Современные методы идентификации свинины, обработанной ионизирующим излучением

ПЕРЕРАБОТКА

]

DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11021 УДК 53.06; 537.635; 543.554; 637

Современные методы идентификации свинины, обработанной ионизирующим излучением

Р. Т. ТИМАКОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент С. Л. ТИХОНОВ, доктор технических наук, профессор (e-mail: tihonov75@bk.ru) Н. В. ТИХОНОВА, доктор технических наук, доцент Уральский государственный экономический университет, ул. 8 марта, 62, Екатеринбург, 620144, Российская Федерация

Резюме. Цель исследований заключалась в распознавании радиационно-обработанной свинины с помощью ЭПРи потенцио-метрического метода, а также в изучении влияния доз облучения на изменение поглощенной дозы и комплексную антиоксидантную активность мяса свиней. В России действуют стандарты, основанные на применении метода ЭПР. Он позволяет идентифицировать облученную свинину по изменению основных параметров ЭПР-сигнала под воздействием разной дозы излучения. Для эксперимента сформировали две группы охлажденных образцов свинины массой 2 кг через 48 ч после убоя: первая - мясо животных мясного направления откорма, вторая - беконного направления. Образцы мяса обрабатывали ионизирующим излучением в дозах от 1 кгр до 12 кгр. ЭПР-спектрометрию проводили с использованием оборудования марки Labrador Experts-диапазона. С увеличением дозы до 12 кгр происходило значимое увеличение амплитуды пика на 22,9 % до (1,01±0,01) -10'4 отн. ед. при уширении сигнала на 59,9 % до 15,25±0,12 Гс, по сравнению с образцами мясной свинины, облученными дозой 1кГр. Облучение образцов беконной свинины привело к значимому увеличению амплитуды пика на 22,7 % до (8,91±0,03)-10-5 отн. ед. и уширению сигнала на 63,7 % до 15,65±0,16 Гс соответственно. Выявлена высокая степень прямой зависимости величины поглощенной дозы от дозы облучения и площади ЭПР-сигнала с коэффициентом корреляции, равным 0,99. При дозе облучения 2 кгр поглощенная доза составляет (2,34±0,03)-10-1 кгр, площадь ЭПР-сигнала (1,56±0,11)-10-4 отн. ед. Увеличение дозы облучения с 2 до 12 кгр приводит к увеличению поглощенной дозы в 22,6 раза и площади ЭПР-сигнала в 43,5 раза. В образцах, облученных дозами 12 кгр, отмечали уменьшение антиоксидантной активности, по сравнению с образцами, обработанными дозой 1 кгр, для мясной свинины в 2,08 раза, для беконной - в 2,07 раза, что определяет возможность применения потенциометрического метода в качестве сопутствующего для идентификации облученной продукции.

Ключевые слова: свинина, ЭПР-сигнал, антиоксиданты, излучение, метод электронного парамагнитного резонанса, потенцио-метрический метод.

Для цитирования: Тимакова Р. Т., Тихонов С. Л., Тихонова Н. В. Современные методы идентификации свинины, обработанной ионизирующим излучением // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 10. С. 90-92. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11021.

Один из факторов, способствующих повышению конкурентоспособности отечественных мясоперерабатывающих предприятий для освоения внешнего рынка мясопродуктов, - освоение современных технологий хранения, в частности с использованием радиационной обработки, которая позволит поставлять на внешний рынок качественное охлажденное мясное сырье с пролонгированным сроком годности. Применение безопасной дозы до 10 кгр, согласно решению объединенного Комитета экспертов ФАО/МАГАТЭ/ВОЗ, обеспечивает сохранение пищевой ценности облученной продукции [1]. Обработка ионизирующим излучением значительно продлевает срок годности мяса и мясопродуктов [2, 3, 4].

Вместе с тем возникает необходимость идентификации облученной пищевой продукции для подтверждения факта ее обработки. За рубежом с этой целью

применяют следующие методы: газохроматографи-ческий, термолюминесцентный, флуоресцентный и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), результаты которых, как утверждает [5], сопоставимы, но использование метода ЭПР более эффективно.

