Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы исследования качества продуктов питания. Учебное пособие
.pdf
Ароматизирующие вещества (пряности) добавляют к
различным пищевым продуктам для улучшения их
потребительских свойств. С древних времен по настоящее время
пряности, кроме прямого назначения, используют для
фальшивого представления продуктов более низкого качества и,
следовательно, стоимости, за продукты более высокого
качества.
Например, ванилин является индикатором выдержки
(старения) коньяка. Это связано с тем, что при хранении его в
дубовых бочках ароматические вещества (например, такие как
лигнин) проникают в коньяк и частично разрушаются до
ванилина. Чем дольше хранится коньяк в бочках до разлива (чем
он выдержаннее), тем больше содержание ванилина в нем.
Одним из способов подделки марочных, выдержанных коньяков
является добавки ванилина в продукцию.
Ваниль - одна из наиболее широко используемых в
пищевых технологиях пряностей. Различают четыре основных
типа зерен ванили, различающихся качеством аромата и
стоимостью. Для снижения стоимости при фальсификациях
продуктов часто вместо ванили используют синтетические
ароматизирующие вещества. В специальной литературе
приводится химический состав природных ароматических
веществ, коньяков и др. Анализ продуктов на содержание
ароматических веществ позволяет установить факт их подделки.
Ароматические вещества, входящие в состав ванилин
(протокатеховая кислота, оксибензойная кислота, альдегид поксибензойной кислоты, ванилиновая кислота, ванилин,
бензальдегид, вератровая кислота, 3,4,5-триметилоксибензойная
кислота, коричный спирт, 3,4-диметоксикоричная кислота,
коричная кислота и др.), а также синтетические ароматизаторы
(линалоол, ментол, гераниол, евгенол, метилнафтилкетон, βионон, бензилбензоат, этиленбрассилат, гелонал, гелиотропин и
др.) можно определить методом ДМД-ВЭЖХ.
271
Горчащие вещества, извлекаемые в процессах
производства пива из хмеля, придают вкус продукту.
Содержание горчащих веществ является одним важных
показателей качества пива.
Определение горчащих компонентов хмеля (N-гумулона,
N-лупулона, когумулона, колупулона, адлупулона, адгумулона)
обычно проводится методом ВЭЖХ с диодно-матричным
детектированием.
Аминокислотный состав пищевых продуктов, в том числе
и пива, является важной характеристикой их качества. Кроме
того, этот анализ используется для идентификации природы
используемого сырья растительного и животного
происхождения, например вида животного, используемого для
приготовления мясопродуктов или вида цитрусовой культуры и
даже места ее произрастания, использованной для изготовления
соков или кондитерских изделий. Аминокислотный состав
служит одним из важных характеристик продукта при
установлении подлинности любого пищевого продукта, в том
числе пива. Кроме того, аминокислотный анализ важен с точки
зрения определения содержания потенциально токсичных
аминокислот, образующихся при метаболических превращениях
в пищевых продуктах.
Подготовка образца заключатся в кислотном гидролизе
протеинов в присутствии HCI и фильтрации анализируемого
образца пива. Метод позволяет определять как первичные, так и
вторичные аминокислоты.
При определении состава продуктов сложного состава,
содержащих группы соединений с различающимися
химическими свойствами (их полярность, летучесть и др.) часто
требуется применение сложных процедур пробоподготовки и
использовать различные методы анализа.
Содержание этих компонентов в винах служит одной
главных характеристик их качества.
272
Использование современных ионообменных колонок для
ВЭЖХ и хроматографически чистых растворителей позволяет
проводить разделение и определение этих классов химических
соединений в ходе однократной инжекции анализируемого
образца винопродукции и УФ-детектирования веществ. В ходе
хроматографического разделения, кроме сахаров, также
определяются диэтиленгликоль, уксусная и муравьиная кислота,
метанол и этанол.
Сорбиновая, лимонная кислоты используются в пищевой
технологии в качестве подкислителей и консервантов. Уксусная,
пропионовая, сукциновая, адипиновая, молочная, фумаровая,
яблочная, винная и фосфорная кислоты также использутся в
качестве пищевых добавок. Применение этих кислоты
преследует цель изменить вкус продукта так, чтобы усилить его
привлекательность или замаскировать нежелательный привкус;
для регулирования рН в технологиях производства пищевых
продуктов, в качестве консервантов, предотвращающих рост
микроорганизмов или синергистов к антиоксидантам,
предотвращающим прогоркание продуктов; а также в качестве
модификаторов вязкости вин. Например, добавка лимонной
кислоты придает продуктам привкус свежести и кислинки, в то
время как янтарная кислота - более соленый, горький привкус,
чем это имеет место на самом деле. Они, кроме того,
используются для модификации температуры плавления сыров
и леденцов (карамелей), в качестве корректоров цвета и вкуса
мяса.
