CC BY
45Саю^рассахар - 20 лет на fuma страны-!
САХАРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
УДК 543.06
Идентификация и количественная оценка моносахаридов в сахаристых продуктах
Н.Н. РОЕВА, д-р хим. наук, проф. (e-mail: roeva@mgupp.ru); С.С. ВОРОНИЧ, канд. техн. наук, доц.; Д.А. ЗАЙЦЕВ, ст. преп.; В.Н. ЛЕОНОВА, канд. техн. наук Московский государственный университет пищевых производств
Факторы, показатели и ингредиенты, влияющие на качество сахаристых продуктов, весьма многообразны и специфичны. Прежде всего к ним относятся:
♦технологические условия производства сахаристых продуктов;
♦упаковка, транспортировка, хранение;
•физико-химические, токсикологические, микробиологические и органолептические показатели.
«Индикатором» качества сахаристых продуктов выступает показатель пищевой ценности — это интегральный показатель, оценивающий содержание в сахаристых продуктах углеводов, белков, жиров, витаминов, макро- и микро-нутриентов. Пищевая ценность сахаристого продукта определяется совокупностью его свойств, при наличии которых удовлетворяются физиологические потребности человека в необходимых веществах и энергии [1]. Энергия, которой обеспечивается организм при потреблении и усвоении питательных веществ, расходуется на осуществление трёх главных функций, связанных с его жизнедеятельностью. К ним относятся основной обмен, переваривание пищи, мышечная деятельность.
Углеводы — это вещества, имеющие первостепенное биохимическое значение для жизни человека. Именно они отвечают за углеводный обмен, который представляет собой совокупность процессов превращения углеводов в организме человека и животных. Углеводы подразделяются на простые, или моносахарида:, неспособные к гидролизу, и сложные, гидролизи-
рующиеся на ряд простых [1]. По числу атомов углерода углеводы классифицируют на тетрозы, пен-тозы, гексозы и т.д., а по химическому строению — на многоатомные альдегидо- и кетоноспирты (альдозы и кетозы). Наибольшее значение для питания имеют гек-созы.
Сложные углеводы по количеству получающихся при гидроли-зации простых углеводов подразделяются на дисахариды, триса-хариды и т.п. и полисахариды, образующиеся при гидролизе атомов простых углеводов [2]. Полисахариды представлены гомополиса-харидами, которые при гидролизе образуют смесь простых углеводов и их производных. Моносахариды являются основным источником энергии в организме. Это белые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, но малорастворимые или практически нерастворимые в спиртах и эфирах.
Важнейший представитель моносахаридов — глюкоза, (С6Н12О6), активно участвующая в энергетическом обмене в организме — процессе гликолиза. Постоянным источником глюкозы в организме человека является гликоген. Глюкоза — ценный питательный продукт, легко усвояемый организмом, где она подвергается сложным биохимическим превращениям, в результате которых освобождается энергия, накапливаемая в процессе фотосинтеза. Упрощённо процесс окисления глюкозы в организме можно выразить следующим уравнением [1]:
С6Н1206 +6O2=6CO2+6H2O+Q.
Данный процесс протекает ступенчато, и поэтому энергия выделяется медленно. В связи с этим разработка методов идентификации пищевых моносахаридов, их определения и выделения из ма-трикса пищевых продуктов имеет большое значение.
Для идентификации и количественной оценки моносахаридов в сахаристых продуктах, как правило, применяют классические химические методы (колориметрические и титриметрические), поляриметрические, фотоколориметрические. Предпочтение отдаётся этим методам благодаря простоте их выполнения и доступности аналитического оборудования. Однако более точными и высокочувствительными методами, используемыми для идентификации и количественной оценки моносахаридов в сахаристых продуктах, являются хроматографические и фотоколомитрические, поэтому в данной работе нами была предпринята попытка применить в вышеуказанных целях именно эти методы.
В качестве объектов анализа были выбраны фруктовая палочка «АССОРТИ» (абрикосово-сливовая с орехами) и карамель леденцовая «BREATH CONTROL» торговой марки «Антиполицай». Продукты тщательно измельчали в ступке и готовили для исследования их водные вытяжки.
Идентификацию моносахаридов в сахаристых продуктах проводили методом газовой хроматографии. Оптимальные условия газохрома-тографического определения: стеклянная колонка (длиной 2,5 м,
№ 11 • 2016 САХАР
37
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЕГЕТАЦИЕЙ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ: эффективные ХСЗР, [Щ ЩЕЛКОВО
W агрохимикаты, высококачественные семена, полный цикл агросопровождения АГРОХИМ
controlled vegetation system WWW.betaren.l"U
САХАРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
CüKßpoccaxap - 20 лет на iuaia страны-!
внутренний диаметр 2 мм), заполненная фазой 3% OV-1 на носителе Cas Chrom Q 100/120. Для идентификации использовали пламенно-ионизационный детектор. Температура колонки составляла 180 °С, инжектора — 210 °С, детектора - 230°С.
