CC BY
14
2021 Т. 51 № 3 / Техника и технология пищевых производств / Food Processing: Techniques and Technology
ISSN2074-9414 (Print) ISSN 2313-1748 (Online)
https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-3-639-652 УДК 543:504.06:663.8
Оригинальная статья http://fptt.ru
Исследование влияния контаминации воды на сохранность витаминов в соковой продукции
В. П. Юстратов , И. В. Тимощук* , А. К. Горелкина , Н. В. Гора , Н. С. Голубева , Б. В. Остапова
Кемеровский государственный университет7**", Кемерово, Россия
Поступила в редакцию: 31.05.2021
Принята после рецензирования: 22.06.2021 Принята в печать: 15.07.2021
e-mail: ecolog1528@yandex.ru
© В. П. Юстратов, И. В. Тимощук, А. К. Горелкина, Н. В. Гора, Н. С. Голубева, Е. В. Остапова, 2021
Аннотация.
Введение. При производстве сывороточных напитков, нектаров, морсов и восстановленных соков используется вода системы хозяйственно-питьевого водоснабжения. Она может содержать различные контаминанты, способные вступать во взаимодействие с витаминами применяемого сырья в процессе производства напитков. Цель работы - изучить влияние трихлорметана, гидроксибензола, хлорфенола, трилена и хлористого этилена на сохранность витаминов в соковой продукции.
Объекты и методы исследования. Водные плодовые и ягодные концентраты, используемые в производстве нектаров, приготовленные на воде без контаминантов и при наличии трихлорметана, трилена, хлористого этилена, гидроксибензола и хлорфенола. Определение содержания биологически активных веществ (витаминов) водных плодовых и ягодных концентратов проводили с применением капиллярного зонального электрофореза. Интенсивность окраски водных концентратов из плодов и ягод контролировали методом молекулярно-абсорбционной спектроскопии в видимой области спектра. Содержание контаминантов устанавливали методом газовой хроматографии.
Результаты и их обсуждение. Исследована сохранность витаминов в нектарах при контаминации воды (трихлорметаном, триленом, хлористым этиленом, гидроксибензолом и хлорфенолом), используемой в качестве сырья. Показано, что трихлорметан не вступает в химическое взаимодействие с биологически активными веществами напитков. Установлено значительное снижение концентрации аскорбиновой кислоты, каротина, тиамина, рибофлавина, холина и пиридоксина в нектарах. Это подтверждено уменьшением содержания трилена, хлористого этилена, гидроксибензола и хлорфенола. В зависимости от присутствующего органического вещества контаминация воды приводит к снижению содержания в готовом продукте каротина на 7-35 %, витамина В1 на 10-100 %, В2 на 11-100 %, В4 на 8-45 %, В6 на 8-100 %. Механизм взаимодействия контаминантов и биологически активных веществ теоретически обоснован. Выводы. Установлено влияние контаминантов органической природы, присутствующих в воде (гидроксибензола, хлорфенола, трилена и хлористого этилена), на сохранность витаминов в соковой продукции. Химическое взаимодействие хлорорганических контаминантов воды и витаминов соковой продукции подтверждено уравнениями химических реакций. Снижение содержания витаминов в процессе производства нектаров без предварительной доочистки воды от токсичных и канцерогенных веществ приведет к снижению качества и безопасности пищевых продуктов.
Ключевые слова. Вода, трихлорметан, гидроксибензол, хлорфенол, трилен, хлористый этилен, нектары
Финансирование. На базе (оборудовании) Центра коллективного пользования научным оборудованием КемГУ в рамках соглашения № 075-12021-694 от 05.08.2021, заключенного между Министерством науки и высшего образования Российской Федерации (Минобрнауки России J"*' и Кемеровским государственным университетом (КемГУ (уникальный идентификатор контракта RF—2296.61321X0032).
Для цитирования: Исследование влияния контаминации воды на сохранность витаминов в соковой продукции / В. П. Юстратов [и др.] // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 3. С. 639-652. https://doi. org/10.21603/2074-9414-2021-3-639-652.
Original article Available online at http://fptt.ru/eng
Effect of Water Contamination on the Preservation of Vitamins in Juices
Vladimir P. Yustratov , Irina V. Timoshchuk* , Alena K. Gorelkina , Natalia V. Gora , Nadezhda S. Golubeva , Elena V. Ostapova
Kemerovo State University1**', Kemerovo, Russia
Received: May 31, 2021 Accepted in revised form: June 22, 2021
Accepted for publication: July 15, 2021
*е-mail: eсoloд1528@yandex.ru
Li^KK © V.P. Yustratov, I.V. Timoshchuk, A.K. Gorelkina, N.V. Gora, N.S. Golubeva, E.V. Ostapova, 2021
Abstract.
Introduction. Whey drinks, fruit nectars, and reconstituted juices are usually based on domestic water. This water may contain various contaminants, which can interact with vitamins in fruit drinks. The research objective was to study the impact of trichloromethane, hydroxybenzene, chlorophenol, trichloroethylene, and ethylene chloride on the state of vitamins in juice products.
Study objects and methods. The study featured aqueous fruit and berry concentrates, used in fruit nectar production. The control sample contained water without contaminants, while the test samples involved trichloromethane, trichloroethylene, ethylene chloride, hydroxybenzene, and chlorophenol. Capillary zone electrophoresis made it possible to determine bioactive substances (vitamins) in aqueous fruit and berry concentrates. Molecular absorption spectroscopy in visible spectrum was used to check the color intensity. Gas chromatography helped to analyze the content of contaminants.
Results and discussion. The experiment tested vitamin preservation in fruit nectars based on water contaminated with trichloromethane, trichloroethylene, ethylene chloride, hydroxybenzene, and chlorophenol. Trichloromethane did not react with bioactive substances. Trichloroethylene, ethylene chloride, hydroxybenzene, and chlorophenol lowered the content of ascorbic acid, carotene, thiamine, riboflavin, choline, and pyridoxine. Depending on the organic matter, water contamination led to a decrease in carotene by 7-35%, vitamin B1 - by 10-100%, B2 - by 11-100%, B4 - by 8-45%, and B6 - by 8-100 in the finished product. The paper introduces a theoretic substantiation of the interaction between the contaminants and the bioactive substances.
