1. Выполните тестовые задания (40 баллов)

1.Что является основной составной частью при производстве продукта на основе технологического процесса?С)хранение, обработка, переработка 2.Какое количество сухой биомассы приходится на белки?А) 30—80% 3.Обратное титрование – это …В)... процесс постепенного добавления раствора точно известной концентрации к исследуемому раствору. 4.Оптимальной температурой среды для получения биомассы водородных бактерий, является:E) 31—32°С. 5.Метод отдельных навесок: – это …Е)... на аналитических весах берут 2–3 навески анализируемого вещества, каждую навеску растворяют в небольшом количестве воды и каждый полученный раствор титруют рабочим раствором 6.Какие электроды используют для прямой потенциометрии (ионометрии)?C.все ответы верны. 7.Сколько модификаций имеет кондуктометрический метод?D.два. 8.ИнтерферометрD.активность ферментных препаратов. 9.Метод, основанный на получении эмиссионных спектров анализируемого вещества на фотографической пластине.A.фотографический атомно-эмиссионный спектральный анализ. 10.Позволяет не только наблюдать спектр, но и количественно измерять относительную интенсивность спектральных линий.D.стилометр.

11.Какие процессы основаны на эффекте кавитации:А.предотвращение образования накипи,ультразвуковая очистка, звукокапиллярный эффект, диспергирование твёрдых тел в жидкостях,дегазация (деаэрирование) жидкостей,кристаллизация, интенсификация электрохимических процессов, получение аэрозолей, уничтожения микроорганизмов и стерилизация инструментов в медицине 12.На сколько групп можно подразделить излучатели ультразвука?Е. 2 13.На какие группы по характеру разделения делятся хроматографические методы анализа?А.адсорбционная хроматография, распределительная хроматография, проникающая хроматография, аффинная хроматография 14. Как влияет на вещество микропотоки, локальное нагревание среды, ионизация?Е.все ответы верны 15.Стандартное отклонение, деленное на среднее выборки, называ­ютE.относительным стандартным отклонением 16.Для чего применяются химические методы? C.для определения состава и количества входящих в продукцию веществ. 17.Реология – это...C.наука о деформации и течении различных тел. 18.На какие виды разделяются химические методы?D.количественные и качественные 19.Экспертная комиссия состоит из какихгрупп?C.рабочей и экспертной. 20.Стандартное отклонение, деленное на среднее выборки, называ­ютE.относительным стандартным отклонением

2.Основные аналитические методики исследования пищевых продуктов. Теплоемкость и теплопроводность. Теплоты фазовых превращений (20 баллов).

В зависимости от применяемых средств измерений методы подразделяются на измерительные, регистрационные, расчетные, социологические, экспертные и органолептические.

Измерительные методы базируются на информации, получаемой с использованием средств измерений и контроля. С помощью измерительных методов определяют такие показатели, как масса, размер, оптическая плотность, состав, структура и др.

Измерительные методы могут быть подразделены на физические, химические и биологические.

Физические методы применяют для определения физических свойств продукции - плотности, коэффициента рефракции, вязкости, липкости и др. К таким методам относятся микроскопия, поляриметрия, колориметрия, рефрактометрия, спектроскопия, реология, люминесцентный анализ и другие.

Химические методы применяют для определения состава и количества входящих в продукцию веществ. Они подразделяются на количественные и качественные - это методы аналитической, органической, физической и биологической химии.

Биологические методы используют для определения пищевой и биологической ценности продукции. Их подразделяют на физиологические и микробиологические. Физиологические применяют для установления степени усвоения и переваривания питательных веществ, безвредности, биологической ценности. Микробиологические методы применяют для определения степени обсемененности продукции различными микроорганизмами.

Регистрационные методы - это методы определения показателей качества продукции, осуществляемые на основе наблюдения и подсчета числа определенных событий, предметов и затрат. Эти методы основываются на информации, получаемой путем регистрации и подсчета определенных событий, например, подсчета числа дефектных изделий в партии и т.д.

