СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КАРРАГИНАНА В МОЛОКЕ И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТАХ
METHOD OF DETERMINING CARRAGEENAN CONTENT IN MILK AND MILK PRODUCTS

Изобретение относится к контролю качества сырья и продуктов в пищевой промышленности и может быть использовано в ветеринарно-санитарной экспертизе и товароведении молока и молочных продуктов.
Известен способ определения содержания каррагинана в красных водорослях каррагинофитах, включающий экстракцию каррагинана водой при температуре 90-95°C в течение 2,5-3 ч, очистку полученного экстракта, осаждение каррагинана спиртом, высушивание, измельчение, взвешивание, расчет содержания каррагинана [Подкорытова А.В., Кадникова И.А. Качество, безопасность и методы анализа продуктов из гидробионтов. Вып. 3. Руководство по современным методам исследования морских водорослей, трав и продуктов их переработки. - М.: Изд-во ВНИРО, 2009. 108 с.].
Недостатками известного способа являются его избирательность, низкая точность.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ определения содержания каррагинана методом газовой хроматографии в молоке и молочных продуктах, включающий отбор проб, добавление к пробе продукта смеси ацетонитрил-дихлорметана в соотношении 1:1 (по объему), перемешивание и центрифугирование при 5000 об/мин в течение 30 мин. После разделения смеси верхнюю жировую фракцию декантируют. Если содержание крахмала в продукте превышает 0,5%, проводят его ферментативное разложение. Затем добавляют сульфосалициловую кислоту и фильтруют через мембранный фильтр, добавляют этиловый спирт, оставляют на 2 ч. Растворители отгоняют на ротационном испарителе при температуре водяной бани (40±2)°C. Далее проводят гидролиз осадка. К сухому остатку добавляют раствор соляной кислоты в метаноле в соотношении 1:1 (по объему), выдерживают в течение 4 ч при температуре (100±2)°C. Растворители отгоняют на ротационном испарителе при температуре водяной бани (100±2)°C. Сухой остаток растворяют в пиридине, добавляют гексаметилдисилазан и триметилхлорсилан. Выдерживают в течение 10 мин при комнатной температуре. Если анализируемая проба плохо растворяется, нагревают до температуры (80±2)°C и выдерживают на водяной бане в течение 2-3 мин. Далее проводят упаривание пиридина из реакционной смеси. Используют ротационный испаритель при температуре водяной бани (40±2)°C и остаточном давлении 0,5-1 кПа в течение 10 мин. Остаток растворяют в этой же колбе в гексане. С помощью вакуумного насоса проводят дегазацию растворенного в пробе воздуха или с применением ультразвукового дезинтегратора обрабатывают его ультразвуком в течение 30 сек при комнатной температуре. По возможности избегают вспенивания и выплескивания. Проводят подготовку хроматографа, градуировку хроматографа, проведение измерений [ГОСТ 131503-2012. Молоко и молочная продукция. Определение содержания стабилизаторов методом газовой хроматографии.- М.: Стандартинформ, 2014. - С. 2-4].
Недостатками данного способа являются высокая трудоемкость, низкая точность, длительность проведения, высокая себестоимость.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в снижении трудоемкости, повышении точности, сокращении длительности проведения анализа, снижении себестоимости.
Технический результат достигается тем, что способ определения содержания каррагинана в молоке и молочных продуктах, включающий отбор проб, добавление 0,01% раствора фермента амилазы, ферментирование при температуре 48±2°C в течение 5 мин, добавление 50% раствора трихлоруксусной кислоты, центрифугирование, добавление этилового спирта в надосадочную безбелковую фракцию, выдержку полученной суспензии в течение 1 ч при температуре от минус 18°C до минус 15°C, повторное центрифугирование, растворение осадка каррагинана в бидистиллированной воде с температурой 100±2°C, добавление концентрированной серной кислоты, нагревание раствора при температуре водяной бани 100±2°C, охлаждение до комнатной температуры, измерение оптической плотности раствора на фотоэлектроколориметре, определение содержание каррагинана по градуировочному графику.
Добавление 0,01% раствора фермента амилазы, ферментирование пробы продукта при температуре 48±2°C в течение 5 мин обеспечивает гидролиз гликогена и крахмала до ахродекстринов, не осаждающихся в дальнейшем холодным этанолом, т.е. повышает точность способа.
Добавление 50% раствора трихлоруксусной кислоты способствует полному осаждению белков, в том числе гликопротеинов, содержащих гликозамингликаны, которые способны реагировать с серной кислотой с образованием окрашенных соединений, это обеспечивает повышение точности последующего калориметрического измерения, т.е. повышает точность способа.
