Результат интеллектуальной деятельности: Способ экспрессной оценки качества сухих пекарных дрожжей

Изобретение относится к пищевой промышленности хлебобулочных и кондитерских изделий и может быть использовано для определения качества сухих пекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

В настоящее время определение качества сухих пекарных дрожжей проводится по методике ГОСТ Р 54845-2011 [Дрожжи хлебопекарные сушеные. Технические условия [Текст]: ГОСТ Р 54845-2011. – Введ.2013-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 2015. – 12 с.].

Недостатками способа являются длительность (около 4-х часов), многостадийность анализа, необходимость использования крупногабаритного вспомогательного оборудования.

Техническая задача изобретения заключается в разработке способа оценки качества сухих пекарных дрожжей по изменению концентрации легколетучих веществ – продуктов их дыхания и брожения (этанол, углекислый газ) в равновесной газовой фазе (РГФ) над пробами без и при добавлении сахарозы, регистрируемых устройством «электронный нос», что позволяет снизить экономические и временные затраты, упростить процедуру анализа.

Для решения технической задачи изобретения предложен способ оценки качества сухих пекарных дрожжей, характеризующийся тем, что предусматривает использование детектирующего устройства «электронный нос» на основе массива из 8 пьезосенсоров с базовой частотой колебаний 10-15 МГц, электроды которых модифицируют покрытиями, чувствительными к спиртам, углекислому газу, для чего на электроды наносят пленки из ацетоновых растворов полиэтиленгликоля 2000, тритона Х-100, динонилфталата и пчелиного клея; из толуольных растворов полиэтиленгликоль себацината, триоктилфосфиноксида, метилового оранжевого на подложке, сформированной из полистирола; из хлороформной суспензии углеродных нанотрубок с общей массой каждого покрытия после удаления растворителя 4–10 мкг; подготовленное детектирующее устройство подключают к компьютеру и управляют программой, регистрирующей в режиме реального времени сигналы массива пьезосенсоров в виде площади «визуального отпечатка» (S^(τ)) при нагрузке равновесной газовой фазой над пробами водной суспензии дрожжей до и после введения сахарозы; для этого взвешивают на техно-аналитических весах 2 пробы сухих пекарных дрожжей массой по 1,00 г, переносят анализируемые пробы в стеклянные пробоотборники, добавляют по 20 см³ предварительно нагретой до 37°С дистиллированной воды, герметично закрывают пробоотборники и перемешивают получившиеся растворы, далее измерения проводят следующим образом: через 5 мин газовым шприцем отбирают 1 см³ равновесной газовой фазы над одной пробой водной суспензии дрожжей, вкалывают в ячейку детектирования и фиксируют в течение 1 мин сигналы пьезосенсоров и S¹⁽⁵⁾, включают компрессор для очистки ячейки детектирования и пьезосенсоров на 1-2 мин, повторно через 5, 10 и 15 мин отбирают по 1 см³ РГФ и фиксируют S¹⁽¹⁰⁾, S¹⁽¹⁵⁾, S¹⁽²⁰⁾, через 10 минут от момента перемешивания проб во второй пробоотборник с водной суспензией дрожжей вводят 1 см³ 1%-ного раствора сахарозы, через 5 и 10 мин отбирают 1 см³ РГФ над пробой, фиксируют сигналы массива сенсоров и S²⁽¹⁵⁾, S²⁽²⁰⁾ и рассчитывают изменения площадей «визуальных отпечатков» сигналов массива сенсоров для 15-й и 20-й минуты измерения (∆S⁽¹⁵⁾ = S²⁽¹⁵⁾ – S¹⁽¹⁵⁾, ∆S⁽²⁰⁾= S²⁽²⁰⁾ – S¹⁽²⁰⁾), отражающие различия в общем содержании летучих веществ в РГФ над пробами при активации сухих дрожжей водой и сахарозой; для оценки качества сухих дрожжей рассчитывают показатель качества дрожжей (ПКД) как разность площадей «визуальных отпечатков» на 20-й и 15-й минуте измерения (ПКД = ∆S⁽²⁰⁾ - ∆S⁽¹⁵⁾), отражающий изменение содержания легколетучих веществ в РГФ над пробой дрожжей в процессе активации их сахарозой, если ПКД меньше 0 ± 50, делают вывод о низком качестве дрожжей.

Технический результат изобретения заключается в упрощении определения качества сухих дрожжей по сравнению с известными методиками, значительном снижении временных и материальных затрат.

Фиг. 1 – График изменения площади «визуального отпечатка» массива сенсоров над пробами дрожжей: хорошего (а, б) и плохого (в) качества.

Способ оценки качества сухих пекарных дрожжей осуществляется следующим образом.

