СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………………

3

Задачи и цель работы……………………………………………………………………...

4

О люминесценции и люминофорах………………………………………………………

5

Область применения люминесцентного анализа………………………………………..

9

Люминесцентный анализ при контроле качества пищевых продуктов

1. Продукты животного происхождения……………………………………………..

11

2. Продукты растительного происхождения…………………………………………

13

Преимущества контроля качества продуктов питания люминесцентным методом….

16

Заключение…………………………………………………………………………………

17

Список использованной литературы……………………………………………………..

18

ВВЕДЕНИЕ

Ценность питания безотносительна. Так было во все времена. Как утверждается в немецкой поговорке, «чело век есть то, что он ест». Раз это действительно так, то для человека совсем небезразлично качество потребляемой еды. Определение качества продуктов питания в некоторых случаях осуществляется методом люминесцентного анализа. Именно рассмотрению этого метода я бы и хотела посвятить свою курсовую работу.

Цель и задачи работы

Цель работы: изучить использование люминесцентного анализа при контроле качества продуктов питания.

Задачи работы:

1. рассмотреть теоретические основы метода люминесцентного анализа;

2. рассмотреть использование люминесцентного анализа при контроле качества продуктов питания на примере продуктов растительного и животного происхождения;

3. Выявить преимущества метода люминесцентного анализа при контроле качества продуктов питания.

О ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ И ЛЮМИНОФОРАХ

Всем известно, что нагретые тела светятся. Суть этого явления заключается в превращении энергии теплового движения атомов и молекул в энергию излучаемого света.

Все это не имеет никакого отношения к люминесценции. И, наоборот, всякое свечение, не связанное с температурным лучеиспусканием, имеет право называться люминесценцией. Откуда же физические тела черпают энергию для такого свечения? Здесь возможно несколько вариантов: это и энергия химических реакций (хемилюминесценция), и энергия электрического разряда (электролюминесценция), и энергия поглощаемого телом света (фотолюминесценция).

В соответствии с источниками энергии все люминесцирующие тела разделяются на хемилюминофоры, электролюминофоры и фотолюмииофоры. Особенно важны в практическом отношении и наиболее распространенны фотолюминофоры. Для того чтобы заставить фотолюминофор светиться, необходимо облучить его ультрафиолетовым светом (УФ- светом) или коротковолновыми лучами видимого света. В результате молекулы люминофора переходят в возбужденное состояние, а затем через более пли менее продолжительный промежуток времени возвращаются в исходное состояние, испуская при этом квант света.

В окружающей нас природе встречается немалое число естественных люминофоров. Чтобы продемонстрировать их многообразие, позволим себе процитировать следующее почти поэтическое описание, взятое, впрочем, из серьезной монографии: «Дадим па мгновение волю фантазии: представим себе, что к атмосфере, окружающей Землю, примешан воображаемый „черный газ" - такой газ, который целиком поглощал бы всю видимую часть солнечного спектра, по не ослаблял бы интенсивности тех УФ - лучей, которые достигают нашей Земли. Если бы это случилось, наш взор был бы поражен неожиданным зрелищем. Земля погрузилась бы в полный мрак, однако среди окружающей тьмы мы увидели бы сказочный мир разнообразно светящихся предметов. В темноте мы не смогли бы уловить контуров тела человека, но резко вырисовывались бы ослепительно белые зубы, а на концах пальцев
ясно обозначились бы сине-голубые ногти. Многие минералы нам представились бы окрашенными: флюорит (плавиковый шпат) казался бы фиолетовым, кальцит —
красным, ортоклаз — желтым и т. д.; быть может, наше внимание привлек бы камень неописуемой красоты, усеянный по коричнево-серому фону зелеными сияющими блестками уранового соединения. Мы в темноте увидели бы семена некоторых растений: кажущиеся на изломе красными зерна киви, коричневые зерна полюшки, овсы, различающиеся по цвету в зависимости от сорта, и т.д.
Мы были бы удивлены обилием цветных точек, рассеянных среди луга, - это небольшие участки на цветах многолетних растений, например медовые железки у основания венчика.