Перед проведением хроматогра-фирования проводили силилиро-вание с использованием октадека-на, пиридина и N-триметил-сили-лимидазола в ультразвуковой бане. В инжектор хроматографа вводили 2-3 мкл исследуемого силилиро-ванного раствора образца. Идентификацию и количественное определение моносахаридов проводили по времени удерживания и площади хроматографических пиков. Время удерживания составляло: 1,6-ангидро-Д-глюкоза — 3,7 мин; а-Д-глюкоза — 8,7; ß-Д-глюкоза — 13,3 мин.
Для количественной оценки содержания моносахаридов в сахаристых продуктах мы применяли фотоколориметрический метод, основанный на колориметриро-вании избытка щелочного раствора гексацианоферрата (III) калия после реакции с редуцирующими сахарами исследуемых сахаристых продуктов. При этом гексациа-ноферрат (III) восстанавливался до гексацианоферрата (II), что приводило к ослаблению окраски, так как K3[Fe(CN)6] окрашен значительно интенсивнее, чем KJFe(CN)J.
Для приготовления основного реактива — гексацианофер-рата (III) калия взвешивали 8 г K3[Fe(CN)6] и 20 г NaOH (или 28 г KOH) и отдельно растворяли в небольшом количестве дистиллированной воды. Затем оба раствора сливали в мерную колбу вместимостью 1 000 см3 и доводили до метки дистиллированной водой.
Стандартный раствор глюкозы готовили растворением 1,6 г безводной глюкозы в мерной колбе вместимостью 1 000 см3. Предварительно глюкозу выдерживали в
эксикаторе над свежепрокален-ным хлоридом кальция в течение трех суток. После растворения навески раствор в колбе доводили до метки.
Определение содержания моносахаридов в анализируемых сахаристых продуктах проводили на спектрофотометре «СФ-26» по градуировочному графику, для построения которого в 6 конических колб вместимостью 100 см3 вносили пипеткой по 25 см3 щелочного раствора гексоциано-феррата (III) калия и по 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5 см3 стандартного раствора глюкозы. Из бюретки соответственно приливали 9,0; 8,5; 8,0; 7,5; 7,0; 6,5 см3 дистиллированной воды и тем самым доводили объем жидкости в каждой колбе до 41 см3.
Содержимое каждой колбы нагревали до кипения и кипятили в течение 1 мин, закрыв часовым стеклом. Затем охлаждали и измеряли на «СФ-26» оптическую плотность растворов при X = 440 нм с I = 10 мм. Раствором сравнения служила дистиллированная вода. Оптическую плотность растворов измеряли не менее пяти раз и из полученных данных брали среднеарифметическое значение.
По полученным данным строили градуировочный график, откладывая на оси ординат значения оптической плотности, а на оси абсцисс — соответствующие этим значениям массы глюкозы в миллиграммах. Результаты определения моносахаридов в сахаристых продуктах фотоколориметриче-
ским методом представлены в табл. 1.
Градуировочный график использовали также для определения редуцирующих веществ.
Определение массовой доли редуцирующих веществ (сахара до инверсии)
Навеску исследуемого измельченного изделия взвешивали с погрешностью не более 0,001 г из такого расчета, чтобы в 1 см3 раствора навески было около 0,002 г редуцирующих веществ.
Массу навески (т) в граммах вычисляли по формуле
0,002х¥ тп
т = —-х 100,
Р
где 0,002 — оптимальная концентрация редуцирующих веществ раствора навески, г/см3; — вместимость мерной колбы, см3; Р — предполагаемая массовая доля редуцирующих веществ в исследуемом изделии, %.
Растворение навески и осаждение несахаров проводили следующим образом. Навеску исследуемого образца (5 г) растворяли в стакане дистиллированной воды, нагретой до 60—70 °С. Полученный раствор охлаждали и переносили в мерную колбу вместимостью 250 см3, доводили объем раствора до метки дистиллированной водой и хорошо перемешивали.
В коническую колбу вносили пипеткой 25 см3 щелочного раствора феррицианида, 10 см3 исследуемого раствора и 6 см3 дистиллированной воды. Затем содержимое
Таблица 1. Результаты определения моносахаридов в сахаристых продуктах фотоколориметрическим методом (п = 5; Р = 0,95)
Анализируемый образец Содержание моносахаридов, (%) S S r - t„xS „ x± " , % V/J
Фруктовая палочка «АССОРТИ» абрикосово-сливовая с орехами 13,5 0,1 0,007 13,5±0,001
Карамель леденцовая «BREATH CONTROL» торговой марки «Антиполицай» 7,2 0,3 0,021 7,2±0,003
38 САХАР № 11 • 2016
ЩЕЛКОВО Б6ТЗР6Н@ 22 МКЭ высокая эффективность в борьбе с щирицей и другими одно-
Гр ЩЕЛКОВО
п№19ПР11 99 МНЧ высокая эффективность в борьбе с щирицей и другими одно-ДГРПУИМ 1ДО1С1|ДО11 П1Пи летними двудольными сорняками в посевах сахарной свеклы
^ _ 110г/л фенмедифама + 110г/л десмедифама чгШЩтжРыЯРмШЯш
россиискии аргумент защиты т т т 7 ' '
Саю^рассахар - 20 лет на fuaia страны-!
САХАРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Таблица 2. Пределы допускаемых значений погрешности измерения 1,0%
при доверительной вероятности P=0,95
Массовая доля редуцирующих веществ по отношению к общему сахару, % Поправочный коэффициент (K) Массовая доля редуцирующих веществ по отношению к общему сахару, % Поправочный коэффициент (K)
5-10 0,91 20-30 0,95
10-15 0,93 30-40 0,97
15-20 0,94 40-60 0,98
Таблица 3. Результаты определения массовой доли редуцирующих
веществ в сахаристых продуктах
Анализируемый образец Содержание моносахаридов, (%) S S Г V/J
Фруктовая палочка «АССОРТИ» абрикосово-сливовая с орехами 27,2 0,28 0,015 27,2±0,006
Карамель леденцовая «BREATH CONTROL» торговой марки «Антиполицай» 14,4 0,16 0,008 14,4±0,004
колбы доводили до кипения, кипятили 1 мин, охлаждали и измеряли оптическую плотность. По значению оптической плотности и градуировочному графику находили соответствующее количество редуцирующих веществ.
Массовую долю редуцирующих веществ в процентах вычисляли по формуле
X =
mlx V х K х 100 _ mlxV х K m х V1 х 1000 _ 10 х m xV1'
содержание моносахаридов и редуцирующих веществ в карамели «BREATH CONTROL» торговой марки «Антиполицай» и фруктовой палочке «АССОРТИ» абрикосово-сливовой с орехами соответствует допустимым нормам.
Список литературы
1. Роева, Н.Н. Безопасность продовольственного сырья и продуктов питания: учеб. пособие / Н.Н.
Роева. — СПб. : Троицкий мост, 2010. - 256 с.
2. Определение ксенобиотиков растительного происхождения в сахаристых продуктах / Н.Н. Роева, М.Б. Мойсеяк, С.А. Янковский, С.С. Воронич // Сахар. — 2016. — № 4. — С. 52—53.
3. Экоаналитические основы определения нитратов и нитритов в объектах растительного происхождения / Н.Н. Роева [и др.] // Тезисы докладов X Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-2016». — Углич, 2016. — С. 146.
4. Аналитические возможности методов определения ксенобиотиков растительного происхождения в сахаристых продуктах / Н.Н. Роева, М.Б. Мойсеяк, С.А. Янковский, Д.А. Зайцев // Сахар. — 2016. — № 3. — С. 47—50.
5. Определение контаминан-тов растительного происхождения в продовольственном сырье и продуктах питания / Н.Н. Роева [и др.] // Сб. статей по материалам научно-практической конференции, посвящённой 86-летию со дня рождения академика РАН Ю.А. Израэля. — М., 2016. — С. 188—193.
где m - масса навески изделия, г; m1 — масса глюкозы, полученная по градуировочному графику, мг; V - вместимость мерной колбы, см3; К — поправочный коэффициент, учитывающий частичное окисление сахарозы (определяется по табл. 2); ¥1 - объём исследуемого раствора, взятый для реакции с феррицианидом, см3; 1000 — коэффициент пересчёта миллиграммов глюкозы в граммы.
В табл. 3 представлены результаты определения массовой доли редуцирующих веществ в исследуемых сахаристых продуктах.
Таким образом, проведённый анализ свидетельствует о том, что
Аннотация. Для идентификации моносахаридов в сахаристых продуктах применён метод газовой хроматографии. Установлены оптимальные условия хроматографирования. Количественную оценку содержания моносахаридов в сахаристых продуктах проводили фотоколориметрическим методом, основанным на колориметрировании избытка щелочного раствора гексоцианоферрата (III) калия после реакции с редуцирующими сахарами. Выбор применения вышеуказанных методов продиктован их преимуществами перед другими аналитическими методами, используемыми для анализа сахаристых продуктов в плане чувствительности, точности анализа и воспроизводимости получаемых результатов.
Ключевые слова: моносахариды, сахаристые продукты, газовая хроматография, фотоколориметрический метод.
Summary. To identify the monosaccharides in the sugar products applied the method of gas chromatography. Optimal conditions chromatography. Quantification of monosaccharides sugar products carried photocolorimetry method based on colorimetry excess alkali solution geksotsianoferrata (III) after the reaction of potassium with reducing sugars. Select application dictated by the above methods of their advantages over other analytical methods used for the analysis of sugary foods in terms of sensitivity, accuracy and reproducibility of analysis results.
Keywords: monosaccharides, sugar products, gas chromatography, photocolorimetric method
№ 11 • 2016 САХАР 39
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЕГЕТАЦИЕЙ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ: эффективные ХСЗР, [Щ ЩЕЛКОВО
W агрохимикаты, высококачественные семена, полный цикл агросопровождения АГРОХИМ
controlled vegetation system WWW.betaren.l"U
