Прикладные информационные аспекты медициныПрикладные информационные аспекты медицины2070-9277Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko - The State Budgetary Institution of Higher Professional Education «Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko» of the Ministry of Public Health of the Russian796310.18499/2070-9277-2022-25-4-55-61Original ArticleAPPLICATION OF WEB-BASED INFORMATION AND REFERENCE SYSTEMS IN QUALITY CONTROL AND SAFETY OF VEGETABLE OILSRudakovaL. V-SergeevM. Y-RudakovO. B-PodvalnyS. L-Voronezh N.N. Burdenko State Medical UniversityVoronezh State Technical University15122022254556115012023Copyright © 2022, Applied Information Aspects of Medicine (Prikladnye informacionnye aspekty mediciny)2022The approbation of the developed website containing a database on the fatty acid composition of typical vegetable oils was carried out. Graphical visualization in the form of histograms, 2D diagrams, petal diagrams or control charts, including normative ranges of variation in the composition of fatty acids and the data points of the analyzed sample of vegetable oil, clearly demonstrates the authenticity or falsification of the sample. The created web application makes it possible to significantly facilitate the process of identification and quality control of vegetable oils by fatty acid composition. The web application allows you to additionally include other indicators that characterize the consumer properties of oils.information and reference systemweb applicationdatabasevegetable oilsfatty acid compositionинформационно-справочная системавеб-приложениебаза данныхрастительные маслажирнокиcлотный составАктуальность. Растительные масла (РМ) - один из важнейших компонентов пищевой продукции, некоторые из них кроме пищевой ценности обладают свойствами биологически активных добавок и используются в медицинских целях перорально, а также в составе мазей и кремов для лечения и профилактики широкого круга заболеваний [1]. Наиболее дорогостоящие РМ нередко фальсифицируют, частично или полностью заменяют менее ценными видами или сортами РМ, в процессах выделения из растительного сырья, в технологии получения конечной продукции, хранения вероятны окислительная порча, транс-изомеризация и другие процессы, приводящие к снижению качества и потребительских свойств РМ [2,3]. В связи с этим актуальной проблемой является контроль качества и проверка аутентичности растительных масел. Наряду с проверкой различных интегральных показателей, так называемых чисел: кислотное, йодное, анизидиновое и др., проводят хроматографический анализ состава жирных кислот (ЖК), стеринов, жирорастворимых витаминов и витаминоподобных соединений методами ГЖХ и ВЭЖХ [1-4]. Для идентификации РМ могут использоваться и данные термического анализа (ДТА или ДСК), которые не только дополняют результаты хроматографического анализа, но могут успешно применяться и как самостоятельный метод анализа РМ [6]. Вместе с тем, для этих целей наиболее часто применяют именно газохроматографическое определение состава ЖХ. Вначале масло подвергают гидролизу, затем свободные ЖК этерефицируют метанолом и уже летучие сложные эфиры ЖК - метиловые эфиры, подвергают газохроматографическому анализу с применением капиллярного газового хроматографа. Чаще всего для РМ характерно наличие 5 наиболее распространенных кислот - пальмитиновой (С16:0), стеариновой (С18:0), олеиновой (С18:1), линолевой (С18:2) и линоленовой (С18:3), для индивидуальных РМ соотношения этих кислот могут существенно различаться, кроме них могут в больших или минорных количествах присутствовать и другие ЖК - обычно не более 15 соединений. Для натуральных РМ характерны цис-изомерные ЖК. Наличие транс-изомерных ЖХ указывает на частичную искусственную гидрогенизацию РМ. Превышение или занижение состава ЖК по сравнению с нормативным диапазоном говорит либо о несоответствии анализируемого РМ заявленному виду или сорту РМ. Еще одним признаком фальсификации или переработки образца РМ является отсутствие природных корреляций и соотношений, характерных для натуральных РМ [5]. Таким образом, хроматографические данные в этом случае представляют собой сведения о наличии и установленных значениях уровня содержания различных ЖК в растительном масле. Содержание и проверка уровня ЖК, содержащихся в растительном масле, на соответствие стандартным диапазонам уровня содержания позволяет оценить, насколько соответствует анализируемая продукция заявленному виду, сорту, ГОСТ или ТУ (арахисовое, подсолнечное, пальмовое и т.