Какие существуют методы исследования пищевых продуктов
При оценке показателей качества пищевых продуктов, как правило, используют органолептический и лабораторный методы.
Лабораторные методы широко применяются для установления химического состава, доброкачественности, физических и других свойств пищевых продуктов, а также для изучения процессов, происходящих в продуктах при технологической обработке и во время хранения. В зависимости от способов получения результатов эти методы подразделяют на:
· -физические;
· -физико-химические;
· -химические;
· -биохимические;
· -микробиологические;
· -физиологические;
· -технологические.
Осуществляют лабораторные методы с помощью приборов и химических реактивов, поэтому полученные результаты выражают конкретными величинами, которые отличаются большой точностьюи выражаются в количественных показателях (в %, г и др.).
Физические и физико-химические методы характеризуются быстротой выполнения анализа, высокой степенью точности и малым количеством продукта, необходимого для анализа. Физические методы основаны на использовании физических свойств объектов исследования. Из физических методов в исследованиях качества продуктов чаще всего применяют поляриметрию, рефрактометрию и реологические методы. Физическими методами определяют относительную плотность продукта, температуры плавления и застывания продуктов, оптические показатели и др. Физико-химические методы основаны на изучении зависимости между физическими свойствами и составом анализируемого вещества. Из физико-химических методов для исследования качества продуктов пользуются хроматографическим, потенциометрическим, фотометрическим, люминесцентным, кондуктометрическим, нефелометрическим методами, спектроскопией и др.
Поляриметрияоснована на способности некоторых оптически активных веществ вращать плотность поляризованного луча, проходящего через их растворы, в приборе (поляриметре, сахариметре). Поляриметрию обычно используют для установления вида сахара (сахарозы, глюкозы, мальтозы, фруктозы) и определения его концентрации в растворе.
С помощью рефрактометрииопределяют содержание в продукте жира, влаги, спирта, сахара и других веществ, определяют качество жиров. Этот метод основан на измерении показателя преломления света в рефрактометре при прохождении его через жидкий продукт.
Реологическиеметоды применяют для изучения структурно-механических свойств пищевых продуктов. Эти свойства проявляются при механическом воздействии на продукты и характеризуют их поведение под действием, приложенной извне механической энергии. С помощью реологических методов определяют упруговязкие характеристики теста, вязкость мясного фарша, прочность крахмального клейстера, консистенцию маргарина и т.д.
С помощью хроматографии изучают содержание и изменение химических веществ в процессе производства и хранения пищевых продуктов, природу и количество ароматических и красящих веществ, аминокислотный состав белков, жирнокислотный состав, содержание витаминов, органических кислот, сахаров, наличие ядохимикатов и фальсификацию пищевых продуктов.
Хроматографический метод отличается высокой чувствительностью. Принцип хроматографического анализа основан на том, что вещества, близкие по своим свойствам, обладают различной адсорбционной способностью, поэтому при прохождении через сорбент они разделяются.
Потенциометрическийметод основан на определении потенциала между электродом, насыщенным водородом, и жидкостью, имеющей водородные ионы. Этот метод широко используется для измерения рН.
рН – это отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов. В нейтральной среде рН равно 7,0, в кислой – меньше 7, в щелочной – больше 7.
Концентрация свободных ионов водорода характеризует качество большинства пищевых продуктов. Этот показатель можно применять для контроля биохимических процессов, происходящих при переработке и хранении пищевых продуктов, с активной кислотностью среды теснейшим образом связана жизнедеятельность микроорганизмов, по величине рН можно судить о свежести мяса и некоторых других продуктов.
Измерение рН можно осуществить на приборах, которые называются рН-метром или потенциометром.
Фотометрические методы основаны на взаимодействии лучистой энергии с анализируемым веществом. Они позволяют определить компоненты химического состава пищевых продуктов и судить об их свежести, доброкачественности. К этим методам относятся фотоколориметрия, спектрофотометрия, люминесцентный анализ и др.
Фотоколориметрический и спектрофотометрический методы основаны на избирательном поглощении света анализируемым веществом.
Фотоколориметрические методы определения концентрации вещества основаны на сравнении поглощения или пропускания света стандартным и исследуемым окрашенным раствором, причем степень поглощения регистрируется специальным оптическим прибором – колориметром с фотоэлементами (фотоколориметром).