В России действуют стандарты, основанные на методе ЭПР, в частности ГОСТ Р 52529-2006 «Мясо и мясные продукты. Метод электронного парамагнитного резонанса для выявления радиационно-обработанных мяса и мясопродуктов, содержащих костную ткань». В то же время экспериментальные исследования, проведенные рядом авторов [6], показывают, что возможно идентифицировать ранее облученные мякотные части мясного сырья.

Общеизвестно, что с увеличением дозы облучения происходит ускорение цепных свободно-радикальных реакций расщепления и окисления с образованием ионов и свободных радикалов. В свою очередь, содержащиеся в мясе природные антиоксиданты, противостоят свободно-радикальномуокислению. Дифференциация интенсивности окислительныхпроцессов в мышечных тканях определяется их прижизненным метаболическим типом, наличием и состоянием прооксидантных систем, а также антиокислителей различной природы (пептиды, токоферолы, фосфолипиды, минеральные вещества, аминокислоты) [7, 8, 9], которые влияют на окислительную активность ткани и интенсивность окислительного распада липидов, что особенно важно для сохранности свинины, отличающейся от мяса других сельскохозяйственных животных повышенным содержанием жировой ткани. Антиоксиданты в мясе в основном представлены водорастворимыми соединениями, содержание жирорастворимых антиоксидантов незначительно и не оказывает существенного влияния [10]. Большой интерес представляют возможности нутриетивной коррекции прооксидантно-антиоксидантного баланса [11, 12] для повышения антиоксидантного статуса организма человека в условиях оксидативного стресса, сопряженного с дисбалансом между генерацией и нейтрализацией активных форм кислорода.

Цель исследований заключалась в распознавании радиационно-обработанной свинины с помощью ЭПР и потенциометрического метода, а также в изучении влияния доз облучения на изменение поглощенной дозы и комплексную антиоксидантную активность в мясе свиней.

Условия, материалы и методы. Для эксперимента сформировали две группы первичных образцов. Первая из них была отобрана от туш молодняка свиней мясного направления; вторая - от туш молодняка беконного направления откорма. Для облучения брали охлажденные (0.. .+2) °С образцы свинины массой 2 кг через 48 ч после убоя. Отбор первичных образцов мякотной ткани мяса проводили по ГОСТ Р 51447-99 (ИСО 3100-1-91).

В каждой группе первичных образцов исследовали необлученную свинину (контрольные образцы) и мясо, обработанное в Центре радиационной стерилизации (ЦРС) Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н. Ельцина линейным ускорителем электронов модели УЭЛР-10-10С2 дозами в диапазоне от 1 кгр до 12 кгр. ЭПР-спектрометрию проводили на портативном автоматизированном спектрометре ЭПР марки Labrador Expert X-диапазона.

За основу методики подготовки образцов к дальнейше-муисследованию взяты основные положения ГОСТ Р 525292006 с пролонгированным периодом сушки до 24...30 ч. Исследования проводили в десятикратной повторности. Обработку ЭПР-спектров осуществляли специализированной компьютерной программой с отражением параметров в автоматическом режиме на экране монитора.

На следующем этапе изучали антиоксидантную активность, которую рассчитывали как интегральный показатель суммарного содержания антиоксидантов, определенный потенциометрическим методом с использованием многофункционального потенциометрического анализатора МПА-1. В основу его работы положен способ для определения оксидантной активности/антиоксидантной активности (ОА/АОА) в растворах с использованием медиаторной системы К3Ре(С^)]/К4^в(С^)][13].

Результаты исследований обрабатывали методами статистики с использованием коэффициента Стьюдента.

Результаты и обсуждение. При исследовании контрольных образцов методом ЭПР было установлено, что свинину ранее не облучали - ЭПР-сигнал отсутствовал.