Листы белой бумаги в зависимости от ее сорта казались бы нам синими, фиолетовыми или были бы невидимыми. Разлитая по земле нефть, напоминала бы лужу грязного молока: почти черная при дневном свете, в нашем фантастическом мире нефть светилась бы желтовато белесым цветом. Пятна керосина и некоторых минеральных масел мы приняли бы, пожалуй, за пятна (синей краски различных оттенков — так ярко вырисовывались бы они в темноте благодаря своему свечению».

В приведенном отрывке речь шла о природных люминофорах — представителях как неорганического (минералов), так и органического мира (семян и цветов растеший, нефтепродуктов). Разница между этими двумя типами люминофоров заключается отнюдь не только в том, что и состав одних из них входит углерод, а в состав других — нет. Здесь имеются и более принципиальные различия. Неорганические люминофоры (их часто именуют кристаллофосфорами) люминесцируют лишь в твердом состоянии. Механизм их свечения требует наличия кристаллической решетки строго определенного строения, в которую обязательно входят активирующие примеси. Совсем иная картина наблюдается в случае органических люминофоров, у которых люминесцируют отдельные молекулы. Такое происхождение свечения позволяет органическим веществам люминесцировать и в твердом виде, и в растворах, и в парах.

В зависимости от длительности свечения различают два случая люминесценции органических веществ: флуоресценцию — свечение люминофора, прекращающееся сразу с окончанием действия возбуждающего света; фосфоресценцию—свечение, продолжающееся заметное время после прекращения возбуждения. На самом деле флуоресценция и фосфоресценция отличаются друг от друга не только длительностью свечения. Более глубокое различие состоит в том, что при этих процессах испускание квантов света происходит из различных энергетических уровней возбужденной молекулы.

Какую же химическую природу должны иметь органические соединения, чтобы обладать люминесценцией? Вопрос оказался далеко не простым. Серьезно начали изучать люминесценцию органических веществ после исторической работы английского физика Д. Стокса, опубликованной в 1852 г. Прошло более 150 лет, а окончательного ответа на этот вопрос наукой еще не получено. Однако множество наблюдений показывает, что в большинстве случаев люминесцируют те органические молекулы, в состав которых входят чередующиеся одинарные и двойные связи между атомами углерода. Из природных люминесцирующих соединений, встречающихся в некоторых растениях, такими структурами обладают, например витамин А.

В теории люминесцентного анализа важное место отводится таким понятиям, как спектры поглощения и люминесценции исследуемых веществ. Типичный вид этих спектров (другими словами, зависимостей интенсивности поглощаемого или испускаемого света от длины световой волны) для сложных органических молекул показан на рис. 1, из которого видно, что люминесценция включает в себя два явления — флуоресценцию и фосфоресценцию. Какая разница между этими двумя видами свечений? Если свечение прекращается сразу, как только исчез возбуждающий свет, то говорят «флуоресценция». Если же свечение продолжается заметное время, говорят «фосфоресценция». Впрочем, есть и более глубокое различие (пояснение на рис. 1).

Рис. 1. Схема энергетических уровнен (внизу) и вид спектров поглощения, флуоресценции и фосфоресценции (вверху) органических молекул

При комнатной температуре практически все молекулы находятся в основном невозбужденном состоянии (уровень S₀). После поглощения кванта света молекула переходит в возбужденное состояние (S₁* — и S₂* — уровни). Это состояние молекулы с двумя неспаренными электронами, спины которых антипараллельны, именуют синглетным. Испускание света, связанное с электронным переходом S₁*-S₀, — это флуоресценция. Если спины электронов, принадлежащих возбужденным молекулам, параллельны, то говорят, что молекула находится в триплетном состоянии (T-уровень). Лучеиспускание по схеме T-S₀ — это фосфоресценция. Спектры фосфоресценции находятся в более длинноволновой области, чем спектры флуоресценции

Важно обратить внимание, что если спектры изобразить в виде зависимости интенсивности света не от длины световой волны, а от обратной ее величины — частоты, то для многих веществ можно наблюдать так называемое правило зеркальной симметрии спектров поглощения и флуоресценции. Согласно этому правилу, установленному видным советским физиком В.Л. Левшиным, спектры поглощения и флуоресценции зеркально симметричны относительно прямой, проходящей перпендикулярно к оси частот через точку пересечения обеих спектральных кривых.

