Оптимизация пробоподготовки при определении жирнокислотного состава ультрапастеризованного молока

DOI:

С целью удешевления себестоимости молока некоторые недобросовестные производители изготавливают фальсифицированные молочные продукты, потребление которых может привести к нарушениям в питании: человек получает чувство насыщения, но недополучит те макро- и микронутриенты, на которые рассчитывает [2]. Жирные кислоты, входящие в состав животных и растительных жиров, по химической структуре относятся к органическим карбоновым кислотам и содержат от 12 до 24

углеродных атомов [3]. Определение жирно-кислотного состава (ЖКС) молочной продукции является эффективным методом выявления фальсификации [4, 5].

Существуют различные способы увеличения срока годности молока. Например, пастеризация, стерилизация, ультрапастеризация. При ультрапастеризации молоко гомогенизируется под давлением и подвергается обработке при сверхвысокой температуре до 135-150 0С с последующей асептической упаковкой. При этом получается коммерчески стерильный продукт, который не требует хранения в холодильнике. Во время хранения в липидной фракции ультрапастеризованного молока происходят некоторые химические и биохимические изменения: уменьшается содержание коротко- и среднецепочечных жирных кислот, фолиевой кислоты, витаминов С и группы В, увеличивается концентрация молочной, уксусной, лимонной, пировиноградной, муравьиной, янтарной и щавелевой кислот, частично снижаются показатели цвета, вкуса и запаха [6].

Из-за гомогенности ультрапастеризованного молока возникают проблемы с экстракцией жира при проведении анализа по определению жирно-кислотного состава. В связи с чем целью исследования является оптимизация способа пробоподготовки при определении жирнокислотного состава ультрапастеризованного молока.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Эксперимент проведен на базе ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека» с применением хроматографа «Хроматэк-Кристалл 5000». Для идентификации метиловых эфиров жирных кислот (МЭЖК) применена 37компонентная смесь. Согласно ГОСТ 32915 [7], выделения жировой фазы из молока осуществляется следующим способом: наливают в 2 центрифужные пробирки по 50 мл пробы, помещают в центрифугу и центрифугируют при 10000 оборотах в минуту. Затем, для сокращения трудовых и временных затрат, исходя из литературных источников [8], переносят в пробирку около 0,1 г жира, отстоявшегося в центрифужных пробирках, растворяют в 2 мл гексана, далее наливают в раствор жира в гексане 0,1 мл раствора метилата натрия, закрывают крышку, в течение 2 минут интенсивно перемешивают, спустя 5 минут верхний слой, содержащий МЭЖК, переливают в виалу для дальнейшего анализа на хроматографе.

Экспериментально установлено, что при проведении пробоподготовки ультсрапастеризованного молока (с массовой долей жира 3,2%) жировая фаза при центрифугировании практически не выделяется или выделяется в недостаточном количестве. Причиной этого является гомогенизация молока при ультрапастеризации, вследствие чего стабилизируется жировая эмульсия и уменьшается объём жировых шариков и скорость их всплывания. Этот метод применяется для повышения однородности и улучшения стойкости молока при хранении.

Применив общеизвестный принцип сепарирования молока, при осуществлении которого молочное сырье прогревают до 40-45 0С, перед центрифугированием образец ультрапастеризованного молока в центрифужных пробирках был прогрет в лабораторной электропечи до 45 0С, что позволило эффективному разделению жировой фракции.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Экспериментально установлено, что при предварительном нагревании ультрапастеризованного молока до 45 0С жировая фракция при центрифугировании хорошо разделяется.

Определены концентрации МЭЖК в жировой фазе исследуемого образца ультрапастеризованного молока. Хроматограмма представлена на рисунке.

Исследование проведено в 16 параллельных измерениях, результаты одной параллели представлены в таблице 1. Выявлено, что образец молока соответствует требованиям нормативного документа [9].

Рисунок 1. Хроматограмма МЭЖК жировой фазы исследуемого образца молока.

Figure 1. FAME chromatogram of the fat phase of the milk sample under study.

Таблица 1. Жирнокислотный состав исследуемого образца молока.

Table 1. Fatty acid composition of the studied milk sample.

Наименование жирной кислоты	Массовая доля жирной кислоты, % от суммы жирных кислот			Нормативы по ГОСТ Р 583402019 [7]
	Первое измерение	Второе измерение	Среднее значение
Масляная	2,43	2,43	2,43±0,40	2,4-4,2
Капроновая	1,64	1,54	1,59±0,40	1,5-3,0
Каприловая	1,17	1,10	1,14±0,40	1,0-2,0
Каприновая	2,82	2,71	2,77±0,40	2,0-3,8
Лауриновая	3,48	3,39	3,44±0,40	2,0-4,4
Миристиновая	10,95	10,90	10,93±2,20	8,0-13,0
Миристолеиновая	1,01	1,01	1,01±0,40	0,6-1,5
Пальмитиновая	28,94	28,89	28,92±2,20	21,0-32,0
Пальмитолеиновая	1,69	1,73	1,71±0,40	1,3-2,4
Стеариновая	10,92	11,05	10,99±2,20	8,0-13,5
Олеиновая	28,80	28,97	28,89±2,20	20,0-32,0
Линолевая	2,86	2,92	2,89±0,40	2,4-5,0
Линоленовая	0,89	0,88	0,89±0,20	До 1,5
Арахиновая	0,18	0,16	0,17±0,40	До 0,3
Бегеновая	Менее 0,10	Менее 0,10	Менее 0,10	До 0,1
Прочие	2,57	2,63	2,60±0,40	2,5-6,5