Для определения качества сухих пекарных дрожжей используют детектирующее устройство «электронный нос» на основе массива из 8 пьезосенсоров с базовой частотой колебаний 10-15 МГц, электроды которых модифицируют чувствительными покрытиями к спиртам, углекислому газу, для чего на электроды наносят пленки из ацетоновых растворов полиэтиленгликоля 2000, тритона Х-100, динонилфталата и пчелиного клея; из толуольных растворов полиэтиленгликоль себацината, триоктилфосфиноксида, метилового оранжевого на подложке, сформированной из полистирола; из хлороформной суспензии углеродных нанотрубок с общей массой каждого покрытия после удаления растворителя 4–10 мкг. Избыток растворителя удаляют в сушильном шкафу в течение 15–20 мин при температуре 40^оС.

Пьезосенсоры помещают в массив, закрывают ячейку детектирования, подключают к компьютеру и прогревают прибор 10-15 мин, включают программу, регистрирующую сигналы пьезосенсоров в режиме реального времени, что позволяет рассчитать площадь «визуального отпечатка» сигналов массива сенсоров (S^(τ)). Взвешивают на техно-аналитических весах 2 пробы сухих пекарных дрожжей массой по 1,00 г, переносят анализируемые пробы в стеклянные пробоотборники, добавляют по 20 см³ предварительно нагретой до 37°С дистиллированной воды, герметично закрывают пробоотборники и перемешивают получившиеся растворы. Далее измерения проводят следующим образом: через 5 мин газовым шприцем отбирают 1 см³ равновесной газовой фазы над одной пробой водной суспензии дрожжей, вкалывают в ячейку детектирования и фиксируют в течение 1 мин сигналы пьезосенсоров и S¹⁽⁵⁾. Включают компрессор для очистки ячейки детектирования и пьезосенсоров на 1-2 мин, повторно через 5, 10 и 15 мин отбирают по 1 см³ РГФ и фиксируют S¹⁽¹⁰⁾, S¹⁽¹⁵⁾, S¹⁽²⁰⁾. Через 10 минут от момента перемешивания проб во второй пробоотборник с водной суспензией дрожжей вводят 1 см³ 1%-ного раствора сахарозы, через 5 и 10 мин отбирают 1 см³ РГФ над пробой, фиксируют сигналы массива сенсоров и S²⁽¹⁵⁾, S²⁽²⁰⁾ и рассчитывают изменения площадей «визуальных отпечатков» сигналов массива сенсоров для 15-й и 20-й минуты измерения (∆S⁽¹⁵⁾ = S²⁽¹⁵⁾ – S¹⁽¹⁵⁾, ∆S⁽²⁰⁾ = S²⁽²⁰⁾ – S¹⁽²⁰⁾), отражающие различия в общем содержании летучих веществ в РГФ над пробами при активации сухих дрожжей водой и сахарозой.

Для оценки качества сухих дрожжей рассчитывают показатель качества дрожжей (ПКД) как разность площадей «визуальных отпечатков» на 20-й и 15-й минуте измерения (ПКД = ∆S⁽²⁰⁾ - ∆S⁽¹⁵⁾), отражающий изменение содержания легколетучих веществ в РГФ над пробой дрожжей в процессе активации их сахарозой, если ПКД меньше 0 ± 50 делают вывод о низком качестве дрожжей.

Продолжительность анализа с учетом подготовки системы составляет 60 мин, время единичного измерения – 1-2 мин; число измерений без обновления массива сенсоров не менее 300. Правильность оценки качества дрожжей по заявляемому способу подтверждается стандартным методом определения подъемной силы дрожжей по ГОСТ (табл. 1).

Способ оценки качества сухих пекарных дрожжей поясняется следующим примером.

Пример. Продемонстрируем способ на примере анализа 4 проб сухих дрожжей различных производителей (полученные данные и выводы подтверждены результатами определения подъемной силы по ГОСТ, табл. 2).

Для определения качества сухих пекарных дрожжей используют детектирующее устройство «электронный нос» на основе массива из 8 пьезосенсоров с базовой частотой колебаний 10-15 МГц, электроды которых модифицируют чувствительными покрытиями к спиртам, углекислому газу, для чего на электроды наносят пленки из ацетоновых растворов полиэтиленгликоля 2000, тритона Х-100, динонилфталата и пчелиного клея; из толуольных растворов полиэтиленгликоль себацината, триоктилфосфиноксида, метилового оранжевого на подложке, сформированной из полистирола; из хлороформной суспензии углеродных нанотрубок с общей массой каждого покрытия после удаления растворителя 4–10 мкг. Избыток растворителя удаляют в сушильном шкафу в течение 15–20 мин при температуре 40^оС.