После облучения опытных образцов различными дозами зафиксировано изменение основных параметров ЭПР-сигнала. В варианте с обработкой мясной свинины дозой 1 кГр в диапазоне поля 3260.3340 Гс амплитуда ЭПР-сигнала достигает (8,22±0,34)-10-5 отн. ед. при ширине 9,54 ± 0,03 Гс, в то время как в образцах беконной величины этих показателей ниже соответственно на 11,6 % (р<0,05) и 0,2 %, или (7,26±0,19)-10-5 отн. ед. и 9,56 ± 0,03 Гс. Аналогичные характеристики установлены при облучении опытных образцов дозами в диапазоне от 2кГр до 11кГр (рис. 1).

мясная

Е

0,00005

0,00004

0,00003

0,00002

ф 0,00001

X 1- 0,00000

0

и -0,00001

-0,00002

С -0,00003

С

2 -0,00004

л

-0,00005

-0,00006

Величина поглощенной дозы ионизирующего излучения зависит от ряда факторов: применяемой дозы, вида пищевого продукта, структурных особенностей тканей (мякотная или костная ткань, наличие жировых включений, консистенция), термического состояния. При увеличении дозы излучения происходит изменение основных параметров ЭПР-сигнала (амплитуда, ширина), что приводит к увеличению площади под ЭПР-сигналом. Одновременно по мере роста дозы излучения, повышается и поглощенная доза. Так, при дозе облучения 2 кгр поглощенная доза составляла (2,34±0,03)-10-1 кгр, площадь ЭПР-сигнала (1,56±0,11)10-4 отн. ед. (рис. 2). Увеличение дозы облучения до 12 кгр привело к росту поглощенной дозы в 22,6 раза до (5,29±0,04)-101 отн. ед. (р<0,05), площади ЭПР-сигнала - в 43,5 раза до (6,79±0,08)-10-3 отн. ед. (р<0,05).

Рис. 2. Зависимость изменения поглощенной дозы (У) от дозы излучения (Х() и площади сигнала (Х2)\ ЩЩ - >0,01; I - <0,007, ПЗ - <0,003; О - <-0,001;  - <-0,005;

По результатам эксперимента проведенного с использованием потенциометрического метода установлено, что содержание антиоксидантов зависит от вида свинины и дозы облучения (рис. 3). Наибольшая АОА отмечена в

3000 3100 3200 3300 3400 3500 магнитное поле, Гс

Рис. 1. Спектры ОМТ мясной свинины (д-фактор 2,0009± 0,0001) и ОМТ беконной свинины (д-фактор 2,0018±0,0002), облученных дозой 11кГр.

Облучение образцов мышечной ткани (ОМТ) мясной свинины дозой 12 кгр привело к увеличению амплитуды пика, по сравнению с дозой 1кГр, на 22,9 % до (1,01±0,01)10-4 отн. ед. (р<0,05), ширины сигнала - на 59,9 % (р<0,05) до 15,25±0,12 Гс. Для беконной свинины амплитуда пика при сравнении аналогичных доз возросла на 22,7 % (р<0,05) до (8,91±0,03) -10-5 отн. ед., уширение сигнала составило 63,7 % (р<0,05) до 15,65±0,16 Гс. ЭПР сигналы образцов мясной свинины, облученных дозой 12 кгр, отличались более высокой амплитудой пика (на 13,4 %, р<0,05), по сравнению с беконной.

Множественный коэффициент корреляции поглощенной дозы от дозы облучения и площади сигнала, равный 0,98, показывает весьма высокую силу связи между величинами этих показателей.

12

11

10

9

8

о.

7

*

а 6

X 5

Ф

Т

^ е; 4

УО

О 3

я

п О 2

ч 1

0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 0,15 антиоксидантая активность мяса, мМ-экв

Рис. 3. Концентрация антиоксидантов в необлученных и облученных разными дозами образцах свинины разной направленности:  - беконная;  - мясная.

необлученных образцах свинины мясной - 0,153±0,003 мМ-экв, что больше, чем в беконной, на 0,032 мМ-экв.

