способ определения поражения зерна микроскопическими грибами
Классы МПК: | G01N33/10 веществ, содержащих крахмал, например теста |
Автор(ы): | Ванярхо Виталий Григорьевич, Филин Сергей Александрович |
Патентообладатель(и): | Ванярхо Виталий Григорьевич, Филин Сергей Александрович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-09-30 публикация патента:
20.04.1997 |
Назначение: изобретение относится к области пищевой промышленности и сельского хозяйства и может быть использовано для определения поражения зерна метаболитами грибов. Сущность изобретения: формирование исследуемой пробы зерна и контрольной пробы с известным содержанием здорового зерна, размалывание и таблетирование проб, облучение их в диапазоне длины волн 360 - 500 нм, измерение разности биоэлектрических потенциалов и вынесение суждения о степени зараженности исследуемой пробы зерна метаболитами грибов. 3 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Формула изобретения
1. Способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, включающий выделение исследуемой пробы зерна с микроскопическими грибами и контрольной пробы с известным содержанием здорового зерна, подготовку проб к исследованию, облучение, регистрацию физического параметра проб и суждение о степени поражения зерна, отличающийся тем, что при подготовке проб к исследованию осуществляют размалывание зерна исследуемой и контрольной партии и таблетирование муки, облучение таблеток осуществляют оптическим излучением с длиной волны 360 500 нм, а регистрацию физического параметра проб осуществляют посредством измерения биоэлектрических потенциалов таблеток, причем о степени поражения зерна судят путем сравнения измеренных величин. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение разности биоэлектрических потенциалов таблеток осуществляют при подаче на два дополнительно установленных на таблетке крайних относительно двух съемных электрода постоянного тока от внешнего источника энергии. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что перед облучением таблетку размещают при температуре жидкого азота и экранируют от влияния электромагнитных полей. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что после измерения разности биоэлектрических потенциалов таблеток их усиливают, преобразовывают в амплитудно-частотную характеристику плотности спектральной мощности биотока, отфильтровывают высокочастотные свыше 2000 Гц составляющие амплитудно-частотной характеристики, раскладывают последнюю в интервале 0 - 2000 Гц в области фликер шума, определяют зависимость параметров амплитудно-частотной характеристики от времени, расшифровывают ее посредством построения спектрограммы фликер шума, описываемой следующим выражением:![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-19t.gif)
где S(W) амплитудно-частотная характеристика в виде плотности спектральной мощности биотока таблетки в области фликер шума;
W частота;
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-20t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
где Wnкр и Wn-кр1 - критические частоты, определяемые пересечением последовательных параллельных прямых, образуемых совокупностью максимального количества точек, включающих минимальные значения точек S(Wi)min, принадлежащих каждому из интервалов
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-21t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-22t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-23t.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к пищевой промышленности и сельскому хозяйству в области определения вредных веществ микробиологического происхождения и может быть использовано для определения степени поражения зерна метаболитами грибов. Наибольшую опасность для зернового хозяйства России представляет загрязнение зерна фузариотоксинами От среднегодовых объемов закупки на хлебоприемные пункты РФ поступает порядка 10% пшеницы с наличием фузариозных зерен, причем полностью непригодной для продовольственных целей оказывается из нее 2 2,5% Это не только приводит к значительным экономическим потерям, но, учитывая необратимые последствия воздействия зараженного фузариозом зернопродуктов на организм человека, создает серьезную социальную проблему. В рыночной экономике, когда контроль за условиями хранения зерна и зернопродуктов в значительной мере уходит из сферы государственных органов, эта проблема еще более обостряется. Вместе с этим возрастает потребность в простых и доступных средствах контроля, способных на практике обеспечить выполнение принятых законов и правил сертификации. В настоящее время в России и станах СНГ установлены следующие предельно-допустимые концентрации микротоксинов:афлатоксин В1-5 мг/кг для зерна и зернопродуктов;
комитоксин 1,0 мг/кг для сильных и твердых пшениц; 0,5 мг/кг для остальной пшеницы продовольственного назначения;
Т-2 токсин 0,1 мг/кг для зерна и зернопродуктов;
зеараленон 1,0 мг/кг для зерна и зернопродуктов. В продуктах детского питания содержание перечисленных микротоксинов не допускается полностью. В настоящее время большинство известных методов определения степени поражения зерна микроскопическими грибами являются длительными по времени, дорогостоящими и требующими высокой квалификации исследователей, что делает их малопригодными для системы производства, хранения и переработки зерна. По этой причине в "Правилах сертификации зерна и зернопродуктов" в качестве методов испытаний на зараженность микроскопическими грибами рекомендуется использовать лишь визуальные методы определения, основанные на чисто субъективных оценках и являющихся также трудоемкими и длительными по времени. Поэтому для реального претворения в жизнь упомянутых выше принятых правил требуется высокоточный экспресс-метод определения степени поражения зерна различными видами микроскопических грибов. Известен способ определения степени поражения зерна микроскопическими грибами, включающий размалывание зерна, приготовления экстракта, введении его в реакционную смесь, содержащую НАДИ:ФМН оксидоредуктазу, люциферазу и их субстраты, определении в экстракте наличия грибных метаболитов по интенсивности их свечения и суждение о степени поражения зерна по отношению интенсивностей биолюминесценции реакционной смеси в присутствии экстрактов зерна и без него (кл. G01N 33/10, авторское свидетельство СССР N 1557521, 1990). Однако известный способ является трудоемким, требует наличия специфических дефицитных реактивов для своего существования и химиков-специалистов, а также является достаточно длительным (1 1,2 ч) при достаточно высокой ошибке измерений до 10%
