Визначення харчової безпечності плазмохімічно активованої води і хліба на її основі

Автор(и)

  • Світлана Юріївна Миколенко Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-1959-1141
  • Олександр Андрійович Півоваров Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-0520-171X
  • Валентин Геннадійович Єфімов Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-4286-8567
  • Наталія Анатоліївна Сова Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-4750-2473
  • Дмитро Олександрович Тимчак Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-1216-6078

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.246546

Ключові слова:

плазмохімічно активована вода, харчова безпечність, пшеничний хліб, субхронічна токсичність

Анотація

Обробка води контактною нерівноважною низькотемпературною плазмою води відноситься до інноваційних методів обробки харчової сировини, що потребує визначення рівня безпечності її застосування задля задоволення вимог нешкідливості харчових продуктів для людини. Піддослідні тварини було поділено на чотири тест-групи з двома різними базовими раціонами. Тестованими речовинами були питна магістральна вода (контрольна група) і плазмохімічно активована вода (дослідна група); пшеничний хліб (контрольна група) і пшеничний хліб, виготовлений з використанням плазмохімічно активованої води (дослідна група).

Встановлено, що суттєвої різниці між контрольними і дослідними групами тварин за масою тіла та її зміною протягом 90 днів введення тестованих речовин до складу раціону харчування не відбувалось. Кількість спожитої води і корму була прямопропорційна зміні маси тварин відповідних раціонів.

Гематологічний і біохімічний аналіз крові піддослідних щурів не засвідчив токсичної чи алергенної дії досліджених кормових чинників на їх організм. При цьому підтверджено підвищення кількості еритроцитів у крові та активацію фагоцитарної активності дослідних груп тварин. Це підтверджує позитивний вплив плазмохімічно активованої води і пшеничного хліба, виготовленого з її використанням, на метаболічні процеси в організмі тварин.

Макроморфологічні параметри тіла тварин і результати гістологічних досліджень шлунку, печінки, нирок і стегнової кістки як потенційних органів-мішений продемострували відсутність дистрофічно-дегенеративних змін у вказаних органах. Комплексне дослідження харчової безпечності плазмохімічно активованої води і пшеничного хліба, виготовленого з її використанням, доводить можливість застосування такого інноваційного методу обробки води у харчовому виробництві

Спонсор дослідження

  • Дослідження виконані в рамках гранту на виконання наукової роботи молодих вчених, профінансованого Міністерством освіти і науки України (№ 0120U100322). Автори висловлюють вдячність за організаційну підтримку директору науково-дослідного центру біобезпеки і екологічного контролю ресурсів АПК Дніпровського державного аграрно-економічного університету д.в.н., проф. Масюку Дмитру Олександровичу, к.в.н., доц. Гавриліній Олені Геннадіївні за допомогу в гістологічних дослідженнях і аспіранту Соколову Володимиру Юрійовичу за допомогу щодо утримання тварин та фіксації клінічних показників протягом експериментальних досліджень.

Біографії авторів

Світлана Юріївна Миколенко, Дніпровський державний аграрно-економічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології зберігання і переробки сільськогосподарської продукції

Олександр Андрійович Півоваров, Дніпровський державний аграрно-економічний університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технології зберігання і переробки сільськогосподарської продукції

Валентин Геннадійович Єфімов, Дніпровський державний аграрно-економічний університет

Кандидат ветеринарних наук, доцент

Науково-дослідний центр біобезпеки та екологічного контролю ресурсів агропромислового комплексу

Наталія Анатоліївна Сова, Дніпровський державний аграрно-економічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології зберігання і переробки сільськогосподарської продукції

Дмитро Олександрович Тимчак, Дніпровський державний аграрно-економічний університет

