CC BY
17
Основы биомединженерии
3!
УДК 664.788.3:543.07-049.8
Мастихина А. Л., мл. науч. сотрудник, Семенова Е. А., мл. науч. сотрудник, Сумелиди Ю. О., мл. науч. сотрудник,
Белецкий С. Л., канд. техн. наук, зам. заведующего лабораторией Гурьева К. Б., канд. техн. наук, заведующий лабораторией ФГБУ «НИИ проблем хранения Росрезерва»
Изучение возможности применения мультисенсорной системы VOCmeterV для анализа свежести гречневой крупы
Ключевые слова: аромат, гречневая крупа, качество, контрольный образец, критерий качества, объективный метод, свежесть, электронный нос.
Keywords: aroma, buckwheat, quality, quality factor, criterion of quality control, objective method, freshness, electronic nose.
Настоящее исследование проведено для контроля качества образцов гречневой крупы по показателю «свежесть» и для установления корреляции между результатами сенсорного и мультисенсорного анализов. Установлено, что применение инструментального метода исследования аромата позволяет определить степень свежести изучаемого продукта, исключая влияние человеческого фактора. Преимуществами приборов типа «электронный нос» являются повышение эффективности входного контроля, более объективная оценка и сокращение затрат на ресурсное обеспечение экспертизы.
Одним из основных показателей качества является аромат, его формирует комплекс летучих веществ. Анализ аромата сложен в силу того, что объект содержит множество легколетучих веществ с относительно небольшой молекулярной массой и выявление определенных веществ, появляющихся в процессе порчи, возможно, если их концентрация очень велика. Следовательно, актуально применение средств и технологий современной техники и электроники для решения задач, связанных с выявлением недоброкачественного запаха на раннем этапе порчи продукта.
Современные газовые и жидкостные хроматографы и масс-спектрометры позволяют получить информацию о качественном и количественном составе запахов пищевых продуктов. Подобные ис-
следования зачастую являются очень затратными и трудоемкими. Необходимо разработать сравнительно быстродействующие, простые и дешевые приборы для оценки состава запахов пищевых продуктов.
При оценке качественных органолептических показателей все большее распространение получают измерительные системы с искусственным интеллектом типа «электронный нос» и «электронный язык». Такие системы могут решать различные задачи пищевого анализа, например классифицировать и идентифицировать ароматы по основному компоненту, количественно оценивать интенсивность запаха, определять примеси и содержание определенных веществ.
Прибор VOCmeterV (AppliedSensor GmbH) (рис. 1) — это анализатор паров или газов на основе разнородных сенсоров, имитирующих работу органов обоняния человека. Подобная сенсорная система обеспечивает получение узнаваемого образа смеси паров пахучих веществ, которая может содержать сотни различных химических соединений. Прибор VOCmeterV оснащен четырьмя металлоксидными сенсорами (МОС1-МОС4) и восемью кварцевыми микробалансными пьезосенсорами (QMB1-QMB8). У сенсоров разная чувствительность к анализируемым веществам, свой специфический профиль откликов в ответ на тестируемые запахи. При прохождении пробы опытного образца над поверхностью пьезосенсоров в их чувствительном слое происходят физико-химические изменения, которые преобразуются в цифровой аналоговый сигнал, передаваемый на персональный компьютер.
31
Основы биомединженерии
Рис. 1 Мультисенсорная система VOCmeterV
Результатом анализа образцов мультисенсорной системой VOCmeterV является матрица максимальных значений сигналов сенсоров (М0С1-М0С4 и QMB1-QMB8), которые обрабатываются в программе Argus. Прибор VOCmeterV представляется весьма перспективным: с его помощью можно получить достоверную информацию о продукте, в том числе о степени его свежести и безопасности, дать характеристику по признакам порчи, классифицировать пороки на основе количественной и качественной оценок.
Изучение степени свежести пищевых продуктов является интересным направлением. Исследование качества гречневой крупы по показателю «свежесть» формирует общее определение качества крупы, поскольку во время хранения происходят изменения органолептических показателей (ослабляется вкус и аромат, изменяется цвет).
Для определения качества гречневой крупы с помощью мультисенсорной системы VOCmeterV были выбраны образцы продукции (крупа гречневая, быстро разваривающаяся ядрица, 1-й сорт), произведенные на одном предприятии, но хранившиеся в упаковках разных видов (образцы № 1-3), образец крупы с истекшим сроком годности (образец № 4) и контрольный образец № 5, намеренно доведенный до состояния полной непригодности (табл. 1).
