Общие сведения о методах и средствах исследования пищевых продуктов

 

Полноценность, пищевые и биологические свойства продуктов питания сохраняются при условии их высокого качества. Для определения доброкачественности применяются разнообразные методы: органолептические, химические, физические, микробиологические, биологические, радиометрические и др. Чаще всего используют методы, предусмотренные стандартами для исследования тех или иных пищевых продуктов.

В основу решения вопросов о разработке и совершенствовании технологии, транспортировке, хранении и реализации продукции должна быть положена объективная оценка ее качества. Однако довольно сложно установить уровень качества, если его показатель не может быть измерен инструментально. Это особенно характерно для оценки качества по органолептическим показателям. Качество продукта органолептическим методом определяется на основании ощущений человека. С помощью органов чувств (зрения, обоняния, осязания) проводится органолептический, или сенсорный (лат. sensus – ощущение, чув- ство), анализ. Особенностью сенсорного анализа является то, что в роли прибора для измерения выступает сам человек. Поэтому такая оценка по своей природе субъективна. Тем не менее, с помощью сенсорных методов оценки можно сделать достаточно точное заключение о качестве продукта без привлечения дорогостоящих приборов, оборудования и реактивов.

Объективность сенсорных исследований можно существенно повысить за счет обучения специалистов методам дегустационного исследования с использованием количественной оценки органолептических показателей по балльным шкалам при создании соответствующих условий для работ дегустаторов, обеспечении специалистов методическими материалами и др.

Сенсорные методы исследования широко используются при оценке качества сырья и готовой продукции, решении задач, связанных с улучшением качества продукта. Они позволяют довольно точно и с незначительными затратами средств и времени выявить в нем имеющиеся недостатки. Основываясь на знаниях сенсорики, можно получить необходимую информацию о качестве продуктов питания при разработке новых и изменении их рецептур, синтезе аналогов пищи и создании ароматизаторов, установить предел приемлемости продукта. Все это может быть выполнено с помощью использования достаточно простых методов сенсорного анализа. Даже после полного перехода на инструментальные методы оценки качества органолептика остается посредником между прибором и чувственным восприятием свойств продукта потребителем.

Следует отметить, что последнее десятилетие связано с изобретением высокочувствительных приборов для изучения органолептических свойств продукции. Инструментальные методы оценки цвета, вкуса, запаха и консистенции пищевых продуктов, хотя и относятся к трудоемким, но несомненно имеют ряд преимуществ перед органолептическими с точки зрения достоверности. Эти методы применяются для определения химического состава и физических свойств продукта, а также для изучения физико- и биохимических процессов, происходящих в товарах во время хранения.

Инструментальные методы подразделяются следующим образом:

– Химические методы. Используются для количественного и качественного определения белков, жиров, углеводов и других химических веществ в продуктах.

– Физические методы (поляриметрия, рефрактометрия, реологические методы).

– Физико-химическиеметоды. Как и физические, эти методы характеризуются быстротой выполнения анализа, высокой степенью точности и малым количеством пробы для анализа. К ним относятся хроматография, потенциометрия, колориметрия, спектрофотометрия, кондуктометрия, нефелометрия и др.

– Биохимический метод. Используется для оценки биохимических процессов, происходящих в пищевых продуктах при различных условиях внешней среды.

– Микробиологический метод. Служит дляопределения степени обсемененности пищевых продуктов микроорганизмами.

– Микроскопический метод. Применяется для качественного и частично количественного анализа порошкообразных продуктов и др.

– Физиологический метод. Используется для определения пищевой и энергетической ценности пищи.

– Товароведно-технологический метод. Применяется для выявления пригодности сырья для переработки.

К инструментальным методам, используемым для оценки качества пищевых продуктов, предъявляется ряд требований:

– высокая чувствительность;

– хорошая селективность и разрешающая способность;

– высокая точность и воспроизводимость;

– быстрота проведения анализа;

– широкая область проведения анализа;

– возможность одновременного определения нескольких веществ;

– простота подготовки проб;

– легкость и простота работы с приборами;

– максимальная автоматизация процессов подготовки пробы и измерения;

– возможность работы в производственных условиях;

– приемлемая стоимость прибора.

Результаты определений показателей инструментальными методами не зависят от индивидуальных особенностей исследователя, отличаются точностью и выражаются в количественных показателях (процентах, граммах и др.).

 

Физические методы

В исследованиях качества пищевых продуктов чаще всего применяются оптические и реологические методы.

К оптическим методам относятся рефрактометрический и поляриметрический методы.

В основе рефрактометрии лежит способность сред преломлять проходящие через них лучи света. В товароведении рефрактометрический анализ применяют для определения количества сухих веществ в пиве, томатопродуктах, варенье, джеме, соках; содержания жира в продуктах и сахаров в сахарных сиропах и др. Для измерения показателей преломления используются рефрактометры и интерферометры.