Так как предельно допустимые концентрации микротоксинов составляют для различных видов микроскопических грибов всего 0,1 5 мг/кг зерна, а в продуктах детского питания их содержание вообще недопустимо полностью, то такая величина ошибки измерений является недопустимо высокой. Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ определения степени поражения зерна микроскопическими грибами, включающий взвешивание выделенной пробы зерна, подготовке ее к исследованию посредством шелушения 38 42 с при зазоре между обрезиненными валками 0,3 0,5 мм, шлифования 19 32 с при зазоре между абразивными барабаном и тормозной колодкой 2,9 3,2 мм, УФ-облучение пробы, отделение выявленного зерна с зелено-желтой флуоренценцией, взвешивание его и определение степени поражения партии зерна по проценту зерен с зелено-желтой флуоренценцией в выделенной пробе зерна (кл. G01N 33/10, 21/33, авторское свидетельство СССР N 1822496, 1993 г.). Однако известный способ является трудоемким, требует наличия специального громоздкого шелушильного и шлифовального оборудования, а также, является достаточно длительным (более 1 ч) и основан на чисто субъективных оценках, что обусловливает достаточно высокую (10 12%) ошибку измерений; а такая величина для зернопродуктов, особенно для продуктов детского питания, как отмечалось выше, часто является недопустимо высокой. Достигаемым новым техническим результатом изобретения является повышение точности определения при сокращении длительности. Новый технический результат достигается тем, что в способе определения поражения зерна микроскопическими грибами, включающем выделение исследуемой пробы зерна с микроскопическими грибами и контрольной пробы с известным содержанием здорового зерна, подготовку проб к исследованию, облучение, регистрацию физического параметра проб и суждение о степени поражения зерна, в отличие от прототипа, при подготовке проб к исследованию осуществляют их размалывание и таблетирование, обучение осуществляют на длине волны 360 500 нм, а в качестве физического параметра используют разность биоэлектрических потенциалов, после регистрации биоэлектрических потенциалов таблеток их разность усиливают, преобразовывают в амплитудно-частотную характеристику плотности спектральной мощности биотока, отфильтровывают высокочастотные свыше сопрягающей частоты области фликер шума, например свыше 2000 Гц составляющие амплитудно-частотной характеристики, раскладывают последнюю в интервале 0 - 2000 Гц в области фликер шума, определяют зависимость параметров амплитудно-частотной характеристики от времени, расшифровывают ее посредством построения спектрограммы фликер шума, описываемой следующим выражением:
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-2t.gif)
где S(W) амплитудно-частотная характеристика в виде плотности спектральной мощности биотока таблетки в области фликер шума;
W частота;
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-3t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
где Wnкр и Wn-кр1 - критические частоты, определяемые пересечением последовательных параллельных прямых, образуемых совокупностью максимального количества точек, включающих минимальные значения точек S(Wi)min, принадлежащих каждому из интервалов
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
и осуществляют построение из спектрограммы относительного изменения массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур от времени
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-4t.gif)
а о степени поражения зерна судят по степени смещения по крайней мере двух частот Wi и Wj на наиболее длинных интервалах
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-5t.gif)
на частотах Wi и Wj происходит в противофазе, относительно аналогичных частот
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-6t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077032/177.gif)
содержание фузариозных зерен;
содержание микотоксинов, т. е. дезоксиниваленола (ДОН) и зеараленола (3Н). Определение содержания фузариозных зерен проводили в соответствии с "Методическими указаниями по учету фузариоза колоса и визуальному определению фузариоза зерна пшеницы" (утв. Минздравом СССР, Госагропром СССР и Минхлебопродуктов СССР 15.07.87 г.). Затем пробы таблетировали посредством помещения размельченного зерна в матрицу прессовочной машины под давлением 250 кг/см2 и размером 10х5х2 мм. На поверхность таблетки устанавливают 4 электрода. Токопроводность омических контактов обеспечивали кремнеорганической пастой. Таблетку с электродами помещают в оптически прозрачную кювету, снабженную системой термоконтроля и помещают в экранированную камеру с оптически прозрачным окном. Образец охлаждают до температуры жидкого азота и облучают импульсной ксеноновой лампой типа ИФК-120 с частотой 5 Гц, длительностью импульса 30 мкс при электрической энергии вспышки
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077005/8776.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-7t.gif)
где S(W) АЧХ в виде плотности спектральной мощности биотока таблетки в области фликер-шума,
W частота;
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-8t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
где Wnкр и Wn-кр1 критические частоты, определяемые пересечением последовательных параллельных прямых 1,2,3. и 1", 2", 3",образуемых совокупностью максимального количества точек, включающих значения точек S(Wi)min, принадлежащих каждому из последовательных интервалов
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-9t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-10t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-11t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-12t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-13t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077032/177.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077032/177.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-14t.gif)
Относительная ошибка определения частот Wi, Wj, Wk и т.д. связанных с существованием пространственно-временных диссипативных структур, между которыми происходит перераспределение энергии
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
Определив, как описано выше, для таблетки пробы зерна с микроскопическими грибами и таблетки контрольной пробы здорового зерна величины
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-15t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-16t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077026/916.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-17t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077717/2077717-18t.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077028/955.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077005/8776.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077005/8776.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077005/8776.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077005/8776.gif)
![способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, патент № 2077717](/images/patents/395/2077035/8773.gif)
1. Повышение точности определения степени поражения зерна не менее чем на порядок. 2. Сокращение длительности определения степени поражения зерна не менее чем на порядок. 3. Упрощение технологии определения степени пораженности зерна за счет отказа от использования громоздкого шлифовального оборудования. В настоящее время на предприятии ГП "НПО Астрофизика" проведены испытания заявляемого способа определения поражения зерна микроскопическими грибами и выпущена технологическая инструкция реализации способа.
Класс G01N33/10 веществ, содержащих крахмал, например теста