Центрифугирование способствует быстрому и полному разделению белкового осадка и надосадочной, безбелковой фракции, повторное центрифугирование способствует быстрому и полному разделению полученного осадка каррагинана и надосадочной жидкости, т.е. снижает трудоемкость и сокращает длительность проведения анализа.
Добавление этилового спирта в надосадочную безбелковую фракцию и выдержка полученной суспензии в течение 1 ч при температуре от минус 18°C до минус 15°C способствуют быстрому удалению из молекул каррагинана водной оболочки, слипанию молекул каррагинана в крупные частицы, концентрированию и выпадению в осадок каррагинана, что снижает трудоемкость и сокращает длительность проведения анализа.
Растворение осадка каррагинана в бидистиллированной воде с температурой 100±2°C обеспечивает полное растворение каррагинана, что повышает точность способа.
Добавление именно концентрированной серной кислоты к раствору каррагинана, нагревание при температуре водяной бани 100±2°C, охлаждение до комнатной температуры обеспечивает получение окрашенного раствора, позволяет провести измерение оптической плотности раствора на фотоэлектрокалориметре и определить содержание каррагинана в молоке и молочных продуктах по заранее определенному соотношению значения оптической плотности раствора и количества мг каррагинана в растворе, что снижает себестоимость анализа.
Определение содержание каррагинана по градуировочному графику сокращает длительность проведения анализа.
Способ определения содержания каррагинана в молоке и молочных продуктах осуществляют следующим образом. Отбирают пробу молочного продукта, помещают в центрифужную пробирку, добавляют 0,01% раствор фермента амилазы, ферментируют, например, в термостате, при температуре 48±2°, в течение 5 мин. Затем в ферментированную смесь добавляют 50% раствор трихлоруксусной кислоты, перемешивают, выдерживают 10 мин. Проводят центрифугирование при 3000 об/мин течение 10 мин. Полученную надосадочную безбелковую фракцию отделяют в другую центрифужную пробирку. Добавляют в надосадочную безбелковую фракцию этиловый спирт, полученную суспензию выдерживают 1 ч при температуре, от минус 18°C до минус 15°C, например в морозильной камере холодильника. Проводят повторное центрифугирование при 3000 об/мин в течение 3 мин. Удаляют надосадочную жидкость. Полученный осадок каррагинана растворяют в бидистиллированной воде с температурой 100°C. Добавляют концентрированную серную кислоту степени чистоты «хч», нагревают при температуре водяной бани 100±2°C при периодическом перемешивании в течение 6,5 мин. Полученный окрашенный раствор охлаждают до комнатной температуры.
Предварительно проводят построение градуировочного графика. Для построения градуировочного графика готовят ряд растворов каррагинана с известными концентрациями, охватывающими область диапозона работы фотоэлектроколориметра. Измеряют оптическую плотность растворов с известными концентрациями каррагинана и строят градуировочный график, откладывая по горизонтальной оси значения оптической плотности, а по вертикальной - количество мг каррагинана.
Окрашенный раствор наливают в кювету фотоэлектроколориметра. Измеряют оптическую плотность окрашенного раствора (используют кювету и светофильтр при помощи которых построен градуировочный график). По измеренной оптической плотности и градуировочному графику определяют количество каррагинанав массе пробы исследуемого продукта.
Для определения содержания каррагинана в молоке и молочных продуктах вес отбираемой пробы составляет 2 г, что определяется техническими характеристиками используемого оборудования и приборов.
Пример 1. Берут 2 г йогурта, помещают в центрифужную пробирку, добавляют 0,5 мл 0,01% раствор фермента амилазы, смесь выдерживают в термостате при температуре 48±2° в течение 5 мин. Затем в ферментированную смесь добавляют 0,5 мл 50% раствора трихлоруксусной кислоты, перемешивают, выдерживают 10 мин. Проводят центрифугирование при 3000 об/мин в течение 10 мин. Полученную надосадочную безбелковую фракцию отделяют в другую центрифужную пробирку. Добавляют в надосадочную безбелковую фракцию 7 мл этилового спирта. Полученную суспензию выдерживают 1 ч при температуре от минус 18°C до минус 15°C, например в морозильной камере холодильника. Проводят повторное центрифугирование при 3000 об/мин в течение 3 мин. Удаляют надосадочную жидкость. Полученный осадок каррагинана растворяют в 1 мл бидистиллированной воды с температурой 100°C. Вносят 4 мл концентрированной серной кислоты степени чистоты «хч», нагревают при температуре водяной бани 100±2°C при периодическом перемешивании в течение 6,5 мин. Полученный окрашенный раствор охлаждают до комнатной температуры
Заранее строят градуировочный график. Для построения градуировочного графика готовят растворы, содержащие в 1 мл - 0,1, 0,5, 1 и 1,5 мг каррагинана. К 1 мл каждого из растворов добавляют по 4 мл концентрированной серной кислоты, нагревают при периодическом перемешивании в течение 6,5 минут, охлаждают и измеряют их оптическую плотность, при длине волны 540 нм в кювете с длиной оптического луча 1 см. Строят градуировочный график: на линии абсцисс откладывают значения оптической плотности, а на линии ординат - содержание мг каррагинана.
