atuВестник Алматинского технологического университетаThe Journal of Almaty Technological University2304-568X2710-0839АО "АТУ"10.48184/2304-568X-2025-3-138-150atu-2749Research ArticleТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВОЙ И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИFOOD AND PROCESSING INDUSTRY TECHNOLOGYВлияние радиационной обработки тормозным излучением на снижение нитритов и нитратов в корнеплодах и клубневой сельскохозяйственной продукцииThe effect of radiation treatment with braking radiation on the reduction of nitrites and nitrates in root crops and tuberous agricultural productshttps://orcid.org/0000-0002-5156-5322УажановаР. У.UazhanovaR. U.

050012, г.Алматы, ул. Толе би,100

100 Tole bi str., 050012, Almaty

raushan_u67@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7258-746XНабиеваЖ. С.NabievaJ. S.

050012, г.Алматы, ул. Толе би,100

100 Tole bi str., 050012, Almaty

zhanat_atu@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7377-5913ДанькоИ. В.DankoI. V.

050032, г. Алматы, ул. Ибрагимова, 1

050032, Almaty, 1 Ibragimov Street

dankoigorvit@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5560-5144АмановаШ. С.AmanovaS. S.

050012, г.Алматы, ул. Толе би,100

100 Tole bi str., 050012, Almaty

raushan_u67@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9231-6587КуртибаеваГ. Р.KurtibayevaG. R.

050032, г. Алматы, ул. Ибрагимова, 1

050032, Almaty, 1 Ibragimov Street

kurtibayeva.g@gmail.comАО «Алматинский технологический университет»КазахстанAlmaty Technological University JSCKazakhstanРГП НА ПХВ «Институт ядерной физики» МЭ РККазахстанRSE on the REM “Institute of Nuclear Physics” of the Ministry of Energy of the Republic of KazakhstanKazakhstan2025270920251493138150Copyright © Уажанова Р.У., Набиева Ж.С., Данько И.В., Аманова Ш.С., Куртибаева Г.Р., 20252025Уажанова Р.У., Набиева Ж.С., Данько И.В., Аманова Ш.С., Куртибаева Г.Р.Uazhanova R.U., Nabieva J.S., Danko I.V., Amanova S.S., Kurtibayeva G.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://atu.ejournal.kz/jour/article/view/2749

В последние десятилетия проблема накопления нитратов и нитритов в овощах и корнеплодах стала актуальной из-за роста использования минеральных удобрений и увеличения нагрузки на агропромышленный сектор. Избыточное содержание данных соединений представляет угрозу здоровью человека, снижая пищевую ценность продукции и способствуя образованию канцерогенных соединений. Целью настоящего исследования было изучение влияния тормозного (рентгеновского) излучения на снижение концентрации нитратов в корнеплодах и клубневой сельскохозяйственной продукции, а также определение оптимальных доз обработки для практического применения в пищевой промышленности. Научная значимость работы заключается в поиске эффективного метода радиационной обработки, обеспечивающего безопасность и долговременное хранение продукции. Методология включала облучение образцов картофеля, моркови и свёклы с использованием промышленного ускорителя электронов ИЛУ-10 при дозах 0,1–0,5 кГр и последующее определение содержания нитратов потенциометрическим методом. Результаты показали, что при дозах выше 0,2 кГр содержание нитратов в картофеле и свёкле значительно снижалось, тогда как в моркови наблюдалась обратная тенденция к накоплению. Данные свидетельствуют о различной чувствительности культур к радиационному воздействию, что связано с физиологическими и сортовыми особенностями. Вклад исследования заключается в уточнении механизмов изменения нитратного обмена под действием ионизирующего излучения и в разработке подходов к применению тормозного излучения как метода снижения содержания нитратов. Практическая значимость работы заключается в возможности внедрения радиационной обработки в агропищевую отрасль Казахстана и других стран для обеспечения безопасности продукции и увеличения сроков хранения.

