Современные измерительные методы идентификации

Измерительные методы анализа по способу регистрации сигнала, полученного от измеряемой величины, можно подразделить на три группы: физические, химические и биологические. Однако резких границ, разделяющих эти группы методов, нет.

Многие методы по используемому инструментарию являются комбинированными: физико-химическими, биофизическими и биохимическими. Все методы так или иначе предполагают измерение некоторых физических величин, что нивелирует различия между физическими и нефизическими методами. Поэтому их классификация носит условный характер. На рис. приведена обобщенная классификация современных инструментальных методов идентификации и обнаружения фальсификации продовольственных товаров, далее приводится их краткая характеристика.

Кроме того, в зависимости от назначения и места метода в проводимых испытаниях различают методы пробоподготовки и методы определения значений исследуемых показателей.

Классификация современных измерительных методов идентификации

Методы пробоподготовки. Любому инструментальному методу идентификации пищевых продуктов предшествует отбор пробы и подготовки ее к анализу. Пищевые продукты в большинстве своем представляют сложные многокомпонентные системы, в которых отдельные вещества присутствуют в микроколичествах. В таких системах наблюдается сильное влияние одних компонентов на точность определения других, что вызывает необходимость разделения отдельных веществ, их очистки и концентрирования перед определением измеряемого показателя.

Выбор метода очистки (концентрирования) определяется прежде всего агрегатным состоянием основного вещества и примесей, их химической природой и концентрацией. Наибольшее распространение получили такие методы очистки и концентрирования, как перекристаллизация, перегонка (возгонка), экстракция, осаждения, озоление.

Перекристаллизация — это процесс, при котором твердое вещество растворяют при нагревании в определенном растворителе, отфильтровывают горячий раствор нерастворимых примесей и затем путем охлаждения выкристаллизовывают основное вещество. Разновидностью перекристаллизации является метод высаливания, который основан на том, что многие органические вещества растворяются в воде, но нерастворимы в концентрированных растворах солей (например, белки).

Перегонка — процесс перевода жидкого вещества в пар и конденсации последнего в жидкость. Применяют перегонку, как правило, для отделения летучих веществ от нелетучих (например, спирта от Сахаров, дубильных, красящих веществ и др.). Для очистки твердых веществ применяют возгонку — процесс испарения твердого вещества с последующей конденсацией пара непосредственно в твердое вещество, минуя жидкую фазу.

Экстракция (экстрагирование) — процесс извлечения и концентрирования веществ из твердой смеси или раствора, основанный на различной растворимости веществ и примесей в выбранном растворителе или в двух не смешивающихся между собой растворителях. Растворитель подбирают так, чтобы растворимость исследуемого компонента была на несколько порядков выше остальных.

Существует две разновидности метода: жидкость-жидкостная экстракция (рассмотрен выше) и твердофазная экстракция, когда отделяемые вещества адсорбируются на поверхности микропористого твердого тела (сорбента), а затем смываются с него растворителем.

Осаждение — это выделение из раствора малорастворимого или нерастворимого осадка, образованного в результате различных химических реакций.

Озоление — это сжигание пробы различными способами для изучения элементного состава (например, методами атомно-адсорбционной или атомно-эмиссионной спектрометрии, вольт-амперометрии и др.). Используют сухой и мокрый способы озоления.

Мокрое озоление обычно проводят смесью концентрированных кислот — серной и азотной. При этом все металлы без потерь переходят в раствор. Однако для пищевых продуктов, содержащих большое количество органических веществ и имеющих незначительную зольность, приходится брать достаточно большую навеску (10—20 г) и, соответственно, большие объемы кислот, которые вносят в анализируемый раствор дополнительное количество минеральных элементов, что является причиной высокой погрешности измерений.

Сухое озоление проводят при температуре муфельной печи 450—550 °С, обугливая навеску до постоянной массы. Остаток растворяют в небольшом количестве концентрированной соляной кислоты. При таком способе озоления происходят небольшие потери свинца, серебра, мышьяка. При исследовании минерального состава жиров сухое озоление приводит к значительным потерям меди и железа. Основным недостатком метода является длительность процесса (7—8 ч).

