способ установления ранней порчи молочных и кисломолочных продуктов

Формула изобретения

Способ определения ранней порчи молочных и кисломолочных продуктов, включающий отбор пробы, подготовку пробы к анализу, определение бактериальной порчи продукта, отличающийся тем, что отбирают подогретую до температуры 20±2°С пробу молочного или кисломолочного продукта объемом 2 мл для жидкого и массой 2 г вязкого продукта, помещают в бюкс объемом 20 см ³ с полиуретановой мембраной на крышке, выдерживают 10 мин, затем через полиуретановую мембрану отбирают шприцем 1 см ³ равновесной газовой фазы, которую инжектируют в корпус статического «пьезоэлектронного носа», состоящего из 2 пьезокварцевых резонаторов, электроды которых предварительно модифицированы путем нанесения на их поверхность пленки полярных хроматографических сорбентов массой 15 мкг, затем фиксируют частоту колебаний пьезокварцевых резонаторов с пленками с интервалом 5 с в течение 15 с и формируют суммарный сигнал в виде кинетической «весовой ароматограммы», рассчитывают ее площадь, а бактериальную порчу продукта определяют по кислотности, используя график зависимости площади «весовой ароматограммы» от кислотности (К, °Т).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналитической химии пищевых продуктов и может быть применено для установления ранней порчи молочных и кисломолочных продуктов (молоко, простокваша, ряженка, кефир, коктейли, йогурт и его аналоги, творог, творожные массы, сырки, мороженное и т.п.), в том числе для детского, лечебного и геронтологического питания, вызванной нарушениями технологии изготовления, рецептуры, несоблюдением условий хранения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является титриметрический метод определения общей кислотности (ГОСТ Р 30648.4-99), свидетельствующий о порче (прокисании) молочных продуктов, с фиксированием конечной точки реакции по изменению окраски индикаторов или других свойств системы (инструментальный способ).

Недостатком способа является длительность эксперимента, необходимость большого количества реактивов (титрант, стандартный раствор, раствор индикатора или прибор), наличие специальной дорогостоящей мерной и другой посуды (бюретка, пипетка, колба для титрования, штатив, химический стакан). При потенциометрическом титровании (инструментальный способ) дополнительно необходим потенциометр, индикаторный и вспомогательный электроды. Также необходима предварительная пробоподготовка при определении общей кислотности всех продуктов, кроме молока, - экстракция кислот водой из определенного объема или навески анализируемой пробы (простокваша, ряженка, кефир, коктейли, йогурт и его аналоги, творог, творожные массы, сырки, мороженное и т.п.).

Техническая задача изобретения заключается в разработке способа установления ранней порчи молочных и кисломолочных продуктов из-за нарушения технологии изготовления, рецептуры и условий хранения с применением статического «пьезоэлектронного носа» (ячейка детектирования с набором пьезокварцевых резонаторов с чувствительными пленками, определенный алгоритм регистрации и обработки результатов измерения), обеспечивающего высокую чувствительность, низкий предел обнаружения, правильность, точность, простоту и экспрессность определения.

Техническая задача достигается тем, что в способе установления ранней порчи молочных и кисломолочных продуктов, включающем отбор пробы, подготовку пробы к анализу, установление бактериальной порчи продукта, новым является то, что отбирают подогретую до температуры 20±2°С пробу молочного или кисломолочного продукта объемом 2 мл для жидких и массой 2 г для вязких продуктов, помещают в бюкс объемом 20 см³ с полиуретановой мембраной на крышке, выдерживают 10 минут, затем через полиуретановую мембрану отбирают шприцем 1 см³ равновесной газовой фазы, которую инжектируют в корпус статического «пьезоэлектронного носа», состоящего из 2-х пьезокварцевых резонаторов, электроды которых предварительно модифицированы путем нанесения на их поверхность пленки полярных хроматографических сорбентов массой 15 мкг, затем фиксируют частоту колебаний пьезокварцевых резонаторов с пленками с интервалом 5 с в течение 15 с и формируют суммарный сигнал в виде кинетической "весовой ароматограммы", рассчитывают ее площадь, а бактериальную порчу продукта определяют по кислотности, используя график зависимости площади "весовой ароматограммы" от кислотности (К, °Т).

Технический результат изобретения заключается в повышении экспрессности определения, точности измерений и надежности полученных результатов; обеспечении простоты обработки результатов и принятия решения.

Фиг.1 - кинетические "весовые ароматограммы" свежего топленого молока (стандарт 1) и детского фторированного пастеризованного молока (стандарт 2) (пример).

Фиг.2 - зависимость площади (ед²) кинетических "весовых ароматограмм" топленого молока (а) и детского фторированного пастеризованного молока (б) от кислотности продукта (К, °Т):

1 - проба 1 (хранение);

2 - проба 2 (хранение);

3 - проба 3 (порча);

4 - проба 4 (порча).

Способ установления ранней порчи молочных и кисломолочных продуктов реализуется следующим образом.

Пробоподготовка образцов молочных и кисломолочных продуктов заключается в их подогреве до температуры 20±2°С, отборе 2 мл для жидких и 2 г для вязких продуктов и помещении их в бюкс объемом 20 см ³, который плотно закрывают крышкой с полиуретановой мембраной. Образец в бюксе выдерживают 10 минут. Затем через полиуретановую мембрану отбирают шприцем 1 см³ равновесной газовой фазы, которую инжектируют в корпус статического «пьезоэлектронного носа», состоящего из 2-х пьезокварцевых резонаторов, электроды которых предварительно модифицированы путем нанесения на их поверхность пленки полярных хроматографических сорбентов массой 15 мкг, затем фиксируют частоту колебаний пьезокварцевых резонаторов с пленками с интервалом 5 с в течение 15 с и формируют суммарный сигнал в виде кинетической "весовой ароматограммы", рассчитывают ее площадь, а бактериальную порчу продукта определяют по кислотности, используя график зависимости площади "весовой ароматограммы" от кислотности (К, °Т).

