Реферат: Люминисцентный анализ при определении качества продуктов питания

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Ценность питания безотносительна. Так было во все времена. Как утверждается в немецкой поговорке, «чело век есть то, что он ест». Раз это действительно так, то для человека совсем небезразлично качество потребляемой еды. Определение качества продуктов питания в некоторых случаях осуществляется методом люминесцентного анализа. Именно рассмотрению этого метода я бы и хотела посвятить свою курсовую работу.

Цель и задачи работы

Цель работы: изучить использование люминесцентного анализа при контроле качества продуктов питания.

Задачи работы:

1. рассмотреть теоретические основы метода люминесцентного анализа;
2. рассмотреть использование люминесцентного анализа при контроле качества продуктов питания на примере продуктов растительного и животного происхождения;
3. Выявить преимущества метода люминесцентного анализа при контроле качества продуктов питания.

О ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ И ЛЮМИНОФОРАХ

Всем известно, что нагретые тела светятся. Суть этого явления заключается в превращении энергии теплового движения атомов и молекул в энергию излучаемого света.

Все это не имеет никакого отношения к люминесцен­ции. И, наоборот, всякое свечение, не связанное с тем­пературным лучеиспусканием, имеет право называться люминесценцией. Откуда же физические тела черпают энергию для такого свечения? Здесь возможно несколько вариантов: это и энергия химических реакций (хемилюминесценция), и энергия электрического разряда (электро­люминесценция), и энергия поглощаемого телом света (фотолюминесценция).

В соответствии с источниками энергии все люминесцирующие тела разделяются на хемилюминофоры, электро­люминофоры и фотолюмииофоры. Особенно важны в практическом отношении и наиболее распространенны фотолюминофо­ры. Для того чтобы заставить фотолюминофор светиться, необходимо облучить его ультрафиолетовым светом (УФ- светом) или коротковолновыми лучами видимого света. В результате молекулы люминофора переходят в возбуж­денное состояние, а затем через более пли менее про­должительный промежуток времени возвращаются в исходное состояние, испуская при этом квант света.

В окружающей нас природе встречается немалое число естественных люминофоров. Чтобы продемонстрировать их многообразие, позволим себе процитировать следующее почти поэтическое описание, взятое, впрочем, из серьезной монографии: «Дадим па мгновение волю фантазии: представим себе, что к атмосфере, окружающей Землю, примешан воображаемый „черный газ" - такой газ, кото­рый целиком поглощал бы всю видимую часть солнечного спектра, по не ослаблял бы интенсивности тех УФ - лучей, которые достигают нашей Земли. Если бы это случилось, наш взор был бы поражен неожиданным зрелищем. Земля погрузилась бы в полный мрак, однако среди окружающей тьмы мы увидели бы сказочный мир разнообраз­но светящихся предметов. В темноте мы не смогли бы уловить контуров тела человека, но резко вырисовывались бы ослепительно белые зубы, а на концах пальцев
ясно обозначились бы сине-голубые ногти. Многие мине­ралы нам представились бы окрашенными: флюорит (плавиковый шпат) казался бы фиолетовым, кальцит —
красным, ортоклаз — желтым и т. д.; быть может, наше внимание привлек бы камень неописуемой красоты, усеянный по коричнево-серому фону зелеными сияющими блестками уранового соединения. Мы в темноте увидели бы семена некоторых растений: кажущиеся на изломе красными зерна киви, коричневые зерна полюшки, овсы, различающиеся по цвету в зависимости от сорта, и т.д.
Мы были бы удивлены обилием цветных точек, рассеянных среди луга, - это небольшие участки на цветах многолетних растений, например медовые железки у основания венчика.

Листы белой бумаги в зависимости от ее сорта казались бы нам синими, фиолетовыми или были бы невиди­мыми. Разлитая по земле нефть, напоминала бы лужу грязного молока: почти черная при дневном свете, в нашем фантастическом мире нефть светилась бы жел­товато белесым цветом. Пятна керосина и некоторых минеральных масел мы приняли бы, пожалуй, за пятна (синей краски различных оттенков — так ярко вырисовы­вались бы они в темноте благодаря своему свечению».

