Результат интеллектуальной деятельности: Экспрессный способ установления фальсификации молока разбавлением его водой по сигналам массива пьезосенсоров

Изобретение относится к аналитической химии пищевых продуктов и может быть использовано для установления факта фальсификации молока разбавлением его водой.

Известен способ выявления фальсификации молока разбавлением водой по снижению показателя плотности [опубликовано на сайте http://www.lactoscan.com/articles/milkfalsrussian.html]. Добавление 10% воды снижает плотность на 3°А. Если из молока удален жир и добавлено такое же количество воды, то плотность молока не изменяется. Эту фальсификацию можно установить путем определения содержания жира в молоке.

Известен способ выявления примеси в молоке воды с помощью пробы Похельсона [опубликовано на сайте http://www.spec-kniga.ru/tehnohimicheski-kontrol/veterinarno-sanitarnaya-ekspertiza-produktov-zhivotnovodsva/ocenka-kachestva-moloka.html]. Для исследования в пробирку наливают 1 см³ исследуемого молока, прибавляют 2 капли 10%-ного раствора хромовокислого калия и 1 см³ 0,5%-ного раствора азотнокислого серебра. Пробирку с содержимым встряхивают. Нефальсифицированное молоко окрашивается в лимонно-желтый цвет; молоко, разбавленное водой, - в кирпично-красный. Массовую долю добавленной к молоку воды определяют по массовой доле жира.

Известен способ определения массовой доли добавленной в молоко воды (В, %) по формуле:

В=((СОМО-COMO_j)/СОМО)⋅100,

где СОМО - сухой обезжиренный остаток натурального молока, %; COMO_j - сухой обезжиренный остаток исследуемого молока, % [http://www.lactoscan.com/articles/milkfalsrussian.html].

Известен расчетный способ оценки относительного содержания в молоке добавленной воды по точке замерзания молока, которую определяют криоскопическим способом с помощью термисторного криоскопа (ГОСТ РИСО 5764-2011 Молоко. Определение точки замерзания. Метод с применением термисторного криоскопа (контрольный метод)). В качестве термисторного криоскопа используют криоскоп молочный термоэлектрический КМТ-1 (Россия), миллиосмометр - криоскоп термоэлектрический МТ-5, криоскоп Термоскан мини (http://lmpribor.ru/d/436133/d/termoskan-mini.pdf) или другие аналогичные приборы.

Известен способ установления фальсификации молока водой путем анализа состава молока с помощью ультразвукового анализатора «Лактоскан 90» (Болгария) [Методы анализа фальсификации молока водой / Л.И. Тетерева и др. // Хранение и переработка сельхозсырья: Теорет. журн. - 2011. - №9. - С. 64-67].

Недостатками данных способов являются высокая стоимость используемых приборов, а также субъективность оценки, связанная с влиянием на результаты расчета относительного содержания воды в молоке дневных и сезонных колебаний состава молока сельскохозяйственных животных.

Известен способ установления фальсификации молочных, кисломолочных продуктов для детского и лечебного питания (RU 2334228, G01N 33/04, 20.09.2008), включающий подогрев продукта, перемешивание, отбор пробы, выдержку в бюксе, отбор образца через полиуретановую мембрану, инжектирование в корпус «электронного носа», фиксацию частоты колебаний, при этом матрицу статического электронного носа формируют из трех масс-чувствительных пьезосенсоров, электроды которых модифицированы растворами двух полярных и одного среднеполярного хроматографических сорбентов.

Недостатком способа является невозможность его применения для установления фальсификации молока разбавлением его водой.

Наиболее близкого аналога к заявляемому техническому решению не установлено.

Технической задачей изобретения является разработка экспресс-способа установления фальсификации молока разбавлением его водой с применением статического «электронного носа», обеспечивающего высокую экспрессность, надежность, точность, объективность и простоту определения.

Технический результат заключается в высокой экспрессности, точности, объективности измерения и надежности определения факта фальсификации молока водой, в обеспечении простоты обработки результатов и принятия решения.

Технический результат достигается тем, что экспрессный способ установления фальсификации молока разбавлением его водой по сигналам массива пьезосенсоров предусматривает использование детектирующего устройства типа «электронный нос», матрицу которого формируют на основе четырех пьезосенсоров резонансного типа, для чего на обезжиренные электроды пьезосенсоров с частотой колебаний 8-10 МГц наносят пленку определенного сорбента массой 10-15 мкг: родамин 6 G (Род6Ж), полиэтиленгликольадипинат (ПЭГА), дициклогексан 18 Краун-6N (18-К-6), пчелиный клей (ПчК), сенсоры выдерживают до установления стабильной частоты колебания, затем отбирают образцы проб, помещают их в стеклянные герметичные сосуды с полимерной мягкой мембраной и выдерживают в течение 10-15 мин при температуре 18-22°C, с помощью одноразового шприца отбирают 2 см³ равновесной газовой фазы и вводят в статическую ячейку детектирующего устройства, регистрируют отклики пьезосенсоров в течение 60 с, выбирают наибольший аналитический сигнал ΔFc, рассчитывают отношения сигналов и , где ΔF_Род6Ж - аналитический сигнал пьезосенсора с сорбентом Род6Ж; ΔF_18-K-6 - аналитический сигнал пьезосенсора с сорбентом 18-К-6; ΔF_ПЭГА - аналитический сигнал пьезосенсора с сорбентом ПЭГА; ΔF_ПчК - аналитический сигнал пьезосенсора с сорбентом ПчК, и сопоставляют с аналогичными показателями для стандартной пробы, при этом одновременно увеличение отношения сигналов по сравнению со стандартом более чем на 30% и уменьшение отношения сигналов более чем на 10% характеризует завышенное содержание воды в молоке, что свидетельствует о фальсификации молока разбавлением его водой.

