina V., Bliznyuk U., Borschegovskaya P., Ipatova V., Leontiev V., Studenikin F., Yurov D. Study of the effectiveness of treating trout with electron beam and X-ray radiation // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2020. V. 84. P. 385–390.
22. “Микробиологическая чистота”. XII Государственная фармакопея РФ. ч. 1.32, 42-0067-07. 2007. Retrieved from: https://docs.rucml.ru/feml/pharma/v14/vol1/
23. Chernyaev A., Bliznuk U., Borschegovskaya P., Ipatova V., Nikitina Z., Gordonova I., Studenikin F., Yurov D. Treatment of refrigerated trout with 1 MeV electron beam to control its microbiological parameters // Physics of Atomic Nuclei. 2018. V. 81. P. 1656–1659.
24. Mayer-Miebach E., Stahl M., Eschrig U., Deniaud L., Ehlermann D., Schuchmann H. Inactivation of a non-pathogenic strain of
    E. coli by ionising radiation // Food Control. 2005. V. 16. P. 701–705.
25. Food Safety & Preservation: Escherichia coli O157:H7. University of Nebraska–Lincoln – URL: https://food.unl.edu/escherichinia-coli-o157h7-e-coli
26. Schopf S., Gotzmann G., Dietze M., Gerschke S., Kenner L., König U. Investigations Into the Suitability of Bacterial Suspensions as Biological Indicators for Low-Energy Electron Irradiation // Frontiers in Immunology. 2022. V. 13. P. 814767.
27. Saber H., Abadi V., Hassanshahian M., Hosseini A. The Effect of Radioactive Radiation on Growth Inhibition and Destruction of Food Spoilage Bacteria in Poultry Meat // Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences. 2022. V. 92. № 3. P. 629–636.
28. Bouzarjomehri F., Dad V., Hajimohammadi B., Shirmardi S., Salimi A. The effect of electron-beam irradiation on microbiological properties and sensory characteristics of sausages // Radiation Physics and Chemistry. 2020. V. 168. P. 108524.
29. Torgby-Tetteh W., Adu-Gyamfi A., Odai B., Appiah V. Combined effect of irradiation and frozen storage on survival of viable bacteria and inoculated Escherichia coli in chicken // Journal of Food and Nutrition Sciences. 2014. V. 2. № 3. P. 53–57.
30. Перцев Н., Царегородцева Г. Математическая модель динамики популяции, развивающейся в условиях воздействия вредных веществ // Сибирский журнал индустриальной математики. 2010. Т. 13. № 1. С. 109–120.