При увеличении дозы облучения с 1 кгр до 12 кгр установлено снижение концентрации антиоксидантов во всех опытных образцах. Так, в мясной свинине она уменьшилась соответственно с 0,148±0,016 мМ-экв до 0,071±0,007 мМ-экв, или на 52,0 % (р<0,05); в беконной - с 0,116±0,004 мМ-экв до 0,056±0,008 мМ-экв, или на 51,7 % (р<0,05) соответственно. Установлена высокая степень корреляции между дозой облучения образцов мясной и беконной свинины и их АОА: для мясной свинины - 0,984, для беконной - 0,992.

Исследованиями установлено, что АОА исследуемых образцов мяса снижается после обработки ионизирующим излучением и зависит от дозы облучения. Так, АОА мясной свинины после облучения дозой 12 кгр стала в 2,08 раза ниже, чем при облучении дозой 1 кгр; беконной - в 2,07 раза. Следует отметить, что АОА мясной свинины выше, чем в беконной. Установленное снижение АОА свинины объясняется тем, что антиоксиданты мяса (наиболее чувствительны серосодержащие и ароматические аминокислотные остатки белков) расходуются на реакцию «поглощения» образовавшихся при облучении свободных радикалов, с восстановлением их до стабильных соединении. Полученные результаты позволяют уста-

новить обратно пропорциональную связь между дозой облучения и концентрацией антиоксидантов в мясе.

Повышенная АОА мясной свинины, в сравнении с беконной, связана с меньшим содержанием жира и большим содержанием природных антиоксидантов в мышечной ткани.

Выводы. В результате проведенных исследований установлено, что при увеличении дозы облучения мяса с 1 кгр до 12 кгр происходит увеличение амплитуды ЭПР сигнала при ее уширении и достоверно снижается АОА. В образцах беконной свинины отмечены более низкие показатели основных параметров ЭПР-сигнала и АОА, чем в мясной. Выявлена высокая степень прямой зависимости величины поглощенной дозы от дозы облучения и площади ЭПР сигнала с коэффициентом корреляции 0,99. При увеличении дозы излучения происходит изменение основных параметров ЭПР-сигнала (амплитуда, ширина), что приводит к увеличению площади под ЭПР-сигналом. Исследование облученной разными дозами свинины методом электронного парамагнитного резонанса и потенциометрическим методом позволяет с высокой степенью достоверности устанавливать факт облучения мясного сырья соответственно по характеристиками ЭПР-сигнала и опосредованно по изменению антиоксидантной активности.

Литература.

1. Dionisio A. P., Gomes R. T., Oetterer М. Ionizing Radiation Effects on Food Vitamins - A Review// Brazilian Archives of Biology and Technology. 2009. Vol. 52. Nо. 5. Рр. 1267-1278.

2. Geng I.Y., Diler А. Elimination of foodborne pathogens in seafoods by irradiation: Effects on quality and shelf-life // J. of Food Science and Engineering. 2013. Nо. 3. Рр. 99-106.

3. Erkan N., Gunlu А., Geng I.Y. Alternative seafood preservation technologies: ionizingradiation and high pressure processing // J. of Fisheries Sciences. com. 2014. №. 8 (3). Рр. 238-251.

4. Влияние ионизирующего облучения шейки свиной на изменение липидов /Р. Т. Тимакова, С. Л. Тихонов, Н. В. Тихонова и др. // Мясная индустрия. 2017. № 12. С. 20-23.

5. Anderle H. Detection and dosimetry of irradiated biominerals with thermoluminescence, radiolyoluminescence and electron spin resonance measurements: comparison of methods // Radiation Measurements. 1998. Vol. 29. №. 5. Рр. 531-551.

6. Тимакова Р. Т., Тихонов С. Л., Тихонова Н. В. Разработка методики определения поглощенных доз для разных видов радиационно-обработанного мяса // Ползуновский вестник. 2017. № 1. С. 13-18.

7. Кочиева И. Р., Басиева И. Б., Казинец К. И. Продукты питания из мяса птицы с антиоксидантными свойствами//Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия России и сопредельных стран. Владикавказ: ФГБОУ «Сев.-Осет. гос. ун-т им. К. Л. Хетагурова», 2014. С. 205-209.

