Люминесцентный метод анализа

Таким образом, приборы, реализующие люминесцентный метод определения состава молока, характеризуются высокой точностью, невозмущающим исследуемый образец действием, не требуют использования химреактивов и могут быть использованы в производственных условиях.

2.2 Исследование молочных продуктов отечественных и зарубежных производителей Физико-химические методы исследования масел и жиров основаны на определении физических и химических констант (точка плавления, удельный вес, число Рейхерта — Мейсля, число омыления). Эти методы трудоемки, длительны и требуют специальных реактивов. Для установления этих показателей необходимо наличие довольно большого количества жира, которое невозможно иногда получить, например, при исследовании гарниров и кремов.

Известно, что растительные жиры и молочные жиры обладают способностью люминесцировать под влиянием возбуждающих факторов, причем молочный жир и растительные жиры имеют различный цвет люминесценции [1].

Различаются так же и показатели преломления растительных жиров и молочного жира. Поэтому были проведены исследования по применению этих двух методов для определения соотношения фракций молочного и растительного жиров на примере модельных жировых композиций молочный жир — растительный жир и сухие растительные сливки — сухое обезжиренное молоко.

В качестве растительного компонента использовался растительный жир «Союз-71», который представляет собой смесь пальмового, кокосового и соевого растительных жиров.

Результаты исследования модельных композиций представлены в таблице 1 и на рисунке 5.

Из таблицы 1 и рисунка 5 следует, что при увеличении процентного содержания растительного жира в модельных композициях — растительный жир — молочный жир от 10% до 90%, показатель преломления увеличивался с 1,4604 до 1,4658; цвет люминесценции изменяется от желтого (молочный жир) до интенсивно-голубого (растительный жир). Увеличение значения показателя преломления объясняется снижением содержания насыщенных низкомолекулярных кислот, входящих в состав молочного жира, и увеличением ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав растительного жира, в модельных композициях.

Таблица 1. Исследование модельных композиций молочный жир — жир «Союз-71».

Состав образца Коэффициент преломления Цвет люминесценции Молочный жир 1,4604.

Желтый 10% «Союз-71"+90% молочный жир 1,4606.

Бледно-желтый 20% «Союз-71"+80%молочный жир 1,4614.

Бледно-голубой 40% «Союз-71"+60%молочный жир 1,4624.

Голубой 80% «Союз-71"+20%молочный жир 1,4638.

Интенсивно-голубой 80% «Союз-71"+20%молочный жир 1,4648.

Интенсивно-голубой 90% «Союз-71"+10%молочный жир 1,4658.

Интенсивно-голубой Жир «Союз-71» 1,4664.

Интенсивно-голубой.

Рис. 5. Исследование модельных композиций «Молочный жир — жир «Союз 71».

Использование рефрактометрического метода позволит определить массовую долю молочного жира в составе жировых продуктов (например — спредов), которое регламентируется нормативной документацией. Для этого необходимо определить значение показателя преломления спреда, и по предварительно построенному градуировочному графику найти массовую долю молочного жира. Построение градуировочного графика необходимо проводить не реже двух раз в год в зимний и летний периоды, а также при поступлении новых видов растительных жиров на предприятие.

При исследовании методом люминесценции модельных композиций сухих молочных смесей, составленных из растительных сливок и сухого обезжиренного молока, цвет люминесценции так же менялся в зависимости от процентного содержания растительных сливок от желтого (10% растительных сливок) до интенсивно голубого (от 50% до 100% растительных сливок).

Исследованы несколько образцов сухих молочных продуктов методом люминесценции. Результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6. Исследование молочных продуктов отечественных и зарубежных производителей.

№ образца Наименование продукта, страна изготовитель Цвет люминесценции 1 Сухое цельное молоко (Россия, Новогрузский МКК) Желтый; свечение однородное 2 Сухое цельное молоко (Россия, р.п. Полтавка) Желтый; свечение однородное 3 «СОПЬЮ КРИМА» (Корея) Голубой; свечение неоднородное 4 «Виэль Люкс» (Россия) Голубой; свечение неоднородное 5 «Золотое молоко» (Корея), Голубой; свечение неоднородное 6 «NEW MILKY EXTRA» (Корея) Голубой; свечение однородное 7 Сливки сухие немолочные (Россия) Голубой; свечение однородное Как следует из таблицы 6, желтое однородное свечение свидетельствует об отсутствии в образцах растительных жиров, неоднородное голубое свечение свидетельствует о комбинированном жировом составе, однородное голубое свечение свидетельствует о том, что жировая фаза данного образца представлена жирами растительного происхождения.

Проведено исследование образцов сливочного масла «Крестьянского», выработанного разными производителями Омской области и другими регионами, люминесцентным методом. Исследования показали, что в трех из семи образцов масла было обнаружено присутствие растительных жиров.

