Москва, Россия
Москва, Россия
Москва, Россия
Статья посвящена поиску безопасных альтернативных методов дезинфекции в пищевой промышленности, направленных на минимизацию использования хлорсодержащих растворов, которые, несмотря на эффективность, способны генерировать токсичные побочные продукты. Цель работы – сравнительный анализ физико-химических показателей и антимикробной активности электрохимически активированных (ЭХА) растворов солей карбоновых кислот (ацетата, цитрата, лактата натрия) и электролизного раствора хлорида натрия с акцентом на безопасность и минимизацию экологических рисков. В ходе эксперимента использовали электролизную установку с диафрагменным электрохимическим модулем и 1 % растворы солей, подвергаемые электрохимической активации. Методика включала оценку окислительно-восстановительного потенциала, показателя активности водородных ионов (рН), содержания оксидантов в эквиваленте активного хлора и тестирование бактерицидной эффективности in vitro в отношении тест-культуры Pseudomonas aeruginosa (штамм ATCC 25668 и резистентный штамм 47) при экспозиции 10 мин. Результаты показали, что ЭХА-раствор лактата натрия обеспечил снижение числа микроорганизмов на 4–6 lg КОЕ/см3, менее эффективными оказались растворы ацетата и цитрата натрия, обеспечивающие снижение КОЕ на 3,9–4,9 lg КОЕ/см3 и 3,4–4,0 lg КОЕ/см3 соответственно, тогда как хлорид натрия – до 8 lg КОЕ/см3 при исходном количестве клеток тест-культур 8,0 и 8,2 lg КОЕ/см3. Установлено, что электролиз монорастворов солей карбоновых кислот по механизму Кольбе не обеспечивает образования достаточного количества бактерицидных агентов и эффективных значений рН и окислительно-восстановительного потенциала. Обнаружена перспективность комбинирования солей карбоновых кислот с хлоридом натрия для синергетического усиления антимикробного эффекта при одновременном сокращении токсичных побочных продуктов. Подчеркнута важность оптимизации параметров электролиза (напряжение, сила тока, состав исходных растворов) для повышения эффективности. Результаты исследования могут быть применены при разработке экологически безопасных дезинфицирующих средств для пищевых предприятий, в том числе молокоперерабатывающих, соответствующих требованиям законодательства и стандартам пищевой безопасности.
продовольственная безопасность, электрохимическая активация, соли карбоновых кислот, электролиз Кольбе, Pseudomonas aeruginosa, антимикробная активность, дезинфекция, токсичные побочные продукты
1. Smith, A. M. Outbreak of Listeria monocytogenes in South Africa, 2017–2018: Laboratory activities and experiences associated with whole-genome sequencing analysis of isolates / A. M. Smith [et. al.] // Foodborne pathogens and disease. 2019. Vol. 16(7). P. 524–530. https://doi.org/10.1089/fpd.2018.2586
2. Груздева, О. А. Listeria monocytogenes сегодня / О. А. Груздева [и др.] // Российский медицинский журнал. 2021. Т. 27. №. 5. С. 491–500. http://doi.org/10.17816/0869-2106-2021-27-5-491-500; https://elibrary.ru/uehqxs
3. Галстян, А. Г. Грани молочной науки: эволюционные императивы и детерминанты развития / А. Г. Галстян [и др.]. – М.: ВНИМИ, 2024. – 319 с.
4. Маневич, Б. В. Электролизные растворы в санитарной обработке: прошлое и настоящее / Б. В. Маневич, Е. Н. Титов // Молочная промышленность. 2024. №. 1. С. 60–63. https://doi.org/10.21603/1019-8946-2024-1-3; https://elibrary.ru/dakxwz
5. Bakhir, V. M. Electrochemical activation inventions systems technology / V. M. Bakhir [et al.]. – Moscow: Viva-Star Printing Plant Publ, 2021. – 660 p.
6. Li, X. Electrochemical disinfection for human health protection: Disinfection Mechanisms, System Innovations, Applications / X. Li [et al.] // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2024. Vol. 12(5). 114073. https://doi.org/10.1016/j.jece.2024.114073
7. Nemati, V. Advances in Lettuce postharvest processing: implications for microbiological safety and storage quality / V. Nemati // Journal of Agriculture and Food Research. 2025. Vol. 21. 101824. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2025.101824
8. Stefanello, A. Comparison of electrolized water and multiple chemical sanitizer action against heat-resistant molds (HRM) / A. Stefanello [et al.] // International journal of food microbiology. 2020. Vol. 335. 108856. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2020.108856
9. Maojin, T. Bacterial Spore Inactivation Technology in Solid Foods: A Review / T. Maojin [et al.] //Journal of Food Protection. 2025. Vol. 88(5). 100479. https://doi.org/10.1016/j.jfp.2025.100479
10. Ignatov, I. Preparation of electrochemically activated water solutions (catholyte/anolyte) and studying their physical-chemical properties / I. Ignatov [et al.] // Journal of Medicine, Physiology and Biophysics. 2015. Vol. 13. P. 64–78.
