Группа ученых Федерального научного центра пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН и химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова создали биоцидные макромолекулярные комплексы на основе катионных полимеров и наночастиц для борьбы с бактериальными пленками.
Новые составы предназначены для обработки производственных, складских и прочих помещений на предприятиях пищевой индустрии. Основой их рецептуры послужили полимеры, обладающие собственными уникальными биоцидными свойствами — в этом заключается их принципиальное отличие от аналогов.
Кроме того, покрытия для пищевых производств не содержат антибиотиков и дезинфектантов, к которым большинство микроорганизмов способно вырабатывать резистентность. При необходимости антибактериальное действие макромолекулярного комплекса усиливают путем введения наночастиц.
Предварительные исследования, проведенные в ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова, выявили проблему, с которой очень сложно справляться пищевикам. Речь идет об устойчивых микробных сообществах, которые формируются на оборудовании и поверхностях производственных помещений в виде бактериальных биопленок. Все микроорганизмы в их структуре надежно защищены от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды — в том числе и дезинфектантов.
Биоцидные макромолекулярные комплексы разрушают такие сообщества патогенов и в дальнейшем препятствуют их появлению на обработанных поверхностях. Есть еще ряд важных особенностей новых составов: их безопасность для человека, высокая экологичность и полное отсутствие риска воспламенения.
В рецептурах использованы водорастворимые полимеры с катионными группами. По словам руководителя проекта, доктора технических наук, профессора Анастасии Семеновой, существенный момент — вид растворителя. Именно вода гарантирует соответствие процедуры нанесения биоцидного комплекса всем экологическим требованиям.
До сих пор при нанесении препаратов аналогичного назначения в здравоохранении применяют полярные органические растворители, которые при определенных условиях способны воспламеняться. На предприятиях пищевой промышленности и системы общественного питания при дезинфекции нередко используются процессы, связанные с нагревом поверхностей или обработкой открытым пламенем.
Составы, разработанные командой специалистов ФНЦ и МГУ, не нужно предохранять от воздействия прямых солнечных лучей и нагревания выше 50°С. Они совершенно не токсичны, поэтому после обработки помещения не нужно проветривать.
Дополнительные разъяснения внес участник проекта со стороны МГУ — заведующий кафедрой высокомолекулярных соединений, член-корреспондент РАН, профессор Александр Ярославов. Он напомнил, что обычный процесс нанесения бактерицидного препарата сопряжен с тщательной очисткой поверхности от водорастворимых солей, жиров, масел, ржавчины и последующей сушкой.
При нанесении биоцидных макромолекулярных комплексов поверхность не обязательно просушивать, подчеркнул Александр Ярославов, потому что растворителем служит вода, что особенно важно для пищевых предприятий с повышенной влажностью в помещениях.
Еще один представитель МГУ — профессор Алексей Зезин — отметил, что использованные группой полимеры представляют собой гибкую основу для получения рецептур защитных покрытий.
Меняя соотношение компонентов, можно варьировать их свойства в широких пределах, учитывая специфику подлежащих обработке поверхностей — в том числе сильно загрязненных и гидрофобных, то есть плохо смачиваемых водой. При этом состав сохраняет исходные бактерицидные свойства.
Важное достоинство новой разработки ученых ФНЦ и МГУ — низкая стоимость, обеспечивающая доступность составов для предприятий малого и среднего бизнеса. Они способны заменить более дорогостоящие импортные препараты.
Разработка полимерных рецептур биоцидных макромолекулярных комплексов ведется в рамках крупного научного проекта «Фундаментальные исследования перемещений патогенных микроорганизмов и вирусов в пищевых системах и создание инновационных средств их предотвращения с использованием антимикробных материалов и физических методов воздействий на биологические объекты». Его реализует ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН в кооперации с пятью организациями-участницами консорциума, получившего в 2020 году поддержку от Министерства науки и высшего образования РФ на основе соглашения №075–15–2020–775.
Справочно. Современные звенья производственной цепи продовольствия (пищевых систем) «от поля до потребителя» образуют среду для возникновения, передачи и распространения инфекционных заболеваний.
Как любые сложные комплексы, пищевые системы не могут быть свободными от циркуляции микроорганизмов и вирусов в их пределах. Патогены способны мигрировать, мутировать и передаваться человеку вместе с продуктами питания.
Пищевые системы, не защищенные соответствующим образом, могут стать объектами для преднамеренного инфицирования (биотерроризма). Таким образом, социальная значимость проекта заключается в повышении надежности современных стратегий защиты пищевых систем. Изучение перемещения возбудителей бактериальной и вирусной природы имеет решающее значение для обеспечения безопасности как внутригосударственных, так и международных поставок продовольствия.
Основными экспортерами дезинфицирующих средств на российский рынок в 2021 году были производители Германии и Китая. Общий объем поставок дезинфицирующих средств из этих стран в денежном эквиваленте превысил $15 миллионов. При оценке ценовых индикаторов необходимо отметить, что самая дорогая продукция в прошлом году поступала из Франции и Китая.
