Ученые НИИ ядерной физики, физического и химического факультетов МГУ изучили влияние ионизирующего излучения на образование летучих органических соединений, содержащихся в продуктах питания. Исследование имеет важное значение для разработки уникальных биохимических маркеров радиационной обработки пищевых продуктов и биологических материалов. Результаты работы, поддержанной Российским научным фондом (грант № 22-63-00075), опубликованы в журнале Molecules.
«В пищевой промышленности для уничтожения бактерий, продления срока хранения и стерилизации применяются различные типы ионизирующих излучений. Важно понимать, какие химические изменения при этом происходят, какие вещества могут образовываться и не будут ли они представлять опасность», — рассказывает заведующий отделом ядерно-физических методов в медицине и промышленности НИИЯФ МГУ, заведующий кафедрой физики ускорителей и радиационной медицины физического факультета МГУ Александр Черняев.
При облучении биологических тканей образуются радикалы. Это очень реакционноспособные частицы, которые легко вступают в химические реакции и начинают «атаковать» окружающие молекулы. «В результате исходные органические соединения распадаются на более простые вещества, в том числе образуются летучие органические соединения (ЛОС), которые легко испаряются и могут влиять на качество и безопасность пищевых продуктов», — пояснил профессор кафедры аналитической химии химического факультета МГУ Игорь Родин.
При окислительном разрушении жиров, особенно тех, которые содержат ненасыщенные жирные кислоты, образуется альдегид — гексаналь, а затем спирт — гексанол. Благодаря этому веществу пища может приобретать травянистый запах свежескошенной травы, а при высокой концентрации — резковатый, спиртовой оттенок. Гексаналь — один из главных маркеров прогоркания жиров, его обнаруживают в растительных маслах при окислении, орехах, крупах, хлебе, мясных продуктах, сухом молоке. Он является частью так называемого «профиля летучих соединений», который формирует вкус и аромат.
В ходе экспериментов исследовались процессы трансформации модельных летучих органических соединений под действием разных типов излучения в контролируемых условиях. «Оценивалась разница между воздействием ускоренных электронов и рентгеновского излучения при одинаковых дозах, а также факторы, влияющие на эффективность разрушения органических молекул», — рассказывает доцент физического факультета МГУ Полина Борщеговская.
Увеличение количества гексанола после облучения позволяет оценить степень воздействия на молекулы биотканей и является маркером изменений жировой фазы продукта. Учеными показано, что оба типа излучения эффективно инициируют радиационно-химические реакции (количество преобразованных молекул на единицу поглощенной энергии), приводящие к разрушению исходных молекул. При этом электронный пучок характеризуется более высокими значениями линейной плотности ионизации, что может приводить к несколько более высоким скоростям реакций в определенных условиях. Рентгеновское излучение, в свою очередь, обладает большей проникающей способностью и обеспечивает более равномерное распределение энергии в объеме облучаемого материала.
«Эффективность процессов зависит не только от типа излучения, но и от состава среды, концентрации вещества, наличия кислорода и величины поглощенной дозы. В кислородсодержащих системах усиливаются окислительные процессы, что приводит к более интенсивному разрушению органических молекул», – отметила младший научный сотрудник НИИЯФ МГУ Виктория Ипатова.
Исследование имеет значение для пищевой промышленности, где электронные пучки и рентген применяются для стерилизации продуктов питания с упаковкой и без. Понимание механизмов разрушения летучих соединений позволяет оценивать возможное образование побочных веществ и оптимизировать режимы обработки. В медицине и фармацевтике излучение используют для стерилизации материалов, поэтому знание механизмов химических превращений помогает делать процессы более безопасными и контролируемыми.
«Работа имеет практическое значение для разработки методов контроля радиационной обработки пищевых продуктов и биологических материалов, – резюмировала заведующая лабораторией радиационной обработки биообъектов и материалов НИИЯФ МГУ Ульяна Близнюк. – Анализ профиля летучих соединений позволяет установить факт облучения и оценить интенсивность радиационного воздействия».
Информация предоставлена пресс-службой МГУ
Источник фото: ru.123rf.com
