Ученые ЛЭТИ разработали методику экспресс-оценки свежести мяса с помощью света

Данный подход ляжет в основу аппаратно-программного комплекса, который может быть внедрен на предприятиях пищевой промышленности и в сетях общественного питания.

Мясные продукты играют важную роль в рационе человека, поскольку они являются источником белка, который необходим для роста и восстановления тканей, правильного функционирования нашего организма, а также витаминов, микро- и макроэлементов, которые мы не можем воспроизводить самостоятельно. 

Однако важным аспектом приема мясных продуктов является его свежесть, которую порой сложно оценить по внешним признакам. Особенно остро данная проблема стоит на предприятиях пищевой промышленности, сетей общепита и магазинов розничной торговли. В связи с этим перед учеными стоит задача создания эффективных методик и приборов, которые позволят с высокой точностью и скоростью определять степень испорченности продукции даже на ранних этапах.

«Мы занимаемся разработкой аппаратно-программного комплекса для оценки свежести мяса и мясных продуктов, потребление которых является одним из ключевых пунктов в пищевом рационе большинства людей. В нашем проекте свежесть мяса оценивается по относительному содержанию посмертных метаболитов аденозинтрифосфата с помощью ультрафиолетового излучения».

Аденозинтрифосфат (АТФ) – это органическое соединение, которое является универсальным источником энергии для многочисленных биохимических процессов в клетках живых организмов в том числе в теле человека. После убоя животных или добычи рыбы цепочка превращений АТФ сопровождается постепенным уменьшением молекулярных масс ее метаболитов. По относительным изменениям концентраций этих метаболитов при посмертном распаде АТФ в мышечной ткани можно судить о степени свежести мяса животных или рыбы.

Для определения концентраций метаболитов АТФ необходимо предварительно отделить их от всех остальных составляющих жидкого мясного экстракта. Для этого в разработке ученых применяется гель-фильтрация, которая представляет собой метод разделения молекул в соответствии с их размером. Исследуемый экстракт помещается в емкость, заполненную гелем, (так называемую колонку) и затем «промывается» специальным раствором. Таким образом все необходимые для дальнейшего анализа молекулы быстро «вымываются» из геля, в то время как другие молекулы задерживаются в геле и не участвуют в последующих этапах. 

Далее получается и исследуется хроматограмма – зарегистрированная во времени концентрация компонентов смеси метаболитов АТФ. Данная процедура проводится с помощью ультрафиолетового (УФ) светодиода и фотодиода: смесь просвечиваются УФ-излучением, после чего регистрируются пики оптического поглощения всех ее компонентов. 

Обычно на итоговых изображениях-графиках (хроматограммах) мясного экстракта отчетливо видны два пика. Первый является более острым по своей форме и соответствует белкам, второй имеет широкополосную форму и образован группой отдельных пиков более низкомолекулярных метаболитов. При хранении мяса время задержки между вершинами двух пиков увеличивается – именно так и определяется его свежесть.

На данный момент были проведены лабораторные исследования, в результате которых была разработана методика экспресс-оценки свежести мяса на основе определения относительного содержания метаболитов АТФ. 

«Результаты проекта могут быть использованы в пищевой индустрии и ветеринарии для экспресс-контроля свежести мясных продуктов и сырья непосредственно в месте хранения, продажи или переработки. В частности, подобные системы могут активно использоваться торговыми сетями, сетями общественного питания и предприятиями пищевой промышленности для быстрого входного контроля сырья в качестве дополнения к классическому лабораторному ветеринарному контролю».

В дальнейшем исследователи планируют разработать алгоритм определения относительного содержания продуктов посмертного метаболизма АТФ в жидких мясных экстрактах, а также специализированное программное обеспечение. 

Проект аппаратно-программного комплекса для оценки свежести мясных продуктов вошел в список победителей финала конкурса «УМНИК-Фотоника 2023», который прошел 2 октября 2023 года в Перми. 47 ученых и предпринимателей из разных регионов России представили свои разработки на данном мероприятии. По итогам защиты экспертное жюри определило 22 проекта, которые рекомендованы к получению гранта в размере 500 тыс. рублей от Фонда содействия инновациям.