СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕМОЛОЧНОГО ЖИРА В МОЛОКЕ Российский патент 2023 года по МПК G01N33/04 G01N21/35 

Область техники

Изобретение относится к пищевой промышленности, преимущественно при переработке молока и может быть использовано для экспрессного обнаружения фальсификации молока по наличию в нем немолочного жира.

Уровень техники

Последнее время для фальсификации молока все чаще используют добавки растительных и животных жиров: пальмового, кокосового, соевого, говяжьего, но наиболее широкое применение нашли и так называемые заменители молочного жира, представляющие смесь растительных жиров, подвергнутых модификации, что способствует расширению возможности фальсификации и затрудняет задачу по их определению. В связи с чем, возникает необходимость универсального экспресс способа для контроля качества молока на добавки немолочного жира, различного происхождения.

На сегодня известны способы обнаружения фальсификации молока немолочными жирами, основанные на различных физико-химических свойствах немолочных жиров. К ним относиться определение жирно-кислотного состава и состава стериновой фракции, которые устанавливаются хроматографическим методом. Стандартизованным методом идентификации жировой фазы молочных продуктов является метод определения стеринов газожидкостной хроматографией (ГОСТ 31979-2012 «Молоко и молочные продукты»).

Согласно государственному стандарту в молоке должен содержаться только молочный жир (ГОСТ 31449-2013 Молоко коровье сырое. Технические условия). Наличие иных жиров не допускается даже в минимальном количестве, поэтому нужен быстрый, доступный, качественный, а не количественный, способ обнаружения немолочного жира в молоке для принятия решения о его фальсификации.

Известен способ (патент РФ RU 2743840, С1, 2020.08), основанный на определении присутствия в молоке немолочного жира по цвету флуоресцирующего излучения. Он базируется на фундаментальном свойстве люминесценции многих органических веществ в ультрафиолетовых лучах. Молочный жир в ультрафиолетовых лучах флуоресцирует различными оттенками желтого цвета, а растительные жиры - фиолетово-голубым. Перечисленные методы сложны, требуют специального оборудования, длительную пробоподготовку образца, низкую чувствительность, в молоке должно быть не менее 20 процентов не молочного жира, а главное, на результат влияет природа происхождения молока (регион, сезонность, рацион кормления животного), что приводит к трудностям выбора эталонного образца.

Большое распространение, в последнее время, получили оптические методы. Известен способ определения жиров немолочного происхождения в молочном жире (RU 2279071 С2, МПК G01J 33/03 2006.01), включающий выделение жировой фракции за счет термостатирования при температуре 58-60°С в течение 8-12 и измерение пропускания при длине волны 430-450 нм в кювете с оптическим путем 5 мм, определение оптической плотности исследуемого образца и расчет количественного содержания немолочного жира с помощью формулы:

где Д_мж - оптическая плотность молочного жира, Д_см - оптическая плотность смеси, Д_нж - оптическая плотность немолочного жира.

Необходимость наличия информации о величине оптической плотности жира, которым фальсифицировался молочный продукт, а также меняющаяся величина оптической плотности молочного жира, сильно зависящая от температуры образца, сезонности отбора пробы, рациона кормления животных, существенно усложняет, а во многих случаях ограничивает реализацию способа.

Известен способ определения содержания немолочного жира, а именно пальмового масла в молоке (RU 2629839 С1, МПК G01N 33/04 2006.01), включающий в себя выделение жировой фракции путем экстрагирования жира из образца молока этиловым спиртом крепостью 96±4%, перемешивание, обработку ультразвуком, разделение полученной суспензии на фракции путем центрифугирования при скорости вращения 3000 об/мин (в зависимости от радиуса лабораторной центрифуги может соответствовать центробежному ускорению от 1100 до 1400 g) в течение 5 минут, регистрацию рассеянного излучения жировой фракции при лазерном излучение 630-700 нм, определение размера коллоидных образований методом динамического рассеяния света и расчет по их размеру содержания пальмового жира в молоке

Данный способ очень трудоемкий и определяет только один вид растительного жира (пальмовое масло) из списка используемых для фальсификации молочных жиров, при этом воспроизводимость измерения сильно зависит от таких параметров, как температура образца, интервал времени прошедшего от момента формирования жировой фракции молока в органическом растворителе до измерения, угла рассеяния света.

Наиболее близким техническим решением является способ определения содержания растительного жира в молочном, основанный на специфическом поглощение фосфолипидных оболочек молочного жира в УФ-диапазоне. (Коваленко Д.Н. Фальсификация молока и молочных продуктов. «Переработка молока», 2011, №3. с. 7-8), включающий в себя выделение жировой фракции путем экстрагирования гексаном с последующим центрифугированием при скорости вращения 8000 об/мин в течение 10 мин., снятия спектра поглощения в диапазоне от 200 до 400 нм, и в случае отсутствия пика в области 200-250 нм судят о наличии растительного жира. Метод требует специальной пробоподготовки образца с использованием высокотоксичного гексана, равномерного нагрева кюветы до определенной температуры, для достижения максимального, равномерного пропускания света через жировую фракцию. Способ реализуется при замене молочного жира более 50%.

