CC BY
8
УДК 543.4:664
DOI 10.24412/2311-6447-2023-2-39-45
Использование FoodScan для экспресс-анализа мясных и рыбных продуктов
Using FoodScan for express analysis of meat and fish products
Профессор О.В. Сычева, доцент С.Н. Шлыков, доцент Р.С. Омаров, доцент И.А. Трубина, доцент Е. А. Скорбина, доцент Б.О. Суюнчева
Ставропольский государственный аграрный университет, кафедра технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции, тел. +7 (865)2 28-61-69, olga- sycheva.@mail. ru
Professor O.V. Sycheva, Associate Professor S.N. Shlykov, Associate Professor R.S. Omarov, Associate Professor I.A. Trubina, Associate Professor E.A. Skorbina, Associate Professor B.O. Suyuncheva
Stavropol State Agrarian University, chair of Technology of Production and Processing of Agricultural Products, tel. +7 (865)2 28-61-69, [email protected]
Аннотация. Экспресс-методы исследования качества и состава пищевых продуктов и сырья благодаря простоте воспроизведения и скорости проведения испытания имеют большую популярность среди исследователей и практиков. Одним из наиболее востребованных приборов является экспресс-анализатор FoodScan. Принцип работы этого прибора основан на инфракрасной спектроскопии в ближней области. Этот метод базируется на регистрации интенсивности пропущенного через образец инфракрасного излучения, что обеспечивает высокий уровень точности получаемых результатов по сравнению с методами, основанными на регистрации излучения, отраженного от поверхности образца. Полученные данные (полосы поглощения на определенных длинах волн) интерпретируются с помощью калибровочной модели, построенной на базе искусственной нейронной сети. Фирма-производитель «FOOS» постоянно работает над совершенствованием калибровок (Product Code) не только для мясных, но также рыбных и молочных продуктов, что открывает новые возможности для применения данного анализатора. Среди показателей, определяемых FoodScan для мясных продуктов, добавлен новый показатель - «активность воды». По его значению можно достаточно точно судить о качестве и хранимоспособности сырья и мясных продуктов. Для проведения сравнительного анализа показателей состава мясного и рыбного сырья и готовых мясных и рыбных продуктов на приборе FoodScan с использованием соответствующих калибровок (Product Code) в качестве объектов исследования использовали мясо индейки (бедро и филе), филе рыбы пангасиус, колбасу говяжью, сельдь соленую. Сравнение результатов испытаний на экспресс-анализаторе FoodScan и результатов, полученных арбитражными методами, показало приемлемую сходимость, что позволяет использовать данный прибор в лабораторной практике.
Abstract. Express methods of studying the quality and composition of food products and raw materials, due to the simplicity of reproduction and the speed of testing, are very popular among researchers and practitioners. One of the most popular devices is the FoodScan express analyzer. The principle of operation of this device is based on infrared spectroscopy (IR spectroscopy) in the near field. This method is based on recording the intensity of infrared radiation transmitted through the sample, which ensures a high level of accuracy of the results obtained compared to methods based on recording radiation reflected from the sample surface. The obtained data (absorption bands at certain wavelengths) are interpreted using a calibration model based on an artificial neural network. The manufacturing company «FOOS» is constantly working on improving calibrations (Product Code) not only for meat, but also fish and dairy products, which opens up new opportunities for the use of this analyzer. Among the indicators determined by FoodScan for meat products, a new indicator has been added - "water activity". By its value, it is possible to accurately judge the quality and storage capacity of raw materials and meat products. To conduct a comparative analysis of the composition of meat and fish raw materials and finished meat and fish products on the FoodScan device using appropriate calibrations (Product Code), turkey meat (thigh and fillet), pangasius fish fillet, beef sausage, salted herring were used as objects of research. Comparison of test results on the FoodScan express analyzer and the results, obtained by arbitration methods, showed acceptable convergence, which allows the use of this device in laboratory practice.
© O.B. Сычева, И.А. Трубина, E.A. Скорбина, Б.О. Суюнчева, 2023
Ключевые слова: пищевые продукты, экспресс-метод, FoodScan, искусственные нейронные сети
Keywords: food products, express method, FoodScan, artificial neural networks
Финансирование. Исследования выполнены в рамках программы поддержки развития научных коллективов Ставропольского государственного аграрного университета, реализуемой при финансовой поддержке Программы стратегического академического лидерства «Приоритет - 2030».