In recent decades, the accumulation of nitrates and nitrites in vegetables and root crops has become a pressing issue due to the increasing use of mineral fertilizers and the growing demand on the agro-industrial sector. Excessive levels of these compounds pose risks to human health, reducing the nutritional value of products and contributing to the formation of carcinogenic compounds. The aim of this study was to investigate the effect of braking (X-ray) radiation on the reduction of nitrates in root crops and tuberous agricultural products, as well as to determine optimal treatment doses for practical use in the food industry. The scientific significance of the work lies in identifying an effective radiation treatment method that ensures product safety and prolongs storage life. The methodology included irradiation of potato, carrot, and beet samples using the ILU-10 industrial electron accelerator at doses of 0.1–0.5 kGy, followed by nitrate determination using the potentiometric method. Results demonstrated that nitrate content in potatoes and beets significantly decreased at doses above 0.2 kGy, whereas carrots exhibited an opposite trend with increased accumulation. This indicates crop-specific sensitivity to radiation exposure related to physiological and varietal characteristics. The contribution of this research is the clarification of nitrate metabolism alterations under ionizing radiation and the development of approaches for applying braking radiation as a method for nitrate reduction. The practical significance lies in the potential application of radiation treatment in the agro-food sector of Kazakhstan and beyond to enhance food safety and extend shelf life.

