vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2023-370-5-103-107vetpress-2631Research ArticleАГРОИНЖЕНЕРИЯ И ПИЩЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИAGROENGINEERING AND FOOD TECHNOLOGIESОценка антимикробного воздействия нетермальной СВЧ-плазмы в модельном экспериментеEstimation of antimicrobial effect of non-thermal microwave plasma jet in model experimenthttps://orcid.org/0000-0002-5790-9958ПетрухинаД. И.PetrukhinaD. I.

Дарья Игоревна Петрухина, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник,

Киевское шоссе, 109-й км, Обнинск, 249032

Daria Igorevna Petrukhina, candidate of biological sciences, senior researcher, 

109th km Kievskoe Highway, Obninsk, 249032

daria.petrukhina@outlook.comhttps://orcid.org/0000-0003-3479-1800ХарламовВ. А.KharlamovV. A.

Владимир Александрович Харламов, кандидат биологических наук,

Киевское шоссе, 109-й км, Обнинск, 249032

Vladimir Aleksandrovich Kharlamov, candidate of biological sciences, 

109th km Kievskoe Highway, Obninsk, 249032

kharlamof@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7373-8183ГорбатовС. А.GorbatovS. A.

Сергей Андреевич Горбатов, научный сотрудник,

Киевское шоссе, 109-й км, Обнинск, 249032

Sergey Andreevich Gorbatov, Researcher, 

109th km Kievskoe Highway, Obninsk, 249032

gorbatovsa004@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5427-7887МеджидовИ. М.MedzhidovI. M.

Ибрагим Меджидович Меджидов, аспирант, научный сотрудник,

Киевское шоссе, 109-й км, Обнинск, 249032

Ibragim Medzhidovich Medzhidov, Researcher, graduate student,

109th km Kievskoe Highway, Obninsk, 249032

immedzhidov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0526-0579ШишкоВ. И.ShishkoV. I.

Валентин Игоревич Шишко, научный сотрудник,

Киевское шоссе, 109-й км, Обнинск, 249032

Valentin Igorevich Shishko, Researcher,

109th km Kievskoe Highway, Obninsk, 249032

valentine585@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5213-2150ТхорикО. В.TkhorikO. V.

Оксана Владимировна Тхорик, научный сотрудник,

Киевское шоссе, 109-й км, Обнинск, 249032

Oksana Vladimirovna Tkhorik, Researcher,

109th km Kievskoe Highway, Obninsk, 249032

oxana.tkhorik@gmail.comВсероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологииРоссияRussian Institute of Radiology and AgroecologyRussian Federation20230606202305103107Copyright © Петрухина Д.И., Харламов В.А., Горбатов С.А., Меджидов И.М., Шишко В.И., Тхорик О.В., 20232023Петрухина Д.И., Харламов В.А., Горбатов С.А., Меджидов И.М., Шишко В.И., Тхорик О.В.Petrukhina D.I., Kharlamov V.A., Gorbatov S.A., Medzhidov I.M., Shishko V.I., Tkhorik O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/2631Актуальность

Актуальность. Плазменная обработка готовых к употреблению продуктов питания может быть применена для увеличения срока хранения и безопасности пищевых продуктов. На начальном этапе представляется важным провести оценку бактерицидного действия нетермальной (неравновесной) плазмы на природную ассоциацию бактерий, выделенную из продуктов питания.

Методы

Методы. Применялся источник аргоновой нетермальной плазмы при атмосферном давлении на основе микроволнового (стримерного) разряда. Обрабатывали культуру Lactobacillus с грецкого ореха в естественной ассоциации и вегетативной форме. Посев — на чашки Петри с агаром Эндо. Время экспозиции — 60 с, 180 с и 360 с. Расстояние от сопла источника плазменной струи до поверхности агара — 30 мм. Определяли диаметр зоны ингибирования роста Lactobacillus на плотной питательной среде.

Результаты

Результаты. Зафиксированы округлые области прозрачного агара Эндо — зоны инактивации роста колониеобразующих единиц в сплошном газоне культуры Lactobacillus после воздействия аргоновой плазменной струей. После подсчета колониеобразующих единиц обнаружено снижение количества выросших колоний Lactobacillus после 360-секундной экспозиции. При 60-секундной экспозиции достоверного снижения количества выросших колониеобразующих единиц не наблюдали. Бактерицидный эффект заметен уже после 180-секундного воздействия плазменной струи. С увеличением времени экспозиции до 360 с увеличивалась площадь стерилизации на поверхности агара в чашке Петри. Максимальный диаметр зоны инактивации роста Lactobacillus не превышал диаметра сопла источника плазменной струи (36 мм). Под воздействием плазмы происходило изменение цвета агара Эндо в зоне прямого воздействия плазменной струи.

