Световая технология безопасна и эффективна для снижения грибкового заражения зерновых
Грибковое заражение зерновых культур представляет серьёзную угрозу продовольственной безопасности и здоровью населения, ежегодно нанося экономический ущерб в сотни миллионов долларов. Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне оценили дальний ультрафиолет С (дальний-UVC) как безопасный способ снижения заражения кукурузы и пшеницы и признали эту технологию эффективной.
Световая технология проста в использовании и имеет минимальную стоимость по сравнению со многими другими методами. Однако обычные UVC-лампы излучают свет с длиной волны 254 нанометра, который может повредить кожу или глаза человека, поэтому их небезопасно использовать в присутствии людей. Вместо этого исследователи использовали технологию на основе микроплазмы, излучающую дальний-UVC свет с длиной волны 222 нанометра. Предыдущие исследования показали, что эта длина волны безопасна для человека даже при длительном воздействии.
В то время как обычное обеззараживание светом с длиной волны 254 нм работает за счёт повреждения ДНК клеток, более короткая волна 222 нм в основном поглощается пептидными связями и аминокислотами. Это означает, что дальний-UVC вызывает повреждение клеток микроорганизмов, но не может проникнуть через самый внешний слой мёртвых клеток кожи человека или слёзную плёнку глаз, и поэтому не представляет для них угрозы.
Исследователи проверили эффективность дальнего-UVC света против двух грибов: Aspergillus flavus и Fusarium graminearum. Оба поражают зерновые в поле, могут привести к значительной потере качества зерна и продуцировать микотоксины, опасные для здоровья людей и животных.
Результаты исследований:
- В жидкой среде: При обработке спор грибов, взвешенных в буферном растворе, самыми высокими дозами дальнего-UVC света было инактивировано 99,999% спор обоих видов грибов. Инактивация произошла из-за изменений в клеточных мембранах и митохондриях.
- На агаре: Обработка успешно подавила рост мицелия (грибницы) обоих грибов на агаровых пластинах.
- На зерне: Для обработки трёхмерных продуктов (кукурузных зёрен и пшеницы) была построена система с шестью лампами, освещающими зерно со всех сторон. Обработка снизила количество обоих грибов более чем на 90%. Результаты сопоставимы или даже лучше, чем в ранее опубликованных исследованиях с использованием обычного UVC света (254 нм).
Влияние на качество зерна:
- Не было обнаружено значительного влияния на влажность кукурузы или пшеницы.
- Не было значительных изменений в проценте прорастания пшеницы в течение семи дней после обработки.
- Для кукурузных зёрен, обработанных самой высокой дозой света, прорастание увеличилось на 71% за тот же период. Возможно, это связано с увеличением проницаемости клеток кукурузы, облегчающим поглощение воды, но эта гипотеза требует проверки в будущих исследованиях.
Исследователи предполагают, что обработку зерна можно будет проводить на перерабатывающих предприятиях после сбора урожая, до его попадания в систему производства продуктов питания.
Вывод: Обработка дальним-UVC светом с длиной волны 222 нм может эффективно инактивировать грибковые споры в жидкой среде, подавлять рост мицелия на агаре и инактивировать грибы на зерновых культурах. Масштабирование этой технологии может предоставить простой и безопасный вариант для снижения грибкового заражения, смягчения послеуборочных экономических потерь и повышения продовольственной безопасности.