Метод ИК-спектроскопии при контроле качества молока и молочных продуктов

Молоко и молочные продукты – сложные многокомпонентные вещества, в которых составные элементы (жир, белок, углеводы) находятся в тесном взаимодействии, поэтому их анализ – долгий и трудоемкий процесс. Кроме того, в связи с заменой молочных составляющих на немолочные (например, при замене молочного жира на растительный) существует необходимость совершенствования метода исследования. Получение продукта высокого качества невозможно без применения современной методики анализа на всех этапах производства, начиная с контроля качества сырья и заканчивая исследованием готового продукта. При этом методы должны быть не только надежными и воспроизводимыми, но и экспрессными, то есть позволяющими производить более оперативный анализ. Одним из таких методов анализа молока и молочной продукции является инфракрасная спектроскопия.

Особенности метода ИК-спектроскопии

Метод инфракрасной спектроскопии применяется в молочной промышленности для определения химического состава (жира, белка, лактозы) и физико-химических свойств (плотность, точка замерзания и т.д.) вещества. Метод ИК-спектроскопии используется как для контроля поступающего сырья, так и для анализа готовой продукции.

Метод основан на том, что через вещество проходит ИК-излучение, которое иногда ослабевает настолько, что образуются полосы поглощения. Данные полосы представляют собой ИК-спектр. Анализатор сопоставляет ИК-спектры анализируемого вещества с ИК-спектрами, сохраненными в библиотеке прибора, и на основании этого определяет точный состав продукта.

Обычно ИК-спектроскопию применяют как дополнительный метод исследования после хроматографии. Однако ее можно применять как основной метод при анализе в полевых условиях или в том случае, если нужно провести исследование быстро. При этом метод ИК-спектроскопии остается одним из наиболее точных, так как ИК-спектр – одно из наиболее однозначных физических свойств, характеризующих вещество.

Преимущества метода

1. Более быстрый анализ. Метод ИК-спектроскопии позволяет проводить анализ за несколько секунд сразу по нескольким параметрам, что значительно ускоряет исследование, поэтому инфракрасная спектроскопия эффективна в случае, если необходимо проанализировать большое количество проб.
2. Практически полное отсутствие пробоподготовки. ИК-спектроскопия позволяет проводить прямой анализ продукта. Оператор только помещает образец в кювету и начинает анализ.
3. Отсутствие расходных материалов. Для проведения исследования методом ИК-спектроскопии не требуются реактивы.
4. Простота и безопасность анализа. От оператора не требуется специальной подготовки, так как анализ производится нажатием нескольких кнопок. Таким образом, при исследовании практически полностью исключается человеческий фактор. Так как при проведении исследования не используются реактивы, безопасность анализа обеспечена.
5. Легкое обновление калибровок. Если возникнет необходимость расширения или обновления калибровок, это можно сделать удаленно через производителя.
6. Возможность анализа продукта на любом этапе производства. ИК-спектрометры анализируют как сырье, так и готовую продукцию, поэтому их можно применять на любом этапе производства.

Недостатки метода

1. Высокая стоимость прибора. Стоимость ИК-спектрометра начинается от 1,5 миллиона рублей.
2. Метод не является гостированным. За рубежом метод получил широкое распространение. Хотя в России все больше и больше применяют ИК-спектроскопию для анализа продукции, метод не является гостированным.
3. Необходимость покупки дополнительных кювет. Если на какой-либо продукт не распространяются базовые калибровки, то необходимо покупать дополнительные кюветы.

Необходимое оборудование для анализа методом ИК-спектроскопии

Для анализа методом ИК-спектроскопии применяют ИК-спектрометры, которые разделяются на:

– дисперсионные (роль монохроматора выполняет призма или дисперсионная решетка);

– спектрометры с Фурье-преобразователем (главные элементы – светоделительное, неподвижное и подвижное зеркала. Светоделительное зеркало делит пучок на две части, каждая из которых отражается от неподвижного и подвижного зеркал, затем пучки снова попадают на светоделительное зеркало, где объединяются и направляются на фотоприемник).

В настоящее время на рынке представлено несколько спектрометров от различных производителей: Bentley, Bruins Instruments, Delta Instruments, Foss, Lactotronic, Zeutec. Оборудование подбирается под конкретные задачи пользователя в соответствии с бюджетом.