11. Deza, M. A. Inactivation of Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus on stainless steel and glass surfaces by neutral electrolysed water / M. A. Deza, M. Araujo, M. J. Garrido // Letters in applied microbiology. 2005. Vol. 40(5). P. 341–346. https://doi.org/10.1111/j.1472-765X.2005.01679.x
12. Mishima, S. Control of microbial contamination in dental unit waterlines: Effectiveness of neutral electrolytic water / S. Mishima [et al.] // Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, Medicine and Pathology. 2025. Vol. 37(3). P. 512–517. https://doi.org/10.1016/j.ajoms.2024.11.012
13. Rahman, S. M. Controlling microbial population in livestock and poultry industry using electrolyzed water as an emerging technology for ensuring food safety / S. M. Rahman [et al.] // Food Control. 2023. Vol. 152. 109843. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2023.109843
14. Поспелов, А. В. Коррозия нержавеющих сталей в дезинфицирующих растворах / А. В. Поспелов [и др.] // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки. 2023. № 1 (33). С. 90–93. https://doi.org/10.52928/2070-1683-2023-33-1-94-103; https://elibrary.ru/kleumv
15. Hernandez-Pimentel, V. M. Effect of neutral electrolyzed water as antimicrobial intervention treatment of chicken meat and on trihalomethanes formation / V. M. Hernandez-Pimentel [et al.] // Journal of Applied Poultry Research. 2020. Vol. 29(3). P. 622–635. https://doi.org/10.1016/j.japr.2020.04.001
16. Gomez-Lopez, V. M. Generation of trihalomethanes with chlorine-based sanitizers and impact on microbial, nutritional and sensory quality of baby spinach / V. M. Gomez-Lopez [et al.] // Postharvest Biology and Technology. 2013. Vol. 85. P. 210–217. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2013.05.012
17. Busch, M. Exploring the mechanism of hypochlorous acid decomposition in aqueous solutions / M.Busch, N. Simic, E. Ahlberg // Physical Chemistry Chemical Physics. 2019. №. 35. P. 19342–19348. https://doi.org/10.1039/C9CP03439K
18. Cabezas-Pizarro, J. Antimicrobial activity of different sodium and potassium salts of carboxylic acid against some common foodborne pathogens and spoilageassociated bacteria / J. Cabezas-Pizarro [et al.] // Revista Argentina de microbiologia. 2018. Vol. 50. №. 1. P. 56–61. https://doi.org/10.1016/j.ram.2016.11.011
19. Liato, V. Influence of electro-activated solutions of weak organic acid salts on microbial quality and overall appearance of blueberries during storage / V. Liato, R. Hammami, M. Aider // Food microbiology. 2017. Vol. 64. P. 56–64. https://doi.org/10.1016/j.fm.2016.12.010
20. Liato, V. Electro-activation of potassium acetate, potassium citrate and calcium lactate: impact on solution acidity, Redox potential, vibrational properties of Raman spectra and antibacterial activity on E. coli O157: H7 at ambient temperature / V. Liato [et al.] // SpringerPlus. 2016. Vol. 5. P. 1–18. https://doi.org/10.1186/s40064-016-3453-1
21. Cayemitte, P. E. Study of the impacts of electro-activated solutions of calcium lactate, calcium ascorbate and their equimolar mixture combined with moderate heat treatments on the spores of Bacillus cereus ATCC 14579 under model conditions and in fresh salmon / P. E. Cayemitte [et al.] // International journal of food microbiology. 2021. Vol. 358. P. 109285. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2021.109285
22. Liato, V. Study of the antibacterial activity of electro-activated solutions of salts of weak organic acids on Salmonella enterica, Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes / V. Liato [et al.] // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 2017. Vol. 44. №. 1. P. 23–33. https://doi.org/10.1007/s10295-016-1859-y
23. Liato, V. Effect of electro-activated solutions of sodium acetate and sodium propionate on geosmin producing Streptomyces avermitilis strain / V. Liato, M. Aider // Chemosphere. 2017. Vol. 188. P. 434–443. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.09.011
24. Faraday, M. Siebente reihe von experimental‐Untersuchungen über Elektricität / M.Faraday // Annalen der Physik. 1834. Vol. 109. №. 31‐34. P. 481–520. https://doi.org/10.1002/andp.18341093102
25. Kolbe, H. Ueber die Zersetzung der Valeriansäure durch den galvanischen Strom / H.Kolbe // Journal für Praktische Chemie. 1847. Vol. 42. №. 1. P. 311–313. https://doi.org/10.1002/prac.18470420140
26. Liu, S. Understanding the reaction mechanism of Kolbe electrolysis on Pt anodes / S. Liu [et al.] // Chem Catalysis. 2022. Т. 2. №. 5. P. 1100–1113. https://doi.org/10.1016/j.checat.2022.02.01
27. Mira, N. P. On the potential role of naturally occurring carboxylic organic acids as anti-infective agents: opportunities and challenges / N. P. Mira, M. Henriques, F. Gomes [et al.] // International Journal of Infectious Diseases. 2024. Vol. 140. P. 119–123. https://doi.org/10.1016/j.ijid.2024.01.011
28. Liao, L. B. The generation and inactivation mechanism of oxidation–reduction potential of electrolyzed oxidizing water / L. B. Liao, W. M. Chen, X. M. Xiao // Journal of Food Engineering. 2007. Vol. 78. №. 4. P. 1326–1332. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.01.004
29. Маневич, Б. В. Возможности использования кислотных анолитов в процессах санитарной обработки / Б.В. Маневич, Е. Н. Титов // Молочная промышленность. 2024. № 3. С. 87–94. DOI: https://doi.org/10.21603/1019-8946-2024-3-1
30. Weckhuysen, B. M. Mechanistic insights in electro-synthesis of biomass-derived chemicals: The Kolbe reaction / B. M. Weckhuysen // Chem Catalysis. 2022. Vol. 2. №. 5. P. 920–922. https://doi.org/10.1016/j.checat.2022.04.017
31. Baumgarten, N. Scalable Microreactor Concept for the Continuous Kolbe Electrolysis of Carboxylic Acids Using Aqueous Electrolyte / N. Baumgarten [et al.] // ChemistryOpen. 2022. Vol. 11. №. 10. P. e202200171. https://doi.org/10.1002/open.202200171