Расчетные методы отражают использование теоретических и эмпирических зависимостей показателей качества продукции от ее параметров. Эти методы применяют в основном при проектировании продукции, когда последняя еще не может быть объектом экспериментального исследования. Этим же методом могут быть установлены зависимости между отдельными показателями качества продукции.

Социологические методы основаны на сборе и анализе мнений фактических и возможных потребителей продукции; осуществляется устным способом, с помощью опроса или распространения анкет-вопросников, путем проведения конференций, совещаний, выставок, дегустаций и т.п. Этот метод применяют для определения коэффициентов весомости.

Экспертные методы - это методы, осуществляемые на основе решения, принимаемого экспертами. Такие методы широко используют для оценки уровня качества (в баллах) при установлении номенкла­туры показателей, учитываемых на различных стадиях управления, при определении обобщенных показателей на основе совокупности единичных и комплексных показателей качества, а также при атте­стации качества продукции. Экспертные методы оценки качества продукции применяются при невозможности или нецелесообразности по конкретным услови­ям оценки использовать расчетные или измерительные методы. Их используют самостоятельно или в сочетании с другими методами при оценке нормативно-технической документации на продукцию и каче­ство продукции, при выборе наилучших решений, реализуемых в управлении качеством продукции, а также для: классификации оце­ниваемой продукции и потребителей; определения номенклатуры и коэффициентов весомости показателей качества; выбора базовых об­разцов и определения значений базовых показателей; измерения и оценки показателей с помощью органов чувств; оценки единичных показателей, значения которых определены расчетным или измери­тельным методом; определения комплексных показателей качества и в других случаях.

Для оценки качества продукции с помощью экспертных методов создают экспертные комиссии (технические, дегустационные и др.). Экспертная комиссия состоит из двух групп: рабочей и экспертной. При формировании экспертной группы учитывают психофизиологи­ческие возможности эксперта и состояние его здоровья. Эксперт должен быть компетентным, деловитым и объективным.

Рабочая группа осуществляет подготовку и проведение эксперт­ной оценки качества продукции и анализ ее результатов.

Оценка уровня качества продукции - это совокупность опера­ций, включающая выбор номенклатуры показателей качества оцени­ваемой продукции, определение значений этих показателей и сопос­тавление их с базовыми. При проведении экспертной оценки качества продукции представляют в виде иерархической структуры.

Обобщенные показатели относят к самому высокому уровню, а групповые комплексные - к нижерасположенным. На нижнем уровне структурной схемы находятся единичные показатели. Число уровней иерархии определяется сложностью продукции, количеством показа­телей, целью и требуемой точностью.

Органолептические методы - методы, осуществляемые на основе анализа восприятий органов чувств. Значения показателей качества находятся путем анализа полученных ощущений на основе имеюще­гося опыта. Толкование термина «органолептический» происходит от грече­ского слова «organon» (орудие, инструмент, орган) плюс «lepticos» (склонный брать или принимать) и означает «выявленный с помощью органов чувств».

Органолептические свойства - это свойства объектов, оцени­ваемые органами чувств человека (вкус, запах, консистенция, окра­ска, внешний вид и т.п.). Органолептический анализ пищевых и вку­совых продуктов проводится посредством дегустаций, т.е. исследова­ний, осуществляемых с помощью органов чувств специалиста - де­густатора без применения измерительных приборов. Классификация органолептических показателей:

*флевор (вкусность) - комплексное впечатление вкуса, запаха и ося­зания при распределении в полости рта, определяемое как качествен­но, так и количественно

Для оценки некоторых продуктов применяют специфические признаки, не показанные в приведенной классификации.

Контроль качества продуктов питания, как правило, основан на сочетании органолептических и инструментальных (или других не­сенсорных) методов. Например, микробиологические показатели на­ряду с органолептическими применяют для оценки свежести пищи.

В зависимости от поставленной задачи применяют различные методы, которые можно разделить на три группы:

-методы приемлемости и предпочтения (предпочтительности, желательности, удовлетворительности);

-методы различительные (сравнения, различения, дифференциа­ции);

-методы описательные.

Методы приемлемости и предпочтения используют, когда необ­ходимо знать мнение потребителей о качестве продуктов, поэтому к дегустациям обычно привлекают большое число потребителей.