Relevance

Relevance. The plasma treatment of ready-to-eat foods the potential use to increase a storage time and a food safety. On the first step seems important to evaluate the bactericidal effect of a non-thermal (non-equilibrium) plasma on a natural association bacteria isolated from the food.

Methods

Methods. The non-thermal plasma source based on an argon plasma jet in a microwave (streamer) discharge at atmospheric pressure was used. Lactobacillus culture isolated from a walnut in the natural association and the vegetative form was treated. Sowing was carried on Petri dishes with Endoʼs agar. The exposure time is 60 s, 180 s and 360 s. The distance from the plasma jet source’s nozzle to the Endoʼs agar surface was 30 mm. The diameter of the growth inhibition zone of Lactobacillus on the dense nutrient medium was determined.

Results

Results. The round transparent Endo’s agar area — the zone of growth inactivation of colony-forming units in bacterial lawn of Lactobacillus after exposure to argon plasma jet was registered. After counting colony-forming units, a decrease in the number of Lactobacillus colonies grown after a 360-second exposure was found. At a 60-second exposure, no significant decrease in the number of grown colony-forming units was observed. The bactericidal effect is noticeable after a 180-second exposure to the plasma jet. With an increase in the exposure time to 360 s, the sterilization area on the surface of the agar in the Petri dish increased. The maximum diameter of the Lactobacillus growth inactivation zone did not exceed the diameter of the nozzle of the plasma jet source (36 mm). Under the influence of plasma, the color of the Endo agar changed in the zone of direct exposure to the plasma jet.