ОБСУЖДЕНИЕ

Для проверки работоспособности методики проведена оценка показателей качества результатов анализа на примере пальмитиновой кислоты (таблица 2) согласно РМГ 762014 [8]. Условные обозначения: Х – результат единичного анализа, результат контрольного определения; Х – результат анализа, результат контрольного измерения; Х – среднеарифметическое значение; n – количество параллельных измерений,; r n – предел повторяемости; σr – среднее квадратическое отклонение результатов единичного анализа, полученных по методике в условиях повторяемости; σrл – среднее квадратическое отклонение результатов единичного анализа, полученных в условиях повторяемости, в конкретной лаборатории; urл – стандартная неопределенность; R – предел воспроизводимости; σR – среднее квадратическое отклонение всех результатов анализа; Rл – предел внутрилабораторной прецизионности; σRл – среднее квадратическое отклонение результатов анализа, полученных в условиях внутрилабораторной прецизионности; СКО – среднее квадратическое отклонение; S r – СКО повторяемости [10].

Подставив полученные значения в формулу, производим расчет среднего арифметического значения, а также выборочную дисперсию (таблица 2): n

S i

Z ( X." Xi )²

= 1 n — 1

Теперь, с применением критерий Кохрена, на базе полученных значений выборочных дисперсий проверяем гипотезу о равенстве генеральных дисперсий. Итак, получается, Gрасч =0,151, Gтабл =0,452. Значит, дисперсии однородны (Gрасч

Расчеты показывают, что Sr=0,32. Исходя из РМГ 76-2014, σr, л= Sr, из чего следует, что σr, л=0,32. Значение показателя повторяемости равно: r=2,77*Sr=2,77*0,32=0,89%. Полученная приписанная характеристика расхождения значений параллельных измерений (0,89%), а приписанная характеристика расхождения (по ГОСТ 32915) в диапазоне от 5,00% и более составляет 1,00%. 0,89<1,00.

Таблица 2. Средние арифметические значения и выборочная дисперсия результатов анализа.

Table 2. Arithmetic means and sample variance of analysis results.

Номер серии (l =1,.., L )	Результаты параллельных измерений Хli		Среднее арифметическое результатов определений Xi	Выборочная дисперсия результатов параллельных определений Si
	X1	X2
1	28,94	28,89	28,92	0,0013	0,0001
2	29,20	28,70	28,95	0,1250	0,0019
3	28,91	28,82	28,87	0,0040	0,0017
4	29,00	28,63	28,82	0,0685	0,0084
5	29,13	28,78	28,96	0,0612	0,0023
6	29,15	29,49	29,32	0,0578	0,1709
7	28,92	28,41	28,67	0,1301	0,0584
8	29,15	28,81	28,98	0,0578	0,0054
9	29,00	28,46	28,73	0,1458	0,0312

10	28,92	28,67	28,80	0,0313	0,0124
11	29,14	28,74	28,94	0,0800	0,0011
12	28,19	28,89	28,54	0,2450	0,1344
13	29,44	28,76	29,10	0,2312	0,0374
14	29,05	28,76	28,91	0,0420	0,0000
15	28,84	29,48	29,16	0,2048	0,0642
16	29,13	28,61	28,87	0,1352	0,0013

SR=0,32. Проверка средних значений на наличие выбросов по критерию Граббса производится по формулам:

^™ = - GRmn =

GRmax=2,197, GRmin=1,948, GRтабл=2,585. GR< GRтабл, что говорит об отсутствии выбросов.

СКОσRл=SR (исходя из РМГ 76-2014). Исходя из вычислений, σRл=0,19. Rл=2,77*σRл=2,77*0,19=0,52%. Предел воспроизводимости (по ГОСТ 32915) в диапазоне от 5,00% и более составляет 3,00%. 0,52<3,00.

Для расчета границы абсолютной погрешности применяем формулу: ∆л=1,96*σRл=1,96*0,19=0,37%. Приписанная характеристика погрешности испытаний (по ГОСТ 32915) в определяемом диапазоне составляет 2,20%. 0,37<2,20.

Исходя из результатов вычислений, rл (0,89<1,00), Rл (0,52<3,00), ∆л<∆ (0,37<2,20), прогревание ультрапастеризованного молока до 45 ⁰С перед центрифугированием можно рекомендовать как эффективный способ для отделения жировой фракции при определении жирнокислотного состава.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предлагается эффективный способ отделения жировой фракции ультрапастеризованного молока при определении жирнокислотного состава. Проведенная оценка показателей качества результатов анализа при реализации методики показала, что ее метрологические характеристики ниже, чем в ГОСТ 32915, что позволяет рекомендовать ее к применению на практике.