Основной недостаток этого способа, как и всех выше рассмотренных, они не чувствительны, если молоко фальсифицировано заменителем молочного жира (ЗМЖ), представляющий смесь растительных жиров подвергнутых модификации и это существенно затрудняет задачу по их определению. Поэтому так важно иметь качественный, быстрый, несложный метод позволяющий определять добавку всех известных на сегодняшний день жиров, и в том числе ЗМЖ, используемых для фальсификации молока.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей изобретения является разработка качественного экспрессного, не трудоемкого способа обнаружения немолочного жира в молоке с высокой чувствительностью при замене молочного начиная от 10%.

В результате решения поставленной задачи достигаются следующие технические результаты:

- сокращение времени обнаружения немолочного жира в молоке за счет сокращения числа операций пробоподготовки;

- удешевление метода за счет использования серийного, стандартного выпускаемого оборудования;

- повышение чувствительности метода, позволяющего определять фальсификацию при замене молочного жира от 10%, за счет одновременного измерения пропускание по всей высоте кюветы;

- расширение диапазона определяемых добавок, используемых для фальсификации молока, включающие в себя все известные на сегодняшний день жиры, в том числе и ЗМЖ, за счет выявления различий в физических свойствах, в частности плотности, размера и формы жировых шариков молочного и немолочного жира после центрифугирования;

- возможность одновременного определения наличия нескольких видов жиров (смесей), используемых для фальсификации молока.

Для достижения указанных технических результатов в способе обнаружения немолочного жира в молоке, помещают пробу молока в кювете с длиной оптического пути не более 3 мм, центрифугируют пробу, измеряют пропускание электромагнитного излучения ИК-А области спектра, строят профиля пропускания по высоте кюветы, сравнивают его с эталонным и по наличию, по крайней мере, одного дополнительного пика на измеренном профиле по сравнению с эталонным, судят о наличии немолочного жира.

Краткое описание чертежей

фиг. 1 пример изменение функции пропускания Т% в виде скачков (пиков) на величину ΔT1 и ΔТ2 при добавлении немолочного жира.

фиг. 2 схема устройства по получению профиля пропускания.

1 - Инфракрасный источник света

2 - Оптическая Система

3 - Кювета

4 - ПЗС-матрица

5 - Процессор

6 - Персональный компьютер

фиг. 3 схемы получения профилей пропускания для следующих образцов: 3а - эталонный образец молока, 3б - образец молока с добавление немолочного жира.

фиг. 4 эталонный профиль пропускания натурального молока.

фиг. 5а, 5б, 5в профили пропускания образца молока с 25% заменой молочного жира на немолочный,

5а - измерение проводилось в кювете с длинной оптического пути 2 мм,

5б - измерение проводилось в кювете с длинной оптического пути 3 мм,

5в - измерение проводилось в кювете с длинной оптического пути 1 мм;

фиг. 6 профиль пропускания образца молока с 25% заменой молочного жира на немолочный, от источника электромагнитного излучения с диапазоном длин волн 900-920 нм.

фиг. 7 профиль пропускания образца молока с 25% заменой молочного жира на не молочный полученный при центробежном ускорении 2800 g.

фиг. 8 профиль пропускания образца молока с 10% заменой молочного жира на немолочный.

На фиг. 9 представлен пример профиля пропускания образца молока с 50% заменой молочного жира на немолочный.

Осуществление изобретения

Предлагаемый способ реализуется следующим образом: размещают пробу молока в кювете с длиной оптического пути не более 3 мм, центрифугируют пробу, измеряют величину пропускания электромагнитного излучения ИК-А области. По полученным данным строят профиль пропускания по высоте кюветы, сравнивают его с эталонным, полученный при измерении профиля пропускания натурального молока, и по наличию, по крайней мере, одного дополнительного пика на измеренном профиле по сравнению с эталонным, судят о наличии немолочного жира. Пик считается дополнительным или новым если резкое изменение функции пропускания Т% (по оси у) в области жировой фракции больше или равно одному проценту ΔТ≥1% (Фиг. 1).

В качестве источника инфракрасного излучения можно использовать любой известный, с диапазоном длин волн от 700 до 1400 нм. Предпочтительнее проводить измерения с использованием излучения с длиной волны от 800 до 950 нм, еще предпочтительнее использовать диапазон 850-870 нм.

Для центрифугирования можно использовать любое обычно применяемое центробежное ускорение g, известное специалисту в данной области техники. Например от 1500 до 3000 g. Предпочтительнее использовать ускорение 2000-2300 g.

Способ основан на разности профилей пропускания света ИК-А области, снятых по всей высоте кюветы образцов молока, содержащих одну или несколько жировых компонент в своем составе после приложения центробежной силы за счет различий в распределении жировых частиц эмульсии в соответствии с их размером, формой и плотностью.

Для получения профиля пропускания может быть использован спектрофотомер с возможностью детектирования интенсивности проходящего света по всей высоте кюветы и источник инфракрасного излучения освещающий всю кювету равномерно (фиг. 2).

