Dairy Stream
до трансляции
онлайн

Концентрацию антибиотиков в продуктах определит ИИ

Источник: iz.ru
EN RU
Ученые ИТМО разработали новую технологию для анализа молока на содержание антибиотиков и их концентрацию. Они предлагают использовать электрохимический метод, основанный на способности веществ менять проводимость тока при окислении.
Концентрацию антибиотиков в продуктах определит ИИ

Результаты измерений обрабатывает специально обученнный искусственный интеллект. Система состоит из трех компонентов: сенсора с электродом, устройства для подачи электричества и программы на основе машинного обучения.

— Сначала мы разместили образец на электродном сенсоре из меди, никеля и углерода — при контакте с молоком эти вещества окисляются. Затем с помощью прибора для подачи электрического тока определенного напряжения (потенциостата) пустили напряжение на электрод. И измерили отклик от сенсора с образцом: при окислении металла снижается его проводимость, и прибор фиксирует это в виде перепадов напряжения тока. Чем меньше в молоке антибиотиков, тем сильнее окисляется металл на электроде: за этот процесс отвечает молочная кислота, продукт жизнедеятельности бактерий. Соответственно, падает и напряжение тока во всей системе, — сказал один из разработчиков, аспирант Научно-образовательного центра инфохимии ИТМО Вадим Беляев.

Следы антибиотиков, которые неизбежно используются на любой ферме для профилактики и лечения болезней у животных, — серьезная проблема для производителей и потребителей молочной продукции. Остатки препаратов могут негативно влиять на здоровье человека — например, вызывать аллергию или резистентность к антибактериальным препаратам. Поэтому их содержание нужно тщательно контролировать.

Сейчас для быстрого анализа в основном используют тест-полоски, однако их точность не превышает 70%, пояснили ученые ИТМО. Кроме того, такое исследование определяет только наличие или отсутствие антибиотиков в молоке, но не их количество.

Исследователи провели серию лабораторных экспериментов с пятью самыми распространенными антибиотиками: стрептомицином, пенициллином, тетрациклином, цефазолином и препаратом для животных — цефтиофуром. Растворы сухого молока с отдельными видами антибиотиков и их сочетаниями по-разному взаимодействовали с поверхностью электрода, а результаты их реакций отмечались резкими отклонениями в вольт-амперных характеристиках. Все эти данные разработчики использовали для тренировки алгоритма машинного обучения. Полученный ими программный пакет анализирует входные сигналы от электрода и потенциостата и автоматически определяет содержание антибиотиков в образцах.

Кроме анализа содержания молока предложенную технологию можно применять для обнаружения нежелательных примесей в нефти, проверки качества кофе, определения антиоксидантов в вине, а также сорта и места произрастания винограда, из которого оно изготовлено.

Цена вопроса

— Насколько производители молока будут готовы использовать новый метод для контроля качества своей продукции, зависит от стоимости исследования. Главное преимущество используемых сейчас полосок — скорость (на анализ достаточно 10 минут) и простота. Цвет изменился — молоко забраковывают, нет — оно идет дальше на переработку. Не нужно тратить ресурсы на подготовку персонала и оборудование, — сказал технолог по молочному и масложировому направлениям Михаил Петров.

Антибиотики могут попасть в молоко не только через лекарство, которым лечат корову, но и через корм, так как эти препараты иногда используются для увеличения его массы. Для производителей молочной продукции покупка сырья с этими веществами несет очень большой риск, так как содержащее их молоко не позволяет развиваться бактериям, необходимым для производства сыра, творога и т.д. При закупке молока проводят его анализ. Если в продукте обнаруживают антибиотики, партия отправляется обратно на ферму, пояснил специалист.

— Применение электрохимических сенсоров позволяет в мельчайших пробах проводить селективное определение заданных веществ. Коллеги использовали высокочувствительный метод вольтамперометрии. Устройство имеет мгновенный отклик, поэтому производители могут применить экспресс-тест для мониторинга остаточной концентрации антибиотиков в молоке, а аналитические лаборатории — для контроля качества молочной продукции, — сказала ведущий научный сотрудник химического факультета ЮФУ Анастасия Алексеенко.

— Существуют разные методы для определения антибиотиков в молоке, начиная от иммуноферментного анализа и заканчивая спектрометрией. Они позволяют количественно оценить микродозы вещества. Но электрохимические методы здесь не подходят. Молоко — очень сложная система. Антибиотики в нем есть далеко не всегда. Когда они попадают в продукт, то они уже прошли через организм и кровь животного, поэтому они содержатся в настолько малых количествах, что никакой электрод этого не зафиксирует, — считает заведующая лабораторией технохимического контроля Всероссийского научно-исследовательского института молочной промышленности Елена Юрова.

­Конечно, у молока есть электропроводность, как у любой биологической жидкости, но она не стандартизирована, так как она сильно варьируется в зависимости от конкретного животного и привести ее к единому знаменателю невозможно. Поэтому использовать этот показатель для оценки количества антибиотиков нельзя, добавила специалист.

Важным и трудоемким этапом остается создание базы данных для возможности широкого применения этого устройства различными пользователями. Эту задачу коллеги уже решают путем применения искусственного интеллекта для обработки результатов, подчеркнула эксперт.

08.11.2024
По официальным данным, в России работают 57 аграрных вузов, проверка трех из них показала, что только 40% выпускников пошли работать в АПК. Агрохолдинги, в том числе ГК «ЭкоНива», «СТЕПЬ», вынуждены активно заниматься подготовкой студентов, чтобы хоть как-то решить кадровую проблему. DairyNews.ru поинтересовался у представителей отрасли, что не так с образованием в агровузах, каким оно должно быть с точки зрения сельхозпредприятий и чем они могут реально помочь.
Читать полностью