Нос

«Электронный нос» легко находит излишние или же непредусмотренные надписью на этикетке ароматизаторы в продуктах

Некий воронежский пенсионер приобрел в одном из магазинов апельсиновый и смородиновый фруктовые напитки и отправился на кафедру аналитической химии Воронежской государственной технологической академии. На этих-то «нектарах» ученые академии в очередной раз испытали прибор — сенсорный анализатор «Электронный нос», способный, в частности, по запаху определять искусственные или натуральные красители и ароматизаторы содержатся в пищевых продуктах. За полчаса выяснилось, что жидкость, принесенную пенсионером, фруктовым напитком назвать нельзя.

Татьяна Кучменко, зав. кафедрой аналитической химии Воронежской государственной технологической академии, зам. директора по науке ООО «Сенсорные технологии» объясняет: «Фруктовый напиток не меньше чем на 30% должен состоять из натурального сока. Этим требованиям «нектар» пенсионера не соответствовал, а, кроме того, содержал большое количество синтетических ароматизаторов и красителей».

К таким же неутешительным выводам воронежские химики пришли, проанализировав запах принесенных в лабораторию конфет-леденцов на палочке. «Уже и без анализатора было понятно, — продолжает Татьяна Кучменко, — что конфеты пахнут не апельсином. «Электронный нос» даже не смог идентифицировать этот запах. Конфеты содержали огромное количество разнообразных ароматообразующих и вкусовых добавок. А ведь они рассчитаны на детей от четырех лет!»

Это лишь некоторые примеры анализа пищевых продуктов прибором, но их достаточно, чтобы понять, насколько назрела

Коммерчески реализованных российских аналогов у «Электронного носа» нет проблема контроля над использованием искусственных добавок.

Главный элемент «Электронного носа» — микровесы (пьезоэлектрические кварцевые резонаторы), способные взвешивать массу 10 9 грамма. Как проходят тесты?

Татьяна Кучменко: «Проба помещается в герметичный химический стакан, выдерживается в нем определенное время, при этом отбирается воздух, а дальше — в наш прибор. Молекулы абсорбируются на пленках, расположенных на поверхности микровесов. Каждая пленка по-своему реагирует с компонентами запаха, суммарный сигнал прибора — набор чисел — выводится на монитор либо записывается и обрабатывается компьютером, оснащенным специальной программой.

Окончательный результат мы формируем в виде лепестковой диаграммы — «цветка аромата». Каждый лепесток — носитель информации о содержании контролируемых компонентов: искусственных добавок, кислот, альдегидов, аминов и т.п.

В зависимости от объекта и задач анализа используются разные пленки для микровесов — для идентификации одного токсичного газа, для смеси газов или же для выявления характерной особенности какой-либо смеси. Поскольку запах присущ и твердым, и жидким, и газообразным веществам,

наука и жизнь

«Лепестки» диаграммы рассказывают ученым о содержании искусственных ароматизаторов и сложным образцам, то аналитическое применение этого устройства очень широкое.

Количественная оценка степени выраженности запаха, присутствие, избыток синтетических ароматизаторов или токсичных веществ имеет большое значение в производстве всех пищевых продуктов, ликероводочных изделий. У нас отработана методика нахождения этих синтетических ароматизаторов, мы устанавливаем, насколько содержимое соответствует заявленному составу.

Некоторые недобросовестные производители добавляют такое количество ароматизаторов, что формируется новый запах. В США, например, после того, как было зафиксировано раздвоение в психике при восприятии детьми идентичных продуктов (школьники, в частности, считали, что клубника и клубничный сок пахнут по-разному), запретили применение искусственных ароматизаторов, тем более, что они далеко не безвредны.

С помощью нашего прибора мы уже анализировали вино, пиво, коньяк, кондитерские изделия, йогурты, безалкогольные напитки, специи, натуральные (эфирные) масла и лекарственные препараты на их основе.

Кроме этого, «Электронный нос» способен проверять на безопасность для здоровья строительные материалы. Он может контролировать качество растворителей, пластмасс, содержащих фенол и формальдегид, анализировать состав питьевой, природной воды, бытовой химии, безопасность воздуха в жилых, производственных и офисных помещениях.

Кстати, о воздухе. К нам дважды обращались с просьбой установить причину недомогания людей. В одном случае речь шла о маленьком ребенке, который покрывался аллергической сыпью. Продукты питания родители проверяли и пришли к выводу, что причина аллергии не в еде. В другом же случае, во время работы в своем кабинете недомогание чувствовал руководитель «Научно-производственного объединения измерительной техники» в городе Королеве.

Оказалось, что беспокойство людям доставляла плесень, покрывавшая деревянные и бетонные панели здания. Кроватка ребенка располагалась как раз под этим участком потолка (из-за навесного потолка плесень наука и жизнь

не была видна). В Королеве же она расплодилась под паркетом. Дело в том, что ламинированные ДСП, разъедаемые плесенью, становятся источником фенола и формальдегида. Определенное содержание этих веществ в воздухе опасно.

Проанализировав жалобы руководителя, мы изначально предположили, что проблема не в близости к производству, а в феноле и формальдегиде. Наше устройство позволяет даже при небольших концентрациях в воздухе определить легколетучие продукты метаболизма плесневых грибков, установить их источник».

