Люминесцентные методы контроля состава молока Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ртока и }

г! зейоге

и 335—

!

«икровол-Гез. докл. еские ме-13яйствен-

I режимов гном поле йектоиче-— С* 147.

I

\

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ СОСТАВА МОЛОКА

Ю.И. ПОСУДИН

Украинская сельскохозяйственная академия

В основе люминесцентных методов исследования и контроля содержащихся в молоке компонентов лежит возбуждение и регистрация первичной флуоресценции этих компонентов с последующей привязкой регистрируемой интенсивности флуоресценции к количественному содержанию контролируемого компонента в молоке.

Целью этой работы является исследование спектральных характеристик как основных флуоресцирующих компонентов молока (жиров и белков), так и самого молока; анализ зависимости спектральных характеристик этих объектов от действия различных факторов; разработка на основе полученных данных конструкции прибора, реализующего люминесцентный метод и предназначенного для определения содержания жира и белка в молоке.

Исследование флуоресцентных характеристик молока и его компонентов проводили на спектрофотометре СДЛ-2 при комнатной температуре в диапазоне длин волн 280—700 нм. В качестве источника возбуждения применяли лампу ДКеШ-150. Фотоприемником служил фотоэлектронный умножитель ФЭУ-100. Абсолютные погрешности измерений составляли; при определении положения максимума ли,ний ± 2 нм; при оценке полуширины линий ± 5 нм. Относительная погрешность при измерении интенсивности флуоресценции не превышала ±2%.

Из основных ароматических аминокислот, обладающих флуоресцирующими свойствами, можно выделить триптофан, тирозин и фенилаланин. Флуоресцентные свойства ароматических аминокислот характеризуются максимумами излучения при следующих длинах волн (в скобках—длины волн возбуждения флуоресценции): у триптофана

— 353-354 нм (270-290 нм) [1, 2]; у тирозина — 303-304 нм (275 нм); у фенилаланина — 275, 282, 289 нм (260 нм) [4]. Собственная флуоресценция белков, состоящих из ароматических аминокислот, определяется как флуоресцентными свойствами аминокислот, так и процессом образования водородных связей —; ОН-группы тирозина и ЫН-груп-пы триптофана с окружающими кислотными группами [3]. Полученные нами спектры возбуждения (при регистрации излучения на длине волны 350

637.128:543.4

нм) и излучения флуоресценции (при длинах волн возбуждения 290, 295, 300 и 305 нм) казеина свидетельствуют о характерном тушении флуоресценции тирозина и сдвиге максимума флуоресценции триптофана в коротковолновую область (332-334 нм). Кроме того, следует учесть, что на интенсивность и положение полос излучения флуоресценции входящих в состав белков аминокислот могут влиять температура, pH среды, состав растворителя {1, 2].

Из полиненасыщенных жирных кислот, входящих в состав молочного жира, основными являются линолевая (с двумя непредельными связями), линоленовая (с тремя двойными связями) и ара-хидоновая (с четырьмя двойными связями). Флуоресцентные свойства жирных кислот при комнатной температуре характеризуются максимумом излучения флуоресценции при 400 нм; спектр возбуждения флуоресценции неокисленных полиненасыщенных кислот имеет максимумы при 310, 325, 355 и 370 нм (у линоленовой и арахидоновой кислот наблюдается дополнительный максимум при 275 нм, у линолевой кислоты — при 340 нм) [4]. В качестве модельного объекта исследований был использован линетол — раствор смеси упомянутых выше полиненасыщенных кислот. Спектр возбуждения линетола характеризуется максимумом при 362 нм с полушириной полосы около 30 нм; в спектре излучения флуоресценции линетола можно наблюдать максимум при 424 нм. На положение спектров излучения флуоресценции жирных кислот влияют температура, процессы окисления (в наших экспериментах интенсивность флуоресценции уменьшалась на 7% за 10 мин). Определенный вклад в формирование спектра излучения флуоресценции молока вносят и входящие в его состав витамины; максимумы полос излучения (возбуждения) находятся при следующих длинах волн: витамин А — 510 нм (327 нм) [5}; витамин Е — 347 нм (295 нм) [5]; витамин С

— 460 нм (369 нм) [2]; тиохром (продукт окисления витамина В1) — 450 нм [5]; витамин В2 — 520 нм (470 нм) [6]; витамин Вб — 400 нм [2]; фолиевая кислота — 450 нм (345 нм) [5]. Такой сложный состав флуорофоров, входящих в состав молока, естественно, затрудняет процесс определения содержания в нем отдельных компонентов. Но с другой стороны, различие спектральных свойств компонентов может быть использовано для спект-

Ьлуорес-;Я флуО-ждении I макси-вряд ли ывается \ может одержа-

где

1 фл и \ф — интенсивность флуоресценции заполненной и пустой кюветы соответственно;

К — коэффициент пропорциональности.

Результаты исследования зависимости флуоресценции от степени разбавления молока свидетельствуют о линейной зависимости регистрируемой интенсивности от концентрации для разбавленных растворов молока.

Автор благодарит Н.Г. Голубеву, Н.М. Кролевца и Е.М. Галушко за помощь в проведении исследований и разработке флуориметра.

ВЫВОД

Приборы, реализующие люминесцентный метод определения состава молока, характеризуются высокой точностью, невозмущающим исследуемый образец действием, не требуют использования

химреактивов и могут быть использованы в производственных условиях.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бурштейн Э.А. Люминесценция белковых хромофоров (модельные исследования) / / Биофизика / Под ред. Ю.А. Владимирова. — М.: 1976. — 6. — 213 с.

2. Квасников В.В,, Тимошкин Е.И. Люминесценция пищевых продуктов. — М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1983. — 264 с.

3. Владимиров 10.А., Ли Ч и н ь - Г о . Спектры

люминесценции белков и ароматических аминокислот // Биофизика.— 1962. — 12. — Вып. 3. — С. 270—280.

4. Тимошкин Е.И., Т и т к о в а А.В. Спектры люминесценции и спектры возбуждения люминесценции полиненасыщенных жирных кислот / Изв. вузов. Пищ. технология. — М.. 1983. — 9 с. —Деп. в ВИНИТИ. — № 2906-83 Деп.

5. Ю д е н ф р е и д С. Флюоресцентный анализ в биологии и медицине: Пер. с англ. / Под ред. М.Н. Мейселя, Я.М, Варшавского. — М.: Мир, 1965. — 484 с.

6; L е п с i F. Photochemistry of flavins // Biophysics of Photoreceptors and Phoiobehaviour of Microorganisms: Lito Ffilici-Pisa. 1975. — P. 164 — 183.

Кафедра физики

Поступила 17.04.92

азрабо-ого для иолоке. 3. В

I

Довали излу-ражаю-ету 5 с я опре-3 (281 рацию 30“ к

1Я иск-1ссеян-озбуж-)уют с линзу

¡ЗС-22

пита-

цедура

компо-