Conclusion. Water, contaminated with such organic substances as hydroxybenzene, chlorophenol, trichloroethylene, and ethylene chloride, proved to affect the vitamin preservation in juices, which was illustrated by chemical equations. Therefore, juice production requires preliminary water purification because toxic and cancerogenic substances can decrease the quality and food safety of the finished product.
Keywords. Water, trichloromethane, hydroxybenzene, chlorophenol, trilene, ethylene chloride, nectars
Funding. The research was conducted on the premises of the Research Equipment Sharing Center of Kemerovo State University, agreement No. 075-12021-694 dated August 5, 2021, between the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Minobrnauka)®* and Kemerovo State University (KemSU)^0* (contract identifier RF —2296.61321X0032).
For citation: Yustratov VP, Timoshchuk IV, Gorelkina AK, Gora NV, Golubeva NS , Ostapova EV. Effect of Water Contamination on the Preservation of Vitamins in Juices. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(3):639-652. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-3-639-652.
Введение
Современный период развития человечества характеризуется усилением негативных техногенных факторов. Повсеместно наблюдается антропогенное загрязнение окружающей среды минеральными и органическими загрязнителями различных отраслей промышленности. Контаминация ими питьевой воды и пищевых продуктов может привести к ухудшению здоровья и снижению продолжительности жизни людей. 95 % контаминантов поступают в организм алиментарным путем, т. е. с пищевыми продуктами и питьевой водой [1-4]. Согласно Доктрине продовольственной безопасности РФ, утвержденной 20.01.2020 г., одним из важнейших национальных интересов государства в сфере
продовольственной безопасности является обеспечение населения качественной и безопасной пищевой продукцией. Качество продукции определяется не только соблюдением технологического процесса приготовления и уровнем санитарно-гигиенических условий, но и составом входящих в нее компонентов.
К продуктам массового потребления относят напитки. Рынок безалкогольных напитков в России четко сегментирован. На рисунке 1 представлена доля соковой продукции в общем объеме употребляемых напитков россиянами: 16 % минеральные воды, 31 % газированные напитки, 53 % соки, нектары и сокосодержащие напитки [5]. Наибольшую популярность в данной линейке напитков имеют нектары, широко представленные
Соки, нектары
воды
Рисунок 1. Потребительский спрос на безалкогольные напитки в России
Figure 1. Consumer demand for soft drinks in Russia
в торговой сети. Употребление нектаров способствует утолению жажды, пополнению организма человека необходимыми полезными нутриентами, которые повышают сопротивляемость к инфекциям и стимулируют процессы обмена веществ [6, 7]. В нектарах содержатся пищевые волокна, которые помогают перистальтике кишечника и способствуют выведению токсинов из организма. Проблема сохранения и поддержания здоровья человека алиментарным путем в последнее время приобретает особую значимость и актуальность благодаря современным достижениям нутрициологии, химии и экологии пищи [8-16]. В нектарах присутствуют различные витамины, хоть и в меньших концентрациях, чем в соках.
Согласно нормативно-технической документации нектары - это безалкогольные напитки, в состав которых входит вода, сахар, пюреобразные съедобные части свежих фруктов, натуральный фруктовый или концентрированный сок. Технология изготовления нектаров включает несколько этапов: мойку сырья, удаление косточек и других несъедобных частей плодов и овощей, измельчение, протирание. Полученное пюре либо предварительно сконцентрированный сок нагревают до 100-110 °С в течение 30-40 с и охлаждают до комнатной температуры. Затем добавляют воду и перемешивают. В водный плодово-ягодный концентрат вносят растворы сахарозы и лимонной кислоты, согласно рецептурам, пастеризуют, охлаждают, гомогенизируют, стерилизуют при температуре 110-115 °С и разливают. На пищевых производствах используется водопроводная вода [17]. При хлорировании природных вод, содержащих природные (гумус, фенол) и антропогенные (нефть, нефтепродукты и др.) загрязнения,
образуется до 50 летучих галогенорганических соединений. То есть в процессе водоподготовки на стадии использования дезинфектанта вероятна контаминация воды побочными галогенорганическими продуктами обеззараживания: трихлорметаном, гидроксибензолом, хлорфенолом, триленом и хлористым этиленом. Данные контаминанты относятся к 1 и 2 классу опасности и обладают токсическим и канцерогенным действием при поступлении в живые организмы [18]. По содержанию контаминантов органической природы классическая схема водоподготовки в РФ не всегда обеспечивает санитарно-токсикологические нормативы качества питьевой воды, соответствующие требованиям СанПиН 2.1.3685-21, введенного в действие 01.03.2021 г. Это связано с возможностью образования различных продуктов деструкции органических веществ или новых соединений. Порой более токсичных, чем исходные.
Исходя из химических свойств галоге-норганических продуктов обеззараживания, можно предположить, что исследуемые контаминанты могут взаимодействовать с компонентами соковой продукции, в том числе биологически активными веществами, оказывая негативное влияние на качество нектаров. В связи с этим исследования, направленные на изучение влияния контаминантов органической природы, присутствующих в воде (гидроксибензола, трихлорметана, хлорфенола, трилена и хлористого этилена), на качество пищевых продуктов (сохранность витаминов), являются актуальными и своевременными [19-22]. Целью настоящей работы является изучение влияния трихлорметана, гидроксибензола, хлорфенола, трилена и хлористого этилена на сохранность биологически активных веществ (витаминов) в соковой продукции (витаминов группы Б).