В приведенном отрывке речь шла о природных люми­нофорах — представителях как неорганического (минера­лов), так и органического мира (семян и цветов расте­ший, нефтепродуктов). Разница между этими двумя ти­пами люминофоров заключается отнюдь не только в том, что и состав одних из них входит углерод, а в состав других — нет. Здесь имеются и более принципиальные различия. Неорганические люминофоры (их часто именуют кристаллофосфорами) люминесцируют лишь в твердом состоянии. Механизм их свечения требует наличия кри­сталлической решетки строго определенного строения, в которую обязательно входят активирующие примеси. Совсем иная картина наблюдается в случае органических люминофоров, у которых люминесцируют отдельные моле­кулы. Такое происхождение свечения позволяет органи­ческим веществам люминесцировать и в твердом виде, и в растворах, и в парах.

В зависимости от длительности свечения различают два случая люминесценции органических веществ: флуо­ресценцию — свечение люминофора, прекращающееся сразу с окончанием действия возбуждающего света; фос­форесценцию—свечение, продолжающееся заметное вре­мя после прекращения возбуждения. На самом деле флуоресценция и фосфоресценция отличаются друг от друга не только длительностью свечения. Более глубокое различие состоит в том, что при этих процессах испуска­ние квантов света происходит из различных энергетиче­ских уровней возбужденной молекулы.

Какую же химическую природу должны иметь орга­нические соединения, чтобы обладать люминесценцией? Вопрос оказался далеко не простым. Серьез­но начали изучать люминесценцию органических веществ после исторической работы английского физика Д. Стокса, опубликованной в 1852 г. Прошло более 150 лет, а окон­чательного ответа на этот вопрос наукой еще не получе­но. Однако множество наблюдений показывает, что в большинстве случаев люминесцируют те органические мо­лекулы, в состав которых входят чередующиеся одинар­ные и двойные связи между атомами углерода. Из природных люминесцирующих соединений, встречающихся в некото­рых растениях, такими структурами обладают, например витамин А.

В теории люминесцентного анализа важное место от­водится таким понятиям, как спектры поглощения и люминесценции исследуемых веществ. Типичный вид этих спектров (другими словами, зависимостей интенсив­ности поглощаемого или испускаемого света от длины световой волны) для сложных органических молекул пока­зан на рис. 1, из которого видно, что люминесценция включает в себя два явления — флуоресценцию и фосфо­ресценцию. Какая разница между этими двумя видами свечений? Если свечение прекращается сразу, как только исчез возбуждающий свет, то говорят «флуоресценция». Если же свечение продолжается заметное время, говорят «фосфоресценция». Впрочем, есть и более глубокое разли­чие (пояснение на рис. 1).

Рис. 1. Схема энергетических уровнен (внизу) и вид спектров поглоще­ния, флуоресценции и фосфоресценции (вверху) органических молекул

При комнатной температуре практически все молекулы находятся в ос­новном невозбужденном состоянии (уровень S ₀ ). После поглощения кванта света молекула переходит в возбужденное состояние ( S ₁ * — и S ₂ * — уровни). Это состояние молекулы с двумя неспаренными элект­ронами, спины которых антипараллельны, именуют синглетным. Испус­кание света, связанное с электронным переходом S ₁ *- S ₀ , — это флуо­ресценция. Если спины электронов, принадлежащих возбужденным моле­кулам, параллельны, то говорят, что молекула находится в триплетном состоянии ( T -уровень). Лучеиспускание по схеме T - S ₀ — это фосфорес­ценция. Спектры фосфоресценции находятся в более длинноволновой области, чем спектры флуоресценции

Важно обратить внимание, что если спектры изобразить в виде зависимости интенсивности света не от длины световой волны, а от обратной ее величины — частоты, то для многих веществ можно наблюдать так называемое пра­вило зеркальной симметрии спектров поглощения и флуоресценции. Согласно этому правилу, установленному видным советским физиком В.Л. Левшиным, спектры поглощения и флуоресценции зеркально симметричны от­носительно прямой, проходящей перпендикулярно к оси частот через точку пересечения обеих спектральных кривых.

