Использование электроактивации в агропромышленном комплексе

Активированная вода находит широкое применение для создания экологически чистых, высокоэффективных и безопасных технологий для различных отраслей производства [15, 17, 21, 22, 24, 25, 27]. При этом не требуется дефицитных материалов для приготовления воды [9,10, 23, 26].

Была изучена эффективность применения электроактивированных водных растворов в приготовлении силоса. Для этого в эксперименте силос обрабатывался анолитом [7]. Силос, полученный традиционным способом и силос, консервированный анолитом, скармливали бычкам.

После 10-ти дневной корректировки бычков контрольной групп кормили 147 суток тем же кормом, что и в предыдущий период. В кормовой рацион опытной группы входил силос, обработанный анолитом, полученным путем электроактивации раствора хлористого натрия. Среднесуточные приросты массы тела были 1040 и 1120 г у контрольной и опытной групп, соответственно.

Силос, консервированный электроактивированным раствором хлористого натрия, незначительно увеличил переваримость бычками сырой клетчатки и безазотистых веществ. Однако, уменьшилась переваримость общего сухого вещества, сырого протеина и жира. Биодоступность азота у бычков контрольной и опытной групп была 32,3 и 35,47%, соответственно. Авторы установили, что у контрольных и экспериментальных бычков метаболизируется 72.9−67,6 мДж энергии, и 712,0 и 783,2 г/кг сырого протеина, соответственно [17].

В консервированном силосе значительно возросли кормовые единицы, чему свидетельствует рост показателя с 0,22 до 0,29. Консервированный силос значительно отличался и по содержанию органических кислот. В нем отсутствовали масляная кислота, доля же молочной кислоты составляла 2,21% на 1 кг натурального вещества, а уксусной — 0,85%. В необработанном активированной водой силосе на долю молочной кислоты приходилось 1,6%, уксусной — 0,5% и масляной — 0,02% на 1 кг натурального вещества [17].

Был проведен в сочетании с другими условиями подбор электрических параметров при электроактивации икры рыбок Danio rerio (вид пресноводных рыб семейства карповых (Cyprinidae)) [50, 84]. Исследования были направлены на увеличение оплодотворимости икры в начальный момент овуляции и спустя 1 или 2 часа после нее. Теоретической основой исследования была гипотезе активации ооцитов млекопитающих последовательностью электрических импульсов. В результате этого облегчалась внутрицитоплазматическая инъекция сперматозоида [58, 59], или получение партеногенетических диплоидных клеток эмбрионов [61], подобное пересадке ядра соматической клетки в яйцеклетку [47, 76]. Для трансплантации ядер проводили электроактивацию икры японской рыбы Oryzias latipes [51, 89]. Было показано, что пересадка соматического ядра способна индуцировать развитие эмбриона при активации только водой [46, 50, 65, 84]. Авторы также обнаружили, что при трансплантации ядер в Danio rerio могут быть получены некоторые преимущества дополнительной активацией икры электрическими импульсами.

Электроактивацию проводили в электролизной ячейке, визуализацию формы электрических импульсов осуществляли осциллографом. Были выбраны 5−20 неактивированных икринок, культивируемых в растворе Хэнкса. Икринки переносили в импульсную ячейку, содержащую воду в качестве электроактивируемой среды. На электроды ячейки с икрой подавались прямоугольные электрические импульсы, затем икринки инкубировали в чашке Петри при температуре 28,5 °C в электролизном растворе. Контрольную группу помещали в обычную воду. После 1 часа инкубации определяли функциональную активность икринок. Эффективность электроактивации оценивали по количеству не начавшихся делиться хотя бы один раз икринок согласно [69].

Электроактивацию проводили в следующих режимах [напряжение электрического поля (V) Ч число импульсов]: 2,76Ч1, 2.76Ч2, 2,76Ч3, 5,40Ч1, 5,40Ч2, 5,40Ч3 [84]. Наилучшие результаты (32% активных икринок) были получены в режиме 5,40Ч3. В другом эксперименте время электрообработки составило 20 мин, при этом подавалась последовательность одного или трех одинаковых электрических импульсов в течение 10 мин. Были также использованы прямоугольные импульсы длительностью 20 мкс при напряжениях 2,7 и 5,4 В.

Авторы также сообщили, что количество импульсов, подаваемых на электроды электролизной ячейки, оказывало отрицательно действие на скорость повреждения и лизис икринок [84]. Только 20-ти минутная обработка тремя последовательными импульсами при напряжении 2,7 В показала существенную разницу между опытной и контрольной группами — 43% и 18% яиц были оплодотворены, соответственно. Из этого авторы пришли к выводу об эффективном стимулирующем действии электроактивации на икру рыбок Danio rerio.

Проточное электроактивирующее устройство было успешно использовано для экстракции и последующего осаждения белка из подсолнечного шрота [1, 6, 11, 12, 32, 35]. Электроактивация была применена в целях создания оптимальных условий для извлечения белка в катодном отсеке активатора, в котором вода защелачивалась до pH 11. После экстракции раствор белка пропускали через анодную камеру, в котором снижение pH приводило к осаждению белков при достижении ими изоэлектрической точки (? pH 4,5). В результате достигалась экстракции 34% белкового вещества от сухой массы шрота. В контрольном эксперименте, где для достижения необходимых значений рН для экстракции и осаждении использовали NaOH и HCl, масса белка была незначительно выше — 39%. По мнению авторов, технология электроактивация для извлечения белка из семян подсолнечника шрот может быть оптимизирована подбором параметров режима электроактивации. К ним относятся скорость протока раствора через электроактиватор, площадь электродов и размер частиц подсолнечного шрота. Этими же авторами осуществлялись получение из сока люцерны путем его электроактивации витаминно-белкового концентрата, экстракция и осаждение белков гороха, казеина молока [19, 20, 29, 33].

Электроактивацию успешно применяли для экстракции кислым анолитом пектина из яблочных выжимок и свекловичного жома, электрокоагуляции свекловичного пектина. Это позволило избежать содержания кислотного хозяйства на предприятии и значительно уменьшить объем в технологическом процессе этилового спирта [40].

Заключение

. Анализируя литературные данные, можно сделать вывод о широком использовании электроактивации воды и водных растворов в технологических процессах и медицине, в физико-химических и биологических реакциях. В практическом плане электроактивированная вода и водные растворы служат мощными инструментами, используемыми для обеспечения продовольственной безопасности, сокращение применения привычных и дорогих методов дезинфекции.