Статья по метрологии. Спектральные методы, применяемые для контроля качества пищевых продуктов

• Название: Спектральные методы, применяемые для контроля качества пищевых продуктов
• Дата: 27.04.2022
• Размер: 0.56 Mb.
• Имя файла: Статья по метрологии.docx
• Тип: Документы; #499460

Спектральные методы, применяемые для контроля качества пищевых продуктов

Среди современных физико-химических методов анализа популярность приобретает спектроскопия, позволяющая получить большое количество информации об исследуемом образце. Спектральный анализ – совокупность методов качественного и количественного определения состава вещества, основанного на получении и исследовании различных спектров образца. Он отличается высокой точностью, избирательностью, универсальностью и чувствительностью.

Основа данного анализа – спектроскопия атомов и молекул.

Спектральные методы различаются по характеру взаимодействия с веществом и по способу регистрации на два вида:

1. 
   Атомная спектроскопия – анализ, основанный на регистрации спектров испускания предварительно возбужденных атомов и спектров поглощения в основном состоянии. Широко используется для качественного и количественного анализа состава пищевых продуктов. В его основе лежит испускание или поглощение различных видов излучений, таких так рентгеновское, ультрафиолетовое или видимое.
   

Особенностью методов является высокая избирательность, чувствительность, скорость проведения измерения, дискретность и индивидуальный характер результата. Последние две особенность схожи с папиллярными узорами на кончиках пальцев – невозможность расхождения результатов.

Есть несколько видов атомной спектроскопии:

• 
  Фотометрия пламени – исследуемый образец при помощи сжатого воздуха распыляется в пламени. Полученное при этом излучение направляется в монохроматор. После этого попадания излучения на детектор появляется фототок, который усиливается и регистрируется аппаратурой. На рисунке 1 изображены температуры горения различных газовых смесей, используемых для анализа.
  

Рисунок 1 – Температуры горения газовых смесей

Чтобы правильно трактовать полученные результаты, необходимы эталоны, у которых химический состав должен быть как ближе к составу пробы. Также для определения количества строят график зависимости величины фототока I (мкА) от концентрации определяемого вещества С (мкг/мл).

• 
  Атомно-абсорбционная спектрометрия – измерение поглощения резонансного излучения невозбужденными атомами определяемого вещества, которые находятся в газовой фазе, а также выявлении функциональной зависимости интенсивности поглощения от концентрации элемента в пробе.
  

Через вещество, в высокотемпературном пламени пропускают монохроматический свет. Поглощать энергию должны атомы, находящиеся в основном состоянии.

В качестве источника освещения могут быть использованы газоразрядные лампы, спектрально близкие к спектру атома объекта исследования. Из-за конструкционных особенностей ламп в спектре очень хорошо проявляются линии атомов, которые входят в состав материала катода. Одна лампа дает спектр испускания атомов какого-либо одного элемента.

При выполнении теста выбирают в спектре испускания линию резонанса и определяют ослабление ее интенсивности при поглощении слоем атомов. Чтобы выделить выбранную линию необходимо использовать монохроматор.

Данный метод высокоэкспрессен, позволяет работать с очень малыми концентрациями и выявляет большое количество элементов с низкой погрешностью.

2. 
   Молекулярная абсорбционная спектроскопия. В основе метода лежит поглощение электромагнитного излучения (ЭМИ) молекулами анализируемого вещества. Используется в основном для определения компонентов, характеризующих пищевую и биологическую ценность продукта, а также для оценки процессов, возникающих при производстве и хранении.
   

В зависимости от области спектра излучения можно выделить:

• 
  УФ-спектроскопию;
  
• 
  Спектроскопию в области видимого спектра;
  
• 
  ИК-спектроскопию;
  

По характеру у регистрируемого излучения выделяют:

• 
  Колориметрический метод – в его основе лежит ослабление излучения, проходящего через исследуемый раствор, определяемой относительно стандартного раствора;
  
• 
  Фотоколориметрический метод – основан на поглощении прошедшего через светофильтр излучения и регистрации потока после прохождения исследуемого раствора;
  
• 
  Спектрофотометрический метод ­– через раствор последовательно пропускается излучение каждого участка спектра (монохроматическое излучение) и регистрируется;
  

Основной закон в количественном абсорбционном анализе – закон Ламберта–Бугера–Бера, связывающий интенсивность света, концентрацию и толщину светопоглощающего слоя:

(1)

где I₀ – интенсивность света на входе, k_ – показатель преломления, l – слой вещества.

Спектр поглощения это графическая зависимость оптической плотности от длины волны возбуждающего света и характеризуется положением максимума _max, определяющее энергию электронного перехода.

Количественный фотометрический анализ состоит из следующих этапов:

1. 
   Окрашивание определяемого вещества;
   
2. 
   Получение спектра поглощения и выбор спектральной области, который соответствует максимуму полосы поглощения вещества;
   
3. 
   Выявление зависимости оптической плостности раствора от концентрации вещества взятого в качестве стандарта при длине волны _max;
   
4. 
   Нахождение концентрации вещества;
   

Чтобы избежать погрешности и ошибок в ходе опыта необходимо строго придерживаться одинаковых условий проведения опыта, а также не допускать процессов полимеризации, агрегации и создания комплексов а растворе.