д.). Для решения этой задачи требуется сбор, обработка, хранение и анализ информации как о типовых растительных маслах, так и маслах конкретного вида и конкретного производителя. Разработка информационно-справочной системы (ИСС) для хроматографических измерений составов РМ с возможностью их первичного анализа и сопоставления со стандартными показателями, позволяет оператору быстро и надежно определять качество продукции, выявлять аутентичность или фальсификацию или недостоверность в интерпретации хроматографических данных. Обычно оператор рассматривает в таблице итоги анализа и сравнивает их с нормативами. При большом количестве анализов это достаточно утомительная процедура. Для ускорения и повышения надежности идентификации ИТ-технологии предлагают различные алгоритмы визуализации многомерных данных, которые активно и эффективно применяют в области Data Science. Целью данной работы было создание и апробация ИСС, содержащей информацию о нормативных значениях состава ЖК в типовых РМ, позволяющей выполнять проверку аналитических данных по составу ЖК. Такая ИСС должна включать в себя не только базу данных (БД) для хранения информации, но и приложения для работы с ней. БД системы должна хранить в себе следующую информацию: сведения о жирнокислотном составе типовых растительных масел; сведения о ЖК, входящих в состав растительных масел с указанием минимального и максимального уровня состава; сведения о конкретных маслах различных производителей из разных стран. Приложение для работы с БД должно реализовывать следующие функции: ввод, поиск и коррекция информации в таблицах БД; удобный просмотр данных из таблиц базы; визуализация уровней содержания ЖК в масле в виде графиков (гистограмм, лепестковых диаграмм, контрольных карт [1-5], позволяющих провести первичный анализ соответствия конкретного растительного масла заявленному виду и качеству). Материал и методы исследования. Веб-приложения это особый тип программного обеспечения (ПО), которое позволяет пользователям взаимодействовать с удаленным сервером через интерфейс веб-браузера. В настоящее время они стали активнее применяться, чем Desktop-приложения и стали важнейшим инструментом для предприятий, независимо от их сферы деятельности. Веб-приложения обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными Desktop-приложениями, в первую очередь - портативностью. С веб-приложениями пользователям не нужно устанавливать дополнительное ПО, а разработчикам не нужно писать несколько версий одного и того же приложения для разных операционных систем. Разработка веб-приложений состоит из двух частей: Front-end и Back-end. Front-end - разработка внешней оболочки веб-приложения. Его целью является обеспечение удобного взаимодействия пользователя с приложением. Для достижения этого разработчики Front-end используют HTML для описания общей структуры и содержимого приложения, CSS - для оформления и JavaScript расширенной интерактивности. В разработке Back-end создается поддержка серверной части веб-приложения. Серверная часть состоит из всех компонентов, с которыми оператор не взаимодействует напрямую, включая БД, серверы, логику приложений и API. Front-end разработчики создают эту инфраструктуру и работают над тем, чтобы эти компоненты функционировали должным образом. Для управления БД используются различные системы управления базами данных (СУБД) - это часть ПО, предназначенная для облегчения манипулирования данными и управления структурой базы данных. СУБД действует как мост между базой данных, пользователями и приложениями, которые хотят просматривать или изменять данные [8-14]. Для создания серверной части использовали IntelliJ IDEA. IntelliJ IDEA - это интегрированная среда разработки (IDE) для языков