Объекты и методы исследования
Объекты исследования: водные плодовые концентраты (груша, яблоко) и водные ягодные концентраты (арония черноплодная, апельсин, брусника, вишня, клубника, крыжовник, малина, облепиха, черная смородина), приготовленные без контаминантов и при наличии трихлорметана, трилена, хлористого этилена, гидроксибензола и хлорфенола. Содержание контаминантов (10 ПДК) соответствовало максимально возможному их повышению в воде системы хозяйственно-питьевого водоснабжения в различные сезоны года, установленному по результатам многолетних наблюдений [23].
Содержание витаминов в образцах проводили методом капиллярного зонального электрофореза [24-27]. Интенсивность окраски водных концентратов из плодов и ягод контролировали методом молекулярно-абсорбционной спектроскопии в видимой области спектра (380-760 нм), выбирая
0,5
g 0,4
о H G
<u
F g
G
О
0,3
0,2
0,1
10 Сутки
10 Сутки
b
Рисунок 2. Изменение окраски водных концентратов из ягод крыжовника (a) и апельсина (b), содержащих трилен (1), хлористый этилен (2), хлорфенол (3), гидроксибензол (4), трихлорметан (5)
и без органических контаминантов (6)
Figure 2. Color intensity of aqueous concentrates from gooseberries (a) and orange (b) containing trilene (1), ethylene chloride (2), chlorophenol (3), hydroxybenzene (4), trichloromethane (5), and without organic contaminants (6)
а
длину волны в зависимости от цвета образцов. Содержание провитамина А - 0пектрофотометрически после экстракции петролейным эфиром (ГОСТ Р 54058-2010). Содержание гидроксибензола, трихлорметана, хлорфенола, трилена и хлористого этилена - методом газожидкостной хроматографии (ГОСТ Р31951-2012). Исследования проводили в течение 20 суток.
Результаты и их обсуждение
Содержание каротина (мг/100 г) в образцах водных концентратов ягод и плодов, приготовленных на воде без контаминантов, составило: арония черноплодная - 0,1; брусника - 0,05; вишня - 0,077; клубника - 0,03; крыжовник - 0,2; малина - 0,012; облепиха - 1,5; черная смородина - 0,13; апельсин - 0,071; яблоко - 0,027; груша - 0,014. Химическое взаимодействие гидроксибензола, хлорфенола, трилена и хлористого этилена с провитамином А экспериментально подтверждено уменьшением содержания витамина в исследуемых образцах водных ягодных и плодовых концентратов. Изменение интенсивности окраски водных ягодных концентратов на примере образцов с крыжовником (а) и апельсином (Ь) в присутствии контаминантов представлено на рисунке 2.
Исследования по сохранности интенсивности окраски водных ягодных и плодовых концентратов в присутствии трихлорметана показали стабильность окраски. Водные ягодные концентраты вишни, клубники и малины в присутствии хлористого этилена практически не изменили интенсивность
цвета за весь период исследований. Максимальное изменение интенсивности отмечено в присутствии трилена и гидроксибензола. У водного ягодного концентрата черной смородины наибольшее снижение интенсивности цвета отмечено в присутствии трилена, наименьшее - в присутствии хлорфенола и гидроксибензола. Наименьшее снижение интенсивности цвета в присутствии хлорфенола, наибольшее - в присутствии трилена зафиксировано у водных ягодных концентратов аронии черноплодной, крыжовника и облепихи. У водных ягодных (брусника, апельсин) и плодовых концентратов (яблок, груша) наблюдается равномерное снижение окраски в присутствии органических контаминантов хлорфенола, гидроксибензола, трилена и хлористого этилена.
В результате взаимодействия трилена и провитамина А возможно протекание перицикли-ческих реакций с образованием циклического хлорсодержащего соединения (рис. 3 а). В результате химического взаимодействия гидроксибензола и хлорфенола, содержащих спиртовую (фенольную) группу, а также ретинола вероятно образование сложных эфиров (рис. 3Ь, с). В результате присутствия электроотрицательного атома хлора в молекуле хлористого этилена, способствующего перераспределению электронной плотности на атомах, возможно образование водородных связей с водородом спиртовой группы каротиноидов (рис. 3d).
Снижение содержания провитамина А в водных ягодных концентратах (крыжовник, вишня, малина)
Рисунок 3. Взаимодействие провитамина А и контаминантов, содержащихся в водных ягодных и плодовых концентратах
Figure 3. Effect of contaminants on provitamin A in the aqueous concentrates
Таблица 1. Содержание витаминов в соковой продукции Table 1. Vitamins in juice products
Водные плодово-ягодные концентраты Содержание витаминов в водном плодово-ягодном концентрате, мг/100г
В1 В2 В4 В6 С
Арония черноплодная 0,550 ± 0,001 0,022 ± 0,001 38,000 ± 0,005 0,072 ± 0,001 98,00 ± 0,01