корнеплоды и клубневая сельскохозяйственная продукциянитратырадиационная обработка тормозным излучениемroot crops and tuberous agricultural productsnitratesradiation treatment with brake radiationПредставленные исследования профинансированы Министерством науки и высшего образования Республики Казахстан в рамках грантового финансирования по научным и (или) научно-техническим проектам на 2024-2026 годы AP23490268 «Разработка и экспериментальная апробация радиационной обработки для обеспечения сохраняемости сельскохозяйственной и пищевой продукции».ReferencesCastell-Perez ME, Moreira RG. Irradiation and Consumers Acceptance. Innovative Food Processing Technologies. 2021:122–35. doi: 10.1016/B978-0-12-815781-7.00015-9. Epub 2020 Sep 1. PMCID: PMC7329293.Castell-Perez, M. E., and R. G. Moreira. Irradiation and Consumers Acceptance. Innovative Food Processing Technologies, 2021: 122–35. doi:10.1016/B978-0-12-815781-7.00015-9.Leszczyńska T. et al. Effects of some processing methods on nitrate and nitrite changes in cruciferous vegetables //Journal of Food Composition and Analysis, 2009. – Vol. 22., I.4 – P. 315-321. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2008.10.025Leszczyńska, T., et al. “Effects of Some Processing Methods on Nitrate and Nitrite Changes in Cruciferous Vegetables.” Journal of Food Composition and Analysis 22, no. 4 (2009): 315–321. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2008.10.025.Vahed S. et al. Effect of some processing methods on nitrate changes in different vegetables //Journal of Food Measurement and Characterization. – 2015. – Vol. 9., I. 3. – P. 241-247. https://doi.org/10.1007/s11694-015-9229-4Vahed, S., et al. “Effect of Some Processing Methods on Nitrate Changes in Different Vegetables.” Journal of Food Measurement and Characterization 9, no. 3 (2015): 241–247. https://doi.org/10.1007/s11694-015-9229-4.Basfar A. A., Mohamed K. A., Al-Abduly A. J., Al- Kuraiji T. S., and Al-Shahrani A. A., “Degradation of diazinon contaminated waters by ionizing radiation,” Radiation Physics and Chemistry, vol. 76, no. 8-9, pp. 1474–1479, 2007.Basfar, A. A., K. A. Mohamed, A. J. Al-Abduly, T. S. Al-Kuraiji, and A. A. Al-Shahrani. “Degradation of Diazinon Contaminated Waters by Ionizing Radiation.” Radiation Physics and Chemistry 76, no. 8–9 (2007): 1474– 1479.Basfar A. A., Khan H. M., and Al-Shahrani A. A., “Trihalomethane treatment using gamma irradiation: kinetic modeling of single solute and mixtures,” Radiation Physics and Chemistry, vol. 72, no. 5, pp. 555–563, 2005Basfar, A. A., H. M. Khan, and A. A. Al-Shahrani. “Trihalomethane Treatment Using Gamma Irradiation: Kinetic Modeling of Single Solute and Mixtures.” Radiation Physics and Chemistry 72, no. 5 (2005): 555–563.Basfar A. A., Mohamed K. A., Al-Abduly A. J. and Al-Shahrani A. A., “Radiolytic degradation of atrazine aqueous solution containing humic substances,” Ecotoxicology and Environmental Safety, vol. 72, no. 3, pp. 948–953, 2009Basfar, A. A., K. A. Mohamed, A. J. Al-Abduly, and A. A. Al-Shahrani. “Radiolytic Degradation of Atrazine Aqueous Solution Containing Humic Substances.” Ecotoxicology and Environmental Safety 72, no. 3 (2009): 948–953.Pogacnik L. and Franko M., “Detection of organophosphate and carbamate pesticides in vegetable samples by a photothermal biosensor,” Biosensors and Bioelectronics, vol. 18, no. 1, pp. 1–9, 2003.Pogacnik, L., and M. Franko. “Detection of Organophosphate and Carbamate Pesticides in Vegetable Samples by a Photothermal Biosensor.” Biosensors and Bioelectronics 18, no. 1 (2003): 1–9.Alamgir Zaman Chowdhury M., Fakhruddin A., Nazrul Islam M., Moniruzzaman M., Gan S. H., and Khorshed Alam M., “Detection of the residues of nineteen pesticides in fresh vegetable samples using gas chromatography-mass spectrometry,” Food Control, vol. 34, no. 2, pp. 457–465, 2013Alamgir Zaman Chowdhury, M., A. Fakhruddin, M. Nazrul Islam, M. Moniruzzaman, S. H. Gan, and M. Khorshed Alam. “Detection of the Residues of Nineteen Pesticides in Fresh Vegetable Samples Using Gas Chromatography-Mass Spectrometry.” Food Control 34, no. 2 (2013): 457–465.Lepine F. L., “Effects of ionizing radiation on pesticides in a food irradiation perspective: a bibliographic review,” Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol. 39, no. 12, pp. 2112–2118, 1991Lepine, F. L. “Effects of Ionizing Radiation on Pesticides in a Food Irradiation Perspective: A Bibliographic Review.” Journal of Agricultural and Food Chemistry 39, no. 12 (1991): 2112–2118.