8. Арутюнянц А. А., Саламова Н. А., Лохов Р. Е. Изучение антиоксидантной активности аминокислот//Башкирский химический журнал. 2012. Т. 19. № 1. С. 169-171.

9. Antioxidative properties of tripeptide libraries prepared by the combinatorial chem-istry/ К. Saito, D. H. Jin, T. Ogawa, etc. // J. of Agricultural and Food Chemistry. 2003. Vol. 51. Pp. 3668-3674.

10. Лебедева С. Н., Жамсаранова С. Д. Оценкаантиоксидантного потенциала мясных продуктов и сырья//Вестник ВСГУГУ. 2016. Т. 60. № 3. С. 3945.

11. Быков И. М., Басов А. А. Сравнительная характеристика антиоксидантного потенциала и энергетической ценности некоторых пищевых продуктов //Вопросы питания. 2013. Т. 82. № 3. С. 77-80.

12. Сравнительная оценка антиокислительной активности и содержания прооксидантных факторов у различных групп пищевых продуктов / И. М. Быков, А. А. Басов, М. И. Быков и др. // Вопросы питания. 2014. Т. 83, № 4. С. 75-81.

13. Potentiometry as a method of antioxidant activity investigation / Kh. Z. Brainina, A. V. Ivanova, E. N. Sharafutdinova, etc. // Talanta. 2007. Vol. 71. № 1. Pp. 13-18.

Modern Methods of Identification of Pork Treated with Ionizing Radiation

R. T. Timakova, S. L. Tikhonov, N. V. Tikhonova

Ural State Economic University, ul. 8 Marta, 62, Ekaterinburg, 620144, Russian Federation

Abstract. In Russia there are standards based on the application of the electronic paramagnetic resonance (EPR) method. It enables to identify the irradiated pork by changing the basic parameters of the EPR signal under the influence of different radiation doses. For the experiment, two groups of chilled pork samples weighing 2 kG were formed in 48 h after slaughter. In the first group there were pork samples of meat direction, in the second group - of bacon direction. Meat samples were treated with ionizing radiation in doses from 1 kGy to 12 kGy. EPR spectrometry was performed on the EPR spectrometer Labrador Expert of the X-band. With an increase in the dose up to 12 kGy, the peak amplitude increased by 22.9% to (1.01 ± 0.01) x 10E-4 relative units with the signal broadening by 59.9% to (15.25 ± 0.l2) Gs, compared with samples of meat pork, irradiated with the dose of 1 kGy. Irradiation of bacon pork samples led to an increase in the peak amplitude by 22.7% to (8.91 ± 0.03) x 10E-5 relative units and the signal broadening by 63.7% to (15.65 ± 0.16) Gs, respectively. A high degree of direct dependence of the absorbed dose on the dose of radiation and the area of the EPR signal was found, a correlation coefficient was equal to 0.99. With a dose of 2 kGy, the absorbed dose was (2.34 ± 0.03) x 10E-1 kGy, the area of the EPR signal was (1.56 ± 0.11) x 10E-4 relative units. An increase in the radiation dose from 2 to 12 kGy led to an increase in the absorbed dose 22.6 times and in EPR signal area - 43.5 times. In samples irradiated with the dose of 12 kGy, a decrease in antioxidant activity was noted, compared with samples treated with the dose of 1 kGy, 2.08 times for meat pork, 2.07 times for bacon pork. It determines the possibility of using the potentiometric method as a concomitant method to identify irradiated products. Keywords: pork; EPR signal; antioxidants; radiation; electron paramagnetic resonance method; potentiometric method. Author Details: R. T. Timakova, Cand. Sc. (Agr.), assoc. prof.; S. L. Tikhonov, D. Sc. (Tech.), prof. (e-mail: tihonov75@bk.ru); N. V. Tikhonova, D. Sc. (Tech.), assoc. prof.

For citation: Timakova R. T., Tikhonov S. L., Tikhonova N. V. Modern Methods of Identification of Pork Treated with Ionizing Radiation. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 10. Pp. 90-92 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11021.