CC BY
31
1,1999
ыстро-
'венно
шибка
ияние
ля.
ющей чшен-ieHHO-и точ-IX ма-
янного :ескими |ыбина, 416 с. ивод / I С.Ю. 1.09.87;
привод
ь С.в.
86 /07;
ойство
упруго
йентом
ггеров,
Заявл.
шивод I, С.В. 7;
1ривод
посто-, А.Г.
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1, 1999 69
664.6/7
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАРТОФЕЛЬНОЙ БОЛЕЗНИ ХЛЕБА ПО ИЗМЕНЕНИЮ ЕГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
П.И. КУДИНОВ, Т.В. ПЕРШАКОВА, Ю.Ф. ЯКУБА
Кубанский государственный технологический университет Краснодарский научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства '
Картофельная болезнь хлеба вызывается бактериями группы Вас. МезеМгепсия и Вас. 8иЫШз, способными за короткое время (20-30 ч) превратить хлеб в липкую, дурно пахнущую массу, непригодную для употребления [1, 2]. Развитие этой болезни ведет к значительным убыткам, нарушает ритмичность работы хлебозаводов и торговой сети. Чтобы избежать поражения хлеба картофельной болезнью, необходимо своевременно выявлять начальные стадии этого заболевания. Способы определения зараженности хлеба картофельной болезнью можно разделить на три группы:
бактериологические, основанные на подсчете количества бактерий;
технологические, основанные на проведении пробных лабораторных выпечек и оценке качества хлеба;
биохимические, учитывающие биохимические и коллоидные изменения в мучной болтушке или хлебе, возникающие в результате жизнедеятельности бактерий — возбудителей болезни хлеба [3, 4].
Недостатком известных методов определения картофельной болезни хлеба является их трудоемкость, длительность, а в ряде случаев и субъективность оценки степени поражения хлеба [5]. В связи с этим актуален поиск новых, инструментальных методов определения зараженности хлеба картофельной болезнью, особенно на ранних стадиях ее развития. Нами предложены два таких метода ■— хромато-масс-спектрометрический и высокоэффективный капиллярный электрофорез.
Одним из признаков картофельной болезни является изменение в хлебе количества органических кислот. Примененный нами метод хромато-массспектрометрии позволил провести сравнение массовых долей органических кислот, изменяющееся в процессе развития картофельной болезни [6, 7]. С этой целью водные экстракты, полученные из здорового и зараженного хлеба, хранившегося 3 дня после выпечки, были пропущены через ионообменные колонки для извлечения органических кислот, способных растворяться в воде. Затем 5 мм экстракта пропускали через анионообменную колонку в ОН-форме для выделения всех кислот образца, промывали 100 см3 дистиллированной воды. Эллюат сливали. Кислоты из анионообменной колонки извлекали 0,1 н. раствором ИаОН и промывали колонку 100 см3 дистиллированной воды. После этого весь эллюат пропускали через катионообменную колонку в Н+-форме, например КУ-2-8, предварительно регенерированную 1 н. раствором соляной кислоты и промытую водой до нейтральной реакции. В эллюате после катионообменной колонки содержатся летучие и нелетучие органические кислоты. Колонку промывали дистиллированной водой для полноты смыва кислот (общий объем смыва должен составить 150 см3), затем выпаривали, получая сухой остаток нелетучих органических кислот. Последний растворяли в подвижной фазе для жидкостного хроматографа и хроматографировали.
Для этого вытяжку нелетучих органических кислот, подготовленную с помощью ионообменных колонок, подвергали этерификации этиловым спиртом в следующих условиях: сухие кислоты растворяли в 5 мл 96%-го этилового спирта, добав-
извз
Рис. 2
ляли 0,2 см3 концентрированной серной кислоты, помещали на 40 мин в водяную баню. В этих условиях шло образование этиловых эфиров кислот. Затем добавляли 4 мл дистиллированной воды, 2 мл гексана, перемешивали и отбирали верхний слой гексана, помещали в стеклянную пробирку и этот образец изучали на хромато-масс-спект-рометре. Сравнивая хромато-масс-спектрограммы здорового и зараженного хлеба (рис. 1 и 2) на 2-й день после выпечки и учитывая данные идентификации органических кислот, можно сделать вывод, что качественный состав последних в процессе развития картофельной болезни практически не меняется. В обоих образцах идентифицированы в виде этиловых эфиров органические кислоты: яблочная, янтарная, фумаровая, левулиновая, пента-новая, малоновая, молочная, щавелевая; остальные — в следовых концентрациях.
Количественный состав кислот в процессе развития картофельной болезни меняется (таблица).
Таблица
Кислота Единицы прибора % от контроля
Контроль Вытяжка зараженного хлеба
Яблочная 23000 36000 156
Янтарная 100000 172000 172
Фумаровая 52000 56000 108
Левулиновая 10000 16000 160
Пентановая 16800 26000 155
Малоновая 13000 32000 246
Молочная 33000 36000 109
Щавелевая 3000 5000 166
Результаты показывают, что основным компонентом вытяжки органических кислот является янтарная кислота и поэтому общую кислотность при титровании вытяжки щелочью более обоснованно пересчитывать на нее. В то же время в хлебе, пораженном картофельной болезнью, увеличивается количество всех органических кислот, причем
в наибольшей степени возрастает количество малоновой кислоты — в 2,46 раза. Меньше всего увеличивается количество фумаровой — в 1,09 и молочной — в 1,08 раза кислот.
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что в процессе развития картофельной болезни в наибольшей степени возрастает содержание малоновой и янтарной кислот.
Помимо изменения количества органических кислот, в зараженном хлебе происходят и другие химические изменения, зафиксировать которые можно посредством метода капиллярного электрофореза.
