Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2015, № 1 · BIOMEDICAL RADIO ELECTRONICS

ТГц спектроскопия высокого разрешения для анализа качества продуктов питания

V.A. Anfertev1, A.F. Bashmakov2, V.L. Vaks1,2, E.G. Domracheva1,2, E.A. Sobakinskaia1,2, G.A. Soegova1, M.B. Cherniaeva1,2

1 Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского, Russia
2 Институт физики микроструктур РАН, Russia
Full text UDC 535.343.4, 543.421/422 EDN TOPOED

Abstract

Nowadays the problem of food quality control is of great importance. Thereby the development of fast non-invasive analytical methods, allowing the quantitative determination of volatile chemical compounds, that could be sign of food freshness or pathology, is needed. In this report the possibility of applying the high resolution THz spectroscopy for food quality control has been considered. The results reveal that odor of fresh meat contains ethil formate, diethyl ether, alanine and glycine, that disappear during natural decomposition process. The latter is characterized by uprise of sulfur compound such as hydrogen sulfide and sulfur dioxide. After that the decaying process is going on with ammonia and nitrogenous organic substances appearance (formamide, ethylamine). In the spoiled fish odor propylene glycol, urethane, hydrogen sulfide, sulfur dioxide and nitriles substances have been found. The high resolution THz spectroscopy as “electronic nose” has been demonstrated to be very promising for food quality analyzing.

  • terahertz frequency range
  • high precise non-stationary spectroscopy
  • analysis of food quality
Аннотация (на русском)

ТГц спектроскопия высокого разрешения для анализа качества продуктов питания

В последнее время все более актуальной становится проблема контроля качества продуктов питания. В связи с этим встает вопрос разработки быстрых и неразрушающих методик анализа, позволяющих детектировать и определять количественное содержание летучих химических соединений, которые могут являться маркерами свежести или патологии продукта. В представленной работе исследована возможность применения ТГц спектроскопии высокого разрешения для анализа качества продуктов. Экспериментальные результаты показывают, что в состав запаха свежего мяса входят этилформиат, диэтиловый эфир, аланин и глицин, которые исчезают в процессе естественного разложения. Последний характеризуется появлением, прежде всего, серных соединений, таких как сероводород и диоксид серы. Затем разложение идет с выделением аммиака и азотсодержащих органических соединений (формамид, этиламин). В составе паров несвежей рыбы были обнаружены пропиленгликоль, уретан, сероводород, диоксид серы и соединения ряда нитрилов. Показана перспективность применения метода ТГц спектроскопии высокого разрешения в качестве «электронного носа» для анализа качества продуктов.

For citation

Anfertev V.A., Bashmakov A.F., Vaks V.L., Domracheva E.G., Sobakinskaia E.A., Soegova G.A., Cherniaeva M.B. ТГц спектроскопия высокого разрешения для анализа качества продуктов питания // Journal of Radio Electronics. – 2015. – No. 1.

References

  1. T. M. Dymerski, et al. An odor-sensing system-powerful technique for foodstuff studies // Review of Scientific Instruments, vol. 82, p. 111101, Nov. 2011.
  2. W. Jira, et al. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) method for the determination of 16 European priority polycyclic aromatic hydrocarbons in smoked meat products and edible oils // Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess, vol. 25, no.6, pp.704-713, June 2008.
  3. P. Bhattacharjee, et al. A comparative qualitative study of the profile of volatile organic compounds associated with Salmonella contamination of packaged aged and fresh beef by HS-SPME/GC-MS // J. Food Sci. Technol., vol. 48, no. 1, pp.1-13, Jan-Feb. 2011.
  4. S.J. Lehotay, Application of gas chromatography in food analysis // Trends in Analytical Chemistry, vol. 21, no. 9 10, pp. 686-697, Sept. 2002.
  5. Chunxiu Hu, Guowang Xu, Mass-spectrometry-based metabolomics analysis for foodomics // Trends in Analytical Chemistry, vol. 52, pp. 36-46, Dec. 2013.
  6. V. Vaks, High-Precise Spectrometry of the Terahertz Frequency Range: The Methods, Approaches and Applications // Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves, vol. 33, no. 1, pp. 43-53, Oct. 2012.
  7. V.L.Vaks, E.G.Domracheva, S.I.Pripolzin, E.A.Sobakinskaya, M.B.Chernyaeva, V.A.Anfert'ev, A.V.Semenova, Yu.S.Shatrova, Methods and Instruments of High-Resolution Transient THz Spectroscopy for Diagnostics of Socially Important Diseases // Physics of Wave Phenomena, 2014, Vol. 22, № 3, рр.177-184.
  8. The Cologne Database for Molecular Spectroscopy [электронный ресурс]. URL: http://www.astro.uni-koeln.de/cdms
  9. Molecular Spectroscopy. Jet Propulsion Laboratory. California Institute of Technology [электронный ресурс]. URL: http://spec.jpl.nasa.gov/ftp/pub/catalog/catform.html