Если обратиться к энергетической стороны вопроса о поглощении и испускании света органическими молеку­лами. Из всей энергии света, падающего на молекулу, лишь незначительная часть поглощается ею. Дальше — меньше. В виде люминесценции высвечивается только некоторая доля поглощенной энергии, остальное же пере­ходит в тепло и участия в излучении не принимает. Поэтому яркость люминесценции значительно ниже, чем яркость возбуждающего света. Это соотношение характе­ризуется величиной квантового выхода люминесценции (φ), который выражается отношением числа испускаемых молекулой квантов (Nл) к числу поглощенных квантов (Nп) : φ=Nл/Nп. Чем ближе значение φ к единице, тем интенсивнее люминесцирует данная молекула.

При проведении количественных люминесцентных изме­рений большое значеник закон, установленный выдающим­ся советским ученым академиком С. И. Вавиловым, согласно которому квантовый выход люминесценции и вид спектра люминесценции данного вещества не зависят от длины возбуждающего света.

Проводить люминесцентный анализ тем легче, чем интенсивнее свечение. Иногда для люминесцентного анализа нужны очень яркие люмино­форы, которые дополнительно вводят в исследуемый объект. Где взять эти люминофоры? Обычно их прихо­дится специально синтезировать. При синтезе химики руководствуются соображениями о желательности сопряжения в структуре молекул люмино­форов. Ярко светящихся искусственных люминофоров получено великое множество. Помимо интенсивности свечения, к люминофорам обычно предъявляют и другие требования, необходимые для их успешного применения на практике. Это может быть и определенный цвет свечения, и растворимость в различных средах, и свето- и термостойкость, и химиче­ская активность или, наоборот, инертность и т. д.

область применения люминисцентного анализа

Зачем люминесцентный анализ нужен для других областей науки и техники? При помощи люминесцентного метода обнаруживают различные детали и объекты, не видимые при обычном освещении. В палеонтологии, например, люминесцентный анализ необходим для исследования деталей отпечатков доисторических растений и животных, включенных в осадочные породы. Дело в том, что при освещении отпечатков УФ-светом они люминесцируют, а это дает возможность рассмотреть важные дополнитель­ные детали строения изучаемого объекта.

Люминесцентный анализ играет важную роль и в дефектоскопии. Люминесцентная дефектоскопия позволяет обнаружить микротрещины в различных изде­лиях, которые практически неразличимы другими мето­дами. Ее методика предельно проста: поверхность иссле­дуемой детали обрабатывается раствором люминофора, который заполняет и трещины. Затем люминесцирующий раствор удаляют с поверхности, но в дефектах он остает­ся. Заключенный в дефектах раствор заявляет о себе при освещении детали УФ-светом.

По-видимому, во времена Шерлока Холмса детективы еще не умели извлекать пользу из люминесцентного ана­лиза. А вот современные криминалисты с успехом поль­зуются явлением люминесценции. Вот лишь не­сколько примеров. Так, наблюдение люминесценции кожных покровов часто необходимо при экспер­тизе определения давности повреждений (типа рубцов, шрамов и т. д.). Естественный цвет люминесценции не­поврежденной кожи — беловато-серый, а вот кожные руб­цы различной давности люминесцируют неодинаково: они выглядят темными, бархатистыми, если с момента травмы прошло 1—2 месяца; люминесценция рубцов давностью 4—6 месяцев имеет беловато-синий оттенок с темным ободком; рубцы давностью более одного года или слабо люминесцируют беловато-синеватым цветом (при отсут­ствии пигментации кожи), или выглядят более темными (в случае пигментации).

Весьма полезным может быть люминесцентный анализ для исследования огнестрельных повреждений. Практически каждое входное отверстие от пули можно определить по голубоватому свечению следов ору­жейной смазки. Дело в том, что пуля, проходя через ствол оружия, захватывает некоторое количество смазки и оставляет его на краях отверстия при встрече с пре­пятствием. Если следы смазки растворить в эфире и из­мерить яркость люминесценции, то можно без труда уста­новить последовательность выстрелов. До сих нор не пред­ложено более убедительного и доступного метода для такой экспертизы.

