RU2077717C1 - Process of detection of affection of grain by microscopic fungi - Google Patents

Process of detection of affection of grain by microscopic fungi Download PDF

Info

Publication number
RU2077717C1
RU2077717C1 RU94036603A RU94036603A RU2077717C1 RU 2077717 C1 RU2077717 C1 RU 2077717C1 RU 94036603 A RU94036603 A RU 94036603A RU 94036603 A RU94036603 A RU 94036603A RU 2077717 C1 RU2077717 C1 RU 2077717C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
grain
tablet
frequency
time
degree
Prior art date
Application number
RU94036603A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94036603A (en
Inventor
Виталий Григорьевич Ванярхо
Сергей Александрович Филин
Original Assignee
Виталий Григорьевич Ванярхо
Сергей Александрович Филин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виталий Григорьевич Ванярхо, Сергей Александрович Филин filed Critical Виталий Григорьевич Ванярхо
Priority to RU94036603A priority Critical patent/RU2077717C1/en
Publication of RU94036603A publication Critical patent/RU94036603A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2077717C1 publication Critical patent/RU2077717C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: agricultural food processing industry. SUBSTANCE: invention can find use in detection of affection of grain by metabolites of fungi. Examined sample of grain and check sample are formed, they are around and pelletized, they are exposed to radiation in wave range 360-500 nm. Difference of bioelectric potentials is measured and judgement on degree of affection of examined sample of grain by metabolites of fungi is made. EFFECT: improved authenticity of detection of affection of grain by microscopic fungi. 4 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности и сельскому хозяйству в области определения вредных веществ микробиологического происхождения и может быть использовано для определения степени поражения зерна метаболитами грибов. The invention relates to food industry and agriculture in the field of determination of harmful substances of microbiological origin and can be used to determine the degree of damage to grain metabolites of mushrooms.

Наибольшую опасность для зернового хозяйства России представляет загрязнение зерна фузариотоксинами От среднегодовых объемов закупки на хлебоприемные пункты РФ поступает порядка 10% пшеницы с наличием фузариозных зерен, причем полностью непригодной для продовольственных целей оказывается из нее 2 2,5% Это не только приводит к значительным экономическим потерям, но, учитывая необратимые последствия воздействия зараженного фузариозом зернопродуктов на организм человека, создает серьезную социальную проблему. В рыночной экономике, когда контроль за условиями хранения зерна и зернопродуктов в значительной мере уходит из сферы государственных органов, эта проблема еще более обостряется. Вместе с этим возрастает потребность в простых и доступных средствах контроля, способных на практике обеспечить выполнение принятых законов и правил сертификации. The greatest danger to Russian grain farming is contamination of grain with fusariotoxins. About 10% of wheat with the presence of Fusarium grains comes from the average annual purchases to grain receiving points of the Russian Federation, and 2.5% of it is completely unsuitable for food purposes. This not only leads to significant economic losses. but, given the irreversible effects of exposure to Fusarium infection of grain products on the human body, creates a serious social problem. In a market economy, when control over the storage conditions of grain and grain products largely leaves the sphere of state bodies, this problem is even more acute. Along with this, there is an increasing need for simple and affordable means of control that can, in practice, ensure compliance with accepted laws and certification rules.

В настоящее время в России и станах СНГ установлены следующие предельно-допустимые концентрации микротоксинов:
афлатоксин В1-5 мг/кг для зерна и зернопродуктов;
комитоксин 1,0 мг/кг для сильных и твердых пшениц; 0,5 мг/кг для остальной пшеницы продовольственного назначения;
Т-2 токсин 0,1 мг/кг для зерна и зернопродуктов;
зеараленон 1,0 мг/кг для зерна и зернопродуктов.
Currently, the following maximum permissible concentrations of microtoxins are established in Russia and the CIS countries:
aflatoxin B1-5 mg / kg for grain and grain products;
comitoxin 1.0 mg / kg for strong and durum wheat; 0.5 mg / kg for the rest of the wheat for food purposes;
T-2 toxin 0.1 mg / kg for grain and grain products;
zearalenone 1.0 mg / kg for grain and grain products.

В продуктах детского питания содержание перечисленных микротоксинов не допускается полностью. In baby food, the content of the listed microtoxins is not completely allowed.

В настоящее время большинство известных методов определения степени поражения зерна микроскопическими грибами являются длительными по времени, дорогостоящими и требующими высокой квалификации исследователей, что делает их малопригодными для системы производства, хранения и переработки зерна. По этой причине в "Правилах сертификации зерна и зернопродуктов" в качестве методов испытаний на зараженность микроскопическими грибами рекомендуется использовать лишь визуальные методы определения, основанные на чисто субъективных оценках и являющихся также трудоемкими и длительными по времени. Поэтому для реального претворения в жизнь упомянутых выше принятых правил требуется высокоточный экспресс-метод определения степени поражения зерна различными видами микроскопических грибов. Currently, most of the known methods for determining the degree of damage to grain by microscopic fungi are time-consuming, expensive and require highly qualified researchers, which makes them unsuitable for the system of production, storage and processing of grain. For this reason, the "Rules for the certification of grain and grain products" as test methods for infection with microscopic fungi, it is recommended to use only visual methods of determination, based on purely subjective estimates and which are also time-consuming and time-consuming. Therefore, for the actual implementation of the above-mentioned rules, a high-precision express method for determining the degree of damage to grain by various types of microscopic fungi is required.