Различительные методы применяют, когда требуется выяснить, существует ли разница между оцениваемыми образцами. Некоторые методы из этой группы позволяют также количественно оценить имеющуюся разницу. Различительные методы широко используют также при проверке сенсорных способностей дегустаторов.

С помощью описательных методов можно суммировать пара­метры, определяющие свойства продукта, рассматривать интенсив­ность этих свойств, а в некоторых случаях и порядок проведения от­дельных составляющих свойств продукта, т.е. построить профили свойств (например, профили вкуса, запаха, консистенции продукта).

Методы потребительской оценки ставят своей целью проверку реакции потребителей в связи с изменением рецептуры и технологических режимов. Одно­временно с новым продуктом необходимо оценивать существующий продукт, приготовленный традиционным способом. Поскольку по­требители очень разные, рекомендуются соблюдать следующие условия:

- к оценке привлекать широкий круг потребителей предпочтительно того региона, где продукт будет реализовываться. При этом следует ориентироваться на мнение такой категории лиц, для которой продукт предназначен. Например, к оценке качества изделий детско­го назначения привлекать детей соответствующего возраста и их ро­дителей;

- результаты потребительской оценки будут более достоверными, если к дегустациям продуктов одной товарной группы привлекать постоянный коллектив оценщиков, предварительно прошедших озна­комление с правилами проведения дегустаций и применяемыми ме­тодами.

Аналитические методы органолептического анализа основаны на количественной оценке показателей качества и позволяют установить корреляцию между отдельными признаками. К аналитическим относят методы парного сравнения, треугольный, дуо-трио, ранговый, балловый и др.

Дегустационная комиссия должна состоять из 5-9 человек, обла­дающих специальными знаниями, навыками и проверенной чувстви­тельностью.

Среди аналитических методов можно выделить группы качест­венных и количественных различительных тестов.

Методы качественных различий позволяют ответить на вопрос, есть ли разница между оцениваемыми образцами по одному из пока­зателей качества (вкусу, запаху, консистенции, внешнему виду) или общему впечатлению о качестве, но не отвечают на вопрос, какова разница между образцами. К этой группе относятся методы сравне­ния: парного, треугольного, два из трех (дуо-трио), два из пяти. Они основаны на сравнении двух подобных образцов со слабо выражен­ными различиями. Образцы могут быть представлены в виде пары (парный метод), в виде проб из трех образцов (два из которых иден­тичны) или в виде проб из пяти образцов (один образец повторяется в пробе два раза, другой - три раза). Пробы должны быть закодирова­ны. Методы применяют в тех случаях, когда следует убедиться, име­ются ли различия между двумя образцами продукта. Эти тесты при­меняют также при отборе дегустаторов.

К качественным различительным тестам относятся методы ин­декса разбавления и метод scoring. Эти методы позволяют количест­венно оценить интенсивность определенного свойства или уровень качества продукта в целом.

Метод индекса разбавлений предназначен для определения ин­тенсивности запаха, вкуса, окраски продукта по величине предельно­го разбавления. Метод состоит в том, что жидкий продукт подверга­ют ряду возрастающих разбавлений до получения концентрации, при которой отдельные показатели не улавливаются органолептически. Показатель (индекс) вкуса, запаха, окраски выражается числом раз­бавлений или процентным содержанием исходного вещества в рас­творе.

Метод scoring ( с англ. отсчет очков) основан на исполь­зовании шкал графических и словесных. Дегустатору предлагают два образца продукта, для которого оцениваемая характеристика имеет минимальное и максимальное значение, и один образец, для которого интенсивность характеристики не известна. При сравнении третьего образца с двумя первыми оценивается относительное значение харак­теристики и отмечается на шкале перпендикулярным штрихом с уче­том расстояния от обоих концов.

Метод scoring (баллов) позволяет количественно оценивать ка­чественные признаки продуктов и открывает большие возможности для изучения корреляции между органолептическими свойствами продуктов и объективными параметрами, измеряемыми инструмен­тальными методами.

Следует отметить, однако, что наиболее объективную информацию можно получить, только используя измерительные методы. По сравнению с органолептическим анализом они более длительные и сложные, но лишены субъективности эксперта.