Для контроля качества и идентификации состава того или иного продовольственного товара в современных лабораториях используются различные методы, среди которых приоритетными являются экспресс-методы, не требующие сложной пробоподготовки и отличающиеся простотой проведения испытания.
Для точного экспресс-анализа качественных и количественных характеристик мясной и молочной продукции служит экспресс-анализатор FoodScan. Принцип работы FoodScan основан на инфракрасной спектроскопии (ИК- спектроскопии) в ближней области. Этот метод базируется на регистрации интенсивности пропущенного через образец инфракрасного излучения, что обеспечивает высокий уровень точности получаемых результатов по сравнению с методами, основанными на регистрации излучения, отраженного от поверхности образца.
Анализатор FoodScan стал первым анализатором ближней инфракрасной области (БИК) для ключевых параметров контроля мяса и мясопродуктов, получившим статус официальной методики [1]. Он внесён в Государственный реестр средств измерений РФ под № 51351-12. Метод анализа основан на инфракрасной спектроскопии, что оптимально для неоднородных образцов твердого и полутвердого состояния, средней и высокой влажности. Полученные при помощи прибора FoodScan данные (полосы поглощения на определенных длинах волн) интерпретируются с помощью математической функции (калибровочной модели) для того, чтобы рассчитать итоговое значение.
Анализатор FoodScan оборудован калибровкой на базе искусственной нейронной сети (И! 1С), что обеспечивает возможность автоматической самонастройки. Огромное количество спектров делает калибровочную систему анализатора мяса «FOSS» на базе ИНС очень надежной и обеспечивает отличную переносимость с одного прибора на другой. Методика измерений аттестована ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова». Метрологические характеристики калибровки представлены в табл. 1.
Таблица 1
Метрологические характеристики калибровки Роо<18сап для определения показателей мясных продуктов
Параметр Повторяемость Погрешность ГОСТ*
Жир 0.2-0.4% 0.6-1.0% 1% (0,5%)
Влага 0.2-0.3% 0.8-1.0% 1,2% (0,7%)
Белок 0.1-0.2% 0.6-0.8% 0,8% (0,3%)
Коллаген 0.1-0.2% 0.4-0.8% -
Соль 0.05-0.1% 0.2-0.4% -
* Жир ГОСТ 23042-86, Влага ГОСТ Г 51479-99, Белок ГОСТ 25011-81
Специалисты ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова» на основании сравнительных испытаний образцов мясных продуктов с помощью анализатора FoodScan и гостовских методик сделали следующее заключение: «При измерении влажности, белка и жирности FoodScan продемонстрировал повторяемость и воспроизводимость результатов, близкую к данным химического анализа гостовскими методами. Внутрилабораторное относительное среднеквадратичное отклонение
(повторяемость) (RSDr) изменялось от 0,22 до 2,67 % для анализа жира, от 0,23 до 0,92 % для влажности и от 0,35 до 2,13 %для белка. Межлабораторное относительное среднеквадратичное отклонение (воспроизводимость) (RSDR) составило от 0,52 до 6,89 % для жира, от 0,39 до 1,55 % для влажности и от 0,54 до 5,23 % для бел-
Высокая точность, простота использования и быстрота проведения исследований по достоинству оценена как научными работниками, так и практиками, о чем свидетельствуют многочисленные публикации [3, 4, 5, 6].
В настоящее время фирма-производитель «FOOS» разработала широкий спектр калибровок (Product Code) не только для мясных, но также рыбных и молочных продуктов, что открывает новые возможности для применения данного анализатора. Использовать данный прибор для исследований предельно просто: достаточно измельчить исследуемый образец, поместить его в специальную кювету в виде чашки Петри, поставить в камеру прибора и тщательно закрыть. Измерение параметров длится около 45 с. Результат выводится на дисплей или при необходимости, распечатывается в форме таблицы.
В Ставропольском ГАУ, благодаря финансированию проекта «Приоритет 2030», проведено обновление приборной и аналитической базы научного оборудования, были закуплены современные калибровки для проведения исследований состава различных видов продуктов на приборе FoodScan.
Цель исследования - провести сравнительный анализ показателей состава мясного и рыбного сырья и готовых мясных и рыбных продуктов на приборе Food-Scan с использованием соответствующих калибровок (Product Code).
Для исследования использовались образцы (рис. 1), и соответствующие калибровки (табл. 2).