Клубника 0,044 ± 0,001 0,063 ± 0,001 - 0,058 ± 0,001 110,00 ± 0,01
Апельсин 0,042 ± 0,001 0,028 ± 0,001 11,000 ± 0,001 0,069 ± 0,001 34,000 ± 0,005
Крыжовник 0,015 ± 0,001 0,030 ± 0,001 - 0,034 ± 0,001 30,000 ± 0,005
Малина 0,026 ± 0,001 0,052 ± 0,001 14,000 ± 0,001 0,076 ± 0,001 25,000 ± 0,005
Брусника 0,012 ± 0,001 0,029 ± 0,001 - - 18,000 ± 0,005
Вишня 0,034 ± 0,001 0,036 ± 0,001 9,000 ± 0,001 0,058 ± 0,001 18,000 ± 0,005
Черная смородина 0,005 ± 0,001 0,005 ± 0,001 13,000 ± 0,001 0,455 ± 0,001 198,00 ± 0,01
Клюква 0,026 ± 0,001 0,024 ± 0,001 - 0,089 ± 0,001 16,000 ± 0,001
Облепиха 0,054 ± 0,001 0,178 ± 0,001 24,000 ± 0,005 0,670 ± 0,001 450,00 ± 0,05
Груша 0,017 ± 0,001 0,028 ± 0,001 7,000 ± 0,001 0,034 ± 0,001 18,000 ± 0,005
Яблоко 0,032 ± 0,001 0,029 ± 0,001 4,000 ± 0,001 0,088 ± 0,001 13,000 ± 0,001
установлено в присутствии трилена на 32-35 %, хлористого этилена, хлорфенола и гидроксибензола на 14-15 %. В водных плодовых концентратах (яблоко и груша) - в присутствии хлористого элилена на 20-22 %, трилена на 16 %, гидроксибензола на 8 %, хлорфенола на 9 %. В ягодном концентрате
облепихи отмечено снижение концентрации провитамина на 32 % в присутствии трилена, на 27 % в присутствии хлористого этилена, на 11 % в присутствии хлорфенола и гидроксилбензола. В водных ягодных концентратах черной смородины, аронии черноплодной и клубники содержание
ч
3 55
Сутки
m
<D
Od55 о Щ
к s
S S
и
w
Ni s и О
35
Сутки b
10 15
Сутки
6
95
5
90
2
^ 80
3
70
4
60
50
10
20
а
c
Рисунок 4. Стойкость витаминов В4, В6, С в водных ягодных концентратах черной смородины, содержащих трилен (1), хлористый этилен (2), хлорфенол (3), гидроксибензол (4), трихлорметан (5)
и без органических контаминантов (6)
Figure 4. Vitamins B4, B6, and C in aqueous concentrates of blackcurrant with trilene (1), ethylene chloride (2), chlorophenol (3), hydroxybenzene (4), and trichloromethane (5) and without organic contaminants (6)
Рисунок 5. Стойкость витаминов В2, В4, В6, С в водных ягодных концентратах облепихи, содержащих трилен (1), хлористый этилен (2), хлорфенол (3), гидроксибензол (4), трихлорметан (5) и без органических контаминантов (6)
Figure 5. Vitamins B2, B4, Be, and C in aqueous concentrates of sea buckthorn with trilene (1), ethylene chloride (2), chlorophenol (3), hydroxybenzene (4), and trichloromethane (5) and without organic contaminants (6)
94
89
84
79
5 10 15
Сутки
а
-• б 5
-• 2
-• 1
4
-• 3 -1-
20
100
10 15
Сутки
b
20
105
д
«
5 10 15
Сутки c
100
90
80
70
60
50
40
10 Сутки
d
15
-• 1
-9 4
20
Рисунок 6. Стойкость витаминов В1, В2 В4, С в водных ягодных концентратах клубники, содержащих трилен (1), хлористый этилен (2), хлорфенол (3), гидроксибензол (4), трихлорметан (5) и без органических контаминантов (б)
Figure 6. Vitamins Bt, B2, B4, and C in aqueous concentrates of strawberry with trilene (1), ethylene chloride (2), chlorophenol (3), hydroxybenzene (4), and trichloromethane (5) and without organic contaminants (б)
2
1
4
0
5
0
0
5
ретинола уменьшилось за весь период исследований на 25-32 % в присутствии трилена и гидроксибензола, на 7,5-14 % в присутствии хлористого этилена и хлорфенола. В водных концентратах из ягод апельсина и брусники зарегистрировано равномерное снижение содержания каротиноидов в присутствии хлористого этилена, трилена, гидроксибензола и хлорфенола на 25-27 %.
Исследовано содержание витамина С и витаминов группы В во всех образцах плодово-ягодных водных концентратов, произведенных на воде без органических контаминантов (табл. 1) и при их наличии в воде. Сохранность витаминов в образцах на примере ягодных водных концентратов из клубники, черной смородины и облепихи в присутствии трихлорметана, гидроксибензола, хлорфенола, трилена и хлористого этилена представлена на рисунках 4-6. Экспериментальные исследования показали стабильность аскорбиновой кислоты
и витаминов группы В в течение всего периода исследований в ягодных и плодовых концентратах в присутствии трихлорметана. Снижение концентрации витаминов в плодовых и ягодных концентратах, приготовленных на воде, содержащей хлорорганические контаминанты, представлено в таблице 2.
На рисунках 7-10 представлены уравнения реакций, подтверждающие химическое взаимодействие витаминов соковой продукции и органических контаминантов воды. Трилен способен взаимодействовать с витамином В1 (рис. 7a), витамином В2 (рис. 7b), витамином В6 (рис. 7c) в результате реакции нуклеофильного присоединения контаминанта и гетероциклических аминов [28]. Возможно химическое взаимодействие гидрокси-бензола, хлорфенола, содержащих гидроксильную группу, со спиртовой группой витаминов В1, В2, В4 с протеканием реакций, представленных на рисунке 8.