Пьезосенсоры помещают в массив, закрывают ячейку детектирования, подключают к компьютеру и прогревают прибор 10-15 мин, включают программу, регистрирующую сигналы пьезосенсоров в режиме реального времени, что позволяет рассчитать площадь «визуального отпечатка» сигналов массива сенсоров (S^(τ)). Взвешивают на техно-аналитических весах 2 пробы сухих пекарных дрожжей массой по 1,00 г, переносят анализируемые пробы в стеклянные пробоотборники, добавляют по 20 см³ предварительно нагретой до 37°С дистиллированной воды, герметично закрывают пробоотборники и перемешивают получившиеся растворы. Далее измерения проводят следующим образом: через 5 мин газовым шприцем отбирают 1 см³ равновесной газовой фазы над одной пробой водной суспензии дрожжей, вкалывают в ячейку детектирования и фиксируют в течение 1 мин сигналы пьезосенсоров и S¹⁽⁵⁾. Включают компрессор для очистки ячейки детектирования и пьезосенсоров на 1-2 мин, повторно через 5, 10 и 15 мин отбирают по 1 см³ РГФ и фиксируют S¹⁽¹⁰⁾, S¹⁽¹⁵⁾, S¹⁽²⁰⁾. Через 10 минут от момента перемешивания проб во второй пробоотборник с водной суспензией дрожжей вводят 1 см³ 1%-ного раствора сахарозы, через 5 и 10 мин отбирают 1 см³ РГФ над пробой, фиксируют сигналы массива сенсоров и S²⁽¹⁵⁾, S²⁽²⁰⁾ и рассчитывают изменения площадей «визуальных отпечатков» сигналов массива сенсоров для 15-й и 20-й минуты измерения (∆S⁽¹⁵⁾ = S²⁽¹⁵⁾ – S¹⁽¹⁵⁾, ∆S⁽²⁰⁾ = S²⁽²⁰⁾ – S¹⁽²⁰⁾), отражающие различия в общем содержании летучих веществ в РГФ над пробами при активации сухих дрожжей водой и сахарозой.

Для оценки качества сухих дрожжей рассчитывают показатель качества дрожжей (ПКД) как разность площадей «визуальных отпечатков» на 20-й и 15-й минуте измерения (ПКД = ∆S⁽²⁰⁾ - ∆S⁽¹⁵⁾), отражающий изменение содержания легколетучих веществ в РГФ над пробой дрожжей в процессе активации их сахарозой, если ПКД меньше 0 ± 50 делают вывод о низком качестве дрожжей.

Дрожжи торговой марки «Пакмаер» разной даты выработки характеризуются увеличением площади «визуального отпечатка» в процессе активации дрожжей водой и раствором сахарозы (фиг. 1, а) и значения показателя качества больше критического (табл. 1), следовательно, дрожжи качественные, что подтверждено результатами анализа по ГОСТ (время подъема менее 30 мин, табл. 1).

Для дрожжей «Саф-Левюр» значения площади «визуального отпечатка» больше, чем для дрожжей торговой марки «Пакмаер», и также увеличивается в процессе активации дрожжей водой и раствором сахарозы (фиг. 1, б), ПКД > 0 ± 50 (табл. 1), следовательно, дрожжи качественные. Так дрожжи «Саф-Момент» 2013 года выпуска, относящиеся к той же расе, что и при производстве «Саф-Левюр», – фальсификат, значения площади «визуальных отпечатков» резко изменяется при добавлении сахарозы (фиг. 1, в), по стандартной методике подтверждено, что дрожжи некачественные и активны только при добавлении сахарозы (время подъема > 120 мин, ПКД = -388, табл. 1).

Продолжительность анализа с учетом подготовки системы составляет 60 мин, время единичного измерения – 1-2 мин; число измерений без обновления массива сенсоров не менее 300. Правильность оценки качества дрожжей по заявляемому способу подтверждается стандартным методом определения подъемной силы дрожжей по ГОСТ. Результаты анализа по зявляемому способу и сопоставление его со стандартной методикой представлены в табл. 2.

Способ осуществим.

Как следует из примера, фиг. 1 и табл. 1, 2 предлагаемый способ эффективен для простого и надежного определения качества сухих пекарных дрожжей, позволяет ускорить оценку качества дрожжей, существенно снизить себестоимость и временные затраты (в 3 раза) на анализ.

Изменение массы покрытия на электродах пьезосенсора, природы сорбентов, алгоритмов обработки аналитической информации ухудшает метрологические характеристики способа, способствует возрастанию доли ошибочных выводов.

Предлагаемый способ оценки качества сухих пекарных дрожжей позволяет:

• упростить и повысить надежность способа оценки качества сухих пекарных дрожжей;

• детектировать продукты жизнедеятельности дрожжей в равновесной газовой фазе над их пробами, количество которых пропорционально их активности;

• повысить информативность и быстроту оценки качества дрожжей за счет определения их подъемной силы по разности площадей «визуальных отпечатков» сигналов массива сенсоров.

• сократить время анализа в 3 раза.

Таблица 1

Таблица 2