Проведение пробоподготовки пищевых продуктов для исследования их состава часто является фактором, сдерживающим эффективность применения инструментальных методов идентификации. Для упрощения наиболее трудоемких процедур создаются новые виды материалов и оборудования: одноразовые и регенерируемые патроны для пробоподготовки, муфельные печи с программируемыми температурными режимами и др. Некоторые современные приборы дают возможность одновременно определять весь комплекс показателей качества, нормируемых для данного вида продукции, без проведения предварительной пробоподготовки. Так, для контроля качества пива используют автоматизированную систему (Германия, «Leo Kublcr»), позволяющую в течение 2—3 мин определять все физико-химические показатели: экстрактивность начального сусла, кислотность, степень сбраживания, содержание этилового спирта и др.

Измерительные методы определения значений показателей для идентификации товаров. В соответствии с классификацией, приведенной на рис., физические методы идентификации можно условно подразделить на методы оптической спектрометрии и другие оптические методы, радиометрические, термометрические методы и др.

К методам оптической спектрометрии, предназначенным для проведения элементного анализа, относят атомно-адсорбционную и атомно-эмиссионную спектрометрию.

Метод атомно-адсорбционной спектрометрии (ААС) находит широкое применение для количественного определения малых концентраций элементов, прежде всего металлов, в воде и разных пищевых продуктах. Он используется для идентификации региональной принадлежности (наименования места происхождения) виноградных вин, чая, кофе, минеральных вод, плодов и овощей, соков, воды, используемой в качестве сырья для изготовления напитков (водок, ликероводочных изделий и др.).

Метод ААС основан на явлении резонансного поглощения излучения видимого или ультрафиолетового диапазона свободными невозбужденными атомами.

Первоначально анализируемую пробу, в которой определяемые элементы обычно находятся в виде соединений, переводят в элементное состояние — атомный пар, состоящий из свободных невозбужденных атомов. Этот процесс, называемый атомизацией, осуществляют путем нагрева пробы до температуры 2000—3000 °С (верхний предел ограничен ионизацией атомов) при помощи одного из двух методов: пламенного (в пламени горелки) или электротермического (в графитовой печи) либо их комбинации.

Главное условие резонансного поглощения — длина волны, соответствующая максимуму поглощения атомных паров определяемого элемента, должна быть равна длине волны максимума интенсивности излучения источника. Для практической реализации этого условия применяют специальные источники излучения — лампы с полым катодом, изготовленным из материала, содержащего атомы определяемого элемента. При соблюдении условий резонансного поглощения и неизменной толщине поглощающего слоя оптическая плотность поглощающей среды (величина атомной адсорбции) линейно зависит от концентрапии атомов определяемого элемента в соответствии с законом Бугера — Ламберта — Бера. Это позволяет путем измерения атомной адсорбции определять концентрацию элементов в анализируемой пробе, используя предварительно полученную зависимость (или график) величины атомной адсорбции от концентрации определяемого элемента.

Атомно-эмиссионная спектрометрия (АЭС) — это метод, основанный на явлении ионизации свободных атомов определяемого элемента при высокотемпературном нагреве (при температуре 3500—8000 °С). Последующий переход атомов из возбужденного состояния в нормальное (рекомбинация) сопровождается излучением определенных длин волн. Спектр излучения для атомов каждого элемента строго индивидуален, а интенсивность излучения характеристической длины волны зависит от концентрации элемента. Это позволяет идентифицировать атомы, имея библиотеку спектров, а по интенсивности излучения и предварительно полученным с помощью стандартных растворов калибровочным зависимостям проводить количественное определение содержания элементов в пробе.

Наибольшая чувствительность возможна при определении легко ионизируемых атомов элементов — лития, натрия, калия, рубидия, цезия, кальция, марганца, цинка, кадмия, серебра и др.

Разновидностью метода АЭС является метод АЭС с индуктивно связанной плазмой (ИСП), для получения которой используется энергия высокочастотного переменного тока, передаваемая посредством магнитной индукции атомам инертного газа (аргона). Температура ионизации в этом случае достигает 5000—10 000 °С, а аналитические возможности метода значительно расширяются, так как появляется возможность определения атомов с высокой энергией ионизации — железа, урана и др. Этот вариант АЭС отличается также высокой чувствительностью анализа, точностью и хорошей воспроизводимостью результатов.

Область применения метода АЭС та же, что и метода ААС, поэтому выбор этих методов должен осуществляться с учетом преимуществ и недостатков (см. приложение), значимых для конкретных аналитических задач.

Масс-спектрометрия — это метод анализа, основанный на разделении ионов анализируемого вещества в зависимости от величины отношения массы к заряду.

Первоначально проводят ионизацию атомов (молекул) анализируемого вещества, используя для этих целей один из трех источников ионизации: источник ионов электронного удара; источник ионов химической ионизации; индуктивно-связанную плазму. Образующиеся ионы, попадая в магнитное поле масс-анализатора, при пересечении силовых линий начинают двигаться по окружности, радиус которой зависит от напряженности магнитного поля, энергии иона и отношения его массы к заряду. Меняя напряженность магнитного поля, направляют ионы с различными массами на регистрирующее устройство (детектор), т. е. делают развертку масс-спектра.

Для фиксированного значения энергии ионизации электронов масс-спектр каждого вещества индивидуален. Это позволяет идентифицировать неизвестное вещество путем сравнения его масс-спектра со спектрами известных веществ, хранящихся в библиотеке масс-спектров.

Часто метод масс-спектрометрии сочетают с газовой или жидкостной хроматографией (МС—ГХ или МС—ЖХ). В этом случае выход хроматографической колонки через подогреваемый интерфейс соединяют с источником ионов масс-спектрометра. Выходящие из колонки после разделения вещества попадают в область ионизации, а образовавшиеся ионы регистрируются в виде масс-спектра. Система обработки данных позволяет получить масс-спектр каждого хроматографического пика.

В сочетании с хроматографией или капиллярным электрофорезом масс-спектрометрия является мощным инструментальным методом анализа, обладающим высокой информативностью и пригодным для исследования практически всех классов органических соединений. В таком сочетании этот метод в настоящее время наиболее часто используется для идентификации разных видов пищевой продукции и продовольственного сырья.

Флуориметрия — это метод элементного и молекулярного анализа, основанный на способности органических и неорганических веществ (атомов, ионов и более сложных частиц) флуоресцировать, т. е. поглощать излучение от источника и снова его излучать (светиться, люминесцировать) при большей длине волны в результате перехода электронов из возбужденного состояния в нормальное. Количественное определение веществ основано на зависимости интенсивности флуоресценции от концентрации вещества в пробе. Принцип измерения состоит в облучении пробы излучением УФ-области и измерении спектра флуоресценции с помощью фотодетектора.

Флуориметрия, относящаяся к методам эмиссионной спектроскопии, характеризуется высокой чувствительностью — в 100—10 000 раз превышающей чувствительность абсорбционных оптических методов. Метод пригоден для измерения очень малых концентраций веществ. Он более селективен, так как флуоресцируют меньшее число соединений по сравнению с числом соединений, способных поглощать излучение. Флуориметрию применяют для количественного определения полициклических органических соединений, металлоорганических соединений, витаминов, белков, нитратов, нитритов, сульфидов, цианидов, токсичных металлов в составе пищевых продуктов.

Часто в целях идентификации проводят визуальные наблюдения за цветом люминесценции, например для определения вида и сорта муки, вида мяса, установления природы молочных продуктов и пищевых жиров. Так, оболочки, алейроновый слой и зародыш зерновки пшеницы и ржи имеют более интенсивное синее свечение по сравнению с эндоспермом. Следовательно, чем ниже сорт муки, тем более яркой флуоресценцией она обладает. Разные виды муки тоже имеют разный цвет флуоресценции: ячменная мука — матово-белый, гороховая — розовый, соевая — сине-зеленый.

По-разному флуоресцирует мышечная ткань разных видов животных: для мышц говядины характерны бархатистые темно-красные оттенки, для баранины — темно-коричневые, для свинины — светло-коричневые. Флуоресцентный анализ пригоден также для определения сортности мяса. Соединительная и хрящевая ткани имеют ярко-голубой цвет свечения, жировая ткань — светло-желтый.

По цвету флуоресценции можно выявлять случаи фальсификации молока. Свежее доброкачественное коровье молоко имеет флуоресценцию ярко-желтого цвета, а молоко с добавлением соды или 15 % воды флуоресцирует бледными желтоватыми оттенками.

Наблюдаются различия в цвете флуоресценции пищевых жиров. Животные топленые жиры (говяжий, бараний, свиной) нефлуоресцируют, масло коровье имеет ярко-желтую флуоресценцию, а маргарин — голубую. Этот идентификационный признак позволяет простым способом обнаруживать примесь маргарина в сливочном масле.

Большой класс оптических методов молекулярного анализа основан на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. В аналитических методах используют ультрафиолетовую (УФ), видимую и инфракрасную (ИК) области спектра электромагнитного излучения. Методы, основанные на исследовании спектров избирательного поглощения излучения анализируемым веществом, называются спектроскопией. Для каждого вещества спектры поглощения индивидуальны и зависят от строения вещества. Это позволяет проводить идентификацию, имея библиотеку спектров стандартных веществ.

Методы оптической спектроскопии используют также для количественного анализа — определения концентрации вещества путем измерения коэффициента поглощения или оптической плотности при определенной длине волны. По найденной величине, пользуясь заранее построенным калибровочным графиком, находят концентрацию поглощающего вещества в анализируемом растворе. При анализе бесцветных растворов добавляют реагенты, образующие с определяемым веществом окрашенное соединение.

Приборы для измерения светопоглощения растворов при определенной длине волны называются спектрофотометрами (при использовании видимого излучения — фотоколориметрами).

Метод УФ/видимой спектроскопии предназначен для исследования светопоглощения (светопропускания) растворов в диапазоне от 185—210 нм (нижний рабочий предел большинства спектрофотометров) до 650—1000 нм (верхний предел). Поглощение в УФ-видимой области связано с возбуждением электронов, поэтому УФ-видимые спектры дают ограниченную информацию о строении молекул и редко могут служить «отпечатком пальцев» какой-либо структуры.

Вместе с тем установлены некоторые эмпирические зависимости между длиной волны в максимуме поглощения и структурой молекул (например, для сопряженных и изолированных двойных связей). Группы, вызывающие поглощение в области 200—800 нм, получили название хромофорных. Они содержат не менее одной кратной связи: С=С, С=С, С=0, C=N, N=0, N=N, C=S, S=0 и др. Соответственно, УФ/видимую спектроскопию Попользуют для количественного и качественного определения алкалоидов (кофеина, теобромина, теофиллина) при идентификации чая, кофе, какао-бобов; фенольных соединений (танина, катехинов, антоцианов и др.) — при исследовании состава виноградных и плодовых вин, свежих и переработанных плодов и овощей, чая, кофе; для изучения степени окисленности жиров — при установлении доброкачественности жиросодсржащих продуктов (растительных масел, масла коровьего, маргарина и майонеза, орехов, рыбы с высоким содержанием жиров и др.).

Метод ИК-спектроскопии основан на исследовании спектров Поглощения в ИК-области излучения (0,8—2,5 мкм — ближняя область, 2,5—25 мкм — средняя, более 25 мкм — дальняя). Поглощение в ИК-области связано с молекулярными колебаниями, соответственно ИК-спектры дают информацию о строении соединений. Этот метод может быть использован для анализа почти всех молекул с ковалентными связями, кроме двухатомных.

ИК-спектры могут служить источником подробной информации о структуре молекулярных соединений различной природы — витаминов, аминокислот, сложных эфиров, сахаров, спиртов и других, поэтому широко используются для целей идентификации. Так, в Китае этот метод применяют для идентификации коммерческих сортов пакетированного чая, в Испании — для дифференциации по возрасту вин и бренди. Большое распространение получили ИК-спектрофотометры с Фурье преобразованием, которые при работе используют все частоты излучения источника одновременно, что позволяет повысить информативность метода, обеспечить существенно большую чувствительность и экспрессность анализа по сравнению с классическими ИК-спектрофотометрами.

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основана на взаимодействии вещества и электромагнитного излучения при помещении пробы одновременно в два магнитных поля — одно постоянное, другое радиочастотное.

В момент совпадения частот магнитного и радиочастотного полей (точка резонанса) с частотой перехода между энергетическими уровнями ядер с различной ориентацией спина наблюдается сильное поглощение излучения, пропорциональное количеству ядер исследуемого элемента. Ядерный магнитный резонанс наблюдается только на ядрах, имеющих магнитный момент (²Н, ^l3C, ^l5N, ^l9F, ³¹Р и др.). Содержание этих ядер для многих видов продукции является важным идентифицирующим признаком.

Установлено, что содержание изотопов ²Н и 1³С в этиловом спирте вин и коньяков является довольно консервативным признаком, в значительной степени зависящим от эколого-географичсских факторов, в которых произрастал виноград, использованный для их приготовления. В Испании метод спектроскопии ЯМР используется для различения красных вин, произведенных в разных винодельческих регионах, а во Франции — для подтверждения места происхождения коньяков.