Проводят измерения. Измеряют оптическую плотность окрашенного раствора, при этом используют кювету и светофильтр при помощи которых построен градуировочный график. По измеренному значению, равному 0,2 единицы оптической плотности и градуировочному графику определяют количество каррагинана в исследуемой пробе йогурта, равное - 0,5 мг. Рассчитывают содержание каррагинана в 100 г йогурта: 0,5×50=25 мг.
Пример 2. Берут 2 г молочного коктейля, помещают в центрифужную пробирку. Далее все операции до проведения измерений на фотоэлектроколориметре проводят в соответствии с примером 1.
Проводят измерения. Окрашенный раствор в количестве 5 мл наливают в кювету фотоэлектроколориметра. Измеряют оптическую плотность окрашенного раствора, при этом используют кювету и светофильтр, при помощи которых построен градуировочный график. По измеренному значению, равному 0,4 единицы оптической плотности, и градуировочному графику определяют количество каррагинана в исследуемой пробе молочного коктейля, равное - 0,8 мг. Рассчитывают содержание каррагинана в 100 г молочного коктейля: 0,8×50=40 мг.
Пример 3. Берут 2 г мороженого, помещают в центрифужную пробирку. Далее все операции до проведения измерений на фотоэлектроколориметре проводят в соответствии с примером 1.
Продукты, содержащие более 75 мг % каррагинана, дают интенсивное розовое окрашивание (оптическая плотность окрашенного раствора выше 0,7 единиц). Полученный окрашенный раствор перед калориметрированием разбавляют бидистиллированной водой в два или более количество раз, чтобы оптическая плотность составляла 0,2-0,4 единицы). К 5 мл охлажденного окрашенного раствора добавляют 20 мл бидистиллированной воды, т.е разбавляют раствор в 5 раз.
Проводят измерения. Разбавленный окрашенный раствор в количестве 5 мл наливают в кювету фотоэлектроколориметра. Измеряют оптическую плотность окрашенного раствора, при этом используют кювету и светофильтр, при помощи которых построен градуировочный график. По измеренному значению, равному 0,4 единицы оптической плотности, и градуировочному графику определяют количество каррагинана в исследуемой пробе мороженого, равное - 0,8 мг. Рассчитывают содержание каррагинана в 100 г мороженого: 0,8×50×5=200 мг.
Предлагаемый способ определения содержания каррагинана в молоке и молочных продуктах позволяет с высокой точностью определить содержание каррагинана за счет использования 0,01% раствора фермента амилазы, ферментирования при температуре 48±2°C в течение 5 мин способствующего гидролизу гликогена и крахмала до ахродекстринов, не осаждающихся в дальнейшем холодным этиловым спиртом; добавления 50% раствора трихлоруксусной кислоты, способствующей полному осаждению белков, растворению осадка каррагинана в бидистиллированной воде с температурой 100±2°C, обеспечивающей полное растворение каррагинана.
Предлагаемый способ определения содержания каррагинана в молоке и молочных продуктах обеспечивает снижение трудоемкости и сокращение длительности проведения анализа за счет выдержки суспензии, полученной после добавления этилового спирта в надосадочную, безбелковую фракцию, в течение 1 ч при температуре от минус 18°C до минус 15°C, способствующей быстрому концентрированию и выпадению в осадок каррагинана, проведению двух центрифугирований.
Предлагаемый способ определения содержания каррагинана в молоке и молочных продуктах обеспечивает снижение себестоимости анализа, за счет использования концентрированной серной кислоты, обеспечивающей прохождение цветной реакции с каррагинаном и позволяющей определить содержание каррагинана на фотоэлектрокалориметре, тем самым исключая применение дорогостоящего оборудования и реактивов для хроматографического анализа.
Предложенный способ определения содержания каррагинана в молоке и молочных продуктах апробирован в лабораторных условиях на кафедре «Ветеринарно-санитарная экспертиза продуктов животноводства и гигиены сельскохозяйственных животных» факультета ветеринарной медицины ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина.
Заявляемый способ определения позволяет проводить контроль содержания каррагинана в молоке и молочных продуктах без применения дорогостоящего оборудования и реактивов обязательных для хроматографического анализа, что в 2 раза снижает трудоемкость и сокращает длительность проведения анализа.
Заявляемый способ определения содержания каррагинана в молоке и молочных продуктах может быть использован в лабораториях по контролю качества молока и молочных продуктов.