ЭлБиб

•

2008

ПИВО

НАПИТКИ

ТЕХНОЛОГИЯ

Физические факторы воздействия,

такие, как, обработка звуком, током,

магнитными и электромагнитными по-

лями, способны существенно влиять

на активность биологических объек-

тов. Физические способы активации

растений и семян в большинстве своем

доступны, а их применение оправдано

с экологической точки зрения.

Действие звука в широком диапазоне

частот на семена многократно описано

в литературе. Наиболее изучено воз-

действие ультразвука (УЗ), основные

исследованные диапазоны которого со-

ставляют 20–66 кГц (УЗ низкой интен-

сивности) и 0,5–10 МГц (УЗ высокой

интенсивности). Предпосевная обработ-

ка семян УЗ низкой интенсивности вы-

зывает усиление воспроизводительных

функций клеток, т.е. ускоренное разви-

тие растения, сокращая сроки всхоже-

сти, увеличивая ее процент и скорость

прорастания корней и побегов, умень-

шая зависимость растений от погодных

условий и их заболеваемость. Механизм

воздействия УЗ на растения связывают

главным образом с кавитационными

эффектами, возникающими в жидкой

среде, когда образуются микропотоки

жидкости, вызывающие разрушение

различных ассоциатов в клетках (ли-

пид-липидных, липид-белковых и др.).

УЗ низкой интенсивности не нарушает

целостности объекта, например клетки,

а влияет только на скорость физиологи-

ческих процессов, в частности биохими-

ческих реакций, лежащих в их основе.

В то же время интенсивный УЗ может

приводить к изменению морфологии

различных органов растений, измене-

нию их электрофизических и других

параметров. Под действием УЗ внутри

клеток происходят самые разнообраз-

ные процессы, клеточное содержимое

обычно перемешивается, органеллы

меняют свое положение, разрушаются

внутриклеточные мембраны, в результа-

те УЗ-обработка клеток может вызвать

как подавление, так и стимуляцию про-

цессов их жизнедеятельности [1, 2].

Ультразвуковые волны применяют

для интенсификации технологических

процессов, эмульгирования и стерили-

зации. УЗ можно использовать в техно-

логии пивоварения, например для пред-

варительной обработки замочной во-

ды воздействием кавитационных коле-

баний, для ускорения проникновения

воды в процессе увлажнения солода

воздействием УЗ на смесь солода с во-

дой на начальной стадии затирания со-

лода.

В последние годы в литературе все

больше появляется сведений о влиянии

звуковых волн слышимого диапазона

на биологические объекты: поиск зву-

ковых частот, управляющих процессами

открытия и закрытия устьиц на поверх-

ности листьев, способы формирования

музыкальных последовательностей, со-

ответствующих аминокислотным по-

следовательностям белков и т.п. Одна-

ко влияние частот звукового диапазона

на растения и семена изучено недоста-

точно и практически нет работ по ис-

пользованию такого вида физического

воздействия в пищевых технологиях.

В связи с этим мы провели исследование

влияния звука на семена в слышимом

диапазоне частот от 50 Гц до ультразву-

ка 20 кГц. Было показано, что в одних

диапазонах частот наблюдается актива-

ция семян (ускорение их прорастания,

увеличение скорости роста корней), а в

других — ингибирование [3, 4]. Обна-

ружена корреляция степени набухания

семян в воде с энергией их прорастания.

Кроме того, в зависимости от частоты

акустического воздействия изменяет-

ся скорость биохимических реакций

в семени, вызывая увеличение или по-

давление ферментативной (протеолити-

ческой, амилолитической, цитолитиче-

ской) активности солода. Полученные

экспериментальные результаты позво-

лили разработать рекомендации по ис-

пользованию акустической обработки

в звуковом диапазоне частот в пищевых

технологиях, в частности для процесса

выращивания ячменя на солод.

В литературе хорошо описаны эффек-

ты действия электромагнитных и магнит-

ных полей (постоянных, переменных,

комбинированных) на биологические

системы растительного происхождения.

Характер эффекта, его величина зависят

от мощности и частоты приложенного

поля. Электромагнитные и магнитные

поля высокой (10

–10

Гц) и очень высо-

кой (10

–10

Гц) частоты, а также уль-

травысокочастотные (10

–10

Гц), сверх-

высокочастотные (10

–10

Гц) и край-

не высокочастотные (10

–10

Гц),

не являясь ионизирующим излучением

и не вызывая необратимых химических

изменений в живой системе, могут воз-

буждать когерентные колебательные и

вращательные режимы и вызывать био-

логические эффекты, для реализации ко-

торых требуются энергии ниже уровня

ионизационных потенциалов: нагревание

ткани, диэлектрофорез, деполяризация

ячеистых мембран, ускорение диффу-

зионных процессов в клетке, процессы

преобразования, передачи, кодирования

и хранения информации о живых систе-

мах и др. Многие клетки и их мембраны

могут напрямую использовать энергию

внешних электромагнитных полей, пре-

вращая ее в энергиюмолекулярных и кле-

точных процессов. Здесь прослеживает-

ся прямая аналогия с действием света,

о чем свидетельствует активация фото-

синтетических процессов в клетке и рас-

тении в целом после пропускании элек-

тротока [5, 6].

Направление постоянного электро-

магнитного поля — один из основных

параметров, влияющих на биохими-

ческие процессы в растениях. Напри-

мер, если присоединить отрицатель-

ный электрод к основанию растения,

а положительный — к верхушке стеб-

ля, можно наблюдать ускорение роста

стебля благодаря усилению транспорта

гиббереллинов, ауксина и других моле-

кул. Если к кончику корня присоеди-

нить отрицательный электрод, то в за-

висимости от напряжения можно на-

блюдать как торможение его роста, так

и активацию (до 20% при напряжении

50–2000 мВ). Если же к его кончику

присоединить положительный элек-

трод, то происходит торможение роста

корня вплоть до полного прекращения

[7]. Этот эффект может быть связан

с увеличением концентрации отрица-

тельно заряженных ионов (ауксина,

индолилуксусной кислоты и др.) в месте

присоединения электрода.

Значительно меньше внимания в на-

учной литературе уделяется микро- и

субмикротокам и энергиям. Это связано

с тем, что биологические объекты—это

очень сложные системы, содержащие

большое количество обратных связей,

которые стремятся свести к нулю влия-

ние внешних воздействий. Однако это

Стимуляция

биохимических процессов

в прорастающем зерне

акустическими и электрофизическими

методами воздействия

Т.Н. Данильчук

, канд. хим. наук

Московский государственный университет прикладной биотехнологии

Д.Н. Юрьев

, канд. техн. наук;

А.Ю. Ратников

Научно-исследовательский институт прикладной эврологии РАЕН, г. Москва

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека