WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

По выходным кривым сорбции ароматобразующих компонентов на пленках ПКР установлено время максимальной сорбции. Сорбция интенсивна в начальный момент времени практически на всех сорбентах, максимальный аналитический сигнал достигается через 5 – 15 с после начала сорбции.

Рассчитана мольная чувствительность ПКР на основе пленок 12 модификаторов.

Программное обеспечение «Оценка чувствительности модификаторов ПКР» (язык программирования – Object Pascal, система визуального проектирования Delphi 7 фирмы Borland, рис. 2)

позволяет сформировать мультисенсорную систему на основе 9 модификаторов характеризующихся наибольшим сорбционным сродством к ацетону, этанолу, этилацетату, уксусной и молочной кислотам.

Рис.2. Расчетные данные.

К этим модификаторам относятся полиэтиленгликольсукцинат (№ 2), полиэтиленгликольфталат (№ 10), трисоксиметиламинометан (№ 5), сульфосалициловая кислота (№ 1), тритон Х-305(№ 11), полистирол (№ 7), три--цианэтилацетофенон (№ 8), дифенилкарбазид (№ 3), динонилфталат (№ 4) (рис. 2).

При сорбции возможно образование Н-связи между сорбатом и соответствующими группами на поверхности сорбента.

Построены изотермы сорбции ароматобразующих компонентов на 9 модификаторах. При малых концентрациях веществ сорбция линейна. Готовили стандартные смеси разбавлением стандартного потока от микроисточника потока.

Для количественной оценки поверхностной активности молекул применена также полуэмпирическая характеристика (гидрофильно-липофильный баланс, ГЛБ), оценивающая соотношение гидрофильных и гидрофобных свойств молекул.

По экспериментальным данным построены «визуальные образы» равновесных газовых фаз изученных ароматобразующих компонентов. Форма «визуальных образов» индивидуальна, обусловлена чувствительностью единичных элементов мультисенсорной системы по отношению к ароматобразующим компонентам и не зависит от их концентрации.

Четвертая глава посвящена анализу экстракта якона, установлению срока хранения и оценки его качества с применением искусственных нейронных сетей.

Получено уравнение регрессии адекватно описывающее процесс экстрагирования. В качестве основных параметров, влияющих на экстрагирование физиологически ценных компонентов из клубней якона, изучены: X1 – температура, С; Х2 – продолжительность экстрагирования, мин; Х3 – соотношение твердой (высушенные и измельченные клубни якона) и жидкой (депротеинизированная творожная сыворотка) фаз; Х4 – рН экстрагента; Х5 – степень измельчения твердой фазы. Все факторы совместимы и некоррелируемы между собой. Критерий оценки оптимизации процесса экстрагирования – общее содержание сухих веществ в экстракте (Y).

Получено уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс экстрагирования под влиянием учитываемых факторов:

Y = 13,19 + 2,46 Х1 – 1,04 Х2 – 0,63 Х3 + 1,21 Х4 – 0,44 Х1Х2 – 0,44 Х1Х3 + 0,56Х2Х3 – – 0,31 Х2Х4 + 0,31 Х2Х5 + 0,67 Х3Х4 + 0,72 X1 2 – 1,16 X3 2 – 0,28 X4 2 – 0,41 X5 2.

В приведенном нелинейном уравнении можно выделить факторы, оказывающие наибольшее влияние на эффективность экстрагирования. Так, коэффициенты b1 = 2,46, b2 = –1,04 и b4 = 1,21 свидетельствуют о том, что на экстрагирование в бльшей степени влияют температура (Х1), рН экстрагента (Х4) и продолжительность процесса (Х2), в меньшей – соотношение твердой и жидкой фаз, степень измельчения клубней якона. Знаки «–» и «+» перед соответствующими коэффициентами означают, что снижение продолжительности экстрагирования, повышение температуры и рН экстрагента увеличивают содержание сухих веществ в экстракте с 8 до 20 % (установлено путем высушивания навески экстракта при 102 – 105 С в течение 120 мин).

Условия экстрагирования физиологически ценных компонентов из клубней якона оптимизированы с применением «ридж-анализа», основанного на методе неопределенных множителей Лагранжа: температура 60 С; продолжительность экстрагирования 60 мин; соотношение твердой и жидкой фаз 1 : 6; рН экстрагента 4,4 ;степень измельчения твердой фазы 2 мм.

Методом ВЭЖХ в клубнях якона идентифицированы 5 органических кислот: щавелевая, лимонная, яблочная, янтарная и уксусная кислоты. На аромат клубней якона в основном влияют яблочная и лимонная кислоты, придающие клубням фруктовый аромат, который маскирует специфичный запах сыворотки.

В экстрагенте спектрофотометрическим методом установлено содержание лактозы (1,65 мас. %) и аскорбиновой кислоты (0,0035 мас. %). Результаты аминокислотного анализа показали, что экстракт якона содержит 16 аминокислот, в том числе и незаменимые.

Степень извлечения редуцирующих сахаров в экстракт из высушенных клубней якона составляет 74,4 мас. %, инулина –23,4 мас. %. Методом жидкостной хроматографии («Цвет Яуза-01-АА», амперометрический детектор) определено суммарное содержание антиоксидантов в экстракте якона – 122 мг/дм3.

Мультисенсорный анализ многокомпонентных смесей ароматобразующих веществ сыворотки и экстракта якона (рис.3) позволил получить «визуальные образы» аромата сыворотки и экстракта якона. Они различны по форме и площади, что подтверждает разную природу запаха.