Викладач

Кафедра технології зберігання і переробки сільськогосподарської продукції

Посилання

  1. Wasi, S., Tabrez, S., Ahmad, M. (2013). Toxicological effects of major environmental pollutants: an overview. Environmental Monitoring and Assessment, 185 (3), 2585–2593. doi: https://doi.org/10.1007/s10661-012-2732-8
  2. Mekonnen, M. M., Gerbens-Leenes, W. (2020). The Water Footprint of Global Food Production. Water, 12 (10), 2696. doi: https://doi.org/10.3390/w12102696
  3. Faust, M., Backhaus, T., Altenburger, R., Dulio, V., van Gils, J., Ginebreda, A. et. al. (2019). Prioritisation of water pollutants: the EU Project SOLUTIONS proposes a methodological framework for the integration of mixture risk assessments into prioritisation procedures under the European Water Framework Directive. Environmental Sciences Europe, 31 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s12302-019-0239-4
  4. Pivovarov, A. A., Tischenko, A. P. (2006). Neravnovesnaya plazma: protsessy aktivatsii vody i vodnyh rastvorov. Dnepropetrovsk: PP «Aktsent».
  5. Mykolenko, S. Yu., Sokolov, V. Yu., Penkova, V. V. (2016). Study of technological aspects of grain bread production with using additional treatment of raw materials. Grain Products and Mixed Fodder’s, 64 (4), 10–15. doi: https://doi.org/10.15673/gpmf.v64i4.260
  6. Pivovarov, A., Mykolenko, S., Hez’, Y., Shcherbakov, S. (2018). Plasma-chemically activated water influence on staling and safety of sprouted bread. Food Science and Technology, 12 (2). doi: https://doi.org/10.15673/fst.v12i2.940
  7. Altenburger, R., Brack, W., Burgess, R. M., Busch, W., Escher, B. I., Focks, A. et. al. (2019). Future water quality monitoring: improving the balance between exposure and toxicity assessments of real-world pollutant mixtures. Environmental Sciences Europe, 31 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s12302-019-0193-1
  8. Ramírez Orejel, J. C., Cano-Buendía, J. A. (2020). Applications of Electrolyzed Water as a Sanitizer in the Food and Animal-By Products Industry. Processes, 8 (5), 534. doi: https://doi.org/10.3390/pr8050534
  9. Nikmaram, N., Rosentrater, K. A. (2019). Overview of Some Recent Advances in Improving Water and Energy Efficiencies in Food Processing Factories. Frontiers in Nutrition, 6. doi: https://doi.org/10.3389/fnut.2019.00020
  10. Bhagwat, V. R. (2019). Safety of Water Used in Food Production. Food Safety and Human Health, 219–247. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-816333-7.00009-6
  11. Mohammad Fakhrul Islam, S., Karim, Z. (2020). World’s Demand for Food and Water: The Consequences of Climate Change. Desalination - Challenges and Opportunities. doi: https://doi.org/10.5772/intechopen.85919
  12. Xiang, Q., Fan, L., Li, Y., Dong, S., Li, K., Bai, Y. (2020). A review on recent advances in plasma-activated water for food safety: current applications and future trends. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1–20. doi: https://doi.org/10.1080/10408398.2020.1852173
  13. Wang, Q., Salvi, D. (2021). Recent progress in the application of plasma-activated water (PAW) for food decontamination. Current Opinion in Food Science, 42, 51–60. doi: https://doi.org/10.1016/j.cofs.2021.04.012
  14. Kaushik, N. K., Ghimire, B., Li, Y., Adhikari, M., Veerana, M., Kaushik, N. et. al. (2018). Biological and medical applications of plasma-activated media, water and solutions. Biological Chemistry, 400 (1), 39–62. doi: https://doi.org/10.1515/hsz-2018-0226
  15. Zhao, Y., Patange, A., Sun, D., Tiwari, B. (2020). Plasma‐activated water: Physicochemical properties, microbial inactivation mechanisms, factors influencing antimicrobial effectiveness, and applications in the food industry. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 19 (6), 3951–3979. doi: https://doi.org/10.1111/1541-4337.12644
  16. Zhou, R., Zhou, R., Wang, P., Xian, Y., Mai-Prochnow, A., Lu, X. et. al. (2020). Plasma-activated water: generation, origin of reactive species and biological applications. Journal of Physics D: Applied Physics, 53 (30), 303001. doi: https://doi.org/10.1088/1361-6463/ab81cf
  17. Chiappim, W., Sampaio, A. da G., Miranda, F., Fraga, M., Petraconi, G., da Silva Sobrinho, A. et. al. (2021). Antimicrobial Effect of Plasma-Activated Tap Water on Staphylococcus aureus, Escherichia coli, and Candida albicans. Water, 13 (11), 1480. doi: https://doi.org/10.3390/w13111480
  18. Pivovarov, A., Mykolenko, S., Honcharova, O. (2017). Biotesting of plasma-chemically activated water with the use of hydrobionts. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (88)), 44–50. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.107201