Таблица 2. Стойкость витаминов в соковой продукции в присутствии контаминантов в воде Table 2. Vitamins in juice products based on contaminated water
Витамины Плодовые и ягодные концентраты
Арония черноплодная Вишня Апельсин Крыжовник Малина Клюква Брусника Груша Яблоко
Стойкость витаминов в водных плодово-ягодных концентратах в присутствии хлорфенола, %
В1 67,00 ± 0,001 65,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 35,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 74,00 ± 0,001 45,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 64,00 ± 0,001
В2 0,00 ± 0,001 62,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 84,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 84,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 67,00 ± 0,001
В4 45,00 ± 0,001 59,00 ± 0,001 40,00 ± 0,001 - 74,00 ± 0,001 - 66,00 ± 0,001 76,00 ± 0,001 72,00 ± 0,001
В6 20,00 ± 0,001 - - 50,00 ± 0,001 65,00 ± 0,001 92,00 ± 0,001 20,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 -
С 58,00 ± 0,001 64,00 ± 0,001 70,00 ± 0,001 68,00 ± 0,001 70,00 ± 0,001 60,00 ± 0,001 42,00 ± 0,001 60,00 ± 0,001 67,00 ± 0,001
Стойкость витаминов в водных плодово-ягодных концентратах в присутствии гидроксибензола, %
В1 41,00 ± 0,001 72,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 12,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 68,00 ± 0,001 60,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 57,00 ± 0,001
В2 0,00 ± 0,001 82,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 78,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 78,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 52,00 ± 0,001
В4 60,00 ± 0,001 66,00 ± 0,001 35,00 ± 0,001 - 76,00 ± 0,001 - 65,00 ± 0,001 79,00 ± 0,001 48,00 ± 0,001
В6 32,00 ± 0,001 - - 46,00 ± 0,001 62,00 ± 0,001 88,00 ± 0,001 30,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 -
С 64,00 ± 0,001 72,00 ± 0,001 65,00 ± 0,001 62,00 ± 0,001 75,00 ± 0,001 60,00 ± 0,001 62,00 ± 0,001 58,00 ± 0,001 52,00 ± 0,001
Стойкость витаминов в водных плодово-ягодных концентратах в присутствии трилена, %
В1 65,00 ± 0,001 60,00 ± 0,001 88,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 74,00 ± 0,001 88,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 60,00 ± 0,001
В2 35,00 ± 0,001 74,00 ± 0,001 61,00 ± 0,001 79,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 84,00 ± 0,001 63,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 50,00 ± 0,001
В4 44,00 ± 0,001 56,00 ± 0,001 58,00 ± 0,001 - 82,00 ± 0,001 - 85,00 ± 0,001 84,00 ± 0,001 30,00 ± 0,001
В6 25,00 ± 0,001 - - 0,00 ± 0,001 56,00 ± 0,001 91,00 ± 0,001 28,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 -
С 62,00 ± 0,001 68,00 ± 0,001 67,00 ± 0,001 69,00 ± 0,001 84,00 ± 0,001 65,00 ± 0,001 52,00 ± 0,001 32,00 ± 0,001 84,00 ± 0,001
Стойкость витаминов в водных плодово-ягодных концентратах в присутствии хлористого этилена, %
В1 82,00 ± 0,001 68,00 ± 0,001 81,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 35,00 ± 0,001 79,00 ± 0,001 85,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 66,00 ± 0,001
В2 57,00 ± 0,001 64,00 ± 0,001 82,00 ± 0,001 81,00 ± 0,001 35,00 ± 0,001 89,00 ± 0,001 82,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 52,00 ± 0,001
В4 64,00 ± 0,001 52,00 ± 0,001 64,00 ± 0,001 - 92,00 ± 0,001 - 54,00 ± 0,001 90,00 ± 0,001 45,00 ± 0,001
В6 42,00 ± 0,001 - - 12,00 ± 0,001 68,00 ± 0,001 87,00 ± 0,001 24,00 ± 0,001 0,00 ± 0,001 -
С 32,00 ± 0,001 70,00 ± 0,001 77,00 ± 0,001 71,00 ± 0,001 88,00 ± 0,001 72,00 ± 0,001 64,00 ± 0,001 38,00 ± 0,001 84,00 ± 0,001
HHj
Jmj
HHWim
"-"Oh
HO- CH2
.ЭН
HO
fli
H
с—С -
/ 4
CI CI
-tpUSCH
a
CI к
v f
С
/ \
С\ CI
CHa
b
CI н
-
/ \ CI CI
IfH.IdH
к .лн
H Л"0"
^OH
НО-СЩ. OH
---\\ \) QHl
HO H
w
/ V
CI CI
OH
Рисунок 7. Взаимодействие трилена и витаминов в водных ягодных и плодовых концентратах Figure 7. Effect of trilene on vitamins in aqueous concentrates
c
О
НзО-Ч^гАгг-Чэ HCftJ
| IKVlJ.
тт^-п-щ 55Г Qасн^н-сн,
„» СН)
CHi
Рисунок 8. Взаимодействие гидроксибензола, хлорфенола и витаминов в водных ягодных и плодовых концентратах Figure 8. Effect of hydroxybenzene and chlorophenol on vitamins in aqueous concentrates
a
b
c
d
e
S
q *
. * с—г-
wO \
Ei CI
U^L-TUi ТПСЛГИ
гЖк
i ... :
g
J ^J H f
\ CI
\
Ct
h7
IT
^ J*
Hi""
I'l.fiim i hi iIL'-VQE
(W
I
м,с -I
P
" 1« + — \ J*
b °
1ВП1ИИ ' ' J
d
Рисунок 9. Взаимодействие контаминантов и аскорбиновой кислоты в водных ягодных и плодовых концентратах Figure 9. Effect of contaminants on ascorbic acid in aqueous concentrates
a
b
c
Трилен способен вступать в реакции с аскорбиновой кислотой по двойной связи с образованием соответствующих сложных эфиров (рис. 9a). Гидроксильная группа гидроксибензола и хлорфенола взаимодействует с аскорбиновой кислотой с образованием соответствующих сложных эфиров (рис. 9Ь, о).
Для хлористого этилена характерны реакции образования водородной связи с водородом спиртовой группы и азотом ароматического кольца витаминов (рис. 9d, 10).
Химическое взаимодействие контаминантов с витаминами подтверждено соответствующим уменьшением концентрации гидроксибензола, хлорфенола, трилена и хлористого этилена в водных концентратах из ягод и плодов. Например, в процессе хранения водных концентратов аронии черноплодной, приготовленных на воде без органических примесей и с их присутствием, концентрация контаминантов снизилась с 31,58 до 54,86 % (табл. 3). Схожие
результаты отмечены и в других исследуемых водных плодовых и ягодных концентратах в присутствии гидроксибензола, хлорфенола, трилена и хлористого этилена.