Если обратиться к энергетической стороны вопроса о поглощении и испускании света органическими молекулами. Из всей энергии света, падающего на молекулу, лишь незначительная часть поглощается ею. Дальше — меньше. В виде люминесценции высвечивается только некоторая доля поглощенной энергии, остальное же переходит в тепло и участия в излучении не принимает. Поэтому яркость люминесценции значительно ниже, чем яркость возбуждающего света. Это соотношение характеризуется величиной квантового выхода люминесценции (φ), который выражается отношением числа испускаемых молекулой квантов (Nл) к числу поглощенных квантов (Nп) : φ=Nл/Nп. Чем ближе значение φ к единице, тем интенсивнее люминесцирует данная молекула.

При проведении количественных люминесцентных измерений большое значеник закон, установленный выдающимся советским ученым академиком С. И. Вавиловым, согласно которому квантовый выход люминесценции и вид спектра люминесценции данного вещества не зависят от длины возбуждающего света.

Проводить люминесцентный анализ тем легче, чем интенсивнее свечение. Иногда для люминесцентного анализа нужны очень яркие люминофоры, которые дополнительно вводят в исследуемый объект. Где взять эти люминофоры? Обычно их приходится специально синтезировать. При синтезе химики руководствуются соображениями о желательности сопряжения в структуре молекул люминофоров. Ярко светящихся искусственных люминофоров получено великое множество. Помимо интенсивности свечения, к люминофорам обычно предъявляют и другие требования, необходимые для их успешного применения на практике. Это может быть и определенный цвет свечения, и растворимость в различных средах, и свето- и термостойкость, и химическая активность или, наоборот, инертность и т. д.

область применения люминисцентного анализа

Зачем люминесцентный анализ нужен для других областей науки и техники? При помощи люминесцентного метода обнаруживают различные детали и объекты, не видимые при обычном освещении. В палеонтологии, например, люминесцентный анализ необходим для исследования деталей отпечатков доисторических растений и животных, включенных в осадочные породы. Дело в том, что при освещении отпечатков УФ-светом они люминесцируют, а это дает возможность рассмотреть важные дополнительные детали строения изучаемого объекта.

Люминесцентный анализ играет важную роль и в дефектоскопии. Люминесцентная дефектоскопия позволяет обнаружить микротрещины в различных изделиях, которые практически неразличимы другими методами. Ее методика предельно проста: поверхность исследуемой детали обрабатывается раствором люминофора, который заполняет и трещины. Затем люминесцирующий раствор удаляют с поверхности, но в дефектах он остается. Заключенный в дефектах раствор заявляет о себе при освещении детали УФ-светом.

По-видимому, во времена Шерлока Холмса детективы еще не умели извлекать пользу из люминесцентного анализа. А вот современные криминалисты с успехом пользуются явлением люминесценции. Вот лишь несколько примеров. Так, наблюдение люминесценции кожных покровов часто необходимо при экспертизе определения давности повреждений (типа рубцов, шрамов и т. д.). Естественный цвет люминесценции неповрежденной кожи — беловато-серый, а вот кожные рубцы различной давности люминесцируют неодинаково: они выглядят темными, бархатистыми, если с момента травмы прошло 1—2 месяца; люминесценция рубцов давностью 4—6 месяцев имеет беловато-синий оттенок с темным ободком; рубцы давностью более одного года или слабо люминесцируют беловато-синеватым цветом (при отсутствии пигментации кожи), или выглядят более темными (в случае пигментации).

