CC BY
4
2023 Т. 53 № 3 / Техника и технология пищевых производств / Food Processing: Techniques and Technology
ISSN 2074-9414 (Print) ISSN 2313-1748 (Online)
https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-3-2452 https://elibrary.ru/KNRXKQ
Оригинальная статья https://fptt.ru
Исследование потенциально мешающих веществ при потенциометрическом определении антиоксидантной активности в пищевых системах
'Щ) А. В. Тарасов , Н. В. Заворохина* , О. В. Чугунова
Уральский государственный экономический университетЕкатеринбург, Россия
Поступила в редакцию: 09.02.2023 *Н. В. Заворохина: ip@usue.ru,
Принята после рецензирования: 01.03.2023 https://orcid.org/0000-0001-5458-8565
Принята к публикации: 04.04.2023 А. В. Тарасов: https://orcid.org/0000-0001-7642-6532
Для определения общей антиоксидантной активности в пищевой промышленности и нутрициологии используется большое количество методов. Например, потенциометрический метод с применением медиаторной системы гексацианофер-ратов калия (К3[Ре(С^6]/К4^е(С^6]). Его преимуществами являются простая процедура анализа, низкая стоимость реактивов и оборудования. Однако интерференционные исследования данного метода до сих пор не были представлены. Цель работы заключалась в изучении реакционной способности 30 потенциально мешающих веществ, которые встречаются в напитках, по отношению к медиаторной системе гексационоферратов калия в условиях, модулирующих потенциометрическое определение антиоксидантной активности.
Объектами исследования являлись углеводы (глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза и мальтоза), красители (Е102, Е110, Е124, Е129, Е132 и Е133), консерванты (Е210, Е221, Е222, Е223, Е236 и Е260), подсластители (Е420, Е421, Е950, Е952 и Е954), регуляторы кислотности и антиокислители (Е296, Е330, Е331ш, Е334, Е337, Е338, Е363 и Е386). Определение потенциала (Е) и активности ионов водорода (рН) осуществляли потенциометрическим методом в растворе медиаторной системы в отсутствии и присутствии анализируемых веществ. Цистеин, аскорбиновая и галловая кислоты были проанализированы в качестве контроля.
Глюкоза, сахароза и мальтоза не мешают анализу напитков, тогда как фруктоза и лактоза проявляют незначительную положительную интерференцию с неустановленным механизмом. Яблочная (Е296), лимонная (Е330), винная (Е334) и фосфорная (Е338) кислоты продемонстрировали способность увеличивать потенциал медиаторной системы за счет снижения рН. Однако эти интерференционные эффекты наблюдаются только при высоких концентрациях исследованных соединений в электрохимической ячейке и нивелируются в результате шестикратного и более разбавления пробы. Индигокармин (Е132), сульфит натрия (Е221), гидросульфит натрия (Е222) и метабисульфит натрия (Е223) окисляются феррицианидом калия и проявляют положительную интерференцию. Полученные результаты позволяют утверждать, что феррицианид калия способен окислять соединения, отличные от природных антиоксидантов. Промышленное использование индигокармина ограничено из-за его плохой светостойкости, в то время как сульфиты активно применяются в виноделии. Интерференция сульфитов вызывает озабоченность в анализе белых вин; она характерна для других методов определения антиоксидантной активности. Полученные данные могут быть использованы для корректировки результатов потенциометрического определения антиоксидантной активности в соответствии с известной концентрацией мешающего вещества.
Ключевые слова. Пищевые добавки, антиоксидантная активность, антиоксиданты, потенциометрия, интерференция, мешающее вещество, гексацианоферраты калия
Для цитирования: Тарасов А. В., Заворохина Н. В., Чугунова О. В. Исследование потенциально мешающих веществ при потенциометрическом определении антиоксидантной активности в пищевых системах // Техника и технология пищевых производств. 2023. Т. 53. № 3. С. 504-512. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-3-2452
© А. В. Тарасов, Н. В. Заворохина, О. В. Чугунова, 2023
Аннотация.
https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-3-2452 https://elibrary.ru/KNRXKQ
Original article Available online at https://fptt.ru/en
®
Potential Interfering Substances and Potentiometric Antioxidant Activity Tests in Food Systems
Aleksey V. Tarasov , Natalia V. Zavorokhina* , Olga V. Chugunova
Ural State University of Economics**®*, Yekaterinburg, Russia
Received: 09.02.2023 Revised: 01.03.2023 Accepted: 04.04.2023
*Natalia V. Zavorokhina: ip@usue.ru, https://orcid.org/0000-0001-5458-8565 Aleksey V. Tarasov: https://orcid.org/0000-0001-7642-6532
© A.V. Tarasov, N.V. Zavorokhina, O.V. Chugunova, 2023
Abstract.
