INFLUENCE OF ANOLYTE TREATMENT FOR THE DISINFECTION OF THE SMALL SEED AMARANTH CULTURE
INFLUENCE OF ANOLYTE TREATMENT FOR THE DISINFECTION OF THE SMALL SEED AMARANTH CULTURE
Abstract
As a result of life activity of the seed mass, toxins accumulate during storage, which leads to rapid deterioration of seeds. To prevent microbiological contamination of seeds, they are disinfected by electrophysical methods. One of the effective methods is the use of electroactivation to obtain electroactivated solutions, such as anolyte. Since anolyte has disinfecting property due to its high reactive and catalytic activity, its effect at different current strengths (10 and 15 A) on the initial microbial insemination of amaranth seeds was studied, and the possibility of using this type of treatment for pre-sowing treatment of seeds for hydroponic germination to obtain food seedlings was examined. According to the results obtained, it can be argued that the most optimal treatment for amaranth seeds is soaking in anolite at current strength of 10 A for 45 minutes, since there was a low microbial insemination by the indicator kMAFANM = 4,4 × 101 CFU/g and mold = 11 CFU/g.
1. Введение
В вопросе гидропонного выращивания первостепенное значение уделяется получению проростков с низкой микробиологической обсемененностью, особенно для зерновой культуры амарант , , , . Для решения этой задачи необходимо использование инновационных экологичных и энергосберегающих средств для обеззараживания семян с целью получения пророщенного зерна.
Для этих целей используются методы химического обеззараживания при помощи ядохимикатов (например, хлорпикрин, металилхлорид, фостоксин, Витавакс и др.) и электрофизические методы (например, энергия ИК-излучения и СВЧ), но проведенные в последние десятилетия исследования показали, что методы химического обеззараживания не всегда обеспечивают необходимую эффективность.
В качестве такого эффективного нововведения может выступать использование при предпосевной обработке семян электроактивированного раствора анолита, благодаря которому достигается обеззараживание.
Цель исследований – исследовать влияние электроактивированного раствора анолита при обработке семян амаранта для гидропонного проращивания, чтобы снизить микробную обсемененность для получения проростков.
2. Методы и принципы исследования
В Кубанском ГАУ на кафедре электрических машин и электропривода был разработан проточный диафрагменный электролизер воды производительностью до 600 л/ч и получен электроактивированный раствор анолита при силе тока 5 и 10 А, а также были определены его параметры .
С целью обеззараживания семян применяли обработку анолитом в течение 60 минут, который был получен с помощью проточного диафрагменного электролизера без предварительного добавления солей, с межэлектродным пространством 8 мм , .
На кафедре биотехнологии, биохимии и биофизики Кубанского ГАУ анализировали физико-химические и микробиологические показатели семян: масса 1000 семян по ГОСТ 10842-89 (метод взвешивания), примесь черных семян с помощью отделения семян и взвешивания, массовую долю влаги по ГОСТ 13586.5-2015 (гравиметрический метод), содержание белка по ГОСТ 10846-91 (методом Къельдаля), массовую долю жира по ГОСТ 29033-91 (методом Сокслета), пищевые волокна по ГОСТ Р 54014-2010 (ферментативно-гравиметрический метод), зольность по ГОСТ 10847-2019 (метод озоления), рН по ГОСТ 26180-84 (потенциометрический метод), общую кислотность по ГОСТ 10844-74 (титриметрический метод), массовую долю каротина по ГОСТ 13496.17-2019 (спектрофотометрический метод), массовую долю витамина С по ГОСТ 24556-89 (титриметрический метод), количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (кМАФАнМ) по ГОСТ 10444.15 на питательной среде мясо-пептонный агар (МПА), плесени и дрожжи по ГОСТ 28805-90 на агаризованной питательной среде, бактерии группы кишечной палочки (БГКП) определяли по ГОСТ 31747-2012 (с помощью экспресс-теста «Петритест») на питательной среде Кесслера.
Состав питательной среды мясо-пептонный агар (МПА) (состав, г/л: мясная вода – 1 л, хлорид натрия – 5,0, пептон – 10,0, агар-агар – 20), плесени по ГОСТ 28805-90 на агаризованной питательной среде (состав, г/л: сахар-рафинад – 610, глюкоза – 20, дрожжевой экстракт – 25, агар-агар – 15).
Состав питательной среды Кесслера нормальной концентрации (состав, г/л: пептон – 10, лактоза – 2,5, желчь – 5, раствор кристаллического фиолетового – 2).
3. Основные результаты
Для проращивания были исследованы следующие сорта амаранта:
1. Сорт «Воронежский», раннеспелый, выращенный в Курской области, включенный в Госреестр по Российской Федерации (Патент №5874). Оригинатор сорта – ООО «Русская олива» (г. Воронеж).
2. Сорт «Кинес», раннеспелый, выращенный в Курской области, включенный в Госреестр по Российской Федерации (Патент № 63535). Оригинатор сорта – ФГБНУ «Поволжский НИИ селекции и семеноводства им. П.Н. Константинова» (г. Кинель) , , , .