Выводы
Проведенное исследование показало, что трихлорметан, накапливающийся в воде в процессе водоподготовки, не взаимодействует с витаминами соковой продукции; гидроксибензол, хлорфенол трилен и хлористый этилен, помимо ухудшения показателей безопасности, снижают концентрацию витамина С и витаминов группы В водных плодово-ягодных концентратов, используемых при производстве нектаров. Химическое взаимодействие хлорорганических контаминантов воды и витаминов соковой продукции подтверждено уравнениями химических реакций. Следовательно, используемое в производстве нектаров сырье (вода) требует предварительной дополнительной очистки.
^^W1" ж \-Ан
Н> ■■■. Ь 2 U\
S Y. \t
—
.-<■-.dnFL■ ' ММ.;.<
Cl
\
Л,
и
% i
■ih
«А ^
Г
cl jl
г
и'?' \
J. M Л
АВ^И. СвЛг. fclllZfM
Ог^В— ci JI
\
н а
Г
CHS
UIHH Их lL<:rWh|
\ с
а
H
см: L
- A*
И-П- ej
j-çs-V :■- is- --i JULiirm
н*7 \
й et
d
Рисунок 10. Взаимодействие хлористого этилена и витаминов в водных ягодных и плодовых концентратах Figure 10. Effect of ethylene chloride on vitamins in aqueous concentrates
Таблица 3. Содержание контаминантов в водных концентратах из аронии черноплодной Table 3. Content of contaminants in aqueous concentrates of chokeberry
a
b
c
Продолжительность хранения, ч Содержание контаминантов в водных концентратах из аронии черноплодной, %
Вода без контаминантов Трихлорметан Трилен Хлористый этилен Гидрокси-бензол Хлорфенол
24 100,00 ± 0,001 100,00 ± 0,001 89,47 ± 0,001 84,21 ± 0,001 54,88 ± 0,001 59,42± 0,005
72 100,00 ± 0,001 100,00 ± 0,001 73,68 ± 0,001 68,42 ± 0,001 46,88 ± 0,001 57,68 ± 0,005
120 100,00 ± 0,001 100,00 ± 0,001 70,00 ± 0,001 64,15 ± 0,001 46,36 ± 0,001 55,90 ± 0,005
168 100,00 ± 0,001 100,00 ± 0,001 68,42 ± 0,001 64,15 ± 0,001 46,16 ± 0,001 55,90 ± 0,005
240 100,00 ± 0,001 100,00 ± 0,001 68,42 ± 0,001 64,15 ± 0,001 45,36 ± 0,001 55,90 ± 0,005
360 100,00 ± 0,001 100,00 ± 0,001 68,42 ± 0,001 64,15 ± 0,001 45,16 ± 0,001 55,90 ± 0,005
480 100,00 ± 0,001 100,00 ± 0,001 68,42 ± 0,001 64,15 ± 0,001 45,18 ± 0,005 55,90 ± 0,005
Критерии авторства
В. П. Юстратов руководил работой. Все авторы принимали участие в исследованиях и обработке данных и написании текста.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution
V.P. Yusrtatov supervised the project. All the authors are equally responsible for the research procedure, data processing, and manuscript.
Conflict of interest
The authors declare that there is no conflict of interest regarding the publication of this article.
Список литературы
1. Тутельян В. А., Батурин А. К. Безопасность пищевых продуктов - приоритет инновационного развития АПК и формирования у населения здорового типа питания // Продовольственная независимость России. Т. 1 / А. В. Гордеев. М.: Технология ЦД, 2016. С. 113-144.
2. Conventional and food-to-food fortification: An appraisal of past practices and lessons learned / F. J. Chadare [et al.] // Food Science and Nutrition. 2019. Vol. 7. № 9. Р. 2781-2795. https://doi.org/10.1002/fsn3.1133.
3. Fortification and health: Challenges and opportunities / J. T. Dwyer [et al.] // Advances in Nutrition. 2015. Vol. 6. № 1. Р. 124-131. https://doi.org/10.3945/an.114.007443.
4. Иветич М., Горелкина А. К. Снижение контаминации воды для обеспечения качества и безопасности продукции пищевых предприятий // Техника и технология пищевых производств. 2020. Т. 50. № 3. С. 515-524. https:// doi.org/10.21603/2074-9414-2020-3-515-524.
5. Рынок безалкогольных напитков: состояние и перспективы развития / Ю. Н. Клещевский [и др.] // Вестник Кемеровского государственного университета. Серия: Политические, социологические и экономические науки. 2018. № 4. С. 86-94. https://doi.org/10.21603/2500-3372-2018-4-86-94.
6. Fat-soluble vitamin intestinal absorption: Absorption sites in the intestine and interactions for absorption / A. Goncalves [et al.] // Food Chemistry. 2015. Vol. 172. Р. 155-160. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.09.021.
7. Harrison E. H., Kopec R. E. Digestion and intestinal absorption of dietary carotenoids and vitamin A // Physiology of the gastrointestinal tract / editor H. M. Said. Academic Press, 2018. Р. 1133-1151. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809954-4.00050-5.
8. Production of vegetable "milk" from oil cakes using ultrasonic cavitation / E. Yu. Egorova [et al.] // Foods and Raw Materials. 2017. Vol. 5. № 2. P. 24-35. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2017-2-24-35.
9. Биологически активные вещества Vitis amurensis Rupr. для профилактики преждевременного старения / Ю. А. Праскова [и др.] // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 1. С. 159-169. https://doi. org/10.21603/2074-9414-2021-1-159-169.
10. Nanotechnology: A novel tool to enhance the bioavailability of micronutrients / R. Arshad [et al.] // Food Science and Nutrition. 2021. Vol. 9. № 6. Р. 3354-3361. https://doi.org/10.1002/fsn3.2311.
11. Physicochemical properties and bioavailability of naturally formulated fat-soluble vitamins extracted from agricultural products for complementary use for natural vitamin supplements / H. J. Lee [et al.] // Food Science and Nutrition. 2020. Vol. 8. № 10. Р. 5660-5672. https://doi.org/10.1002/fsn3.1804.