Помогает люминесценция и при исследовании волос (окраску которых можно определить но характеру свече­ния их поперечных срезов), и при распознавании заста­релых пятен крови. Пятно, предположительно содержащее кровь, обрабатывают концентрированной серной кислотой. Присутствие крови выдает яркое оранжево-красное свече­ние. Незаменим люминесцентный анализ и в определении срока пребывания костей в земле по различиям в цвете свечения. По цвету свечения могут быть разделены кости погребенных и сожженных трупов.

Если на ручки дверей складских помещений, сейфов незаметно нанести порошок люминофора, то на руках похитителя останутся следы, хорошо видимые в свете УФ-лампы. «Меченому» преступнику остается лишь приз­нать себя виновным.

А вот еще несколько любопытных примеров. Один из простейших приемов люминесцентного анализа — осмотр в УФ-лучах используется для обнаружения фальшивых документов. Именно так чаще всего выявляют следы уда­ленного текста, следы клея и крахмала на местах пере­несенного оттиска печати, незаметные при обычном осве­щении.

Этот же прием применяется и экспертами, устанавли­вающими автора картины или следы ее реставрации. Так, исследуя люминесценцию картины «Бурное море», припи­сываемой кисти И. К. Айвазовского, в 1928 г. обнаружи­ли рядом с его якобы подписью светящиеся линии подпи­си другого автора, не видимые при обычном освещении. То же и в археологии, где исследование подписей и ста­ринных рукописей в УФ-свете дает возможность читать на них стертые, попорченные места.

Прием люминесцентной метки весьма популярен в среде геологов и гидротехников. Для проектирования мор­ских портов, дамб и речных пристаней важно знать на­правление и интенсивность перемещения песка в водоеме. Данные об этом получают, используя песок, меченный люминофором. Меченый песок получают при перемешива­нии обычного песка с суспензией люминофора в водном растворе агар-агара. Затем смесь высушивают, что при­водит к закреплению люминесцирующей тонкой пленки на поверхности песчинок. Меченый песок опускают на дно водоема и ждут некоторое время, а затем отбирают пробы грунта. Отбор проб производят в разных местах водоема, так что по числу меченых песчинок легко оце­нить характер перемещения песчаных массивов.

Менее трудоемко применение водорастворимых люми­нофоров в гидрогеологии для измерения емкости различ­ных водоемов, определения скорости течений в реках, канализационных трубах и т. д. Люминофоры начали вы­ступать в этой роли намного раньше, чем радиоактивные изотопы, которые сейчас также применяют для подобных целей. Вот один из примеров. В 1960 г. в определенных местах Балтиморской бухты (США) в воду вылили раст­вор ярко люминесцирующего красителя — родамина В. На борту специального судна был сконструирован нехит­рый прибор (флуориметр), регистрирующий люминесцен­цию воды, взятой за бортом с нужной глубины. Таким образом, двигаясь по заданному маршруту, судно давало непрерывную информацию об изменении содержания люминофора в исследуемой воде. В результате была со­ставлена подробная картина циркуляции воды в Балти­морской бухте.

Трудно представить себе современную аналитическую химию без люминесцентного анализа. С его помощью можно определить около 50 элементов периодической си­стемы Д.И. Менделеева. Люминесцентный анализ приме­няют и тогда, когда интересующее химика-аналитика сое­динение не люминесцирует. Необходимо лишь подыскать такой реактив, который, взаимодействуя с исследуемым соединением, образует люминесцирующие продукты. Эта возможность была использована для надежного определе­ния озона в пробах стратосферы (общее количество озона в пробе было ниже 10-7 г). Широкое применение в аналитике нашли люминесцентные индикаторы, изменяющие при титровании в точке эквивалентности цвет или интенсивность свечения титруемого раствора.

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ПРИ КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

1. Продукты животного происхождения.

Но с каких продуктов начать? Существует известное латинское выражение , которое означает «с самого начала». Иногда употребляется и дословный перевод— «от яйца». Воспримем эту рекомендацию буквально, и для начала обратимся к люминесцентному контролю качества куриных яиц.

