RU2079128C1 - Method for estimation of corn affection by microscopic fungi and device for measuring bioluminescence of corn samples - Google Patents
Method for estimation of corn affection by microscopic fungi and device for measuring bioluminescence of corn samples Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079128C1 RU2079128C1 RU94031933A RU94031933A RU2079128C1 RU 2079128 C1 RU2079128 C1 RU 2079128C1 RU 94031933 A RU94031933 A RU 94031933A RU 94031933 A RU94031933 A RU 94031933A RU 2079128 C1 RU2079128 C1 RU 2079128C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grain
- bioluminescence
- microscopic fungi
- sample
- fungi
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
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 предприятия 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 зараженных 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 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 volume of purchases to grain receiving enterprises 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 consequences of exposure to grain products infected with Fusarium, 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 the implementation of the Laws and Certification Rules.
В России и странах СНГ установлены следующие предельно-допустимые концентрации микотоксинов:
афлатоксин В1 5 мг/кг зерна и зернопродуктов;
вомитоксин 1,0 мг/кг для сильных и твердых пшениц;
0,5 мг/кг для остальной пшеницы предварительного назначения;
Т-2 токсин 0,1 мг/кг для зерна и зернопродуктов;
зеараленон 1,0 мг/кг для зерна и зернопродуктов.The following maximum permissible concentrations of mycotoxins are established in Russia and the CIS countries:
vomitoxin 1.0 mg / kg for strong and durum wheat;
0.5 mg / kg for the rest of the preliminary wheat;
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 микотоксинов не допускается полностью. In baby food, the content of the listed mycotoxins 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 из малопригодными для системы производства, хранения и переработки зерна. По этой причине в "Правилах сертификации зерна и хлебопродуктов" в качестве испытаний на зараженность микроскопическими грибами рекомендуется использовать визуальные методы определения, основанные на чисто субъективных оценках и являющихся также трудоемкими и длительными по времени. 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 bakery products" as tests for infection with microscopic fungi, it is recommended to use visual methods of determination, based on purely subjective estimates and which are also time-consuming and time-consuming.
Визуальные методы не позволяют надежно отличить зерно, зараженное фузариями, от зерна, изменившего свой цвет из-за погодных условий. Поэтому возможна отбраковка зерна, не содержащего микотоксинов и поэтому безопасное. Visual methods do not reliably distinguish grain infected with Fusaria from grain that has changed color due to weather conditions. Therefore, it is possible to reject grains that do not contain mycotoxins and therefore safe.
В рыночной экономике, когда контроль за условиями хранения зерна и зернопродуктов 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 закона о защите прав потребителей и Закона о сертификации продукции, в частности "Правила сертификации зерна и продуктов его переработки". In a market economy, when control over the storage conditions of grain and grain products leaves the sphere of state bodies, this problem is even more acute. At the same time, there is an increasing need for simple and affordable means of control that can in practice ensure the implementation of the Law on the Protection of Consumer Rights and the Law on Product Certification, in particular, the "Rules for Certification of Grain and its Processing Products".
Наиболее близким техническим решением является способ определения степени поражения зерна микроскопическими грибами, включающий размалывание зерна, приготовление экстракта, введение его в реакционную смесь, содержащую НАДН: ФМН оксидоредуктазу, люциферазу и их субстраты, определении в экстракте наличие 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. (1)
Однако известный способ является трудоемким, требует наличия специфических дефицитных реактивов для своего осуществления и химиков-специалистов высокой квалификации, а также является достаточно длительным (не менее 1 ч) по времени при достаточно высокой ошибке измерений до 10% Так как допустимые концентрации микотоксинов составляют для различных видов микроскопических грибов всего 0,1 5 мг/кг зерна и в продуктах детского питания их содержание вообще недопустимо, то такая степень ошибки измерений является недопустимо высокой.The closest technical solution is a method for determining the degree of damage to grain by microscopic fungi, including milling the grain, preparing the extract, introducing it into the reaction mixture containing NADH: 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 grain damage in relation to the intensity of the bioluminescence of the reaction mixture in the presence of grain extracts and without it. (one)
However, the known method is time-consuming, requires specific scarce reagents for its implementation and highly qualified chemists, and is also quite long (at least 1 hour) in time with a sufficiently high measurement error of up to 10%. Since the acceptable concentrations of mycotoxins are for different species of microscopic fungi only 0.1 5 mg / kg of grain and in baby food their content is generally unacceptable, then this degree of measurement error is unacceptably high.