The food industry knows a lot of methods to determine the total antioxidant activity. The potentiometric method includes the mediator system of potassium hexacyanoferrates (K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]) and has proved to be quite effective in assessing the antioxidant activity of food products. This method is simple and cheap but its interference issues still remain understudied. This research covered 30 potential interfering substances in beverages and their reactivity toward the mediator system of potassium hexacyanoferrates.
The experiment featured carbohydrates (glucose, fructose, sucrose, lactose, maltose), dyes (E102, E110, E124, E129, E132, E133), preservatives (E210, E221, E222, E223, E236, E260), sweeteners (E420, E421, E950, E952, E954), and acidity regulators (E296, E330, E331iii, E334, E337, E338, E363, E386). The potential and pH were determined by the potentiometric method in a mediator system solution in the absence and presence of the abovementioned substances. Cysteine and ascorbic and gallic acids served as controls.
Glucose, sucrose, and maltose did not interfere with the analysis, while fructose and lactose showed an insignificant positive interference of unspecified mechanism. Malic (E296), citric (E330), tartaric (E334), and phosphoric (E338) acids increased the potential of the mediator system by lowering the pH. However, these interference effects were observed only at high concentrations in an electrochemical cell and were leveled after a sixfold dilution. Indigo carmine (E132), sodium sulfite (E221), sodium hydrosulfite (E222), and sodium metabisulfite (E223) were oxidized by potassium ferricyanide and showed significant positive interference. Potassium ferricyanide was capable of oxidizing compounds other than natural antioxidants.
The industrial use of indigo carmine is limited due to its poor light stability, while sulfites are popular components in winemaking. Sulfite interference is of particular concern in the analysis of white wines and is typical of other antioxidant activity methods. The obtained data can correct the results of the potentiometric antioxidant activity tests if the concentration of the interfering substance is known.
Keywords. Food additives, antioxidant activity, antioxidants, potentiometry, interference, interferant, potassium hexacyanoferrates
For citation: Tarasov AV, Zavorokhina NV, Chugunova OV. Potential Interfering Substances and Potentiometric Antioxidant Activity Tests in Food Systems. Food Processing: Techniques and Technology. 2023;53(3):504-512. (In Russ.). https://doi.org/ 10.21603/2074-9414-2023-3-2452
Введение
Одним из приоритетов развития современного социально ориентированного государства является реализация плана достижения достаточного производства пищевых продуктов и обеспечения широких слоев населения продуктами здорового питания, необходимыми для активного и здорового образа жизни. Согласно Распоряжению Правительства РФ от 31.12.2020 № 3684-р «Об утверждении Программы фундаментальных научных исследований в РФ на долгосрочный период» в перечень приоритетных
направлений фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021-2030 гг. внесена «разработка инновационных технологий новых специализированных и функциональных пищевых продуктов, пищевых ингредиентов». Важнейшей задачей пищевой промышленности является не только обеспечение достаточным количеством экологически чистой и качественной сельскохозяйственной продукцией, но и анализ влияния производимого сельскохозяйственного сырья на здоровьесбережение населения и профилактику алиментарных заболеваний.
Современный образ жизни человека, связанный с употреблением переработанных пищевых продуктов, воздействием вредных химических веществ и несбалансированной физической активностью, играет важную роль в развитии окислительного стресса и связанных с ним хронических неинфекционных заболеваний [1, 2]. В качестве одной из мер противодействия окислительному стрессу и профилактики заболеваний была предложена антиоксидантная терапия, в которой ключевую роль занимает естественное и дополненное (обогащенное антиоксидан-тами) питание [3, 4]. Это создает потребность в точном количественном измерении антиоксидантов в нутрициологии и пищевой промышленности. Подход к определению общего содержания антиокси-дантов характеризуется меньшей трудоемкостью и успешно используется в квалиметрической характеристике растительных и пищевых образцов, которые представляют собой сложные многокомпонентные матрицы. В настоящее время разработано большое количество методов определения общей антиоксидантной активности, в том числе электрохимических, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки [5-7].
Потенциометрический метод с использованием медиаторной системы гексационоферратов калия (K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]) был предложен для определения антиоксидантной активности растворов в 2002 г. К преимуществам этого метода следует отнести простую процедуру анализа, низкую стоимость реактивов и оборудования. Потенциометрический метод определения антиоксидантной активности не требует использования стандарта и построения калибровочного графика, а окрашенные образцы могут быть проанализированы без предварительного многократного разбавления. В результате этого по-тенциометрический метод получил широкое распространение в анализе связанных с пищей образцов, таких как растительное лекарственно-техническое и плодово-ягодное сырье, напитки и биологически активные добавки [8-19]. Потенциометрический метод использовался в оценке качества функциональных напитков с улучшенными антиоксидантными, геро-протекторными и криозащитными свойствами, разработанных на кафедрах технологии питания и пищевой инженерии Уральского государственного экономического университета [20-22]. Валидационные исследования потенциометрического метода определения антиоксидантной активности были сосредоточены на анализе эталонных антиоксидантных соединений, выявлении корреляции с другими аналитическими методами и оценке основных метрологических характеристик, в то время как подробное изучение интерференции не проводилось [8-12, 17, 18].
В предыдущей нашей работе сообщалось, что этиловый спирт вызывает концентрационно-зависимое
изменение потенциала индикаторного электрода в электрохимической ячейке и влияет на определяемую величину антиоксидантной активности [17]. Была предложена методика корректировки результатов оценки антиоксидантной активности алкогольных напитков в соответствии с концентрацией этанола, заявленной производителем. В этой работе мы расширили перечень исследованных потенциально мешающих веществ в напитках, включив в него 5 углеводов и 25 пищевых добавок.
Цель работы заключалась в изучении реакционной способности 30 потенциально мешающих веществ, которые встречаются в напитках, по отношению к медиаторной системе K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6] в условиях, модулирующих потенциометрическое определение антиоксидантной активности.
Объекты и методы исследования
Химические реактивы. Все химические реактивы использовались без дополнительной очистки, т. е. в том виде, в котором они были получены от поставщика или производителя. При расчете концентрации учитывалось содержание основного вещества в коммерческом продукте. Гексацианоферрат (III) калия х.ч., гексацианоферрат (II) калия 3-водный х.ч., хлорид калия х.ч., хлорид натрия х.ч., гидрофосфат натрия 12-водный х.ч., дигидрофосфат калия х.ч., сульфит натрия ч.д.а., пиросульфит натрия ч., ин-дигокармин ч.д.а., бензойная кислота ч.д.а., лимонная кислота 1-водная х.ч., винная кислота ч.д.а., цитрат натрия трехзамещенный 5,5-водный ч.д.а., тарт-рат калия-натрия 4-водный ч.д.а. и этилендиамин-^^^^тетрауксусной кислоты динатриевая соль х.ч. были получены от АО «Химреактивснаб» (Россия). D-(+)-мальтоза 1-водная, D-(+)-лактоза 1-водная, уксусная кислота ледяная х.ч., муравьиная кислота 85 % ч., ортофосфорная кислота 85 % ч.д.а., гидросульфит натрия тех. и сахарин были приобретены у ООО «АО Реахим» (Россия). D-(+)-глюкоза 1-вод-ная, D-(-)-фруктоза и сахароза были поставлены АО «Вектон» (Россия). Тартразин 85 %, желтый «солнечный закат» FCF 90 %, понсо 4R 75 %, красный очаровательный AC 80 %, бриллиантовый голубой FCF стандарт и L-аскорбиновая кислота 99 % были получены от компании Sigma-Aldrich (США). Подсластители сорбит, маннит и ацесульфам калия были приобретены у ООО «Виннер» (Россия). Янтарная кислота х.ч., цикламат натрия стандарт, галловая кислота 1-водная ASC и L-цистеин гидрохлорид 99 % были поставлены ООО «Компонент-Реактив» (Россия), Foodchem International Corporation (Китай), ICN Biomedicals Inc. (Германия) и Panreac Quimica S.A.U. (Испания) соответственно. Стандарт-титры для приготовления эталонных растворов соляной кислоты, серной кислоты и рН 2-го разряда по ГОСТ 8.135-2004 были приобретены у ООО «Урал-химинвест» (Россия).
Оборудование. Два потенциометрических анализатора ТА-Ион (ООО «НПП «Томьаналит», Россия) использовали для одновременного измерения электродного потенциала (E) и водородного показателя (pH) в исследуемых растворах. Высокотемпературный обжиг и электрохимическую поляризацию платинового screen-printed электрода выполняли с помощью муфельной электропечи ПМ-1.0-7 (ООО «Теплоприбор», Россия) и вольтамперомет-рического анализатора ИВА-5 (ООО НПВП «ИВА», Россия) соответственно. Деионизованную воду получали на обратноосматической установке Аква-лаб УВОИ-МФ-1812 (АО «НПК «Медиана-Фильтр», Россия).
Измерение потенциала. С целью более точного контроля потенциала в условиях потенциометри-ческого определения антиоксидантной активности использовали двухэлектродную электрохимическую ячейку с разделенными пространствами (рис. 1), в которой платиновый screen-printed электрод (ООО НПВП «ИВА», Россия) и хлорсеребряный электрод ЭВЛ-1М3.1 (ОАО «Гомельский завод измерительных приборов», Беларусь) служили индикаторным электродом и электродом сравнения соответственно. Платиновый screen-printed электрод был предварительно регенерирован высокотемпературным обжигом (750 °С х 1 ч), а затем подвергнут электрохимической поляризации в растворе серной кислоты (0,1 моль/дм3) в интервале потенциалов от -0,2 до +1,5 В при скорости развертки 0,1 В/с до получения воспроизводимой циклической вольтамперо-граммы [23, 24]. Электрод ЭВЛ-1М3.1 был подготовлен согласно инструкции по эксплуатации с использованием раствора хлорида калия (3,5 моль/дм3)
ЭС
I
Рисунок 1. Схематическое изображение процедуры измерения потенциала в электрохимической ячейке с разделенными электродными пространствами: ИЭ - индикаторный электрод; ЭС - электрод сравнения; ПА - потенциометрический анализатор; ПК - персональный компьютер
Figure 1. Measuring the potential in an electrochemical cell with separated electrode spaces: ИЭ - indicator electrode; ЭС - reference electrode; ПА - potentiometric analyzer; ПК - personal computer
в качестве внутреннего электролита. Потенциал электрода ЭВЛ-1М3.1 предварительно поверяли относительно контрольного хлорсеребряного электрода 6.0728.040 (Metrohm AG, Швейцария) с аналогичной системой сравнения с допустимым отклонением ± 2 мВ. Индикаторный платиновый screen-printed электрод контактировал с исследуемыми растворами, тогда как хлорсеребряный электрод ЭВЛ-1М3.1 - с раствором хлорида калия (3,5 моль/дм3). Исходным раствором служил натрий-фосфатный буфер pH 7,4, содержащий 10-2 моль/дм3 K3[Fe(CN)6] и 10-4 моль/дм3 K4[Fe(CN)6]. Выбор такого состава медиаторной системы обусловлен тем, что он используется в анализе проб пищевых продуктов [1018, 21].
Измерение pH. В измерениях использовали лабораторный комбинированный pH-электрод ЭСК-10603 (ООО «Измерительная техника, Россия), который был подготовлен согласно инструкции по эксплуатации с использованием раствора хлорида калия (3,0 моль/дм3) в качестве внутреннего электролита. Электрод ЭСК-10603 был предварительно откалиброван относительно буферных растворов с эталонными значениями pH 1,65, 4,01 и 9,18. Линейная калибровочная кривая имела уравнение E = 430,189 - 57,947 х pH с коэффициентом аппроксимации Я2 = 0,9999.
Результаты и их обсуждение
Анализ антиоксидантов. L-цистеин, L-аскорби-новая и галловая кислоты, которые окисляются фер-рицианидом калия в стехиометрии 1, 2 и 4 соответственно, были проанализированы для контроля [17]. Полученные зависимости снижения потенциала индикаторного электрода от концентрации эталонных антиоксидантных соединений в электрохимической ячейке (СЭХЯ) имели линейный вид и описывались уравнениями (рис. 2):
ДЕ = -84,578 х СЭХЯ - 30,133 (Я2 = 0,9955)
для L-цистеина, ДЕ = -162,33 х СЭХЯ - 45,512 (Я2 = 0,9961) для L-аскорбиновой кислоты, ДЕ = -305 х СЭХЯ - 64,5 (Я2 = 0,9997) для галловой кислоты.
Анализ потенциально мешающих веществ в напитках. На первом этапе работы исследуемые вещества были протестированы на уровне их максимально допустимого содержания в напитках с целью установления наличия интерференционных эффектов. Максимально допустимые уровни веществ в напитках определили исходя из литературных данных. Согласно отчету [25] популярные газированные напитки и соки содержат следующие количества углеводов (г/дм3): 1,02-87,36 сахарозы, 7,28-72,31 фруктозы, 6,24-63,30 глюкозы, 1,03-2,09 мальтозы, лактоза и
0,2
Сэхя, г/дм3 0,4 0,6 0,8
. l.
1,2
m
0
-20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -200
y = -84,578л: - 30,133
- 45,512
'y = -305л - 64,5 -2 = 0,9997
• Галловая кислота I L-аскорбиновая кислота L-цистеин
Рисунок 2. Изменение потенциала индикаторного электрода (ДБ) в натрий-фосфатном буфере pH 7,4, содержаацвм 0,01моль/дм3 K3[Fo(CN)6] и 0,0001 моль/дм3 K4[Fe(CN)6], в зависимости от концентрации добавленных антиоксидантов (СЭХЯ)
Figure 2. Indicator electrode potential^E) in sodium phosphate
buffer pH 7.4 (0.01 mol/dm3 K3[Fe(CN)6] and 0.0001 mol/dm3 KJFe(CN)J) at different concentrations (СЭХЯ) of antioxidants
галактоза отсутствуют. Коровье молоко содержит около 50 г/дм3 лактозы [26]. Согласно ГОСТ 327152014 общее содержание сахаров в десертных и ликерных винах не нормируется, но на практике может колебаться в интервалах 15-200 г/дм3. Таким образом, для анализа были выбраны следующие максимально допустимые концентрации углеводов в напитках (г/дм3): 5 для мальтозы, 50 для лактозы и 100 для глюкозы, фруктозы и сахарозы. Максимально допустимые уровни пищевых добавок в напитках были определены согласно СанПиН 2.3.2 1293-03 и ТР ТС 029/2012.