Таблица 2
Образцы для исследования и соответствующие калибровки
Вид продукта Product Code (калибровка)
Мясо индейки (бедро и филе) Мясное сырье
Филе рыбы пангасиус Рыба и морепродукты несоленые
Колбаса говяжья Готовая мясная продукция
Сельдь соленая Рыба и морепродукты соленые
а) Филе бедра индейки на 100 г: б) Филе грудки индейки на 100 г:
белки - 16 г, жиры 9 г белки - 20 г, жиры 1 г
Рис. 1. Образцы продуктов для исследований с указанием БЖУ (на упаковке)
в) Колбаса вареная «Говяжья от Дюбуа» на 100 г: белки - 11 г, жиры 15 г, углеводы 3 г
г) Филе «Сельдь тихоокеанская» на, 100 г: белки - 16 г, жиры 17,9 г
д) Филе пангасиуса на 100 г: белки - 19 г, жиры 8 г
Рис. 1. Образцы продуктов для исследований с указанием БЖУ (на упаковке) Для проведения исследований на приборе РоосШсап исследуемые образцы продукции были измельчены и помещены в специальную чашку прибора (рис. 2).
в) Колбаса вареная «Говяжья от Дюбуа» д) Филе пангасиуса
Рис. 2. Образцы продуктов для исследований после измельчения
42
В табл. 3 представлены результаты анализа исследуемых образцов продукции. Среди показателей, определяемых FoodScan для мясных продуктов, добавлен новый показатель - «активность воды» (aw). Он включен в систему стандартов ISO 9000, а также используется при анализе рисков по критическим контрольным точкам (ХАССП). В странах Евросоюза его определение наряду с показателями «влажность» (W) и «концентрация водородных ионов» (рН) является обязательным при экспертизе ряда продуктов, так как в числе прочих он характеризует качество, стабильность и безопасность продуктов. Полученные значения aw свидетельствуют о явной нестойкости в хранении как мясного сырья, так и вареной колбасы.
Таблица 3
Показатели состава и качества исследуемых образцов мясной и рыбиой продукции
Показатель Бедро индейки Филе индейки Колбаса говяжья вареная Филе рыбы панга-сиус Сельдь соленая
Активность воды, ед. 0,99 0,98 0,98 - -
Белок, % 21,49 23,66 10,02 9,46 13,27
Влага, % 73,09 74,53 67,65 77,26 66,51
Жир, % 4,69 1,16 14,58 5,74 9,54
Зола (соль), % 1,64 1,47 2,81 0,22 3,80
Коллаген, % 1,33 0,77 1,87 - -
Для мясного сырья (бедро и филе индейки) проведены сравнительные испытания состава арбитражными методами (табл. 4).
Таблица 4
Показатели состава исследуемых образцов филе и бедро индейки
Показатель Бедро индейки Отклонение: арбитражный - фуд-скан / арбитражный, % Филе индейки Отклонение: арбитражный -фудскан / арбитражный, % Метод испытания
Белок, % 19,41 2,08/10,7 21,81 1,85/8,5 ГОСТ 32044.1-2012 (ISO 5983-1:2005)
Влага, % 74,70 1,61/2,2 75,59 1,06/1,4 ГОСТ 26226-95
Жир, % 4,11 0,58/12,4 1,00 0,16/16,0 ГОСТ 32905-2014 (ISO 6492:1999)
Зола (соль), % 1,78 0,14/7,9 1,6 0,16/8,1 ГОСТ 26226-95
Среднее значение отклонения при определении белка составило: 1,96 % (средняя погрешность - 9,6 %), влаги - 1,33 % (средняя погрешность - 1,8 %), жира -0,37 % (средняя погрешность - 14,2 %), золы - 0,15 % (средняя погрешность - 8,0 %). Наиболее точные показания прибора Роос18сап отмечены при определении влажности - погрешность не превышает 2 %, для остальных показателей она находится в пределах от 8 до 14 %, что позволяет считать показатели, полученные на экспресс-анализаторе РоосШсап достаточно точными.
В табл. 5 для сравнения представлены результаты испытания, полученные с использованием прибора РоосШсап, и данные, указанные на этикетках продуктов.