Еще в 30-х годах был разработан оригинальный метод санитарной оценки свежести яиц без вскрытия скорлупы. Дело в том, что люминесценция содержимого яйца, видимая через скорлупу, меняется с красной на голубую в за­висимости от сроков и способов его хранения. Особенно полезным оказался люминесцентный анализ при выяв­лении яиц, зараженных светящимися бактериями Pseudomonas flourescens (подробнее о люминесценции микроор­ганизмов будет сказано далее). Пигмент пиовердин, вырабатываемый размножающимися бактериями, люминесцирует настолько ярко, что яичная скорлупа - не прегра­да для наблюдения его свечения. Подробное исследование поведения этих занятных бактерии показало, что вначале они образуют колонии на внутренней стороне скорлупы, а через 1—8 дней проникают в белок, который также начинает люминесцировать. При люминесценции всего белка бактерии размножаются до гигантской цифры —10⁷ -10⁹ в одном грамме.

Но люминесцентный контроль качест­ва продуктов питания начался все-таки не с яиц, а с та­ких продуктов, как мясо, рыба, жиры и молоко. Именно наблюдением их собственного свечения под действием УФ-света и занимались в своих пионерских работах со­ветские специалисты — энтузиасты люминесцентного ме­тода в санитарии — Р.Я. Гасуль, И.М. Меньшиков и Г.Д. Лесков. Они обнаружили, что цвет и интенсивность собственной люминесценции изменяются при хранении и ухудшении качества пищевых продуктов. Несмотря на некоторое непостоянство результатов (на характер свече­ния сильно влияли случайные примеси и продукты жизне­деятельности микроорганизмов), первые работы показа­ли перспективность предложенного направления.

В наше время люминесцентный анализ широко исполь­зуют в санитарии не только для оценки качества продук­тов, но и для выявления таких примесей, как следы хи­мических консервантов, лекарственных веществ, анти­окислителей, вкусовых и ароматизирующих добавок, пестицидов, пищевых красителей.

Наибольшее число работ, где люминесцентным мето­дом изучалось соответствие пищевых продуктов требова­ниям санитарии, посвящено рыбе, мясу и изделиям из них. Специалисты обнаружили, что в ряде случаев люминесцентный метод позволяет обнаруживать порчу рыбы на ранних стадиях, когда она еще неуловима органолептическими методами. Вот основные из получен­ных результатов:

· свежая рыба почти не люминесцирует;

· на ранних стадиях порчи поверхность и мясо рыбы обладают голубым свечением;

· появление желтой и красной люминесценции говорит о значительной степе­ни разложения рыбы;

· после кулинарной обработки из­делия из рыбы сохраняют характер свечения сырого про­дукта.

Откуда же берется люминесценция у подпорченной рыбы? Большинство ученых связывают ее появление с развитием в рыбе способных к люминесценции микроор­ганизмов.

Биолюминесценция — явление довольно рас­пространенное в органическом мире. Всем знакомо с детства свечение светляков или гнилушек. Хотя биолю­минесценция впервые описана в 1742 г., указания на све­чение представителей животного мира можно встретить уже у Аристотеля (384—322 гг. до н. э.) и у Плиния (23—79 гг.). Помимо бактерий (Pseudomonas, Bact. Phosphoreus), биолюминесценция обнаружена у грибов (Armillaria mellea, pleurotus olearius и др.), некоторых выс­ших растений в состоянии роста, многих животных (ра­кообразные, жуки и т. д.). По своему происхождению биолюминесценция — типичная хемилюминесценция, чер­пающая энергию в реакциях окисления с участием кис­лорода.

А пока вернемся к люминесцентному анализу пище­вых продуктов.

Применение люминесценции для санитарной оценки качества мяса так же, как и в случае рыбы, ограничено непостоянством характера свечения. Как правило, мы­шечная ткань свежего парного мяса не люминесцирует, а соединительная ткань имеет светло-голубое свечение. По мере хранения и начинающейся порчи ранее нелюминесцирующие участки приобретают свечение, что связа­но с деятельностью бактерий и окислительно-фермента­тивными процессами. Объективным показателем непри­годности мяса к употреблению служит появление красной люминесценции, характерной для порфиринов – продуктов распада гемоглобина и других аналогичных веществ. Возникновение при хранении на поверхности мяса светящихся пятен с различной окраской может быть связано с присутствием микроорганизмов, плесеней и грибов.