Медиаторная система К3ре(С^6]/К4ре(С№)6] стабильная в слабокислой, нейтральной и слабощелочной средах, а потенциал инертного индикаторного электрода зависит не только от концентрации по-тенциалопределяющих ионов (ре(С№)6]3-/4-), но и от рН и ионной силы раствора [23, 27-29]. С целью более корректной интерпретации результатов одновременно с измерением потенциала контролировали изменение рН. В отсутствии анализируемых веществ значение потенциала платинового электрода в натрий-фосфатном буфере рН 7,4, содержащем 10-2 моль/дм3 К3ре(С№)6] и 10-4 моль/дм3 К4[Ре(С№)6], составило 342 ± 2 мВ (п = 7). Значения потенциалов и рН, зарегистрированные в присутствии максимально допустимого содержания анализируемых веществ в напитках, указаны в таблице 1.
Уменьшение потенциала индикаторного электрода без значительного изменения рН было зарегистрировано в присутствии лактозы (-4 мВ), фруктозы (-7 мВ), метабисульфита натрия (-62 мВ), гидросульфита натрия (-62 мВ), индигокармина (-65 мВ) и сульфита натрия (-73 мВ). Механизм интерференции лактозы и фруктозы остается неясным и может быть обусловлен изменением ионной силы раствора и/или структуры двойного электрического слоя в приэлектродном пространстве. При комнатной температуре в водной среде метабисульфиты (82052-) гидролилизуются с образованием гидросульфитов (Ж03), которые затем гидролизуются до сульфитов (8032-) [30]. Стандартный окислительно-восстановительный потенциал сульфит-ионов, в зависимости от продуктов реакции, составляет -0,58-1,12 В. Поэтому сульфиты легко окисляются феррициани-дом калия, стандартный окислительно-восстановительный потенциал которого равен +0,364 В [31]. Аналогичные интерференционные эффекты следует ожидать от метабисульфита калия (Е224), гидросульфитов калия (Е228) и кальция (Е227), а также от сульфитов калия (Е225) и кальция (Е226). Стандартный окислительно-восстановительный потенциал индигокармина равен -0,125 В, поэтому он окисляется феррицианидом калия в настоящих экспериментальных условиях [32]. Увеличение потенциала индикаторного электрода за счет снижения рН было зарегистрировано в присутствии яблочной (+11 мВ), лимонной (+25 мВ), винной (+27 мВ) и фосфорной (+32 мВ) кислот.
На втором этапе работы вещества с обнаруженными интерференционными эффектами были протестированы в более низких концентрациях (табл. 2), а полученные результаты были сопоставлены с результатами анализа антиоксидантов (рис. 2). Поскольку интерференционные эффекты лактозы и фруктозы, яблочной, лимонной, винной и фосфорной кислот наблюдаются только при их высоких концентрациях в электрохимической ячейке, то они могут быть нивелированы за счет разбавления анализируемой пробы. Из таблицы 2 следует, что отсутствие мешающего действия фосфорной кислоты обеспечивается в результате двукратного разбавления пробы. Мешающее действие лактозы, лимонной, винной и яблочной кислот устраняется в результате трехкратного разбавления пробы, тогда как для полного преодоления интерференционного эффекта фруктозы требуется пятикратное разбавление. Учитывая возможный синергизм действия кислот в случае их совместного присутствия, рекомендуемое разбавление пробы в электрохимической ячейке составляет не менее шести раз.
Промышленное использование полусинтетического красителя индигокармина ограничено из-за его плохой устойчивости к свету [33]. Поэтому среди проанализированных соединений в анализе
0
напитков опасение вызывают только сульфиты, которые, например, добавляются в процессе виноделия. В отличие от красных вин белые вина содержат меньшие количества природных антиок-сидантов, поэтому интерференция сульфитов в белых винах вызывает озабоченность [17]. Проб-
лема интерференции сульфитов является общей для методов определения антиоксидантной активности. В частности, положительная интерференция сульфитов была зарегистрирована в спектрофото-метрических анализах Фолина-Чокальтеу, FRAP и ABTS [34].