Исходные физико-химические показатели представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Физико-химические показатели семян амаранта
Показатель | Значение для сорта «Воронежский» | Значение для сорта «Кинес» |
Масса 1000 семян (в пересчете на сухое вещество), г | 0,77±0,07 | 0,70±0,04 |
Примесь черных семян, % | 6,1±1,0 | 3,5±0,5 |
Массовая доля влаги, % | 11,80±0,27 | 11,61±0,31 |
Содержание белка (в пересчете на сухое вещество), % | 16,20±0,09 | 15,65±0,15 |
Массовая доля жира (в пересчете на сухое вещество), % | 7,25±0,15 | 7,05±0,20 |
Пищевые волокна, % | 6,55±0,05 | 6,43±0,07 |
Зольность (в пересчете на сухое вещество), % | 2,59±0,07 | 2,92±0,12 |
Активная кислотность (рН), ед. рН | 6,84±0,07 | 6,90±0,05 |
Общая кислотность (ОК), ° | 1,50±0,10 | 1,13±0,20 |
Массовая доля каротина, мг на 100 г | 0,0025±0,0003 | 0,0015±0,0006 |
Массовая доля витамина С, мг на 100 г | 3,87±0,92 | 3,52±0,75 |
Исходя из полученных данных показатели амаранта сорта «Воронежский» преобладали над показателями сорта «Кинес» по содержанию белка (16,2 и 15,65% соответственно), витамина С (3,87 и 3,52 мг/100 г соответственно) и пищевых волокон (6,55 и 6,43% соответственно), что послужило основанием для дальнейших исследований.
Для повышения микробиологической безопасности проращиваемых семян исследовали показатели микробной обсемененности семян амаранта при разных видах обработки анолитом. Для этого брали 100 г семян амаранта сорта Воронежский, помещали в один слой в невысокий пластиковый контейнер без субстрата, заливая анолитом при силе тока при 5 и 10 А в соотношении семян амаранта к анолиту 1:2, продолжительностью от 15 до 60 минут при температуре окружающей среды 20 °C (табл. 2).
Таблица 2 - Результаты исследований микробной обсемененности семян
амаранта при разных видах обработки
Наименование | Значение для кМАФАнМ, КОЕ/кл/мл | Значение для плесени, КОЕ/кл/мл | Значение для БГКП, КОЕ/кл/мл |
Допустимый уровень по ТР ТС 021/2011 и СанПиН 2.3.2.1078-01 | 1,0×103 | 50 | Не допускается в 0,1 г |
Семена до обработки | 4,8×103 | 38 | Не обнаружено |
Семена после замачивания в водопроводной воде (контроль) | 7,2×103 | 46 | Не обнаружено |
Семена после замачивания в анолите при силе тока 5 А: 15 минут | 4,2×103 | 34 | Не обнаружено |
45 минут | 1,8×103 | 26 | Не обнаружено |
60 минут | 6,0×102 | 21 | Не обнаружено |
Семена после замачивания в анолите при силе тока 10 А: 15 минут | 2,2×103 | 30 | Не обнаружено |
45 минут | 4,4×101 | 11 | Не обнаружено |
60 минут | 4,3×101 | 11 | Не обнаружено |
По полученным результатам можно утверждать, что при обработке семян амаранта наиболее оптимальным является замачивание в анолите при силе тока 10 А в течение 45 минут по минимальным показателям микробной обсемененности (кМАФАнМ=4,4×101 КОЕ/г, плесени=11 КОЕ/г, БГКП отсутствуют).
При силе тока менее 10 А происходит недостаточное закисление анолита до необходимой величины и процесс гидролиза замедляется. При силе тока более 10 А будет происходить увеличение сопротивления, за счет которого часть энергозатрат будет расходоваться на нагрев раствора, что увеличит расход тока и уменьшит скорость увеличения pH.
При обработке семян менее 45 минут происходит недостаточное снижение патогенной микрофлоры, так как в процессе проращивания значение этих показателей возрастает. При увеличении времени обработки семян амаранта до 60 минут не происходит значительного снижения патогенной микрофлоры.
Заявлено оптимальное соотношение семян к анолиту, равное соответственно 1:2. При большем соотношении семян к анолиту происходит развитие неблагоприятной микрофлоры, затрудняющей его проращивание, а при меньшем – насыщение эндосперма семян амаранта влагой будет недостаточным, что также замедлит процесс проращивания.
4. Заключение
1. Установлены рациональные параметры электроактивированного раствора и режим предварительной обработки семян анолита: сила тока – 10 А, продолжительность обработки – 45 мин.
2. При обработке анолитом была достигнута минимальная микробная обсемененность (кМАФАнМ=4,4×101 КОЕ/г, плесени=11 КОЕ/г, БГКП отсутствуют).
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать устойчивый обеззараживающий эффект при обработке семян амаранта, а также минимизировать риски активизации патогенной микрофлоры в процессе проращивания семян и получения проростков амаранта для их дальнейшего применения в производстве пищевых продуктов питания.