Описание проекта
Молочная промышленность — отрасль пищевой промышленности, объединяющая предприятия по выработке из молока различных молочных продуктов (сливочного масла, цельномолочной продукции, молочных консервов, сухого молока, сыра, брынзы, мороженого, казеина, детских молочных смесей и др.). Для производства качественных молочных продуктов недостаточно выдержать все необходимые режимы технологических операций, но и требуется правильное и своевременное соблюдение условий хранения и транспортирования. Неконтролируемые температурные колебания, воздействие кислорода и света на этапах производства или при хранении могут способствовать окислению содержащихся в молоке липидов: свободных жирных кислот, жиров и фосфолипидов.
Окисление липидов – это реакция содержащихся в молочном жире свободных жирных кислот с молекулярным кислородом, протекающая в две стадии. Продуктами первичной реакции являются свободные радикалы, которые вступает в реакцию с молекулярным кислородом, образуя пероксидный радикал. Пероксидный радикал, реагируя с новой молекулой окисляемого вещества, дает гидроперекись (гидропероксид) и новый свободный радикал. Молекулы гидропероксидов, являясь неустойчивыми и высокоактивными соединениями, распадаются с образованием новых свободных радикалов. Эти радикалы способствуют зарождению новых цепей окисления, вызывая тем самым самоускорение процесса окисления жира. После накопления первичных продуктов в жире начинают протекать реакции, в результате которых образуются вторичные продукты окисления, часто обладающие неприятным вкусом и запахом. Окисление липидов является основной причиной ухудшения качества, снижения срока годности, изменения структуры и цвета, а также снижения пищевой ценности молочных продуктов. Регулярное потребление в пищу таких продуктов, особенно в рационе детского питания, может иметь множество неблагоприятных последствий для здоровья человека, таких как развитие сердечно-сосудистых, аутоиммунных, онкологических заболеваний, заболеваний желудочно-кишечного тракта и т.д. Таким образом, продукты окисления липидов, в частности гидроперекиси, являются важнейшими индикаторами не только качества молочной продукции, но и её безопасности для человека. По кинетике накопления липидных гидропероксидов в различных молочных продуктов можно более точно прогнозировать сроки годности и условия хранения молочных товаров, что позволит минимизировать производителю, предприятиям торговли и потребителям издержки, связанные с их порчей. Столь важная роль гидропероксидов в мониторинге качества и определении сроков хранения молочной продкуции, требует разработки высокоэффективных методов их регистрации.
Широко распространенные рутинные неспецифические методы определения гидропероксидов в молочных продуктах дают недостаточную информацию об окислительном состоянии образца, их результаты могут быть спорными, а процедуры подготовки проб и проведения измерений имеют значимые методические недостатки. Одним из таких методов является йодометрическое титрование, которое характеризуется относительно невысоким пределом обнаружения. Ряд других более чувствительных, высокотехнологичных методов отличается сложностью воспроизведения анализа и дороговизной эксплуатации соответствующего оборудования. В связи с этим актуальным представляется поиск более дешевых, надежных, точных и информативных физико-химических методов оценки степени пероксидации липидных компонентов. С этой позиции можно рассмотреть возможность применения на различных этапах производства, хранения и сбыта молочной продукции хемилюминесцентного метода. В отличие от рутинных химических методов люминесцентный метод может быть более чувствительным и предоставлять быструю информацию о стандартных показателях окисленности липидов с высокой точностью всего за один анализ. Однако, для широкого внедрения аналитической хемилюминесценции в качестве метода оценки уровня пероксидации липидов в продуктах молочной промышленности отсутствуют адаптированные методики.
Цель проекта. Разработка высокочувствительного хемилюминесцентного экспресс-метода определения липидных гидропероксидов в продуктах молочной промышленности.
Задачи реализации проекта:
- Подобрать наиболее оптимальные условия подготовки проб молочных продуктов для хемилюминесцентного анализа
- Исследовать различные аналитические системы и подобрать оптимальные условия для хемилюминисцентного определения гидропероксидов в различных молочных продуктах
- Провести апробацию методики для массового определения гидропероксидов в молочных продуктах на предприятиях, производящих и реализующих её, а также оценивающих качество и безопасность для потребителя
- Разработать киты (тест-системы), содержащие все необходимые компоненты для определения липидных гидропероксидов в различных молочных продуктов
- Получение патента на изобретение высокочувствительного экспресс-метода определения липидных гидропероксидов в различных продуктах молочной промышленности
Ожидаемые результаты
- Разработанные методики подготовки для хемилюминесцентного анализа проб цельного и нормализованного молока, сухих молочных продуктов, кисломолочных продуктов, сливочного масла, мороженного
- Разработанные аналитические системы (с подобранными рабочими концентрациями буферных растворов, активаторов и инициаторов хемилюминесценции), обладающие наибольшей чувствительностью, дешевизной, простотой и высокой скоростью анализа гидропероксидов в различных молочных продуктах. Проверена адекватность определения гидропероксидов в данных аналитических системах с помощью стандартных методов
- Произведена массовая апробация метода на сырьевых и готовых молочных продутых предприятий ОАО "Махачкалинский гормолзавод", ОАО "Кизлярагрокомплекс ОАО "Амир-С", а также на молочных продуктах, реализуемых в крупных торговых сетях Республики Дагестан
- Разработаны киты (тест-системы), содержащие все необходимые компоненты для определения липидных гидропероксидов в различных молочных продуктов
- Оформление заявки и получение патента на разработку высокочувствительного экспресс-метода определения липидных гидропероксидов в различных продуктах молочной промышленности
- Внедрение разработанного метода для оценки качества и безопасности молока и молочных товаров на предприятиях их производства, сбыта и реализации
Прогноз по рынку. В настоящее время существует много методов определения липидных гидропероксидов в пищевых продуктах: иодометрическое титрование; спектрофотометрический метод на основе сильно поглощающих ионов (I–3); метод, основанный на реакции гидропероксидов с ионами Fe(II) с образованием Fe(III), электрохимические методы. Однако эти методы характеризуется рядом недостатков, основным из которых является относительно невысокий предел обнаружения, недостаточно высокая воспроизводилось, необходимость использовать большое количество образца. Наиболее точным методом для определения гидроперекисей липидов активно используют ИК-спектроскопию с Фурье-преобразованием, однако этот метод является достаточно дорогостоящим, а оборудование не имеет российских аналогов (средняя рыночная цена на ИК-спектрометр с Фурье-преобразованием – 1620000 рублей) и требует особой подготовки образцов и обучения персонала для работы с ним. Разработаны также электрохимические методы на основе биосенсоров с пероксидазой. Эти методы удобны в эксплуатации, высокочувствительные, но требуют частной замены электродов, что делает их широкое применение экономически нецелесообразным. Предложенный в проекте хемилюминесцентный метод определения продуктов пероксидации липидов в молочных продуктах не имеет аналогов на российском рынке, удобен и прост в эксплуатации, может выполняться на портативном (вес прибора Lum100 – 1,5 кг) и доступном отечественном оборудование (рыночная цена прибора Lum100 (ООО "ТЕЛИОС", Россия) – 270000 руб., не требует наличия высококвалифицированного персонала для выполнения и его обучения, обладает высокой чувствительностью и производительностью по сравнению с аналогичными существующими методами.