Таблица 1. Результаты измерения потенциала (Е) и активности ионов водорода (pH) в присутствии максимально допустимого содержания анализируемых веществ в напитках
Table 1. Potential (Е) and activity of hydrogen ions (pH) at the maximal permissible content of analytes in beverages
Вещество Сэхя, г/Дм Е, мВ pH
Углеводы:
- Глюкоза, D-(+)- 100a 342 7,3
- Фруктоза, D-(-)- 100a 335 7,2
- Сахароза 100a 342 7,3
- Лактоза, D-(+)- 50b 338 7,3
- Мальтоза, D-(+)- 5a 341 7,4
Красители:
- Тартразин (Е102) 0,2c 342 7,5
- Желтый «солнечный закат» FCF (Е110) 0,2c 341 7,5
- Понсо 4R (Е124) 0,2c 341 7,5
- Красный очаровательный АС (Е129) 0,2c 340 7,5
- Индигокармин (Е132) 0,2c 277 7,2
- Бриллиантовый голубой FCF (Е133) 0,2c 340 7,5
Консерванты:
- Бензойная кислота (Е210) 0,2c 346 7,0
- Сульфит натрия (Е221) 0,3c 269 7,2
- Гидросульфит натрия (Е222) 0,3c 280 6,9
- Пиросульфит/метабисульфит натрия (Е223) 0,3c 280 6,9
- Муравьиная кислота (Е236) 0,1c 340 7,0
- Уксусная кислота (Е260) 2,0d 342 4,3
Регуляторы кислотности и антиокислители:
- Яблочная кислота (Е296) 3,0c 353 3,2
- Лимонная кислота (Е330) 5,0c 367 2,8
- Цитрат натрия трехзамещенный (Е331ш) 4,0c 345 7,4
- Винная кислота (Е334) 4,0c 369 2,7
- Тартрат калия-натрия (Е337) 4,0d 344 7,4
- Фосфорная кислота (Е338) 2,0c 374 2,6
- Янтарная кислота (Е363) 0,1c 342 7,0
- Этилендиаминтетраацетат динатрий (Е386) 0,2c 343 7,2
Сахарозаменители:
- Сорбит(Е420) 0,40d 341 7,4
- Маннит (Е421) 0,40d 341 7,4
Подсластители:
- Ацесульфам калия (Е950) 0,35c 342 7,4
- Цикламат натрия (Е952) 0,40c 341 7,4
- Сахарин (Е954) 0,08c 344 7,2
■ Протестированная концентрация соответствует максимально допустимому содержанию вещества в напитках согласно [25];
b Протестированная концентрация соответствует максимально допустимому содержанию вещества в напитках согласно [26];
c Протестированная концентрация соответствует максимально допустимому содержанию вещества в напитках согласно СанПиН 2.3.2 1293-03 и ТР ТС 029/2012;
d Протестированная концентрация предложена авторами работы, поскольку максимально допустимое содержание вещества в напитках регламентируется согласно технологической документации производителя.
■ The concentration corresponds to the maximal permissible content of the substance in beverages as specified in [25]; b The concentration corresponds to the maximal permissible content of the substance in beverages as specified in [26];
c The concentration corresponds to the maximal permissible content of the substance in beverages as specified in Sanitary Standards and Regulations SanPiN 2.3.2 1293-03 and Technical Regulations of Customs Union TR CU 029/2012;
d The concentration was chosen because in this case the maximal permissible content of the substance in beverages depends on the manufacturer.
Таблица 2. Результаты изучения обнаруженных интерференционных эффектов
Table 2. Interference effects
Вещество Сэхя, :г/дм3 Зависимость AE = f(C3xa) Интерференция
Направленно сть Интенсивность
Лактоза, D-(+)- 25-50 -0,0649 х С - 1,1612, R2 = 0,9999 Положительная Незначительная
Фруктоза, D-(-)- 25-100 -0,0623 х С - 1,2, R2 = 0,999 Положительная Незначительная
Индигокармин 0,02-0,2 -242,92 х С - 19,08, R2 = 0,9593 Положительная Значительная
Сульфит натрия 0,03-0,3 -231,12 х С - 5,9235, R2 = 0,9808 Положительная Значительная
Гидросульфит натрия 0,03-0,3 -199,25 х С - 7,3214, R2 = 0,9845 Положительная Значительная
Метабисульфит натрия 0,03-0,3 -193,47 х С - 5,6316, R2 = 0,985 Положительная Значительная
Лимонная кислота 2-5 7,1034 х С - 11,241, R2 = 0,9927 Отрицательная Умеренная
Винная кислота 1,5-4 8,4136 х С - 6,3356, R2 = 0,9983 Отрицательная Умеренная
Яблочная кислота 1,5-3 6,38 х С - 8,03, R2 = 0,9983 Отрицательная Умеренная
Фосфорная кислота 1,5-2 33,6 х С - 34,867, R2 = 0,9988 Отрицательная Значительная
Выводы
Провели тщательное изучение реакционной способности 30 потенциально мешающих веществ, которые встречаются в напитках, по отношению к ме-диаторной системе гексационоферратов калия в условиях, модулирующих потенциометрическое определение антиоксидантной активности. Полученные результаты позволяют утверждать, что в напитках феррицианид калия способен окислять соединения, отличные от природных антиоксидантов. Значительная положительная интерференция была зарегистрирована для индигокармина (Е132), сульфита натрия (Е221), гидросульфита натрия (Е222) и метабисуль-фита натрия (Е223). Она будет наблюдаться в случае других сульфитных соединений (Е224-Е228). Кроме того, в нашей предыдущей работе [17] сообщалось о положительной интерференции этилового спирта. Интерференционные эффекты сульфитов и этилового спирта вызывают озабоченность в анализе белых вин и крепких алкогольных напитков соответственно.
