Ученые Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) совместно с коллегами разработали новый метод для поверхностной дезинфекции куриных яиц, основанный на облучении пучком электронов. Результаты показали, что такое воздействие эффективно для обеззараживания скорлупы и не вызывает изменений белка и желтка. Работу поддержал Российский научный фонд. Результаты исследования опубликованы в журнале Radiation Physics and Chemistry.
В птицеводстве одной из острых проблем считаются инфекционные заболевания, особенно вызванные бактериями (например, сальмонеллез). От этого могут пострадать как сами птицы, так и потребители. Даже сейчас вспышки заболеваний происходят по всему миру. К наиболее распространенному методу защиты от заражения относится тепловая обработка — варка яиц, однако это необратимо ведет к изменению состояния продукта, что требуется совсем не всегда. Мытье же яиц сильно уменьшает их срок хранения. Существует также подход с использованием гамма-квантов. Однако это требует проверенной технологии, ведь облучение способно вызывать серьезные повреждения ДНК: из таких яиц не вырастить здоровых цыплят. Кроме того, эти технологии достаточно дорогостоящие и могут быть опасны для персонала.
Ученые предложили облучать упакованные куриные яйца наносекундным пучком электронов. Эффективность такого воздействия объясняется тем, что электроны и активные формы кислорода, прежде всего озон, образующийся из воздуха, совместно вызывают гибель микроорганизмов. Процедура позволяет избежать вторичного загрязнения, при этом яйцо сохраняет поверхностную стерильность в течение всего срока хранения. Предыдущие исследования команды выявили, что бактерицидный эффект наблюдался даже при облучении различных упакованных предметов только с одной стороны. Ранее ученые подобрали такую энергию электронов, чтобы они полностью поглощались скорлупой. В этих условиях электроны взаимодействуют с атомами, входящими в ее состав. Вместе с тем испускается тормозное излучение, которое также может влиять на внутренние ткани яйца.
Целью работы было оценить дозы, поглощенные тканями в разных участках яйца, а также состояние скорлупы после облучения электронами. Облучались яйца разного назначения: для пищевых яиц дозы варьируются от 5 до 25 килоГрей (кГр), для птицеводства (инкубации) — 40 кГр. Ученые провели серию экспериментов при помощи наносекундного электронного ускорителя (УРТ-0,5) с разными дозами излучения (1,5 и 5, 25 и 40 кГр). Поглощенные дозы измерялись дозиметрами разного типа. Состояние скорлупы исследователи определяли при помощи сканирующего электронного микроскопа, а для оценки распределения химических элементов проводился анализ спектра рентгеновского излучения, которое испускалось скорлупой.
Специалисты подобрали значение напряжения ускорителя так, чтобы глубина проникновения электронов была около 0,3–0,4 мм. Это позволило бы минимально облучать содержимое яйца только тормозным излучением. Для полной дезинфекции необходимо подать 25 импульсов электронов с суммарной дозой 5 кГр. При таком воздействии поглощенная доза в белке не превышала 80 мГр, а в желтке — 50 мГр. Эти значения не должны приводить к изменениям в биологических тканях.
Результаты микроскопии показали, что низкие дозы (1,5 и 5 кГр) не вызывают изменений в структуре скорлупы, но при более высоких дозах (25 и 40 кГр) наблюдались сглаживания поверхности. Вылупившиеся из дезинфицированных яиц цыплята были здоровы, активны и хорошо развивались. При этом время выведения сократилось на шесть часов. В контрольной (необлученной) группе большая доля цыплят имела различные заболевания, вероятно, вызванные бактериями.
«Результаты работы подтверждают, что метод безопасен, — говорит руководитель проекта Сергей Соковнин, доктор технических наук, профессор. — Предложенная технология будет очень эффективной для биологической защиты в промышленном птицеводстве и позволит снизить применение антибиотиков».
Работа выполнена сотрудниками Уральского государственного аграрного университета совместно с коллегами из Института электрофизики Уральского отделения РАН, Уральского федерального университета и Уральского научно-исследовательского ветеринарного института.
УрФУ — участник Проекта 5-100, ключевым результатом которого должно стать появление в России к 2020 году современных университетов-лидеров с эффективной структурой управления и международной академической репутацией, способных задавать тенденции развития мирового высшего образования.