График профиля пропускания света, по всей высоте кюветы содержит информацию о компонентах молока после центрифугирования. Для натурального молока, профиль пропускания ИК-А области света после центрифугирования, имеет четкую и определенную кривую (фиг. 3а), которая не зависит от температуры, сезонности, рациона кормления животных и ход кривой может измениться только при добавлении немолочного жира в виде скачка пропускания на величину ΔT в области жировой фракции, что находит отображение в графике профиле в виде одного или нескольких дополнительных пиков (фиг. 3б).

Ниже приведены примеры осуществления изобретения.

Пример 1

Предложенный способ был реализован на образце молока с 25% заменой молочного жира.

Вначале эксперимента определяют и строят эталонный профиль пропускания. Для этого пробу натурального молока размещают в кювету с длиной оптического пути 2 мм, центрифугируют при центробежной нагрузке 2000 g в течение 10 минут. Измеряют пропускания электромагнитного излучения ИК-А области спектра от источника света с диапазоном длин волн 850-870 нм, строят эталонный профиль пропускания по высоте кюветы (фиг. 4).

Пробу молока с 25% заменой молочного жира размещают в кювету с длиной оптического пути 2 мм, центрифугируют при центробежной нагрузке 2000 g в течение 10 минут. Измеряют пропускания электромагнитного излучения ИК-А области спектра от источника света с диапазоном длин волн 850-870 нм, строят профиль пропускания по высоте кюветы (фиг. 5а) сравнивают его с эталонным (фиг. 4). Профиль пропускания образца с добавленным не молочным жиром имеет один дополнительный пик в области пропускания жировой фракции с ΔТ=6%, в отличие от эталонного профиля, по наличию этого дополнительного пика судят о присутствии немолочного жира в молоке.

Пример 2

Все как в примере 1, но использовали кювету с длиной оптического пути 3 мм. Получают профиль пропускания образца (фиг. 5б), имеющий один дополнительный пик в области пропускания жировой фракции с ΔT=6%, в отличие от эталонного профиля (фиг. 4), по этому судят о наличии немолочного жира в молоке.

Пример 3

Все как в примере 1, но использовали кювету с длиной оптического пути 1 мм. Получают профиль пропускания образца (фиг. 5в), имеющий один дополнительный пик в области пропускания жировой фракции с ΔT=10%, в отличие от эталонного профиля (фиг. 4), по этому судят о добавке немолочного жира в молоко.

Пример 4

Все как в примере 1, но использовали источник электромагнитного излучения с диапазоном длин волн 900-920 нм. Получают профиль пропускания образца (фиг. 6), имеющий один дополнительный пик в области пропускания жировой фракции с ΔT=2%, в отличие от эталонного профиля (фиг. 4), свидетельствующий о наличии немолочного жира в молоке.

Пример 5

Все как в примере 1, но центрифугируют при центробежной нагрузке 2800 g. Получают профиль пропускания образца (фиг. 7), имеющий два дополнительных пика в области пропускания жировой фракции с ΔТ=1% и ΔТ=14%, в отличие от эталонного профиля (фиг. 4). Наличие этих двух дополнительных пиков на кривой пропускания свидетельствует о присутствии немолочного жира в пробе молока.

Пример 6

Все как в примере 1, но использовали образец молока с 10% заменой молочного жира. Получают профиль пропускания образца (фиг. 8), имеющий два дополнительных пика в области пропускания жировой фракции с ΔT=6% и ΔT=10%. В отличие от эталонного профиля (фиг. 4), по этому судят о наличии немолочного жира в пробе молока.

Пример 7

Все как в примере 1, но использовали образец молока с 50% заменой жира. Получают профиль пропускания образца (фиг. 9), имеющий два дополнительных пика в области пропускания жировой фракции с ΔТ=10% и ΔT=17% в отличие от эталонного профиля (фиг. 4), по этому судят о добавке немолочного жира в молоко.

Изобретение относится к пищевой промышленности и к области анализа пищевых продуктов. В способе обнаружения немолочного жира в молоке при замене молочного жира от 10% и более размещают образец молока в кювете с длиной оптического пути не более 3 мм, после центрифугирования образца измеряют пропускание электромагнитного излучения в ИК-А области спектра, сравнивают профиль пропускания по высоте кюветы с эталонным и по наличию по крайней мере одного дополнительного пика на измеренном профиле по сравнению с эталонным судят о наличии немолочного жира. Изобретение позволяет сократить время обнаружения немолочного жира, повысить чувствительность метода, расширить диапазон определяемых добавок, используемых для фальсификации молока, одновременно определять наличие нескольких видов жиров. 9 ил., 7 пр.

Способ обнаружения немолочного жира в молоке, включающий размещение пробы молока в кювете с длиной оптического пути не более 3 мм, центрифугирование пробы, измерение пропускания электромагнитного излучения ИК-А области спектра, построение профиля пропускания по высоте кюветы, сравнение его с эталонным, по наличию по крайней мере одного дополнительного пика на измеренном профиле по сравнению с эталонным судят о наличии немолочного жира.