Известен способ определения степени поражения зерна микроскопическими грибами, включающий размалывание зерна, приготовления экстракта, введении его в реакционную смесь, содержащую НАДИ:ФМН оксидоредуктазу, люциферазу и их субстраты, определении в экстракте наличия грибных метаболитов по интенсивности их свечения и суждение о степени поражения зерна по отношению интенсивностей биолюминесценции реакционной смеси в присутствии экстрактов зерна и без него (кл. G01N 33/10, авторское свидетельство СССР N 1557521, 1990). A known method for determining the degree of damage to grain by microscopic fungi, including grinding the grain, preparing the extract, introducing it into the reaction mixture containing NADI: FMN oxidoreductase, luciferase and their substrates, determining the presence of mushroom metabolites in the extract by the intensity of their glow and judging the degree of damage to the grain by the ratio of the intensities of the bioluminescence of the reaction mixture in the presence of grain extracts and without it (class G01N 33/10, USSR author's certificate N 1557521, 1990).

Однако известный способ является трудоемким, требует наличия специфических дефицитных реактивов для своего существования и химиков-специалистов, а также является достаточно длительным (1 1,2 ч) при достаточно высокой ошибке измерений до 10%
Так как предельно допустимые концентрации микротоксинов составляют для различных видов микроскопических грибов всего 0,1 5 мг/кг зерна, а в продуктах детского питания их содержание вообще недопустимо полностью, то такая величина ошибки измерений является недопустимо высокой.
However, the known method is time-consuming, requires specific scarce reagents for its existence and specialist chemists, and is also quite long (1 1.2 hours) with a sufficiently high measurement error of up to 10%
Since the maximum permissible concentration of microtoxins for various types of microscopic fungi is only 0.1 5 mg / kg of grain, and their content in baby food is generally completely unacceptable, this magnitude of the measurement error is unacceptably high.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ определения степени поражения зерна микроскопическими грибами, включающий взвешивание выделенной пробы зерна, подготовке ее к исследованию посредством шелушения 38 42 с при зазоре между обрезиненными валками 0,3 0,5 мм, шлифования 19 32 с при зазоре между абразивными барабаном и тормозной колодкой 2,9 3,2 мм, УФ-облучение пробы, отделение выявленного зерна с зелено-желтой флуоренценцией, взвешивание его и определение степени поражения партии зерна по проценту зерен с зелено-желтой флуоренценцией в выделенной пробе зерна (кл. G01N 33/10, 21/33, авторское свидетельство СССР N 1822496, 1993 г.). The closest technical solution (prototype) is a method for determining the degree of grain damage by microscopic fungi, including weighing the selected grain sample, preparing it for examination by peeling 38 42 s with a gap between rubberized rolls of 0.3 0.5 mm, grinding 19 32 s with a gap between the abrasive drum and brake pad 2.9 3.2 mm, UV irradiation of the sample, separation of the detected grain with green-yellow fluorescence, weighing it and determining the degree of damage to the batch of grain by the percentage of grains with green-yellow th fluorentsentsiey in the selected sample of grain (Cl. G01N 33/10, 21/33, author's certificate USSR N 1822496, 1993).

Однако известный способ является трудоемким, требует наличия специального громоздкого шелушильного и шлифовального оборудования, а также, является достаточно длительным (более 1 ч) и основан на чисто субъективных оценках, что обусловливает достаточно высокую (10 12%) ошибку измерений; а такая величина для зернопродуктов, особенно для продуктов детского питания, как отмечалось выше, часто является недопустимо высокой. However, the known method is time-consuming, requires special bulky peeling and grinding equipment, and is also quite long (more than 1 hour) and is based on purely subjective estimates, which leads to a rather high (10 12%) measurement error; and such a value for grain products, especially for baby food, as noted above, is often unacceptably high.

Достигаемым новым техническим результатом изобретения является повышение точности определения при сокращении длительности. Achievable new technical result of the invention is to increase the accuracy of determination while reducing the duration.

Новый технический результат достигается тем, что в способе определения поражения зерна микроскопическими грибами, включающем выделение исследуемой пробы зерна с микроскопическими грибами и контрольной пробы с известным содержанием здорового зерна, подготовку проб к исследованию, облучение, регистрацию физического параметра проб и суждение о степени поражения зерна, в отличие от прототипа, при подготовке проб к исследованию осуществляют их размалывание и таблетирование, обучение осуществляют на длине волны 360 500 нм, а в качестве физического параметра используют разность биоэлектрических потенциалов, после регистрации биоэлектрических потенциалов таблеток их разность усиливают, преобразовывают в амплитудно-частотную характеристику плотности спектральной мощности биотока, отфильтровывают высокочастотные свыше сопрягающей частоты области фликер шума, например свыше 2000 Гц составляющие амплитудно-частотной характеристики, раскладывают последнюю в интервале 0 - 2000 Гц в области фликер шума, определяют зависимость параметров амплитудно-частотной характеристики от времени, расшифровывают ее посредством построения спектрограммы фликер шума, описываемой следующим выражением:

Figure 00000002

где S(W) амплитудно-частотная характеристика в виде плотности спектральной мощности биотока таблетки в области фликер шума;
W частота;
Figure 00000003
скорость изменения массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур таблетки, формирующих субпространства структуры биотока таблетки при изменении частоты в пределах интервала ΔW;;
ΔW интервал частот, показывающий область устойчивости пространственно-временных диссипативных структур таблетки, формирующих субпространства структуры биотока определенной степени изотропности и определяемый из следующего выражения:
ΔW = W n кр - W n-1 кр ,
где W n кр и W n-1 кр - критические частоты, определяемые пересечением последовательных параллельных прямых, образуемых совокупностью максимального количества точек, включающих минимальные значения точек S(Wi)min, принадлежащих каждому из интервалов
ΔWn-(n-1), ΔW(n-1)-(n-2),...,
и осуществляют построение из спектрограммы относительного изменения массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур от времени
Figure 00000004