Наиболее близким решением является также устройство для измерения биолюминисценции проб зерна, содержащее источник излучения, светофильтры, выделяющие возбуждающее биолюминесценцию излучение и спектральную полосу биолюминесценции, держатель для проб, фотоприемник, оптическую систему формирования пятна биолюминесцентного излучения для фотоприемника и регистрирующий узел.(2)
Однако известное устройство обладает низкой разрешающей способностью и не позволяет определять степень поражения зерна микроскопическими грибами ниже 10%
Техническим результатом изобретения является повышение разрешающей способности и точности определения степени поражения зерна микроскопическими грибами при сокращении длительности процесса измерения.The closest solution is also a device for measuring the bioluminescence of grain samples, containing a radiation source, filters, emitting radiation exciting the bioluminescence and a spectral band of bioluminescence, a sample holder, a photodetector, an optical system for forming a bioluminescent radiation spot for a photodetector and a recording unit. (2)
However, the known device has a low resolution and does not allow to determine the degree of damage to the grain by microscopic fungi below 10%
The technical result of the invention is to increase the resolution and accuracy of determining the degree of damage to grain by microscopic fungi while reducing the duration of the measurement process.
Технический результат достигается тем, что в способе определения степени поражения зерна микроскопическими грибами, включающем размалывание зерна с микроскопическими грибами, определение наличия микроскопических грибов по сравнению интенсивностей биолюминесценции пробы размолотого зерна и контрольной пробы, в качестве контрольной пробы используют размолотое зерно без грибов, биолюминесценцию проб зерна инициируют посредством их получения в диапазоне длин волн 360 500 нм, а наличие микроскопических грибов по интенсивности их биолюминесценции регистрируют в диапазоне длин волн 520 700 нм. The technical result is achieved by the fact that in the method for determining the degree of grain damage by microscopic mushrooms, including grinding grain with microscopic mushrooms, determining the presence of microscopic mushrooms by comparing the bioluminescence intensities of the ground grain and control samples, ground grain without mushrooms is used as a control sample, bioluminescence of grain samples initiate by obtaining them in the wavelength range of 360 500 nm, and the presence of microscopic fungi in intensity of their biolums estsentsii recorded in the
Биолюминесценцию проб зерна инициируют посредством их частотно-импульсного облучения. Bioluminescence of grain samples is initiated by means of their pulse-frequency irradiation.
При степени поражения зерна микроскопическими грибами менее 5 мас. регистрацию наличия микроскопических грибов по интенсивности их биолюминесценции осуществляют при каждом из 20 1000 импульсов в диапазоне длин волн 530 650 нм и судят о степени поражения зерна микроскопическими грибами по среднестатистическому отношению (см. далее),где Iср - степень поражения зерна микроскопическими грибами; "дельта" измеренная при каждом импульсе интенсивность биолюминесценции пробы размолотого зерна с микроскопическими грибами; Iср среднее значение интенсивности биолюминесценции размолотого зерна без грибов.When the degree of damage to the grain by microscopic fungi is less than 5 wt. the presence of microscopic fungi is recorded by the intensity of their bioluminescence at each of 20 1000 pulses in the wavelength range of 530 650 nm and the degree of grain damage by microscopic mushrooms is judged by the average ratio (see below), where I cf is the degree of grain damage by microscopic mushrooms; "delta" measured at each pulse the intensity of the bioluminescence of the sample of ground grain with microscopic mushrooms; I cf the average value of the intensity of bioluminescence of crushed grain without mushrooms.
Частотно-импульсное облучение осуществляют с суммарной плотностью энергии 0,1 1,5 Дж/см2 при частоте 1 1000 Гц.Pulse-frequency irradiation is carried out with a total energy density of 0.1 1.5 J / cm 2 at a frequency of 1 1000 Hz.