12. Verma A. Food fortification: A complementary strategy for improving micronutrient malnutrition (MNM) status // Food Science Research Journal. 2015. Vol. 6. № 2. Р. 381-389. https://doi.org/10.15740/HAS/FSRJ/6.2/381-389.
13. In vitro bioaccessibility of P-carotene, Ca, Mg and Zn in landrace carrots (Daucus carota, L.) / F. Zaccari [et al.] // Food Chemistry. 2015. Vol. 166. Р. 365-371. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.06.051.
14. Determination of the intensity of bacteriocin production by strains of lactic acid bacteria and their effectiveness / M. I. Zimina [et al.] // Foods and Raw Materials. 2017. Vol. 5. № 1. Р. 108-117. https://doi.org/10.21179/2308-4057-2017-1-108-117.
15. Просеков А. Ю. Ретроспективы голода: уроки прошлого и вызовы будущего // Техника и технология пищевых производств. 2017. Т. 47. № 4. С. 5-20. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2017-4-5-20.
16. Medicinal plants to strengthen immunity during a pandemic / O. Babich [et al.] // Pharmaceuticals. 2020. Vol. 13. № 10. https://doi.org/10.3390/ph13100313.
17. Effect of priority drinking water contaminants on the quality indicators of beverages during their production and storage / T. A. Krasnova [et al.] // Foods and Raw Materials. 2018. Vol. 6. № 1. P. 230-241. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2018-1-230-241.
18. Zhang X., Liu Y. Potential toxicity and implication of halogenated byproducts generated in MBR online-cleaning with hypochlorite // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2019. Vol. 95. № 1. Р. 20-26. https://doi.org/10.1002/ jctb.6199.
19. Campbell I. Macronutrients, minerals, vitamins and energy // Anaesthesia and Intensive Care Medicine. 2017. Vol. 18. № 3. Р. 141-146. https://doi.org/10.1016/j.mpaic.2016.11.014.
20. Conventional and food-to-food fortification: An appraisal of past practices and lessons learned / F. J. Chadare [et al.] // Food Science and Nutrition. 2019. Vol. 7. № 9. Р. 2781-2795. https://doi.org/10.1002/fsn3.1133.
21. Food fortification as a complementary strategy for the elimination of micronutrient deficiencies: Case studies of large scale food fortification in two Indian States / S. Bhagwat [et al.] // Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition. 2014. Vol. 23. Р. S4-S11. https://doi.org/10.6133/apjcn.2014.23.s1.03.
22. Ramakrishnan U., Goldenberg T., Allen L. H. Do multiple micronutrient interventions improve child health, growth, and development? // The Journal of Nutrition. 2011. Vol. 141. № 11. Р. 2066-2075. https://doi.org/10.3945/jn.111.146845.
23. Timoshchuk I. V. Technology of afterpurification of drinking water from organic contaminants in production of foodstuff // Foods and Raw Materials. 2016. Vol. 4. № 1. Р. 61-69. https://doi.org/10.21179/2308-4057-2016-1-61-69.
24. Dziomba S., Kowalski P., Baczek T. Field-amplified sample stacking-sweeping of vitamins B determination in capillary electrophoresis // Journal of Chromatography A. 2012. Vol. 1267. P. 224-230. https://doi.org/10.1016/jxhroma.2012.07.068.
25. Resolution-optimized headspace gas chromatography-ion mobility spectrometry (HS-GC-IMS) for non-targeted olive oil profiling / N. Gerhardt [et al.] // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2017. Vol. 409. № 16. Р. 3933-3942. https://doi.org/10.1007/s00216-017-0338-2.
26. Determination of volatile organic compounds by HS-GC-IMS to detect different stages of Aspergillus flavus infection in Xiang Ling walnut / S. Wang [et al.] // Food Science and Nutrition. 2021. Vol. 9. № 5. Р. 2703-2712. https:// doi.org/10.1002/fsn3.2229.
27. Ion mobility spectrometry coupled to gas chromatography: A rapid tool to assess eggs freshness / D. Cavanna [et al.] // Food Chemistry. 2018. Vol. 271. Р. 691-696. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.07.204.
28. Кабердин Р. В., Поткин В. И. Трихлорэтилен в органическом синтезе // Успехи химии. 1994. Т. 63. № 8. С. 673-692.
References
1. Tutel'yan VA, Baturin AK. Bezopasnost' pishchevykh produktov - prioritet innovatsionnogo razvitiya APK i formirovaniya u naseleniya zdorovogo tipa pitaniya [Food safety as a priority of the innovative development of the agro-industrial complex and a healthy diet among the population]. In: Gordeev AV, editor. Prodovol'stvennaya nezavisimost' Rossii. T. 1 [Food independence of Russia. Vol. 1]. Moscow: Tekhnologiya TSD; 2016. рp. 113-144. (In Russ.).
2. Chadare FJ, Idohou R, Nago E, Affonfere M, Agossadou J, Fassinou TK, et al. Conventional and food-to-food fortification: An appraisal of past practices and lessons learned. Food Science and Nutrition. 2019;7(9):2781-2795. https:// doi.org/10.1002/fsn3.1133.
3. Dwyer JT, Wiemer KL, Dary O, Keen CL, King JC, Miller KB, et al. Fortification and health: Challenges and opportunities. Advances in Nutrition. 2015;6(1):124-131. https://doi.org/10.3945/an.114.007443.
4. Ivetich M, Gorelkina AK. Reducing water contamination to ensure the quality and safety of food products. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(3):515-524. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-3-515-524.
5. Kleshchevsky YuN, Kartashova LV, Nikolaeva MA, Ryazanova OA. The market of soft drinks: State and development prospects. Bulletin of Kemerovo State University. Series: Political, Sociological and Economic Sciences. 2018;(4):86-94. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2500-3372-2018-4-86-94.