а о степени поражения зерна судят по степени смещения по крайней мере двух частот Wi и Wj на наиболее длинных интервалах ΔW, на которых относительное изменение соответствующей скорости массы энергии пространственно-временных диссипативных структур от времени,
Figure 00000005

на частотах Wi и Wj происходит в противофазе, относительно аналогичных частот
Figure 00000006
для контрольной пробы с известным содержанием здорового зерна.A new technical result is achieved by the fact that in the method for determining grain damage by microscopic fungi, including the selection of the studied grain sample with microscopic mushrooms and a control sample with known healthy grain content, preparation of samples for research, irradiation, registration of the physical parameter of the samples and judging the degree of grain damage, unlike the prototype, when preparing samples for research, they are ground and tabletted, training is carried out at a wavelength of 360 500 nm, and as a physical This parameter uses the difference in bioelectric potentials, after recording the bioelectric potentials of the tablets, their difference is amplified, converted into the amplitude-frequency characteristic of the spectral power density of the biocurrent, the high-frequency noise flicker regions are filtered out, for example, over 2000 Hz the components of the amplitude-frequency characteristic are laid out in the interval 0 - 2000 Hz in the field of flicker noise, determine the dependence of the amplitude-frequency characteristics on BP names, decipher it by constructing a flicker noise spectrogram described by the following expression:
Figure 00000002

where S (W) is the frequency response in the form of the spectral power density of the tablet biocurrent in the flicker noise region;
W frequency;
Figure 00000003
the rate of change in mass-energy of spatio-temporal dissipative structures of the tablet, forming subspaces of the structure of the biocurrent of the tablet when the frequency changes within the interval ΔW ;;
ΔW is the frequency interval showing the stability region of spatiotemporal dissipative tablet structures forming subspaces of the biocurrent structure of a certain degree of isotropy and is determined from the following expression:
ΔW = W n cr - W n-1 cr ,
where w n cr and W n-1 cr - critical frequencies determined by the intersection of consecutive parallel lines formed by the combination of the maximum number of points, including the minimum values of points S (W i ) min , belonging to each of the intervals
ΔW n- (n-1) , ΔW (n-1) - (n-2) , ...,
and construct from the spectrogram the relative change in mass-energy of spatio-temporal dissipative structures from time to time
Figure 00000004

and the degree of damage to the grain is judged by the degree of displacement of at least two frequencies W i and W j on the longest intervals ΔW, at which the relative change in the corresponding velocity of the mass of energy of spatio-temporal dissipative structures from time to time,
Figure 00000005

at frequencies W i and W j occurs in antiphase, relative to similar frequencies
Figure 00000006
for a control sample with known healthy grain content.

Регистрация разности биоэлектрических потенциалов может быть осуществлена при подаче на два дополнительно установленных на таблетке крайних, относительно двух съемных, электрода постоянного тока от внешнего источника энергии. The registration of the difference in bioelectric potentials can be carried out when applying to two additional, installed on the tablet extreme, relative to two removable, DC electrodes from an external energy source.

Фиг. 1 5 поясняют предлагаемый способ. FIG. 1 5 explain the proposed method.

Амплитудно-частотная характеристика плотности спектральной мощности биотока и параметры пространственно-временных диссипативных структур могут быть детерминированы по времени в течение суток фиксированием с интервалом в 600±1 c на основе линейного усреднения 128 спектров амплитудно-частотной характеристики плотности спектральной мощности биотока для каждого из интервалов шириной не более 12,5 Гц, полученных в реальном масштабе времени. Таблетка может быть установлена при температуре жидкого азота и экранирована от влияния электромагнитных полей. The amplitude-frequency characteristic of the density of the spectral power of the biocurrent and the parameters of the spatiotemporal dissipative structures can be determined by time during the day by recording with an interval of 600 ± 1 s based on the linear averaging of 128 spectra of the amplitude-frequency characteristics of the density of the spectral power of the biocurrent for each of the width intervals no more than 12.5 Hz obtained in real time. The tablet can be installed at the temperature of liquid nitrogen and shielded from the influence of electromagnetic fields.

Способ определения степени поражения зерна микроскопическими грибами реализуют следующим образом. A method for determining the degree of damage to grain by microscopic fungi is implemented as follows.

Основная часть исследованных проб представляла собой пшеницу IV типа - озимую краснозерную высокостекловидную пшеницу из районов Северного Кавказа, возделываемую в очагах возникновения фузариоза колоса. The main part of the studied samples was type IV wheat - winter red-grain high-glassy wheat from the regions of the North Caucasus, cultivated in the foci of spike fusarium.

Для установления зависимости доза-эффект были составлены модельные смеси, в которых содержание фузариозных зерен колебалось в пределах от 0,5 до 50% В качестве контрольной использовали также 100% пробу нормального здорового зерна и 100% пробу фузариозного зерна. Модельные смеси представлены в таблице. Готовили также исследуемую пробу с неизвестной степенью поражения микроскопическими грибами. To establish the dose-effect relationship, model mixtures were compiled in which the content of Fusarium grains ranged from 0.5 to 50%. A 100% sample of normal healthy grain and a 100% sample of Fusarium grain were also used as a control. Model mixtures are presented in the table. A test sample was also prepared with an unknown degree of damage by microscopic fungi.