Технический результат достигается также тем, что устройство для измерения биолюминесценции проб зерна, содержащее источник излучения, светофильтры, выделяющие возбуждение биолюминесценцию излучение и спектральную полосу биолюминесценции, держатель для пробы, фотоприемник, оптическую систему формирования пятна биолюминесцентного излучения для фотоприемника и регистрирующий узел, снабжено накопителем сравнительной информации об интенсивностях биолюминесценции проб зерна и контрольной пробы, установленным между фотоприемником и регистрирующим узлом, а держатель для пробы выполнен в виде кюветы, вход которой оптически сопряжен через светофильтры, выделяющие возбуждающее биолюминесценцию излучения, а выход с фотоприемником через последовательно установленные светофильтры, выделяющие спектральную полосу биолюминесценции, и оптическую систему формирования пятна, которая установлена на входе фотоприемника. The technical result is also achieved by the fact that the device for measuring the bioluminescence of grain samples, containing a radiation source, filters that excite bioluminescence radiation and a spectral band of bioluminescence, a sample holder, a photodetector, an optical system for forming a bioluminescent radiation spot for a photodetector and a recording unit, is equipped with a comparative storage device information on the intensities of bioluminescence of grain samples and control samples installed between the photodetector and with a recording unit, and the sample holder is made in the form of a cuvette, the input of which is optically coupled through filters that emit exciting bioluminescence radiation, and the output to the photodetector through sequentially installed filters that emit a bioluminescence spectral band and an optical spot-forming system that is installed at the input of the photodetector.
На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. The drawing shows a schematic diagram of the proposed device.
Устройство содержит накопитель 2 сравнительной информации об интенсивностях биолюминесценции пробы зерна 1 и контрольной пробы, установленной между фотоприемником 3 и регистрирующим узлом 4, кювету 5, вход 6 которой оптически сопряжен через светофильтры 7, выделяющие возбуждающее биолюминесценцию излучение, с источником излучения 8, а выход 9 с фотоприеником 3 через последовательно установленные светофильтры 10, выделяющие спектральную полосу биолюминесценции, и оптическую систему 11 формирования пятна, которая установлена на входе фотоприеника 3. The device contains a
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 0,5 50% В качестве контрольной использовали также 100%-ную пробу нормального здорового зерна и 100% -ную пробу фузариозного зерна. Модельные смеси представлены в табл. 1. Готовили также исследуемую пробу с неизвестной степенью поражения микроскопическими грибами. Подготовку проб к исследованию осуществляли измельчением зерна в лабораторной мельнице ЛЗМ до 250 мк в течение 3 мин. Однородность модельных смесей обеспечивалась многократным перемешиванием и просеиванием смешиваемых компонентов. 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 table. 1. A test sample was also prepared with an unknown degree of damage by microscopic fungi. 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 (ДСН) и зеараленола (ЗН).Two main indicators were used to characterize the analyzed wheat samples.
the content of fusarium grains;
mycotoxin content, i.e. deoxynivalenol (SDS) and zearalenol (ZN).
Определение содержания модельных смесей с фузариозным зерном проводили в соответствии с "Методическими указаниями по учету фузариоза колоса и визуальному определению фузариозного зерна пшеницы" (утв. Минздравом СССР, Госагропромом СССР и Минхлебопродуктов СССР 15.07.87 г.). The content of model mixtures with Fusarium grain was determined in accordance with the Methodological Instructions for Counting Fusarium Spike and the Visual Determination of Fusarium Wheat Grain (approved by the USSR Ministry of Health, USSR State Agro-Industrial Committee and the USSR Ministry of Bread Products July 15, 87).