JVM, ориентированная на максимальную производительность разработчиков. Среда может выполнять за разработчика рутинные и повторяющиеся задачи, обеспечивая продуманное завершение кода, статический анализ кода и рефакторинг [14]. Серверная часть содержала в себе реализацию CRUD операций. Это необходимо для получения данных из БД для дальнейшей передачи этих данных в клиентскую часть. Клиентскую часть реализовали в среде Visual Studio Code. Visual Studio - это интегрированная среда разработки (IDE) от Microsoft для создания GUI (графического пользовательского интерфейса), консоли, веб-приложений, мобильных приложений, облачных и веб-сервисов и т.д. Ее можно использовать для написания кода на C#, C++, VB (Visual Basic), Python, JavaScript и многих других языках. Visual Studio Code обеспечивает поддержку 36 различных языков программирования. В клиентской части был реализован прием данных с сервера, их обработка и вывод для дальнейшей работы пользователя с ними. Для улучшения визуальной части веб-приложения в клиентской части использовали Bootstrap. Bootstrap - это мощный интерфейсный фреймворк, используемый для создания веб-сайтов и веб-приложений. Он имеет открытый исходный код, бесплатный в использовании, но при этом содержит множество шаблонов HTML и CSS для элементов пользовательского интерфейса, таких как кнопки и формы. Bootstrap также поддерживает расширения JavaScript. В качестве СУБД была выбрана система MySQL. Полученные результаты и их обсуждение. На рис.1 представлена схема функционала разработанной ИСС Рис. 1. Функционал разработанной ИСС Веб-ориентированная ИСС дает возможность работы оператора с системой через браузер. Прототипы такой системы представлены в [1-4], однако они не были реализованы в виде веб-приложений. Данная разработка решает эту задачу. Источниками информации о составах ЖК типичных растительных масел взяли данные, представленные в [1-5]. Основой анализа стало сопоставление уровней содержания ЖК в конкретном РМ конкретного производителя с диапазоном установленных допустимых значений содержания жирных кислот в эталонных растительных маслах. В качестве входных данных для решаемой задачи выбраны следующие эталонные РМ: подсолнечное, горчичное, рапсовое, оливковое, кукурузное, льняное, соевое, пальмовое, рыжиковое, кокосовое, пальмоядровое, какао. В настоящий момент проверены диапазоны содержания 15 различных ЖК, которые могут входить в состав растительных масел. Каждая из таблиц, содержащихся в БД, имеет свой первичный ключ с функцией AUTO INCREMENT. В таблицах «Эталонные масла» и «Жирные кислоты в эталонах» содержится стандартизованная информация о маслах, их краткое описание, допустимые диапазоны содержания ЖК. Таблица «Масла для анализа» включает в себя конкретную информацию о каждом из анализируемых масел с условием различного происхождения, включая: название масла, страну производителя, фирму производителя, сорт и другое описание [6, 7]. В веб-приложении к ИСС имеется визуальное представление данных в виде графиков. Для построения графиков был использован плагин Chart.js, популярный инструмент, предназначенный для создания графиков и диаграмм. Он предоставляет возможность создавать адаптивные диаграммы любой сложности на основе HTML5 Canvas [8-14]. Рис.2. Типовой порядок работы оператора на разработанном сайте На рис. 2 представлена схема работы оператора на сайте. Для облегчения анализа информации разработаны опции по ее визуализации в виде различных диаграмм, обобщающих хроматографические данные о содержании ЖК в маслах в виде контрольных карт, в частности, лепестковых диаграмм, хорошо демонстрирующих допустимые диапазоны и полученные результаты анализа. Как видно из рис. 2, полученные результаты могут быть экспортированы в Excel, что позволяет расширить возможности оператора по созданию протокола исследований, статистической обработки полученных данных и применению возможностей визуализации в любых доступных в табличном процессоре Excel. В качестве примера на рис. 3 представлена линейная диаграмма (контрольная карта) по 5 ЖК для льняного масла, используемого в диетическом и лечебном питании с допустимым диапазоном