Физические и физико-химические методы

С помощью этих методов определяют относительную плотность продукта, температуру плавления и застывания, оптические показатели, структурно-механические свойства и др.

Относительную плотность определяют ареометром, пикнометром, гидростатическими весами, измерением гидростатического давления.

Определение температурных констант проводят при исследовании качества жиров, установлении их природы, чистоты, отсутствия примесей.

Оптические показатели пищевых продуктов определяют с помощью поляриметрии, рефрактометрии, фотометрии, спектроскопии, хроматографии и др.

Поляриметрия основана на способности некоторых оптически активных веществ вращать плотность поляризованного луча, проходящего через их растворы. Поляриметрию обычно используют для установления вида сахара и определения его концентрации в растворе.

С помощью рефрактометрии определяют содержание в продукте жира, влаги, спирта, сахара и других веществ. Этот метод основан на измерении показателя преломления света при прохождении его через жидкий продукт. Рефрактометрия широко используется при исследовании качества таких пищевых продуктов, как жиры, соки, варенье, томатные продукты и др.

Фотометрические методы основаны на взаимодействии лучистой энергии с анализируемым веществом. Они позволяют определять компоненты химического состава пищевых продуктов и судить об их свежести, доброкачественности. К этим методам относятся фотоколориметрия, спектрофотометрия, люминесцентный анализ и др.

Фотоколориметрический и спектрофотометрический методы основаны на избирательном поглощении света анализируемым веществом. Фотоколориметрический метод требует сравнительно несложной аппаратуры, обеспечивает хорошую точность и широко применяется для определения концентрации окрашенных растворов.

Фотоэлектроколориметрические методы определения концентрации вещества основаны на сравнении поглощения или пропускания света стандартным и исследуемым окрашенным раствором, причем степень поглощения регистрируется специальным оптическим прибором – колориметром с фотоэлементами (фотоколориметром).

В спектрофотометрических методах применяют более сложные приборы – спектрофотометры, характеризующиеся высокой точностью. Они основаны на тех же законах светопоглощения, что и фотоколориметрические методы, однако отличие состоит в том, что в спектрометрии используется поглощение света определенной длины волны. Из-за особенностей аппаратуры спектрофотометрические методы имеют ряд преимуществ по сравнению с фотоколориметрическими. Они применимы для анализа как одного вещества, так и систем, содержащих несколько компонентов. Кроме того, они позволяют работать как с окрашенными растворами, поглощающими свет в видимой части спектра, так и с бесцветными, которые поглощают свет в ультрафиолетовой или ближней инфракрасной области спектра и др.

Фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методами можно установить содержание антоцианов в виноградных винах, кофеина в чае и кофе, теобромина в какао, красящих веществ в плодах и овощах и др.

Люминесцентный анализ позволяет установить природу и состав исследуемого продукта. Его используют для определения содержания белков и жиров в молоке, некоторых витаминов в пищевых продуктах, выяснения характера заболеваний плодов и овощей; исследования свежести мяса и рыбы и др. Этот метод основан на способности многих веществ после освещения их ультрафиолетовыми лучами испускать в темноте видимый свет различных оттенков. Белки, жиры и углеводы дают люминесцентное свечение определенных оттенков, которое меняется при изменении их состава. Так, свежая рыба при облучении дает голубой свет; если же она начала портиться, то цвет становится фиолетовым. Здоровый картофель на разрезе имеет темную люминесценцию, при поражении клубней фитофторой она становится голубоватой, при подмораживании – беловатой, при поражении кольцевой гнилью – зеленоватой. Люминесцентным методом можно обнаружить примесь маргарина в животных жирах, примесь плодово-ягодных вин в виноградных и др.

Спектроскопия используется в товароведных исследованиях для количественного и качественного анализов пищевых продуктов. С помощью этого метода можно определять состав и количество макро- и микроэлементов, содержание в пище витаминов А, К, В₁, В₂, В₆, никотиновой кислоты, токоферолов, каротина и др. Спектральный метод анализа основан на изучении спектров паров исследуемых веществ.

Хроматография – один из эффективных методов разделения и анализа сложных смесей веществ. Был открыт русским ученым М.С.Цветом в 1903 г. В настоящее время он используется в различных областях химии и биологии. С помощью хроматографии изучают химический состав пищевых продуктов, его динамику при хранении, природу и содержание ароматических и красящих веществ, аминокислотный состав и др. Этот метод отличается высокой чувствительностью. Хроматография – динамическое разделение смеси веществ с помощью сорбционных методов. Способ хроматографии охватывает множество методов разделения, но общим для всех них является то, что они основаны на распределении отдельных соединений между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых неподвижна и омывается другой – подвижной. В роли подвижной фазы может выступать жидкость или газ, а в качестве неподвижной – твердые тела или жидкость.

Существует несколько классификаций хроматографических методов.

В зависимости от механизма разделения веществ различают следующие виды хроматографии: адсорбционная – основана на различной способности отдельных веществ адсорбироваться на тех или иных сорбентах; распределительная – основана на различной растворимости отдельных компонентов смеси в двух несмешивающихся жидкостях; ионообменная – основана на различной способности разделяемых веществ к ионному обмену с тем или иным ионитом; диффузионная - основана на разделении веществ по скорости диффузии внутри сорбента.

В зависимости от выбранного типа подвижной и неподвижной фаз различают хроматографию газовую, в которой подвижной фазой является газ, и жидкостную – подвижная фаза жидкость.

По технике выполнения и по видам вспомогательных средств различают хроматографию бумажную, колоночную, тонкослойную, газовую и др.

Потенциометрический метод основан на определении потенциала между электродом, насыщенным водородом, и жидкостью, имеющей водородные ионы. Этот метод широко используется для измерения рН, а по величине рН можно судить о свежести мяса и некоторых других продуктов.

Кондуктометрический метод основан на измерении электропроводности материалов. С помощью этого метода определяют титруемую кислотность темноокрашенных продуктов (виноградных вин, плодово-ягодных соков), так как в момент нейтрализации электропроводность растворов резко снижается или полностью отсутствует. Кондуктометрический метод измерения влажности сыпучих продуктов основан на зависимости между влажностью продукта и его электрическим сопротивлением. Определение влажности кондуктометрическим методом проводится специальными приборами – электровлагомерами и сводится к измерению сопротивления сыпучего материала. Этот метод измерения влажности применяется для таких пищевых продуктов, как зерно, мука, сахар-песок, кофе и др.

Реологические методы применяют в товароведных исследованиях для изучения структурно-механических свойств пищевых продуктов. С их помощью определяют упруго-вязкие характеристики теста, вязкость мясного фарша, прочность крахмального клейстера, консистенцию маргарина.

Микроскопирование широко используют при изучении структуры тканей пищевых продуктов, для установления вида крахмала, наличия в продукте примесей и микроорганизмов.