Весьма полезным может быть люминесцентный анализ для исследования огнестрельных повреждений. Практически каждое входное отверстие от пули можно определить по голубоватому свечению следов оружейной смазки. Дело в том, что пуля, проходя через ствол оружия, захватывает некоторое количество смазки и оставляет его на краях отверстия при встрече с препятствием. Если следы смазки растворить в эфире и измерить яркость люминесценции, то можно без труда установить последовательность выстрелов. До сих нор не предложено более убедительного и доступного метода для такой экспертизы.

Помогает люминесценция и при исследовании волос (окраску которых можно определить но характеру свечения их поперечных срезов), и при распознавании застарелых пятен крови. Пятно, предположительно содержащее кровь, обрабатывают концентрированной серной кислотой. Присутствие крови выдает яркое оранжево-красное свечение. Незаменим люминесцентный анализ и в определении срока пребывания костей в земле по различиям в цвете свечения. По цвету свечения могут быть разделены кости погребенных и сожженных трупов.

Если на ручки дверей складских помещений, сейфов незаметно нанести порошок люминофора, то на руках похитителя останутся следы, хорошо видимые в свете УФ-лампы. «Меченому» преступнику остается лишь признать себя виновным.

А вот еще несколько любопытных примеров. Один из простейших приемов люминесцентного анализа — осмотр в УФ-лучах используется для обнаружения фальшивых документов. Именно так чаще всего выявляют следы удаленного текста, следы клея и крахмала на местах перенесенного оттиска печати, незаметные при обычном освещении.

Этот же прием применяется и экспертами, устанавливающими автора картины или следы ее реставрации. Так, исследуя люминесценцию картины «Бурное море», приписываемой кисти И. К. Айвазовского, в 1928 г. обнаружили рядом с его якобы подписью светящиеся линии подписи другого автора, не видимые при обычном освещении. То же и в археологии, где исследование подписей и старинных рукописей в УФ-свете дает возможность читать на них стертые, попорченные места.

Прием люминесцентной метки весьма популярен в среде геологов и гидротехников. Для проектирования морских портов, дамб и речных пристаней важно знать направление и интенсивность перемещения песка в водоеме. Данные об этом получают, используя песок, меченный люминофором. Меченый песок получают при перемешивании обычного песка с суспензией люминофора в водном растворе агар-агара. Затем смесь высушивают, что приводит к закреплению люминесцирующей тонкой пленки на поверхности песчинок. Меченый песок опускают на дно водоема и ждут некоторое время, а затем отбирают пробы грунта. Отбор проб производят в разных местах водоема, так что по числу меченых песчинок легко оценить характер перемещения песчаных массивов.

Менее трудоемко применение водорастворимых люминофоров в гидрогеологии для измерения емкости различных водоемов, определения скорости течений в реках, канализационных трубах и т. д. Люминофоры начали выступать в этой роли намного раньше, чем радиоактивные изотопы, которые сейчас также применяют для подобных целей. Вот один из примеров. В 1960 г. в определенных местах Балтиморской бухты (США) в воду вылили раствор ярко люминесцирующего красителя — родамина В. На борту специального судна был сконструирован нехитрый прибор (флуориметр), регистрирующий люминесценцию воды, взятой за бортом с нужной глубины. Таким образом, двигаясь по заданному маршруту, судно давало непрерывную информацию об изменении содержания люминофора в исследуемой воде. В результате была составлена подробная картина циркуляции воды в Балтиморской бухте.

Трудно представить себе современную аналитическую химию без люминесцентного анализа. С его помощью можно определить около 50 элементов периодической системы Д.И. Менделеева. Люминесцентный анализ применяют и тогда, когда интересующее химика-аналитика соединение не люминесцирует. Необходимо лишь подыскать такой реактив, который, взаимодействуя с исследуемым соединением, образует люминесцирующие продукты. Эта возможность была использована для надежного определения озона в пробах стратосферы (общее количество озона в пробе было ниже 10-7 г). Широкое применение в аналитике нашли люминесцентные индикаторы, изменяющие при титровании в точке эквивалентности цвет или интенсивность свечения титруемого раствора.

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ПРИ КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

1. Продукты животного происхождения.