Высокоэффективный капиллярный электрофорез ВЭКЭ — это универсальный метод количественного анализа ионов и нейтральных молекул, основанный на их разделении в кварцевом капилляре, диаметром менее 100 мкм при наложении электрического поля до 30 кВ. Сочетание электрофореза и электроосмоса заставляет все компоненты исследуемой смеси веществ двигаться, как при хроматографии, в одном направлении к концу капилляра, где расположен высокочувствительный детектор. По сравнению с высокоэффективной жидкостной хроматографией ВЭЖХ метод капиллярного электрофореза отличается значительно большей скоростью разделения и высокой чувствительностью, экономичностью в эксплуатации, простотой аппаратурного оформления. Наиболее актуально применение метода ВЭКЭ для анализа биополимеров, таких как ДНК, белки, пептиды, поскольку в отличие от ВЭЖХ этот метод не сопровождается необходимой сорбцией и деградацией исследуемых соединений.
В связи с этим нами изучена возможность применения метода ВЭКЭ для определения изменений химического состава хлеба в процессе развития картофельной болезни.
Для исследования использовали прибор ’’Капель-103”, который позволяет зарегистрировать вещества, обладающие электропроводностью и одновременно способные поглощать свет. На первом этапе исследования проводили модифицирование капилляра, промывая его в течение 10 мин 0,5 н. соляной кислотой, затем 10 мин дистиллированной водой, после чего также 10 мин 0,5 н. раствором №ОН и опять дистиллированной водой. После этого в капилляр в течение 10 мин подавали
И
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, №1,1999
71
буферный раствор, который готовили следующим образом: 75 мг борной кислоты растворяли в 25 мл дистиллированной воды, добавляли 0,2 мл 1 н. гидроокиси натрия до pH 8,2. Напряжение в ходе анализа устанавливали 12 В. Сила тока была 12 мА, длина волны детектора 254 нм. Время анализа 15 мин. Ввод пробы вели перепадом давления в течение 15 с. Для анализа методом капиллярного электрофореза пробы готовили следующим образом: контрольные и исследуемые спиртовые экстракты отбирали по 0,2 мл пипеткой в микропробирки, добавляли 0,2 мл исходного буфера, предварительно разбавленного дистиллированной водой 1:10, и центрифугировали в течение 4 мин при 6000 об/мин. На первом этапе анализировали неподготовленные образцы водных вытяжек. В
процессе анализа записывали ряд пиков в контроле и образце, пораженном картофельной болезнью. Установлено, что между ними существует разница, но не слишком выразительная. Применение пробоподготовки по указанному способу с целью выделения кислот из водной вытяжки хлеба дало значительно лучший результат. При записи;1 как водных, так и водно-спиртовых вытяжек с последующим ионообменом была хорошо видна разница между больным (кривая /) и здоровым (кривая 2) хлебом (рис. 3, 4 — 2-й и 3-й день после выпечки соответственно). Применение соляной кислоты в качестве разбавителя проб также сыграло положительную роль и позволило улучшить разделение компонентов пробы.
Как следует из рис. 3, на хроматограмме здорового хлеба присутствует всего один пик. Методом хромато-масс-спектрометрии было установлено, что это фумаровая кислота. У больного хлеба кроме этого пика наблюдаются еще три, появляющиеся с 1-го дня развития болезни. Эти же пики остаются на 2-й и 3-й день болезни. Таким образом, анализируя при помощи метода капиллярного электрофореза водные или водно-спиртовые вытяжки из хлеба после ионообмена, можно с высокой точностью диагностировать наличие картофельной болезни на самых ранних стадиях ее развития. Анализируя время появления и высоту пиков, характерных для вытяжек из зараженного хлеба, можно полагать, что они указывают на присутствие в хлебе слизевой кислоты.
Экономичность и быстрота предлагаемого метода делают его более предпочтительным по сравнению с традиционным способом определения зараженности хлеба картофельной болезнью.
ЛИТЕРАТУРА '
1. Молекулярная биология бактерий / / Науч. тр. Куб. гос. мед. ин-та. Т. 57. — Краснодар, 1978. — 190 с.
2. Мирзоева В.А. Бактерии группы сенной и картофельной палочек. — М.: Изд-во АН СССР, 1959. — 176 с.
3. Богатырева Т.Г., Поландова Р.Д. Совершенствование методов диагностики картофельной болезни хлеба / / ЦНИИТЭИхлебопродуктов. —1990. — № 17. — С. 22.
4. Технохимический контроль хлебопекарного производства / К.Н. Чижова. Т.Н. Шваркина и др. — М.: Пищевая пром-сть, 1975. — 459 с.
5. Бруштейн А.И. Методы исследования пищевых продуктов. — Киев: Гос. мед. изд-во УССР, 1963. — 642 с.
6. Айвазов Б.В. Практическое руководство по хроматографии. — М.: Высш. школа, 1968. — 372 с.
7. Набнванец Б.И., Мазуренко З.А. Хроматографический анализ. — Киев: Вища школа, 1979. — 263 с.
Кафедра биохимии и технической микробиологии
Поступила 08.12.98
621.928.3.001.2
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА И КОНСТРУКЦИЙ ФИЛЬТРУЮЩИХ ЛОПАСТНЫХ ЦЕНТРИФУГ
классу центрифуг непрерывного действия с инерционной центробежной выгрузкой осадка. В них функционально сочетаются особенности двух различных машин: транспортирующей и разделяющей. При этом движущей силой для транспортирования осадка по рабочей поверхности ротора
С.В. ДАНИЛИН, В.И. РЯБЧЕНКО, М.И. ИЛЬИН
Кубанский государственный технологический университет Санкт-Петербургский институт машиностроения
Фильтрующие лопастные центрифуги ФЛЦ, как и центрифуги с коническим ротором, относятся к