аргоновая плазманеравновесная плазмаплазменная струямикроорганизмылактобациллыстерилизацияплазменная обработкаargon plasmanon-equilibrium plasmaplasma jetmicroorganismslactobacillussterilizationplasma treatmentReferencesСмирнова Н.А. Управление качеством и безопасностью пищевых продуктов при реализации основных положений ТР ТС 021/2011. Вестник алтайской науки. 2015; (3–4): 67–72. https://elibrary.ru/vkdmcvSmirnova N.A. Quality management and food safety in implement the main provisions TR CU 021/2011. Vestnik altayskoy nauki. 2015; (3–4): 67–72. (In Russian) https://elibrary.ru/vkdmcvАлексахин Р.М., Санжарова Н.И., Козьмин Г.В., Павлов А.Н., Гераськин С.А. Перспективы использования радиационных технологий в агропромышленном комплексе Российской Федерации. Вестник РАЕН. 2014; 14(1): 78–85. https://elibrary.ru/siflodAlexakhin R.M., Sanzharova N.I., Kozmin G.V., Pavlov A.N., Geraskin S.A. Future development of radiation technology in agricultural industry of Russian Federation. Bulletin of Russian Academy of Natural Sciences. 2014; 14(1): 78–85. (In Russian) https://elibrary.ru/siflodСаруханов В.Я., Кобялко В.О., Полякова И.В. Радиационные технологии как способ обеспечения микробиологической безопасности пищевой продукции для потребителей с иммунодефицитами. Ветеринарный врач. 2020; (5): 65–76. https://elibrary.ru/xfpfvgSarukhanov V.Ya., Kobyalko V.O., Polyakova I.V. Radiation technologies as a way to ensure microbiological safety of food products for consumers with immune deficiencies. Veterinarny Vrach. 2020; (5): 65–76. (In Russian) https://elibrary.ru/xfpfvgГомбоева С.В., Бадмаева И.И., Балданов Б.Б., Ранжуров Ц.В., Николаев Э.О. Воздействия низкотемпературной плазмы на продукты растительного происхождения. Техника и технология пищевых производств. 2017; 46(3): 129–134. https://doi.org/10.21179/2074-9414-2017-3-129-134Gomboeva S.V., Badmaeva I.I., Baldanov B.B., Ranzhurov T.V., Nikolaev E.O. Effects of low-temperature plasma on plant products. Food Processing: Techniques and Technology. 2017; 46(3): 129–134. (In Russian) https://doi.org/10.21179/2074-9414-2017-3-129-134Бадмаева И.И., Гомбоева С.В. Увеличение сроков хранения полуфабрикатов животного происхождения путем воздействия низкотемпературной плазмой. Хранение и переработка сельхозсырья. 2018; (4): 68–74. https://doi.org/10.36107/spfp.2018.43Badmaeva I.I., Gomboeva S.V. The Increase in Periods of Storage of Semiproducts of Animal Origin by the Action of Low-Temperature Plasma. Storage and Processing of Farm Products. 2018; (4): 68–74. (In Russian) https://doi.org/10.36107/spfp.2018.43Балданов Б.Б., Семенов А.П., Ранжуров Ц.В. Источник объемной плазменной струи на основе слаботочного нестационарного разряда. Известия Российской академии наук. Серия: физическая. 2019; 83(11): 1544–1547. https://doi.org/10.1134/S0367676519110061Baldanov B.B., Semenov A.P., Ranzhurov T.V. Source of a volume plasma jet based on a low-current nonstationary discharge. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2019; 83(11): 1407–1409. https://doi.org/10.3103/S1062873819110066Шулутко А.М., Османов Э.Г., Чантурия М.О., Мачарадзе А.Д. Плазменные потоки в хирургической практике. Российский медицинский журнал. 2018; 24(2): 93–98. https://doi.org/10.18821/0869-2106-2018-24-2-93-98Shulutko A.M., Osmanov Elkhan G., Chanturiya M.O., Macharadze A.D. The plasma flows in surgical practice. Medical Journal of the Russian Federation. 2018; 24(2): 93–98. (In Russian) https://doi.org/10.18821/0869-2106-2018-24-2-93-98Маевский Е.И. и др. Установление технических характеристик и выбор режимов работы генератора низкотемпературной аргоновой плазмы (НТАП). Разработка программ микробиологических и биомедицинских испытаний, экспериментальных моделей для оценки санирующего и ранозаживляющего воздействия НТАП. Medline.ru. Российский биомедицинский журнал. 2009; 10: 198–409. https://elibrary.ru/qajdhtMayevsky E.I. et al. Definition of the technical characteristics and mode selection for the generator low-temperature argon plasma (LTAP). Development of programs for Microbiological and Biomedical TESTS PILOT models to assess sanation and wound healing IMPACT of LTAP. Medline.ru. 2009; 10: 198–409. (In Russian) https://elibrary.ru/qajdhtБалданов Б.Б., Ранжуров Ц.В., Норбоев Ч.Н., Гомбоева С.В., Абидуева Л.Р. Инактивация микроорганизмов в холодной аргоновой плазме атмосферного давления. Вестник ВСГУТУ. 2015; 55(4): 56–60. https://elibrary.ru/uihtbtBaldanov B.B., Ranzhurov Ts.V., Norboev Ch.N., Gomboeva S.V., Abidueva L.R. Inactivation of microorganisms in cold argon plasma at atmospheric pressure. The Bulletin of ESSTUM. 2015; 55(4): 56–60. (In Russian) https://elibrary.ru/uihtbtКороткий В.Н. Низкотемпературная атмосферная плазма в дерматологии. Клиническая дерматология и венерология. 2017; 16(5): 4–11. https://doi.org/10.17116/klinderma20171654-10Korotkiĭ V.N. The use of low-temperature atmospheric plasma in dermatology. Klinicheskaya Dermatologiya i Venerologiya. 2017; 16(5): 4–11. (In Russian) https://doi.org/10.17116/klinderma20171654-10Балданов Б.Б., Семенов А.П., Ранжуров Ц.В., Николаев Э.О., Гомбоева С.В. Воздействие плазменных струй слаботочного искрового разряда на микроорганизмы (на примере Escherichia coli). Журнал технической физики. 