Поляриметрический метод основан на измерениях, связанных с поляризацией света. Метод широко используется в пищевой промышленности. В сахарной промышленности его применяют для определения сахаристых веществ, в масложировой промышленности – для идентификации масел. Поляриметрический метод анализа проводится с помощью поляриметра.

Реологические методыприменяются не только для изучения физических величин и расчета движения продуктов в рабочих органах машин, но и для оценки ряда технологических, в том числе и качественных, показателей продуктов, управления ими и получения заранее заданных технологических характеристик (упругой вязкости теста, липкости мясного фарша, прочности макаронных изделий, сахара-рафинада, вязкости майонеза и др.). Для измерения сдвиговых характеристик продуктов применяются ротационные вискозиметры, капиллярные вискозиметры Оствальда и Убеллоде, пенетрометры.

Поверхностные свойства – адгезия и внешнее трение – измеряются при помощи адгезиометров, которые предназначены для тестовых продуктов, кондитерских масс, колбасного (мясного) фарша.

К физическим методам относится также метод определения температурных констант. Его проводят при исследовании качества жиров, установления их природы, чистоты, отсутствия примесей.

 

Химические методы

 

Химическиеметоды широко используются в экспертизе для установления химического состава пищевых продуктов и их соответствия требованиям техническим нормативным правовым актам. Ими определяют показатели качества сырья, а также изменения, происходящие в пищевых продуктах при транспортировании, хранении и реализации. Это методы аналитической, органической и биологической химии, основанные на химических свойствах веществ, способности их принимать участие в какой-либо специфической химической реакции.

К химическим относятся гравиметрический и титриметрический методы.

Гравиметрический (весовой) методявляется одним из наиболее точных и универсальных методов. Сущность его состоит в том, что определяемый компонент осаждается в виде малорастворимого соединения и после прокаливания взвешивается на аналитических весах (метод осаждения) или выделяется в чистом виде и взвешивается (метод выделения), или отгоняется при прокаливании (или высушивании) и по разности в весе до прокаливания и после него определяется содержание летучего компонента (метод отгонки). В практике товароведения гравиметрический метод чаще всего применяется для определения гигроскопической влаги и летучих веществ в пищевых продуктах.

Титриметрический метод. Сущность титриметрического (объемного) анализа заключается в определении количества вещества путем измерения объема другого вещества, вступающего с анализируемым веществом в реакцию.

В зависимости от типа реакции, лежащей в основе количественного определения, титриметрический анализ подразделяется на ряд методов (нейтрализация, окисление-восстановление, осаждение).

К методу нейтрализации относятся все объемные определения, в основе которых лежит реакция нейтрализации (Н⁺ + ОН^– = НОН). Этот метод широко используется в производственных и научных лабораториях. В практике товароведения он применяется, например, при определении кислотности пищевых продуктов.

К методам окисления-восстановления (оксидиметрии) относятся все объемные определения, в основе которых лежат окислительно-восстановительные реакции. В зависимости от применения рабочего раствора оксидиметрия делится на ряд методов:

– перманганатометрия, использующая окислительные свойства перманганата калия (в товароведной практике применяется для определения редуцирующих сахаров, нитритов, ионов металлов-восстанови- телей);

– йодометрия, использующая окислительно-восстановительные свойства пары I^–/2I^– (метод применяется для определения концентрации сульфатов в сухих веществах или в растворе);

– дихроматометрия, использующая окислительные свойства бихро- мата калия.

В методах осаждения используются реакции, в результате которых образуются труднорастворимые соединения. В товароведной практике для определения содержания поваренной соли в пищевых продуктах чаще всего применяют метод Мора, согласно которому раствор хлорида натрия титруют раствором нитрата серебра в присут- ствии индикатора хромата калия с образованием труднорастворимого соединения серебра.

Комплексонометрияотносится к методам комплексообразования, основанных на применении реакции образования прочных комплексных соединений. Наибольшее значение из методов комплексонометрии имеет трилонометрия, которая широко применяется для количественного определения щелочноземельных металлов, жесткости воды, микроэлементов в пищевых продуктах.

 

Биохимические методы

В основе этих методов лежат биохимические процессы. Они используются для контроля качества сырья, контроля качества плодов и овощей в процессе хранения, оценки пищевой и биологической ценности пищевых продуктов, при проведении научно-исследовательских работ. 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

Микробиологическое тестирование необходимо для обеспечения качества и безопасности продуктов.

В настоящее время для этих целей используется метод традиционного посева и тестирование бактометром (новейшая компьютерная диагностика на наличие микробиологического загрязнения). При анализе на микроорганизмы-возбудители пищевых заболеваний проводится специфические бактериологические анализы сырья.

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.