  19. Juin, S. K., Sarkar, S., Maitra, S., Nath, P. (2017). Effect of fish vitellogenin on the growth of juvenile catfish, Clarias gariepinus (Burchell, 1822). Aquaculture Reports, 7, 16–26. doi: https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2017.05.001
  20. Harianto, E., Supriyono, E., Budiardi, T., Affandi, R., Hadiroseyani, Y. (2021). The effect of water level in vertical aquaculture systems on production performance, biochemistry, hematology, and histology of Anguilla bicolor bicolor. Scientific Reports, 11 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-021-90912-1
  21. Zhao, Y. ‐M., Ojha, S., Burgess, C. M., Sun, D. ‐W., Tiwari, B. K. (2020). Inactivation efficacy and mechanisms of plasma activated water on bacteria in planktonic state. Journal of Applied Microbiology, 129 (5), 1248–1260. doi: https://doi.org/10.1111/jam.14677
  22. Hozák, P., Scholtz, V., Khun, J., Mertová, D., Vaňková, E., Julák, J. (2018). Further Contribution to the Chemistry of Plasma-Activated Water: Influence on Bacteria in Planktonic and Biofilm Forms. Plasma Physics Reports, 44 (9), 799–804. doi: https://doi.org/10.1134/s1063780x18090040
  23. Choi, E. H., Uhm, H. S., Kaushik, N. K. (2021). Plasma bioscience and its application to medicine. AAPPS Bulletin, 31 (1). doi: https://doi.org/10.1007/s43673-021-00012-5
  24. Guo, L., Yao, Z., Yang, L., Zhang, H., Qi, Y., Gou, L. et. al. (2021). Plasma-activated water: An alternative disinfectant for S protein inactivation to prevent SARS-CoV-2 infection. Chemical Engineering Journal, 421, 127742. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127742
  25. Gavahian, M., Khaneghah, A. M. (2019). Cold plasma as a tool for the elimination of food contaminants: Recent advances and future trends. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 60 (9), 1581–1592. doi: https://doi.org/10.1080/10408398.2019.1584600
  26. Zambon, Y., Contaldo, N., Laurita, R., Várallyay, E., Canel, A., Gherardi, M. et. al. (2020). Plasma activated water triggers plant defence responses. Scientific Reports, 10 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-020-76247-3
  27. Herianto, S., Hou, C., Lin, C., Chen, H. (2020). Nonthermal plasma‐activated water: A comprehensive review of this new tool for enhanced food safety and quality. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 20 (1), 583–626. doi: https://doi.org/10.1111/1541-4337.12667
  28. Bourke, P., Ziuzina, D., Boehm, D., Cullen, P. J., Keener, K. (2018). The Potential of Cold Plasma for Safe and Sustainable Food Production. Trends in Biotechnology, 36 (6), 615–626. doi: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2017.11.001
  29. Rezaei, F., Vanraes, P., Nikiforov, A., Morent, R., De Geyter, N. (2019). Applications of Plasma-Liquid Systems: A Review. Materials, 12 (17), 2751. doi: https://doi.org/10.3390/ma12172751
  30. Maheshwary, S., Patel, N., Sathyamurthy, N., Kulkarni, A. D., Gadre, S. R. (2001). Structure and Stability of Water Clusters (H2O)n, n = 8−20: An Ab Initio Investigation. The Journal of Physical Chemistry A, 105(46), 10525–10537. doi: https://doi.org/10.1021/jp013141b
  31. Larson, M. A., Garside, J. (1986). Solute clustering in supersaturated solutions. Chemical Engineering Science, 41 (5), 1285–1289. doi: https://doi.org/10.1016/0009-2509(86)87101-9
  32. Goncharuk, V. V. (2014). Water Clusters. Drinking Water, 51–103. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-04334-0_3
  33. Xu, D., Wang, S., Li, B., Qi, M., Feng, R., Li, Q. et. al. (2020). Effects of Plasma-Activated Water on Skin Wound Healing in Mice. Microorganisms, 8 (7), 1091. doi: https://doi.org/10.3390/microorganisms8071091
  34. Everson, C. A. (2005). Clinical assessment of blood leukocytes, serum cytokines, and serum immunoglobulins as responses to sleep deprivation in laboratory rats. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 289 (4), R1054–R1063. doi: https://doi.org/10.1152/ajpregu.00021.2005
  35. Gordon, S., Plüddemann, A. (2019). The Mononuclear Phagocytic System. Generation of Diversity. Frontiers in Immunology, 10. doi: https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.01893

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-14

Як цитувати

Миколенко, С. Ю., Півоваров, О. А., Єфімов, В. Г., Сова, Н. А., & Тимчак, Д. О. (2021). Визначення харчової безпечності плазмохімічно активованої води і хліба на її основі. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(11 (114), 74–83. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.246546

Номер

Том 6 № 11 (114) (2021): Технології та обладнання харчових виробництв

Розділ

Технології та обладнання харчових виробництв

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Svitlana Mykolenko, Olexandr Pivovarov, Valentyn Yefimov, Nataliia Sova, Dmytro Tymchak

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.