Właściwa homogenizacja – niewidoczny klucz do dokładnej analizy mleka w średniej podczerwieni

W analizie mleka z wykorzystaniem spektroskopii w podczerwieni średniej (MIR), to, co dzieje się przed samym pomiarem, jest równie istotne jak sam pomiar. Homogenizacja, a konkretnie zmniejszenie rozmiaru kuleczek tłuszczowych, jest kluczowa zarówno dla precyzji, jak i zgodności ze standardem ISO9622:2013, który zaleca zmniejszenie rozmiaru kuleczek tłuszczowych do mniej niż 1,5 µm, aby zminimalizować rozpraszanie światła i chronić integralność widma MIR.

Dlaczego to ma aż takie znaczenie?

Efekt rozpraszania światła Christansena wyjaśnia to: Gdy kuleczki tłuszczowe są zbyt duże, rozpraszają światło w zakresie MIR. To rozpraszanie powoduje przesunięcie widocznej długości fali maksymalnej absorpcji — szczególnie wpływając na wiązania karbonylowe i węgiel-wodór — co prowadzi do zniekształcenia widma i niedokładnych pomiarów składników mleka.

Zniekształcone widmo = niewiarygodne prognozy składu Badania dr. Davida Barbano i zespołu (Cornell University) dostarczają mocnych dowodów (przeczytaj pełen artykuł):

• Słaba homogenizacja (średnica kuleczek tłuszczowych d(0.9) > 1,7 μm) znacząco obniża dokładność przewidywań zawartości tłuszczu i białka w mleku.
• Gdy d(0.9) przekracza 3,0 µm, błędy pomiaru tłuszczu mogą sięgać -0,165%, a błędy w prognozowaniu zawartości prawdziwego białka i laktozy stają się również istotne.
• Homogenizacja jest niezbędna nie tylko dla najlepszej powtarzalności pomiarów, ale także do standaryzacji widm, co jest konieczne przy transferze kalibracji i zapewnieniu wiarygodnych prognoz.

Wzorzec dobrej praktyki

Laboratoria Federalnego Rynku Mleka USDA stosują 1,7 µm jako maksymalny akceptowalny rozmiar średnicy kuleczek tłuszczowych (d(0.9)) przy podejmowaniu decyzji o konieczności wymiany homogenizatora. Ten próg został uznany za odpowiedni do utrzymania wymaganej precyzji analizy składników mleka.

📊 Widoczny efekt przesunięcia widma

Poniższy wykres przedstawia przykład z rzeczywistego zastosowania, pokazujący, jak zmienia się widmo tej samej próbki mleka przed i po prawidłowej homogenizacji: Niezhomogenizowane mleko (czerwona linia) wykazuje rozpraszanie światła i zniekształcenie linii bazowej, szczególnie w zakresie 2800-3000 cm⁻¹ — bezpośrednio wpływającym na wyniki analiz składników, w tym analizy kwasów tłuszczowych i wszelkich prognoz pochodnych (takich jak emisje metanu jelitowego czy poziom BHB we krwi).

Kluczowe wnioski:

• Rozmiar kuleczek tłuszczowych musi być mniejszy niż długość fali używana w spektroskopii MIR (powinien być mniejszy niż jedna trzecia długości tej fali).
• Dla dokładnych badań składu i profilowania kwasów tłuszczowych niezbędne jest osiągnięcie d(0.9) < 1,5 µm.
• Wysokiej jakości, konsekwentna homogenizacja jest absolutnie niezbędna dla najlepszej precyzji i standaryzacji widm.
• Precyzyjna analiza mleka zaczyna się od poszanowania podstawowych zasad fizyki.

Autor: Pierre Broutin, CEO Bentley Instruments, Europa Zachodnia

O analizatorze Bentley DairySpec FT

Bentley DairySpec FT to zaawansowany analizator do szybkiego i precyzyjnego oznaczania składu mleka surowego i przetworzonego. Wykorzystuje technologię spektroskopii w podczerwieni średniej (FTIR), umożliwiając jednoczesny pomiar wielu parametrów, takich jak zawartość tłuszczu, białka, laktozy, suchej masy czy mocznika. Urządzenie spełnia normę ISO9622:2013, co czyni je w pełni zgodnym z wymaganiami międzynarodowymi w zakresie analizy mleka. DairySpec FT został zaprojektowany z myślą o pracy w laboratoriach przemysłowych i kontrolnych — oferuje wysoką powtarzalność wyników, intuicyjny interfejs oraz możliwość obsługi zarówno pojedynczych próbek, jak i dużych serii.