Исследование ароматобразующих компонентов хмеля с применением химических сенсоров

Проведен подбор массива сенсоров с учетом специфики компонентного состава эфирного масла хмеля. Исследована интенсивность аромата нескольких сортов хмеля путем применения высокочастотных пьезоэлектрических резонаторов с высокой чувствительностью, низкими пределами обнаружения легколетучих компонентов. Аналитические сигналы массива сенсоров в парах равновесной газовой фазы проб были скомпонованы в многомерный набор данных, представленных в виде «визуального отпечатка» (диаграммы построены по максимальным откликам сенсоров в равновесной газовой фазе образцов в течение временного интервала 60 с). Данные для образцов с приемлемыми органолептическими характеристиками, соответствующими нормативным документам, принимали за стандарт. Для исследуемых образцов отклики химических сенсоров в равновесной газовой фазе были представлены в виде суммарного сигнала и сопоставлены с «визуальным отпечатком» максимумов для стандарта в программном обеспечении, рассчитаны площади фигур отпечатков S_Σ, Г_ц.с.. В качестве дополнительных характеристик были применены 5 параметров идентификации A_ij, рассчитанные по сигналам отдельных сенсоров в газовой фазе анализируемых образцов и выбранных стандартов. При относительном различии параметров фигур «визуального отпечатка» менее чем на 20% была установлена идентичность состава анализируемой пробы и соответствующего стандарта. При относительном различии более 20% параметров фигур сигналов пробу считали не идентичной выбранному стандарту. Результаты исследований использованы для установления идентичности или аутентичности проб гранулированного хмеля из разных партий.

1. Кунце В. Технология солода и пива; пер. с нем. СПб.: Профессия, 2001. 912 c.

2. Меледина Т.В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. СПб.: Профессия, 2003. 304 c.

3. Кучменко Т.А. Химические сенсоры на основе пьезокварцевых микровесов. В кн.: Проблемы аналитической химии; под ред. Ю.Г. Власова. Т. 14. Химические сенсоры. М.: Наука, 2011. С. 127–202.

4. Roy R.B., Tudu B., Bandyopadhyay R., Bhattacharyya N. Application of electronic nose and tongue for beverage quality evaluation // Engineering Tools in the Beverage Industry. 2019. Vol. 3. P. 229–254. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815258-4.00008-1

5. Кучменко Т.А., Шуба А.А., Бельских Н.В. Пример решения идентификационных задач в методе пьезокварцевого микровзвешивания смесей некоторых органических соединений // Аналитика и контроль. 2012. Т. 16. N 2. С. 1–11.

6. Пат. № 2670651, Российская Федерация. Способ установления идентичности проб гранулированного хмеля по запаху с применением химических сенсоров / А.В. Коростелев, Т.А. Кучменко, И.В. Новикова, Р.У. Умарханов, П.В. Рукавицын; заявл. 21.03.2017; опубл. 11.12.2018.

7. Новикова И.В., Юрицын И.А., Муравьев А.С. Исследование влияния интенсивности аэрации на жизнедеятельность дрожжей Brettanomyces bruxellensis // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2019. Т. 9. N 1. С. 102–108. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-1-102-108

8. Новикова И.В., Рукавицын П.В., Муравьев А.С. К вопросу перехода ароматических соединений хмеля в пиво при реализации сухого охмеления // Пищевая промышленность. 2019. N 1. С. 69–73.

9. Kairbayeva A., Vasilenko V., Dzhinguilbayev S., Baibolova L., Frolova L. Development of the mathematical model for the process of oil raw materials pressing // Journal of Engineering & Applied Sciences. 2017. Vol. 12. Issue 6 Sl. P. 7836–7842. https://doi.org/10.36478/jeasci.2017.7836.7842

10. Авцинов И.А., Кожевников Ю.Е., Суханова Н.В. Модель кинетики процесса культивирования микроорганизмов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2017. Т. 23. N 3. С. 481–487. https://doi.org/10.17277/vestnik.2017.03.pp.481-487

11. Шелехова Н.В., Поляков В.А., Серба Е.М., Шелехова Т.М., Веселовская О.В., Скворцова Л.И. Информационные технологии в аналитическом контроле качества алкогольной продукции // Пищевая промышленность. 2018. N 8. С. 30–33.

12. Матвеева, Н.А., Титов А.А. Применение технологии сухого охмеления в пивоварении // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2015. N 1. C. 111–118.

13. Zhong Y. Electronic nose for food sensory evaluation // Evaluation Technologies for Food Quality. 2019. P. 7–22. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814217-2.00002-0

14. Singh T.S., Verma P., Yadava R.D.S. Fuzzy subtractive clustering for polymer data mining for SAW sensor array based electronic nose // Proceedings of Sixth International Conference on Soft Computing for Problem Solving. Springer, Singapore, 2017. P. 245–253.

15. Zhang L., Tian F., Zhang D. In: Electronic Nose: Algorithmic Challenges. Springer, Singapore. 2018. P. 11–20. https://doi.org/10.1007/978-981-13-2167-2_2

16. Men H., Shi Y., Jiao Y., Gong F., Liu J. Electronic nose sensors data feature mining: a synergetic strategy for the classification of beer // Analytical Methods. 2018. Vol. 10. Issue 17. P. 2016–2025. https://doi.org/10.1039/C8AY00280K

17. Santos J.P., Lozano J., Aleixandre M. Electronic noses applications in beer technology (open access peer-reviewed chapter). In: Kanauchi M. (ed.), Brewing Technology. IntechOpen, 2017. https://doi.org/10.5772/intechopen.68822

18. Aliani M., Eideh A., Kapourchali F.R., Alharbi R., Fahmi R. Evaluation of bitterness by the electronic tongue: correlation between sensory tests and instrumental methods. In: Aliani M, Eskin MNA (eds.) Bitterness: Perception, Chemistry and Food Processing. John Wiley & Sons, Inc.; 2017. Chapter 9. P. 195–207. https://doi.org/10.1002/9781118590263

19. Ocvirk M., Mlinarič N.K., Košir I.J. Comparison of sensory and chemical evaluation of lager beer aroma by gas chromatography and gas chromategraphy/mass spectrometry // Journal of the Science of Food and Agriculture. 2018. Vol. 98. Issue 10. P. 3627–3635. https://doi.org/10.1002/jsfa.8840

20. Martins C., Almeida A., Rocha S.M. Recent advances and challenges for beer volatile characterization based on gas chromatographic techniques // Recent Advances in Analytical Techniques. 2017. Vol. 1. P. 141–199. https://doi.org/10.2174/97816810844731170101