В научных исследованиях как и в отраслях промышленности, невоз­можно обойтись без статистических методов. Это может быть калибро­вочная прямая или результат единственного эксперимента, но интерпре­тация будет более точной, если известна вероятность ошибки.

Основные характеристики

При выборе и описании метода или методики анализа решающее значение имеют метрологические (интервал определяемых содержа­ний, правильность, воспроизводимость, сходимость) и аналитические (коэффициент чувствительности, селективность, продолжительность, производительность) характеристики. Обязательными метрологиче­скими характеристиками методик количественного определения мик­роконцентраций элементов являются также нижняя граница опреде­ляемых содержаний, предел обнаружения или предел определения.

Интервал определяемых содержаний — это предусмотренная данной методикой область значений определяемых содержаний.

Нижняя граница определяемых содержаний - это наименьшее значение определяемого содержания, ограничивающее интервал опре­деляемых содержаний. С_н обычно представляет собой массовую долю определяемого компонента в анализируемом веществе.

Доверительная вероятность - доля случаев, в которых среднее арифметическое при данном числе определений будет лежать в опре­деленных пределах. Доверительная вероятность связана с двухсторон­ней - верхней и нижней границами разброса среднего значения выбор­ки. Часто используемые доверительные вероятности Р=0,95 (95%), Р=0,90 (90%) и Р-0,99 (99%).

Предел обнаружения - наименьшее содержа­ние, при котором по данной методике можно обнаружить присутствие определяемого компонента с заданной доверительной вероятностью Р или при коэффициенте достоверности к, численное значение которого выбирается в соответствии с уровнем доверительной вероятности.

Доказательство правильности является важной задачей на стадии разработки, выбора, освоения и эксплуатации методик анализа. Пра­вильность результатов определений характеризуется значением систе­матической погрешности. Имеется несколько вариантов классифика­ции систематических погрешностей. Так, по природе различают аналитические и инструментальные систематические погрешности. По влиянию на результат анализа систематические погрешности делят на положительные, которые приводят к завышению значений аналитиче­ского сигнала и, следовательно, к завышенным значениям определяе­мых содержаний элемента, и на отрицательные, которые приводят к занижению значений определяемых содержаний элемента. Помимо это­го, систематические погрешности подразделяют на постоянные (адди­тивные), значение которых не связано с абсолютным значением анали­тического сигнала, и пропорциональные (мультипликативные), значение которых пропорционально значению аналитического сигнала.

Метод или методика анализа лишь тогда дают правильный ре­зультат, когда он свободен от систематических погрешностей. К при­меру, наиболее вероятным источником систематических погрешностей фотометрических измерений могут служить недостаточная представи­тельность состава отобранной аналитической навески, погрешности в подготовке аналитической навески, погрешности градуировки весов, мерной посуды, шкал спектрофотометров, градуировка и т.д.

Воспроизводимость и сходимость результатов анализа определя­ются разбросом повторных результатов анализа относительно их сред­него значения и обуславливаются наличием случайных погрешностей.

Сходимость характеризует рассеяние результатов при фиксиро­ванных условиях выполнения эксперимента; воспроизводимость - при варьировании этих условий. Чем больше значение аналитических и инструментальных случайных погрешностей, тем менее точен анализ. Воспроизводимость характеризуется значением стандартного откло­нения ($) или относительного стандартного отклонения (5_Г).

Расчет метрологических характеристик результатов измерений при малой выборке

В химическом анализе содержание вещества в пробе устанавли­вается, как правило, по небольшому числу параллельных определений (п < 3). Для расчета погрешностей определений в этом случае пользу­ются методами математической статистики, разработанными для ма­лого числа определений. Полученные результаты рассматривают как случайную (малую) выборку из некоторой гипотетической генераль­ной совокупности, состоящей из всех мыслимых в данных условиях наблюдений. Соответственно различают выборочные параметры слу­чайной величины, которые зависят от числа наблюдений, и параметры генеральной совокупности, не зависящие от числа наблюдений. Все измерения делят на прямые и косвенные. При прямых непосредствен­ных измерениях числовое значение измеряемой величины X сразу по­лучается из показаний прибора, выполняющего данное измерение. Ре­зультат каждого прямого измерения включает случайную погреш­ность, зависящую от большого числа случайных факторов. Статисти­ческую обработку результатов измерений малой выборки (п), оценку их вопроизводимости и правильности осуществляют по нижеприведенной схеме.