Собственная люминесценция животных масел и жиров не дает однозначной информации о степени их свежести. Несмотря па это, люминесцентный анализ прекрасно зарекомендо­вал себя при обнаружении примесей и загрязнений в них. Еще в 1928 г. люминесцентным методом удалось отли­чить чистое коровье масло от масла с примесью 8% мар­гарина.

Наиболее часто встречающиеся в животных и рас­тительных маслах загрязнения — минеральные масла. Их обычно очень немного — до 1—2%, но это как раз тот случай, когда ложка дегтя способна испортить бочку меда. К счастью, минеральные масла легко обнаружи­ваются даже в малых концентрациях благодаря своему характерному свечению.

Немецкий исследователь Ф. Шенберг более 30 лет назад разработал интересный и довольно перспективный метод установления свежести жира. Он на удивление прост: проба жира обрабатывается очень разбавленным (~0,1%-ным) раствором люминесцентного красителя конго красного, и в зависимости от степени свежести наблюдаются изменения в характере свечения образца. Но, к сожалению, этот метод не получил еще должного признания у специалистов-практиков.

2. Продукты растительного происхождения.

Среди пищевых продуктов, санитарная пригодность которых определялась люмине­сцентным методом, наибольший эффект получен, пожа­луй, для растительных продуктов — овощей, фруктов, рас­тительных масел и т. д. Продемонстрируем возможности люминесцентного анализа па примере оценки пищевой пригодности картофеля.

В начале 50-х годов ленинградские исследователи В.П. Гиренко и М.И. Голланд предложили новый ори­гинальный метод обнаружении заболеваний картофеля. Ведь к чему сводится обычная оценка качества картофе­ля? Только к поверхностному осмотру, а следовательно, она зависит от индивидуального подхода агронома, экс­перта-товароведа и дает большие отклонения от истинно­го состояния качества поступающего продукта. Кроме того, даже при самом внимательном осмотре невозможно обнаружить картофель, пораженный заболеванием на на­чальной стадии, когда внешние признаки недоброкачест­венности еще не видны при обычном освещении.

Новый метод, разработанный учеными и основанный на осмотре картофеля под УФ-светом, лишен всех этих недостатков. Ученые начали с наблюдения люминес­ценции клубней здорового картофеля. Оказалось, что цвет свечения зависит от сорта картофеля. Так, разрез клубней сорта «Камераз» люминесцирует ярко-желтым цветом, сорта «Калев» — серо-желтым, сорта «Берлихенген» — серовато-коричневым и т. д. Всего было просмот­рено 70 сортов картофеля. Картина свечения срезов клуб­ней резко менялась, если картофель был подморожен или заражен фитофторой. Подмороженные клубни люминесцировали бледно-голубым цветом, а больные фитофторой имели ярко-голубое свечение.

Таким образом, люминесцентный метод позволяет бы­стро и своевременно производить экспертизу картофеля, дает возможность более правильно определять его качест­во и лежкостойкость.

Было обнаружено, что клубни, зараженные грибком Rhizoctonia, люминесцируют лишь в очагах пора­жения. Картофель сорта «берлихенген», полученный с растения, больного морщинистой мозаикой (вирусное за­болевание), имеет беловато-голубое свечение, распростра­няющееся от периферии к сердцевинной части среза клубня. Клубни картофеля всех сортов, проросшие в тем­ноте, люминесцируют так же, как и не проросшие, а кар­тофель, проросший па свету, имеет под оболочкой слой с оранжевой люминесценцией.

Но почему только картофель? Разве качество других-овощей не может быть оценено люминесцентным мето­дом? Как выяснилось, может.

По одному из первых наблюдений специалисты нашли, что изменение люминесценции огурцов, бобов, белой и красной капусты позволяет выявить начало гниения на такой ранней стадии, когда оно неуловимо другими мето­дами. Такое наблюдение было использовано при изготов­лении овощных консервов, причем с большой эффектив­ностью: брак консервов снизился, как минимум, в 2 раза.