Вместе с тем указанные кислоты являются компонентами
вин и их содержание служит показателем их качества.
Идентификация подлинности водок и вин по
соотношению стабильных изотопов. Атомы углерода,
водорода и кислорода составляют основу молекул органических
соединений, входящих в состав пищевых продуктов.
Определение соотношения природных стабильных изотопов
273
этих элементов (
13C/12
C, 18O/16O, 2H/1H) в пищевых продуктах
(вина, крепкие алкогольные напитки, соки и др) оказалось
чрезвычайно информативным способом оценки их качества и
установления подлинности разнообразных продуктов питания.
Соотношение стабильных изотопов углерода, кислорода и
водорода варьируется в различных растениях и, следовательно,
продуктах питания, изготовленных из них. Эти вариации
обусловлены различиями фотосинтетических процессов,
протекающих в них.
Соотношение изотопов углерода, например, определяется
как δδδδ13C = 1000[(13C/12C)
образца
/(13C/12C)
стандарта
- 1] ppt (одна
тысячная отклонения для исследуемого образца по сравнению
со стандартом).
Для атмосферного воздуха δδδδ13C -7 ppt, в то время как эта
же величина для различных растений меняется в интервале от -
10 до -33 ppt. Эти различия в δδδδ13C обусловлены
фракционированием изотопов при фотосинтезе. Во многих
растениях (например, цитрусовых культурах, яблоках и др.)
диоксид углерода фиксируется по метаболическим путям,
включающим карбоксилирование рибулозо-1,5-дифосфата с
образованием 3-фосфоглицерата (цикл Кальвина или С3).
Если цикл Кальвина характерен для всех растений, то
альтернативные циклы фиксации диоксида углерода
реализуются не во всех. Например в цикле С4 происходит
катализируемая ферментом фосфоенолпируваткарбоксилазой
фиксация диоксида углерода фосфоенолпируватом. Продуктом
реакции является оксалоацетат, который затем превращается в
яблочную и аспарагиновые кислоты. Этот метаболический путь
ведет к преимущественному накоплению изотопа 12С в таких
растительных видах, как зерновые культуры, тростник.
Третий путь фиксации углерода реализуется во многих
сочных плодах. В этом случае ассимиляция углерода
происходит ночью за счет карбоксилирования
274
фосфоенолпирувата, приводя к аккумуляции яблочной кислоты.
При дневном свете последняя декарбоксилируется и
высвободившийся диоксид углерода фиксируется рибулозо-1,5дифосфатом. При этом происходит и прямая фиксация
атмосферного диоксида углерода по циклу С4. Значение δδδδ13C в
этом случае зависит от природных факторов, определяющих
вклады дневной и ночной ассимиляции углерода растениями и
варьируется для разных растений в интервале от -10 до -20 ppt.
Такую же роль фотосинтетические процессы в растениях
играют на накопление в них изотопов водорода (δδδδ2H) и
кислорода (δδδδ18O). Значения δδδδ13C, δδδδ18O, δδδδ2H определяют методом
ЯМР или масс-спектральным методом. Например, при
определении δ
δ13C анализируемый образец разлагают над CuO
δ
δ
(8500 в присутствии кислорода) или в эвакуированном
стеклянном сосуде над CuO (4500). В образовавшемся при этом
диоксиде углерода масс-спектрометром высокого разрешения
определяют соотношение концентрации соединений
(m/z 45) и 12C16O
(m/z 44), сопоставляя их со стандартными
2
13C16
O2
образцами.
В таблице 14.1 приведены значения δδδδ13C , измеренные для
некоторых растительных продуктов, широко используемые в
пищевых производствах, в том числе и при производстве
алкогольной продукции.
На рис. 14.1 и 14.2 показаны примеры идентификации
разных типов зерновых культур, используемых для
производства спирта и вин разных сортов по сортам винограда,
стране-производителе и провинции, в которой выращен этот
виноград.
Подобная процедура установления подлинности и
происхождения продуктов питания на основе данных ЯМРспектроскопии обязательна в странах Европы (стандарт ЕЭС
NIF-NMR 2676/90).
S
275
Таблица 14.1. Соотношение стабильных изотопов углерода в
Образец
Атмосферный углерод
Растения с циклом С3
(апельсины, сахарная свекла и
др.)
Растения с циклом С4
(сахарный тро
и др.)
Растения с ночной фиксацией
диоксида углерода
Кукурузный сироп,
содержащий фруктозу
некоторых видах растительного сырья
δδδδ13C, ppt
- 7
от -22 до -33
от -9 до -15
стник, зерновые
От -10 до -20
-9,7
Использование в качестве стандартов дейтерированных и
недейтерированных растворителей (ацетонитрила CH3CN, воды
HOD, этанола CH2DCH2OH, CH3CHDOH, CH3CH2OD) позволяет
провести отнесение сигнала. Как видно из рис. 14.1,
наблюдается хорошо выраженная зависимость спектров ЯМР
исследуемых образцов от природы используемого для
получения спирта растительного сырья, связанная с различием
изотопного состава в них.