варьирования состава (табличные данные из БД), на которую наложены результаты анализа образца льняного масла, приобретенного в торговой сети. Очевидно, что линолевая и линоленовая кислоты (С18:2 и С18:3) не соответствуют стандартным количествам, а значит, образец «льняного масла» подлежит отбраковке, как фальсификат. Рис. 3. Линейная диаграмма (контрольная карта) льняного масла для пяти ЖК (ГОСТ 30623-98, сплошные линии ограничивают допустимый диапазон) и данные о составе масла из анализируемого образца льна (штрих-линия). Рассмотрим другой пример. В таблице, взятой из БД приведены данные по ценному с медицинской точки зрения маслу расторопши. Кроме допустимых диапазонов в нее включены результаты хроматографического анализа образца масла расторопши, представленного Дагестанским госуниверситетом, полученного из сырья, произраставшего в Левашинском районе Дагестанской республики. И табличные данные и лепестковая диаграмма демонстрируют полную аутентичность образца. Таблица - Состав ЖК жирного масла расторопши [7] и результаты анализа образца из Левашинского района Дагестана ЖК Диапазон W, % Образец, W, % Пальмитиновая (С16:0) 8-11 8,5 Стеариновая (С18:0) 3-11 5,7 Олеиновая (С18:1) 21-33 29,2 Линолевая (С18:2) 35-57 52,7 Леноленовая (С18:3) 0-6 0 Арахиновая (С20:0) 0-7 3,4 Эйказеновая (С20:1) 0-2 0,3 Бегеновая (С22:0) 0-4 0 Если экспериментальное значение W, % находится близко к нижней или верхней границе диапазона, следует учитывать точность ГЖХ анализа, относительная погрешность которого составляет до 5% от найденной величины. Рис. 4. Лепестковая диаграмма (контрольная карта) масла расторопши для шести ЖК (сплошные линии ограничивают допустимый диапазон) и данные о составе масла из анализируемого образца жирного масла расторопши (штрих-линия). Выводы. Разработанное веб-приложение позволяет значительно облегчить процесс идентификации и контроля качества растительных масел по жирнокислотному составу, опираясь на созданную в нем и пополняемую базу данных, оно представляется полезным для прикладного применения как в лабораториях Роспотребнадзора, так и в прикладных диетологических и биохимических исследованиях.1.Фосфолипиды на фоне природных матриц / В.Ф. Селеменев, Л.В. Рудакова, О.Б. Рудаков и др. 2020, - Воронеж: ИПЦ Научная книга. 318 с.2.Витамины как объекты пищевой химии и фармакологии / В.Ф. Селеменев, Л.В. Рудакова, О.Б. Рудаков и др. - Воронеж, Изд-во Научная книга, 2022, 212 с.3.Товарный менеджмент, экспертиза и оценка качества жировых товаров / О.Б. Рудаков, Э. П. Лесникова [и др.]. - С-Пб.: Лань, 2020. - 304 с.4.Технохимический контроль в технологии жиров и жирозаменителей / О.Б. Рудаков, Н.В. Королькова, К.К. Полянский [и др.]. С.-Пб.: Лань, 2022, 576 с.5.Жиры. Химический состав и экспертиза качества / О. Б. Рудаков, А. Н. Пономарев, К. К. Полянский, А. В. Любарь. - М.: ООО "ДеЛи принт", 2005. - 312 с.6.Рудаков О.Б., Рудакова Л.В. Информационные технологии в аналитическом контроле биологически активных веществ. 3-е изд. стер. Санкт-Петербург: Лань. 2022. - 364 с.7.Рудаков О.Б., И. А. Саранов, Ш.А. Балаева и др. Дифференциальная сканирующая калориметрия как метод контроля подлинности масла дикорастущей расторопши пятнистой // Журнал аналитической химии, 2021, Т.76, №12, с.1137-1145.8.Рудаков О.Б., И.А. Саранов, Нгуен Ван Ань и др. Дифференциальная сканирующая калориметрия как метод контроля подлинности растительных масел // Журнал аналитической химии, 2021, Т.76. №2, с.183-1929.Фримен А. Angular для профессионалов. - С-Пб.: Питер, 2018. - 800 с.10.Сайтостроение для профессионалов / Я. Файн, А. Моисеев. - С.-Пб.: Питер, 2018 - 464 с.11.Шварц Б. MySQL по максимуму / Б. Шварц, П. Зайцев, В. Ткаченко. - С.-Пб: Питер, 2018. - 864 с.12.Best Database Management Software [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://phoenixnap.com/kb/best-database-software (дата обращения 20.11.2022)13.ItelliJ Idea [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.jetbrains.com/ru-ru/idea/(дата обращения 20.11.2022).14.Visual Stidio Code [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://code.visualstudio.com/(дата обращения 20.11.2022).