Реферат: Люминисцентный анализ при определении качества продуктов питания

· 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.