Сложнее обстояло дело с обнаружением плодов огур­ца, лука и других овощей, пораженных вирусом мозаики. Здесь уже недостаточным оказалось наблюдение собствен­ного свечения срезов. Пришлось привлечь прием обработ­ки люминофорами с последующим рассматриванием об­разцов в люминесцентный микроскоп. Было испытано че­тыре люминесцентных красителя, а лучшие результаты достигнуты при использовании 0,1%-ного водного раство­ра акридинового оранжевого. После обработки срезов ово­щей этим красителем вирусные включения люминесцировали ярким зеленым цветом, а ядра клеток — зеленовато-синим.

Конечно, для практических целей, т. е. для примене­ния на овощных предприятиях, описанная методика слишком сложна. Но для сельскохозяйственной науки лю­минесцентное определение вирусных заболеваний пред­ставляет несомненный интерес.

Как ни эффективен люминесцентный метод для сани­тарной оценки качества овощей, все же большее распро­странение он получил для выявления недоброкачествен­ных фруктов, особенно мандаринов, апельсинов и лимо­нов. И виновато в этом жаркое южное солнце, под которым произрастают эти фрукты. Каким образом? Вспомним, что для наблюдения люминесценции нужен по­стоянный источник УФ-лучей. Обычно это ртутная лампа, снабженная специальным светофильтром для отсечения лучей видимой части спектра.

Если лучи южного солнца пропустить через фильтры, то выделенного УФ-излучения вполне достаточ­но для наблюдения люминесценции. По этому принципу почти 50 лет назад в Крыму (в Ялте) была оборудована первая лаборатория для люминесцентного анализа фрук­тов, в окна которой вставлены не прозрачные стекла, как в обычных домах, а светофильтры.

В.Н. Гиренко и М.И. Голланд предложили новый метод обнаружения недобро­качественного картофеля. Именно ими на Ленинградском фруктовом комбинате была создана специальная установ­ка, представляющая собой деревянную кабину, окрашен­ную изнутри в черный цвет. В верхней части кабины по­мещался источник УФ-света (ртутно-кварцевая лампа ПРК-2), а вдоль нее скользила тележка, па которой раз­мещались испытуемые фрукты. Это нехитрое сооружение позволяло легко и быстро проводить отсортировку забо­левших плодов и отбор здоровых фруктов для длительно­го хранения. Особенно ценно, что люминесцентный метод дает возможность выявить начальные стадии заболевания, когда они еще не видны при обычном свете.

Есть ли ощутимая разница в поведении здоровых и зараженных фруктов при облучении их УФ-светом? Да, есть: обычно мандарины люминесцируют темно-оранже­вым цветом, но стоит лишь появиться ничтожному коли­честву голубой плесени Penicillium italicum, как в центре поражения возникает темно-синее светящееся пятно с го­лубым ободом и широким желтым окаймлением. Подморо­женные мандарины имеют бледно-голубые светящиеся пятна на темно-оранжевом фоне.

Также ведут себя и апельсины. Для них гнилые места обнаруживаются по появлению светлых люминесцирующих пятен на темном фойе. Участки с коричневой пятни­стостью имеют яркое сине-фиолетовое свечение, а с чер­ной плесенью (Alternaria citri) — темно-оливковое све­чение.

Примерно то же самое получено и для лимонов.

Благодаря простоте и доступности новый метод сорти­ровки плодов быстро завоевал популярность не только на складах, но и на предприятиях по первичной обработке фруктов.

Из других пищевых продуктов, для которых возможна санитарная оценка люминесцентным методом, хотелось бы отметить муку и зерно. Различные сорта муки и зерна отличаются по своему свечению, что используется для установления их сортности и обнаружения посторонних примесей. Обычно мука люминесцирует синим цветом с различными оттенками. Колонии грибков и бактерий способны изме­нять цвет ее свечения. Спороносные палочки дают люми­несценцию красного цвета, протей — голубого, кишечная палочка — зеленого цвета. Люминесцентный анализ при­годен для выявления зерна, пораженного сельскохозяйст­венными вредителями, плесенью или обработанного инсектофунгицидами. Так, люминесценция синего цвета ха­рактерна для здорового, полноценного и зрелого зерна пшеницы. Зерна, поврежденные плесенью, вредителями или самовозгоранием, люминесцируют другим цветом и ярче здоровых. Неполноценные зерна, пострадавшие от сырости, имеют желтое свечение.

