zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2023-89-9-25-33zldm-2010Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISУстановление порчи морепродуктов методом цифровой цветометрии индикаторных тест-системDetermination of seafood spoilage by digital colorimetry of indicator test systemsАмелинВ. Г.AmelinV. G.

Василий Григорьевич Амелин

600000, г. Владимир, ул. Горького, д. 87,

123022, Москва, Звенигородское шоссе, д. 5

Vasily G. Amelin

87, ul. Gor’kogo, Vladimir, 600000, 5, Zvenigorodskoye shosse, Moscow, 123022

 

amelinvg@mail.ruШаокаЗ. А.Ч.ShogahZ. A.Ch.

Зин Алабдин Чалави Шаока

600000, г. Владимир, ул. Горького, д. 87

Zen Alabden Ch. Shogah

87, ul. Gor’kogo, Vladimir, 600000

БольшаковД. С.BolshakovD. S.

Дмитрий Сергеевич Большаков

601125, Владимирская обл., Петушинский район, пос. Вольгинский, ул. Владимирская, д. 14

Dmitry S. Bolshakov

14, Vladimirskaya ul., Volginsky, Petushki rayon, Vladimir oblast’, 601125

ТретьяковА. В.TretyakovA. V.

Алексей Викторович Третьяков

123022, Москва, Звенигородское шоссе, д. 5

Alexey V. Tretyakov

5, Zvenigorodskoye shosse, Moscow, 123022

НестеренкоИ. С.NesterenkoI. S.

Ирина Сергеевна Нестеренко

123022, Москва, Звенигородское шоссе, д. 5

Irina S. Nesterenko

5, Zvenigorodskoye shosse, Moscow, 123022

КишЛ. К.KishL. K.

Леонид Карольевич Киш

123022, Москва, Звенигородское шоссе, д. 5

Leonid K. Kish

5, Zvenigorodskoye shosse, Moscow, 123022

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых; Всероссийский государственный центр качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормовРоссияAlexander and Nikolay Stoletov Vladimir State University; Russian State Center for Animal Feed and Drug Standardization and QualityRussian FederationВладимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича СтолетовыхРоссияAlexander and Nikolay Stoletov Vladimir State UniversityRussian FederationАО «Генериум»РоссияGenerium JSCRussian FederationВсероссийский государственный центр качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормовРоссияRussian State Center for Animal Feed and Drug Standardization and QualityRussian Federation2023240920238992533Copyright © Амелин В.Г., Шаока З.А., Большаков Д.С., Третьяков А.В., Нестеренко И.С., Киш Л.К., 20232023Амелин В.Г., Шаока З.А., Большаков Д.С., Третьяков А.В., Нестеренко И.С., Киш Л.К.Amelin V.G., Shogah Z.A., Bolshakov D.S., Tretyakov A.V., Nesterenko I.S., Kish L.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2010

Рассмотрен простой и доступный способ установления порчи морепродуктов (на примере креветок, кальмаров, зубатки и салаки) цветометрическим методом с использованием смартфона и хемометрического анализа. Предложенный колориметрический датчик состоит из 12 зон, представляющих собой диски из целлюлозной бумаги диаметром 4 мм, пропитанные кислотно-основными индикаторами с изменением цвета в интервале pH 3 – 8,8. При порче морепродуктов выделяются летучие биогенные амины, изменяющие цвет индикаторных зон. Описаны устройство и способ измерения цветометрических параметров тест-системы с помощью смартфона в качестве регистрирующего устройства, оснащенного специализированным продуктом RGBer. Обработку массива данных (сумма значений каналов R, G и B для каждого индикатора или значения R, G и B для отдельных индикаторов) проводили с использованием программного обеспечения XLSTAT. Выявленные в работе закономерности деградации пищевой продукции позволили предложить способ оценки качества морепродуктов в режиме реального времени. Установлен оптимальный временной режим тепловой обработки пробы, необходимый для выделения биогенных аминов и формирования аналитического сигнала. Параметрами для идентификации порчи морепродуктов выступали значения главной компоненты F1 (или положения образов на графике проекции канонических функций) после оценки цветометрических данных методом главных компонент. Полученные результаты при использовании колориметрического датчика коррелировали с данными определения общего микробного числа анализируемой продукции. Рассмотренный способ оценки порчи морепродуктов отличают экпрессность, простота аппаратурного оформления, доступность используемых материалов и программных ресурсов, а также мобильность средств регистрации аналитического сигнала.

A simple and affordable colorimetric procedure for determination of the seafood spoilage (e.g., shrimp, squid, catfish and herring) using a smartphone and chemometric analysis is considered. The proposed colorimetric sensor consists of 12 zones, i.e., disks of cellulose paper 4 mm in diameter impregnated with acid-base indicators with a color change in the pH range of 3 – 8.8. Spoiling of the seafood is accompanied with a release of volatile biogenic amines that change the color of the indicator zones. A device and a method for measuring the colorimetric parameters of a test system using a smartphone as a recording device equipped with a specialized RGBer product are described. Processing of the data array (the sum of the R, G, and B channel values for each indicator, or the R, G, and B values for individual indicators) was performed using the XLSTAT software. Patterns of the degradation of food products identified in the study made it possible to propose a method for assessing the quality of seafood in real time. The optimal time regime of heat treatment of the sample was determined, which is necessary for the isolation of biogenic amines and the formation of an analytical signal. The parameters for identification of the seafood spoilage are the values of the main component F1 (or the position of the images on the canonical function projection graph) after evaluating the colorimetric data using the principal component method. The results obtained with a colorimetric sensor match the data for determination of the total microbial number of the analyzed products. The considered method for assessing spoilage of the seafood is distinguished by the simplicity of hardware design, the availability of the materials and software resources used, the rapidity of the procedure, and the mobility of the means for recording the analytical signal.

порча морепродуктовколориметрический датчикцифровая цветометриясмартфонхемометрический анализspoilage of seafoodcolorimetric sensordigital colorimetrysmartphonechemometric analysisReferencesNie X., Zhang R., Cheng L., et al. Mechanisms underlying the deterioration of fish quality after harvest and methods of preservation / Food control. 2022. Vol. 135. 108805. DOI: 10.1016/j.foodcont.2021.108805Nie X., Zhang R., Cheng L., et al. Mechanisms underlying the deterioration of fish quality after harvest and methods of preservation / Food control. 2022. Vol. 135. 108805. DOI: 10.1016/j.foodcont.2021.108805Morsy M. K., Zor K., Kostesha N., et al. Development and validation of a colorimetric sensor array for fish spoilage monitoring / Food Control. 2016. Vol. 60. P. 346 – 352. DOI: 10.1016/j.foodcont.2015.07.038Morsy M. K., Zor K., Kostesha N., et al. Development and validation of a colorimetric sensor array for fish spoilage monitoring / Food Control. 2016. Vol. 60. P. 346 – 352. DOI: 10.1016/j.foodcont.2015.07.038Zaragoza P., Fuentes A., Ruiz-Rico M., et al. Development of a colorimetric sensor array for squid spoilage assessment / Food Chem. 2015. Vol. 175. P. 315 – 321. DOI: 10.1016/j.foodchem.2014.11.156Zaragoza P., Fuentes A., Ruiz-Rico M., et al. Development of a colorimetric sensor array for squid spoilage assessment / Food Chem. 2015. Vol. 175. P. 315 – 321. DOI: 10.1016/j.foodchem.2014.11.156Huang X., Xin J., Zhao J. A novel technique for rapid evaluation of fish freshness using colorimetric sensor array / J. Food Eng. 2011. Vol. 105. N 4. P. 632 – 637. DOI: 10.1016/j.foodeng.2011.03.034Huang X., Xin J., Zhao J. A novel technique for rapid evaluation of fish freshness using colorimetric sensor array / J. Food Eng. 2011. Vol. 105. N 4. P. 632 – 637. DOI: 10.1016/j.foodeng.2011.03.034Moradi M., Tajik H., Almasi H., et al. A novel pH-sensing indicator based on bacterial cellulose nanofibers and black carrot anthocyanins for monitoring fish freshness / Carbohydr. Polym. 2019. Vol. 222. 115030. DOI: 10.1016/j.carbpol.2019.115030Moradi M., Tajik H., Almasi H., et al. A novel pH-sensing indicator based on bacterial cellulose nanofibers and black carrot anthocyanins for monitoring fish freshness / Carbohydr. Polym. 2019. Vol. 222. 115030. DOI: 10.1016/j.carbpol.2019.115030Ezati P., Bang Y., Rhim J. Preparation of a shikonin-based pH-sensitive color indicator for monitoring the freshness of fish and pork / Food Chem. 2021. Vol. 337. 127995. DOI: 10.1016/j.foodchem.2020.127995Ezati P., Bang Y., Rhim J. Preparation of a shikonin-based pH-sensitive color indicator for monitoring the freshness of fish and pork / Food Chem. 2021. Vol. 337. 127995. DOI: 10.1016/j.foodchem.2020.127995Sun W., Li H., Wang H., et al. Sensitivity enhancement of pH indicator and its application in the evaluation of fish freshness / Talanta. 2015. Vol. 143. P. 127 – 131. DOI: 10.1016/j.talanta.2015.05.021Sun W., Li H., Wang H., et al. Sensitivity enhancement of pH indicator and its application in the evaluation of fish freshness / Talanta. 2015. Vol. 143. P. 127 – 131. DOI: 10.1016/j.talanta.2015.05.021Mohammadalinejhad S., Almasi H., Moradi M. Immobilization of Echium amoenum anthocyanins into bacterial cellulose film: A novel colorimetric pH indicator for freshness/spoilage monitoring of shrimp / Food Control. 2020. Vol. 113. 107169. DOI: 10.1016/j.foodcont.2020.107169Mohammadalinejhad S., Almasi H., Moradi M. Immobilization of Echium amoenum anthocyanins into bacterial cellulose film: A novel colorimetric pH indicator for freshness/spoilage monitoring of shrimp / Food Control. 2020. Vol. 113. 107169. DOI: 10.1016/j.foodcont.2020.107169Loughran M., Diamond D. Monitoring of volatile bases in fish sample headspace using an acidochromic dye / Food Chem. 2000. Vol. 69. N 1. P. 97 – 103. DOI: 10.1016/S0308-8146(99)00224-1Loughran M., Diamond D. Monitoring of volatile bases in fish sample headspace using an acidochromic dye / Food Chem. 2000. Vol. 69. N 1. P. 97 – 103. DOI: 10.1016/S0308-8146(99)00224-1Kang S., Wang H., Xia L., et al. Colorimetric film based on polyvinyl alcohol/okra mucilage polysaccharide incorporated with rose anthocyanins for shrimp freshness monitoring / Carbohydr. Polym. 2020. Vol. 229. 115402. DOI: 10.1016/j.carbpol.2019.115402Kang S., Wang H., Xia L., et al. Colorimetric film based on polyvinyl alcohol/okra mucilage polysaccharide incorporated with rose anthocyanins for shrimp freshness monitoring / Carbohydr. Polym. 2020. Vol. 229. 115402. DOI: 10.1016/j.carbpol.2019.115402Gasti T., Dixit S., D’souza O. J., et al. Smart biodegradable films based on chitosan/methylcellulose containing Phyllanthus reticulatus anthocyanin for monitoring the freshness of fish fillet / Int. J. Biolog. Macromol. 2021. Vol. 187. P. 451 – 461. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.07.128Gasti T., Dixit S., D’souza O. J., et al. Smart biodegradable films based on chitosan/methylcellulose containing Phyllanthus reticulatus anthocyanin for monitoring the freshness of fish fillet / Int. J. Biolog. Macromol. 2021. Vol. 187. P. 451 – 461. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.07.128Dole T., Koltun S., Baker S. M., et al. Colorimetric evaluation of mahi-mahi and tuna for biogenic amines / J. Aquatic Food Prod. Technol. 2017. Vol. 26. N 7. P. 781 – 789. DOI: 10.1080/10498850.2017.1297879Dole T., Koltun S., Baker S. M., et al. Colorimetric evaluation of mahi-mahi and tuna for biogenic amines / J. Aquatic Food Prod. Technol. 2017. Vol. 26. N 7. P. 781 – 789. DOI: 10.1080/10498850.2017.1297879Bai J., Baker S. M., Goodrich-Schneider R. M., et al. Development of a rapid colorimetric strip method for determination of volatile bases in mahi-mahi and tuna / J. Food Sci. 2021. Vol. 86. N 6. P. 2398 – 2409. DOI: 10.1111/1750-3841.15737Bai J., Baker S. M., Goodrich-Schneider R. M., et al. Development of a rapid colorimetric strip method for determination of volatile bases in mahi-mahi and tuna / J. Food Sci. 2021. Vol. 86. N 6. P. 2398 – 2409. DOI: 10.1111/1750-3841.15737Shogah Z. A. C., Bolshakov D. S., Amelin V. G. Using Smartphones in Chemical Analysis / J. Anal. Chem. 2023. Vol. 78. N 4. P. 403 – 425. DOI: 10.1134/S1061934823030139Shogah Z. A. C., Bolshakov D. S., Amelin V. G. Using Smartphones in Chemical Analysis / J. Anal. Chem. 2023. Vol. 78. N 4. P. 403 – 425. DOI: 10.1134/S1061934823030139GOST 10444.15–94. Food products. Methods for determining the number of mesophilic aerobic and facultative anaerobic microorganisms. — Moscow: Standartinform, 2010. — 7 p. [in Russian].GOST 10444.15–94. Food products. Methods for determining the number of mesophilic aerobic and facultative anaerobic microorganisms. — Moscow: Standartinform, 2010. — 7 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.