Но с каких продуктов начать? Существует известное латинское выражение , которое означает «с самого начала». Иногда употребляется и дословный перевод— «от яйца». Воспримем эту рекомендацию буквально, и для начала обратимся к люминесцентному контролю качества куриных яиц.

Еще в 30-х годах был разработан оригинальный метод санитарной оценки свежести яиц без вскрытия скорлупы. Дело в том, что люминесценция содержимого яйца, видимая через скорлупу, меняется с красной на голубую в зависимости от сроков и способов его хранения. Особенно полезным оказался люминесцентный анализ при выявлении яиц, зараженных светящимися бактериями Pseudomonas flourescens (подробнее о люминесценции микроорганизмов будет сказано далее). Пигмент пиовердин, вырабатываемый размножающимися бактериями, люминесцирует настолько ярко, что яичная скорлупа - не преграда для наблюдения его свечения. Подробное исследование поведения этих занятных бактерии показало, что вначале они образуют колонии на внутренней стороне скорлупы, а через 1—8 дней проникают в белок, который также начинает люминесцировать. При люминесценции всего белка бактерии размножаются до гигантской цифры —10⁷-10⁹ в одном грамме.

Но люминесцентный контроль качества продуктов питания начался все-таки не с яиц, а с таких продуктов, как мясо, рыба, жиры и молоко. Именно наблюдением их собственного свечения под действием УФ-света и занимались в своих пионерских работах советские специалисты — энтузиасты люминесцентного метода в санитарии — Р.Я. Гасуль, И.М. Меньшиков и Г.Д. Лесков. Они обнаружили, что цвет и интенсивность собственной люминесценции изменяются при хранении и ухудшении качества пищевых продуктов. Несмотря на некоторое непостоянство результатов (на характер свечения сильно влияли случайные примеси и продукты жизнедеятельности микроорганизмов), первые работы показали перспективность предложенного направления.

В наше время люминесцентный анализ широко используют в санитарии не только для оценки качества продуктов, но и для выявления таких примесей, как следы химических консервантов, лекарственных веществ, антиокислителей, вкусовых и ароматизирующих добавок, пестицидов, пищевых красителей.

Наибольшее число работ, где люминесцентным методом изучалось соответствие пищевых продуктов требованиям санитарии, посвящено рыбе, мясу и изделиям из них. Специалисты обнаружили, что в ряде случаев люминесцентный метод позволяет обнаруживать порчу рыбы на ранних стадиях, когда она еще неуловима органолептическими методами. Вот основные из полученных результатов:

• свежая рыба почти не люминесцирует;

• на ранних стадиях порчи поверхность и мясо рыбы обладают голубым свечением;

• появление желтой и красной люминесценции говорит о значительной степени разложения рыбы;

• после кулинарной обработки изделия из рыбы сохраняют характер свечения сырого продукта.

Откуда же берется люминесценция у подпорченной рыбы? Большинство ученых связывают ее появление с развитием в рыбе способных к люминесценции микроорганизмов.

Биолюминесценция — явление довольно распространенное в органическом мире. Всем знакомо с детства свечение светляков или гнилушек. Хотя биолюминесценция впервые описана в 1742 г., указания на свечение представителей животного мира можно встретить уже у Аристотеля (384—322 гг. до н. э.) и у Плиния (23—79 гг.). Помимо бактерий (Pseudomonas, Bact. Phosphoreus), биолюминесценция обнаружена у грибов (Armillaria mellea, pleurotus olearius и др.), некоторых высших растений в состоянии роста, многих животных (ракообразные, жуки и т. д.). По своему происхождению биолюминесценция — типичная хемилюминесценция, черпающая энергию в реакциях окисления с участием кислорода.

А пока вернемся к люминесцентному анализу пищевых продуктов.

