Лабораторные методы исследования продуктов питания

Лабораторные методы исследования применяются для определения химического состава и физических свойств продуктов, а также для изуче­ния физико- и биохимических процессов, происходящих в то­варах во время хранения. Лабораторные методы исследова­ния подразделяют на химические, физические, физико-хими­ческие, микроскопические, микробиологические, физиоло­гические и технологические.

Они выполняются с помощью химических реактивов, измерительных приборов, поэтому результаты этих определений не зависят от индивидуальных особенностей исследователя, отличаются точностью и выра­жаются в количественных показателях (%, г и др.).

Химические методы

Их используют для количественного и качественного определения в продуктах сахаров, крахмала, клетчатки, жиров, азотистых соединений, минеральных эле­ментов, витаминов, воды и других химических веществ. Это методы аналитической, органической и биологической химии, основанные на химических свойствах веществ, способности их принимать участие в какой-либо специфической химиче­ской реакции.

Например, определение кислотности методом титрования основано на способности щелочи нейтрализовать свободные кислоты и кислые соли, находящиеся в растворе.

Физические методы

Из физических методов в исследования качества продуктов чаще всего применяют поляриметрию, рефрактометрию и реологические методы.

Поляриметрический метод служит для количественного определения оптически активных веществ (сахарозы, глюкозы, мальтозы, фруктозы), растворы которых вращают плоскость поляризованного луча в приборе поляриметре (са­хариметре) .

Рефрактометрическим методом определяют коэффициенты преломления (рефракции) светового луча, проходящего че­рез призму и испытуемое вещество в приборе рефрактометре. Этим методом устанавливают количество сухих веществ в пиве, джеме, томатопродуктах, молоке, содержание жира в продукте и сахаров в сахарных растворах.

Реологические методы исследования служат для опреде­ления структурно-механических свойств пищевых продуктов. Эти свойства проявляются при механическом воздействии на продукты и характеризуют их поведение под действием при­ложенной извне механической энергии.

Структуры продуктов подразделяют на клеточные (мясо, рыба, овощи, плоды, зерно и др.) и неклеточные. Последние могут быть жидкими (растительное масло, сироп и др.), пла­стично-вязкими (сырой колбасный фарш, мед и др.), твердыми(колбасы, жиры при низких температурах, сахар и др.).

Виды механического воздействия на продукт делят на сдвиговые (поведение продукта при воздействии на него касательных напряжений), объемные (воздействие на продукт в замкнутом пространстве или между двумя пластинами) и поверхностные (поведение поверхности продукта при воздей­ствии нормальных и касательных напряжений).

Сдвиговые свойства дают возможность определить силу внутреннего сопротивления материала при смещении его слоев относительно друг друга. Сдвиговые свойства жидких продуктов замеряют капиллярными и шариковыми вискози­метрами. Например, в вискозиметре Оствальда определенное количество жидкости перетекает из одного шарика и другой за счет гидростатического давления.

Сдвиговые свойства пластично-вязких продуктов определяют на ротационных ви­скозиметрах, приборах с тангенциальным смещением пластин и др. Ротационный вискозиметр состоит из двух концентри­ческих цилиндров, зазор между ними заполняется исследуе­мым продуктом.

Один из цилиндров вращают. Реологические характеристики вычисляют по величине деформации (скоро­сти деформации) и силе (напряжению) сопротивления. При­боры с тангенциальным смещением пластин могут быть со смещением пластины, погруженной в исследуемый продукт, или продукт помещают между двумя пластинами и смещают верхнюю пластину для измерения наибольшей вязкости в об­ласти неразрушенной структуры продукта.

Этими приборами определяют модуль упругости, период релаксации и другие свойства при малых деформациях сдвига.

Из объемных свойств продукта определяют плотность, ки­нетику деформации сжатия и др. Для установления плотно­сти жидких продуктов применяют ареометры (денсиметры), работа которых основана на законе Архимеда, и пикнометры, с помощью которых находят массу определенного объема жидкости.

При измерении плотности пластично-вязких и твердых продуктов большое значение имеют тщательность укладки и давление. Для таких измерений применяют конси­стометр Гепплера. Этим прибором, состоящим из цилиндра (в который помещают продукт) с поршнем, груза и индика­тора, можно замерить напряжение и кинетику деформации сжатия и спада после снятия напряжения.

Для определения поверхностных свойств продуктов — ад­гезии (липкости) и трения применяют приборы, в которых рабочей поверхностью являются два диска, между которыми помещается продукт, или рамка с продуктом. Этими прибо­рами измеряют скорость приложения напряжения для от­рыва пластины от продукта, высоту выступов шероховато­сти и др.

К физическим методам относится определение температуры плавления и застывания продуктов.

Физико-химические методы

Эти методы, так же как и физические, характеризуются быстротой выполнения анализа, высокой степенью точности и малым количеством продукта. Для исследования качества про­дуктов из физико-химических методов пользуются хроматографическим, потенциометрическим, кондуктометрическим, колориметрическим, спектрофотометрическим, нефелометрическим, люминесцентным.

