Изменение качества сырья с целью улучшения его технологической обработки

При гамма-облучении растительного и животного сырья в относительно высоких дозах проявляются последствия радиолиза высокополимерных (сложных) веществ, составляющих структуру ткани сырья. В результате изменяется ряд ее свойств: проницаемость, сорбируемость, жесткость, экстрагируемость, набухаемость, которые представляют интерес при технологической обработке сырья. Основные процессы для растительного сырья – радиолиз полимерных углеводов, таких, как целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины, галактаны, крахмал, пентозаны, полифруктозы, липиды. Основные процессы для животного сырья – радиолиз мукосахаридов, белков, липидов, таких как коллаген и проколлаген, кератин, эластин, которые являются основными компонентами соединительной и основной ткани и биомембран.

При облучении полисахаридов (клетчатки, крахмала, инулина, пектина) в дозах сотни кГр как в растворах, так и в составе сырья происходит реакция деполимеризации, т. е. образование более простых соединений, приводящих к изменению вязкости, растворимости, механической прочности и других физических свойств полисахаридов. При облучении клетчатки, наряду с деполимеризацией, наблюдается образование органических кислот, радиационный выход которых снижается с увеличением дозы облучения. Деполимеризация молекул крахмала сопровождается снижением температуры набухания крахмальных зерен, появлением олигосахаридов и редуцирующих сахаров, повышением их растворимости в воде, при этом одновременно образуется небольшое количество различных нерастворимых веществ, возникающих в результате реакции полимеризации. Облучение инулина в чистом виде не вызывает значительного разрушения молекул. Однако, при облучении водного раствора инулина в присутствии кислорода, радикалы инулина реагируют с кислородом и продуктами радиолиза молекулы воды (ОН⁰, Н⁰ и е^-_aq), что приводит к быстрой и значительной деградации молекул инулина.

Деполимеризация инулина сопровождается выходом сахарозы, фруктозы, глюкозы, дезоксисахаров, формальдегида, щавелевой кислоты. Пектин очень чувствителен к гамма-облучению, при этом уже при дозе 10 кГр происходит деградация молекул с образованием низкомолекулярных фрагментов и изменением вязкости. Пектин наряду с липидами, входит в состав оболочек растительных клеток. Поэтому предварительное облучение растительного сырья значительно повышает проницаемость клеточных оболочек и увеличивает выход ягодного и плодового соков, алколлоидов, эфирных масел, лекарственных веществ.

В технологической обработке сырья животного происхождения важная роль отводится разрушению соединительной ткани, одним из компонентов которой является талуроновая кислота, относящаяся к высоковязким полимером. Облучение сырья в кислых растворах дозой 5 кГр сопровождается полной потерей вязкости этой кислоты, потому что происходит быстрый радиолиз молекулы до свободных радикалов и их взаимодействие с радикалом ОН⁰ и е^-_aq.

Существенную роль в улучшении обрабатываемого сырья играет радиолиз белков (коллагена, желатина). Облучение коллагена в сухом виде приводит к распаду молекул, нарушению структурного состояния и к повышению растворимости, а в присутствии воды – к образованию межмолекулярных сшивок с участием радикалов воды. Радиолиз коллагена имеет большое значение при радиационной обработке кожи, сухожилий, костно-хрящевой ткани. Технологически используемый желатин – это смесь продуктов деградации коллагена. Растворы желатина имеют устойчивую желеобразную структуру, что широко используется в пищевой промышленности. Для продления сроков хранения, сохранения вязкости и желеобразования облучается сухой желатин дозой 15-20 кГр.