Исследования качества представленных образцов гречневой крупы с помощью прибора VOCmeterV и силами дегустационной комиссии проводились параллельно. В первом случае навеску сваренной каши весом 10 г отбирали в подготовленные виалы и герметично закрывали. Далее отбирали 10,0 см3 газовой фазы и вводили в ячейку детектирования прибора. Результаты измерения обработаны в программе Argus методом главных компонент и пред-
Таблица 1 Результаты органолептического анализа
Образец Оценка запаха, балл
запаха качества (общая)
1 4,0 77,1
2 4,0 84,0
3 4,0 85,1
4 2,5 65,1
5 2,0 40,0
ставляют собой области точек в областях системы координат, характеризующие образцы.
Органолептические показатели образцов гречневой крупы определены согласно ГОСТ 26312.2-84 в сваренной из нее каше. С этой целью были разработаны методики варки крупы для ее эффективной органолептической оценки путем дегустации сваренной каши. Варку крупы осуществляли на водяной бане в стаканах объемом 600 мл. Гречневую кашу готовили из расчета 50 г крупы на 125 мл воды с добавлением 0,5 г соли. Водяную баню с предварительно помещенными в нее стаканами с водой доводили до кипения, после закипания воды в водяной бане в стакан помещали крупу. Варку проводили в течение 30 мин с периодическим перемешиванием. После десятиминутной экспозиции гречки в стакане с закрытой крышкой дегустировали кашу.
Результаты органолептического анализа образцов оценены в баллах и представлены в табл. 1. По итогам дегустации первые три места распределились следующим образом: на первом — образец № 3, на втором — образец № 2, на третьем - образец № 1, наименьшее количество баллов получили образцы № 4, 5.
Результаты анализа образцов с помощью прибора VOCmeterV представлены на рис. 2. Области точек, характеризующих образцы № 1-4, отличаются от области точек, характеризующей образец № 5, размером и положением на графике (рис. 2, а), более детально они представлены на рис. 2, б.
Области точек, характеризующих каждый образец, отличаются по размеру и расположению относительно оси абсцисс. По итогам анализа графиков можно сделать следующие выводы: чем правее по оси абсцисс расположены области точек и чем они больше по размеру, тем хуже качество образца, который они характеризуют. Таким образом, как показал прибор VOCmeterV, лучшим является образец № 3, далее следуют образцы № 1 и 2, наименее свежим является образец № 4, абсолютно несвежим — образец № 5. Следовательно, результаты мультисенсорного анализа с помощью прибора VOCmeterV совпали с результатами сенсорного анализа, проведенного дегустационной комиссией.
Проведенное исследование показывает перспективность использования мультисенсорных приборов типа «электронный нос» для оценки качества продукции. Благодаря мультисенсорной системе можно оптимизировать временные затраты на сенсорную оценку ка-
№ 3(27)/2013 |
биотехносфера
Основы биомединженерии
37
а) 20 000
10 000 -
о а ч а
s ®
а ч с-,
й
^
й о
е Ч о
s *
а й 50 в
ч
■ 10 000 -
- 20 000 -
б)
2000 -
- 2000 -
- 4000 -
А о \ / ° \ О
1 3 124 о о у о / 5 4. О
т
20 000
50 000 100 000 150 000 200 000 Главная компонента 2
250 000
> 4
1 2
25 000 30 000 35 000 40 000 Главная компонента 2
45 000
т
50 000
Рис. 2 Пространственное расположение точек мультисенсорного анализа образцов № 1-5 (а) и № 1-4 (б)
0
чества продукции, повысить эффективность контроля, обеспечить объективность оценки и сократить затраты на ресурсное обеспечение экспертизы.
| Литература
1. Вытовтов А. А. Теоретические и практические основы орга-нолептического анализа продуктов питания: Учеб. пос. СПб.: Гиорд, 2010. 232 с.
2. Кантере В. М., Матисон В. А., Фоменко М. А. Сенсорный
анализ продуктов питания. М.: РАСХН, 2003. 400 с.
3. Кучменко Т. А. Инновационные решения в аналитическом контроле: Учеб. пос. Воронеж: Воронеж. гос. технол. акад.; ООО «СенТех», 2009. 252 с.
4. Покровский А. В., Смирнов Е. А., Колобродов С.В. и др. Краткий обзор современных международных методов органолептического анализа. М.: МГУПП, 1999. 27 с.
5. Родина Т. Г. Сенсорный анализ продовольственных товаров: учебник. М.: Издательский центр «Академия», 2004. 208 с.
6. Чернуха И. М., Кузнецова Т. Г., Селиванова Е. Б. Сенсорные системы «электронный нос» для контроля качества мяса // Технология мяса. 2009. С. 159-165.
