Сотрудники Сеченовского Университета совместно с учеными из Австралии предложили новый, быстрый и дешевый, способ оценки качества мяса. Он основан на облучении небольшого образца ультрафиолетом и измерении спектра вызванного им свечения, флуоресценции. Метод показал хорошие результаты в классификации мяса по принятым категориям качества. Описание метода и результаты работы опубликованы в Journal of Biophotonics.

При оценке качества говядины учитывают такие ее показатели, как цвет мяса, рисунок, который образуют прожилки, масса туши и другие признаки. Однако такие измерения затратны, требуют времени и в какой-то мере опираются на субъективное мнение эксперта. Альтернативу им может составить флуоресцентная спектроскопия – метод обнаружения и измерения содержания отдельных соединений, которые при облучении светом одного диапазона (например, ближним ультрафиолетом) могут излучать в другом диапазоне. К таким соединениям относятся многие органические молекулы, в том числе содержащиеся в мясе.

Существующие исследования описывают спектры флуоресценции компонентов мяса (конкретных типов клеток мышечной, жировой, соединительной ткани), в некоторых из них сделаны попытки использовать эти данные для оценки отдельных характеристик продукта, например, доли соединительной ткани или содержания жирных кислот. Авторы статьи в Journal of Biophotonics обнаружили зависимость между спектрами флуоресценции мяса в нескольких диапазонах и его качеством (последнее определялось как принадлежность мяса к одной из трех категорий: MSA3, MSA4 и MSA5). Дополнительные данные авторы работы получали с помощью гистологического (на уровне тканей и клеток) исследования образцов и оценки содержания в них воды и жира.

В своей работе ученые использовали по пять кусков мяса трех категорий: к MSA5 относятся наиболее качественные из исследованных, к MSA3 – наименее. От каждого из них взяли по шесть образцов (около 8 мм в диаметре) из разных частей куска так, чтобы содержание жира и мышечной ткани в образцах различалось. На образцы направляли излучение с длиной волны 250-350 нанометров (средний и ближний ультрафиолет) и замеряли спектр флуоресценции в диапазоне 285-635 нанометров (от среднего ультрафиолета до границы видимого и инфракрасного излучения). Интенсивность флуоресценции отмечали на матрице «частота возбуждающего излучения – частота флуоресценции».

Результаты показали, что спектры флуоресценции образцов с разным содержанием мышечной и жировой ткани хорошо различимы. Так, на матрицах образцов жировой ткани хорошо видны участки, совпадающие со спектрами флуоресценции жирорастворимых витаминов (A, D, K1, K2, K3), витамина B и его компонентов, а спектр образцов мышечной ткани совпадает со спектром флуоресценции содержащейся в ней аминокислоты триптофана. Авторы работы подобрали признаки, по которым можно отличать мясо каждой категории. Например, в мясе самого высокого качества (MSA5) флуоресценция в целом наиболее интенсивна, и по разнице в «яркости» некоторых диапазонов его можно отличить от менее качественных образцов. Полученные данные также согласуются с представлениями о том, что более нежным мясо делает наличие соединительной ткани и жира, последний также создает характерный мраморный рисунок.

«Эта работа показывает возможность объективной оценки качества мяса с помощью подсвечивания его устройством, состоящим из диодных ламп, и регистрации оптического отклика ткани. Интересно, что эта технология, разработанная в первую очередь для применения в пищевой индустрии, в дальнейшем может быть использована в медицине и биомедицинских исследованиях. Дело в том, что принцип, лежащий в основе этой работы (регистрация специфической картины аутофлуоресценции различных тканевых компонентов), позволяет определять структуру и функциональное состояние тканей без использования методов, требующих взятия фрагментов тканей для биохимического или гистологического анализа. Таким образом, данную работу можно рассматривать и как возможный шаг к быстрой и безболезненной диагностике в медицине», – рассказала один из авторов работы, старший научный сотрудник Сеченовского Университета Анна Гуллер.

Матрицы, показывающие интенсивность флуоресценции образцов при различных частотах возбуждающего и испускаемого излучения. На последней матрице выделены области, совпадающие со спектром флуоресценции жира (IMF) и триптофана (TRP). 

Источник: Islam K et al. Autofluorescence excitation-emission matrices as a quantitative tool for the assessment of meat quality. J. Biophotonics. 2019;e201900237. © 2019 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Reproduced with permission.