Соотношение изотопов 2Н и 1Н в винах различных марок, в
свою очередь, позволяет сгруппировать их по данным ЯМРанализа по сортам винограда, провинциям страны и странам
(рис. 14.2).
276
Рис. 14.1. Типичные 2Н-ЯМР - спектры образцов этилового
спирта, полученных из пшеницы (а) и сахарной свеклы (б). Для
отнесения использованы рабочие стандарты: CH3CN (0),
CH2DCH2OH (1), CH3CHDOH (2), HOD (3), CH3CH2OD (4)
277
Рис. 14.2. Идентификация вин по
странам-производителям
винограда (а) и по провинциям
страны (Франция) (б) по данным
ЯМР-анализа изотопного состава
2
H (2D)/1H (Стандарт ЕЭС SNIF-
NMR 2676/90). Место
происхождения вин: 1 - Швейцария
(Вале) для вин Шасла, Гамей;
2 - Франция (Гар) для вин Уньи
Блан, Каберне Совиньон, Кариньян;
3 - Тунис для вин Кариньян, Гренаш,
Синсо; 4- Эльзас; 5 - Анжу
(результаты анализа, заключенные
во внутреннюю, отдельно
выделенную область, относятся к
образцам Каберне Фран); 6
Жиронда (4,5,6- области Франции).
G1, G2, G3 - центры тяжести
трех популяций вин.
-
278
15. ПРОБООТБОР И ПРОБОПОДГОТОВКА
Пробоотбор преследует цель выделения порции или
фракции анализируемого объекта (воздуха, воды, почвы и др.)
для облегчения последующих аналитических определений.
Главным требованием при этом является сохранение отношения
концентрации определяемых веществ как в общей массе
исходного материала, так и в отобранной пробе
(представительность пробы). Состав матрицы и отобранной
пробы не меняется во времени, как правило, в ограниченном
числе случаев. Например, это происходит в случае хранения и
транспортировки крупнотоннажных химических продуктов,
сырья и полупродуктов. В объектах окружающей среды состав
целого, однако, меняется во времени. Типично, например,
изменение состава сточных вод или газовых выбросов
предприятий в течение суток. Описаны случаи, когда
концентрация веществ (например, пентахлорфенола и
гексахлорфенола) в речной воде менялась в течение суток в
десятки раз из-за изменения состава бытовых и иных стоков,
попадающих в нее. При этом резкие изменения концентрации
токсикантов происходили за время, не превышающее 1 – 2 часа.
При определении токсикантов в природных водах (например,
полихлорированных бифенилов и др.), кроме того, необходимо
учитывать возможность их адсорбции в придонных отложениях.
Во многих случаях последние содержат основную массу
антропогенных веществ, попадающих в природные воды. При
мониторинге природных водоемов на содержание
загрязнителей, кроме того, приходится учитывать способность
водных организмов к биоаккумуляции веществ и,
следовательно, характеризовать уровень загрязнения воды. Это
хорошо подтверждается в случаях загрязнений вод ртутью,
когда в водных организмах удается фиксировать содержание
279
ртути в значительных количествах, в то время как в воде она не
обнаруживается.
В процедуре пробоотбора уязвимым звеном является
гомогенность исходного материала. В то же время при
мониторинге состояния окружающей среды очень часто
приходится работать с неоднородными матрицами. Ими могут
быть целые растения (с корнями и листьями), образцы тканей,
организмы или части организмов, животных и т.д. Это сильно
усложняет как проблему отбора, так и проведение самого
анализа, особенно если эта задача усложняется необходимостью
мониторинга возможных метаболитов искомого вещества.
Таким образом, отбор проб при оценке распределения
токсиканта в окружающей среде является сложной задачей и
требует тщательного анализа ситуаций. В некоторых случаях
(например, при анализе воздуха в зоне работы промышленных
предприятий или внутри производственных помещений)
пробоотбор проводят с использованием легких переносных
пробоотборников и другого портативного аналитического
оборудования.
Нормативными документами, контролирующими состояние
среды и профессиональную безопасность во многих странах, для
этих целей предусматривается использование трубок,
содержащих активированный уголь, ионообменных смол типа
ХАД, пенополиуретановых патронов, колонок с молекулярными
ситами. При контроле вредных веществ на промышленных
предприятиях пробоотбор часто совмещают с качественными
определениями. Такая возможность реализуется при
использовании трубок, содержащих адсорбент с
импрегнированным реактивом. При прокачивании через трубку
воздуха следовый компонент реагирует с реактивом с
образованием окрашенного продукта. Его затем
идентифицируют и полуколичественно определяют по длине
окрашенной зоны, интенсивности окраски и другим признакам.
280
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]