Исследуемую пробу 1 (источник биолюминесцентного излучения) с неизвестной степенью поражения микроскопическими грибами помещали в кювету 5 и облучали с помощью непрерывной ртутной лампы ПРК-2 через светофильтры 7, выделяющие возбуждающее биолюминесцентное излучение, например СС-4 и СЗС-22, в диапазоне длин волн 360 500 нм, которое и облучало исследуемую пробу 1 через вход 6 кюветы 5. Монохроматор ДМР-2, представляющий собой, например, светофильтры 10, выделяющие спектральную полосу биолюминесценции, и оптическую систему 11 формирования пятна, позволяя просматривать спектр люминесценции, исходящий от исследуемой пробы 1 через выход 9 кювет 5, в диапазоне длине волн 520 700 нм. Test sample 1 (bioluminescent radiation source) with an unknown degree of damage by microscopic fungi was placed in
Световой сигнал от монохроматора регистрировался фотоприемником 3 биолюминесцентного излучения и на экране регистрирующего узла 4 фиксировалась его временная развертка. При этом пиковая интенсивность осциллограммы явилась искомой характеристикой интенсивности люминесценции на данной длине волны. The light signal from the monochromator was recorded by a
В области концентрации зерна, пораженного микроскопическими грибами, менее 5 мас. определение наличия грибных метаболитов осуществляли посредством импульсно-частотного облучения исследуемой пробы зерна 1. В качестве источника излучения 8 использовали, например:
1) YAG-лазер, излучавший на длине волны 532 нм с пиковой мощностью до 1 МБт при длительности импульсов 20 нс и частоте их следования 5 Гц. В пятне облучения препарата плотность мощности достигала ≈ Ф 2 МВт/см2, плотность энергии ≈ 50 мДж/см2, где Ф - пропускание светофильтра (Ф<1);
2) Лампа вспышка ФЭ-27, использовавшаяся при повышенной частоте срабатывания (5 Гц) при электрической энергии вспышке ≈ 0,1 Дж, длительности импульса ≈30 мкс. На объекте плотность мощности ≈ 10 Вт/см2, плотность энергии ≈ 0,3 мДж/см2. Для выделения возбуждающего люминесценцию света использовались соответственно подобранные светофильтры.In the field of concentration of grain affected by microscopic fungi, less than 5 wt. the presence of fungal metabolites was determined by means of pulse-frequency irradiation of the studied sample of
1) A YAG laser emitting at a wavelength of 532 nm with a peak power of up to 1 MBt with a pulse duration of 20 ns and a pulse repetition rate of 5 Hz. In the irradiation spot of the preparation, the power density reached ≈
2) FE-27 flash lamp, used at an increased response frequency (5 Hz) with an electric flash energy ≈ 0.1 J, pulse duration ≈30 μs. At the facility, the power density is ≈ 10 W / cm 2 , the energy density is ≈ 0.3 mJ / cm 2 . Appropriate filters were used to isolate the luminescence exciting light.
Система выделения и регистрации спектра люминесценции включала приемный объектив, собирающий излучение люминесценции, фильтр для подавления отраженного излучения возбуждения, полихроматор, электронно-оптический усилитель яркости получаемого спектра и приемник излучения в виде ПЗС-линейки из 512 пар светочувствительных элементов. В качестве возможных вариантов фотоприемника 3 может использоваться либо ФЭУ, например ФЭУ-51, либо фоторезистивный элемент, включающие источник питания. The system for isolating and recording the luminescence spectrum included a receiving lens collecting luminescence radiation, a filter for suppressing the reflected excitation radiation, a polychromator, an electron-optical brightness amplifier of the obtained spectrum, and a radiation receiver in the form of a CCD array of 512 pairs of photosensitive elements. As possible options for the
Фотоприемник при этом должен удовлетворять двум требованиям:
его рабочая область должна совмещаться с полосой люминесценции, выделенной светофильтром;
чувствительность приемника должна обеспечивать регистрацию биолюминесцентного излучения, а интенсивность выходного электрического сигнала должна примерно линейным образом зависеть от интенсивности входного светового сигнала и согласовываться с последующей каскадной схемой прибора.The photodetector must satisfy two requirements:
its working area should be combined with the luminescence band highlighted by the light filter;
the sensitivity of the receiver should ensure the registration of bioluminescent radiation, and the intensity of the output electric signal should approximately linearly depend on the intensity of the input light signal and be consistent with the subsequent cascade circuit of the device.
Для обработки сигналов фотоприемника 3 и выдачи информации на регистрирующий узел 4 в качестве накопителя 2 сравнительной информации об интенсивностях биолюминесценции пробы зерна и контрольной пробы использовали миниЭВМ. To process the signals of the
Зафиксированный в каждом отдельном импульсе облучения спектр считывался с ПЗС-линейки в управляющую миниЭВМ и представлялся в графическом виде на мониторе. Спектры регистрировались в импульсно-периодическом режиме с частотой 5 Гц и возможностью накопления информации в цифровом виде. The spectrum recorded in each individual irradiation pulse was read from the CCD line to the control minicomputer and presented in graphical form on the monitor. The spectra were recorded in a pulse-periodic mode with a frequency of 5 Hz and the possibility of accumulating information in digital form.
Для этой цели в миниЭВМ вводили специальную программу, обеспечивающую ее работу в режиме накопления информации, поступающей при регистрации спектров биолюминесценции исследуемой и контрольной проб, в импульсно-периодическом режиме. For this purpose, a special program was introduced into the mini-computer, which ensures its operation in the mode of accumulating the information received during registration of the bioluminescence spectra of the test and control samples in a pulse-periodic mode.
В качестве регистрирующего узла использовали стрелочный или цифровой индикатор, например осциллограф С-9. An arrow or digital indicator, for example, an S-9 oscilloscope, was used as a recording unit.
Работа комплекса в целом, в частности синхронизация работы всех элементов, анализ поступающей цифровой информации о спектре, а также управление режимом работы контролировалось с пульта ПЭВМ. При этом определение наличия грибных метаболитов осуществляли при каждом импульсе в области длин волн 530 650 нм и количестве импульсов, равном 20 1000. А анализ поступающей цифровой информации о спектре заключается в статистической обработке накопленных по всем импульсам отклонений интенсивности биолюминесценции в пораженных пробах от контрольных в соответствии со следующим выражением:
где ΔI/ Iср степень поражения зерна микроскопическими грибами;
Iим измеренная при каждом импульсе интенсивность биолюминесценции пробы размолотого зерна с микроскопическими грибами;
Iср. среднее значение интенсивности биолюминесценции контрольной пробы размолотого зерна без микроскопических грибов.The operation of the complex as a whole, in particular, the synchronization of the operation of all elements, the analysis of incoming digital information about the spectrum, as well as the control of the operation mode, was controlled from the PC remote. In this case, the presence of fungal metabolites was determined at each pulse in the wavelength region of 530 650 nm and the number of pulses equal to 20 1000. And the analysis of the incoming digital information about the spectrum consists in the statistical processing of deviations of the bioluminescence intensity in the affected samples from the control samples accumulated over all pulses in accordance with the following expression:
where ΔI / I cf the degree of damage to the grain by microscopic fungi;
I he measured at each pulse intensity of bioluminescence milled grain sample with microscopic fungi;
I cf. the average value of the bioluminescence intensity of the control sample of crushed grain without microscopic fungi.
И по среднестатистическому отношению (ΔI /Iср.) ср.ст. превышения Iим над Iср. судят о степени поражения зерна микроскопическими грибами. Частотно-импульсное воздействие на исследуемую пробу зерна осуществляют с суммарной плотностью энергии облучения 0,1 1,5 Дж/см2 при частоте 1 1000 Гц.And according to the average ratio (ΔI / I cf. ) cf. excess of I them over I cf. judge the degree of damage to the grain by microscopic fungi. Frequency-pulse impact on the studied grain sample is carried out with a total radiation energy density of 0.1 1.5 J / cm 2 at a frequency of 1 1000 Hz.
Примечание: *) Не вызывает биолюминесценцию грибов. Note: *) Does not cause bioluminescence of fungi.
**) Не определяется степень поражения грибами. **) The degree of damage by fungi is not determined.
Как показали результаты, представленные в таблице, при длине волны облучающего излучения ниже 360 нм и выше 500 нм (примеры 1 и 7) не вызывается биолюминесценция микроскопических грибов, поразивших зернопродукты, в области длин волн 520 нм и больше. Оптимальным является облучающее излучение с длиной волны 400 500 нм. При длине волны биолюминесценции микроскопических грибов меньше 520 нм и свыше 700 нм (примеры 8 и 14) невозможно определять степень поражения зернопродуктов грибами из-за слабого различия между интенсивностью биолюминесценции микроскопических грибов и фоновой люминесценцией на этих длинах волн. Оптимальной для определения степени поражения микроскопическими грибами менее 5 мас. является интенсивность биолюминесценции на длинах волн 530 650 нм. As the results presented in the table showed, at a wavelength of irradiating radiation below 360 nm and above 500 nm (examples 1 and 7), the bioluminescence of microscopic fungi that hit grain products in the wavelength range of 520 nm and more is not caused. Optimal is the irradiation radiation with a wavelength of 400 to 500 nm. When the bioluminescence wavelength of microscopic fungi is less than 520 nm and more than 700 nm (examples 8 and 14), it is impossible to determine the degree of damage to grain products by fungi due to the weak difference between the intensity of bioluminescence of microscopic fungi and background luminescence at these wavelengths. Optimal for determining the degree of damage by microscopic fungi less than 5 wt. is the intensity of bioluminescence at
Количество импульсов от 20 до 1000 (примеры 16 20) необходимо для получения достаточно точного результата проведенных измерений. Так, для определения содержания зерна, пораженного микроскопическими грибами менее 5 мас. количество импульсов менее 20 (пример 15) недостаточно. А для обеспечения вероятности результата не хуже 0,9 согласно расчетным оценкам достаточно 700 1000 импульсов и дальнейшее возрастание числа импульсов (пример 21) нецелесообразно, так как приводит к перерасходу энергии и более быстрому выходу лампы из строя без обеспечения сколько-нибудь значительного повышения точности. The number of pulses from 20 to 1000 (examples 16 to 20) is necessary to obtain a sufficiently accurate result of the measurements. So, to determine the content of grain affected by microscopic fungi less than 5 wt. the number of pulses less than 20 (example 15) is not enough. And to ensure the probability of a result not worse than 0.9, according to the calculated estimates, 700 1000 pulses are sufficient and a further increase in the number of pulses (Example 21) is impractical, since it leads to an excessive consumption of energy and a faster lamp failure without providing any significant increase in accuracy.
Выбор пределов суммарной плотности энергии облучения 0,1 1,5 Дж/см2 (примеры 23-27) обусловлен тем, что при суммарной плотности энергии облучения ниже 0,1 Дж/см2 (пример 22) возбуждается биолюминесценция очень слабой интенсивности, не позволяющая эффективно определять степень поражения зерна микроскопическими грибами. При суммарной плотности энергии облучения свыше 1,5 Дж/см2 (пример 28) падает эффективность ее преобразования в биолюминесцентное свечение, происходит ускоренная "усталость" исследуемого зерна, при которой интенсивность биолюминесценции зараженного зерна снижается до уровня биолюминесценции зерна, не зараженного грибами.The choice of the limits of the total radiation energy density of 0.1 1.5 J / cm 2 (examples 23-27) is due to the fact that when the total radiation energy density is below 0.1 J / cm 2 (example 22) bioluminescence of very low intensity is excited, not allowing you to effectively determine the degree of damage to the grain by microscopic fungi. With a total radiation energy density of more than 1.5 J / cm 2 (Example 28), the efficiency of its conversion to bioluminescent glow decreases, accelerated “fatigue” of the studied grain occurs, at which the bioluminescence intensity of the infected grain decreases to the level of bioluminescence of the grain not infected with fungi.
Частота импульсов (вспышек лампы) от 1 до 1000 Гц (примеры 29-33) определяется число техническими возможностями обеспечения работы импульсного источника для каждого типа газоразрядной лампы существует свой верхний предел по частоте, а также возможностью проведения за каждый импульс необходимой обработки измерений, что определяется быстродействием используемых измерительных и анализирующих устройств. Все вышеизложенное также ограничивает частоту в пределах до 1000 Гц. The frequency of pulses (lamp flashes) from 1 to 1000 Hz (examples 29-33) is determined by the number of technical capabilities to ensure the operation of a pulsed source for each type of discharge lamp, there is an upper frequency limit, as well as the ability to perform the necessary measurement processing for each pulse, which is determined the speed of the used measuring and analyzing devices. All of the above also limits the frequency to 1000 Hz.
В результате проведенных испытаний показано, что предложенным способом при использовании частотно-импульсного источника возбуждения биолюминесценции возможно определение степени поражения зернопродуктов микроскопическими грибами со степенью поражения до 1% что на порядок выше, чем в способе по прототипу (пример 34) при времени определения, не превышающего 2 5 мин, что не менее чем на порядок выше, чем по прототипу (пример 34). Эти показатели достигнуты благодаря оптимизации выделения длины волны облучающего излучения и биолюминесценции, числа импульсов, плотности энергии облучения и частоты импульсов. As a result of the tests, it was shown that the proposed method using a frequency-pulse bioluminescence excitation source can determine the degree of damage to grain products by microscopic fungi with a degree of damage of up to 1%, which is an order of magnitude higher than in the method of the prototype (example 34) with a determination time not exceeding 2 5 min, which is not less than an order of magnitude higher than the prototype (example 34). These indicators are achieved by optimizing the allocation of the wavelength of the irradiating radiation and bioluminescence, the number of pulses, the energy density of the irradiation, and the pulse frequency.
Достигаемым техническим результатом изобретения является
повышение точности определения степени поражения зерна микроскопическими грибами не менее чем на порядок до 1 мас.Achievable technical result of the invention is
increasing the accuracy of determining the degree of damage to grain by microscopic fungi not less than an order of magnitude up to 1 wt.
создание экспресс-метода определения степени поражения зернопродуктов микроскопическими грибами в полевых условиях за счет сокращения длительности определения зараженности не менее чем на порядок до 2 5 мин;
создание прибора для реализации экспресс-метода, обеспечивающего возможность его использования при приемке зернопродуктов в полевых условиях в любом пункте зерноприема любому приемщику-неспециалисту;
контроль годности продуктов детского питания;
упрощение метода подготовки проб зерна продуктов к исследованию;
обеспечение контроля степени поражения зерна, в том числе микотоксинами, являющимися токсичными, а не только микроскопическими грибами, что позволяет снизить процент отбракованного зерна.the creation of an express method for determining the degree of damage to grain products by microscopic fungi in the field by reducing the duration of determining infection by at least an order of magnitude up to 2 5 minutes;
creation of a device for the implementation of the express method, providing the possibility of its use when receiving grain products in the field at any point of grain reception to any non-specialist receiver;
control of the suitability of baby food;
simplification of the method of preparing samples of grain products for research;
providing control of the degree of damage to the grain, including mycotoxins, which are toxic, and not only microscopic fungi, which allows to reduce the percentage of rejected grain.
Claims (5)
где
Iим измеренная при каждом импульсе интенсивность биолюминесценции пробы размолотого зерна с микроскопическими грибами;
Iср среднее значение интенсивности биолюминесценции размолотого зерна без грибов.3. The method according to p. 2, characterized in that when the degree of damage to the grain by microscopic fungi is less than 5 wt. the presence of microscopic fungi is recorded by the intensity of their bioluminescence at each of 20 - 1000 pulses in the wavelength range of 530 650 nm and the degree of grain damage by microscopic fungi is judged by the average ratio
Where
I he measured at each pulse intensity of bioluminescence milled grain sample with microscopic fungi;
I cf the average value of the intensity of bioluminescence of crushed grain without mushrooms.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94031933A RU2079128C1 (en) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | Method for estimation of corn affection by microscopic fungi and device for measuring bioluminescence of corn samples |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94031933A RU2079128C1 (en) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | Method for estimation of corn affection by microscopic fungi and device for measuring bioluminescence of corn samples |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94031933A RU94031933A (en) | 1996-11-10 |
| RU2079128C1 true RU2079128C1 (en) | 1997-05-10 |