Таблица 5
Сравнительная таблица данных, полученных на приборе РоосПЗсап и указанных на этикетках
Вид продукта Белок, % Расхождение, + / Жир, % Расхождение, ч-
Результат анализа Данные на этикетке Результат анализа Данные на этикетке
Бедро индейки 21,49 16 + 5,49 4,69 9 - 4,31
Филе индейки 23,66 20 + 3,66 1,16 1 + 0,16
Колбаса говяжья вареная 10,02 И - 0,98 14,58 15 -0,42
Филе рыбы пангасиус 9,46 19 - 9,54 5,74 8 - 2,26
Сельдь соленая 13,27 16 - 2,73 9,54 17,9 - 8,36
При определении белка наиболее релевантные результаты, при определении жира и белка получены для колбасы швяжьей (отклонение не превышает 1 %). Для других видов продукции расхождение в данных составило от 0,16 до 9,54 %, то есть максимальное расхождение не превышает 10 %, что можно считать приемлемыми, так как это приблизительная информация для потребителя. Естественно, каждая партия продукции животного происхождения может иметь определенные отклонения в составе, обусловленные индивидуальными особенностями животного.
Современные калибровки для проведения исследований состава различных видов продуктов на приборе FoodScan позволяют расширить спектр получаемых показателей на одном и том же приборе. Проведенный сравнительный анализ показал, что показатели состава мясного и рыбного сырья и готовой продукции (содержание влаги, белка, жира и золы), полученные на экспресс-анализаторе FoodScan, являются достаточно точными.
ЛИТЕРАТУРА
1. Анализатор FoodScan для мяса : Вся Россия - Торговый центр | Доска объявлений с/х товаров - AgroXXI [Электронный ресурс]. URL: https://www.agroxxi.ru/ agromart / product6228. html
2. Юшина Ю.К., Вострикова Н.Л., Становова И.А. Экспресс методы анализа пищевых продуктов // Пищевая промышленность. 2011. №4. С. 32-33.
3. Сычёва О.В., Трубина И.А., Скорбина Е.А. Рубленый полуфабрикат из мяса птицы со злаками и черноплодной рябиной / / Мясные технологии. 2017. № 1 (169). С. 46-47.
4. Белых И.А Анализ образцов колбасных изделий с использованием пищевого анализатора FoodScan на мясоперерабатывающем предприятии.// Молодежь и наука. 2017. № 4-1. С. 21
5. Долова Э.З., Мадонова С.В. Исследование качества колбас и колбасных изделий на соответствие физико-химических показателей с помощью анализатора Food-Scan // Молодежь и наука. 2018. № 8. С. 38.
6. Галиева Ч.Р., Андреева А.В. Анализ качества и свежести замороженных полуфабрикатов цыплят-бройлеров при входном контроле / / Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2022. Т. 251. № 3. С. 71-76.
REFERENCES
1. Analizator FoodScan dlja mjasa [FoodScan Analyzer for meat] : Vsja Rossija -Torgovyj centr | Doska ob#javlenij s/x tovarov AgroXXI [Jelektronnyj resurs]. URL: https: //www.agroxxi.ru/agromart/product6228.html
2. Jushina Ju.K., Vostrikova N.L., Stanovova I.A. Jekspress metody analiza pish-hevyh produktov [Expressraetode s of food products analysis] / / Pishhevaja promyshlen-nost'. 2011. No. 4. pp. 32-33 (Russian).
3. Sychjova O.V., Trubina I.A., Skorbina E.A. Rublenyj polufabrikat iz mjasa pticy so zlaka-mi i chernoplodnoj rjabinoj, [Chopped semi-finished poultry meat with cereals and chokeberry], Mjasnye tehnologii. 2017. No. 1 (169). pp. 46-47.
4. Belyh I.A Analiz obrazcov kolbasnyh izdelij s ispol'zovaniem pishhevogo analizatora Food-Scan na mjasopererabatyvajushhem predprijatii [Analysis of sausage samples using the Food-Scan food analyzer at a meat processing enterprise], Molodezh' i nauka. 2017. No. 4-1. pp. 21
5. Dolova Je.Z., Madonova S.V. Issledovanie kachestva kolbas i kolbasnyh izdelij na soot-vetstvie fiziko-himicheskih pokazatelej s pomoshh'ju analizatora FoodScan [Investigation of the quality of sausages and sausage products for compliance with physico-chemical parameters using the FoodScan analyzer], Molodezh' i nauka. 2018. No. 8. pp.38.
6. Galieva Ch.R., Andreeva A.V. Analiz kachestva i svezhesti zamorozhennyh polufabrikatov cypljat-brojlerov pri vhodnom kontrole [Analysis of the quality and freshness of frozen semifinished broiler chickens at the entrance control], Uchenye zapiski Kazanskoj gosudarstvennoj akademii veterinarnoj mediciny im. N.Je. Baumana. 2022. Vol. 251. No. 3. pp. 71-76.
