Essent.press

Ученые создали «электронный нос» для оценки количества бактерий в молоке

Изображение: (сс0) Couleur
Молоко
Молоко

Датчик, подобно человеческому носу улавливающий летучие соединения, выделяемые молоком, разработали исследователи из Воронежского государственного университета инженерных технологий (ВГУИТ), 18 июля сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу РНФ.

Летучие вещества в молоке являются результатом деятельности микроорганизмов, поэтому ученые по их составу и количеству, уловленному новым датчиком, с 83% точностью смогли оценить, какие именно бактерии и сколько их содержатся в исследуемом продукте.

Новый инструмент контроля упростит оценку качества молочной продукции на производстве, что поможет избежать распространения с молоком опасных для человека инфекций.

Результаты исследования нового прибора разработчики представили в статье «Возможности „электронного носа“ на пьезоэлектрических датчиках с поликомпозитными покрытиями для исследования микробиологических показателей молока», опубликованной в журнале Sensors.

Важным критерием оценки качества молока является количество присутствующих в нем микроорганизмов, особенно патогенных, вызывающих заболевания человека, таких как сальмонеллы (Salmonella), поражающие желудочно-кишечный тракт, стафилококки (Staphylococcus), способные вызывать гнойно-септические процессы, и листерии (Listeria), инфицирующие лимфатическую и нервную системы.

Применяемые в настоящее время в пищевом производстве методы микробиологического анализа трудозатратны, требуют на проведение несколько дней, отсюда возникает научная задача создания экспресс-системы для выявления опасных микроорганизмов в образцах молока.

Устройство, разработанное с этой целью во ВГУИТ, представляет собой пьезоэлектрический резонатор, преобразующий сигналы давления в электричество. Изобретатели нанесли на его рабочий элемент композитные пленки, чувствительные к летучим соединениям (фенолам, спиртам, органическим кислотам и другим веществам), содержащимся в молоке, которые являются результатом жизнедеятельности содержащихся в нем различных микроорганизмов.

Руководитель проекта, доцент кафедры физической и аналитической химии ВГУИТ кандидат химических наук Анастасия Шуба пояснила:

«Летучие соединения, образующиеся в молоке при наличии микроорганизмов, можно условно разделить на две группы: универсальные — те, что выделяются всеми видами бактерий, но в разных количествах, — и относительно специфичные для некоторых микроорганизмов. Сенсоры, подобно рецепторам в человеческом носу, фиксируют совокупность всех летучих соединений и по полученным данным с помощью математической модели рассчитывают количество бактерий в образце».

Создавая математическую модель, ее авторы «обучили» сенсоры распознавать разные летучие вещества в определенных концентрациях сначала по отдельности, а затем сопоставлять их с соответствующими количествами микроорганизмов в молоке. Благодаря этому устройство «научилось» определять, какое сочетание данных соответствует тому или иному числу бактерий в образце.

Всего исследователями было протестировано восемь сенсоров, чувствительность которых была настроена к разным летучим веществам, на 14 образцах сырого коровьего молока, полученного из пяти разных фермерских хозяйств.

Перед этим молоко полчаса выдерживали в герметичной емкости при комнатной температуре, после чего отбирали газовую фазу, находящуюся над молоком, в которой скапливались летучие соединения, и анализировали этот газ с помощью набора сенсоров.

В ходе эксперимента патогенные бактерии не были выявлены ни в одной пробе, при этом общее число микроорганизмов варьировалось в широких диапазонах. Согласно ГОСТ, три пробы можно было отнести к первому сорту, четыре пробы — ко второму сорт, а остальные — к несортовому молоку.

На следующем этапе эксперимента ученые определили во всех образцах количество и видовой состав бактерий с помощью стандартного микробиологического метода — посева на чашки Петри. Оказалось, что точность оценки числа микроорганизмов с помощью набора созданных учеными сенсоров составляет 83%.

«Предложенный инструмент может помочь сократить время, необходимое для анализа микробиологических показателей сырого молока. Это, в свою очередь, позволит своевременно принимать меры по сохранению качества продукции, предотвращать распространение инфекций и защищать здоровье населения. В дальнейшем мы будем пытаться повысить точность сенсоров, подробнее исследовав особенности выделения разных летучих соединений патогенными бактериями», — подвела итог Анастасия Шуба.

Свежие статьи