На фиг. 1 представлены полные «визуальные отпечатки» максимальных сигналов пьезосенсоров в РГФ над тестируемыми пробами. По осям указаны номера пьезосенсоров в матрице: проба 1 (проба сравнения) - вода; проба 2 - молоко коровье; проба 3 - молоко козье; проба 4 - козье молоко, разбавленное водой (3:1); проба 5 - смесь коровьего и козьего молока.

На фиг. 2 представлены кинетические «визуальные отпечатки» сигналов пьезосенсоров в РГФ над тестируемыми пробами. По круговой оси указано время измерения, с; по вертикальной - сигналы пьезосенсоров, Гц: проба 1 (проба сравнения) - вода; проба 2 - молоко коровье; проба 3 - молоко козье; проба 4 - козье молоко, разбавленное водой (3:1); проба 5 - смесь коровьего и козьего молока.

Способ осуществляют следующим образом.

Формируют матрицу детектирующего устройства типа «электронный нос» на основе четырех пьезосенсоров. Для подготовки пьезосенсоров на обезжиренные электроды пьезосенсоров с частотой колебаний 8-10 МГц наносят растворы сорбентов: родамин 6G (Род6Ж), полиэтиленгликольадипинат (ПЭГА), дициклогексан 18 Краун-6N (18-К-6), пчелиный клей (ПчК), таким образом, чтобы после удаления растворителя при температуре 40°C в течение 30 мин масса пленки составила 10-15 мкг. Пьезосенсор выдерживают до установления стабильной частоты колебаний, а затем отбирают образцы проб и помещают их в стеклянные сосуды с полимерной мягкой мембраной. Выдерживают в течение 10-15 минут при температуре 18-22°C. С помощью одноразового шприца отбирают 2 см³ равновесной газовой фазы и вводят в статическую ячейку детектирующего устройства, регистрируют отклики пьезосенсоров в течение 60 с. Выбирают наибольший аналитический сигнал ΔFc и рассчитывают отношения сигналов и , где ΔF_Род6Ж - аналитический сигнал сенсора с сорбентом Род6Ж; ΔF_18-K-6 - аналитический сигнал пьезосенсора с сорбентом 18-К-6; ΔF_ПЭГА - аналитический сигнал пьезосенсора с сорбентом ПЭГА; ΔF_ПчК - аналитический пьезосигнал сенсора с сорбентом ПчК. Затем сопоставляют с аналогичными показателями для стандартной пробы, при этом одновременно увеличение отношения сигналов по сравнению со стандартом более чем на 30% и уменьшение отношения сигналов более чем на 10% характеризует завышенное содержание воды в молоке, что свидетельствует о фальсификации молока разбавлением его водой.

Способ иллюстрируется следующим примером.

Пример

Для подготовки пьезосенсоров на обезжиренные электроды пьезокварцевых резонаторов с частотой колебаний 8-10 МГц наносят растворы сорбентов: родамин 6 G (Род6Ж), полиэтиленгликольадипинат (ПЭГА), дициклогексан 18 Краун-6N (18-К-6), пчелиный клей ПчК, таким образом, чтобы после удаления растворителя масса пленки составила 10-15 мкг.

Пьезосенсор устанавливают в статическую ячейку детектирующего устройства и подключают частотомер или компьютер. Затем пьезосенсор выдерживают до установления стабильной частоты колебаний.

Исследуемые образцы помещают в стеклянные герметичные сосуды с полимерной мягкой мембраной. Образцы выдерживают 10-15 мин, после чего приступают к отбору проб, который производят с помощью одноразового шприца объемом 5 см³. В статическую ячейку детектирующего устройства вводят 2 см³ равновесной газовой фазы объекта исследования (молоко коровье, молоко козье, молоко козье, разбавленное водой, смешанное в равных объемных долях молоко коровье с козьим).

Выбирают наибольший аналитический сигнал Δ_Fc и рассчитывают отношения этих сигналов: и и сопоставляют с аналогичными показателями для пробы- стандарта.

Результаты экспериментов заносятся в таблицы 1-2.

Как видно из примера и таблиц 1-2, положительный эффект заключается в том, что предложенный способ установления фальсификации молока разбавлением его водой позволяет давать объективную оценку о завышенном содержании воды в молоке с помощью детектирующего устройства типа «электронный нос», на основе четырех разнохарактерных пьезосенсоров, обеспечивающего экспрессность, простоту, высокую чувствительность, объективность оценки.

Изменение условий детектирования (массы пленки, изменение природы сорбента, изменение числа сенсоров в матрице) приводит к невозможности осуществления способа: метрологической ошибке, низкой различимости «визуальных отпечатков» компонентов равновесной газовой фазы.

Предложенный экспрессный способ установления факта фальсификации молока водой позволяет:

- существенно сократить общее время проведения анализа;

- значительно увеличить производительность;

- обеспечить простоту обработки результатов и принятия решения.