Подготовку проб к исследованию осуществляли измельчением зерна в лабораторной мельнице ЛЗМ до 250 мкм в течение 3 мин. Однородность модельных смесей обеспечивалась многократным перемешиванием и просеиванием смешиваемых компонентов. Samples were prepared for the study by grinding grain in a laboratory mill LZM up to 250 microns for 3 minutes. The homogeneity of the model mixtures was ensured by repeated mixing and sieving of the mixed components.

Для характеристики анализируемых проб пшеницы использовали два основных показателя:
содержание фузариозных зерен;
содержание микотоксинов, т. е. дезоксиниваленола (ДОН) и зеараленола (3Н).
Two characteristics were used to characterize the analyzed wheat samples:
the content of fusarium grains;
the content of mycotoxins, i.e., deoxynivalenol (DON) and zearalenol (3H).

Определение содержания фузариозных зерен проводили в соответствии с "Методическими указаниями по учету фузариоза колоса и визуальному определению фузариоза зерна пшеницы" (утв. Минздравом СССР, Госагропром СССР и Минхлебопродуктов СССР 15.07.87 г.). The determination of the content of Fusarium grains was carried out in accordance with the "Methodological guidelines for accounting for spike Fusarium and visual determination of wheat grain Fusarium" (approved by the USSR Ministry of Health, USSR State Agro-Industrial Committee and USSR Ministry of Bread and Beverage on July 15, 87).

Затем пробы таблетировали посредством помещения размельченного зерна в матрицу прессовочной машины под давлением 250 кг/см2 и размером 10х5х2 мм.Then the samples were tabletted by placing the crushed grain in the matrix of the pressing machine under a pressure of 250 kg / cm 2 and a size of 10x5x2 mm.

На поверхность таблетки устанавливают 4 электрода. Токопроводность омических контактов обеспечивали кремнеорганической пастой. 4 electrodes are mounted on the tablet surface. The conductivity of the ohmic contacts was provided by organosilicon paste.

Таблетку с электродами помещают в оптически прозрачную кювету, снабженную системой термоконтроля и помещают в экранированную камеру с оптически прозрачным окном. Образец охлаждают до температуры жидкого азота и облучают импульсной ксеноновой лампой типа ИФК-120 с частотой 5 Гц, длительностью импульса 30 мкс при электрической энергии вспышки ≈ 0,1 Дж. Для выделения возбуждающего люминесценцию излучения с длиной волны 350 500 нм использовали соответственно подобранные светофильтры СС-4 и СЗС-22. A tablet with electrodes is placed in an optically transparent cell equipped with a thermal monitoring system and placed in a shielded chamber with an optically transparent window. The sample is cooled to the temperature of liquid nitrogen and irradiated with an IFK-120 type xenon flash lamp with a frequency of 5 Hz, a pulse duration of 30 μs and a flash electric energy of ≈ 0.1 J. To select luminescence-exciting radiation with a wavelength of 350–500 nm, we used suitably selected SS filters -4 and SZS-22.

Суть изобретения в фиксировании энергии, представляющей собой разность энергии возбуждения (360 500 нм) и энергии люминесценции (520 700 нм) при помощи спектрального анализа части этой энергии, приходящийся на область низких частот. The essence of the invention is in fixing the energy, which is the difference between the excitation energy (360 500 nm) and the luminescence energy (520 700 nm) using spectral analysis of part of this energy, which falls on the low-frequency region.

Перед облучением через два крайних электрода пропускают постоянный электрический ток силой 0,6 мА от внешнего источника тока, а через два средних электрода измеряют разность биоэлектрических потенциалов. Before irradiation, a direct electric current of 0.6 mA from an external current source is passed through two extreme electrodes, and the difference in bioelectric potentials is measured through two middle electrodes.

Снятую разность биоэлектрических потенциалов подают на предусилитель ПУ-2 с уровнем собственного шума 1-2ДБ для усиления сигнала в 200 раз. Преобразовывают разность биоэлектрических потенциалов в амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) плотности спектральной мощности биотока, отфильтровывают высокочастотные свыше 2000 Гц составляющие АЧХ и раскладывают последнюю в интервале 0 2000 Гц в области фликер шума с помощью узкополосного частотного анализатора спектра БК 2031 фирмы "Брюль и Кьер" (Дания), подключенного к выходу предусилителя ПУ-2. The captured bioelectric potential difference is fed to the preamplifier PU-2 with a noise level of 1-2 dB to amplify the signal 200 times. The difference in bioelectric potentials is converted into the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the spectral power density of the biocurrent, the high-frequency components of the AFC are filtered out and the latter is laid out in the range of 0 to 2000 Hz in the noise flicker region using the Brule and Kier narrow-band frequency spectrum analyzer BK 2031 (Denmark) connected to the output of the preamplifier PU-2.