Большое применение для целей идентификации находят и другие оптические методы: микроскопия, рефрактометрия, поляриметрия, колориметрия, нефелометрия и др.

Микроскопию применяют для изучения клеточной структуры растительных и животных тканей — анатомо-морфологических признаков, являющихся важными критериями идентификации многих пищевых продуктов. Микроскопию используют для установления вида крахмала по форме, размеру и структуре крахмальных зерен, при проведении идентификации икры осетровых рыб на основе исследования макро- и микроструктурных признаков, при подтверждении природы напитков брожения, биологической и физиологической ценности йогуртов и других кисломолочных напитков. Микроскопия лежит в основе метода гистологической идентификации состава мяса и мясных продуктов.

По принципу увеличения изображения существует два основных вида микроскопии — световая (в проходящем и отраженном свете) и электронная (световые лучи заменены потоком электронов).

Световая микроскопия обеспечивает увеличение до 2—3 тысяч раз, цветное и подвижное изображение живого объекта, возможность микрокиносъемки и длительного наблюдения одного и того же объекта, оценку его динамики и химизма.

Различают множество разновидностей световой микроскопии по принципам освещения и наблюдения: светопольная, темнопольная, фазово-контрастная, флуоресцентная, УФ-, ИК- и др.

Электронная микроскопия позволяет исследовать микроструктуру тел при увеличениях до многих сотен тысяч раз (вплоть до атомно-молекулярного уровня), однако требует особой пробоподготовки образцов (ультрамикротомирования) — получения тонких срезов. Этот метод микроскопии также имеет много разновидностей: просвечивающая, сканирующая, амплитудная, фазовая и др. Методы микроскопии выбираются (и обеспечиваются конструктивно) в зависимости от характера и свойств изучаемых объектов.

Рефрактометрия — это метод, основанный на измерении Показателей преломления света при прохождении его через раствор, содержащий анализируемое вещество. Используется при определении содержания водорастворимых экстрактивных веществ в кофе, чае, безалкогольных напитках, сахаров — в ликероводочных изделиях, винах, коньяках. Приведенные показатели относят к важным идентифицирующим признакам, так как Они лежат в основе классификации напитков и деления их на товарные сорта.

Поляриметрия — метод определения концентрации оптически активных веществ в термостатируемом растворе путем измерения угла вращения плоскости поляризации света. Угол вращения зависит от толщины слоя раствора, температуры, длины волны света, природы растворителя и растворенного вещества, а также от концентрации последнего. Измерив угол вращения при стандартных условиях, по калибровочному графику находят концентрацию раствора. Метод применяют для быстрого определения Сахаров в водных растворах, а также некоторых других оптически активных веществ — алкалоидов, эфирных масел и др.

Колориметрия — метод, основанный на определении концентрации вещества по интенсивности окраски раствора. Концентрацию находят, сравнивая интенсивность окраски со шкалой стандартов или путем уравнивания напряжения получаемых фототоков в колориметре. Данный метод в настоящее время все реже используется для решения аналитических задач, так как имеет более прогрессивные аналоги — методы спектрофотометрии и спектроколориметрии.

Радиометрические методы основаны на образовании радиоактивных изотопов определяемого элемента под воздействием облучения анализируемой пробы потоком ядерных частиц с последующим измерением радиоактивности. Радиометрические методы в настоящее время в основном используются для контроля радиационной безопасности потребительских товаров и мало пригодны для целей идентификации.

Термометрические методы применяют для измерения какого-либо физического параметра (объемов выделяющихся газов, вязкости, плотности и др.) в зависимости от температуры. Некоторые термометрические методы используют для комплексной характеристики состава пищевых продуктов. Так, например, криоскопическая температура (температура замерзания) продукта зависит от природы и концентрации содержащихся в нем веществ. Для определения разбавления молока водой используют тсрмисторный криоскопический метод определения точки замерзания (ГОСТ 30562—97/ИСО 5764-87).

К другим физическим методам идентификации можно отнести денсиметрию (измерение плотности), вискозиметрию (измерение вязкости) и др. Изменение состава пищевых продуктов при квалиметрической или количественной фальсификациях отражается на величине этих характеристик, поэтому указанные методы часто используют при идентификации молока, пива, спирта, растительных масел и другой продукции.

К химическим методам идентификации относят титриметрию и гравиметрию.

Титриметрия — это метод, основанный на титровании, т. е. на смешивании известного объема анализируемого раствора с постепенно добавляемым стандартным раствором реагента (титранта) при одновременном наблюдении за изменениями, происходящими в системе. Большинство титриметрических методов основано на применении химических реакций. По объему стандартного раствора, израсходованного на полное протекание реакции, т. е. до точки стехиометричности, вычисляют содержание определяемого вещества (группы веществ — Сахаров, кислот и др.). Существует много разновидностей титрования: прямое, косвенное, обратное (титрование непрореагировавшего вещества).

Индикация точки стехиометричности осуществляется либо визуально (при помощи индикаторов), либо при помощи физико-химических методов анализа: потенциометрии, кондуктометрии, амперометрии, поляриметрии и т. д. Титрование широко используется при исследовании состава пищевых продуктов в целях идентификации, однако относится к рутинным методам, которые в настоящее время утрачивают свои позиции при решении аналитических задач.

Гравиметрические методы основаны на законе сохранения массы вещества при химических превращениях. Они заключаются в определении массы исследуемого вещества или его составных частей, выделенных в чистом виде или в виде соединений точно известного состава. Взвешивание является начальной и конечной стадиями анализа. Определяемое вещество должно осаждаться практически полностью в виде малорастворимых осадков, потерями вследствие растворения пренебрегают.

К разновидностям гравиметрических методов относят методы осаждения, отгонки, трех взвешиваний и др. При проведении массовых анализов гравиметрические методы используются редко, так как затрачивается много труда и времени.

К наиболее распространенным в настоящее время физико-химическим методам идентификации относят различные виды хроматографии.

Хроматографические методы — это совокупность методов разделения и анализа многокомпонентных смесей, основанных на использовании явления сорбции в динамических условиях.

Хроматографический процесс происходит в системе из двух несмешивающихся фаз, одна из которых подвижная, другая — неподвижная. Подвижной фазой, содержащей пробу исследуемого вещества, может быть газ (газовая хроматография) либо жидкость (жидкостная хроматография), а неподвижной — пористое или гранулированное твердое вещество (сорбент) или тонкая пленка жидкости, адсорбированная на твердом теле (вариант тонкослойной или бумажной хроматографии). Предпочтительность того или иного хроматографичсского метода определяется природой анализируемых веществ (например, летучие или нелетучие соединения), а также эффективностью их разделения и детектирования.

Метод газожидкостной хроматографии (ГЖХ) широко используется для анализа летучих компонентов (спиртов, эфиров, летучих жирных кислот, альдегидов и др.) при идентификации алкогольных и безалкогольных напитков, растительных и животных жиров и других пищевых продуктов.

Метод жидкостной хроматографии (ЖХ) применяется для разделения и анализа тех органических соединений, которые не обладают необходимыми для газовой хроматографии летучестью и термостойкостью (фенольных соединений, аминокислот, витаминов, Сахаров и др.). Используется для обнаружения в составе напитков консервантов, при определении кофеина в кофе и кофейных напитках, при исследовании состава фенольных соединений в чае, коньяках, виноградных винах, состава углеводов в меде и решении других идентификационных задач.

Метод тонкослойной хроматографии (ТСХ) применяют для идентификации природы и определения состава красителей, анализа пестицидов и микотоксинов, изучения состава полифенольных соединений.

К наиболее распространенным аналитическим методам относятся электрохимические методы идентификации. Они позволяют определять содержание тяжелых металлов и других элементов, многих органических веществ — спиртов, фенолов, исследовать ионный состав воды и измерять некоторые суммарные характеристики, например окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал, Eh).

Эти методы обладают рядом преимуществ: высокой экономичностью, отсутствием или незначительным расходом реагентов, умеренной стоимостью аппаратуры при достаточно высокой чувствительности, небольшими эксплуатационными расходами, отсутствием исключительных требований к квалификации персонала и, как результат, — низкой стоимостью единичного анализа. Электрохимические приборы могут быть выполнены в портативной или полевой конфигурации.

Потенциометрия (ионометрия) — метод, предназначенный для прямого определения концентрации ионов в растворе при помощи ионселективного электрода. Основан метод на непосредственном измерении электродных потенциалов и нахождении концентрации по градуировочному графику или путем вычислений.

Кондуктометрия — это метод, с помощью которого определяют концентрацию известного электролита в его чистом растворе или расплаве по электропроводности. Измерения проводят при фиксированной температуре в растворах, содержащих только один электролит.

