В Самарском университете им. Королёва разработали способ лазерного экспресс-анализа продуктов детского питания

Студентка Самарского университета им. Королёва Полина Пятаева вместе со своим научным руководителем - доцентом Еленой Тимченко разработала способ лазерного экспресс-анализа продуктов детского питания. С его помощью можно значительно проще и быстрее, практически в режиме реального времени, определять, какие вещества содержатся в том или ином продукте и нет ли там каких-то лишних примесей.

Для анализа достаточно лишь посветить на исследуемые образцы лазером, соединенным со спектрографом, и специальная программа сразу же выделит в отраженном рассеянном свете спектральные "отпечатки" тех или иных веществ и выведет их на компьютерный монитор или экран ноутбука. Если упаковка продукта достаточно прозрачна для лазера, то проанализировать содержимое можно и не открывая упаковку.

Данная разработка студентки была удостоена диплома III степени прошедшей Всероссийской научно-практической конференции "Аспирантские чтения – 2025: Молодые ученые – медицине". Технология была апробирована в ходе экспериментального исследования состава детских фруктовых пюре.

"Безопасность пищевых продуктов, а особенно детского питания, является важной и актуальной задачей общественного здравоохранения во всем мире. Обычно для анализа пищевой продукции традиционно используются лабораторные методы, в том числе газовая и жидкостная хроматография, различные виды микроскопии. Однако традиционные методы требуют достаточно много времени и усилий. В моем исследовании оценивалась возможность применения метода Рамановской спектроскопии, то есть спектроскопии комбинационного рассеяния. Этот метод массово и официально пока что не применяется для анализа пищевых продуктов, хотя, как показало исследование, он достаточно информативен и точен", - рассказала Полина Пятаева, студентка 3 курса кафедры биохимии, биотехнологии и биоинженерии Самарского университета им. Королёва.

Для проведения исследования была собрана экспериментальная установка, состоящая из полупроводникового лазера, оптического рамановского модуля, спектрографа с интегрированной цифровой камерой и компьютера. Для анализа использовались купленные в магазине образцы фруктового пюре, предназначенного для детского питания, с составом "банан- яблоко" и "персик-яблоко".

Для сравнения также анализировались образцы пюре не промышленного, а собственного приготовления, аналогичные по составу фруктов. Бананы, персики и яблоки очищались и измельчались для создания однородного состава пюре. Далее исследуемые порции пюре измерялись в трех различных точках. Обработка полученных спектров комбинационного рассеяния проводилась с помощью специального программного пакета.

"В ходе экспериментов были выявлены основные линии комбинационного рассеяния исследуемых образцов, в том числе линии пектина, глюкозы, фруктозы, сахарозы, каротиноидов, а также лимонной кислоты и лигнина. Установлено, что спектры исследуемых групп объектов имеют схожий характер во всем исследуемом спектральном диапазоне, кроме одной области спектра, в которой в образцах магазинного пюре отмечаются четко выраженные линии, указывающие на наличие в образцах крахмала. Очевидно, в данных видах пюре производитель использует крахмал в качестве загустителя, что совершенно нормально, хотя производитель по какой-то причине и не указал крахмал в числе использованных ингредиентов. В остальном проанализированные магазинные пюре по составу практически идентичны пюре домашнего приготовления", - отметила Полина Пятаева.

"Это студенческое научное исследование, разумеется, не претендует на какую-то "сенсацию". Оно просто экспериментально доказывает возможность проведения оперативного и точного анализа пищевых продуктов с помощью метода Рамановской спектроскопии на небольшой, компактной установке. Метод Рамановской спектроскопии в настоящее время широко применяется в биологии и медицине, химии и фармацевтике, но может успешно использоваться и в пищевой промышленности, что и показало данное исследование. Также стоит отметить тот важный момент, что с помощью Рамановской спектроскопии можно оперативно выявлять в продуктах питания патогенные микроорганизмы, бактерии, которые могут вызывать различные заболевания, приводить к отравлению. Причем провести анализ продуктов в ряде случаев можно прямо в упаковке, не открывая ее, если она достаточно прозрачная для лазера", - подчеркнула Елена Тимченко, научный руководитель Полины Пятаевой, доцент кафедр биохимии, биотехнологии и биоинженерии и лазерных и биотехнических систем Самарского университета им. Королёва.

Справочно

Рамановская спектроскопия - вид спектроскопии, использующий способность исследуемых молекул к комбинационному рассеянию монохроматического света (лазерного излучения). В спектре рассеянного излучения появляются спектральные линии, которых нет в спектре первичного (возбуждающего) света. Число и расположение появившихся линий спектра определяется молекулярным строением исследуемого вещества, что позволяет данное вещество точно идентифицировать.

Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России, в рамках Десятилетия науки и технологий.

Фото: Олеся Орина