Затем определяют зависимость параметров АЧХ от времени. При этом анализатор работает в реальном масштабе времени, проводя линейное усреднение из 128 значений, получаемой от пробы в виде таблетки информации спектров АЧХ в каждой из узких частотных интервалов (12,5 Гц) спектра от 0 до 2000 Гц в области фликер-шума за 2.10-2 c. Автоматически расшифровывают АЧХ исследуемых процессов в структуре биотока от времени в децибеллах (ДБ) посредством построения спектрограммы фликер-шума (фиг.1), описываемой следующим выражением:

Figure 00000007

где S(W) АЧХ в виде плотности спектральной мощности биотока таблетки в области фликер-шума,
W частота;
Figure 00000008
скорость изменения массы-энергии пространственно-диссипативных структур биотока пробы в виде таблетки при изменении частоты в пределах интервала ΔW;
ΔW интервал частот, показывающий область устойчивости пространственно-временных диссипативных структур пробы в виде таблетки, формирующих субпространства структуры биотока определенной степени изотропности и определяемый из следующего выражения:
ΔW = W n кр - W n-1 кр ,
где W n кр и W n-1 кр критические частоты, определяемые пересечением последовательных параллельных прямых 1,2,3. и 1', 2', 3',образуемых совокупностью максимального количества точек, включающих значения точек S(Wi)min, принадлежащих каждому из последовательных интервалов
Figure 00000009
.Then determine the dependence of the frequency response from time to time. At the same time, the analyzer operates in real time, performing linear averaging of 128 values obtained from a sample in the form of a tablet of information of the AFC spectra in each of the narrow frequency intervals (12.5 Hz) of the spectrum from 0 to 2000 Hz in the flicker noise region for 2.10 -2 c. Automatically decipher the frequency response of the investigated processes in the structure of the biocurrent versus time in decibels (dB) by constructing a flicker noise spectrogram (Fig. 1), described by the following expression:
Figure 00000007

where S (W) AFC in the form of the spectral power density of the tablet biocurrent in the flicker noise region,
W frequency;
Figure 00000008
the rate of change in mass-energy of the spatially dissipative structures of the sample biocurrent in the form of a tablet with a change in frequency within the interval ΔW;
ΔW is the frequency interval showing the stability region of spatio-temporal dissipative sample structures in the form of tablets, forming subspaces of the biocurrent structure of a certain degree of isotropy and determined from the following expression:
ΔW = W n cr - W n-1 cr ,
where w n cr and W n-1 cr critical frequencies determined by the intersection of consecutive parallel lines 1,2,3. and 1 ', 2', 3 ', formed by the combination of the maximum number of points, including the values of points S (W i ) min , belonging to each of consecutive intervals
Figure 00000009
.

При этом величину

Figure 00000010
для каждого интервала
Figure 00000011
и т. д. определяют как семейства параллельных прямых, принадлежащих соответствующему интервалу.In this case, the value
Figure 00000010
for each interval
Figure 00000011
etc. are defined as families of parallel lines belonging to the corresponding interval.

После чего определяют зависимость от времени

Figure 00000012
(фиг.3,4,5) относительного изменения массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур от времени, для оценки скорости
Figure 00000013
.Then determine the dependence on time
Figure 00000012
(Fig.3,4,5) the relative change in mass-energy of spatio-temporal dissipative structures from time to time,
Figure 00000013
.

Причем величины ΔS(Wi) и ΔS(Wj) относительное длительное изменение спектральной плотности мощности шума биотока по частотам Wi, Wj, характеризующие условия стационарного состояния биообъекта (пробы в виде таблетки), определят как представлено на фиг.3.Moreover, the values ΔS (W i ) and ΔS (W j ) the relative long-term change in the spectral density of the noise power of the biocurrent at frequencies W i , W j , characterizing the conditions of the stationary state of the biological object (sample in the form of a tablet), will be determined as shown in Fig.3.

Верифицируемость получаемых предложенным способом данных о физиологических параметрах пробы зерна в виде таблетки достигается благодаря жесткому фиксированию времени суток (±1c ) проведения измерений, фиксирования в пространстве положения исследуемой пробы в виде таблетки и измерительных электродов, а также точности поддержания температуры (±0,5oC), от которых зависит физиологическое состояние пробы, сила биоэлектрического тока и параметры его структуры. Жесткая "привязка" ко времени обусловлена зависимостью процессов самоорганизации от времени и тем, что для неэргодических систем, к которым относятся любые биообъекты, среднее по состояниям не эквивалентно среднему по времени. По этой причине сравнивать зависимость параметров макроструктуры таблетки, возникающей в результате процессов самоорганизации, от состава можно только при условии жесткого фиксирования времени начала эксперимента.The verifiability of the data obtained by the proposed method on the physiological parameters of a grain sample in the form of a tablet is achieved by rigidly fixing the time of day (± 1c) of measurements, fixing in space the position of the test sample in the form of a tablet and measuring electrodes, and the accuracy of maintaining the temperature (± 0.5 o C), which determines the physiological state of the sample, the strength of the bioelectric current and the parameters of its structure. A rigid “linking” to time is due to the dependence of self-organization processes on time and the fact that for non-ergodic systems, to which any biological objects belong, the state average is not equivalent to the time average. For this reason, it is possible to compare the dependence of the parameters of the macrostructure of the tablet resulting from the processes of self-organization on the composition only if the experiment is fixedly fixed.

Статистический анализ для неэргодических систем возникает только по отношению к когерентному времени суток. Statistical analysis for non-ergodic systems arises only with respect to the coherent time of day.