Спектрофотометрия основана на измерении оптической плотности и процента пропускания световых потоков определенной длины волны через исследуемый раствор и эталон на спектрофотометре.
Спектрофотометры применимы для анализа как одного вещества, так и систем, содержащих несколько компонентов. Кроме того, они позволяют работать как с окрашенными растворами, так и с бесцветными.
Фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методами можно установить содержание, кофеина в чае и кофе, теобромина в какао, красящих веществ в плодах и овощах, в виноградных винах, содержание аммиака, нитритов и нитратов в мясных продуктах, свинца – в консервах, некоторых витаминов, цветность сахара и пищевых жиров и т. д.
Люминесцентныйанализ позволяет установить природу и состав исследуемого продукта. Этот метод основан на способности многих веществ после облучения их ультрафиолетовыми лучами испускать в темноте видимый свет различных оттенков.Белки, жиры и углеводы дают люминесцентное свечение определенных оттенков, которое меняется при изменении их состава. Так, свежая рыба при облучении дает голубой свет, если же она начала портиться, то свет становится фиолетовым.
Люминесцентным методом можно обнаружить примесь маргарина в животных жирах, примесь плодово-ягодных вин в виноградных винах. Его используют для выяснения характера заболеваний плодов и овощей. По интенсивности люминесценции определяют порчу мяса, рыбы и овощей, наличие пестицидов и канцерогенных веществ в продуктах.
Кондуктометрический метод основан на измерении электропроводности материалов. С помощью этого метода определяют титруемую кислотность тёмноокрашенных продуктов (виноградных вин, плодово-ягодных соков), влажность сыпучих продуктов (эерно, мука, сахар-песок, кофе и др).
Нефелометрическим методом на основе определения количества света, рассеянного частицами суспензии, устанавливают степень мутности растворов прибором нефелометр.
Спектроскопия используется в товароведных исследованиях для количественного и качественного анализов пищевых продуктов. Спектральный метод анализа основан на изучении спектров паров исследуемых веществ. С помощью этого метода можно определять состав и количество макро- и микроэлементов, содержание в пище витаминов А, К, В1, В2, В6, никотиновой кислоты, каротина и др.
Химические и биохимические методы используют для установления химического состава пищевых продуктов, количественного и качественного определения в продуктах различных компонентов. С их помощью можно судить об изменениях, происходящих в пищевых продуктах при производстве, транспортировании и хранении. Химические и биохимические методы – это методы аналитической, органической и биологической химии, основанные на химических свойствах веществ, их способности принимать участие в какой-либо специфической химической реакции с определенными реактивами. Эти методы проводятся с использованием приемов весового и объемного анализов.
В товароведной практике химические методы широко используют для установления соответствия показателей качества пищевых продуктов требованиям стандартов. Определение сахаров основано, например, на их способности окисляться в щелочной среде солями тяжелых металлов. Кислотность продуктов устанавливают титрованием раствором едкой щелочи в присутствии индикатора, а в окрашенных растворах с помощью рН-метра.
С помощью биохимических методов изучают интенсивность дыхания плодов и овощей, изменение сахаро- и газообразующей способности муки, процессы гидролиза и автолиза при созревании мяса и др. Так, интенсивность дыхания плодов и овощей определяют по количеству поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа.
Микробиологические методы служат для установления степени обремененности пищевых продуктов микроорганизмами. При этом определяют как общее их содержание, так и вид микробов, наличие в продуктах бактерий, вызывающих пищевые отравления и заболевания. При проведении микробиологических методов широко применяют микрокопирование.
Микробиологическими методами можно также определить содержание в пищевых продуктах витаминов, биологически активных веществ и др.
Физиологические методы анализа проводят главным образом на подопытных животных и птицах. Физиологические методы исследования качества пищевых продуктов применяют для определения усвояемости пищи, реальной энергетической ценности и т.д.
Технологическими методами пользуются для установления степени пригодности продукта к промышленной переработке, а также для определения свойств продуктов, проявляющихся в процессе их употребления. Так, при изучении хлебопекарных свойств муки обязательно проводят пробную выпечку хлеба и определяют в нем объемный выход, цвет и характер корки, пористость, цвет, эластичность, липкость мякиша и другие показатели.
Источник
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:
Источник