Метод вольтамперометрии заключается в накоплении на электроде (из углеродного материала или благородного металла) присутствующих в водном растворе элементов с последующим их растворением при строго контролируемом изменении напряжения на электроде, что приводит к появлению токовых пиков, высота которых связана с концентрацией элементов в растворе. В настоящее время метод используется для определения содержания токсичных элементов в составе пищевых продуктов в качестве альтернативного методу ААС.

Капиллярный электрофорез основан на разделении сложных смесей компонентов в кварцевом капилляре, внутренний диаметр которого 50—100 мкм, при приложении к нему напряжения.

Разделение происходит вследствие различия скоростей перемещения заряженных частиц в растворе под действием электрического поля. Скорость перемещения частиц зависит от величины заряда и массы, определяющих степень их ускорения в адектрическом поле, а также от их размеров и формы, обусловливающих сопротивление трения, препятствующего их движению. В качестве буферов используются разбавленные растворы органических и неорганических соединений (солей, кислот, щелочей). Детектирование компонентов пробы может осуществляться спектрофотометрическим (СФ), кондуктометрическим, флуоресцентным или масс-спектрометрическим (МС) детекторами. Качественное и количественное определение компонентов пробы проводится путем калибровки стандартных растворов либо при помощи библиотеки спектров (в случае использования СФ- или МС-детекторов).

Метод капиллярного электрофореза можно использовать для анализа различных классов органических соединений, содержащихся в водных пробах, а также для исследования ионного состава и разделения смесей изомеров. Это достаточно перспективный метод анализа, который обладает высокой селективностью и чувствительностью. Он весьма широко используется, особенно за рубежом, для идентификации алкогольных и безалкогольных напитков, мясных, рыбных, молочных, яичных продуктов.

Среди биологических методов идентификации выделяют микробиологические и биохимические (ферментативные).

Микробиологические методы основаны на измерении интенсивности развития микроорганизмов в зависимости от количества определяемого вещества. Используют их для определения аминокислот, ферментов, витаминов. Об интенсивности развития (роста) микроорганизмов судят по различным признакам: по числу и диаметру выросших колоний микроорганизмов, по интенсивности помутнения питательной среды (с использованием метода нефелометрии), по количеству образовавшейся молочной кислоты (с использованием алкалиметрического метода), по высушенной массе выросших микроорганизмов (с использованием гравиметрии).

К основным недостаткам микробиологических методов относят высокую трудоемкость и продолжительность измерений, низкую чувствительность.

Биохимические (ферментативные) методы основаны на участии определяемых веществ в ферментативных реакциях в качестве субстратов, активаторов или ингибиторов. Например, для определения эфиров карбоновых кислот используется фермент эстераза, для определения эфиров фосфорной кислоты — фермент фосфотаза и т. д.

В некоторых случаях собственные ферменты пищевых продуктов играют роль тестовых систем при контроле соблюдения технологических режимов производства и хранения. Так, для контроля режима термической обработки молока (пастеризации, стерилизации) используют фермент фосфотазу, который инактивируется при температуре выше 63 С. Следовательно, в молоке, прошедшем термическую обработку, фосфотаза должна отсутствовать.

Диастазное число меда характеризует активность амилолитических ферментов и является показателем свежести меда и степени нагревания. Существенным ограничением в использовании биохимических методов является потребность в соответствующих ферментах или микроорганизмах, продуцирующих эти ферменты.

Методы генной инженерии — это совокупность приемов, способов и технологий, в том числе технологий получения рекомбинантных рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот, по выделению генов из организма, осуществлению манипуляций с генами и введению их в другие организмы. Используются методы генной инженерии в пищевой промышленности для исследования функциональной значимости отдельных аминокислот и доменов в полипептидных цепях ферментов, а также для создания новых белков. С использованием методов генной инженерии проводится идентификация генетически модифицированных источников (ГМИ) растительного происхождения в составе пищевых продуктов.

Характеристика рассмотренных инструментальных методов идентификации продовольственных товаров с указанием области применения, достоинств и недостатков приведена в приложении.

Для широкого использования описанных инструментальных методов идентификации при экспертизе, подтверждении соответствия и мониторинге качества пищевых продуктов необходимо утверждение соответствующей нормативной документации на методы идентификации для обеспечения единства измерений при проведении идентификационных испытаний.