2015; 85(11): 156–158. https://elibrary.ru/ujmqurBaldanov B.B., Semenov A.P., Ranzhurov T.V., Nikolaev E.O., Gomboeva S.V. Action of plasma jets of a low-current spark discharge on microorganisms (Escherichia coli). Technical Physics. 2015; 60(11): 1729–1731. https://doi.org/10.1134/S1063784215110043Семенов А.П. и др. Инактивация микроорганизмов в холодной аргоновой плазме атмосферного давления. Успехи прикладной физики. 2014; 2(3): 229–233. https://elibrary.ru/shrdqdSemenov A.P. et al. Inactivation of microorganisms in cold argon plasma at the atmospheric pressure. Advances in Applied Physics. 2014; 2(3): 229–233. (In Russian) https://elibrary.ru/shrdqdСеменов А.П. и др. Воздействие низкотемпературной аргоновой плазмы слаботочных высоковольтных разрядов на микроорганизмы. Прикладная физика. 2014; (3): 47–50. https://elibrary.ru/snwtqbSemenov A.P. et al. Influence of the low-temperature argon plasma of low-current high-voltage discharges on microorganisms. Applied Physics. 2014; (3): 47–50. (In Russian) https://elibrary.ru/snwtqbСоловьева И.В., Точилина А.Г., Белова И.В., Новикова Н.А., Иванова Т.П. Биологические свойства лактобацилл. Перспективы использования в лабораториях Роспотребнадзора экспрессметодов амплификации нуклеиновых кислот (МАНК) при контроле качества пищевых продуктов, БАД к пище, лекарственных форм, содержащих лактобациллы. Журнал МедиАль. 2014; (2): 29–44. https://elibrary.ru/sgxchnSolovyeva I.V., Tochilina A.G., Belova I.V., Novikova N.A., Ivanova T.P. The lactobacillus biological properties. prospects of express-methods nucleic acid amplification for the foods, food supplements and drugs on its basis quality control. Medialʹ. 2014; (2): 29–44. (In Russian) https://elibrary.ru/sgxchnБабич О.О., Просеков А.Ю., Сухих С.А., Милентьева И.С. Идентификация молочнокислых бактерий на поверхности плодов и овощей. Вопросы науки. 2015; (1): 22–32. https://elibrary.ru/thnkvjBabich O.O., Prosekov A.Yu., Sukhoy S.A., Melent’eva I.S. Identification of lactic acid bacteria on the surface of fruits and vegetables. Voprosy nauki. 2015; (1): 22–32. (In Russian) https://elibrary.ru/thnkvjСавкина О.А., Локачук М.Н., Павловская Е.Н. Исследование микробной контаминации мюслей и сырья. Пищевая индустрия. 2020; (1): 48–50. https://doi.org/10.24411/9999-008A-2020-10003Savkina O.A., Lokachuk M.N., Pavlovskaya E.N. Investigation of microbial contamination of muesli and raw materials. Pishchevaya industriya. 2020; (1): 48–50. (In Russian) https://doi.org/10.24411/9999-008A-2020-10003Darby T.M., Jones R.M. Beneficial influences of Lactobacillus plantarum on human health and disease. Floch M.H., Ringel Y., Walker W.A. (eds.) The Microbiota in Gastrointestinal Pathophysiology. Academic Press. 2017; 109–117. ISBN 978-0-12-804024-9 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-804024-9.00010-0Darby T.M., Jones R.M. Beneficial influences of Lactobacillus plantarum on human health and disease. Floch M.H., Ringel Y., Walker W.A. (eds.) The Microbiota in Gastrointestinal Pathophysiology. Academic Press. 2017; 109–117. ISBN 978-0-12-804024-9 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-804024-9.00010-0Никифорова А.П., Хазагаева С.Н., Артюхова С.И. Исследование биохимической активности штамма Lactobacillus sakei LSK-104. Вестник ВСГУТУ. 2019; (4): 62–68. https://elibrary.ru/arivmhNikiforova A.P., Khazagaeva S.N., Artyukhova S.I. Study of biochemical activity of the Lactobacillus sakei LSK-104 strain. The Bulletin of ESSTUM. 2019; (4): 62–68. (In Russian) https://elibrary.ru/arivmhАнтипов С.Н., Саргсян М.А., Юсупов Д.И., Гаджиев М.Х. Эмиссионные спектры аргонового электродного СВЧ-разряда атмосферного давления и холодной плазменной струи на его основе. Вестник Дагестанского государственного университета. 2020; 35(1): 71–77. https://doi.org/10.21779/2542-0321-2020-35-1-71-77Antipov S.N., Sargsyan M.A., Yusupov D.I., Gadzhiev M.Kh. Emission Spectra of Atmospheric-Pressure Electrode Microwave Discharge in Argon And of the Cold Plasma Jet Induced by the Discharge. Herald of Dagestan State University. 2020; 35(1): 71–77. (In Russian) https://doi.org/10.21779/2542-0321-2020-35-1-71-77Tikhonov V.N., Aleshin S.N., Ivanov I.A., Tikhonov A.V. The lowcost microwave plasma sources for science and industry applications. Journal of Physics: Conference Series. 2017; 927: 012067. https://doi.org/10.1088/1742-6596/927/1/012067Tikhonov V.N., Aleshin S.N., Ivanov I.A., Tikhonov A.V. The lowcost microwave plasma sources for science and industry applications. Journal of Physics: Conference Series. 2017; 927: 012067. https://doi.org/10.1088/1742-6596/927/1/012067Полякова И.В., Кобялко В.О., Саруханов В.Я., Фролова Н.А., Губина О.А., Лауринавичюс К.С. Влияние ионизирующего излучения на количество и видовой состав микроорганизмов в матрице пищевых продуктов животного происхождения. Актуальные вопросы сельскохозяйственной радиобиологии. Обнинск: ВНИИРАЭ. 2019; 2: 135–144. https://elibrary.ru/xaaaswPolyakova I.V., Kobyalko V.O., Sarukhanov V.Ya., Frolova N.A., Gubina O.A., Laurinavicius K.S. The effect of ionizing radiation on the number and species composition of microorganisms in the matrix of food products of animal origin. Topical issues of agricultural radiobiology. Obninsk: Russian Institute of Radiology and Agroecology. 2019; 2: 135–144. (In Russian) https://elibrary.ru/xaaasw

The authors declare that there are no conflicts of interest present.