Предполагается, что выборка имеет приближенно нормальный закон распределения. Отклонения от Гауссовского распределения могут иметь место, особенно при определении следовых содержаний компонентов. При этом возможно логарифмическое нормальное распределение.

Среднее выборки. Пусть х_ь х₂,...х_п обозначают п результатов из­мерений величины, истинное значение которой ц. Предполагается, что все измерения выполнены одним методом и с одинаковой тщательно­стью. Такие измерения называют равноточными. В теории ошибок доказывается, что, при условии выполнения нормального закона (за­кона распределения Гаусса), при п измерениях одинаковой точности среднее арифметическое результатов, полученных при всех измерени­ях, является наиболее вероятным и наилучшим значением измеряемой величины:

Это среднее значение принимают за приближенное и пишут х = и.

Единичное отклонение - отклонение отдельного измерения от сред-него арифметического:

Алгебраическая сумма единичных отклонений равна нулю:

Дисперсия, стандартное отклонение, относительное стандартное отклонение. Рассеяние результатов измерений относительно среднего значения принято характеризовать дисперсией

или стандартным отклонением которое обычно и приводят при представлении результатов измерений и которым характеризуется их воспроизводимость.

Стандартное отклонение, деленное на среднее выборки, называ­ют относительным стандартным отклонением:

В общем случае методика анализа оптимальна в той области со­держаний, в которой и абсолютное и относительное стандарт­ные отклонения имеют минимальные значения.

Дисперсия среднего арифметического, стандартное отклонение среднего арифметического. При оценке воспроизводимости полученных результатов вычисляют также дисперсию среднего арифметического:

и стандартных отклонений среднего арифметического:

В литературе приведены различные методы оценки и исключения грубых погрешностей. Рассмотрим два метода, наиболее простых для практического использования.

Исключение грубых промахов по О)-критерию.

При малых выборках с числом измерений п < 10 определение грубых погрешностей лучше оценивать при помощи размаха варьиро­вания по О-критерию.

0 = |х₁-х₂|/Р.

где X - подозрительно выделяющийся результат;

X -результат единичного определения, ближайший по значению к х,;

Я - размах варьирования, К = х_адв; - х_чин.

Вычисленное значение Р сопоставляют с табличным значением .

Исключение грубых погрешностей методом вычисления макси­мального относительного отклонения Статистический критерий обнаружения грубых погрешностей основан на предположении, что выборка взята из генеральной сово­купности, распределенной нормально. Это позволяет использовать распределение наибольшего по абсолютному значению нормирован­ного отклонения:

1_Т =макс|х[ -х|/3

где 1т - теоретическое значение квантиля распределения статистики.

Уровень значимости р = (1 - р) - максимальная вероятность того, что погрешность превзойдет некое предельное значение , т.е. такое значение, при котором появление этой погрешности можно рассматривать как следствие значимой причины.

Доверительный интервал может быть задан как абсолютной по­грешностью с представлением в тех единицах, в которых выражается результат анализа, так и относительной погрешностью, выраженной в процентах от результата анализа. Коэффициент 1р показывает, во сколько раз разность между истинным и средним результатами боль­ше стандартного отклонения среднего результата:

Интервальные значения измеряемой величины. В общем случае интервальные значения измеряемой величины при выбранной доверительной вероятности определяются выражениями:

х-Дх<ц<х + Дх

х-1_рЛ-$/7п<ц<х + 1_р1,-3/л/п ;

Доверительный интервал ограничивает область, внутри которой, при отсутствии систематических погрешностей, находится истинное значение измеряемой величины с заранее заданной доверительной ве­роятностью Р.

Доверительный интервал зависит от размера выборки, т.е. от числа проведенных опытов: с уменьшением числа измерений п увеличивается доверительный интер­вал, или при заданном доверительном интервале уменьшается надеж­ность измерений.