Куликовский А.В., Вострикова Н.Л., Горбунова Н.А., Иванкин А.Н. Идентификация накопления химических маркеров облучения в мясе при ионизирующей обработке. // Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности: состояние и перспективы: матер. Междунар. науч.-практ. конф. -Обнинск: ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2018. -С. 203-207Kulikovskii, A. V., N. L. Vostrikova, N. A. Gorbunova, and A. N. Ivankin. “Identifikatsiya nakopleniya khimicheskikh markerov oblucheniya v myase pri ioniziruyushchei obrabotke [Identification of Accumulation of Chemical Markers of Irradiation in Meat During Ionizing Treatment].” In Radiatsionnye tekhnologii v sel’skom khozyaistve i pishchevoi promyshlennosti: sostoyanie i perspektivy: materialy mezhdunarodnoi nauchno- prakticheskoi konferentsii. Obninsk: FGBNU VNIIRAE, 2018.(In Russian)Лой Н.Н., Санжарова Н.И., Чиж Т.В., Щагина Н.И., Гулина С.Н., Миронова М.П., Кузнецов В.К. Перспектива применения радиационных технологий для увеличения сроков хранения овощей / Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции: Сб. матер. II Междунар. научн.-практ. конф. / Краснодар, (05-26 июня 2017 г.). – С. 54-58. URL: http://vniitti.ru/conf/conf2017/sbornik_conf2017.pdfLoi, N. N., N. I. Sanzharova, T. V. Chizh, N. I. Shchagina, S. N. Gulina, M. P. Mironova, and V. K. Kuznetsov. “Perspektiva primeneniya radiatsionnykh tekhnologii dlya uvelicheniya srokov khraneniya ovoshchei [Perspective of Applying Radiation Technologies to Extend the Shelf Life of Vegetables].” In Innovatsionnye issledovaniya i razrabotki dlya nauchnogo obespecheniya proizvodstva i khraneniya ekologicheski bezopasnoi sel’skokhozyaistvennoi i pishchevoi produktsii: materialy II Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi Krasnodar, June 5–26, 2017, 54–58. (In Russian) konferentsii,Чиж Т.В., Лой Н.Н., Губарева О.С., Кузнецов В.К., Урсу Н.В., Гулина С.Н. Влияние гамма-излучения на продолжительность хранения и показатели качества картофеля Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности: состояние и перспективы: Сборник докладов международной научно-практической конференции / г. Обнинск, (26-28 сентября 2018 г.). – Обнинск: ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2018. – 356 сChizh, T. V., N. N. Loi, O. S. Gubareva, V. K. Kuznetsov, N. V. Ursu, and S. N. Gulina. “Vliyanie gamma- izlucheniya na prodolzhitel’nost’ khraneniya i pokazateli kachestva kartofelya [Effect of Gamma Irradiation on the Shelf Life and Quality of Potatoes].” In Radiatsionnye tekhnologii v sel’skom khozyaistve i pishchevoi promyshlennosti: sostoyanie i perspektivy: sbornik dokladov mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Obninsk, September 26– 28, 2018. (In Russian)Лой Н.Н., Чиж Т.В., Гулина С.Н. Влияние гамма-облучения на хранение картофеля / Техногенные системы и экологический риск: Тезисы докладов II Международной (XV Региональной) научной конференции / Под общ. ред. А.А. Удаловой. – Обнинск: ИАТЭ НИЯУ МИФИ, 2018. – 450 с;.Loi, N. N., T. V. Chizh, and S. N. Gulina. “Vliyanie gamma-oblucheniya na khranenie kartofelya [Effect of Gamma Irradiation on Potato Storage].” In Tekhnogennye sistemy i ekologicheskii risk: tezisy dokladov II Mezhdunarodnoi (XV Regional’noi) nauchnoi konferentsii, edited by A. A. Udalova. Obninsk: IATE NIYaU MIFI, 2018. (In Russian)Авдюхина В. М., Близнюк У. А., Борщеговская П. Ю. [и др.] Ингибирование прорастания клубней картофеля после воздействия рентгеновского излучения / Применение химических веществ, ионизирующих и неионизирующих излучений в агробиотехнологиях: Сборник докладов круглого стола в рамках XX Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, Москва, 21 сентября 2016 года. – Москва, 2016. – С. 47. – EDN XVYVZFAvdyukhina, V. M., U. A. Bliznyuk, and P. Yu. Borshchegovskaya, et