Експрес-метод визначення вмісту каротиноїдів у плодах томату

Реферат: Експрес-метод визначення вмісту каротиноїдів у плодах томату включає визначення кольоровості і комп'ютерну обробку. Здійснюють подрібнення плодів томату без шкурки та насіння до отримання однорідної маси, з якої формують плоскопаралельний шар проміж предметних скелець поляризаційного мікроскопа. З використанням пристрою механічного та оптичного спряження реєструють 10 мікрозображень різних полів зору зразка з їх подальшою комп'ютерною обробкою та розрахунком відносного вмісту каротиноїдів за допомогою автоматизованої системи аналізу мікрозображень. UA 117916 U (12) UA 117916 U UA 117916 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до харчової та переробної промисловостей, фармакології, зокрема до способу визначення вмісту каротиноїдів у плодах томату. Відомий спектрофотометричний метод визначення вмісту каротиноїдів у плодах томату [Жужа Є.Д. Розробка візуальних та спектрофотометричних методів визначення вмісту каротиноїдів та ступеня зрілості плодів томату, Автореф. Канд. Дисерт., Тираспіль. – 2013. - 25 с.], який може бути вибраний за прототип. Він включає аналіз зміни кольоровості поверхні плодів томату при дозріванні. Для визначення координат кольоровості (рівня красного, зеленого та синього) в кольорі плодів їх фотографують, а зображення обробляють за допомогою комп'ютера. Недоліком цього способу є те, що він базується лише на аналізі спектральних кривих відбиття поверхні плодів томату. Однак, у шкурці томатів, крім каротиноїдів, також в достатній мірі присутній хлорофіл, смуга поглинання якого співпадає з смугою поглинання каротиноїдів, що призводить до значного зниження точності вимірювань. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача створення експрес-методу визначення вмісту каротиноїдів у плодах томату шляхом комп'ютерного аналізу мікрозображень підготовлених зразків плодів томату, що дозволяє визначити плоди, найбільш придатні для подальшої обробки з метою отримання каротиноїдів. Таким чином значно скорочуються потенційні витрати на подальше виробництво різних продуктів, які містять у собі каротиноїди. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що експрес-метод визначення вмісту каротиноїдів у плодах томату, який включає визначення кольоровості та комп'ютерну обробку, згідно з корисною моделлю, включає подрібнення плода томату без шкурки та насіння до отримання однорідної маси, з якої формують плоскопаралельний шар проміж предметних скелець поляризаційного мікроскопа, та з використанням пристрою механічного та оптичного спряження регіструють 10 мікрозображень різних полів зору зразка з їх подальшою комп'ютерною обробкою та розрахунком відносного вмісту каротиноїдів за допомогою автоматизованої системи аналізу мікрозображень. Приклад конкретного виконання. Експрес-метод здійснюється таким чином. Зразки для вимірювань готують з м'якоті плода томата згідно з наведеною нижче методикою: 1. Виділену м'якоть з плода без шкурки та насіння ретельно подрібнюють до отримання однорідної маси. 2. З отриманої маси формують плоскопаралельний шар товщиною 0.07 мм між предметними скельцями поляризаційного мікроскопа "Полам Р-312". 3. За допомогою багатоканального фотоприймача цифрового фотоапарата "Canon EOS 700D" з використанням пристрою механічного і оптичного спряження реєструють 10 мікрозображень різних полів зору зразка. 4. Обробку мікрозображень і розрахунок відносного вмісту каротиноїдів проводять за допомогою розробленої автоматизованої системи аналізу растрових мікроскопічних зображень. Оскільки підготовлені для вимірювань зразки являють собою однорідні полідисперсні багатофазні системи, мікрозображення яких є двовимірними розподілами колірного сигналу, що відображає фазовий склад і структуру пігментованих мікрооб'єктів в досліджуваному полі зору, то вимірюваною величиною є колір. При аналізі мікрозображень вирішується задача виявлення і розділення окремих фаз в полі зору зразка і визначення їх відсоткового вмісту в межах кадру зображення розміром 12 мегапікселів. In vivo каротиноїди знаходяться в клітинах в асоціації з ліпідами, білками і на мікрозображеннях є пігментовані утворення, що складаються з мікрооб'єктів, що мають розгалужену межу розділу фаз. На першому етапі обробки мікрозображень проводили фільтрацію зображень за кольором досліджуваної фази, пігментованої каротиноїдами. Для цього спочатку розкладали колір кожного пікселя цифрового зображення на значення трьох основних кольорів в колірній моделі RGB і визначали величину діапазону основних кольорів, відповідних кольорам вимірюваної фази. Далі проводили фільтрацію фаз на зображенні, в результаті якої тим пікселям, у яких значення трьох основних кольорів виходять за межі діапазону основних кольорів досліджуваної фази, привласнювали білий колір, а колір пікселів досліджуваної фази залишали без зміни. Отримане зображення переводили в відтінки сірого і три колірних складових прирівнювали до найбільшого з значень колірної схеми. В результаті модифікації методу вирівнювання значень колірних складових пікселя, зображення у відтінках сірого мають більшу контрастність, яка відіграє суттєву роль для подальшої обробки мікрозображень. Потім проводили бінаризацію отриманого зображення, що співпадає з досліджуваної фазою в межах одного поля зору. 1 UA 117916 U 5 На останньому етапі, використовуючи автоматизовану систему аналізу растрових мікроскопічних зображень, підраховували кількість чорних пікселів і визначали їх відсотковий вміст в межах кадру зображення. Зміст забарвленої каротиноїдами м'якоті, розрахований по мікрозображенням одного поля зору зразка м'якоті плода томата при фокусуванні на ближньому, середньому і дальньому шарі, склав, відповідно, 64,62, 66,67 % і 64,63 %. Середньоквадратичне відхилення  розраховували за формулою (1):  10 15 1 n  ( x i  x )2 , (1) n i 1 де n - кількість вимірювань, xi - зміст забарвленої каротиноїдами м'якоті, знайдений в поточному вимірі, x - середньоарифметичний зміст забарвленої каротиноїдами м'якоті, визначений за результатами n вимірювань. Результатом проведеного розрахунку є середньоарифметичний відносний вміст каротиноїдів. Розроблений експрес-метод визначення відносного вмісту каротиноїдів у плодах томату є простим, дешевим, швидким та більш точним, ніж відомі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Експрес-метод визначення вмісту каротиноїдів у плодах томату, що включає визначення кольоровості і комп'ютерну обробку, який відрізняється тим, що включає подрібнення плодів томату, яке здійснюється без шкурки та насіння до отримання однорідної маси, з якої формують плоскопаралельний шар проміж предметних скелець поляризаційного мікроскопа, та з використанням пристрою механічного та оптичного спряження реєструють 10 мікрозображень різних полів зору зразка з їх подальшою комп'ютерною обробкою та розрахунком відносного вмісту каротиноїдів за допомогою автоматизованої системи аналізу мікрозображень. Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2