Относительная ошибка в определении величин

Figure 00000014
для соответствующих интервалов частот для максимальной величины силы биотока контрольной и исследуемой проб составляет 1%
Относительная ошибка определения частот Wi, Wj, Wk и т.д. связанных с существованием пространственно-временных диссипативных структур, между которыми происходит перераспределение энергии ΔS(Wi), ΔS(Wj), ΔS(Wk),..., от времени, составляет 3%
Определив, как описано выше, для таблетки пробы зерна с микроскопическими грибами и таблетки контрольной пробы здорового зерна величины
Figure 00000015
для каждого из интервалов
Figure 00000016
и величины этих интервалов, частоты Wi, Wj, Wk, на которых фиксируется изменение во времени значений S(Wi), S(Wj), S(Wk), а также относительного изменения величин ΔS(Wi), ΔS(Wj), ΔS(Wk),...,, строят графическую зависимость этих величин от времени, соблюдая условия верифицируемости данных о неэргодичных системах, проводят сравнительный анализ полученных результатов, выбирая для анализа по крайней мере две частоты Wi, Wj, наиболее длительных интервалах ΔW, на которых относительное изменение соответствующей скорости массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур от времени
Figure 00000017
на частотах Wi и Wj происходит в противофазе.Relative error in the determination of quantities
Figure 00000014
for the corresponding frequency intervals for the maximum value of the biocurrent strength of the control and studied samples is 1%
The relative error in determining the frequencies W i , W j , W k , etc. associated with the existence of spatio-temporal dissipative structures between which there is a redistribution of energy ΔS (W i ), ΔS (W j ), ΔS (W k ), ..., from time to time, is 3%
Having determined, as described above, for a tablet of a sample of grain with microscopic mushrooms and a tablet of a control sample of healthy grain, the values
Figure 00000015
for each of the intervals
Figure 00000016
and the values of these intervals, the frequencies W i , W j , W k , on which the change in time of the values S (W i ), S (W j ), S (W k ), as well as the relative change in the values ΔS (W i ) is recorded , ΔS (W j ), ΔS (W k ), ... ,, build a graphical dependence of these values on time, observing the verification conditions of data on nonergodic systems, conduct a comparative analysis of the results, choosing at least two frequencies W i for analysis , W j , the longest intervals ΔW, in which the relative change in the corresponding mass-energy velocity is spatially dissipative structures from time to time
Figure 00000017
at frequencies W i and W j occurs in antiphase.

Стационарность процесса поглощения энергии света молекулярной структурой грибка и ее перераспределения между теплотой и работой люминесценции проявляются в появлении новых значений частот

Figure 00000018
и т.д.The stationary nature of the process of absorption of light energy by the molecular structure of the fungus and its redistribution between heat and luminescence work is manifested in the appearance of new frequencies
Figure 00000018
etc.

Эти частоты сравнивают с эталонными частотами таблетированной муки, приготовленной из зерна с известной степенью зараженности фузариозом, определяемой в например, по отношению к 100 зернам и, таким образом, определяют степень зараженности. Чувствительность предлагаемого метода велика. These frequencies are compared with the reference frequencies of tableted flour prepared from grains with a known degree of infection with fusarium, defined, for example, with respect to 100 grains and, thus, determine the degree of infection. The sensitivity of the proposed method is great.

На это указывает простой расчет. Точность фиксирования S(W) 0,1 ДБ. This is indicated by a simple calculation. Fixing accuracy S (W) 0.1 dB.

0,1ДБ 10-9 B 10-8 Вт/А: при 6.10-4 A, фиксируемая мощность составляет 10-13 Вт.0.1DB 10 -9 B 10 -8 W / A: at 6.10 -4 A, the apparent power is 10 -13 W.

На область фликер шума приходится 0,5.10-13 Вт, а на одну из 400 полос диапазона исследуемого спектра приходится 5/400.10-14 или 10-16 Вт 10-16 Дж/с.The noise flicker region accounts for 0.5.10 -13 W, and 5 / 400.10 -14 or 10 -16 W 10 -16 J / s falls on one of the 400 bands in the range of the spectrum under study.

Энергия поглощения на длине волны λ 400 нм составляет 4,2.10-9 дис.The absorption energy at a wavelength of λ 400 nm is 4.2.10 -9 dis.

При облучении ксеноновой лампой, работающей с частотой световых импульсов 1 10 Гц, при частоте 5 Гц и электрической энергии вспышки ≈ 0,1 Дж, длительности импульса ≈ 30 мкс на исследуемом объекте плотности мощности ≈ К.10 Вт/см2, плотность энергии ≈ К 0,3 мДж/см2 (К коэффициент пропускания светофильтра; К≅1).When irradiated with a xenon lamp operating with a frequency of light pulses of 1 10 Hz, at a frequency of 5 Hz and electric flash energy ≈ 0.1 J, pulse duration ≈ 30 μs at the studied object, the power density ≈ K.10 W / cm 2 , the energy density ≈ K 0.3 mJ / cm 2 (K transmittance of the filter; K≅1).

Чувствительность метода, оцененная по фиксированной мощности, на 7 порядков превышает величину энергии поглощаемой при фотовозбуждении. The sensitivity of the method, estimated from a fixed power, is 7 orders of magnitude higher than the amount of energy absorbed by photoexcitation.

Благодаря этому представляется возможным фиксировать степень зараженности фузариозом на уровне 1% (рис.5). Due to this, it seems possible to fix the degree of infection with fusarium at the level of 1% (Fig. 5).

В то время как в способе по прототипу ошибка измерений составляет не менее 10% Длительность определения степени поражения зерна предлагаемым способом при известном расположении частот Wi, Wj и т.д. для соответствующих контрольных проб с известным количеством здорового зерна, проводимое один раз для последующей оценки проб с неизвестной степенью зараженности микроскопическими пробами, не превышает 5 мин, что не менее чем на порядок меньше по длительности, чем по прототипу.While in the method according to the prototype the measurement error is at least 10%. The duration of determining the degree of damage to the grain by the proposed method with a known arrangement of frequencies W i , W j , etc. for the corresponding control samples with a known amount of healthy grain, carried out once for the subsequent evaluation of samples with an unknown degree of infection by microscopic samples, does not exceed 5 minutes, which is no less than an order of magnitude less in duration than in the prototype.