Критерии авторства
Все авторы в равной степени принимали участие в написании рукописи и несут ответственность за достоверность информации и уникальность разработок.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution
All authors equally participated in the writing of the manuscript and are equally responsible for its accuracy and authenticity
Conflict of interest
The authors declare that there is no conflict of interest regarding the publication of this article.
References/Список литературы
1. Sharifi-Rad M, Anil Kumar NV, Zucca P, Varoni EM, Dini L, Panzarini E, et al. Lifestyle, oxidative stress, and antioxidants: Back and forth in the pathophysiology of chronic diseases. Frontiers in Physiology. 2020;11. https://doi.org/10.3389/ fphys.2020.00694
2. Seyedsadjadi N, Grant R. The potential benefit of monitoring oxidative stress and inflammation in the prevention of non-communicable diseases (NCDs). Antioxidants. 2021;10(1). https://doi.org/10.3390/antiox10010015
3. Forman HJ, Zhang H. Targeting oxidative stress in disease: promise and limitations of antioxidant therapy. Nature Reviews Drug Discovery. 2021;20:689-709. https://doi.org/10.1038/s41573-021-00233-1
4. Al-Gubory KH, Laher I. Nutritional antioxidant therapies: Treatments and perspectives. Cham: Springer; 2017. 553 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-67625-8
5. Apak R, Ozyurek M, Guflu K, Qapanoglu Е. Antioxidant activity/capacity measurement. 1. Classification, physicochemical principles, mechanisms, and electron transfer ^T)-based assays. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2016;64(5):997-1027. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b04739
6. Apak R, Ozyurek M, Guflu K, Qapanoglu Е. Antioxidant activity/capacity measurement. 2. Hydrogen atom transfer (HAT)-based, mixed-mode (electron transfer ^TyHAT), and lipid peroxidation assays. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2016;64(5):1028-1045. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b04743
7. Haque MdA, Morozova K, Ferrentino G, Scampicchio M. Electrochemical methods to evaluate the antioxidant activity and capacity of foods: A review. Electroanalysis. 2021;33(6):1419-1435. https://doi.org/10.1002/elan.202060600
8. Brainina KhZ, Ivanova AV, Sharafutdinova Е^ Lozovskaya EL, Shkarina Е1. Potentiometry as a method of antioxidant activity investigation. Talanta. 2007;71(1):13-18. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2006.03.018
9. Sharafutdinova Е^ Inzhevatova OV, Tobolkina NV, Ivanova AV, Brainina KhZ. Potentiometric determination of the antioxidant activity: Evaluation of the main metrological characteristics. Industrial Laboratopy. Materials Diagnostics. 2008;74(6):9-14. (In Russ.) [Потенциометрический метод определения антиоксидантной активности: оценка основных метрологических характеристик / Е. Н. Шарафутдинова [и др.] // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74. № 6. C. 9-14.]. https://elibrary.ru/JUCWJH
10. Ivanova AV, Gerasimova EL, Brainina KhZ. Potentiometric study of antioxidant activity: Development and prospects. Critical Reviews in Analytical Chemistry. 2015;45(4):311-322. https://doi.org/10.1080/10408347.2014.910443
11. Ivanova AV, Gerasimova EL, Gazizullina ER, Popova KG, Matern AI. Study of the antioxidant activity and total polyphenol concentration of medicinal plants. Journal of Analytical Chemistry. 2017;72(4):415-420. https://doi.org/10.1134/ S1061934817040049
12. Ivanova AV, Gerasimova EL, Gazizullina ER. An integrated approach to the investigation of antioxidant properties by potentiometry. Analytica Chimica Acta. 2020;1111:83-91 https://doi.org/10.1016/j.aca.2020.03.041
13. Brainina Kh, Stozhko N, Bukharinova M, Khamzina Е, Vidrevich M. Potentiometric method of plant microsuspensions antioxidant activity determination. Food Chemistry. 2019;278:653-658. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.11.098
14. Tarasov AV, Bukharinova MA, Khamzina ЕР Aqueous extracts antioxidant activity determination of some plants from the Ural region. Food Industry. 2018;3(2):31-38. (In Russ.). https://doi.org/10.29141/2500-1922-2018-3-2-5
15. Chugunova OV, Zavorokhina NV, Vyatkin AV. The research of antioxidant activity and its changes during storage of fruit and berry raw materials of the Sverdlovsk region. Agrarian Bulletin of the Urals. 2019;190(11):59-65. (In Russ.). https://doi.org/10.32417/article_5dcd861e8e0053.57240026