Значимость систематической погрешности.

О значимости систематической погрешности, т.е. о правильности результата анализа, судят в зависимости от того, попадает ли истинное значение определяемой величины в установленный доверительный интервал или находится вне его. Если | х - ц > Дх, то можно говорить о значимой систематической погрешности Е, интервальное значение которой заключено в пределах:

х-ц-Дх<Е<х-^ + Лх.

В этом случае необходимо выяснить причину появления система­тической погрешности.

Регрессионный анализ при расчете градуировочиых графиков и характеристик результатов анализа

В современных методах анализа очень широко применяют прие­мы графического изображения функциональной зависимости между переменными величинами, связанными уравнением у = Дх. В общем случае, измеряя при выбранных оптимальных условиях анализа значе­ния аналитического сигнала, отвечающие определенным разным зна­чениям X, находят соответствующие пары значений у_; и х_; и по ним строят градуировочные графики. Описанное представление графиче­ской зависимости у = 1(х) имеет два существенных недостатка. Во-первых, такой вариант построения градуировочной кривой носит субъ­ективный характер; кривая не лучшим образом будет проходить через экспериментальные точки (у; и х-,), и это может привести к большим погрешностям конечного результата. Во-вторых, если определять бо­лее чем две значащие цифры, то график должен быть очень большим. В связи с этим более объективным и правильным является установле­ние математической зависимости у = Дх, которую находят методом регрессионного анализа. Как правило, выбирают линейную аналитиче­скую функцию, связывающую аналитический сигнал V с концентра­цией. В других случаях преобразуют аналитическую функцию к ли­нейной зависимости у = 1(х),

3.Сущность физических методов анализа. Хроматография на бумаге и в тонком слое (20 баллов)

Физические методы применяют для определения физических свойств продукции - плотности, коэффициента рефракции, вязкости, липкости и др. К таким методам относятся микроскопия, поляриметрия, колориметрия, рефрактометрия, спектроскопия, реология, люминесцентный анализ и другие.

Методы неразрушающего контроля предусматривают выявление дефектов пищевой продукции без ее повреждения. Это достигается путем использования физических методов, связанных с воздействием на объект контроля различных веществ, физических полей, или же регистрацией этих полей, имитируемых самим контролируемым объектом, а также многими другими методами анализа.

Одним из стратегических направлений развития нашего государства является политика индустриально- инновационного развития, в котором придается особое внимание, развитию казахстанской прикладной науки и освоению международных стандартов.

4.Ферментативный метод определения углеводов. Калорийность вещества (20 баллов)

При проникающей хроматографии также пользуются колонками. В последнее время для разделения аминокислот, углеводов, стероидов и липофильных соединений применяют тонкослойную гель-филътрацию на пластинках.

В основе метода аффинной хроматографии лежит уникальное свойство макромолекул - биологическая специфичность, что позволяет при разделении получать вещества высокой степени чистоты. Поэтому аффинная хроматография успешно применяется для очистки белков, витаминов, ферментов и других высокомолекулярных соединений.

Для разделения веществ методом аффинной хроматографии необходимо точно знать кинетические свойства исследуемых соединений, например ферментов.

Его эффективность (а, следовательно, и очистки) зависит от природы образующегося комплекса.

Чтобы правильно выбрать лиганд для этого процесса, необходимо знать свойства подлежащих очистке макромолекул. Лиганд должен содержать химическую группу, которая не участвует в связывании лиганда с макромолекулой, но посредством которой идет его сшивание с матрицей. Колонка для аффинной хроматографии заполняется связанной с лигандом матрицей и уравновешивается буферным раствором, который используется для растворения исследуемого вещества.

Идеальная нерастворимая матрица для аффинной хроматографии должна содержать большое число химических групп, способных ковалентно связываться с лигандом, не разрушаться при связывании и последующей элюации макромолекул, обеспечивать быстрое протекание растворителя. Обычно в качестве матрицы применяют агарозу, синтетические полиакриламидные гели, полистирольные смолы и пористые стеклянные шарики.

№ 30