Границы длин волн облучения 360 500 нм обусловлены тем, что при длинах волн облучаемого спектра излучения ниже 360 нм возникает полоса люминесценции менее 500 нм (преимущественно при 420 430 нм), при которых присутствие фузариоза относительно слабо влияет на изменение интенсивности спектра зерна. При длине волны облучаемого спектра свыше 500 нм возникает полоса люминесценции свыше 700 нм, при которой также присутствие фузариоза относительно слабо влияет на изменение интенсивности спектра зерна. The boundaries of the irradiation wavelengths of 360 500 nm are due to the fact that at wavelengths of the irradiated emission spectrum below 360 nm, a luminescence band of less than 500 nm appears (mainly at 420 430 nm), in which the presence of fusarium relatively weakly affects the change in the intensity of the grain spectrum. At a wavelength of the irradiated spectrum above 500 nm, a luminescence band above 700 nm appears, at which the presence of fusarium also relatively weakly affects the change in the intensity of the grain spectrum.

На основании вышеизложенного новым достигаемым техническим результатом изобретения является:
1. Повышение точности определения степени поражения зерна не менее чем на порядок.
Based on the foregoing, a new achievable technical result of the invention is:
1. Improving the accuracy of determining the degree of damage to grain by at least an order of magnitude.

2. Сокращение длительности определения степени поражения зерна не менее чем на порядок. 2. Reducing the duration of determining the degree of damage to the grain by at least an order of magnitude.

3. Упрощение технологии определения степени пораженности зерна за счет отказа от использования громоздкого шлифовального оборудования. 3. Simplification of the technology for determining the degree of grain damage due to the rejection of the use of bulky grinding equipment.

В настоящее время на предприятии ГП "НПО Астрофизика" проведены испытания заявляемого способа определения поражения зерна микроскопическими грибами и выпущена технологическая инструкция реализации способа. Currently, the enterprise GP "NPO Astrophysics" tested the inventive method for determining the defeat of grain by microscopic fungi and issued technological instructions for implementing the method.

Claims (4)

1. Способ определения поражения зерна микроскопическими грибами, включающий выделение исследуемой пробы зерна с микроскопическими грибами и контрольной пробы с известным содержанием здорового зерна, подготовку проб к исследованию, облучение, регистрацию физического параметра проб и суждение о степени поражения зерна, отличающийся тем, что при подготовке проб к исследованию осуществляют размалывание зерна исследуемой и контрольной партии и таблетирование муки, облучение таблеток осуществляют оптическим излучением с длиной волны 360 500 нм, а регистрацию физического параметра проб осуществляют посредством измерения биоэлектрических потенциалов таблеток, причем о степени поражения зерна судят путем сравнения измеренных величин. 1. A method for determining grain damage by microscopic fungi, including the isolation of a test grain sample with microscopic fungi and a control sample with a known content of healthy grain, preparation of samples for research, irradiation, registration of the physical parameter of the samples and judgment on the degree of grain damage, characterized in that in preparation of samples for research, grinding the grain of the test and control lots and tabletting of the flour, irradiation of the tablets is carried out by optical radiation with a wavelength of 360 500 nm, and the registration of the physical parameter of the samples is carried out by measuring the bioelectric potentials of the tablets, and the degree of damage to the grain is judged by comparing the measured values. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение разности биоэлектрических потенциалов таблеток осуществляют при подаче на два дополнительно установленных на таблетке крайних относительно двух съемных электрода постоянного тока от внешнего источника энергии. 2. The method according to claim 1, characterized in that the measurement of the difference of the bioelectric potentials of the tablets is carried out when applying to two additional optionally mounted on the tablet extreme relative to two removable DC electrodes from an external energy source. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что перед облучением таблетку размещают при температуре жидкого азота и экранируют от влияния электромагнитных полей. 3. The method according to PP.1 and 2, characterized in that before irradiation, the tablet is placed at a temperature of liquid nitrogen and shielded from the influence of electromagnetic fields. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что после измерения разности биоэлектрических потенциалов таблеток их усиливают, преобразовывают в амплитудно-частотную характеристику плотности спектральной мощности биотока, отфильтровывают высокочастотные свыше 2000 Гц составляющие амплитудно-частотной характеристики, раскладывают последнюю в интервале 0 - 2000 Гц в области фликер шума, определяют зависимость параметров амплитудно-частотной характеристики от времени, расшифровывают ее посредством построения спектрограммы фликер шума, описываемой следующим выражением:
Figure 00000019

где S(W) амплитудно-частотная характеристика в виде плотности спектральной мощности биотока таблетки в области фликер шума;
W частота;
Figure 00000020
скорость изменения массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур биотока таблетки при изменении частоты в пределах интервала ΔW;
ΔW интервал частот, показывающий область устойчивости пространственно-временных диссипативных структур таблетки, формирующих субпространства структуры биотока определенной степени изотропности и определяемый из следующего выражения ΔW = W n кр - W n-1 кр ,
где W n кр и W n-1 кр - критические частоты, определяемые пересечением последовательных параллельных прямых, образуемых совокупностью максимального количества точек, включающих минимальные значения точек S(Wi)min, принадлежащих каждому из интервалов ΔWn-(n-1), ΔW(n-1)-(n-2), ..., и осуществляют построение из спектрограммы скорости относительного изменения массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур от времени
Figure 00000021
а о степени поражения зерна судят по степени смещения по крайней мере двух частот Wi и Wj на наиболее длительных по времени интервалах ΔW, на которых относительное изменение соответствующей скорости массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур от времени
Figure 00000022
на частотах Wi и Wj происходит в противофазе относительно аналогичных частот
Figure 00000023
для контрольной таблетки с известным содержанием здорового зерна.
4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that after measuring the difference in the bioelectric potentials of the tablets, they are amplified, converted into the amplitude-frequency characteristic of the density of the spectral power of the biocurrent, high-frequency components of the amplitude-frequency characteristic are filtered out over 2000 Hz, the latter is laid out in the range 0 - 2000 Hz in the field of flicker noise, determine the dependence of the parameters of the amplitude-frequency characteristic on time, decipher it by constructing a spectrogram of the flicker noise described the following expression:
Figure 00000019