Способ поясняется следующим примером.

Пример.

В качестве анализируемых выбраны пробы топленого молока (проба 1, проба 3) и детского фторированного пастеризованного молока (проба 2, проба 4).

Выбранные в качестве примера для демонстрации возможностей заявляемого способа пробы свежего топленного молока и детского фторированного пастеризованного молока помещают в колбы, подогревают до температуры 20±2°С, тщательно перемешивают стеклянными палочками и отбирают 2 мл образцов. Пробы помещают в бюксы объемом 20 см ³, герметично закрывают крышками с полиуретановой мембраной. Образцы в бюксах выдерживают в течение 10 мин для насыщения газовой фазы легколетучими соединениями продуктов, затем через полиуретановую мембрану отбирают шприцем 1 см³ равновесной газовой фазы, которую инжектируют в корпус статического «пьезоэлектронного носа», состоящего из 2-х пьезокварцевых резонаторов, электроды которых предварительно модифицированы путем нанесения на их поверхность пленки полярных хроматографических сорбентов (например, полиэтиленгликоль-2000, полиэтиленгликоль адипинат или (+)рамноза, 12-Краун-4 и т.п.) массой 15 мкг, затем фиксируют частоту колебаний пьезокварцевых резонаторов с пленками с интервалом 5 с в течение 15 с и формируют суммарный сигнал в виде кинетической "весовой ароматограммы" (фиг.1), рассчитывают ее площадь, а бактериальную порчу продукта определяют по кислотности, используя график зависимости площади "весовой ароматограммы" от кислотности (К, °Т) (фиг.2).

Установлено, что пробы 1 и 3 топленого молока отличаются по площади "весовой ароматограммы" и составляют 210 ед² и 245 ед ² соответственно. Увеличение площади на 35 ед ² связано с тем, что в результате бактериологической порчи продукта накапливаются легколетучие карбонильные соединения, оказывающие влияние на интенсивность аромата продукта (проба 3). Аналогичная зависимость установлена для детского фторированного пастеризованного молока. Площадь пробы 2 составляет 205 ед ², пробы 4 - 230 ед². Установлено, что анализируемые проба 1 топленого молока и проба 2 детского фторированного пастеризованного молока соответствуют норме по критерию кислотности, а проба 3 топленого молока и проба 4 детского фторированного пастеризованного молока - не соответствуют.

Продолжительность анализа с учетом пробоподготовки составляет 15 мин, время измерения и обработки результатов - 2 мин, число измерений без обновления пьезокварцевых резонаторов с пленками - 100. Продолжительность стадии повторного нанесения пленок на электроды пьезокварцевых резонаторов не превышает 20 мин.

Способ осуществим. Возможно установление ранней порчи молочных и кисломолочных продуктов, в том числе для детского и лечебного питания, из-за нарушения технологии изготовления, рецептуры и условий хранения (изменение площади "весовых ароматограмм" равновесных газовых фаз проб по сравнению со стандартами).

Сравнительная характеристика способов установления ранней порчи молочных и кисломолочных продуктов для детского и лечебного питания по прототипу и заявляемому способу представлена в таблице.

Как следует из примера, фиг.1, 2 и таблицы, предлагаемым способом с применением статического «пьезоэлектронного носа» с двумя пьезокварцевыми резонаторами, электроды которых предварительно модифицированы путем нанесения на их поверхность пленки полярных хроматографических сорбентов (например, полиэтиленгликоль-2000, полиэтиленгликоль адипинат или (+)рамноза, 12-Краун-4 и т.п.) массой 15 мкг, возможно обнаружение ранних признаков порчи молочных и кисломолочных продуктов с высокой чувствительностью определения легколетучих карбонильных соединений.

Изменение массы пленок на электродах пьезокварцевых резонаторов, природы сорбентов и замены их на среднеполярные, неполярные, смешанные или комбинированные, алгоритмов обработки откликов пьезокварцевых резонаторов с пленками приводят к увеличению ошибки анализа, малому различию "весовых ароматограмм" стандартов и анализируемых образцов, ухудшает метрологические характеристики способа, не позволяет установить раннюю порчу молочных и кисломолочных продуктов.

Предложенный способ установления ранней порчи молочных и кисломолочных продуктов позволяет обеспечить низкий предел обнаружения, правильность, точность, простоту и экспрессность определения.

Таблица
Сравнительная характеристика прототипа и заявляемого способа установления ранней порчи молочных и кисломолочных продуктов
Характеристика	Прототип	Заявляемый способ
Пробоподготовка
- взвешивание пробы
и термостатирование	+	+
- экстракция теплой водой (15-20 мин)	+	-
- фильтрование (10 мин)	+	-
- получение равновесной газовой фазы (10 мин)	-	+
Измерение аналитического сигнала	2-5 мин	15 с
Подготовка системы к повторным измерениям	1-3 мин	10 с
Экономия времени	0	35-50 мин
Погрешность	25%	10-15%
Стоимость одного анализа	100-150 р	30-50 р