Эксперименты ученых Томского политехнического университета показали, что обработка импульсными электронными пучками помогает обеззараживать семена пшеницы от патогенных грибов, некоторые виды которых могут вырабатывать опасные для человека микотоксины. Кроме того, такая обработка влияет на всхожесть семян.
Полученные данные смогут помочь внедрению мобильных электронных ускорителей в сельское хозяйство. Исследование проводится при поддержке Российского научного фонда (№ 18-79-00261).
Традиционно для сохранения качества продуктов и борьбы с вредными для человека микроорганизмами используются охлаждение, заморозка, пастеризация, консервирование и сушка. Однако эти методы иногда вызывают необратимые изменения в продуктах. Например, термическая обработка при высоких температурах приводит к образованию нежелательных гетероциклических кольцевых и канцерогенных соединений. В качестве альтернативы в разных странах разрабатывают технологии обработки продуктов сельского хозяйства, в том числе зерновых культур, с помощью ионизирующего излучения. Один из перспективных вариантов — использование электронных пучков. Для обработки электронными пучками могут быть использованы установки разного типа, но самый перспективный, считают ученые ТПУ, — мобильные импульсные ускорители. Они более безопасны по сравнению с традиционными источниками ионизирующего излучения на основе изотопов — ускоритель можно быстро выключить. Кроме того, они компактнее, чем непрерывные ускорители электронов того же класса напряжения.
«На технологии обеззараживания зерна с использованием мобильных электронных ускорителей есть высокий потенциальный спрос. Например, их активно разрабатывают и применяют в Германии. Поэтому, имея большой опыт и научный задел в импульсной ускорительной технике, мы решили взяться за эту проблему», — говорит заведующий лабораторией импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий ТПУ Геннадий Ремнев.
Исследователи провели серию экспериментов на импульсном электронном ускорителе АСТРА-М. Он генерирует короткие по длительности (меньше микросекунды) пучки электронов, которые тем не менее обладают достаточной энергией, чтобы вызвать гибель микроорганизмов. Обработка приводит лишь к незначительному повышению температуры продукта. Важно, что при этом не используются радиоактивные материалы и не производится их наработка.
«Исследование носит поисковый характер, однако полученные данные позволят говорить о дальнейшем внедрении именно импульсных ускорителей в сельское хозяйство и пищевую промышленность. Мы усовершенствовали методику измерения поглощенной дозы в семенах, что позволит проводить обработку импульсным электронным пучком с минимальными эффективными дозами», — отмечает научный сотрудник лаборатории Иван Егоров.
В ходе экспериментов исследователи выявили зависимости основных показателей посевных качеств семян пшеницы от дозы и кинетической энергии электронов.
«Нас интересовали такие характеристики, как всхожесть, энергия прорастания и степень зараженности патогенными грибами. Мы нашли режим облучения, при котором наблюдался дезинфицирующий эффект с сохранением энергии прорастания и всхожести семян. Данные показатели имеют решающее значение для их дальнейшего использования для посева», — добавляет участник научной группы, инженер-исследователь Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Асемгуль Исемберлинова.
На фото: импульсный электронный ускоритель АСТРА-М