Применение люминесценции для санитарной оценки качества мяса так же, как и в случае рыбы, ограничено непостоянством характера свечения. Как правило, мышечная ткань свежего парного мяса не люминесцирует, а соединительная ткань имеет светло-голубое свечение. По мере хранения и начинающейся порчи ранее нелюминесцирующие участки приобретают свечение, что связано с деятельностью бактерий и окислительно-ферментативными процессами. Объективным показателем непригодности мяса к употреблению служит появление красной люминесценции, характерной для порфиринов – продуктов распада гемоглобина и других аналогичных веществ. Возникновение при хранении на поверхности мяса светящихся пятен с различной окраской может быть связано с присутствием микроорганизмов, плесеней и грибов.

Собственная люминесценция животных масел и жиров не дает однозначной информации о степени их свежести. Несмотря па это, люминесцентный анализ прекрасно зарекомендовал себя при обнаружении примесей и загрязнений в них. Еще в 1928 г. люминесцентным методом удалось отличить чистое коровье масло от масла с примесью 8% маргарина.

Наиболее часто встречающиеся в животных и растительных маслах загрязнения — минеральные масла. Их обычно очень немного — до 1—2%, но это как раз тот случай, когда ложка дегтя способна испортить бочку меда. К счастью, минеральные масла легко обнаруживаются даже в малых концентрациях благодаря своему характерному свечению.

Немецкий исследователь Ф. Шенберг более 30 лет назад разработал интересный и довольно перспективный метод установления свежести жира. Он на удивление прост: проба жира обрабатывается очень разбавленным (~0,1%-ным) раствором люминесцентного красителя конго красного, и в зависимости от степени свежести наблюдаются изменения в характере свечения образца. Но, к сожалению, этот метод не получил еще должного признания у специалистов-практиков.

2. Продукты растительного происхождения.

Среди пищевых продуктов, санитарная пригодность которых определялась люминесцентным методом, наибольший эффект получен, пожалуй, для растительных продуктов — овощей, фруктов, растительных масел и т. д. Продемонстрируем возможности люминесцентного анализа па примере оценки пищевой пригодности картофеля.

В начале 50-х годов ленинградские исследователи В.П. Гиренко и М.И. Голланд предложили новый оригинальный метод обнаружении заболеваний картофеля. Ведь к чему сводится обычная оценка качества картофеля? Только к поверхностному осмотру, а следовательно, она зависит от индивидуального подхода агронома, эксперта-товароведа и дает большие отклонения от истинного состояния качества поступающего продукта. Кроме того, даже при самом внимательном осмотре невозможно обнаружить картофель, пораженный заболеванием на начальной стадии, когда внешние признаки недоброкачественности еще не видны при обычном освещении.

Новый метод, разработанный учеными и основанный на осмотре картофеля под УФ-светом, лишен всех этих недостатков. Ученые начали с наблюдения люминесценции клубней здорового картофеля. Оказалось, что цвет свечения зависит от сорта картофеля. Так, разрез клубней сорта «Камераз» люминесцирует ярко-желтым цветом, сорта «Калев» — серо-желтым, сорта «Берлихенген» — серовато-коричневым и т. д. Всего было просмотрено 70 сортов картофеля. Картина свечения срезов клубней резко менялась, если картофель был подморожен или заражен фитофторой. Подмороженные клубни люминесцировали бледно-голубым цветом, а больные фитофторой имели ярко-голубое свечение.

Таким образом, люминесцентный метод позволяет быстро и своевременно производить экспертизу картофеля, дает возможность более правильно определять его качество и лежкостойкость.

Было обнаружено, что клубни, зараженные грибком Rhizoctonia, люминесцируют лишь в очагах поражения. Картофель сорта «берлихенген», полученный с растения, больного морщинистой мозаикой (вирусное заболевание), имеет беловато-голубое свечение, распространяющееся от периферии к сердцевинной части среза клубня. Клубни картофеля всех сортов, проросшие в темноте, люминесцируют так же, как и не проросшие, а картофель, проросший па свету, имеет под оболочкой слой с оранжевой люминесценцией.

Но почему только картофель? Разве качество других-овощей не может быть оценено люминесцентным методом? Как выяснилось, может.