Рис.3. «Визуальные образы» аромата сыворотки (а) и экстракта якона (б):

F, (5 – 35 Гц) – аналитические сигналы ПКР мультисенсорной системы; оси лепестковой диаграммы соответствуют одному из 9 каналов мультисенсорной ячейки.

Площадь «визуального образа» сыворотки 364 усл.ед., экстракта якона – 188 усл.ед., т.е. запах экстракта в 2 раза менее интенсивен по сравнению с сывороткой. Ароматобразующие компоненты клубней якона ослабляют, маскируют и модифицируют сывороточный запах.

Для оценки изменения показателей качества и установления срока хранения экстракта мультисенсорный анализ смеси ароматобразующих компонентов экстракта проводили каждые 24 ч. Строили «визуальный образ» аромата экстракта и рассчитывали его площадь (специальное программное обеспечение).

Содержание ароматобразующих компонентов при хранении экстракта повышается, их количественные соотношения изменяются, что существенно влияет на площадь «визуального образа». Площадь «визуального образа» аромата экстракта якона при хранении в течение 10 суток увеличивается в 1,5 раза.

Динамика изменения площади «визуального образа» аромата экстракта якона при хранении позволила установить пороговое значение площади для прогнозирования качества экстракта и его срока хранения: S = 400 усл.ед. (рис.4).

Рис. 4. Динамика изменения активной кислотности (а), общего количества микрофлоры

(б), площади изменения «визуального образа», количества дрожжей (1 г) и плесе-

ней (2 г) в экстракте якона при хранении.

Одновременно анализировали изменения качества экстракта потенциометрическим и микробиологическим методами. Устанавливали активную кислотность экстракта (рН), общую микробиологическую обсемененность (количество мезофильных анаэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов, колоний образующих единиц, КМАФАнМ, КОЕ/г), содержание дрожжей и плесеней (рис. 4). Эти показатели во многом обусловливают качество пищевых продуктов.

С применением мультисенсорной системы на основе 9 модифицированных ПКР установлен срок хранения экстракта якона при 6 ± 2 оC – до 10-ти суток. Эти данные коррелируют с результатами потенциометрических и микробиологических исследований (рис. 4).

Оценка качества экстракта включает следующие стадии: получение аналитических сигналов матрицы сенсоров при их одновременном экспонировании в смеси ароматобразующих компонентов экстракта; обучение нейронной сети и проверку полученной модели по тестовой выборке.

Для решения задачи предложен тип искусственной нейронной сети – однослойный мультиперсептрон. Он состоит из нейронов, расположенных на разных уровнях, помимо входного и выходного слоев имеется один внутренний (скрытый) слой.

Мультисенсорный анализ трех проб экстракта проводили ежесуточно в течение 14 дней, экстракт хранили при 6 ± 2 оC.

Одновременно устанавливали активную кислотность экстракта (рН), показатель преломления, оптическую плотность, а также общую микробиологическую обсемененность, содержание дрожжей и плесеней. Значения этих показателей служили выходными параметрами для обучения нейронной сети; входные параметры – разность частот модифицированных сенсоров до и после сорбции. Для обучения сети применяли алгоритм обратного распространения ошибки.

Оценка значимости входных сигналов сети показала, что все 9 входных сигналов являются значимыми и влияют на точность прогноза. Проранжировать ПКР по уровню информативности в отношении к тому или иному измеряемому фактору с применением ИНС невозможно.

Полученная сеть прогнозирует показатели качества экстракта якона практически безошибочно, относительная погрешность не превышает 10 %. Для проверки соответствия сети поставленной задаче ее тестировали с применением проб экстракта, не входивших в обучающую выборку (табл. 2).

Такой подход позволяет выполнить экспресс-анализ качества экстракта якона, оценить его пригодность к употреблению, заменить рутинные методы, действующие на пищевых предприятиях.

Таблица 2. Оценка качества экстракта якона

Номер пробы

экстракта

Измеренный

показатель

Прогнозируемый

показатель

Относительная погрешность, %

Активная кислотность,

1

4,64

4,94

6,6

2

4,42

4,68

5,8

3

3,62

3,84

6,2

Показатель преломления

1

1,359

1,394

2,6

2

1,372

1,413

3,0

3

1,380

1,413

2,4

Оптическая плотность

1

0,374

0,390

4,3

2

0,400

0,419

4,8

3

0,466

0,490

5,2

Общая микробиологическая обсемененность, КМАФАнМ, КОЕ/г

1

3400

3500

2,9

2

18000

17300

3,9

3

28000

27100

3,2

Содержание дрожжей, КОЕ/г

1

22

21

4,5

2

58

62

6,9

3

162

155

4,3

Содержание плесеней, КОЕ/г

1

60

55

8,3

2

96

90

6,3

3

150

162

8,0

В Ы В О Д Ы

1. Разработан и запатентован способ получения нового натурального подсластителя путем извлечения физиологически ценных компонентов из клубней якона нетрадиционным экстрагентом – депротеинизированной творожной сывороткой.

2. Оценены физико-химические и микробиологические характеристики экстракта якона (активная кислотность, оптическая плотность, показатель преломления, общее содержание микроорганизмов, дрожжей и плесеней) с применением пьезокварцевого микровзвешивания и искусственных нейронных сетей.

3. Идентификацированы ароматобразующие вещества в составе экстрагента методом ВЭЖХ. Показано, что наибольшее влияние на формирование специфического сывороточного запаха оказывают масляная кислота, этилальдегид и этилацетат.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»