al. “Ingibirovanie prorastaniya klubnei kartofelya posle vozdeistviya rentgenovskogo izlucheniya [Inhibition of Potato Tubers Sprouting After X-ray Irradiation].” In Primenenie khimicheskikh veshchestv, ioniziruyushchikh i neioniziruyushchikh izluchenii agrobiotekhnologiyakh: sbornik dokladov kruglogo stola v v ramkakh XX Mendeleevskogo sezda po obshchei i prikladnoi khimii, Moscow, 2016, 47. (In Russian)Цыгвинцев П. Н., Тихонов А. В., Рачкова В. М. [и др.] Сохранность клубней картофеля после гамма- облучения Применение химических веществ, ионизирующих и неионизирующих излучений агробиотехнологиях: Сборник докладов круглого стола в в рамках XX Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, Москва, 21 сентября 2016 года. – Москва, 2016. – С. 122-127. – EDN XVYWWR.Tsygvintsev, P. N., A. V. Tikhonov, V. M. Rachkova, et al. “Sokhrannost’ klubnei kartofelya posle gamma-oblucheniya [Preservation of Potato Tubers After Gamma Irradiation].” In Primenenie khimicheskikh veshchestv, ioniziruyushchikh i neioniziruyushchikh izluchenii v agrobiotekhnologiyakh: sbornik dokladov kruglogo stola v ramkakh XX Mendeleevskogo sezda, Moscow, 2016, 122–127. (In Russian)ICGFI, Code of good irradiation practice for sprout inhibition of bulb and tuber crops. ICGFI Document № 8, IAEA, Vienna 1991ICGFI. Code of Good Irradiation Practice for Sprout Inhibition of Bulb and Tuber Crops. ICGFI Document № 8, IAEA, Vienna, 1991.International Atomic Energy Agency, Irradiation of Bulbs and Tuber Crops-A Compilation of Technical Data for Its Authorization and Control, IAEA (1997)International Atomic Energy Agency. Irradiation of Bulbs and Tuber Crops – A Compilation of Technical Data for Its Authorization and Control. IAEA, 1997.Duc L. D. D., Trieu, L. N., Ha, N. T. N., Sang, N. T. M., & Son, N. A. (2024). Effect of 60Co Gamma Radiation on the Shelf Life of Potato Tubers. RADIOISOTOPES, 73(3), 255–264. https://doi.org/10.3769/radioisotopes.73.255Duc, L. D. D., L. N. Trieu, N. T. N. Ha, N. T. M. Sang, and N. A. Son. “Effect of 60Co Gamma Radiation on the Shelf Life of Potato Tubers.” Radioisotopes 73, no. 3 (2024): 255–264. https://doi.org/10.3769/radioisotopes.73.255.Bryazgin A.A. 2017. ILU Industrial Electron Accelerators. International Conference on Applications of Radiation Science and Technology (ICARST-2017). URL: https://www.iaea.org/events/icarst-2017/presentationsBryazgin, A. A. “ILU Industrial Electron Accelerators.” International Conference on Applications of Radiation Science and Technology (ICARST-2017). Vienna: IAEA, 2017. https://www.iaea.org/events/icarst-2017/presentations.Auslender V.L, Bukin A.D, Voronin L.A, Kokin E.N, Korobeinikov M.V, Krainov G.S, Lukin A.N, Radchenko V.M, Sidorov A.V, Tkachenko V.O. 2004. Bremsstrahlung converters for powerful industrial electron accelerators. Radiation Physics and Chemistry. 71(1–2): 297- 299. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2004.04.007Auslender, V. L., A. D. Bukin, L. A. Voronin, E. N. Kokin, M. V. Korobeinikov, G. S. Krainov, A. N. Lukin, V. M. Radchenko, A. V. Sidorov, and V. O. Tkachenko. “Bremsstrahlung Converters for Powerful Industrial Electron Accelerators.” Radiation Physics and Chemistry 71, no. 1–2 (2004): https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2004.04.007.297–299.Mukan Zh.T., Seredavina T.A., Sushkova N.S., Danko I.V., Glushchenko N.V. Study of dosimetry possibilities using electron paramagnetic resonance on alanine for ILU-10 accelerator INP RK. NNC RK Bulletin. 2022;(1):36-42. (In Russ.) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2022-1-36-42.Mukan, Zh. T., T. A. Seredavina, N. S. Sushkova, I. V. Danko, and N. V. Glushchenko. “Study of Dosimetry Possibilities Using Electron Paramagnetic Resonance on Alanine for ILU-10 Accelerator INP RK.” NNC RK Bulletin (2022): 36–42. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2022-1-36-42.Luckey, T.D. (1980). Hormesis With Ionizing Radiation (1st ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9780429276552Luckey, T. D. Hormesis With Ionizing Radiation. Raton: CRC Press, 1980. https://doi.org/10.1201/9780429276552.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.