По одному из первых наблюдений специалисты нашли, что изменение люминесценции огурцов, бобов, белой и красной капусты позволяет выявить начало гниения на такой ранней стадии, когда оно неуловимо другими методами. Такое наблюдение было использовано при изготовлении овощных консервов, причем с большой эффективностью: брак консервов снизился, как минимум, в 2 раза.

Сложнее обстояло дело с обнаружением плодов огурца, лука и других овощей, пораженных вирусом мозаики. Здесь уже недостаточным оказалось наблюдение собственного свечения срезов. Пришлось привлечь прием обработки люминофорами с последующим рассматриванием образцов в люминесцентный микроскоп. Было испытано четыре люминесцентных красителя, а лучшие результаты достигнуты при использовании 0,1%-ного водного раствора акридинового оранжевого. После обработки срезов овощей этим красителем вирусные включения люминесцировали ярким зеленым цветом, а ядра клеток — зеленовато-синим.

Конечно, для практических целей, т. е. для применения на овощных предприятиях, описанная методика слишком сложна. Но для сельскохозяйственной науки люминесцентное определение вирусных заболеваний представляет несомненный интерес.

Как ни эффективен люминесцентный метод для санитарной оценки качества овощей, все же большее распространение он получил для выявления недоброкачественных фруктов, особенно мандаринов, апельсинов и лимонов. И виновато в этом жаркое южное солнце, под которым произрастают эти фрукты. Каким образом? Вспомним, что для наблюдения люминесценции нужен постоянный источник УФ-лучей. Обычно это ртутная лампа, снабженная специальным светофильтром для отсечения лучей видимой части спектра.

Если лучи южного солнца пропустить через фильтры, то выделенного УФ-излучения вполне достаточно для наблюдения люминесценции. По этому принципу почти 50 лет назад в Крыму (в Ялте) была оборудована первая лаборатория для люминесцентного анализа фруктов, в окна которой вставлены не прозрачные стекла, как в обычных домах, а светофильтры.

В.Н. Гиренко и М.И. Голланд предложили новый метод обнаружения недоброкачественного картофеля. Именно ими на Ленинградском фруктовом комбинате была создана специальная установка, представляющая собой деревянную кабину, окрашенную изнутри в черный цвет. В верхней части кабины помещался источник УФ-света (ртутно-кварцевая лампа ПРК-2), а вдоль нее скользила тележка, па которой размещались испытуемые фрукты. Это нехитрое сооружение позволяло легко и быстро проводить отсортировку заболевших плодов и отбор здоровых фруктов для длительного хранения. Особенно ценно, что люминесцентный метод дает возможность выявить начальные стадии заболевания, когда они еще не видны при обычном свете.

Есть ли ощутимая разница в поведении здоровых и зараженных фруктов при облучении их УФ-светом? Да, есть: обычно мандарины люминесцируют темно-оранжевым цветом, но стоит лишь появиться ничтожному количеству голубой плесени Penicillium italicum, как в центре поражения возникает темно-синее светящееся пятно с голубым ободом и широким желтым окаймлением. Подмороженные мандарины имеют бледно-голубые светящиеся пятна на темно-оранжевом фоне.

Также ведут себя и апельсины. Для них гнилые места обнаруживаются по появлению светлых люминесцирующих пятен на темном фойе. Участки с коричневой пятнистостью имеют яркое сине-фиолетовое свечение, а с черной плесенью (Alternaria citri) — темно-оливковое свечение.

Примерно то же самое получено и для лимонов.

Благодаря простоте и доступности новый метод сортировки плодов быстро завоевал популярность не только на складах, но и на предприятиях по первичной обработке фруктов.

Из других пищевых продуктов, для которых возможна санитарная оценка люминесцентным методом, хотелось бы отметить муку и зерно. Различные сорта муки и зерна отличаются по своему свечению, что используется для установления их сортности и обнаружения посторонних примесей. Обычно мука люминесцирует синим цветом с различными оттенками. Колонии грибков и бактерий способны изменять цвет ее свечения. Спороносные палочки дают люминесценцию красного цвета, протей — голубого, кишечная палочка — зеленого цвета. Люминесцентный анализ пригоден для выявления зерна, пораженного сельскохозяйственными вредителями, плесенью или обработанного инсектофунгицидами. Так, люминесценция синего цвета характерна для здорового, полноценного и зрелого зерна пшеницы. Зерна, поврежденные плесенью, вредителями или самовозгоранием, люминесцируют другим цветом и ярче здоровых. Неполноценные зерна, пострадавшие от сырости, имеют желтое свечение.