2.3 Люминесцентный анализ маргарина Маргарин — это высококачественный эмульсионный жировой продукт, на основе растительных масел и животных жиров в натуральном и переработанном виде с добавлением различных компонентов. Маргарин представляет собой высокодисперсную эмульсию жира и воды, что, наряду с высокой температурой плавления, определяет его высокую усвояемость — 94%. Биологическая ценность обусловливается содержанием полиненасыщенных жирных кислот, фосфатидов, витаминов [4].

Маргарин относится к числу скоропортящихся продуктов, поэтому при хранении и транспортировке, особенно в не-благоприятных условиях, его химический состав более или менее сильно изменяется. При повышенной температуре, доступе воздуха, солнечного света жировая основа маргарина портится, прогоркает. Изменение и порча маргарина может в этих условиях протекать по двум направлениям: за счет окисления с нарастанием перекисного числа и за счет гидролиза жира с нарастанием только кислотного числа. Может изменяться также твердость маргарина, что связано с рекристаллизацией жировой основы или тиксотропными превращениями.

Нежировая часть маргарина довольно легко поражается плесенями и другими микроорганизмами, что сопровождается порчей маргарина.

Устойчивость маргарина при хранении зависит от ряда факторов, в частности, от состава жировой смеси, характера и дисперсности эмульсии, режима ее охлаждения, пластической обработки, плотности упаковки.

Данные спектрального анализа позволили определить присутствие в составе маргарина молочного ненасыщенных жирных кислот.

Максимумы при 270 нм отвечают линоленовой кислоте. Эта кислота является жизненно необходимой для человеческого организма. Линоленовая кислота, самая активная из omega-6 кислот, превращается в простагландин Е1. Это вещество усиливает иммунитет, снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний, уменьшает воспалительные процессы, регулирует работу мозга и нервной системы, нормализует уровень инсулина, ускоряет обмен веществ и способствует похудению. Из рисунка 6 видно, что с течением времени её количество снижается, что связано с процессами окисления маргарина.

Рис. 6. Рис.

2. Электронные спектры поглощения маргарина молочного до (1) и после (2) 30 суток хранения.

Спектральный анализ в видимой области спектра проводили для обнаружения каротиноидов, которые вводятся в состав маргарина согласно рецептуре. Каротиноиды имеют три четких максимума в области 440−490 см-1 [1]. Как видно из рисунка 6 каротиноиды присутствуют в исследуемых образцах маргарина, но их содержание уменьшается с увеличением сроков хранения, что понижает пищевую ценность маргарина.

Заключение

В заключение следует отметить, что с момента открытия спонтанного сверхслабого свечения растений Л. Колли (1954) и тканей органов животных Б. Н. Тарусовым (1961) задачи практического применения люминесцентных методов претерпели значительные изменения. На начальных этапах использования сверхслабого свечения в биологии многих ученых привлекало спонтанное свечение различных биообъектов.

Соответственно, основным требованием к люминометрам была высокая чувствительность прибора. С развитием представлений о механизме биохемилюминесценции стало очевидным, что практически невозможно учесть или количественно оценить вклад всех факторов в спонтанное свечение. Наряду с этим накапливалась информация об индукторах люминесценции и количественной зависимости эмиссии света в хемилюминесцентных реакциях от концентрации реагирующих веществ. Наиболее изучена в настоящее время индуцированная люминесценция, электролюминесценция и др., с помощью которой стало возможным не только изучать, но и моделировать окислительно-восстановительные процессы, происходящие в биологических объектах, по изменению интенсивности свечения в процессе реакции.

Благодаря экспрессности, чувствительности, возможности автоматизации измерения и компьютерной обработке полученных результатов люминесцентные методы находят все более широкое применение для решения практических задач в биологии, медицине и пищевой промышленности.

Список литературы

Донченко Л. В. Безопасность пищевой продукции: Учебник. / Л. В. Донченко, В. Д. Надытка. — 2-е изд. — М.: Дели принт, 2005. — 348 с.

Нечаев А. П. Пищевая химия / А. П. Нечаев. — СПб.: ГИОРД, 2001. — 592 с.

Барашков Н. И. Люминесцентный анализ на службе здоровья / Н. И. Барашков. — М.: Наука, 1985. — 95 с.

Кириллов В. В. Современные спектральные методы анализа, используемые в пищевой промышленности / В. В. Кирилов. — СПб.: СПбГУНиПТ, 2006. — 99 с.

Рис. 1 Энергетическая модель люминесценции.

г.

д.

а.

б.

в.

г.

Ен — основное (нормальное).

энергетическое состояние.

Ев — возбуждённое.

энергетическое состояние.

2 подуровни.

1 основного уровня.

Ев0 (Ев1 (Ев2.

Рис. 2 Спектры поглощения (1).

и флюоресценции (2).

Рис. 3. Зависимость интенсивности флюоресценции от концентрации флюоресцирующего вещества.

а).

б).

Рис. 4 Влияние длины волны возбуждающего излучения на выход (а) и интенсивность (б) флюоресценции.