Влияние радиационной обработки тормозным излучением на снижение нитритов и нитратов в корнеплодах и клубневой сельскохозяйственной продукции

В последние десятилетия проблема накопления нитратов и нитритов в овощах и корнеплодах стала актуальной из-за роста использования минеральных удобрений и увеличения нагрузки на агропромышленный сектор. Избыточное содержание данных соединений представляет угрозу здоровью человека, снижая пищевую ценность продукции и способствуя образованию канцерогенных соединений. Целью настоящего исследования было изучение влияния тормозного (рентгеновского) излучения на снижение концентрации нитратов в корнеплодах и клубневой сельскохозяйственной продукции, а также определение оптимальных доз обработки для практического применения в пищевой промышленности. Научная значимость работы заключается в поиске эффективного метода радиационной обработки, обеспечивающего безопасность и долговременное хранение продукции. Методология включала облучение образцов картофеля, моркови и свёклы с использованием промышленного ускорителя электронов ИЛУ-10 при дозах 0,1–0,5 кГр и последующее определение содержания нитратов потенциометрическим методом. Результаты показали, что при дозах выше 0,2 кГр содержание нитратов в картофеле и свёкле значительно снижалось, тогда как в моркови наблюдалась обратная тенденция к накоплению. Данные свидетельствуют о различной чувствительности культур к радиационному воздействию, что связано с физиологическими и сортовыми особенностями. Вклад исследования заключается в уточнении механизмов изменения нитратного обмена под действием ионизирующего излучения и в разработке подходов к применению тормозного излучения как метода снижения содержания нитратов. Практическая значимость работы заключается в возможности внедрения радиационной обработки в агропищевую отрасль Казахстана и других стран для обеспечения безопасности продукции и увеличения сроков хранения.

1. Castell-Perez ME, Moreira RG. Irradiation and Consumers Acceptance. Innovative Food Processing Technologies. 2021:122–35. doi: 10.1016/B978-0-12-815781-7.00015-9. Epub 2020 Sep 1. PMCID: PMC7329293.

2. Leszczyńska T. et al. Effects of some processing methods on nitrate and nitrite changes in cruciferous vegetables //Journal of Food Composition and Analysis, 2009. – Vol. 22., I.4 – P. 315-321. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2008.10.025

3. Vahed S. et al. Effect of some processing methods on nitrate changes in different vegetables //Journal of Food Measurement and Characterization. – 2015. – Vol. 9., I. 3. – P. 241-247. https://doi.org/10.1007/s11694-015-9229-4

4. Basfar A. A., Mohamed K. A., Al-Abduly A. J., Al- Kuraiji T. S., and Al-Shahrani A. A., “Degradation of diazinon contaminated waters by ionizing radiation,” Radiation Physics and Chemistry, vol. 76, no. 8-9, pp. 1474–1479, 2007.

5. Basfar A. A., Khan H. M., and Al-Shahrani A. A., “Trihalomethane treatment using gamma irradiation: kinetic modeling of single solute and mixtures,” Radiation Physics and Chemistry, vol. 72, no. 5, pp. 555–563, 2005

6. Basfar A. A., Mohamed K. A., Al-Abduly A. J. and Al-Shahrani A. A., “Radiolytic degradation of atrazine aqueous solution containing humic substances,” Ecotoxicology and Environmental Safety, vol. 72, no. 3, pp. 948–953, 2009

7. Pogacnik L. and Franko M., “Detection of organophosphate and carbamate pesticides in vegetable samples by a photothermal biosensor,” Biosensors and Bioelectronics, vol. 18, no. 1, pp. 1–9, 2003.