Хроматографический метод дает возможность с помощью растворителей (носителей) и сорбентов разделить и количест­венно определить вещества в жидком, газо- или парообразном состоянии, близкие по химическому составу. Во время раз­деления вещества не подвергаются химическим измене­ниям, поэтому этот метод широко применяется в биохимических исследованиях.

С помощью хроматографии изучают ди­намику изменения химических веществ в процессе хранения продуктов,

Потенциометрический метод исследования основан на из­менении величины потенциала электрода в зависимости от физических или физико-химических процессов. Этим методом можно определить концентрацию ионов водорода в исследуемом растворе (pH).

Кондуктометрическим методом анализа, основанным на измерении электропроводных растворов, устанавливают величину титруемой кислотности темноокрашенных вытяжек или соков (Н момент нейтрализации наблюдается отсутствие или резкое снижение электропроводности).

На различной электропроводности сухого и влажного продукта основан прибор электровлагомер, используемый для определения влажности зерна, муки и др.

Колориметрией называют метод определения концентраций вещества в растворе по поглощению света. Этим методом устанавливают содержание аммиака, нитритов и нитратов в мясных продуктах. альдегидов, сивушных масел и фурфу­рола в спирте, меди и свинца — в консервах, железа, не­которых витаминов, величину pH в продуктах, цветность са­хара и пищевых жиров и т. д.

Из продуктов, имеющих нежидкую консистенцию, приготовляют растворы или экст­ракты. По технике выполнения колориметрический метод де­лится на субъективный (визуальный) и объективный. В пер­вом случае сравнение окраски исследуемого раствора со стандартным раствором или стандартными окрашенными стеклами производят в колориметре с помощью органов зре­ния, и результат зависит от чувствительности глаз исследо­вателя.

Во втором случае используют фотоэлектрические ко­лориметры (ФЭК-57 и др.). Глаз человека в нем заменен фотоэлементом. Световой луч возбуждает электрический ток, интенсивность которого пропорциональна силе тока.

Для определения цвета твердых, сыпучих, пастообразных и жидких продуктов применяют фотометры, в которых дейст­вие фотоэлемента основано на измерении отраженного и проходящего светового потока.

Спектрофотометрия, так же как фотоколориметрия, основана на измерении оптической плотности и процента пропу­скания световых потоков (определенной длины волны) через исследуемый раствор и эталон. Прибор спектрофотометр (марки СФ-4идр.) дает более точные результаты по сравне­нию с фотоколориметром.

Нефелометрическим методом на основе определения количества света рассеянного частицами суспензии, устанавли­вают степень мутности растворов (нефелометром).

Люминесцентный анализ основан на том, что при облучении ультрофиолетовыми лучами продуктов, не обработанных или обработанных специальными реактивами, некоторые со­ставные части их выделяют лучистую энергию различных оттенков. Сущность люминесценции заключается в том, что полноценная атомами энергия ультрафиолетовых лучей вы­деляется в виде лучистой энергии.

Каждое химическое веще­ство отличается специфическим спектром свечения. Напри­мер, при облучении ультрафиолетовыми лучами каждая рыба дает голубой свет, несвежая рыба — фиолетовый.

По характеру свечения продукта можно обнаружить в его составе ничтожно малые количества вещества, трудно определяемые химическим анализом. По интенсивности люминесценции с помощью электроизмерительных приборов определяют содер­жание микроэлементов в продуктах, порчу мяса, рыбы и овощей, примесь плодово-ягодного вина к виноградному и т. д.

Микроскопический метод

Его применяют для качествен­ного и частично количественного анализа порошкообразных продуктов, например для изучения природы крахмала и со­става кофейных напитков, установления подлинности про­дукта (чая, меда, молотых пряностей) и наличия в товаре примесей (песка, земли), паразитов (угриц в овощах, трихи­нелл и финн в мясе и т. д.).

Микробиологический метод

Этим методом определяют степень обсемененности продуктов микроорганизмами, являю­щимися причиной порчи товаров, устанавливают наличие в продуктах микроорганизмов, вызывающих пищевые отрав­ления и заболевания людей.

Физиологический метод

Этим методом выявляют коэф­фициент усвояемости пищевых веществ, реальную энергети­ческую способность продуктов, их биологическую ценность и безвредность. Анализы проводят на подопытных жи­вотных.

Технологические методы

Их используют для выявления пригодности сырья для переработки, например делают проб­ную выпечку хлеба для определения хлебопекарных досто­инств муки, путем варки плодов устанавливают желирующую способность их как сырья для изготовления мармелада и т. д.

Пригодность сырья к переработке может быть определена и косвенно, с использованием химических и физических мето­дов исследования. Так, для выявления желеобразующей способности плодов и ягод достаточно установить количество в них пектиновых веществ и т. д.

В данном разделе даны только общие принципы методов исследования качества пищевых продуктов. Подробное опи­сание методов и приборов имеется в учебных пособиях по исследованию качества продовольственных товаров.

Смотрите также:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *