Неразрушающий способ определения электрофизических параметров и зрелости плодов, овощей и фруктов

Методы потенциометрии используются для определения в лабораторных условиях электропроводности растворов (кондуктометрия), концентрации ионов водорода (рН-метрия), нитрат-ионов, хлорид-ионов, ионов-металлов (ионометрия). Предложен неразрушающий способ определения электрофизических параметров непосредственно в цельных плодах, овощах, ягодах и фруктах или в живом организме посредством созданного и запатентованного электролитического ключа.

Цель. Разработка неразрушающего способа определения электрофизических параметров и зрелости плодов, овощей, фруктов и биологических объектов.
Задачи.
1. Создание универсального электролитического ключа, обеспечивающего надежный контакт испытуемой полости с электродами прибора для измерения электрофизических параметров.
2. Разработка схемы неразрушающего определения различных электрофизических параметров соответствующими приборами посредством универсального электролитического ключа.

Методы потенциометрии широко используются для определения в лабораторных условиях электропроводности растворов (кондуктометрия), концентрации ионов водорода (рН-метрия), нитрат-ионов, хлорид-ионов, ионов-металлов и т.п. (ионометрия). Этим методом по изменению электропроводности можно контролировать зрелость плодов, овощей, ягод и фруктов. В клиническом анализе с помощью потенциометрических методов возможен анализ физиологических растворов в биологических жидкостях и тканях.

Однако все эти определения могут проводиться только в стационарных лабораторных условиях. Для этого из испытуемых объектов необходимо предварительно вырезать пробы и определенным образом подготавливать.

Предлагается неразрушающий способ определения необходимых электрофизических параметров непосредственно в цельных плодах, овощах, ягодах и фруктах или в живом организме, который осуществляется в стационарных и передвижных условиях. Это возможно с помощью созданного и запатентованного нами электролитического ключа, состоящего из двух стерильных шприцов без поршней. 

В заполненные электролитом шприцы помещаются электроды (измерительный и сравнения). Раствор хлорида калия в стерильных шприцах обеспечивает электрическую проводимость между электродами и содержимым ягод, плодов, овощей и биологических субъектов. 

 По предлагаемому способу контакт электродов с содержимым ягод, плодов и овощей обеспечивается через тонкую иглу, не нарушающую целостность исследуемых объектов. Этим способом можно определять зрелость ягод, плодов, овощей и фруктов. 

Для определения кислотности (рН) исследуемого объекта или содержания в нем интересующих ионов (например, нитрат-ионов) в исследуемые объекты втыкаются указанные выше два разовых стерильных шприца, в которых игла и шприц заполнены насыщенным раствором хлорида калия, а вместо поршней шприцов свободно вставляются стандартные измерительный электрод (в один их шприцов) и электрод сравнения (во второй шприц). Электроды подключаются к иономеру, фиксирующему кислотность исследуемого объекта (при использовании измерительного стеклянного электрода) или содержание измеряемых ионов (при использовании ионселективных электродов).

Способ определения электрофизических параметров с использованием универсального электролитического ключа (рис.), состоящего из двух разовых стерильных шприцов, заполненных насыщенным раствором хлорида калия (2), и соединенных с иглами (5), втыкаемыми в исследуемые объекты (6) позволяет измерить электросопротивление, кислотность, содержание ионов и т.п. в ягодах, плодах, овощах и биологических объектах с применением стандартных электродов (3,4) в комплекте с электроизмерительными приборами (1) без нарушения целостности ягод, плодов и овощей. 

Пример 1. Кулонометрическое измерение электросопротивления астраханского и казахстанского арбузов для определения их спелости.

В спелом арбузе электросопротивление мякоти на 30% выше электросопротивления корковой части, тогда как мякоть неспелого арбуза обладает электросопротивлением, сравнимым с электросопротивлением корковой части.

Часть арбуза	Электросопротивление, кОм		К/М	Вывод
	Мякоть (М)	Корковая часть (К)
Астраханский	90,8	54,2	0,597	Спелый
Астраханский	61,5	57,6	0,937	Не зрелый
Казахстанский	95,9	57,4	0,598	Спелый
Казахстанский	62,3	55,1	0,884	Не зрелый

Пример 2. Потенциометрическое определение кислотности (водородного показателя рН) дыни.

Измерительный стеклянный электрод помещается внутрь одного шприца, а хлорсеребряный электрод сравнения помещается внутрь другого шприца и измеряется водородный показатель с помощью иономера. Для исследованной дыни рН = 6,3.

Пример 3. Определение содержания нитрат-ионов в картофеле.

Измерительный ионселективный электрод ЭМК-02 помещается внутрь одного шприца, а хлорсеребряный электрод сравнения помещается внутрь другого шприца и измеряется концентрация ионов NO₃^- с помощью иономера. Для исследованного картофеля содержание нитрат-ионов составило 115 мг/кг, что ниже ПДК = 250 мг/кг (Постановление Главного санитарного врача РФ №36 от 14.11.2001 г.).

1. Заявка на изобретение № 2015151431 от 01.12.2015 / Веселова К.А., Никольский В.М., Сапрунова Т.В., Логинова Е.С., Лукьянова Н.В.
2. Решение ФИПС от 12.05.2016 о выдаче патента по заявке № 2015156485 от 29.12.2015/ Веселова К.А., Никольский В.М., Логинова Е.С., Лукьянова Н.В.
3. Веселова К.А., Хижняк С.Д., Никольский В.М./ Первая Всероссийская молодежная школа-конференция «Успехи синтеза и комплексообразования». Москва, РУДН, 2016. С. 104.
4. Беляева Е.В., Веселова К.А., Никольский В.М./ IX Всероссийская конференция по электрохимическим методам анализа с международным участием и молодежной научной школой «ЭМА 2016». Екатеринбург, Уральский федеральный университет, 2016, С. 69.
5. Веселова К.А. /XXII Каргинские чтения с международным участием. Тверь, 2015. С. 29.
6. Веселова К.А. /XXIII Каргинские чтения с международным участием. Тверь, 2016. С. 23.

Methods of a potentsiometriya are used for determination in vitro of conductivity of solutions (conductometry), concentration of ions of hydrogen (rn-metriya), nitrate ions, chloride ions, ions metals (ionometriya). The nondestructive way of determination of electrophysical parameters directly in integral fruits, vegetables, berries and fruit or in a live organism by means of the created and patented electrolytic key is offered.