6. Goncalves A, Roi S, Nowicki M, Dhaussy A, Huertas A, Amiot M-J, et al. Fat-soluble vitamin intestinal absorption: Absorption sites in the intestine and interactions for absorption. Food Chemistry. 2015;172:155-160. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2014.09.021.
7. Harrison EH, Kopec RE. Digestion and intestinal absorption of dietary carotenoids and vitamin A. In: Said HM, editor. Physiology of the gastrointestinal tract. Academic Press; 2018. pp. 1133-1151. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809954-4.00050-5.
8. Egorova EYu, Khmelev VN, Morozhenko YuV, Reznichenko IYu. Production of vegetable "milk" from oil cakes using ultrasonic cavitation. Foods and Raw Materials. 2017;5(2):24-35. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2017-2-24-35.
9. Praskova JuA, Kiseleva TF, Reznichenko IYu, Frolova NA, Shkrabtak NV, Lawrence Yu. Biologically active substances of Vitis amurensis Rupr.: Preventing premature aging. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(1):159-169. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-1-159-169.
10. Arshad R, Gulshad L, Haq I-U, Farooq MA, Al-Farga A, Siddique R, et al. Nanotechnology: A novel tool to enhance the bioavailability of micronutrients. Food Science and Nutrition. 2021;9(6):3354-3361. https://doi.org/10.1002/fsn3.2311.
11. Lee HJ, Shin C, Chun YS, Kim J, Jung H, Choung J, et al. Physicochemical properties and bioavailability of naturally formulated fat-soluble vitamins extracted from agricultural products for complementary use for natural vitamin supplements. Food Science and Nutrition. 2020;8(10):5660-5672. https://doi.org/10.1002/fsn3.1804.
12. Verma A. Food fortification: A complementary strategy for improving micronutrient malnutrition (MNM) status. Food Science Research Journal. 2015;6(2):381-389. https://doi.org/10.15740/HAS/FSRJ/6.2/381-389.
13. Zaccari F, Cabrera MC, Ramos A, Saadoun A. In vitro bioaccessibility of P-carotene, Ca, Mg and Zn in landrace carrots (Daucus carota, L.). Food Chemistry. 2015;166:365-371. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.06.051.
14. Zimina MI, Gazieva AF, Pozo-Dengra J, Noskova SYu, Prosekov AYu. Determination of the intensity of bacteriocin production by strains of lactic acid bacteria and their effectiveness. Foods and Raw Materials. 2017;5(1):108-117. https://doi. org/10.21179/2308-4057-2017-1-108-117.
15. Prosekov AYu. Famine in retrospect: past experience and future challenges. Food Processing: Techniques and Technology. 2017;47(4):5-20. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2017-4-5-20.
16. Babich O, Sukhikh S, Prosekov A, Asyakina L, Ivanova S. Medicinal plants to strengthen immunity during a pandemic. Pharmaceuticals. 2020;13(10). https://doi.org/10.3390/ph13100313.
17. Krasnova TA, Timoshchuk IV, Gorelkina AK, Belyaeva OV. Effect of priority drinking water contaminants on the quality indicators of beverages during their production and storage. Foods and Raw Materials. 2018;6(1):230-241. https:// doi.org/10.21603/2308-4057-2018-1-230-241.
18. Zhang X, Liu Y. Potential toxicity and implication of halogenated byproducts generated in MBR online-cleaning with hypochlorite. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2019;95(1):20-26. https://doi.org/10.1002/jctb.6199.
19. Campbell I. Macronutrients, minerals, vitamins and energy. Anaesthesia and Intensive Care Medicine. 2017;18(3):141-146. https://doi.org/10.1016/j.mpaic.2016.11.014.
20. Chadare FJ, Idohou R, Nago E, Affonfere M, Agossadou J, Fassinou TK, et al. Conventional and food-to-food fortification: An appraisal of past practices and lessons learned. Food Science and Nutrition. 2019;7(9):2781-2795. https:// doi.org/10.1002/fsn3.1133.
21. Bhagwat S, Gulati D, Sachdeva R, Sankar S. Food fortification as a complementary strategy for the elimination of micronutrient deficiencies: Case studies of large scale food fortification in two Indian States. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition. 2014;23:S4-S11. https://doi.org/10.6133/apjcn.2014.23.s1.03.
22. Ramakrishnan U, Goldenberg T, Allen LH. Do multiple micronutrient interventions improve child health, growth, and development? The Journal of Nutrition. 2011;141(11):2066-2075. https://doi.org/10.3945/jn.111.146845.
23. Timoshchuk IV. Technology of afterpurification of drinking water from organic contaminants in production of foodstuff. Foods and Raw Materials. 2016;4(1):61-69. https://doi.org/10.21179/2308-4057-2016-1-61-69.
24. Dziomba S, Kowalski P, Baczek T. Field-amplified sample stacking-sweeping of vitamins B determination in capillary electrophoresis. Journal of Chromatography A. 2012;1267:224-230. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2012.07.068.
25. Gerhardt N, Birkenmeier M, Sanders D, Rohn S, Weller P. Resolution-optimized headspace gas chromatography-ion mobility spectrometry (HS-GC-IMS) for non-targeted olive oil profiling. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2017;409(16):3933-3942. https://doi.org/10.1007/s00216-017-0338-2.
26. Wang S, Mo H, Xu D, Hu H, Hu L, Shuai L, et al. Determination of volatile organic compounds by HS-GC-IMS to detect different stages of Aspergillus flavus infection in Xiang Ling walnut. Food Science and Nutrition. 2021;9(5):2703-2712. https://doi.org/10.1002/fsn3.2229.
27. Cavanna D, Zanardi S, Dall'Asta C, Suman M. Ion mobility spectrometry coupled to gas chromatography: A rapid tool to assess eggs freshness. Food Chemistry. 2018;271:691-696. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.07.204.
28. Kaberdin RV, Potkin VI. Trichloroethylene in organic synthesis. Russian Chemical Reviews. 1994;63(8):673-692. (In Russ.).
