Введение к работе
Актуальность работы. Дальнейшее повышение качества пищевых продуктов и совершенствование их технологии возможно только при использовании современных высокоточных инструментальных методов экспресс-анализа, позволяющих определять основные компоненты пищевых продуктов, определяющие их.качество.
К сожалению, кмещиеся методы анализа во многих случаях не отвечают необходимым требованиям по чувствительности и экспресс-яостн. Особенно это относится к методам анализа витаминов и других биологически активных веществ.
Бресте о тем в последнее время на примере медицины, би-
ология н ряда отраслей народного хозяйства было показано, что необходимой точностью н экспрессностью обладают новые методы анализа, основанные на явлении люминесценции.
В связи с этим представлялось актуальным использовать принципы люминесцентного анализа для контроля качества основных компонентов пищевых продуктов.
Цель работы. Основной целью работы являлась разработка методов экспресс-контроля качества и пищевой ценности пищевых продуктов, которые позволили бы разработать более совершенные технологии пищевьг: продуктов и пищевых добавок, а также разработать технические условия для создания нового более производительного автоматизированного оборудования.
Намечаемые системы контроля основывались на современных принципах люминесцентного анализа, наиболее восприимчивого, по аналогии с другими отраслями промышленности, к созданию автоматизированных систем контроля и производства.
В связи с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:
разработать спектральную аппаратуру, позволяющую проводить измерение спектрально-люминесцентных характеристик индивидуальных лвшшесцирупцих соединений и таких иного компонентных систем, как белковые и витаминные препараты и лицевые продукты без разделения анализируемой пробы на составляющие;
разработать методику определения спектрально-люминесцентных характеристик указанных объектов;
определить спектрально-люминесцентные характеристики биологически активных веществ и люыинесцирукцих соединений, образующихся при взаимодействии этих веществ, а также цри нх окислительное и термической деградации;
разработать спектральные люминесцентные методы анализа, основанные на сравнении спектрально-люминесцентных характеристик наследуемого многокомпонентного объекта с соответствующими характеристиками его люминесцирупцих компонентов;
использовать спектральные люминесцентные методы анализа для контроля технологии производства белковых и витаминных препаратов с целью ее совершенствования; .
использовать спектральные люминесцентные методы для контроля технологических "Процессов переработки и хранения пищевых продуктов с целью совершенствования их технологии.
Научная новизна. На основе использования методов спектрального люминесцентного анализа разработана новая система контроля ка-чества, пищевой ценности и санитарно-гигиенического состояния основных типов пищевых продуктов.
Теоретически установлены и экспериментально подтверждены существенные отличия спектров возбуждения люминесценции порошков и замороженных растворов биологически активных веществ от соответствующих спектров их разе явленных растворов.
ІЗилвгано, что люминесценция пищевых продуктов, витаминных н
белковых препаратов обусловлена свечением биологически активных веществ я" продуктов юс окислительной и термической деградации .
Впервые обнаружена собственная люминесценция полиненасыцен-ных жирных кислот, ряда витаминов, кофер'ментов, витаминоподобных веществ, ыикотоксинов, а также соединений, образующихся при окислительной и. термической деградации биологически активных веществ.
Изучены спектрально-люминесцентные свойства следующих метаболитов потенциально токсигенных микроскопических грибов: афла-токсинов Ь( , B>t , Gf и Ог « пигмента, определяпцего красную окраску нефузариозных зерен ржи и пшеницы, а также ЕТО.
Экспериментально установлено, что положение максимумов спектров люминесценции и возбуждения люминесценции, а также минимумов поляризационных спектров большшства биологически активных вєществ в обезвоженном виде к в. виде замороженных растворов, не зависит от -того, в связанном пін в свободном состоянии находится исследуемое соединение.
Найдены закономерности изменения спектрально-люминесцентных характеристик наиболее лабильных биологически активных веществ при их окислении и взаимодействия с другими веществами.
На основании результатов разработаны основы спектрального люминесцентного анализа пищевых продуктов я пищевых добавок* Анализ осуществляется путем сравнения спектрально-хюминесценття: характеристик указанных многокомпонентных объектов с соответствупци-ми характеристиками индивидуальных лгмянесцирупдих компонентов.
Научная новизна исследований подтверздается двумя авторскими свидетельствами и тремя положительными решениями на выдачу авторских свидетельств на способы контроля.
Практическая значимость. Разработана систем контроля качества, пищевой ценности и санитарно-гигиеничоского состояния пище-
вых продуктов, позволяющая совершенствовать их технологию на базе использования нового оборудования и новых приборов для контро-ля их качества.
Разработаны методика и спектральные установки для определения спектрально-люминесцентных характеристик пищевых продуктов, пищевых добавок и их компонентов.
Предложены спектрально-люминесцентные методы количественного определения содержания люминесцирующих компонентов пищевых продуктов и контроля степени окисленности продуктов, а также метод непрерывного контроля за ходоы карбонилаиинных реакций в пищевых продуктах.
На основании полученных данных по спектральному люминесцентному анализу пищевых продуктов, белковых и витаминных препаратов предложены следующие методики экспресс-контроля качества отих продуктов и технологических процессов их переработки к хранения: контроля процесса культивирования посевных культур; оценки эффективности действия антиоксидантов на стабильность JB -каротина; оценки-степени сохранности витаминов; оценки пищевой ценности молочных продуктов детского и лечебного питания; определения качества чая, соков и вин; контроля технологических процессов переработки чайного листа и термической обработки какао бобов; определения степени ферментации какао бобов; индикации микотоксинов в зерне; определения степени пораження зерна фузариозом.