Можно было бы еще долго говорить о применении люминесцентного анализа для распознавания муки и семян, определения жизнеспособности семян и других подобных целей. Однако эти интересные и важные вопросы относятся скорее не к санитарии, а к сельскохозяйственной науке.

В заключение я хотела бы остановиться на самом современном методе санитарного контроля за качеством пищевых продуктов, основанном на иммунолюминесценции. Выделилось два основных направления в использовании метода люминесцирующих антител.

1. обнаружение болезнетворных микроорганизмов в пищевых продуктах. В качестве примера назовем выявление иммунолюминесцентным методом бактерий типа сальмонелл в мясе животных и птицы, а также в мясных продуктах. Новый метод по чувствительности не превосходит стандартные бактериологические методы. 'Его преимущество в другом - в сокращении времени для проведения анализа по выявлению сальмонелл.

Это направление применения иммунолюминесцентного анализа, конечно, не ограничивается обнаружением сальмонелл. Не менее надежным он показал себя при ускоренном обнаружении дизентерийных бактерий в молоке и воде, а также для выявления золотистого стафилококка в сухом обезжиренном молоке.

2. Вторым направлением использования метода люминесцирующих антител в санитарии продуктов питания служит выявление микробов—вредителей в технологии пищевой промышленности. Основные заслуги здесь принадлежат австрийскому ученому Клаусхоферу, который возглавил работы по обнаружению посторонней нежелательной микрофлоры в ряде пищевых производств.

Преимущества контроля качества продуктов питания люминесцентным методом

1. Люминесцентный анализ обладает исключительной чувствительностью. Он дает возможность оперировать с крайне малыми концентрациями до 10^-10 г люминофора на 1 г вещества и с еще меньшими (до 10^-12) количествами исследуемого соединения.

Чтобы яснее представить себе всю ничтожность этих величии, зададимся целью пометить люминесцентным методом каждого из 4,5 млрд. жителей пашей планеты. Оказывается, нам понадобится всего-навсего 0,45 г люминофора!

2. Люминесцентный анализ позволяет обнаруживать порчу продуктов питания (например, рыбы, картофеля) на ранних стадиях, когда она еще не уловима органолептическими методами.

3. Люминесцентный анализ позволяет отличить чистое вещество от загрязненного при малом количествен примесей (1-2%).

4. Люминесцентный анализ дает возможность оценивать качество яиц без вскрытия скорлупы.

5. Применимость люминесцентного анализа очень широка. Он может быть использован для определения практически любого элемента, многих органических, биологически активных и других веществ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В своей курсовой работе я постаралась раскрыть физический смысл люминесцентного анализа, его применение при контроле продуктов питания, а также преимущества этого метода.

Люминесцентный анализ имеет широкое применение при контроле качества продуктов как животного, так и растительного происхождения. Он очень удобен для определения степени свежести мяса, рыбы; качества молока, масла; обнаружения зараженных клубней картофеля; определения жизнеспособности семян и практически не заменим при контроле качества яиц.

Список использованной литературы

1. Барашков Н.И. Люминесцентный анализ на службе здоровья/ Н.И. Барашков. – М.: Наука, 1985. – 95с.

2. В.П. Васильев Аналитическая химия. В 2 кн. Кн. 2: Физико-химические методы анализа: учеб. для студ. вузов, обучающихся по химико-технол. спец./ В.П. Васильев. – М.: Дрофа, 2005. – 383 с.

3. Данкворт П.В. Люминесцентный анализ в фильтрованном ультрафиолетовом свете/ П.В. Данкворт. – М.: Мол гвардия, 1931. – 95с.

17