where S (W) is the frequency response in the form of the spectral power density of the tablet biocurrent in the flicker noise region;
W frequency;
Figure 00000020
the rate of change in mass-energy of the spatiotemporal dissipative structures of the tablet biocurrent with a change in frequency within the interval ΔW;
ΔW frequency interval showing the stability region of spatio-temporal dissipative tablet structures forming subspaces of the biocurrent structure of a certain degree of isotropy and determined from the following expression ΔW = W n cr - W n-1 cr ,
where w n cr and W n-1 cr - critical frequencies determined by the intersection of consecutive parallel lines formed by the combination of the maximum number of points, including the minimum values of points S (W i ) m i n belonging to each of the intervals ΔW n- (n-1) , ΔW (n-1) - ( n-2) , ..., and construct from the spectrogram the speed of the relative change in mass-energy of spatio-temporal dissipative structures from time to time
Figure 00000021
and the degree of damage to the grain is judged by the degree of displacement of at least two frequencies W i and W j at the longest time intervals ΔW, at which the relative change in the corresponding mass-energy velocity of spatio-temporal dissipative structures from time to time
Figure 00000022
at frequencies W i and W j occurs in antiphase relative to similar frequencies
Figure 00000023
for a control tablet with a known healthy grain content.
RU94036603A 1994-09-30 1994-09-30 Process of detection of affection of grain by microscopic fungi RU2077717C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94036603A RU2077717C1 (en) 1994-09-30 1994-09-30 Process of detection of affection of grain by microscopic fungi

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94036603A RU2077717C1 (en) 1994-09-30 1994-09-30 Process of detection of affection of grain by microscopic fungi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94036603A RU94036603A (en) 1996-07-27
RU2077717C1 true RU2077717C1 (en) 1997-04-20

Family

ID=20161079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94036603A RU2077717C1 (en) 1994-09-30 1994-09-30 Process of detection of affection of grain by microscopic fungi

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2077717C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1557521, кл. G 01N 33/10, 1990. 2. Авторское свидетельство СССР N 1822496, кл. G 01N 33/10, 1993. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU94036603A (en) 1996-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Coelho et al. Photoacoustic spectroscopy as a tool for determination of food dyes: comparison with first derivative spectrophotometry
CA1325171C (en) Spectroscopic method and apparatus for measuring sugar concentrations
Conger et al. Magnetic centers (free radicals) produced in cereal embryos by ionizing radiation
SE7811307L (en) SET AND DEVICE FOR IDENTIFYING BOTANICAL INGREDIENTS OF VEGETABLES, SPECIFICALLY FROM FRENCH AND CORE
Finney et al. Determination of moisture in corn kernels by near-infrared transmittance measurements
US4331759A (en) Composition suitable for testing biological tissues and/or liquids, and the method of use
DE68902738D1 (en) METHOD FOR DETERMINING BY MEANS OF RADIATION ABSORPTION OF SUBSTANCES IN ABSORBENT AND SCATTERING MATRIX MATERIALS.
US5089701A (en) Nondestructive measurement of soluble solids in fruits having a rind or skin
CN109374548A (en) A method of quickly measuring nutritional ingredient in rice using near-infrared
Belyakov et al. Control of powdery contents and mass rates of the extract in the dry substance of barley malt by photoluminescent method
US4458531A (en) Method of and apparatus for examining biological effects in cell-lots
RU2077717C1 (en) Process of detection of affection of grain by microscopic fungi
Ravindran et al. A study on the use of spectroscopic techniques to identify food adulteration
CA1267734A (en) Method and apparatus for analyzing sludgy materials
Pochanagone et al. Preliminary study on the determination of ppm-level concentration of histamine in tuna fish using a dry extract system for infrared coupled with near-infrared spectroscopy
JP7169643B2 (en) Nitrate ion concentration nondestructive measuring method, nitrate ion concentration nondestructive measuring device, and nitrate ion concentration nondestructive measuring program
US5846759A (en) Method of detecting live microorganisms
Furuya et al. Effects of water activity, light intensity and physical structure of food on the kinetics of riboflavin photodegradation
IWAMOTO et al. Rapid prediction of chemical compositions for wheat, soybean, pork and fresh potatoes by near infrared spectrophotometric analysis
JPH04208842A (en) Method and device for measuring sugar content of vegetable and fruit
RU2079128C1 (en) Method for estimation of corn affection by microscopic fungi and device for measuring bioluminescence of corn samples
Bin et al. Exploration on precision farming pollution detection using THz technology
Klatzkin et al. Fluorimetric and Microbiological Assays of Riboflavine in Malted Preparations
JP3100224B2 (en) Nondestructive method for measuring the ripening degree of natural cheese by near infrared
RU2138042C1 (en) Process determining content of gluten in wheat and device for its implementation