Предложенные методы и методики спектрального люминесцентного анализа пищевых продуктов и пищевых добавок внедрены в практику работы научио-нсследовательских лабораторий вузов (КИИТ, МТИПП, ВЗНЯП, 1ША) и научно-исследовательских организаций (ВНИИЗ, ВЩШ, ШИШ, ВШЮЧСН и ЧП, ВНКЦ,И«Р АН СССР)..
На основании подученных результатов по спектральному люминесцентному анализу какао бобов разработана и утверждена ГЬсагрспро-
мом СССР инструкция по определению степени ферментации какао бобов и определены рациональные режимы термической обработки какао бобов.'
Достоверность результатов работы подтверждена аналитическими люминесцентными исследованиями, проводившимися в достаточном количестве с использованием методов математической статистики для обработки полученных данных, а также результатами параллельных измерений о применением стандартных физико-химических методов анализа.
Основные защищаемые положения;
-
Разработана система контроля качества, пищевой ценности и санитарно-гигиенического состояния пищевых продуктов, основанная на использовании спектральных люминесцентных методов анализа, которая позволяет совершенствовать технологию пищевых продуктов на базе использования нового оборудования и новых приборов для контроля их качества.
-
Разработаны основы спектрального люминесцентного анализа пищевых продуктов, белковых я витамгаппк .препаратов, а именно: разработаны методика н аппаратура для определения спектрально -люминесцентных характеристик указанных продуктов и их компонентов, а также методики идентификации, определения Содержания и состояния окисленности биологически активных компонентов этих продуктов без разрушения анализируемой проба продукта.
. 3. Разработаны спектральные люминесцентные методы экспресс-контроля за качественными и количественными изменениями биологически активных веществ и продуктов Их окислительной и термической деградация непосредственно в пищевых продуктах, белковых и витаминных препаратах без разрушения анализируемого объекта. Использование этих методов позволяет осуществлять непрерывный контроль процессов пищевой промышленности.
_ 8-
4. На основе спектрального люминесцентного анализа белковых и витацинных препаратов и витаминизированных пищевых продуктов предложены: методика контроля процесса культивирования посевных культур; методика оценки эффективности действия антиоксиданте * на стабильность й- каротина в сухих витаминизированных напитках; методика оценки сохранности витаминов в витаминизированных хлебных изделиях; методика оценки пищевой ценности молочных продуктов детского и лечебного питания.
б. На основе спектрального люминесцентного анализа растите
льного сырья и продуктов его переработки предложены: методика оп
ределения качества чая по величине его экстрактивности; методика
определения качества соков и столовых вин по степени окисленыостн
люминесцирущих компонентов, входящих в их состав; методика
индикации иикотоксинов в зерне; методика определения степени поражения зерна фузариозом; методика определения степени ферментации какао бобов; методика контроля процесса термической обработки какао бобов.
Апробация работы. Результаты исследований, представленных в диссертационной работе, были доложены и обсуждены на 1б-м_ Международном конгрессе по холоду (Шриж, 1983 г.), Международном симпозиуме по зерновой химии (Лахтн, 1989 г.), Международном симпозиуме "Экспрессное оцределение качества зерна и зернопродуктов" (Москва, 1990 г.), Всесоюзном совещании "Применение люминесценции в . сельском хозяйстве и перерабатывающей промышленности" (Москва , 1983 г.),Национальной научно-технической конференции 'Авангардны технологии в хранительно - вкусовата промышленност" (Пловдив, 1989 г.), Всесоюзной конференции "Цуги совершенствования технологических процессов и оборудования для производства ,хранения и .транспортировки продуктов питания" (Москва, 1984 г.), 12-ой общесетевой научїіо-технихіеской конференции. "Совершенствование эксплу-
атационной работы железных дорог с применением математических методов- и ЭВМ" (Москва, 1985 г.), 5-ой Всесоюзной научно-технической конференции " Электрофизические методы обработки пищевых продуктов" (Москва,1985 г.), Всесоюзной научной конференции "Разработка к совершенствование технологических процессов, машин и оборудования для1производства, хранения и транспортировки продуктов питания"(Москва, 1987 г.), Всесоюзном семинаре "Пути повышения качества кондитерских изделий" (Пэнза, 1986. г.),-3-й Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания" (Москва,1988 г.), региональном совещания" "Химические проблемы пищевой технологии" (Краснодар,1989 . г.), 6-й Всесоюзной научно-технической конференции "Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья" (Москва,1989 г.), Всесоюзном семинаре-совещании "Перепекти-вы и направления создания и внедрения новой прогрессивной техники я технологии для производства консервов детского питания" (Одесса,1989 г.), Всесоюзном семинаре по пяцевой химии (Москва, 1990 г.), 2-й Всесоюзной научной конференции "Проблемы влияния тепловой обработки на лицевую ценность продуктов питания" (Харьков, 1990 х'.).
*
Структура и объем диссертации. Ліссертация состоит из введения, ,пяти глав, заключения и приложений. Работа содержит 202 листа машинописного текста, 61 рясунох, 14 таблиц и список использованных источников из 167 наименований. Каждая глава начнется с постановки задачи исследований. В заключительном разделе каждой главы сформулированы основные результаты, получетшз автором.