Family
ID=20160153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94031933A RU2079128C1 (en) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | Method for estimation of corn affection by microscopic fungi and device for measuring bioluminescence of corn samples |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2079128C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003058217A1 (en) * | 2002-01-10 | 2003-07-17 | Valery Djanovich Kopachevski | Method for spectral elemental analysis of a substance and device for carrying out said method |
| WO2017118881A1 (en) | 2016-01-06 | 2017-07-13 | Gamtos Tyrimu Centras | Method for detection of mould contamination in grain |
| RU2627405C1 (en) * | 2016-11-30 | 2017-08-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение Научно-исследовательский институт проблем хранения Федерального агентства по государственным резервам | Method of effective monitoring of grain mass contamination with destructive pests |
-
1994
- 1994-09-05 RU RU94031933A patent/RU2079128C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 1557521, кл. G 01 N 33/10, 1990. 2. Авторское свидетельство N 144047, кл. G 01 N 21/64, 1962. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003058217A1 (en) * | 2002-01-10 | 2003-07-17 | Valery Djanovich Kopachevski | Method for spectral elemental analysis of a substance and device for carrying out said method |
| WO2017118881A1 (en) | 2016-01-06 | 2017-07-13 | Gamtos Tyrimu Centras | Method for detection of mould contamination in grain |
| LT6458B (en) | 2016-01-06 | 2017-09-25 | Gamtos Tyrimų Centras | Method for detection of mould contamination in grain |
| RU2627405C1 (en) * | 2016-11-30 | 2017-08-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение Научно-исследовательский институт проблем хранения Федерального агентства по государственным резервам | Method of effective monitoring of grain mass contamination with destructive pests |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94031933A (en) | 1996-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Stanley et al. | Use of the liquid scintillation spectrometer for determining adenosine triphosphate by the luciferase enzyme | |
| Holm-Hansen et al. | Fluorometric determination of chlorophyll | |
| EP3513172B1 (en) | System and method for time-resolved fluoroimmunoassay detection | |
| US4804850A (en) | Measurement of fluorescence | |
| CA1137785A (en) | Apparatus for near infrared quantitative analysis | |
| Yappert et al. | Correction of polychromatic luminescence signals for inner-filter effects | |
| CN107064084B (en) | Microminiature laser fluorescence spectrometer and spectrum detection method | |
| SE7811307L (en) | SET AND DEVICE FOR IDENTIFYING BOTANICAL INGREDIENTS OF VEGETABLES, SPECIFICALLY FROM FRENCH AND CORE | |
| AU2007305640A1 (en) | Ultraviolet radiation detector and apparatus for evaluating ultraviolet radiation protection effect | |
| US4802762A (en) | Optical inspection of polymer-based materials | |
| US9856506B2 (en) | Method for examining microorganisms | |
| EP3850333B1 (en) | Multimodal dust sensor | |
| RU2079128C1 (en) | Method for estimation of corn affection by microscopic fungi and device for measuring bioluminescence of corn samples | |
| Wendler et al. | Wavelength-resolved fluorescence decay and fluorescence quantum yield of large phytochrome from oat shoots | |
| Sullivan et al. | The application of resonance lamps as monochromators in atomic absorption spectroscopy | |
| RU2721896C2 (en) | Method and apparatus for detecting presence of mycotoxins in cereals | |
| CN104931439A (en) | Apple mouldy core and core rot detector | |
| US20070041010A1 (en) | Method for quickly determining qualities/qualitative changes in any system | |
| Hideg et al. | High resolution emission spectra of one second delayed fluorescence from chloroplasts | |
| US4599512A (en) | Laser induced phosphorescence uranium analysis | |
| CN107389640A (en) | Two dot product fraction fluorescence lifetime rapid detection systems | |
| Ghosh et al. | Fluorescence depolarization in a scattering medium: effect of size parameter of a scatterer | |
| Näther et al. | Temporal and spectral separation of singlet oxygen luminescence from near infrared emitting photosensitizers | |
| Goering et al. | Analysis of paired microresidues using filter fluorometry | |
| Smeesters | Fluorescence spectroscopy enhancing aflatoxin detection in solid food products: from laboratory setup towards handheld sensing units |