Можно было бы еще долго говорить о применении лю­минесцентного анализа для распознавания муки и семян, определения жизнеспособности семян и других подобных целей. Однако эти интересные и важные вопросы относят­ся скорее не к санитарии, а к сельскохозяйственной науке.

В заключение я хотела бы остановиться на самом современном ме­тоде санитарного контроля за качеством пищевых про­дуктов, основанном на иммунолюминесценции. Выделилось два основных направления в ис­пользовании метода люминесцирующих антител.

1. обнаружение болезнетворных микроорганизмов в пищевых продуктах. В качестве примера назовем выяв­ление иммунолюминесцентным методом бактерий типа сальмонелл в мясе животных и птицы, а также в мясных продуктах. Новый метод по чувствительности не превосходит стандартные бактериологические методы. 'Его преимущество в другом - в сокращении времени для проведения анализа по выявлению сальмонелл.

Это направление применения иммунолюминесцентного анализа, конечно, не ограничивается обнаружением сальмонелл. Не менее надежным он показал себя при ускоренном обнаружении дизентерийных бактерий в моло­ке и воде, а также для выявления золотистого стафило­кокка в сухом обезжиренном молоке.

2. Вторым направлением использования метода люмине­сцирующих антител в санитарии продуктов питания слу­жит выявление микробов—вредителей в технологии пи­щевой промышленности. Основные заслуги здесь принад­лежат австрийскому ученому Клаусхоферу, который возглавил работы по обнаружению посторонней нежелательной микрофлоры в ряде пищевых производств.

Преимущества контроля качества продуктов питания люминесцентным методом

1. Люминесцентный анализ обладает исключительной чувстви­тельностью. Он дает возможность оперировать с крайне малыми концентрациями до 10^-10 г люминофора на 1 г вещества и с еще меньшими (до 10^-12 ) количествами исследуемого соединения.

Чтобы яснее представить себе всю ничтожность этих величии, зададимся целью пометить люминесцентным ме­тодом каждого из 4,5 млрд. жителей пашей планеты. Оказывается, нам понадобится всего-навсего 0,45 г люми­нофора!

2. Люминесцентный анализ позволяет обнаруживать порчу продуктов питания (например, рыбы, картофеля) на ранних стадиях, когда она еще не уловима органолептическими методами.

3. Люминесцентный анализ позволяет отличить чистое вещество от загрязненного при малом количествен примесей (1-2%).

4. Люминесцентный анализ дает возможность оценивать качество яиц без вскрытия скорлупы.

5. Применимость люминесцентного анализа очень широка. Он может быть использован для определения практически любого элемента, многих органических, биологически активных и других веществ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В своей курсовой работе я постаралась раскрыть физический смысл люминесцентного анализа, его применение при контроле продуктов питания, а также преимущества этого метода.

Люминесцентный анализ имеет широкое применение при контроле качества продуктов как животного, так и растительного происхождения. Он очень удобен для определения степени свежести мяса, рыбы; качества молока, масла; обнаружения зараженных клубней картофеля; определения жизнеспособности семян и практически не заменим при контроле качества яиц.

Список использованной литературы

1.Барашков Н.И. Люминесцентный анализ на службе здоровья/ Н.И. Барашков. – М.: Наука, 1985. – 95с.

2.В.П. Васильев Аналитическая химия. В 2 кн. Кн. 2: Физико-химические методы анализа: учеб. для студ. вузов, обучающихся по химико-технол. спец./ В.П. Васильев. – М.: Дрофа, 2005. – 383 с.

3.Данкворт П.В. Люминесцентный анализ в фильтрованном ультрафиолетовом свете/ П.В. Данкворт. – М.: Мол гвардия, 1931. – 95с.