16. Chugunova OV, Arisov AV, Tiunov VM, Vyatkin AV. Study of antioxidant indicators of cherry fruit varieties zoned in Sverdlovsk region. Chemistry of Plant Raw Materials. 2022;(3):177-185. (In Russ.). https://doi.org/10.14258/ jcprm.20220310890
17. Tarasov AV, Chugunova OV, Stozhko NYu. Potentiometric sensor system based on modified thick-film electrodes for determining the antioxidant activity of beverages. Food Industry. 2020;5(3):85-96. (In Russ.). https://doi.org/10.29141/2500-1922-2020-5-3-10
18. Tarasov A, Bochkova A, Muzyukin I, Chugunova O, Stozhko N. The effect of pre-treatment of Arabica coffee beans with cold atmospheric plasma, microwave radiation, slow and fast freezing on antioxidant activity of aqueous coffee extract. Applied Sciences. 2022;12(12). https://doi.org/10.3390/app12125780
19. Chugunova OV, Arisov AV, Tiunov VM, Vyatkin AV. Terroir influence on the antioxidant activity of grape wines. Food Industry. 2022;7(3):83-94. (In Russ.). https://doi.org/10.29141/2500-1922-2022-7-3-9
20. Pastushkova EV, Tikhonov SL, Chugunova OV, Pischikov GB. Tea with herbal additions: Their antioxidant activity and its dependence on high pressure pre-treatment before extraction. Carpathian Journal of Food Science and Technology. 2019;11(3):28-38. https://doi.org/10.34302/crpjfst/2019.11.3.3
21. Zavorokhina NV, Bogomazova YuI, Tarasov AV. Application of the Harrington's desirability function for modeling the composition of beverage of geroprotective direction. Food Industry. 2018;(8):70-74. (In Russ.). [Заворохина Н. В., Богомазова Ю. И., Тарасов А. В. Применение обобщенной функции желательности Харрингтона для моделирования состава напитков геропротекторной направленности // Пищевая промышленность. 2018. № 8. С. 70-74.]. https://elibrary.ru/ XVAKBN
22. Zavorokhina NV, Mysakov DS, Bochkova AG. Development of adaptogenic beverages from Arctic raw materials for the Far North residents. Food Industry. 2022;7(3):41-49. https://doi.org/10.29141/2500-1922-2022-7-3-5
23. Brainina KhZ, Tarasov AV, Kazakov YaE, Vidrevich MB. Platinum electrode regeneration and quality control method for chronopotentiometric and chronoamperometric determination of antioxidant activity of biological fluids. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2018;808:14-20. https://doi.org/10.1016/jjelechem.2017.11.065
24. Zoski CG. Handbook of electrochemistry. Elsevier Science; 2007. 935 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-51958-0.X5000-9
25. Walker RW, Dumke KA, Goran MI. Fructose content in popular beverages made with and without high-fructose corn syrup. Nutrition. 2014;30(7-8):928-935. https://doi.Org/10.1016/j.nut.2014.04.003
26. Katoch GK, Nain N, Kaur S, Rasane P. Lactose intolerance and its dietary management: An update. Journal of the American Nutrition Association. 2022;41(4):424-434. https://doi.org/10.1080/07315724.2021.1891587
27. Luo J, Sam A, Hu B, DeBruler C, Wie X, Wang W, et al. Unraveling pH dependent cycling stability of ferricyanide/ ferrocyanide in redox flow batteries. Nano Energy. 2017;42:215-221. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.10.057
28. Brainina KhZ, Tarasov AV, Khodos MYa. Determination of the oxidant activity of chlorinated water by chronoamperometry. Journal of Analytical Chemistry. 2017;72(8):911-916. https://doi.org/10.1134/S1061934817080056
29. O'Reilly JE. Oxidation-reduction potential of the ferro-ferricyanide system in buffer solutions. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1973;292(3):509-515. https://doi.org/10.1016/0005-2728(73)90001-7
30. Lidin RA, Molochko VA, Andreeva LL. Chemical properties of inorganic substances. Moscow: Khimiya; 2000. 480 p. (In Russ.). [Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ. М.: Химия, 2000. 480 с.].
31. Lur'e YuYu. Handbook of analytical chemistry. Moscow: Khimiya; 1989. 448 p. (In Russ.). [Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1989. 448 с.].
32. Tyree B, Webster DA. Electron-accepting properties of cytochrome o purified from Vitreoscilla. Journal of Biological Chemistry. 1978;253(21):7635-7637. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(17)34417-4
33. de Keijzer M, van Bommel MR, Hofmann-de Keijzer R, Knaller R, Oberhumer E. Indigo carmine: Understanding a problematic blue dye. Studies in Conservation. 2012;57(Sup1):S87-S95. https://doi.org/10.1179/2047058412Y.0000000058
34. Nardini M, Garaguso I. Effect of sulfites on antioxidant activity, total polyphenols, and flavonoid measurements in white wine. Foods. 2018;7(3). https://doi.org/10.3390/foods7030035
