В России разработали мобильную цифровую молочную лабораторию

Доступная альтернатива лабораториям

При производстве молочнокислой продукции для обеспечения стабильного качества необходимо четко контролировать процессы образования молочной кислоты и активность молочнокислых бактерий. Обычно такие исследования проводятся в крупных лабораториях, так как они осуществляются с использованием титриметрии, газовой или высокоэффективной жидкостной хроматографии. Эти методы требуют дорогого специализированного оборудования. Альтернативой могут выступать биосенсоры, однако большинство из них ориентировано на выявление именно патогенных микроорганизмов и не предназначено для анализа молочнокислых культур.

Ученые Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) предложили уникальную и доступную альтернативу.

Они разработали систему мониторинга кислотности среды молочнокислых бактерий, которая работает на базе смартфона и по фотографии оценивает рост молочнокислых бактерий из группы термофильного стрептококка (Streptococcus thermophilus). Разработка поможет оперативно оценивать микробиологические показатели практически в любом месте.

Анализ с высокой точностью

Технология доступна и проста в работе, и ей может пользоваться фермер, не имеющий специальной подготовки лаборанта. В режиме реального времени он получит результат с точностью до 0,01 единицы.

«Внедрение в практику рутинного анализа (в том числе внелабораторного исследования) более простых подходов обнаружения и определения кислотности представляет большой интерес. Выявление отклонений активности молочнокислых бактерий позволит быстро просигнализировать о качестве поставляемого молока, что вполне может быть использовано как фермерским сообществом, так и крупными предприятиями».

Сергей Косогор

руководитель сегмента «Умные цепи поставок» рабочей группы FoodNet (Фуднет) НТИ

«В процессе роста термофильного стрептококка кислотность среды постепенно изменяется, и это визуально проявляется в изменении окраски индикатора, добавленного в образец. Пользователь фотографирует на смартфон чашку Петри с бактериями, а затем загружает фото в наш Telegram-бот.

Алгоритм анализа цвета с использованием шестнадцатеричного цветового HEX-кода автоматически определяет контур чашки Петри, удаляет фон и шум. Далее он рассчитывает средние значения цвета загруженного изображения и сравнивает их с ранее построенным цветовым градиентом 25 эталонных изображений, которые хранятся в нашей локальной базе данных. Через несколько секунд система выдает значение кислотности с точностью до 0,01 единицы», - рассказала о технологии Ольга Осьмак, инженер Научно-образовательного центра инфохимии ИТМО.

Удобная технология для малого бизнеса

Преимущество технологии в том, что производитель получает точную информацию о качестве сырья на этапе подготовки к производству. Система позволяет контролировать входные параметры, гарантируя стабильность качества кисломолочной продукции при мелкосерийном производстве.

При этом молочнокислые бактерии используются как в пищевой, так и в фармацевтической промышленности: молочная кислота входит в состав косметических средств – кремов и сывороток. Поэтому мобильная лаборатория упросит работу собственников небольших хозяйств, у которых нет возможности в процессе производства пользоваться услугами больших лабораторий. Будет спрос и со стороны малых предприятий, выпускающих натуральную косметику.

В дальнейшем разработчики программы хотят расширить ее возможности. При необходимости проанализировать конкретную область образца, а также автоматически определить стадии роста молочнокислых бактерий и количества выработанной молочной кислоты можно будет воспользоваться точечным наведением фокусировки при анализе. Это даст информацию о том, как растут бактерии и изменяется кислотность, а также позволит регулировать качество продукции в процессе производства.

Кроме того, в планах создателей цифровой лаборатории - создание системы мониторинга гигиены полости рта. На поверхность зубов можно будет нанести специальный гель, сфотографировать на смартфон, и система определит уровень кислотности.

Экспортный потенциал

Разработка ИТМО актуализирует тему «умной» лаборатории на смартфоне и укрепляет российские компетенции в области цифровой аналитики и контроля качества производства. Она делает микробиологический контроль доступным для малого бизнеса. В дальнейшем интеграция с ИИ-аналитикой и подключение к облачным платформам усилит позиции России в цифровизации пищевой промышленности.

Технология может стать экспортным продуктом, востребованным на рынках развивающихся стран, где быстро растет переработка продукции АПК.