OPTICAL SPECTRAL DIAGNOSTICS OF CASEIN

Г.Н. Самарин, М.В. Беляков
{"title":"OPTICAL SPECTRAL DIAGNOSTICS OF CASEIN","authors":"Г.Н. Самарин, М.В. Беляков","doi":"10.26297/0579-3009.2024.1.18","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Изучение свойств молока и его компонентов, в частности казеина, применяемых в производстве раз- личной молочной продукции, возможно с применением оптических спектральных методов. Исследовали свойства молочного казеина в видимой и ближней инфракрасной области методами отражательной, люминесцентной и рама- новской спектроскопии. Для анализа использовали мицеллярный казеин, полученный фильтрацией молока без ис- пользования агрессивных химикатов и нагревания для сохранения структуры белка, с массовыми долями белка, жира и углеводов 81; 1,5 и 5% соответственно. Спектральные характеристики отражения казеина в видимой и ближней инфракрасной области (400 ... 2400 нм) получали на приборе NIRS DS2500. Спектры возбуждения и фотолюминес- ценции водного раствора казеина измеряли на спектрофлуориметре СМ2203 по ранее апробированной методике. Измерение спектров комбинационного (рамановского) рассеяния проводили на конфокальном рамановском микро- скопе SenterraII. Установлено, что в видимой области спектра коэффициент отражения снижается примерно в два раза, а в инфракрасной области он плавно увеличивается примерно в шесть раз. Наиболее эффективна диагностика казеина по его отражательным свойствам в ближней инфракрасной области при длинах волн свыше 1400 нм, по поглощательным свойствам – в диапазоне 600 ... 1050 нм. При возбуждении казеина оптическим излучением диа- пазона 230 ... 500 нм выделяются три максимума: 298, 360 и 445 нм. По интегральной поглощательной способно- сти наибольший вклад (696 отн. ед.) вносит центральный максимум возбуждения на длине волны 360 нм. Спект- ральные характеристики фотолюминесценции расположены в диапазонах 330 ... 450, 400 ... 650 и 480 ... 665 нм. Наибольший для возбуждения интегральный поток фотолюминесцентного излучения получен при 360 нм. Спектр рамановского рассеяния содержит основные максимумы в диапазонах 790 ... 1200, 1250 ... 1450, 1450 ... 1495, 1650 ... 1720 и 2850 ... 3030 см–1. Пик 1002 см–1 от казеина был отнесен к циклическому дыханию фенилаланина. Наибо- лее перспективны по диагностике казеина фотолюминесцентная и рамановская спектроскопия, однако рамановская спектроскопия требует сложного и дорогостоящего оборудования и строго регламентированных условий измерения.\n The study of the properties of milk and its components, in particular, casein, used in the production of various dairy products is possible using optical spectral methods. The properties of milk casein in the visible and near infrared regions were studied by methods of reflective, luminescent and Raman spectroscopy. For the analysis, micellar casein was used, obtained by filtration of milk without the use of aggressive chemicals and heating to preserve the protein structure, with mass fractions of protein, fat and carbohydrates 81; 1.5 and 5%, respectively. Spectral characteristics of casein reflection in the visible and near infrared regions (400 ... 2400 nm) were obtained using the NIRS DS2500 device. The excitation and photoluminescence spectra of an aqueous casein solution were measured using a CM2203 spectrofluorimeter using a previously tested technique. The Raman scattering spectra were measured using a SenterraII confocal Raman microscope. It has been found that in the visible region of the spectrum, the reflection coefficient decreases by about two times, and in the infrared region it gradually increases by about six times. The most effective diagnosis of casein is based on its reflective properties in the near infrared region at wavelengths over 1400 nm, and its absorption properties in the range of 600 ... 1050 nm. When casein is excited by optical radiation in the range of 230 ... 500 nm, three maxima are distinguished: 298, 360 and 445 nm. According to the integral absorption capacity, the largest contribution (696 rel. units) introduces a central excitation maximum at a wavelength of 360 nm. The spectral characteristics of photoluminescence are located in the ranges 330 ... 450, 400 ... 650 and 480 ... 665 nm. The lagest integral photoluminescent radiation flux for excitation was obtained at 360 nm. The Raman scattering spectrum contains the main maxima in the ranges 790 ... 1200, 1250 ... 1450, 1450 ... 1495, 1650 ... 1720 and 2850 ... 3030 cm–1. The peak of 1002 cm–1 from casein was attributed to cyclic respiration of phenylalanine. Photoluminescent and Raman spectroscopy are the most promising methods for the diagnosis of casein, but Raman spectroscopy requires complex and expensive equipment and strictly regulated measurement conditions.","PeriodicalId":24050,"journal":{"name":"Известия вузов. Пищевая технология","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2024-04-03","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Известия вузов. Пищевая технология","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.26297/0579-3009.2024.1.18","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

Abstract

Изучение свойств молока и его компонентов, в частности казеина, применяемых в производстве раз- личной молочной продукции, возможно с применением оптических спектральных методов. Исследовали свойства молочного казеина в видимой и ближней инфракрасной области методами отражательной, люминесцентной и рама- новской спектроскопии. Для анализа использовали мицеллярный казеин, полученный фильтрацией молока без ис- пользования агрессивных химикатов и нагревания для сохранения структуры белка, с массовыми долями белка, жира и углеводов 81; 1,5 и 5% соответственно. Спектральные характеристики отражения казеина в видимой и ближней инфракрасной области (400 ... 2400 нм) получали на приборе NIRS DS2500. Спектры возбуждения и фотолюминес- ценции водного раствора казеина измеряли на спектрофлуориметре СМ2203 по ранее апробированной методике. Измерение спектров комбинационного (рамановского) рассеяния проводили на конфокальном рамановском микро- скопе SenterraII. Установлено, что в видимой области спектра коэффициент отражения снижается примерно в два раза, а в инфракрасной области он плавно увеличивается примерно в шесть раз. Наиболее эффективна диагностика казеина по его отражательным свойствам в ближней инфракрасной области при длинах волн свыше 1400 нм, по поглощательным свойствам – в диапазоне 600 ... 1050 нм. При возбуждении казеина оптическим излучением диа- пазона 230 ... 500 нм выделяются три максимума: 298, 360 и 445 нм. По интегральной поглощательной способно- сти наибольший вклад (696 отн. ед.) вносит центральный максимум возбуждения на длине волны 360 нм. Спект- ральные характеристики фотолюминесценции расположены в диапазонах 330 ... 450, 400 ... 650 и 480 ... 665 нм. Наибольший для возбуждения интегральный поток фотолюминесцентного излучения получен при 360 нм. Спектр рамановского рассеяния содержит основные максимумы в диапазонах 790 ... 1200, 1250 ... 1450, 1450 ... 1495, 1650 ... 1720 и 2850 ... 3030 см–1. Пик 1002 см–1 от казеина был отнесен к циклическому дыханию фенилаланина. Наибо- лее перспективны по диагностике казеина фотолюминесцентная и рамановская спектроскопия, однако рамановская спектроскопия требует сложного и дорогостоящего оборудования и строго регламентированных условий измерения. The study of the properties of milk and its components, in particular, casein, used in the production of various dairy products is possible using optical spectral methods. The properties of milk casein in the visible and near infrared regions were studied by methods of reflective, luminescent and Raman spectroscopy. For the analysis, micellar casein was used, obtained by filtration of milk without the use of aggressive chemicals and heating to preserve the protein structure, with mass fractions of protein, fat and carbohydrates 81; 1.5 and 5%, respectively. Spectral characteristics of casein reflection in the visible and near infrared regions (400 ... 2400 nm) were obtained using the NIRS DS2500 device. The excitation and photoluminescence spectra of an aqueous casein solution were measured using a CM2203 spectrofluorimeter using a previously tested technique. The Raman scattering spectra were measured using a SenterraII confocal Raman microscope. It has been found that in the visible region of the spectrum, the reflection coefficient decreases by about two times, and in the infrared region it gradually increases by about six times. The most effective diagnosis of casein is based on its reflective properties in the near infrared region at wavelengths over 1400 nm, and its absorption properties in the range of 600 ... 1050 nm. When casein is excited by optical radiation in the range of 230 ... 500 nm, three maxima are distinguished: 298, 360 and 445 nm. According to the integral absorption capacity, the largest contribution (696 rel. units) introduces a central excitation maximum at a wavelength of 360 nm. The spectral characteristics of photoluminescence are located in the ranges 330 ... 450, 400 ... 650 and 480 ... 665 nm. The lagest integral photoluminescent radiation flux for excitation was obtained at 360 nm. The Raman scattering spectrum contains the main maxima in the ranges 790 ... 1200, 1250 ... 1450, 1450 ... 1495, 1650 ... 1720 and 2850 ... 3030 cm–1. The peak of 1002 cm–1 from casein was attributed to cyclic respiration of phenylalanine. Photoluminescent and Raman spectroscopy are the most promising methods for the diagnosis of casein, but Raman spectroscopy requires complex and expensive equipment and strictly regulated measurement conditions.
酪蛋白的光学光谱诊断
牛奶及其成分的特性,尤其是用于生产各种乳制品的酪蛋白,可以通过光学光谱方法进行研究。我们使用反射、发光和拉曼光谱方法研究了牛奶酪蛋白在可见光和近红外区域的特性。分析采用的是通过过滤牛奶获得的微孔酪蛋白,没有使用腐蚀性化学品和加热来保存蛋白质结构,蛋白质、脂肪和碳水化合物的质量分数分别为 81%、1.5% 和 5%。在 NIRS DS2500 仪器上获得了酪蛋白在可见光和近红外区域(400 ... 2400 nm)的光谱反射特性。酪蛋白水溶液的激发光谱和光致发光光谱在 CM2203 型分光荧光仪上按照之前批准的方法进行测量。拉曼光谱是在 SenterraII 共焦拉曼显微镜上测量的。结果发现,在光谱的可见光区域,反射系数降低了约 2 倍,而在红外区域,反射系数平稳地增加了约 6 倍。对酪蛋白最有效的诊断是通过其在波长超过 1400 nm 的近红外区域的反射特性,以及在 600 ... 1050 nm 范围内的吸收特性。波长 1050 nm。波长在 230 ... 500 纳米范围内的光辐射激发酪蛋白时,会产生三个最大值。在波长为 500 纳米时,有三个最大值:298 纳米、360 纳米和 445 纳米。波长 360 纳米的中心激发最大值对整体吸收能力的贡献最大(696 相对单位)。光致发光的光谱特征位于 330 ... 450、400 ... 450 和 400 ... 450 波长范围内。450, 400 ...650 и 480 ...665 纳米。在 360 nm 处获得了最高的激发光致发光辐射积分通量。拉曼散射光谱的主要最大值范围为 790 ...1200, 1250 ...1450, 1450 ...1495, 1650 ...1720 и 2850 ...3030 cm-1。来自酪蛋白的 1002 cm-1 峰归因于环状苯丙氨酸呼吸作用。光致发光和拉曼光谱是最有前途的酪蛋白诊断方法,但拉曼光谱需要复杂昂贵的设备和严格规范的测量条件。使用光学光谱方法可以研究用于生产各种乳制品的牛奶及其成分(尤其是酪蛋白)的特性。通过反射光谱、发光光谱和拉曼光谱等方法研究了牛奶酪蛋白在可见光和近红外区域的特性。分析中使用的是胶束酪蛋白,它是通过过滤牛奶获得的,不使用腐蚀性化学品,也不加热以保留蛋白质结构,蛋白质、脂肪和碳水化合物的质量分数分别为 81%、1.5% 和 5%。使用 NIRS DS2500 设备获得了酪蛋白在可见光和近红外区域(400 ... 2400 nm)的光谱反射特征。酪蛋白水溶液的激发光谱和光致发光光谱是使用 CM2203 光谱荧光仪测量的,使用的是之前测试过的技术。拉曼散射光谱是使用 SenterraII 共焦拉曼显微镜测量的。结果发现,在光谱的可见光区域,反射系数下降了约 2 倍,而在红外区域,反射系数逐渐增加了约 6 倍。对酪蛋白最有效的诊断是基于其在波长超过 1400 纳米的近红外区域的反射特性,以及在 600 ... 1050 纳米范围内的吸收特性。1050 纳米范围内的吸收特性。当酪蛋白被波长在 230 ... 500 纳米范围内的光辐射激发时,会出现三个最大值。500 纳米时,会出现三个最大值:298 纳米、360 纳米和 445 纳米。根据积分吸收能力,最大的贡献(696 个相对单位)是波长为 360 纳米的中心激发最大值。光致发光的光谱特性位于 330 ... 450、400 ... 450、400 ... 450 和 450 nm 范围内。450, 400 ...650 和 480 ...665 纳米。在 360 纳米波长处获得了激发时最滞后的整体光致发光辐射通量。拉曼散射光谱的主要最大值范围为 790 ....1200, 1250 ...1450, 1450 ...1495, 1650 ...1720 和 2850 ... 3030 cm-1。3030 cm-1。酪蛋白中 1002 cm-1 的峰值是苯丙氨酸的循环呼吸所致。光致发光和拉曼光谱是诊断酪蛋白最有前途的方法,但拉曼光谱需要复杂昂贵的设备和严格规范的测量条件。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
求助全文
约1分钟内获得全文 求助全文
来源期刊
自引率
0.00%
发文量
0
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
确定
请完成安全验证×
copy
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
右上角分享
点击右上角分享
0
联系我们:info@booksci.cn Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。 Copyright © 2023 布克学术 All rights reserved.
京ICP备2023020795号-1
ghs 京公网安备 11010802042870号
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术官方微信