Марина Ангелова, начальник отдела охраны труда ФГУП «Научно-производственное объединение измерительной техники» (город Королев): «Дело в том, что административные помещения нашего предприятия располагаются в том же здании, что и цех гальваники. Мы неоднократно вызывали сотрудников местной санэпидстанции, но по их данным, содержание вредных веществ в воздухе кабинетов было в пределах допустимого. Тогда директор вспомнил, что читал в одном из научных журналов о специальном анализаторе, разработанном в Воронеже, и мы обратились к воронежским химикам. Их сотрудник в течение дня взял пробы воздуха, и через неделю нам посоветовали поискать плесень на потолке, на полу, которую мы и обнаружили под паркетом. После ремонта проблема исчезла».

Благодаря гранту местной администрации и участию в программе «Старт» фонда Леонида Бортника воронежские химики не только провели научно-исследовательскую работу, но и опытно-конструкторские разработки. Это позволило ученым создать полупромышленные образцы «Электронного носа», а также прибора, предназначенного для быстрой диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта по анализу выдыхаемого воздуха.

Такой анализ позволяет в некоторых случаях избежать фиброгастроскопии и дыхательного хелик-теста, не подходящих для очень пожилых людей и маленьких детей. На помню, в ходе хелик-теста от пациента тре-

Анализатор воронежских химиков определяет наличие и расположение язвы и гастрита за 20 минут буется довольно длительно (дважды по 6-10 минут) дышать в специальную трубку. При этом тест не позволяет определить местонахождение активных микроорганизмов.

Сейчас мы работаем над портативным устройством для врачей, которое можно будет поместить и в обычном медицинском кабинете, и в чемоданчике для участковых. Особенно перспективно применение такого анализатора при массовой диагностике желудочно-кишечных заболеваний в школах и дошкольных учреждениях.

Добавлю, что использование нашего прибора обойдется дешевле, чем дыхательного хелик-теста, проведение которого, по крайней мере, в Воронеже стоит 250 руб. Дело в том, что тест-системы «Хелик» одноразовые, поэтому оплачивается не только исследование, но и набор необходимых реактивов и трубок.

Наш опытный образец сенсора эксплуатируют ежедневно уже в течение восьми месяцев (помимо испытаний в больнице мы каждый день проводим научно-исследовательские работы), и он до сих пор в рабочем состоянии. Себестоимость одного сенсора (активной пленки для микровесов и резонатора) — 150 руб., а самого устройства — 500 руб. С учетом работы сотрудников-лаборантов его применение обойдется в 1000 руб. Так что, по моим расчетам, пациенту такой анализ должен стоить не более 50 рублей.

Важно отметить, что все микроорганизмы, вызывающие те или иные заболевания, обладают индивидуальным запахом, так что мы будем продолжать работу в этом напра влении. Сейчас собираем материалы и ведем переговоры по использованию такого тест-устройства для быстрых анализов в гинекологии».

Сфера применения данных приборов, как считают в Воронеже, так же широка и многообразна, как и мир запахов. Это клинические и заводские лаборатории, центры защиты прав потребителей, передвижные лаборатории для анализа воздуха, почв, воды. Такой анализатор вполне можно разместить в супермаркетах, которые заботятся о своем добром имени (устройство может установить раннюю порчу продуктов), на пищевых производствах для контроля технологий, оценки качества сырья и добавок.

Татьяна Кучменко: «Моносенсорные устройства, такие, как наш анализатор по оценке активности микроорганизмов Helicobacter pylori, в применении не сложнее, чем приборы для измерения давления и пульса. А вот для многосенсорных приборов требуются лаборатория и специальное программное обеспечение. Сейчас мы работаем над созданием более простого «Электронного носа», способного быстро давать тест-оценку по параметрам «да», «нет» и «условно». Программное обеспечение для общения с «носом» и обработки информации создают молодые воронежские программисты ООО «КвадроСофт». Стоимость такого прибора составит на рынке от 40 тыс. руб. Он не только проще в применении, но и гораздо дешевле импортных аналогов».

Главное отличие воронежского «носа» — в быстрой и простой методике обработки информации, а также в конструктивных особенностях устройства: заграничным приборам не всегда по силам уловить тонкие запахи подобных образцов, поскольку оснащены они усредненным набором сенсоров.

По словам начальника пресс-службы компании «Седьмой континент» Екатерины Лесиной , эта сеть магазинов заинтересована в применении подобных приборов, но только если они надежно работают, удобны в использовании и не наносят ущерба товарам. В частности, вскрывать упаковки с йогуртами для проверки их содержимого в «Седьмом континенте», также, как и в компании «Патэрсон», не готовы.

Так или иначе, но пока на промышленное внедрение анализатора выделенных грантов ученым не хватает. «На оплату внесения этого прибора в госреестр, на регистрации и аккредитации методик требуется не менее 12,5 млн. руб., — сетует Татьяна Кучменко . — Я уж не говорю о проведении клинических испытаний».

Положение усложняет еще и то, что коммерчески реализованных российских аналогов у «Электронного носа» нет, а соответственно, отсутствует алгоритм его оценки госорганами. Ц