8. Alamgir Zaman Chowdhury M., Fakhruddin A., Nazrul Islam M., Moniruzzaman M., Gan S. H., and Khorshed Alam M., “Detection of the residues of nineteen pesticides in fresh vegetable samples using gas chromatography-mass spectrometry,” Food Control, vol. 34, no. 2, pp. 457–465, 2013

9. Lepine F. L., “Effects of ionizing radiation on pesticides in a food irradiation perspective: a bibliographic review,” Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol. 39, no. 12, pp. 2112–2118, 1991

10. Куликовский А.В., Вострикова Н.Л., Горбунова Н.А., Иванкин А.Н. Идентификация накопления химических маркеров облучения в мясе при ионизирующей обработке. // Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности: состояние и перспективы: матер. Междунар. науч.-практ. конф. -Обнинск: ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2018. -С. 203-207

11. Лой Н.Н., Санжарова Н.И., Чиж Т.В., Щагина Н.И., Гулина С.Н., Миронова М.П., Кузнецов В.К. Перспектива применения радиационных технологий для увеличения сроков хранения овощей / Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции: Сб. матер. II Междунар. научн.-практ. конф. / Краснодар, (05-26 июня 2017 г.). – С. 54-58. URL: http://vniitti.ru/conf/conf2017/sbornik_conf2017.pdf

12. Чиж Т.В., Лой Н.Н., Губарева О.С., Кузнецов В.К., Урсу Н.В., Гулина С.Н. Влияние гамма-излучения на продолжительность хранения и показатели качества картофеля Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности: состояние и перспективы: Сборник докладов международной научно- практической конференции / г. Обнинск, (26-28 сентября 2018 г.). – Обнинск: ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2018. – 356 с

13. Лой Н.Н., Чиж Т.В., Гулина С.Н. Влияние гамма-облучения на хранение картофеля / Техногенные системы и экологический риск: Тезисы докладов II Международной (XV Региональной) научной конференции / Под общ. ред. А.А. Удаловой. – Обнинск: ИАТЭ НИЯУ МИФИ, 2018. – 450 с;.

14. Авдюхина В. М., Близнюк У. А., Борщеговская П. Ю. [и др.] Ингибирование прорастания клубней картофеля после воздействия рентгеновского излучения / Применение химических веществ, ионизирующих и неионизирующих излучений в агробиотехнологиях: Сборник докладов круглого стола в рамках XX Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, Москва, 21 сентября 2016 года. – Москва, 2016. – С. 47. – EDN XVYVZF

15. Цыгвинцев П. Н., Тихонов А. В., Рачкова В. М. [и др.] Сохранность клубней картофеля после гамма- облучения Применение химических веществ, ионизирующих и неионизирующих излучений агробиотехнологиях: Сборник докладов круглого стола в в рамках XX Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, Москва, 21 сентября 2016 года. – Москва, 2016. – С. 122-127. – EDN XVYWWR.

16. ICGFI, Code of good irradiation practice for sprout inhibition of bulb and tuber crops. ICGFI Document № 8, IAEA, Vienna 1991

17. International Atomic Energy Agency, Irradiation of Bulbs and Tuber Crops-A Compilation of Technical Data for Its Authorization and Control, IAEA (1997)

18. Duc L. D. D., Trieu, L. N., Ha, N. T. N., Sang, N. T. M., & Son, N. A. (2024). Effect of 60Co Gamma Radiation on the Shelf Life of Potato Tubers. RADIOISOTOPES, 73(3), 255–264. https://doi.org/10.3769/radioisotopes.73.255

19. Bryazgin A.A. 2017. ILU Industrial Electron Accelerators. International Conference on Applications of Radiation Science and Technology (ICARST-2017). URL: https://www.iaea.org/events/icarst-2017/presentations

20. Auslender V.L, Bukin A.D, Voronin L.A, Kokin E.N, Korobeinikov M.V, Krainov G.S, Lukin A.N, Radchenko V.M, Sidorov A.V, Tkachenko V.O. 2004. Bremsstrahlung converters for powerful industrial electron accelerators. Radiation Physics and Chemistry. 71(1–2): 297- 299. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2004.04.007

21. Mukan Zh.T., Seredavina T.A., Sushkova N.S., Danko I.V., Glushchenko N.V. Study of dosimetry possibilities using electron paramagnetic resonance on alanine for ILU-10 accelerator INP RK. NNC RK Bulletin. 2022;(1):36-42. (In Russ.) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2022-1-36-42.

22. Luckey, T.D. (1980). Hormesis With Ionizing Radiation (1st ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9780429276552