Ученые изобрели электронный нос. Новая система для оценки микробов в молоке
Ученые создали датчик, который способен улавливать летучие соединения в молоке, подобно человеческому носу. Этот инструмент, поддержанный грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), с точностью 83% оценивает наличие и количество бактерий в молоке. Результаты исследования опубликованы в журнале Sensors.
Качество молока во многом зависит от содержания микроорганизмов, особенно патогенных, таких как сальмонеллы, стафилококки и листерии, которые могут вызвать серьезные заболевания. Традиционные методы микробиологического анализа трудоемки и занимают несколько дней. Поэтому ученые стремятся создать экспресс-системы для быстрого выявления опасных микроорганизмов в молоке.
Исследователи из Воронежского государственного университета инженерных технологий адаптировали пьезоэлектрический резонатор для оценки качества коровьего молока. Они нанесли на его рабочий элемент композитные пленки, чувствительные к летучим соединениям, образующимся благодаря жизнедеятельности микроорганизмов. По составу и количеству этих соединений можно определить, какие бактерии присутствуют в молоке и насколько их много.
«Летучие соединения, образующиеся в молоке при наличии микроорганизмов, можно условно разделить на две группы: универсальные — те, что выделяются всеми видами бактерий, но в разных количествах, — и относительно специфичные для некоторых микроорганизмов,»
— Анастасия Шуба, кандидат химических наук, доцент кафедры физической и аналитической химии Воронежского государственного университета инженерных технологий.
Сначала ученые обучили сенсоры распознавать различные летучие вещества в определенных концентрациях, а затем сопоставлять их с соответствующими количествами микроорганизмов в молоке. Этот процесс позволил устройствам «понять», какое сочетание данных соответствует тому или иному числу бактерий в образце.
Авторы протестировали восемь сенсоров на 14 образцах сырого коровьего молока из пяти разных фермерских хозяйств. Молоко выдерживали в герметичной емкости при комнатной температуре, после чего анализировали газовую фазу над молоком с помощью сенсоров. Ни в одной пробе патогенные бактерии не обнаружились, а общее число микроорганизмов варьировалось, что позволило разделить образцы на разные категории качества.
Сравнение результатов сенсоров с традиционным микробиологическим методом показало, что точность новой системы составляет 83%. Предел определения кишечной палочки составил 100 бактерий на миллилитр молока, что соответствует нормам для готовой молочной продукции.
«Предложенный инструмент может помочь сократить время, необходимое для анализа микробиологических показателей сырого молока,»
— Анастасия Шуба, кандидат химических наук, доцент кафедры физической и аналитической химии Воронежского государственного университета инженерных технологий.
Исследователи планируют продолжить работу над улучшением точности сенсоров и изучением выделения летучих соединений различными патогенными бактериями, что поможет еще более эффективно защищать качество молочной продукции и здоровье потребителей.
